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本文通过分析模块型聚酮合成酶(polyketidesynthase,PKS)的系统进化关系,阐明酮基合成酶(ketosynthase,KS)和酰基转移酶基因(acyltransferase,AT)与产物之间的关系,为放线菌聚酮产物的筛选提供了依据；并设计了一对聚醚环氧化酶基因的特异性引物,筛选得到了一批阳性菌株和聚醚产物,为聚醚生产菌和聚醚类聚酮化合物的快速筛选提供了有效方法。
从PKSDB数据库的20个模块型PKS基因簇中调取所有KS(190个)和AT(195个)氨基酸序列,利用MEGA4.0软件分别构建KS、AT、KS+AT三种序列模式的Neighbor-Joining系统发育树,并计算KS序列平均簇内进化距离和平均簇间进化距离。发现放线菌来源的同一PKS的KS序列倾向于聚成一个进化枝,且按照其产物结构聚类；同一PKS的KS平均簇内进化距离小于0.300,不同PKS的KS平均簇间进化距离大于0.300。AT序列发育树按照其底物特异性聚类成两个大的分枝;同一PKS的部分AT分别处于两个分枝内,其余AT散在分布。KS+AT序列发育树则综合了单独KS和单独AT树的拓扑结构特点。这些结果表明,放线菌中KS的进化方式以垂直进化为主,而AT则以水平进化为主；KS序列与产物结构相关,且KS簇间平均进化距离可作为不同PKS的判定标准；相对于AT和KS+AT,KS系统发育组学分析更适用于指导放线菌聚酮类产物的筛选。
根据5个已发表的聚醚离子载体合成完整基因簇的聚醚环氧化酶基因序列设计了一对兼并引物,用这对引物对放线菌主要分类单元中的208株参考菌株和不同生境来源的1067株放线菌分离菌株进行了PCR筛选,得到了20株阳性参考菌株和31株阳性分离菌株,并对这51个阳性片段进行了测序验证,和已知聚醚环氧化酶基因序列构建了系统发育树。仅3个属的参考菌株检测出环氧化酶阳性:链霉菌属(18株)、马杜拉菌属(1株)和指孢囊菌属(1株)。尽管16SrRNA基因系统发育分析表明各生境分离菌株具有丰富的分类学多样性,但仅2个属的分离菌株检测出环氧化酶阳性:链霉菌属(29株)、小单孢菌属(2株)。江西酸性土壤和云南药用植物两个生境分离菌株的环氧化酶阳性率相对较高,且序列新颖多样,有产生新聚醚产物的潜力。
针对已知的模块型PKS的KS序列设计了一对通用引物,选择了环氧化酶发育树中有代表性的13株分离菌株进行了KS序列测定,分别获得了4至10个拷贝的KS序列,和相关的已知KS构建的系统发育树的聚类规律与上述一致。根据环氧化酶和KS系统发育分析结果,对12株代表性菌株进行了发酵产物分析,得到了预期的已知聚醚产物和疑似新聚醚产物。基因与产物分析的结果表明,序列相似的环氧化酶基因可能参与合成结构相似的聚醚产物,作为后修饰酶的聚醚环氧化酶基因可能也携带了与产物主结构相关的系统发育信息。因此,基于聚醚环氧化酶的基因筛选可望为聚醚产生菌和聚醚产物的快速筛选提供行之有效的方法。