刘文俊，张和平

    (内蒙古农业大学 乳品生物技术与工程教育部重点实验室 农业农村部奶制品加工重点实验室内蒙古自治区乳品生物技术与工程重点实验室 乳酸菌与发酵乳制品省部共建协同创新中心 呼和浩特 010018)

    益生菌被广泛应用于乳制品、发酵食品、饮料、膳食补充剂、活菌药物、化妆品、动物微生态制剂和微生物菌肥等不同的产品中，已经发展为产值超过千亿元人民币的朝阳产业[1]。近年来，随着分子生物学的发展，益生菌促进宿主健康特性背后的分子机制也逐渐被揭示出来，这些机理、机制的发现大大增加了人们对益生菌的认识，为益生菌的应用拓宽了范围。基因组学和功能基因组学以及高通量测序技术的出现，使人们对益生菌的产业化用途和代谢特性有了广泛的了解，这有助于发现新的值得探索的益生菌应用领域和潜力。2009 年，一门名为益生菌基因组学(Probiogenomics)的新学科应运而生[2]。益生菌基因组学旨在深入了解益生菌的多样性，揭示其促进宿主健康特性的分子机制[3]。全基因组测序、基因组数据挖掘和比较基因组学为了解微生物遗传内涵、差异和相似性提供了新的见解，并为可能的基因功能挖掘提供重要线索。

    近年来，乳酸菌基因组信息呈爆发式增长态势，在公共数据平台发布的乳酸菌全基因组数量已经达到8 万余个(图1)，这些基因组信息对研究人员认识乳酸菌的生理特征、有益功能、工业化加工特性的分子机制具有重要作用。益生菌基因组学结合体内、外随机对照试验，对发现新的益生菌菌株和表征益生乳酸菌的新功能发挥着越来越大的作用。益生菌基因组学和计算机深度机器学习模型相结合的分析技术已应用于益生菌可视化筛选、预测[4]，益生乳酸菌安全相关特征的表征(比如：毒力因子、溶血素基因、抗菌素耐药基因和可移动原件)等方面取得了重要的研究成果[5]。鉴于此，有必要及时总结乳酸菌基因组学研究的最新进展，并基于基因组分析技术了解乳酸菌的产业化相关特征。本文从基因组学的角度论述益生乳酸菌(特别是工业化应用乳酸菌)相关的益生特性、生理生化等表型差异形成的分子机制。综述乳酸菌基因组学和依托基因组大数据的深度机器学习模型，以及人工智能技术在优良乳酸菌的筛选和功能评价中的应用研究进展，以期为乳酸菌筛选，益生菌基因组和健康食品领域的研究提供新的见解。

    图1 乳酸菌基因组数量统计Fig.1 Quantitative statistics of lactic acid bacteria genome ......