通辽地区犊牛腹泻大肠杆菌耐药性检测及一株多重耐药菌全基因组测序分析

【背景】大肠杆菌(Escherichia coli)是引起犊牛腹泻的最主要病原菌,其耐药性菌株的不断出现引起广泛关注。【目的】了解内蒙古自治区通辽市犊牛腹泻大肠杆菌耐药性及耐药基因流行情况。【方法】从通辽市多个旗县采集犊牛腹泻样品40份,经细菌分离纯化及16S rRNA基因测序,最终鉴定出20株大肠杆菌。采用药敏试验和PCR方法对分离菌进行耐药性及耐药基因检测分析,并对其中1株多重耐药菌株进行全基因组测序。【结果】20株分离菌均具有多重耐药性,对链霉素、环丙沙星、恩诺沙星和复方新诺明的耐药率达80%以上。所检耐药基因中,aphA1、strB、TEM-1和qnrS检出率达100%。通过对代表性菌株TL-13全基因组测序发现,其基因组大小为4897185bp,GC含量为50.68%,同时携带2个质粒,大小分别为108288bp(pTL13-1)和64018bp(pTL13-2)。质粒中共携带18个可移动耐药基因。【结论】通辽地区犊牛腹泻大肠杆菌多重耐药性普遍存在,4种常见耐药基因普遍流行。     

耐药结核分枝杆菌基因组信息挖掘

<正>由于结核分枝杆菌的耐药性问题,使结核病这个古老的传染病死灰复燃,并成为全球性的严重公关问题。从1998年首个结核分枝杆菌(H37Rv)全基因组完成图的获得[1],到近年来采用新一代测序技术对多个菌株进行高通量的基因组测序与分析,对结核分枝杆菌进化及耐药机制的认识不断深入。关于结核分枝杆菌菌株的基因组比较分析有多篇报道,包括对中国12个省来源的161株结核分枝杆菌     

细菌比较基因组学和进化基因组学

通过比较不同细菌基因组间差异性与相似性,进而深入研究其分子机理,最终与其表型特征联系起来,是为比较基因组学;不同细菌经过长期进化,其基因组在结构与功能上存在着明显的分化,并构成表型进化的遗传基础,大量细菌全基因组测序的完成,细菌进化基因组学应运而生;以比较基因组学为研究手段,细菌进化基因组学可从基因组水平深入认识物种分化、生境适应、毒力进化、耐药性产生蔓延等表型进化过程。     

微生物结构与功能基因组研究进展

已有20余种病原性细菌完成了全基因测序.目前正在进行大量的功能基因组研究.已发现结核分枝杆菌(结核杆菌)持续感染的相关基因.通过对幽门螺杆菌菌株间基因组的比较,提出菌株基因表达的不同可影响菌株的致病作用.此外,还发现了新的奈氏脑膜炎球菌候选疫苗株和抗原.对细菌耐药性机制的了解也有所进展.希望我国医学微生氏物学工作者重视这一迅速发展的领域.     

医院相关性ST5型耐甲氧西林金黄色葡萄球菌ZJ5499的全基因测序及序列分析

目的对1例医院获得性耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)肺炎患者血中分离的1株MRSA(ZJ5499)进行基因组序列信息解析。方法采用Illumina平台高通量测序和Sanger测序相结合对ZJ5499菌株进行全基因组测序,并使用相关软件对序列进行拼接、基因预测、功能注释、直系同源簇注释(COG)及毒力因子和耐药基因分析;并与国内常见流行序列型(ST型)菌株进行进化关系分析、毒力因子和耐药基因比较。结果 ZJ5499菌株基因组大小为2 888 783bp,GC含量32.84%,序列已提交至GenBank数据库,登录号为CP011685。该菌株基因组中含有大量与致病性相关的毒力因子,并含有spc、aadD、mecA、norA和erm(A)五个耐药相关基因,与同一ST型菌株基本一致。进化关系分析显示该菌株与同一ST型菌株关系较近。毒力因子与ST5型菌株没有较大差异,而较其他ST型明显增多。结论本研究报道了临床MRSA菌株ZJ5499的全基因组序列。序列分析发现该菌株的毒力和耐药性与ST5型的菌株相近,而ST5型菌株较其他国内流行ST型菌株携带较多毒力基因。     

