阿拉伯海假交替单胞菌N1230-9两个甲基受体趋化蛋白的功能鉴定

【目的】作为海洋中的特有及优势种群,假交替单胞菌(Pseudoalteromonas)普遍拥有多个甲基受体趋化蛋白(methyl-accepting chemotaxis protein, MCP),探究这些趋化受体的功能。【方法】以太平洋表层海水来源的一株阿拉伯海假交替单胞菌(Pseudoalteromonas arabiensis) N1230-9为研究对象,利用软琼脂平板法测试该菌株对23种碳源的趋化能力,继而利用同源重组策略构建2个含sCache结构域MCP编码基因(woc28264和woc27036)缺失突变体,并分析突变体对10种碳源的趋化能力。【结果】菌株N1230-9对海藻糖、麦芽糖、蔗糖、N-乙酰氨基葡萄糖、l-苹果酸、乙酸钠、丙酸钠、丙酮酸钠、柠檬酸和琥珀酸10种碳源具有趋化能力。WOC28264是l-苹果酸和蔗糖的特异性趋化受体,WOC27036则是柠檬酸和琥珀酸的特异性趋化受体。此外,WOC28264和WOC27036还均是N-乙酰氨基葡萄糖和海藻糖的趋化受体。【结论】WOC28264和WOC27036存在重叠的碳源效应物。     

一株从红藻中分离出的产芳基硫酸酯酶的海单胞菌FW-1的全基因组测序及结果分析

【目的】海单胞菌Marinomonas sp. FW-1是1株经验证可以获得高活性芳基硫酸酯酶的菌株。为深入研究FW-1菌株产芳基硫酸酯酶机制,进一步筛选高活性的芳基硫酸酯酶基因片段,有必要解析FW-1菌株的全基因组序列信息。【方法】本研究采用高通量测序技术对FW-1进行全基因组测序,使用相关软件对测序数据进行基因组装、基因预测与功能注释、COG聚类分析等。结合异源表达的方法对其不同基因片段所产生的芳基硫酸酯酶活性进行分析。【结果】全基因组测序结果表明该基因组大小为3964876 bp,GC含量为44.03%,编码3590个蛋白基因,含有78个tRNA和25个rRNA操纵子。从全基因组测序结果中找到22个可能具有芳基硫酸酯酶活性的基因,对其中4个进一步异源表达后发现FW-1中至少含有的3个具有芳基硫酸酯酶活性的基因,其均含有芳基硫酸酯酶的特异性氨基酸基团C-X-P-X-R基团。【结论】本研究首次报道了1株含有多个芳基硫酸酯酶基因序列的菌株FW-1的全基因组序列,分析了基因组的基本特征,为芳基硫酸酯酶的进一步应用提供了思路。     

一株高产脂肪酶菌株WCO-9全基因组测序及比较基因组分析

琼氏不动杆菌WCO-9是从油污污染的土壤中分离的一株高产脂肪酶菌株,所产脂肪酶具有显著优于对照同种菌株ATCC 17908的水解活性。为探究WCO-9菌株高效产酶机制,挖掘新型特异脂肪酶功能基因,采用Oxford Nanopore技术完成WCO-9菌株的全基因组测序,并对同属菌株进行比较基因组学分析。结果显示,脂肪酶产生菌WCO-9的基因组大小为3.19 Mb,GC含量38.62%,含有2 929个编码基因,其中包含11个脂肪酶编码基因(1个特异基因)和3个脂肪酶分子伴侣基因;共线性分析也说明WCO-9菌株基因组与对照菌株ATCC 17908具有显著差异。WCO-9菌株全基因组序列分析,对该菌的高效产酶机制研究及新型脂肪酶特异基因挖掘具有重要意义,为后期高产脂肪酶工程菌的创制及工业化应用提供理论基础。     

一株从红藻中分离出的产芳基硫酸酯酶的海单胞菌FW-1的全基因组测序及结果分析（英文）

【目的】海单胞菌Marinomonas sp. FW-1是1株经验证可以获得高活性芳基硫酸酯酶的菌株。为深入研究FW-1菌株产芳基硫酸酯酶机制,进一步筛选高活性的芳基硫酸酯酶基因片段,有必要解析FW-1菌株的全基因组序列信息。【方法】本研究采用高通量测序技术对FW-1进行全基因组测序,使用相关软件对测序数据进行基因组装、基因预测与功能注释、COG聚类分析等。结合异源表达的方法对其不同基因片段所产生的芳基硫酸酯酶活性进行分析。【结果】全基因组测序结果表明该基因组大小为3964876 bp,GC含量为44.03%,编码3590个蛋白基因,含有78个tRNA和25个rRNA操纵子。从全基因组测序结果中找到22个可能具有芳基硫酸酯酶活性的基因,对其中4个进一步异源表达后发现FW-1中至少含有的3个具有芳基硫酸酯酶活性的基因,其均含有芳基硫酸酯酶的特异性氨基酸基团C-X-P-X-R基团。【结论】本研究首次报道了1株含有多个芳基硫酸酯酶基因序列的菌株FW-1的全基因组序列,分析了基因组的基本特征,为芳基硫酸酯酶的进一步应用提供了思路。     

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...     

