微生物是新型药物的重要来源。在过去的几十年间,新型药物包括头孢霉素、洛伐他汀、雷帕霉素等微生物来源的药物被发现。在随后的天然产物发现过程中,部分已知结构的化合物被重复发现,造成了人力与物力的浪费。对不可培养微生物和未被探索环境中的微生物的研究成为获得新型化合物的新途径。据研究表明,地球上每克土壤至少约有107-109种细菌,但大约只有1%的微生物能在实验室条件下进行培养,这限制了环境微生物中新型基因的发现。宏基因组学是将环境中的基因组直接提取出来并与载体连接后转入合适的宿主来构建宏基因组文库。然后对宏基因组文库进行新型化合物的筛选,筛选方法分为功能筛选法和序列筛选法。宏基因组学突破了多数细菌不可培养的障碍,可获得更多的新型基因,为发现新型活性产物提供了丰富的资源。特殊环境微生物如海洋微生物,在新型活性物质发现方面具有很大的研究价值。海洋微生物由于其独特的生存环境,而具有复杂的代谢途径,形成了许多具有新型结构的次级代谢产物。这些天然产物具有丰富的化学多样性和生物活性多样性。本课题主要从两个方向对微生物来源的天然产物的生物合成基因进行研究。首先是采用宏基因组学寻找新型芳香聚酮。另外对7株海洋链霉菌的次级代谢产物合成基因进行分析研究,为接下来的活性产物的获得提供指导。具体研究结果如下:使用根据KSα的保守序列设计的简并引物筛选阳性克隆,共筛选到19个阳性克隆。对阳性克隆的KSα序列进行了同源性分析。分析结果表明,除775、783和2077外,其它阳性克隆的KSα序列均属于比较新颖的序列。775、783、2077的KSα序列分别与教酒菌素、赫达霉素和放线紫红素合成基因的KSα序列存在同源关系。对15个阳性克隆进行功能表达,并对相关发酵产物进行了 HPLC检测。分析结果表明,886的发酵培养基的粗提物包含两个特异峰。因末端序列分析显示,886阳性克隆中的合成基因簇明显不完整,需要从文库中筛选具有其相同生物合成基因的克隆,并筛选到198、1718两个与886有重叠序列的克隆。对含生物合成基因较完整的1718克隆进行了质粒测序与分析以及功能表达,但未发现特异产物,分析其功能表达失败的原因是缺少886克隆中的部分合成基因。本课题对七株海洋链霉菌的Ⅰ型聚酮合酶、Ⅱ型聚酮合酶以及NRPS合酶的保守序列中的DNA片段进行了 PCR扩增及测序。分析结果显示,3号菌株中的一些次级代谢合成基因与已知化合物的部分合成基因具有较高的相似度。同时对7株海洋菌的16S rDNA序列进行了同源性分析,构建了进化树。进化树分析结果表明,H2、H3、H4、H10 分别与Streptomycetes sp.WMMB518、Streptomycetes sp.NEAE-126、Streptomycetes krainskii strain RSU5 1、Streptomycetes yangpuensis strain fd2-tb 存在同源关系。H5、H7、H9 与 Streptomycetes sp.HDI001 存在同源关系。