完成单位：塔里木大学，右江民族医学院，上海交通大学
主要完成者：罗晓霞＊、夏占峰＊、曾红，白林泉，万传星＊，张利莉＊
（带＊号者为本室固定人员）
成果摘要
极端微生物资源是国家战略新兴产业发展、新质生产力培育和生物智造的“芯片”。塔里木盆地独特环境孕育丰富的微生物资源，成为挖掘微生物药物的重要宝库。项目面向国家战略需求，开展塔里木盆地特殊生境微生物资源创新利用的生物学基础研究，取得以下成果：
①建立“原位-诱导-靶向”新策略，充分挖掘塔里木盆地微生物资源。发现塔里木盆地微生物以抗逆性强的链霉菌和芽孢杆菌属为主，还蕴含大量稀有类群和新物种，探明塔里木盆地微生物分布特点，绘制微生物地图，获得3680种4万余个微生物，发现新物种194个，丰富了塔里木盆地微生物资源库。
②多维度阐明功能菌株的遗传代谢基础，系统创新活性成分的发现与高产策略。对247个菌株全基因组分析，发现非核糖体肽类基因簇占21.5%，新颖性基因簇占10%，具有合成新化合物的潜力。集成“基因组-代谢组-化学信息-生物信息”技术，获得42个活性化合物，6个新化合物。通过基因工程和非基因工程改造，系统创立阿卡波糖、放线菌素D及草甘膦的高产策略。
③提出“三眼”筛选新策略，揭示代谢产物的作用机制，拓展应用范围。基于“三眼”筛选策略获得320株生防潜力菌株。发现阿萨尔基亚芽孢杆菌改变根际菌群及释放活性分子的双重作用机制。放线菌素D对不同病原菌展现不同的作用方式，干扰表皮葡萄球菌生物膜形成，通过“膜穿孔”导致大丽轮枝菌死亡。拓展了微生物在“抗菌-抗病-抗虫-促生”的应用。
（2）创新点
创新点1：打造了挖掘塔里木盆地微生物资源的“原位-诱导-靶向”新策略，获得了微生物资源3680种40000余株，发现新物种194个，揭示了塔里木盆地以链霉菌属和芽孢杆菌属为主，同时存在大量的稀有放线菌类群的微生物地理分布规律，在世界上建立了首个单体超大型以沙漠特殊生态环境为对象的微生物资源库，丰富了沙漠地区特殊环境微生物资源研究理论，为塔里木盆地特殊环境微生物资源的开发利用奠定了基础。
创新点2：集成“基因组-代谢组-生物信息”技术体系，多维度解析了243株功能菌株的遗传代谢基础，获得了生物活性显著的单体化合物42个，其中新化合物6个。同时采用体外分子诱变进化、现代发酵工程、基因工程改造并结合其他合成生物学技术，对阿卡波糖、放线菌素D及草甘膦进行高产菌株改造，使得阿卡波糖产量达到7.4 g/L，放线菌素D达到500 mg/L，实现草甘膦的绿色合成。
创新点3：基于“活性-基因组信息-化学指纹图谱分析”筛选策略，获得对大丽轮枝菌、尖孢镰刀菌、细极链格孢菌、解淀粉欧文氏菌等新疆优势农作物和特色果蔬重大病原微生物具有明显控制作用的生防菌株78株；对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、白色念珠菌、结核分枝杆菌等导致人体重要疾病的病原微生物有拮抗作用的活性菌株202株。