两株超级广泛耐药结核分枝杆菌全基因组比较分析

【目的】结合现有数据,通过对两株临床超级广泛耐药的结核分枝杆菌全基因组的测序和分析,发现其型别相关的突变位点,解释发生广泛耐药的基因组突变机制。【方法】利用Solexa第二代测序技术对两株广泛耐药结核分枝杆菌(FJ05194和GuangZ0019)进行全基因组测序分析。以H37Rv为参考序列得到两株广泛耐药菌株的单核苷酸多态性(SNPs),构建系统发育树鉴定菌株型别,判断突变位点中型别相关和非型别相关的SNPs。定位SNPs所在的基因组区域,对型别相关的突变基因进行KEGG通路的富集分析,对非型别相关的突变基因和间隔区判断是否与耐药相关。【结果】两株广泛耐药菌株分别属于Lineage2和Lineage4型别,两菌株在碱基替换方面存在差异性,Lineage2型别相关的基因功能富集于ABC转运蛋白和核苷酸切除修复的通路。耐药方面,发现了已知的耐药相关基因的突变(rpoB、katG、rpsl、gyrA、gyrB、embB和ethA等),但卷曲霉素和卡那霉素相关的rrs、tlyA和eis启动子区域未发生突变,不足以解释其耐药性的产生。与最新报道的候选耐药基因比较,发现了卷曲霉素和卡那霉素相关的突变(Rv1393c、Rv0265c和narX等)和外排泵相关的pstB、Rv2333c和Rv2687c突变。【结论】结核分枝杆菌Lineage2型别相关的SNPs中含有影响结核分枝杆菌突变率和耐药性的突变。对于两株超级广泛耐药的结核菌,已知的激活药物或药靶相关的单耐药基因突变集合不能完全解释其广泛耐药性,还涉及新候选结核耐药基因、外排泵和补偿等其他潜在机制的相关基因突变。     

全基因组测序技术对沙门氏菌血清型和耐药性的预测能力分析

[目的] 评价全基因组测序技术在沙门氏菌血清型和耐药性检测方面的应用能力。[方法] 对我国1950-2015年分离的290株鸡源沙门氏菌用常规检测方法进行了血清分型和药敏试验;提取全基因组进行测序,应用SeqSero和ResFinder数据库分析沙门氏菌的血清型和耐药性;对用常规检测方法和全基因组测序分析方法得到的血清型和耐药性结果进行比较,分析两种方法所得结果的符合性情况。[结果] 沙门氏菌的主要血清型为肠炎和鸡白痢（≥84.5%）,常规检测方法和全基因组测序分析方法在沙门氏菌血清分型方面的总体符合率为97.6%。对11种抗菌药物的最小抑菌浓度（MIC）检测结果显示,沙门氏菌对磺胺异噁唑（39.3%）、氨苄西林（39.0%）和粘菌素（39.0%）的耐药率较高,对其他抗菌药物的耐药率较低。全基因组测序分析能够100%预测美罗培南、氟苯尼考、阿奇霉素和阿莫西林/克拉维酸的耐药性,而且对恩诺沙星、四环素、复方新诺明、氨苄西林、头孢噻呋、磺胺异噁唑的预测符合率均超过95.0%。[结论] 本研究结果表明,全基因组测序技术对沙门氏菌的血清分型和耐药性的预测具有较高的准确性和敏感性,是分析沙门氏菌血清型和耐药性的有效工具,具备良好的应用前景。     

