Complete Genome of Lactiplantibacillus plantarum 25 (LP25) Isolated from Commercialized Pig Feces
本研究展示了从猪粪中分离出的益生菌株植物乳植杆菌（*Lactiplantibacillus plantarum*）25型的完整基因组序列，揭示了其染色体和质粒结构，以及用于支持其安全性评估和生物技术应用的细菌素簇和抗生素抗性基因等关键特征。
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在食品与医药领域，一种被称为植物乳植杆菌（Lactiplantibacillus plantarum）的特定细菌占据着特殊的地位。它是一种存在于酸菜和泡菜等发酵食品中的微观工作者，也被广泛用作益生菌——即为了支持肠道健康而添加到食品和补充剂中的活体辅助因子。由于这种细菌被卫生部门公认为安全，科学家经常将其用作疫苗的递送载体，或作为生产有用蛋白质的工厂。然而，正如任何引入体内的生物一样，都有必要对其遗传组成进行完全了解。正如机械师在将发动机装入汽车之前需要了解每一个零件一样，研究人员必须绘制出一种益生菌菌株的完整遗传图谱，以确保它不携带任何隐藏风险，例如可能导致抗生素耐药性的基因（抗生素是用于杀死有害细菌的药物）。
来自韩国江原大学的一个研究小组现在为这种细菌的一个特定菌株（称为 LP25）提供了完整的遗传图谱。这个特定的菌株最初是从商业农场的猪粪中采集的，此后成为了那些想要通过工程化细菌来递送疫苗或研究基因表达的科学家的得力工具。研究人员想要确切知道 LP25 的遗传说明书内部究竟包含什么，以确认其安全性并了解其潜力。为此，他们不仅仅观察了少数几个基因；他们测序了整个基因组，即告诉该细菌如何生存和运作的全套 DNA 指令。
该团队使用了两种强大的测序技术来读取 DNA。一种方法以短而高度准确的片段形式读取遗传密码，而另一种方法则读取更长的 DNA 片段。通过结合这两种方法的计算结果，他们得以组装出该细菌遗传结构的一个完整且无误的图像。最终结果显示，LP25 拥有一个长度为 3,298,237 个碱基对的单一环状染色体。除了这个主染色体之外，该细菌还携带三个较小的、独立的 DNA 环，称为质粒，它们就像细胞可以使用的额外工具箱。研究人员在该遗传物质中识别出了 3,172 个不同的基因，这些基因充当了构建细菌生存所需蛋白质的指令。
当科学家分析这些基因时，他们发现了几个解释为什么这种细菌如此有用的特征。他们发现了一组负责产生植物乳胞素（plantaricin）的基因簇，这是一种可以抑制其他细菌生长的天然物质，有助于该菌株在环境中竞争。更重要的是出于安全考虑，他们寻找了可能使该细菌产生抗生素耐药性的基因。他们的搜索发现了两个这样的基因：一个提供对一种称为四环素（tetracycline）的抗生素的耐药性，另一个对一种称为林可霉素（lincomycin）的药物具有耐药性。这些基因位于较小的质粒环上，而非主染色体上。研究人员指出，虽然他们发现了这些遗传指令，但他们并未在实验室中测试该细菌在活体系统中是否确实具有抗药性；他们仅仅是发现了耐药性的蓝图。
该研究还将这一菌株置于相关细菌的家族树中。通过将 LP25 的核心基因与其他相似物种进行比较，研究人员发现它与另一种名为 L. plantarum W32 的菌株亲缘关系最近。这证实了它的身份，并帮助科学家理解它在更广泛的乳酸菌世界中是如何定位的。完整的遗传数据，包括染色体和质粒的图谱，已通过国际数据库向公众开放。这使得其他科学家能够利用这些信息来比较不同的菌株、检查新应用中的安全性，或设计更好地利用这种细菌作为人类健康工具的方法。
虽然这项研究提供了一个全面的遗传蓝图，但作者也谨慎地指出了其局限性。数据来自单个分离株，这意味着它代表的是这个特定的菌株，不能自动应用于世界上所有的植物乳植杆菌。此外，抗生素耐药性基因的鉴定是通过对 DNA 序列的计算机分析完成的，而不是通过测量细菌对药物反应的物理实验。同样，植物乳胞素基因的存在表明该细菌可以产生抗菌化合物，但团队并未进行实验来确认它是否真的能在培养皿中杀死其他细菌。这些发现提供了一个高质量的参考点，为广泛使用的益生菌菌株提供了清晰且详细的遗传景观视图，同时将对其行为的最终确认留给了未来的实验室研究。
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