作者：Wei Huang^#, Xingzhi Jiao^#, Lingqi Hua, Qianjin Kang, Lili Zhang, Xiaoxia Luo^* and Linquan Bai^*

研究内容介绍：

本研究于2025年3月发表在《Synthetic and Systems Biotechnology》期刊（中科院分区一区）。塔里木大学塔里木盆地生物资源保护利用重点实验室罗晓霞教授和上海交通大学白林泉教授为论文共同通讯作者，黄玮和焦兴志为论文共同第一作者。该研究得到了上海市重大科技项目、国家重点研发计划（2019YFA0905400）和国家自然科学基金（31830104）的支持。

罗布麻（Apocynum venetum，LBM）是中国新疆特有的草本植物，具有抗氧化、抗血小板、降血糖、抗癌、保肝和抗菌等多种特性，其叶片含有黄酮类、苯丙素类、多糖、萜类等多种化合物，其叶际微生境因营养有限、水分供应不稳定和强紫外线辐射等特点，成为微生物间发生多种相互作用的特殊生态位，是发掘天然产物（NPs）的宝贵资源。微生物天然产物是药物研发的关键来源，但传统发现方法常导致已知化合物的重复发现，且大量生物合成基因簇（BGCs）在标准实验室培养条件下处于沉默状态，亟需创新策略激活这些沉默基因簇以挖掘新型天然产物。

 本研究提出了一种利用微生物群内共存菌株间动态相互作用诱导沉默 BGCs表达的通用策略，通过解构/重构二元相互作用建立基因簇激活流程。研究从罗布麻叶际通过连续稀释法获得2760个微生物个体，筛选出44株可培养菌株，其中12.6%的菌株二元组合表现出强烈的相互作用效应（包括抑制和促进作用）。选取4株潜力菌株进行全面代谢检测，发现25.3%的相互作用组合呈现显著代谢组学变化，具有沉默基因簇激活活性。通过质谱成像（IMS）等技术，从链霉菌属菌株LBM_605与红球菌属菌株LBM_791的共培养体系中，成功鉴定出具有杀菌活性的天然产物抗性霉素（resistomycin）。进一步研究证实，抗性霉素的生物合成基因簇源自LBM_605，且该沉默基因簇的激活依赖于与LBM_791的共培养，呈剂量依赖性，物理接触是激活效应的主要影响因素，共培养条件下LBM_605中抗性霉素生物合成基因簇的核心基因remC和remN显著上调表达。

本研究通过资源拓展与方法整合，建立了基于叶际微生物相互作用的天然产物发现新平台，证实了罗布麻叶际微生物群内的固有相互作用可作为探索和利用天然产物的新途径，为解决天然产物发现中资源有限、沉默基因簇难以激活等问题提供了有效策略，也为极端环境植物叶际微生物资源的开发利用奠定了基础。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.synbio.2024.11.002