一株牛源都柏林沙门氏菌的全基因组测序及毒力与耐药性分析

【背景】沙门氏菌(Salmonella spp.)是重要的人畜共患病原菌,其毒力和耐药性的不断增强引起广泛关注。【目的】了解从通辽市一犊牛死亡病例中所分离牛源都柏林沙门氏菌的毒力及耐药性情况。【方法】以病死犊牛肺脏为材料,经细菌分离纯化及16S rRNA基因测序,鉴定病原为沙门氏菌。采用动物试验、药敏试验和PCR方法对分离菌进行毒力、耐药性,以及毒力基因和耐药基因检测,并对其进行全基因组测序分析。【结果】分离菌具有较强毒力,对小鼠半数致死量为2.8×10⁶ CFU/mL。分离菌为多重耐药菌,仅对多粘菌素B和噻孢霉素敏感,对强力霉素和恩诺沙星中度敏感。检测13种沙门氏菌常见毒力基因,检出率为92.3%。对分离菌进行全基因组测序分析,该菌株为都柏林沙门氏菌,基因组大小为4 965 370 bp,GC含量为52.12%,同时携带2个质粒,大小分别为79 524 bp (pTLS-1)和45 301 bp (pTLS-2)。分离菌中共携带996个毒力基因和24个毒力岛;共携带42个耐药基因,其中4个为可水平转移基因,基因组中存在9个可移动遗传元件,包括插入序列和转座子等。【结论】分离牛源都柏林沙门氏菌菌株具有较强毒力且为多重耐药株,携带大量毒力基因及耐药基因。     

高通量测序技术在细菌耐药中的应用

细菌耐药已成为威胁全球人类公共健康的重要因素之一,快速、准确明确细菌耐药的特性、机制及传播特征对疾病治疗及控制耐药菌的传播具有重要意义。高通量测序技术可以同时平行检测多个基因序列的状态,已广泛应用于细菌耐药检测。目前高通量测序技术在细菌耐药领域的应用主要有:全基因组测序技术、目标区域测序技术和宏基因组测序技术。所采用的测序平台主要为Illumina、Ion Torrent、BGI等二代测序和Pacific Biosciences、Oxford Nonopore 等三代测序平台。通过细菌耐药基因预测细菌耐药表型的准确性在很大程度上依赖于成熟的专业耐药基因数据库,各种通用型、特异型及隐马尔可夫模型耐药基因数据库的建立和完善,为高通量测序技术在细菌耐药领域的应用提供了坚实的基础。本文简要介绍了高通量测序技术、数据分析方法及相应测序平台在细菌耐药领域中的应用进展,并同时介绍了细菌耐药数据库的现状。     

一株污水源多重耐药大肠杆菌的耐药性检测及全基因组测序分析

【背景】水体环境分布广、流动性强,是耐药菌和耐药基因传播的主要媒介。【目的】了解北方污水厂大肠杆菌携带的耐药基因及可移动遗传元件情况。【方法】从北方污水厂筛选出一株多重耐药大肠杆菌,通过药敏试验进行耐药性检验,采用96孔板法测定菌株的最小抑菌浓度,利用酶标仪探究亚抑菌浓度抗生素对菌株生长的影响,并对菌株进行全基因组测序,对其携带的耐药基因及可移动遗传元件进行预测。【结果】大肠杆菌WEC对四环素、环丙沙星、诺氟沙星和红霉素具有耐药性,亚抑菌浓度的四环素、环丙沙星和诺氟沙星能够延缓或抑制菌株的生长。WEC菌株的基因组中包含一条大小为4 782 114 bp的环状染色体和2个大小分别为60 306 bp (pWEC-1)和92 065 bp (pWEC-2)的环状质粒。菌株共携带129个耐药基因,其中128个位于染色体上,在染色体上预测到原噬菌体、基因岛及插入序列的存在,部分可移动遗传元件携带有耐药基因。质粒pWEC-1中无耐药基因,pWEC-2含有1个耐药基因,在质粒基因组中预测到原噬菌体和插入序列。【结论】污水源大肠杆菌WEC是一株多重耐药菌株,其基因组中携带耐药基因和多种可移动遗传元件...     

