研究結(jié)果以“Spartinivicinusruber gen. nov., sp. nov., a novel marine gammaproteobacterium producing heptylprodigiosin and cycloheptylprodigiosin as major red pigments”為題目，發(fā)表在國際學(xué)術(shù)期刊《Frontiers in Microbiology》（SCI期刊2區(qū)，Journal IF=4.2，5-Year IF=4.9），文章鏈接https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fmicb.2020.02056/full。
1. 紅色米草根際細(xì)菌S2-4-1H的菌落形態(tài)及其產(chǎn)生的兩種靈菌紅素的化學(xué)結(jié)構(gòu)
靈菌紅素是微生物產(chǎn)生的一類紅色素，其結(jié)構(gòu)中具有三個吡咯環(huán)。靈菌紅素在抗菌、抗腫瘤、免疫抑制、抗病毒、紡織染料等方面具有重要生物活性及應(yīng)用前景。靈菌紅素的歷史可以追溯到亞歷山大大帝（Alexander the Great）舉辦的一種儀式——找尋“血紅的面包”。目前已經(jīng)知道，這種“血紅的面包”是由粘質(zhì)沙雷氏菌（Serratia marcescens）產(chǎn)生的一種紅色色素物質(zhì)引起的。隨后這種紅色物質(zhì)被命名為靈菌紅素（prodigiosin）。直至1960年，通過化學(xué)合成的方法首次確定了靈菌紅素（prodigiosin）的化學(xué)結(jié)構(gòu)，為2-甲基-3-戊基-6-甲氧基吡咯。2006年，一種合成的靈菌紅素類衍生物obatoclax GX15-070，作為抗癌治療藥物進(jìn)入臨床II期。
本研究從泉州灣近岸互花米草生長區(qū)沉積物分離到一株新的紅色海洋細(xì)菌菌株S2-4-1HT（= MCCC 1K03745T = KCTC 72148T），經(jīng)過多相分類及保守基因串聯(lián)的系統(tǒng)發(fā)育分析，鑒定該菌為一個新屬、新種，命名為紅色米草根際細(xì)菌（Spartinivicinusruber）。經(jīng)過菌株培養(yǎng)、化合物提取、分離、質(zhì)譜及核磁譜解析結(jié)構(gòu)，同時分離出兩種紅色的化合物，分別鑒定為庚基靈菌紅素（heptylprodigiosin，分子式C22H29N3O）與環(huán)庚基靈菌紅素（cycloheptylprodigiosin，分子式C22H27N3O）（圖1）。通過抑菌實驗表明，這兩種靈菌紅素均具有較好的抑菌效果，并且環(huán)庚基靈菌紅素具有更好的抑菌效果。
2. 紅色米草根際細(xì)菌S2-4-1H的基因組及基因注釋
應(yīng)用PacBio RSII三代測序技術(shù)并結(jié)合Illumina Hiseq二代測序技術(shù)對該菌進(jìn)行了全基因組測序，基因組大小6,687,090 bp，包括一個染色體及三個質(zhì)粒（圖2）。通過基因注釋分析發(fā)現(xiàn)這兩種紅色素的合成是由一個包含29個基因形成的基因簇完成的，其中的一個基因（圖3.紅色箭頭）可能負(fù)責(zé)由直鏈結(jié)構(gòu)（庚基靈菌紅素素）催化形成環(huán)形結(jié)構(gòu)（環(huán)庚基靈菌紅素）。
3. 靈菌紅素合成基因簇
本研究為靈菌紅素類的生物技術(shù)應(yīng)用提供了新的菌種資源及化合物，為后續(xù)靈菌紅素在生物醫(yī)藥、紡織染料、食品等方面的應(yīng)用提供基礎(chǔ)。
泉州師范學(xué)院海洋與食品學(xué)院、福建省藻類活性物質(zhì)制備與功能開發(fā)重點實驗室為第一單位，黃兆斌博士與董樂教授為共同第一及通訊作者，自然資源部第三海洋研究所賴其良博士參與菌種鑒定工作、華僑大學(xué)醫(yī)學(xué)院劉接卿博士參與化合物的結(jié)構(gòu)解析。本研究得到校人事處“引進(jìn)人才黃兆斌博士科研啟動費” (H19005) 及福建省科技廳引導(dǎo)項目 (2016N0028)資助。
（黃兆斌 供稿）