一株新的产吡咯喹啉醌甲基营养菌全基因组测序和比较基因组学分析

【背景】由于甲基营养菌被发现的时间较短,而且可以生产吡咯喹啉醌(pyrroloquinoline quinone,PQQ)的甲基杆菌属细菌只有少数菌株的全基因组序列被公布,增加了该类细菌基因组学和生物代谢途径研究的难度。【目的】将本实验室筛选的PQQ生产菌经多种诱变方式处理,用于提高PQQ的发酵产量。对高产突变菌株进行全基因组解析,以探究甲基杆菌PQQ合成的分子机制,为后续分子育种提供序列背景信息。【方法】将野生型PQQ生产菌株进行紫外诱变、亚硝基胍诱变、甲基磺酸乙酯诱变、硫酸二乙酯诱变和紫外-氯化锂复合诱变。将突变菌株利用PromethION三代测序平台和MGISEQ-2000二代测序平台测序,然后进行组装和功能注释。组装得到的全基因组序列与模式菌株扭脱甲基杆菌AM1 (Methylobacterium extorquens AM1)进行比较基因组学分析。【结果】经11轮诱变获得一株突变菌株NI91,其PQQ产量为19.49mg/L,相较原始菌株提高44.91%。突变菌株NI91的基因组由一个5 409 262 bp的染色体组成,共编码4 957个蛋白,与模式菌株M. extorqu...     

一株新的沙门菌烈性噬菌体IME-SAL1的分离、全基因组测序和比较基因组分析

目的:分离鉴定一株沙门菌的烈性噬菌体,观察其形态大小,完成全基因组测序,分析其基因组结构和进化关系,为治疗沙门菌感染提供新的策略和实验依据。方法:以沙门菌SAL95作为指示菌从医院废水中分离噬菌体,分离到的噬菌体经浓缩和纯化后采用透射电镜观察其形态大小,提取噬菌体的基因核酸并完成全基因组高通量测序,分析其全基因组的结构特征,通过比较基因组分析研究其进化关系。结果:从解放军307医院未经消毒处理的废水中分离到一株烈性沙门菌噬菌体。电镜观察显示,该噬菌体头部呈立体对称,有一不收缩的长尾。其基因组全长113 183 bp,比较基因组分析确定该噬菌体为一株新的沙门菌噬菌体,命名为IME-SAL1。结论:从医院废水中分离到一株烈性沙门菌噬菌体IME-SAL1,研究了该噬菌体的分类、基因组结构、进化关系,可为其实际应用提供参考。     

耐草甘膦菌株Pantoea rodasii S1536全基因组测序及比较基因组分析

耐草甘膦菌株泛菌属S1536 (Pantoea rodasii S1536)是从草甘膦污染土壤中分离筛选出来的一种革兰氏阴性菌,对草甘膦的抗性能高达400 mmol/L。本研究首次通过PacBio RSII平台对泛菌属S1536进行全基因组测序,使用SMRT portal软件对reads进行组装,获得10个contigs,最终获得高质量且无间隔的泛菌属S1536基因组包含1条染色体和2个质粒,序列全长为5.16 Mb,其GC含量为55.16%。本研究进一步对基因组序列进行基因预测与功能注释、COG和GO聚类分析,预测了次级代谢产物合成基因簇及草甘膦抗性机制,最终得到编码基因有4 843个,4 656个蛋白获得COG功能注释,预测到2个NRPS类基因簇、1个thiopeptide类基因簇和1个hserlactone-arylpolyene类基因簇。莽草酸代谢途径关键酶EPSP合酶基因分析表明,泛菌属S1536中的EPSP合酶属于ClassⅠ型EPSPS。根据已报道的3株同一种Pantoea rodasii strain ND03、Pantoea rodasii strain DSM 26611和Pantoea rodasii strain LMG 26273的基因组信息进行全基因组关联比较分析,结果显示4株菌虽然属于同一种,但在进化中产生了较大差异。相关研究结果将为泛菌属S1536功能基因组学研究、耐除草剂机制的研究及耐除草剂基因的挖掘提供基础数据。     

