一株产低温蛋白酶地衣芽胞杆菌NWMCC0046全基因组测序及分析

地衣芽胞杆菌（Bacillus licheniformis）NWMCC0046是从西藏日喀则地区屠宰场废弃血污放置土壤中分离得到的一株益生菌，产生的碱性蛋白酶在低温下有作为洗涤剂添加酶的潜力。深入分析菌株NWMCC0046的基因组序列信息，并挖掘该菌株功能特性基因及潜在应用价值。使用PacBio RS II平台和Illumina HiSeq 4000平台对菌株NWMCC0046的基因组进行测序，并对测序数据进行基因组组装、基因预测与功能注释、共线性分析、进化分析及次级代谢产物合成基因簇预测。菌株NWMCC0046全基因组大小为4 321 565 bp，平均GC含量为46.78%，共编码4 504个基因。基因注释揭示了其益生菌特性，如胃肠道内独特的适应性、抗氧化活性和抗菌活性。此外，菌株NWMCC0046还编码工业上许多重要的酶。进化树及共线性结果表明，菌株NWMCC0046属地衣芽胞杆菌且与地衣芽胞杆菌ATCC 14580具有较好的共线性。同时，预测到菌株NWMCC0046中有11个次级代谢产物合成基因簇，编码地衣素、丰原素、杆菌肽和丁酰苷菌素等生物活性物质。基因组信息存储于GenBank，登录号为CP090312。菌株NWMCC0046全基因组数据为其益生特性提供基础数据，对菌株NWMCC0046后续相关研究具有重要意义。     

解淀粉芽孢杆菌生防菌BS-3全基因组测序及生物信息分析

【背景】解淀粉芽孢杆菌BS-3是从健康橡胶树树根中分离获得的一株对真菌具有较强抗菌活性的内生细菌,有作为生物农药的潜力。【目的】解析菌株BS-3的基因组序列信息,以深入研究该菌株防病促生机制及挖掘次级代谢产物基因资源。【方法】采用第二代BGISEQ与第三代Pac Bio平台相结合的测序技术,对生防菌BS-3进行全基因组测序,并对测序数据进行基因组组装、基因预测与功能注释、共线性分析及次级代谢产物合成基因簇预测等。【结果】BS-3全基因组大小为3 870 130 bp,平均GC含量为46.88%,共编码4 161个基因;含有92个t RNA基因、28个r RNA、10个sRNA;含有122个串联重复序列、98个小卫星DNA、2个微卫星。在COG、GO、KEGG、NR和Swiss-Prot数据库分别注释到基因2 875、2 620、1 885、4 040和3 328个。同时,预测到BS-3中有10个次级代谢产物合成基因簇,编码表面活性素、丰原素、多烯类、儿茶酚型嗜铁素等抑菌物质。基因组测序数据提交至NCBI获得GenBank登录号为CP060384。【结论】为基因组层面上解析菌株BS-3具有良好防病效果的内在原因提供基础数据,为深入了解解淀粉芽孢杆菌次级代谢合成途径提供参考信息,对菌株BS-3后续相关研究具有重要意义。     

