近日，食品科学与工程学院食品营养与健康团队在《Food Bioscience》上发表题为“Comparative transcriptomics analysis-guided metabolic engineering improved exopolysaccharide yield by Bacillus subtilis HJ-1 and its characteristics”的研究论文。开云足球(中国)官方网站为论文的第一完成单位，2022级硕士研究生杨玲玉为论文第一作者，杨悦副教授、李大鹏教授为通讯作者。
黄精（Polygonatum sibiricum）是我国传统的药食同源植物，其多糖成分因具有抗氧化、免疫调节、抗菌、抗疲劳和降血糖等多种生物活性被广泛研究并应用于功能食品和保健品中。然而由于黄精的生长速度缓慢，珍贵资源有限，且其多糖提取成本较高，限制了其大规模的应用生产。黄精内生菌与宿主植物黄精之间存在共生关系，其能够合成与宿主植物相似的次级代谢产物，并具有与植物天然产物相似的生物活性。尽管内生菌胞外多糖具有巨大的开发潜力，但其应用仍受到产量低、调控机制复杂以及构效关系不明确等因素的限制。
基于此，团队研究聚焦于一株从泰山黄精中分离的内生菌——枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）HJ-1，对其产生的胞外多糖的结构及特性进行分析，结果表明HJ-1胞外多糖与黄精多糖相似，且其体外抗氧化能力优于黄精多糖。通过转录组学研究深入解析其合成机制，鉴定出一系列与胞外多糖合成相关的基因，其主要涉及单糖运输、核苷酸糖合成、多糖聚合、运输和调控等关键代谢途径，明确了其体内多糖合成的分子机制；并进一步利用代谢工程手段对参与核苷酸糖的合成过程中两个关键基因（bglP、bglH）进行同源过表达，其胞外多糖产量分别比野生型菌株提高了150%和210%，这一研究成果综合利用了代谢工程、系统生物学、合成生物学等技术，为工厂化生产具有黄精多糖活性的内生菌代谢产物提供了技术支撑，具有重要的经济和社会价值。
该研究得到了国家自然科学基金和山东省重点研发计划的资助。
原文链接：https://doi.org/10.1016/j.fbio.2025.106055
编 辑：万 千
审 核：贾 波