2016-2017年宁夏地区牛源金黄色葡萄球菌的全基因组分析

[目的] 了解宁夏地区奶牛乳腺炎金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus,SA）代表菌株的基因组序列基本特征,进一步探究其耐药基因型、毒力及进化关系,为兽医临床防治提供理论依据。[方法] 采用纸片法对97株金黄色葡萄球菌临床分离株进行抗菌药物敏感性试验,同时进行葡萄球菌蛋白A（Staphylococcus aureus protein A,spa）分型、多位点序列分型（multilocus sequence typing,MLST）,根据分型结果选取16株代表菌株进行全基因组测序,并对获得的测序序列进行处理分析。[结果] 药敏试验结果显示97株分离株对18种抗菌药物存在不同程度的耐药,其中9株耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（methicillin-resistantStaphylococcus aureus,MRSA）对青霉素、氨苄西林、苯唑西林、头孢噻呋、磺胺异噁唑、红霉素、庆大霉素和克林霉素等8种抗菌药物完全耐药,甲氧西林敏感金黄色葡萄球菌（methicillin-sensitiveStaphylococcus aureus,MSSA）菌株对青霉素、氨苄西林、磺胺异噁唑耐药率较高。耐药基因数据库（antibiotic resistance genes database,ARDB）注释分析显示16株代表菌株共携带21种耐药基因,其中norA、tet38、bacA、mepA的携带率较高,与药敏试验结果具有一定的相关性。毒力基因数据库（virulence factors of pathogenic bacteria,VFDB）注释分析显示所有菌株携带多种与粘附、宿主免疫逃逸、分泌、胞外酶编码、铁摄取等疾病相关的毒力基因,MRSA菌株均携带较多毒力因子,MSSA菌株携带毒力因子数目不等。基因岛预测结果显示16株代表菌株存在不同数量的基因岛且MRSA菌株携带基因岛数目及毒力基因岛较多,但耐药基因岛数目与MSSA差异不明显。SNP分析结果显示部分分离株同源性较高,同源性较高的两株MRSA的全基因组基本序列特征差异较小,携带的耐药、毒力基因情况相似。[结论] 宁夏地区牛源SA分离株耐药性情况严重且具有较高的毒力水平,本研究为家畜相关MRSA（livestock-associated MRSA,LA-MRSA）与MSSA基因组序列信息的比较分析及宁夏地区SA感染的临床防控提供参考依据。     

引起芭蕉芋细菌性软腐病的玉米迪基氏菌(Dickeya zeae) CE1的全基因组序列及比较基因组学分析

【背景】玉米迪基氏菌(Dickeya zeae)可引起香蕉、水稻等重要作物的细菌性软腐病,并造成巨大的损失。芭蕉芋抗性较好且与病虫害相关的报道很少,本研究团队首次报道了由D. zeae CE1引起的芭蕉芋细菌性软腐病。【目的】揭示CE1菌株的全基因组序列,并与同样来源于广东香蕉和水稻的D. zeae菌株作比较基因组学分析,初步探讨D. zeae种内不同病原细菌在与寄主互作过程中可能存在的遗传分化机制。【方法】采用三代测序结合二代测序对CE1菌株进行完整基因组测序,利用比较基因组学方法分析该菌株与香蕉和水稻菌株的进化关系和基因组特征差异。【结果】细菌基因组测序表明,CE1菌株的完整基因组大小为4 714 731 bp,注释预测到4 052个编码基因。与芭蕉芋和香蕉两个寄主亲缘关系类似,基因组比较分析发现来自芭蕉芋和香蕉的病菌菌株亲缘关系较近,它们在遗传进化上明显不同于水稻菌株。基因家族分析表明,编码重要致病因子如细菌分泌系统、鞭毛蛋白、胞外多糖、规律间隔成簇短回文重复序列(clustered regularly interspaced short palindromic repeats,CRISPR)等的基因簇在不同寄主间未表现明显分化。通过进一步分析发现,有80个基因是芭蕉芋和香蕉菌株所特有的,42个基因则是水稻菌株所特有的。在芭蕉芋和香蕉菌株的特异基因中,功能预测发现有2个基因簇分别与脂肪酸合成酶和群体感应相关;然而较多的水稻菌株特异基因则与碳水化合物转运和代谢相关,另外有一个水稻菌株特异基因簇存在于CRISPR的邻接位点。【结论】比较基因组学分析确定了芭蕉芋菌株和香蕉菌株、水稻菌株间的遗传亲缘关系,并发现了数个可能与不同类型寄主互作相关的基因位点,为D. zeae病原细菌侵染与香蕉、水稻等重要作物亲缘关系较为接近的不同作物提出风险预警。     