贝莱斯芽孢杆菌(Bacillus velezensis) JJYY防控土传病害效果评价及其全基因组测序分析和抗菌成分鉴定

【背景】土传病害是世界农业可持续发展的关键限制因子,在我国蔬菜和中药材上发生日趋严重,引起严重的连作障碍。生物防治对环境和农产品安全,是目前研究的热点和重点。【目的】明确对土传病原菌具有广谱抗菌活性菌株JJYY的种类及其防控效果和主要抗菌产物,为新型生物农药开发奠定基础。【方法】结合扫描电镜观察、生理生化分析和16S rRNA基因扩增测序技术鉴定菌株JJYY。分别利用比浊法和菌丝生长抑制法测定该菌提取物对4种土传病原细菌和5种土传病原真菌的EC₅₀,利用盆栽试验评价对番茄青枯病等病害的防控效果。利用二代Illumina NovaSeq与三代PacBio Sequel相结合测序技术对菌株JJYY进行全基因组测序,使用PGAP等软件进行基因注释等分析,利用反相制备液相色谱和质谱初步分离鉴定抗菌物质。【结果】菌株JJYY是一株贝莱斯芽孢杆菌（Bacillus velezensis）,该菌提取物对4种土传细菌和5种土传真菌的EC₅₀分别为0.940-1.092 mg/mL和2.733-3.678 mg/mL。对番茄青枯病、菊花根腐病和辣椒枯萎病的最高防效在80.00%-87.74%之间,与化学药剂链霉素或噁霉灵无显著差异（P>0.05）。该菌基因组大小为3 929 792 bp,编码3 895个基因,与B.velezensis JS25R和B.subtilis 168具有3 445个和2 997个同源编码基因。预测该基因组共有12个次级代谢产物合成功能基因簇。从该菌株提取物中共分离出9种抗菌组分,其中2个初步判定为已知大环内酯类抗生素macrolactin D和7-O-malonyl-macrolactin A。【结论】菌株JJYY是一株对土传病原细菌和真菌病害均有较高防效的贝莱斯芽孢杆菌,该菌基因组与已知贝莱斯芽孢杆菌不同,并产生多种已知和未知的抗菌物质,继续深入分析鉴定其抗菌物质和抗菌机制将为开发新型高效的生物农药奠定良好基础。     

枯草芽孢杆菌N2-10的基因组测序和比较基因组分析

【背景】枯草芽孢杆菌N2-10是一株具有较强抑菌能力且能产纤维素酶等多种水解酶的革兰氏阳性菌,在发酵饲料中具有较大的应用潜力。【目的】通过获得枯草芽孢杆菌N2-10的全基因组序列信息,进一步解析菌株次级代谢产物合成基因信息,并通过比较基因组学分析菌株N2-10与模式菌株的差异性,为阐明N2-10抑菌和益生机制提供理论基础。【方法】通过二代Illumina NovaSeq联合三代PacBio Sequel测序平台,对菌株N2-10进行全基因组测序,将测序数据进行基因组组装、基因预测与功能注释,并利用比较基因组学分析N2-10与其他菌株的差异。【结果】菌株N2-10基因组大小为4 036 899 bp,GC含量为43.88%;共编码4 163个编码基因,所有编码基因总长度为3594369bp,编码区总长度占基因组总长度的89.04%;含有85个tRNA、10个5S rRNA、10个16S rRNA、10个23S rRNA,以及2个CRISPR-Cas、1个前噬菌体和6个基因岛;在GO (gene ontolog)、COG (clusters of orthologous groups of...     

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。     

一株嗜酸硫杆菌M4-422-6的分离及其全基因组测序和比较基因组学分析

【目的】开展具有硫氧化能力的嗜酸硫杆菌属(Acidithiobacillus)的分离及其比较基因组学分析,不仅可以丰富硫氧化细菌菌种资源,而且有助于加深理解嗜酸硫杆菌的分子进化与生态适应机制。【方法】利用以硫代硫酸钠为唯一能源的培养基分离具有硫氧化能力的细菌;利用Illumina HiSeq X和Oxford Nanopore测序平台对一株嗜酸硫杆菌M4-422-6进行全基因组测序;利用相关生物信息学分析软件对原始数据进行组装和基因组注释,并与一株亲缘关系最近的菌株Igneacidithiobacillus copahuensis VAN18-1进行比较基因组学分析。【结果】分离获得一株具有硫氧化能力的嗜酸硫杆菌M4-422-6。基因组注释结果显示,菌株M4-422-6基因组由1个染色体和2个质粒组成,基因组大小为2 917 823 bp,G+C含量为58.54%,共编码2 925个蛋白。16S rRNA基因和基因组系统发育树显示,菌株M4-422-6代表嗜酸硫杆菌属的一个潜在新种。功能基因注释结果显示,菌株Acidithiobacillus sp. M4-422-6拥有与菌株特性相关的众多基因,包括硫氧化相关基因、CO₂固定相关基因和耐酸相关基因。比较基因组学分析发现,虽然菌株M4-422-6与VAN18-1的亲缘关系最近,但两者仍拥有众多的差异基因,主要包括噬菌体抗性相关基因和移动元件编码基因。【结论】菌株M4-422-6代表嗜酸硫杆菌属的一个潜在新种,该菌株具有同种内菌株所不具有的特有基因,并据此推测嗜酸硫杆菌种内分化可归因于对特定生态位的适应。     

