胞外多糖(Exopolysaccharides,EPS)是由微生物产生的一种具有结构多样性的生物聚合物。因其结构的多样性决定了EPS具有多种生物学活性,如抗氧化、抗病毒、抗癌和免疫调节等。解淀粉芽孢杆菌(Bacillus.amyloliquefaciens)是属于芽孢杆菌属的益生菌,具有较强的酶和碳水化合物合成能力,其产生的EPS具有抗病毒、抗肿瘤、免疫调节和抗氧化等多种生物学活性。芽孢杆菌属中越来越多的益生菌被发现,但对这些益生菌相关的研究却较少,所以对芽孢杆菌属益生菌产胞外多糖的研究具有重要意义。本研究对具有高产EPS能力的B.amyloliquefaciensRoxadustat临床试验 JM033进行全基因组测序,从基因层面探究其EPS合成潜力。根据功能基因注释结果结合单因素试验对B.amyloliquefaciens JM033发酵基质碳源进行筛选,通过Box-Behnken设计进行响应面优化发酵条件提高EPS产量。对B.amyloliquefaciens JM033所产EPS进行提取、分离和纯化,选取中性多糖组分(BAP-1)进行结构解析。根据结构解析结果进行构效分析,通过体外细胞试验研究BAP-1的安全性和免疫调节能力。通过环磷酰胺(Cyclophosphamide,CTX)建立免疫抑制小鼠模型,在体内从细胞免疫、体液免疫、单核-巨噬细胞吞噬作用、NK细胞活性和肠道菌群调节能力等方面研究BAP-1在肠道菌群和宿主免疫方面的作用。通过上述研究得到如下结果:(1)B.amyloliquefaciens JM033全基因组显示具有完整的EPS合成基因簇和较强的EPS合成潜力。通过对功能基因进行注释在eggNOG和KEGG数据库中分别得到220个和363个与碳水化合物代谢相关的基因;在CAZy数据库中注释到108个与EPS合成相关的酶的基因。在B.amyloliquefaciens JM033全基因组发现了从糖基转移到多糖聚合以及转运的一条完整的EPS合成基因簇。(2)B.amyloliquefaciens JM033具有较高的EPS产量。根据功能基因注释结果结合单因素试验对备选发酵碳源进行筛选,并通过Box-Behnken设计进行响应面优化发酵条件。得到以蔗糖作为碳源、发酵温度为37℃、初始pH值为7.0、发酵时间为50 h时可将EPS产量从0.75 mg/mL提高至5.34 mg/mL,增加了6.12倍。(3)BAP-1是一种新型的混合型果聚糖。B.amyloliquefaCB-839作用ciens JM033产EPS通过阴离子柱纯化分离出两个组分(BAP-1和BAP-2),选取中性多糖组分(分子量为17.6k Da的BAP-1)进行结构解析。结果显示BAP-1由两种单糖组成,其中果糖占99.15%,葡萄糖占0.85%。结合甲基化和核磁共振波谱分析得出BAP-1是一种重复单元主链为13个(2→1)链接的β-D-呋喃果糖,支链是(2→6)链接的β-D-呋喃果糖的混合型果聚糖(4)BAP-1在体内体外均具有免疫增强能力。通过体外细胞试验探究了BAP-1不具有细胞毒性并能促进RAW264.7细胞的中性红吞噬作用与NO、白细胞介素-6(Interleukin-6,IL-6)和肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)的分泌。体内通过利用CTX构建免疫抑制小鼠模型研究BAP-1体内免疫增强功能作用,发现BAP-1的摄入可以从体液免疫(提高抗体分泌水平)、单核-巨噬细胞吞噬能力和NK细胞杀伤能力三个方面显著提高宿主免疫能力。(5)BAP-nanoparticle biosynthesis1的摄入可以缓解免疫抑制小鼠的肠道菌群紊乱,使菌群组成向正常组转变。BAP-1的摄入可在门水平上显著提升有益菌如Verrucomicrobia的菌群丰度,同时降低潜在致病菌如Actinobacteria和Proteobacteria的菌群丰度。属水平上BAP-1的摄入可以显著提高免疫抑制小鼠肠道菌群中Akkermansia、Lachnospiraceae和Oscillospiracea等可以产生短链脂肪酸的下一代益生菌的菌群丰度。BAP-1的摄入还可以刺激免疫抑制小鼠的肠道中乙酸、丙酸和丁酸含量的显著升高。BAP-1具有潜在的通过调节肠道菌群进而影响宿主免疫的作用。