本研究以植物乳杆菌ATCC 14917为研究对象,利用全基因组重测序技术,研究其在β-内酰胺类抗生素进化过程中的耐药性,同时分析其在获得耐药性后表型和益生特性的变化,以期获得一株适应性成本小、高耐药的益生菌菌株,为功能性食品研发提供重要的菌株资源。第一部分:植物乳杆菌对β-内酰胺类抗生素的耐药性研究。采用宏量肉汤稀释法研究植物乳杆菌进化过程中的耐药性（最小抑制浓度,MIC）,结果表明,植物乳杆菌原始菌株对头孢氨苄、青霉素、阿莫西林和氨苄西林的MIC值分别为32μg/mL、1μg/mL、0.5μg/mL和0.5 μg/mL,除对头孢氨苄具有耐药性外,植物乳杆菌原始菌株对青霉素、阿莫西林和氨苄西林均表现为敏感。采用实验室进化方法研究植物乳杆菌在β-内酰胺类抗生素环境中的适应性进化,当耐药性达到最大时,植物乳杆菌对头孢氨苄、青霉素、阿莫西林和氨苄西林的MIC值分别增长到8192μg/mL、16 μg/mL、16μg/mL和64μg/mL,并保持耐药稳定,且耐药性分别比原始菌株提高256倍、16倍、32倍和128倍。将构建的4种稳定高耐药菌株在不含抗生素的培养基中继续进化以研究菌株的耐药稳定性,研究结果发现植物乳杆菌对头孢氨苄的耐药性从8192 μg/mL降低到4096 μg/mL,对青霉素的耐药性保持稳定,对阿莫西林的耐药性从16 μg/mL降低到1 μg/mL,对氨苄西林的耐药性从64μg/mL降低到4 μg/mL,此时耐药性仍高于原始菌株,表明植物乳杆菌获得耐药性是一个不可逆过程。第二部分:植物乳杆菌进化过程中表型和益生特性的研究。结果表明,对于高耐药菌株和耐药回复菌株而言,菌落形态均表现为光滑的乳白色凸起状,对49种碳水化合物的代谢模式基本一致,并且对不同浓度盐均保持一定耐受能力。关于菌体形态;不同环境中连续培养菌株的细胞形态存在差异。此外,就菌株的生物量而言,在无抗生素培养基进化的菌株整体生物量高于在抗生素环境中进化的菌株。对于菌株的益生特性而言,高耐药菌株由于获得高耐药性使其适应性下降,故菌株酸度耐受能力、胆盐耐受能力和粘附特性均低于耐药回复菌株。第三部分:植物乳杆菌全基因组重测序及生物信息学分析。对在不同培养基中进化至稳定耐药的菌株进行全基因组重测序,鉴定与耐药性和表型及益生特性有关的非同义突变。在高耐药菌株和耐药回复菌株中共检测到2个SNVs,3个InDels和个19个SVs突变基因。其中与耐药性相关的基因突变产物为:在高耐头孢氨苄、青霉素、阿莫西林和氨苄西林菌株中均检测到假想蛋白,LPXTG-基序细胞壁锚定域蛋白和乙酰转移酶GNAT家族,并且在耐药回复菌株中仍可检测到这些产物中的一个或多个。在高耐青霉素、阿莫西林和氨苄西林的菌株中也检测到了转录调节因子TetR家族和丝氨酸型D-Ala-D-Ala羧肽酶,当去除抗生素后该基因得以恢复。同时在耐头孢氨苄回复菌株中增加了新的突变产物丝氨酸型D-Ala-D-Ala羧肽酶。在高耐药头孢氨苄、阿莫西林和氨苄西林菌株和耐青霉素回复菌株中均检测到主要异化因子超家族蛋白,在耐氨苄西林回复菌株中消失。在耐青霉素回复菌株中检测到一种特有产物ABC转运蛋白,在耐阿莫西林回复菌株中检出普遍应激家族蛋白,而Ser/Thr磷酸酶家族蛋白,LrgA家族蛋白和LrgB样蛋白为耐氨苄西林回复菌株中特有的三种基因突变产物。与菌株表型和益生特性相关产物为:在四种高耐药植物乳杆菌和耐药回复菌株中均检测到假想蛋白和tRNA二甲基烯丙基转移酶,同时在耐药回复菌株中检出一种新的突变产物YibE/F样蛋白。假定的折叠酶蛋白PrsA 2存在于耐头孢氨苄回复菌株和耐氨苄西林回复菌株中,双胍环化酶（GGDEF）结构域蛋白仅存在于耐青霉素回复菌株中。磷酸甘油酸突变酶家族蛋白存在于耐头孢氨苄回复菌株和耐氨苄西林回复菌株中,糖转运蛋白存在于耐头孢氨苄回复菌株和耐青霉素回复菌株中,胆汁酸7-α脱水合酶存在于耐阿莫西林回复菌株和耐氨苄西林回复菌株中,并且耐氨苄西林回复菌株中有2个特有的基因突变产物磷酸烯醇丙酮酸依赖的糖磷酸转移酶系统EIIA2和PTS系统蔗糖特异性IIBC成分。经过直系同源簇和代谢通路分析,这些基因注释产物主要影响菌株的细胞过程与信号转导、信息存储与加工和代谢等重要功能,对于植物乳杆菌在适应性进化过程中获得耐药性,以及维持一定的表型和益生特性具有重要作用。耐药基因的移动性检测证实,高耐药菌株中的耐药基因不位于可移动元件上,说明植物乳杆菌对β-内酰胺类抗生素表现出的抗性不构成安全隐患。