一株从中国新疆地区的酸马奶中分离出的新菌株,乳酸乳球菌乳酸亚种KLDS4.0325的全基因组序列(英文)

【目的】为了阐明乳酸乳球菌乳酸亚种KLDS4.0325的生理及代谢机制,并对其重要功能基因进行挖掘,我们对菌株KLDS4.0325的全基因组序列进行测定和基因组图谱的绘制,并利用生物软件和数据库完成对序列的注释及相关功能性分析。【方法】在菌株序列完成测序、组装和注释后,根据序列信息进行全基因组图谱的绘制,并对菌株的蛋白质水解系统、氨基酸来源的风味形成途径和B-族维生素合成途径进行了比较基因组分析,并对细菌素合成基因组和冷应激蛋白基因进行了预测。【结果】菌株KLDS4.0325基因组全长2589250 bp,G+C含量为35.4%,共预测出2662个开放阅读框,其中1310个具有潜在的生物学功能。菌株可以有效的对细胞外蛋白质进行有效的水解,具有潜在的降低苦味肽以及产生一系列能够抑制血管紧张素转化酶活性的活性肽。在转氨途径方面,菌株KLDS4.0325具有较为完成的酶系统,可以催化相关氨基酸转化为风味物质。在菌株KLDS4.0325的基因组中,我们发现了较多编码糖转运、代谢以及L-乳酸合成的基因。关于叶酸和核黄素合成途径的编码基因在菌株KLDS4.0325的基因组中也较为完整。此外,我们在菌株KLDS4.0325的基因组中预测出了一个关于乳球菌素的基因簇和两个冷应激蛋白Csp D和csp E的编码基因。【结论】这些编码菌株显著特性基因的存在为菌株KLDS4.0325能够进行工业发酵提供了理论基础,并为其进一步研究提供了方向。     

菌株YN145对稻瘟病菌黑色素合成的影响及全基因组分析

【背景】枯草芽孢杆菌YN145是一株从湖南省桃江县的健康稻株中分离的细菌,前期研究中该菌对稻瘟病菌拮抗效果显著,在生物防治方面有很大的应用潜力。【目的】深入研究该菌株的生防机制并挖掘次级代谢产物基因资源。【方法】在4株稻瘟病菌生防菌中,选择其胞外抗菌物质抑制稻瘟病菌黑色素合成效果最佳的菌株YN145,采用紫外-可见分光光度计在波长400 nm处测定胞外和菌丝体内黑色素液的吸光度值,采用菌丝生长抑制平板法和分生孢子萌发抑制法测定抑菌活性。采用PacBio第三代测序和IlluminaHiSeq第二代测序相结合的技术对菌株YN145进行全基因组测序,并对测序数据进行组装,注释预测基因的功能,分析次级代谢产物合成基因簇。【结果】菌株YN145的胞外抗菌物质能较好地抑制稻瘟病菌黑色素合成、分生孢子萌发和菌丝生长。菌株YN145全基因组大小为4 167 871 bp,GC含量为43.86%,编码序列(coding sequence, CDS)数量为4 294个;共找到85个tRNA、30个rRNA和92个sRNA。同时预测到5个已知的次级代谢产物合成基因簇,分别编码合成bacillaene、bac...     

