- 研究和解决的问题
放线菌因其丰富的天然产物广为人知，但已发现的放线菌菌种仅占自然界存在的10%～20%。本文通过分离土壤中的放线菌，发现新型放线菌种，并挖掘关键二萜类合酶，为后续开发新的二萜类化合物奠定基础。
- 研究内容、试验设计方案
研究内容：分离土壤中的放线菌，后对放线菌进行选择性培养，进一步筛选出不同的放线菌菌株（不少于20 株）。由于香叶基香叶基焦磷酸(geranylgeranyl diphosphate，GGDP）是所有二萜类化合物的共同底物，课题采用 PCR 技术对分离出的所有放线菌菌株进行基因鉴定，筛选出含有潜在合成稀有二萜类化合物的放线菌菌种，为后续的研究开发做准备。
试验设计方案：
- 预处理土壤减少细菌与真菌的数量，增加放线菌的出菌率
- 用加入抑菌剂的培养基培养放线菌
- 分离得到不同菌种
- PCR扩增检测基因组
- 寻找可能的GGDP合酶基因组
- 确定含有GGDP合酶基因的放线菌种
- 文献综述
放线菌（Actinomyces）是介于细菌和丝状真菌之间，但其基本结构与细菌相似的一种丝状原核微生物，因为生长呈放射状得名“放线菌”。德国科学家Cohn（1875）从人泪腺感染病灶中分离到第一株丝状病原菌—链丝菌，Harz（1877）建立了放线菌属，1916年，Waksman在研究土壤微生物的过程中,首次将一些微小真菌或丝状细菌称为“放线菌”，目前发现的放线菌大约分22个属，3000个种[10]。放线菌属中主要以链霉菌、诺卡菌属和小单孢菌属为主。
放线菌主要呈菌丝状生长，它有三种特征菌丝，基内菌丝：可以伸入培养基内吸收营养的菌丝，菌丝无隔，有的产生色素沉积在培养基内；气生菌丝：是由基内菌丝从培养基伸向空气的菌丝，产生的色素颜色较深；孢子丝：放线菌主要的繁殖是无性孢子，孢子丝是由气生菌丝发育到一定状态下顶端分化而来的，形态多样，有直行、波曲、钩状、螺旋状、一级轮生和二级轮生等多种着生方式。
20世纪60年代前主要是根据放线菌的表型特征对其进行分类鉴定，包括形
态、培养特征和生理生化特性。80年代以后，放线菌鉴定进入了分子时代，16S rDNA序列分析、DNA碱基组成(G C) mol%、DNA杂交(DNA-DNA, DNA-rDNA)等分子技术成为了放线菌分类鉴定的主要方法。其中16S rDNA核苷酸序列是原核生物中十分保守的序列，不受外界环境影响[1]，是鉴定放线菌种属的重要依据；16S rDNA基因序列分析是对原核微生物进行鉴定常用的分子技术。
放线菌因其丰富的天然产物而广为人知，从其中的链霉菌属得到的抗生素更是占已发现的抗生素种类一半以上，是一类具有较大开发潜力的微生物资源。放线菌普遍存在于土壤、深海以及淡水环境中，有些放线菌可以存在于极端的如高温（最适生长温度在50℃以上）、高碱（最适PH值大于10）、高酸（最适PH值在3以下）、高压、高辐射、高毒性等环境。近年来，科学家们发现这些放线菌具有独特的基因类型，特殊的生理机制和代谢产物，因此是一类新型的具有很大开发潜力的生物资源[2]。目前从微生物发现的大约8000种生物活性物质中，有近70%是放线菌产生的[3]。不论是放线菌的菌体，还是放线菌产生的各种次级代谢产物，在农业、工业以及医疗卫生行业都具有极高的价值，例如1928年弗莱明发现的青霉素（Penicillium ）[4]，1954年，朱塞罗等发现的头孢菌素类抗生素（Cephalosporins antibiotics） [5]，放线菌还产生对工业生产催化有用的产品，如酶制剂等，在已发现的放线菌中提取的活性酶在工业上作为高效催化剂使用。
虽然放线菌是具有巨大工业价值的一类微生物，但是近100多年来科学家们只分离到自然界放线菌总数的10%～20%。绝大多数的放线菌未被发现，主要原因是受分离条件和技术的限制[6]。因此放线菌尤其是稀有放线菌的选择分离技术仍然是放线菌生物学研究和资源开发中的重大课题。
萜类化合物（Terpenoids）是化学结构最为丰富的一类天然产物，普遍存在于植物、细菌和真菌中，具有广泛的生理生态作用和药用价值，例如治疗肿瘤的紫杉醇，对植物生长有调节作用的赤霉素，以及治疗疟疾的青蒿素等。放线菌中存在大量的萜类化合物，潮湿土壤散发的气味是源于两种萜类衍生物的存在，即甲基异龙脑和土腥素（geosmin），土腥素是从放线菌中分离得到的第一个萜类化合物，具有土臭味， Streptomyces griseolosporeus strain MF730-N6是产生二萜类抗生素（类萜菌素）的菌株[7]。
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