海洋环境拥有着独特的生存策略,孕育的海洋生物具有极强的适应性和生物多样性,能产生各种结构独特的代谢产物,在药物合成及新药研究等领域发挥着重要的作用。近年来,从海洋生物中发现的新天然产物的数量越来越多,化合物结构上也具有较强的新颖性。尤其是海洋真菌,从海洋真菌中获得的次级代谢产物数量占总的新海洋天然产物数量的一半左右。而在海洋真菌体系内,海洋曲霉属真菌是新天然产物的主要来源,能产生多种类型的代谢产物,这些代谢产物大多具有较好的活性。南极环境更为严酷,更有可能产生结构新颖的代谢产物。本实验在课题组前BMS-907351期实验的基础上,对两株南极海洋曲霉属真菌进行了研究。以南极海洋曲霉属真菌Aspergillus sp.NJ49和Aspergillus sp.NJF3为研究对象,通过扩大其发酵体积,利用各种柱层析技术、半制备高效液相色谱技术对菌株Aspergillus sp.NJ49和Aspergillus sp.NJF3的发酵产物进行分离纯化,对于分离得到的化合物通过质谱、氢谱、碳谱和二维谱等多种现代分析技术手段进行结构鉴定。通过全基因组测序技术对Aspergillus sp.NJF3测序,预测次级代谢产物合成基因簇,并结合化学调控手段对菌株Aspergillus sp.NJF3进行调控。主要包括以下部分:1、南极海洋真菌Aspergillus sp.NJ49和Aspergillus sp.NJF3的次级代谢产物研究。通过对菌株AspergillusArsenic biotransformation genes sp.NJ49和Aspergillus sp.NJF3进行大规模发酵培养,利用多种硅胶柱、凝胶柱层析以及HPLC等对其分离纯化,结合多种波谱学方法对化合物的结构进行分析鉴定。在菌株Aspergillus sp.NJ49的代谢物中一共鉴定得到12个化合物,包括肽类化合物10个(1-10)、聚酮类1个(11)、芳香胺类化合物1个(12)。在菌株Aspergillus sp.NJF3代谢物中一共鉴定得到14个化合物,包括苯酰基衍生物1个(13)、聚酮类2个(14、22)、脂肪族化合物1个(15)、肽类化合物6个(6、16-20)、氨基酸衍生物1个(21)、嘌呤生物碱1个(23)、芳香胺类化合物2个(12、24),其中化合物13为新化合物。2、南极海洋真菌Aspergillus sp.NJF3的全基因组测序分析。对菌株Aspergillus sp.NJF3进行全基因组测序,利用Illumina和Pacbio平台进行二代、三代测序,通过分析得到整个基因组大小为38.00 Mb,GC含量为49.85%,组装得到28个scaffold。菌株Aspergillus sp.NJF3的基因组大小、GC含量、蛋白编码基因数量以及t RNA数量与其它曲霉属真菌接近。将预测得到的蛋白编码基因在多个数据库(NR、Egg NOg、KEGG、Swiss Prot和GO)进行注释,分别注释得到13220、12019、4258、9206和9053个基因。通过anti SMASH网站对Aspergillus sp.NJF3次级代谢产物生物合成基因簇进行分析,一共注释得到61个次级代谢产物合成基因簇,其中包括18个T1PKS型,7个NRPS-like型,5个萜类型,3个NRPS型,2个NRPS/T1PKS型,1个T3PKS型,1个T1PKS/NRPS型,1个吲哚类型和23个其CP-690550他类型的基因簇。然而目前从菌株Aspergillus sp.NJF3常规发酵提取物中分离鉴定的14个化合物及课题组前期分离得到的7个化合物均与基因簇预测结构信息存在差异。3、南极海洋真菌Aspergillus sp.NJF3的化学表观遗传调控。通过添加不同的蛋白翻译后修饰酶抑制剂—0.08μM OA、0.16μM OA和100μM SAHA,对菌株NJF3的次级代谢均有明显调控作用。通过对发酵物的产量、HPLC-DAD谱图及信号峰检测,在菌株Aspergillus sp.NJF3的培养时添加0.08μM OA,能极大丰富化合物的数量,增加次级代谢产物的结构多样性。本论文通过对两株南极海洋曲霉属真菌次级代谢产物的研究及其中一株曲霉属真菌进行全基因测序和化学表观遗传调控,印证了极地真菌次级代谢产物化学结构的多样性,丰富了极地天然产物的研究内容,为极地资源开发和利用提供了一定的理论基础。