芽孢杆菌三种抗菌素基因的杂交检测

以三对特异引物PCR合成表面活性素(surfactin)、伊枯草菌素(iturin)和抗菌蛋白TasA的地高辛标记探针,采用斑点杂交技术对24个菌株的相关基因加以检测,并用竞争酶联免疫吸附法(enzyme-linked immu-nosorbent assay,ELISA)分析阳性菌株中表面活性素基因的表达情况。结果表明:以阳性质粒为模板,获得1 200bp、1 479 bp和790 bp的3个特异性探针,其检测灵敏度分别为2 ng、20 ng和0.1 ng;从24个菌株中检测到10个菌株含有表面活性素合成相关基因,10个菌株含有伊枯草菌素合成相关基因和4个菌株中存在tasA基因;ELISA结果表明:从10个阳性菌株的KMB发酵液中均检测到表面活性素,其中菌株EN1和菌株SB1的产量较高,分别达32.9 mg/L和41.0 mg/L。     

利用木质纤维素类生物质产微生物絮凝剂Pseudomonas boreopolis GO2的全基因组测序及比较基因组学分析

【目的】Pseudomonas boreopolis GO2可以利用木质纤维素类生物质为唯一碳源发酵产微生物絮凝剂。解析菌株GO2的全基因组特征可为利用木质纤维素类生物质定向合成多糖型微生物絮凝剂提供分子基础。【方法】利用Illumina NovaSeq测序平台对菌株GO2进行测序,用SMRT等软件进行基因组组装、系统发育分析、基因预测和功能注释,并与4株近缘模式株进行了比较基因组分析。【结果】菌株GO2基因组大小为4 498 896 bp,GC含量为69.5%,共编码3 906个基因。菌株GO2与Pseudomonas boreopolis JCM 13306的16S r RNA基因相似性、平均核苷酸一致性(average nucleotide identity, ANI)、DNA-DNA杂交(DNA-DNA hybridization, DDH)值最高,分别为99.93%、98.36%和88.00%,将菌株GO2命名为Pseudomonas boreopolis GO2。比较基因组分析发现,GO2与4个近缘模式菌株共有2 348个直系同源核心基因,主要参与碳水化合物代谢、氨基酸代谢...     

一株重寄生枝孢菌的基因组测序及重寄生机制分析

【背景】枝孢菌SYC63是一株具有重寄生作用和抗菌活性的潜在生防菌株,目前尚无研究报道该菌株的全基因组序列,因此限制了其开发与利用。对该菌株进行基因组测序与分析,将进一步了解其重寄生的分子机制,为其在生物防治上的应用奠定研究基础。【目的】解析枝孢菌SYC63基因组序列信息,初步探究该菌的重寄生作用机制。【方法】利用二代高通量测序平台对枝孢菌SYC63进行全基因组测序,运用相关软件对其测序数据进行基因组组装、基因功能注释、预测次级代谢产物合成基因簇并分析重寄生相关的碳水化合物酶类基因等。【结果】基因组组装后共得到17个contigs,总长度为31 912 211 bp,GC含量为52.80%,预测到12 327个编码基因。其中,4 029、949和6 595个基因分别能在KEGG、COG和GO数据库中被注释到,同时还预测到25个次级代谢产物合成基因簇。对重寄生机制相关的碳水化合物酶类进行分析并与重寄生菌株(拟盘多毛孢菌、木霉及盾壳霉)比较,发现该菌具有较多的糖苷水解酶和糖脂酶基因,而且细胞壁降解酶类基因经锈菌孢子壁处理后在转录组测序中显著上调表达,初步分析了该菌与重寄生木霉在分子水平上的...     

Complete nucleotide sequence of the freshwater unicellular cyanobacterium Synechococcus elongatus PCC 6301 chromosome: gene content and organization

