植物乳杆菌自发抗噬菌体突变体的基因型和表型特征

在乳酸菌发酵过程中，噬菌体感染是导致发酵失败的主要原因之一。噬菌体通过感染发酵用的乳酸菌，可能导致发酵延迟甚至失败，给乳制品行业带来巨大的经济损失。因此，开发具有噬菌体抗性的乳酸菌菌株成为解决这一问题的最有前景的策略之一。2025年，《Food Bioscience》杂志发表了一项研究，成功筛选出一种具有高度遗传稳定性和噬菌体抗性的乳酸菌突变株IMAU BIM03，并对其抗性机制和碳源利用能力进行了深入分析。

研究人员从乳酸菌IMAU10120中筛选出三种噬菌体抗性突变株IMAU BIM01、IMAU BIM02和IMAU BIM03。这些突变株在噬菌体P2存在的情况下仍能持续生长，表现出显著的噬菌体抗性。其中，IMAU BIM03在遗传稳定性方面表现最为突出，其在连续传代过程中始终保持稳定的噬菌体抗性。

通过全基因组重测序分析，研究人员发现IMAU BIM03的基因组中存在多个非同义突变位点，涉及磷酸转移酶系统（PTS）和淀粉及蔗糖代谢的关键基因。这些突变并未改变菌株的碳源谱，但影响了其对特定碳源的利用能力。例如，IMAU BIM03在利用蔗糖时表现出更高的细胞密度，而在利用麦芽糖、果糖和海藻糖时则表现出较低的细胞密度。这些结果表明，尽管突变株的碳源代谢谱未发生改变，但其对特定碳源的利用能力发生了变化。

研究人员对IMAU BIM03和野生型菌株IMAU10120的细胞和菌落形态进行了比较分析。结果表明，两者在细胞和菌落形态上没有显著差异，表明噬菌体抗性突变并未导致明显的形态变化。此外，研究人员还通过CRISPR-Cas系统分析发现，IMAU BIM03虽然具有完整的CRISPR-Cas系统，但其噬菌体抗性可能并非主要由该系统介导。

噬菌体抗性菌株的开发对于乳制品行业的稳定生产至关重要。研究表明，IMAU BIM03在连续传代过程中表现出稳定的噬菌体抗性，使其成为工业生产中潜在的候选菌株。通过在工业生产中轮换使用噬菌体抗性菌株，可以有效减少噬菌体污染的风险，提高发酵过程的稳定性和产品质量。

研究成功筛选出一种具有高度遗传稳定性和噬菌体抗性的乳酸菌突变株IMAU BIM03。该突变株在噬菌体P2存在的情况下表现出显著的抗性，并且在利用特定碳源时表现出不同的能力。这些发现不仅为理解乳酸菌噬菌体抗性机制提供了理论基础，还为乳制品行业开发噬菌体防控措施提供了新的思路。未来的研究将进一步探索这些突变株在实际生产中的应用效果，以及其对发酵产品质量和风味的影响。

参考文献：

Genotypic and phenotypic characterization of spontaneous phage-resistant mutants of Lactiplantibacillus plantarum

https://doi.org/10.1016/j.fbio.2025.106296