社区获得性ST59型MRSA HZW450的全基因组测序及分析

目的对1例脓疱疮患者脓液中分离的1株社区获得性耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(CA-MRSA)HZW450菌株进行全基因组测序并对序列信息解析。方法使用三代测序PacBio技术对HZW450菌株进行全基因组测序,且使用SMRTanalysis v.R2.3.0对该序列进行序列拼接,上传NCBI进行基因功能注释,用RPSBLAST program进行直系同源簇(COG)注释以及毒力因子相关基因和耐药基因分析。同时比较国内其他地区发现的同一序列型(ST)的菌株毒力因子相关基因及耐药相关基因的差异,并比较HZW450菌株耐药基因型与表型的一致性。结果 HZW450菌株的基因组大小为2 831 958bp,GC占比32.9%,其基因组完成图序列已提交至NCBI GenBank数据库,登录号为CP020741。同时经过分析发现该菌株为ST59型,其基因组中含有许多与致病相关的毒力因子,以及含有耐药基因aph(3′)-III、ant(6)-Ia、mecA、norA、erm(B)和cat(pC233),毒力及耐药基因与ST59型其他菌株比较有差异。该菌株临床药敏结果与耐药基因比较分析发现,耐药表型与基因型存在差异。结论本研究报道了1株CA-MRSA(HZW450)菌株的全基因组序列。基因序列分析显示该菌株携带大量毒力基因,包括lukS-PV、lukF-PV、eta、fnbA、fnbB、sspB、sspC等,编码毒素、粘附、免疫逃逸等相关毒力因子,其毒力较强,致病性较高。     

Genetic determinants of resistance of hospital-associated strains of <Emphasis Type="Italic">Klebsiella pneumoniae</Emphasis> to β-lactam antibiotics isolated in neonates

According to the results of analysis of whole genome sequencing, the presence of genes having resistance to β-lactam antibiotics in hospital-associated strains of Klebsiella pneumoniae was studied. The strains were isolated from neonatal intensive care units. The data obtained were compared with the results of antimicrobial susceptibility testing of isolated microorganisms. Among other strains resistant to cephalosporins, the dominance of genes of CTX-M-type extended-spectrum β-lactamases was shown. It was revealed that one of eight strains phenotypically resistant and moderately resistant to carbapenems have the blaOXA-48 carbapenemase gene.     

Screening for antimicrobial resistance genes and virulence factors via genome sequencing

Second-generation genome sequencing and alignment of the resulting reads to in silico genomes containing antimicrobial resistance and virulence factor genes were used to screen for undesirable genes in 28 strains which could be used in human nutrition. No virulence factor genes were detected, while several isolates contained antimicrobial resistance genes.     

Comparative Genomics to Delineate Pathogenic Potential in Non-O157 Shiga Toxin-Producing Escherichia coli (STEC) from Patients with and without Haemolytic Uremic Syndrome (HUS) in Norway