The entire genome of the unicellular cyanobacterium Synechococcus elongatus PCC 6301 (formerly Anacystis nidulans Berkeley strain 6301) was sequenced. The genome consisted of a circular chromosome 2,696,255 bp long. A total of 2,525 potential protein-coding genes, two sets of rRNA genes, 45 tRNA genes representing 42 tRNA species, and several genes for small stable RNAs were assigned to the chromosome by similarity searches and computer predictions. The translated products of 56% of the potential protein-coding genes showed sequence similarities to experimentally identified and predicted proteins of known function, and the products of 35% of the genes showed sequence similarities to the translated products of hypothetical genes. The remaining 9% of genes lacked significant similarities to genes for predicted proteins in the public DNA databases. Some 139 genes coding for photosynthesis-related components were identified. Thirty-seven genes for two-component signal transduction systems were also identified. This is the smallest number of such genes identified in cyanobacteria, except for marine cyanobacteria, suggesting that only simple signal transduction systems are found in this strain. The gene arrangement and nucleotide sequence of Synechococcus elongatus PCC 6301 were nearly identical to those of a closely related strain Synechococcus elongatus PCC 7942, except for the presence of a 188.6 kb inversion. The sequences as well as the gene information shown in this paper are available in the Web database, CYORF (http://www.cyano.genome.jp/).     

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...     

全基因组测序揭示两株泡菜源植物乳杆菌基因型差异和潜在益生特性北大核心

【目的】为了探究植物乳杆菌(Lactiplantibacillus plantarum)基因型差异和潜在益生特性,采用全基因组测序技术对其进行测序并解析基因组序列及生物特性。【方法】本研究基于HiSeq和PacBio测序平台,对团队前期从四川多代泡菜中分离获得、体外益生特性评价良好的潜在益生菌菌株L.plantarum Eden-Star PC06和L.plantarum Eden-Star PC108的全基因组进行测序。利用相关生物信息学软件对原始数据进行组装及其后续的功能注释、分子进化、菌株安全性、次级代谢产物合成基因簇以及益生特性相关基因进行分析。【结果】通过基因组装得到了2株植物乳杆菌的全基因组信息,L.plantarum Eden-Star PC06和Eden-Star PC108基因组大小分别为3163902 bp和3205054 bp;GC含量分别为44.68%和44.67%;分别包含3161个和3197个DNA编码序列;功能基因数据库比对结果显示2株菌在碳水化合物利用、氨基酸利用和糖基转移酶等基因上得到大量注释;通过比对数据库,在2株植物乳杆菌全基因组上发现了4个与肠液耐受相关的胆盐水解酶基因、完整的植物乳杆菌细菌素合成相关基因簇和抵御多种胁迫的益生相关基因。【结论】本研究通过全基因组测序在基因水平上探究了L.plantarum Eden-Star PC06和Eden-Star PC108基因型差异和益生特性基因,证明L.plantarum Eden-Star PC06和Eden-Star PC108是2株有应用前景的益生菌菌株,以期为筛选优良益生菌菌株和评价其益生特性提供遗传学基础。     

奥利万星中间体A82846B产生菌拟孢囊菌CCTCC M2020063全基因组序列分析与mbtH类基因的验证

[目的] 分析荒漠拟孢囊菌CCTCC M2020063中A82846B合成的代谢途径和关键基因。[方法] 使用Illumina二代测序和PacBio三代测序技术对荒漠拟孢囊菌CCTCC M2020063进行全基因组测序,利用Glimmer预测编码序列,使用HPLC和LCMS鉴定次级代谢产物,使用antiSMASH 5.0软件预测次级代谢产物合成基因簇。利用Geneious软件对A82846B合成相关基因进行分析,对其中的mbtH类基因着重分析。[结果] 本实验菌株鉴定为荒漠拟孢囊菌（Kibdelosporangium aridum）,基因组中有一条线性染色体,无质粒,序列全长12475688 bp,GC含量为66.27%,有11900个开放阅读框,共有47个基因簇。该菌株具有合成A82846B的能力,且生物合成相关基因位于Cluster32,包含33个基因,mbtH类基因gene07864的过表达促进A82846的合成,提升了26.42%,卤化酶基因为gene07859,与万古霉素、巴利霉素的卤化酶相似度较高。[结论] 本研究对荒漠拟孢囊菌CCTCC M2020063进行了基因组序列分析,获得了A82846B生物合成相关的功能基因信息,为A82846B的代谢途径和工程改造提供了强有力的基础。