羊源益生菌候选菌株 Bacillus amyloliquefaciens NJF-55 的完整基因组测序与功能鉴定

为什么羊的肠道细菌与我们息息相关

每一只健康动物背后都有一个活跃的肠道微生物群，帮助消化食物、训练免疫系统并抑制有害病原体。本文聚焦于其中一种微生物：从健康羊结肠中分离到的 Bacillus amyloliquefaciens 菌株 NJF-55。通过解读其完整的遗传信息，作者提出了一个务实而重要的问题：这种天然存在的细菌能否开发为一种安全、有效的益生菌，帮助畜牧业维持动物健康、减少对抗生素的依赖？

来自羊肠道的耐受性帮手

研究者首先从一只健康公羊的远端结肠分离出 NJF-55，并用基于 DNA 的方法确认其身份。随后他们完成了全基因组测序，组装出一条环状染色体和一个小质粒——两者在该类 Bacillus 中呈现典型特征。质量检查显示测序结果几乎完整且无重大错误。与已知亲缘株比较时，NJF-55 与已被关注用于益生或植物促生作用的 B. amyloliquefaciens 菌株聚类紧密。

为艰苦肠道环境而生

基因的细致分析显示，NJF-55 是一个代谢多能型菌株。它携带将糖类、氨基酸等营养物质转化为能量的核心代谢装置，并编码多种运输系统以将营养物质带入细胞。对于益生菌而言，同样重要的是其丰富的耐受性工具箱：形成耐久孢子的基因、DNA 损伤修复基因、应对氧化应激的基因，以及耐温和耐盐变化的机制。基因组中还有大量与运动、黏附和生物膜形成相关的基因，提示 NJF-55 能向有利生态位移动、附着在肠道表面并在到达后建立保护性群落。

为宿主提供营养并抵御病原

基因组迹象显示它不仅仅照顾自身。NJF-55 携带生产消化酶的基因，可助于分解复杂植物纤维——这是草食动物瘤胃与肠道中的关键任务。它还拥有合成若干 B 族维生素的完整途径，包括核黄素、叶酸、生物素和某些形式的维生素 B12。这些维生素对能量代谢和神经系统功能很重要，将 NJF-55 连接到肠–脑轴影响的研究方向。在防御方面，细菌基因组含有编码著名的 Bacillus 类脂肽和聚酮类化合物的基因簇——如表面活性素、凤尾素、bacillaene 和 macrolactin——这些化合物已知能干扰竞争性微生物并影响免疫反应。基因组中还预测存在多个产生细菌素的区域，细菌素是可选择性抑制竞争细菌的小蛋白抗生素。

安全优先：基因组中没有的东西

鉴于益生菌将被投喂大量动物，安全性至关重要。作者使用多种数据库与筛查工具在 NJF-55 基因组中搜索经典毒力基因和获得性抗生素耐药元件，但未检出。未发现与致病性 Bacillus 菌株相关的典型毒力因子，也没有与临床关键药物（如β-内酰胺或氟喹诺酮）相关的耐药基因。染色体中嵌入的四个病毒残留序列（前噬菌体）未携带明显的毒力或耐药货物，小质粒看起来是一个简单的维持性元件，未见危险特征。与另外四个 Bacillus 基因组比较显示，多数与益生相关的特征——如耐胆汁、应激反应和铁螯合系统——属于共享核心，而 NJF-55 的显著之处在于携带某些有益基因家族的额外拷贝，包括产生抗微生物化合物的酶和增强应激耐受性的因子。

从基因组图谱到农场应用

总体来看，Bacillus amyloliquefaciens NJF-55 的遗传特征描绘出一个坚韧、适应性强的微生物形象，适合在反刍动物肠道中生存。它似乎能够帮助宿主分解纤维饲料、提供维生素、与有害微生物竞争，并耐受通过胃肠道的严酷旅程——同时缺乏明显的毒力或问题性抗生素耐药警示。作者提醒，这些结论基于基因预测和实验室测试；仍需真实环境的饲喂试验和详尽的化学分析来验证。不过，如果后续研究证实其基因组中所显示的潜力，NJF-55 有望成为下一代益生菌配方的一部分，支持动物健康与生产力，并减少对抗生素的依赖。

引用: Al-Hasan, B.A., Janabi, A.H.D. & Helmer, C. Complete genome sequence and functional characterization of Bacillus amyloliquefaciens NJF-55: a sheep-derived probiotic candidate. Sci Rep 16, 6408 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-35600-8

关键词: 益生菌细菌, 反刍动物肠道健康, 短柄枯草芽孢杆菌, 畜牧微生物组, 抗生素替代品