Shiga toxin-producing Escherichia coli (STEC) cause infections in humans ranging from asymptomatic carriage to bloody diarrhoea and haemolytic uremic syndrome (HUS). Here we present whole genome comparison of Norwegian non-O157 STEC strains with the aim to distinguish between strains with the potential to cause HUS and less virulent strains. Whole genome sequencing and comparisons were performed across 95 non-O157 STEC strains. Twenty-three of these were classified as HUS-associated, including strains from patients with HUS (n = 19) and persons with an epidemiological link to a HUS-case (n = 4). Genomic comparison revealed considerable heterogeneity in gene content across the 95 STEC strains. A clear difference in gene profile was observed between strains with and without the Locus of Enterocyte Effacement (LEE) pathogenicity island. Phylogenetic analysis of the core genome showed high degree of diversity among the STEC strains, but all HUS-associated STEC strains were distributed in two distinct clusters within phylogroup B1. However, non-HUS strains were also found in these clusters. A number of accessory genes were found to be significantly overrepresented among HUS-associated STEC, but none of them were unique to this group of strains, suggesting that different sets of genes may contribute to the pathogenic potential in different phylogenetic STEC lineages. In this study we were not able to clearly distinguish between HUS-associated and non-HUS non-O157 STEC by extensive genome comparisons. Our results indicate that STECs from different phylogenetic backgrounds have independently acquired virulence genes that determine pathogenic potential, and that the content of such genes is overlapping between HUS-associated and non-HUS strains.     

宁夏地区一株奶牛源耐甲氧西林金黄色葡萄球菌流行株的高通量测序分析

【背景】耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(Methicillin-resistant Staphylococcus aureus, MRSA)是一种常见的条件性致病菌,由MRSA感染导致的奶牛乳腺炎给奶牛养殖户带来了重大的经济损失。【目的】了解宁夏地区奶牛源MRSA流行株基因组序列特征,为MRSA感染的防治提供理论依据。【方法】采用琼脂扩散法对分离株ld11进行抗菌药物敏感性试验,同时运用Illumina高通量测序平台对其基因组DNA进行高通量测序,使用网络数据库对获得的测序序列进行处理分析。【结果】药敏试验结果显示分离株ld11对头孢噻呋、磺胺异恶唑、氨苄西林、红霉素、庆大霉素、苯唑西林、克林霉素、四环素和多西环素耐药,数据分析显示分离株ld11携带耐药基因aadD、spc、str、blaZ、mecA、cat(pC194)、erm(A)、norA、tet(k)和tet(M),二者之间有很好的相关性;分离株ld11携带的耐药基因多于MRSA参考菌株,且分离株ld11和MRSA252的亲缘关系较近。COG功能分析和GO注释结果显示,与维持菌体基本功能和菌株生长增殖相关的基因占优势;KEGG通路分析结果显示,属于代谢通路的基因占比最多。从该菌株基因组序列上共检测到4个基因岛、9个疑似的CRISPR序列和1个完整的前噬菌体序列。【结论】揭示了宁夏地区奶牛源MRSA流行株的部分基因组序列信息,为MRSA菌株间基因组序列信息的比较分析及MRSA感染的防控提供参考依据。     

Insights into the environmental resistance gene pool from the genome sequence of the multidrug-resistant environmental isolate Escherichia coli SMS-3-5

The increasing occurrence of multidrug-resistant pathogens of clinical and agricultural importance is a global public health concern. While antimicrobial use in human and veterinary medicine is known to contribute to the dissemination of antimicrobial resistance, the impact of microbial communities and mobile resistance genes from the environment in this process is not well understood. Isolated from an industrially polluted aquatic environment, Escherichia coli SMS-3-5 is resistant to a record number of antimicrobial compounds from all major classes, including two front-line fluoroquinolones (ciprofloxacin and moxifloxacin), and in many cases at record-high concentrations. To gain insights into antimicrobial resistance in environmental bacterial populations, the genome of E. coli SMS-3-5 was sequenced and compared to the genome sequences of other E. coli strains. In addition, selected genetic loci from E. coli SMS-3-5 predicted to be involved in antimicrobial resistance were phenotypically characterized. Using recombinant vector clones from shotgun sequencing libraries, resistance to tetracycline, streptomycin, and sulfonamide/trimethoprim was assigned to a single mosaic region on a 130-kb plasmid (pSMS35_130). The remaining plasmid backbone showed similarity to virulence plasmids from avian-pathogenic E. coli (APEC) strains. Individual resistance gene cassettes from pSMS35_130 are conserved among resistant bacterial isolates from multiple phylogenetic and geographic sources. Resistance to quinolones was assigned to several chromosomal loci, mostly encoding transport systems that are also present in susceptible E. coli isolates. Antimicrobial resistance in E. coli SMS-3-5 is therefore dependent both on determinants acquired from a mobile gene pool that is likely available to clinical and agricultural pathogens, as well, and on specifically adapted multidrug efflux systems. The association of antimicrobial resistance with APEC virulence genes on pSMS35_130 highlights the risk of promoting the spread of virulence through the extensive use of antibiotics.     

Complete genome sequencing of exopolysaccharide-producing Lactobacillus plantarum K25 provides genetic evidence for the probiotic functionality and cold endurance capacity of the strain

Lactobacillus plantarum (L. plantarum) K25 is a probiotic strain isolated from Tibetan kefir. Previous studies showed that this exopolysaccharide (EPS)-producing strain was antimicrobial active and cold tolerant. These functional traits were evidenced by complete genome sequencing of strain K25 with a circular 3,175,846-bp chromosome and six circular plasmids, encoding 3365 CDSs, 16 rRNA genes and 70 tRNA genes. Genomic analysis of L. plantarum K25 illustrates that this strain contains the previous reported mechanisms of probiotic functionality and cold tolerance, involving plantaricins, lysozyme, bile salt hydrolase, chaperone proteins, osmoprotectant, oxidoreductase, EPSs and terpenes. Interestingly, strain K25 harbors more genes that function in defense mechanisms, and lipid transport and metabolism, in comparison with other L. plantarum strains reported. The present study demonstrates the comprehensive analysis of genes related to probiotic functionalities of an EPS-producing L. plantarum strain based on whole genome sequencing.     

拟柱孢藻N8全基因组测序及磷吸收转运通路的比较分析

为从分子水平解析热带特征性蓝藻-拉氏拟柱孢藻(Cylindrospermopsis raciborskii, 简称拟柱孢藻)环境适应机制, 研究以广东省镇海水库中分离的拟柱孢藻藻株N8为材料, 采用PacBio单分子实时测序技术(Single Molecule Real-Time, SMRT)进行测序, 并初步进行全基因组特征的比较分析。结果显示拟柱孢藻N8全基因组大小为3.857 Mb, GC含量为40.13 %, 预测编码基因个数为3598个, 在COG、KEGG和GO数据库中注释到的基因数分别为2429、1664和2244个。N8藻株与美国国立生物技术信息中心(NCBI)上公布的27株拟柱孢藻基因组大小和GC含量基本一致, 但N8的编码基因数最多。基于拟柱孢藻全基因组单拷贝基因的系统进化树表明N8藻株与韩国藻株GIHE 2018的亲缘关系最近。N8藻株的基因组中未发现拟柱孢藻毒素(CYN)和石房蛤毒素(STX)合成酶基因簇, 表明该藻株不产蓝藻毒素CYN和STX。对N8藻株和其他7藻株的磷吸收转运通路比较分析表明, 这些藻株均拥有较为完整的磷吸收转运基因(双组分调节系统、低亲和力无机磷转运基因、高亲和力无机磷转运系统、有机磷酸盐转运复合体、C-P裂解酶和碱性磷酸酶), 表明拟柱孢藻具有灵活利用环境中不同形态磷源的潜能; 而不同藻株间的基因拷贝数和排列顺序存在差异, 如拟柱孢藻N8基因组中有2个C-P裂解酶复合体蛋白phnF和phnM, 其余7株拟柱孢藻则只有1个, 表明拟柱孢藻存在株系特异性。N8藻株为中国首株公开完成全基因组测序数据的拟柱孢藻, 对其基因组分析和磷吸收转运通路的解析将有助于阐明华南地区拟柱孢藻水华优势形成的分子机制。