副地衣芽孢杆菌FA6全基因组测序及比较基因组学分析

副地衣芽孢杆菌(Bacillus paralicheniformis)FA6是一株从草鱼肠道内分离出来的细菌,其具有淀粉酶和纤维素酶等多种碳水化合物酶活性。为深入研究副地衣芽孢杆菌FA6可能的益生机制,研究通过三代测序技术测定了副地衣芽孢杆菌FA6的全基因组序列,运用生物信息学方法进行基因组组装、基因预测和功能注释。同时通过比较基因组学方法,比较分析了副地衣芽孢杆菌FA6与4株基因组序列已经发表的芽孢杆菌基因组结构和功能的差异。结果发现副地衣芽孢杆菌FA6全基因组由1条环状染色体组成,大小为4450579 bp,GC含量为45.9%。副地衣芽孢杆菌FA6基因组中含有128个蛋白酶基因, 32个脂肪酶基因和72个糖苷水解酶基因,这些基因与食物降解相关;此外,细菌基因组中还含有7个编码羊毛硫抗生素相关的基因。比较基因组结果显示,副地衣芽孢杆菌FA6与其他4株芽孢杆菌的基因组共线性关系较好,但是与地衣芽孢杆菌菌株相比,菌株FA6基因组特征更接近于副地衣芽孢杆菌菌株。副地衣芽孢杆菌FA6基因组中编码纤维素酶、半纤维素酶和淀粉酶的基因数量分别为5、7和5个,多于其他菌株,能够更好地降解植物多糖。...     

副干酪乳杆菌PC-01全基因组测序及不同副干酪乳杆菌菌株比较基因组学分析

【背景】副干酪乳杆菌(Lactobacillus paracasei)作为乳酸菌中重要菌种之一,常被认为是优良益生菌开发的潜在资源。【目的】以L.paracasei PC-01和L.paracasei Zhang为例,分析不同L.paracasei的基因组差异和遗传背景,为菌株的鉴定和开发奠定基础。【方法】采用PacBioSMRT三代测序技术对L.paracasei PC-01进行全基因组测序,结合2株L.paracasei模式菌株和公开的36株全基因组数据,通过比较基因组学方法揭示39株L.paracasei菌株之间的差异。【结果】L.paracasei PC-01基因组不包含质粒,染色体大小为2 829 251 bp,GC含量为46.64%;L.paracasei Zhang包含一个质粒基因组大小为2 898 456 bp,GC含量为46.51%;不同L.paracasei菌株基因组大小、质粒数及GC含量均存在一定差异。L.paracasei群体为开放式基因组,基因组具有高度多样性。基于核心基因构建系统发育树对于L.paracasei种内区分效果最好,L.paracasei PC-...     

云杉腐烂病菌Cytospora piceae全基因组测序及比较基因组分析

【目的】壳囊孢属(Cytospora)真菌引起的林木腐烂病和枝枯病,是一类重要的、分布广泛的枝干病害,可引起重大经济损失和生态破坏。通过全基因组测序和比较基因组学分析,探究不同腐烂病菌的全基因组特征,分析其与寄主选择和致病性相关的基因或基因家族的差异性,将有助于进一步揭示腐烂病菌与寄主互作的分子机制,为腐烂病的有效防治提供基础资料。【方法】采用PacBio测序技术对云杉腐烂病菌Cytosporapiceae进行了全基因组测序和组装,并通过比较基因组学方法,从基因组水平探究引起腐烂病的4种腐烂病菌的基因组的差异,分析其共有的和特有的与致病相关的基因家族。【结果】C. piceae基因组大小为39.25 Mb,GC含量为51.79%。基于单拷贝直系同源基因构建的系统发育树显示,C. piceae与Cytospora chrysosperma的进化关系相近,Valsamali和Valsapyri则更相近。比较基因组学分析表明,4种腐烂病菌均具有重复诱导的点突变(RIP)活性,其中,C. piceae的RIP活性最强。与其他3种腐烂病菌相似,与木质素降解相关的AA3和AA7家族在C. piceae中显著扩张,但木质素降解关键酶AA5家族均缺失;C. piceae和C. chrysosperma基因组中果胶降解关键酶GH28和CE8家族基因的数量与V. mali和V. pyri相近。4种腐烂病菌都含有较多数量的MFS(major facilitator superfamily)超家族转运蛋白和较少的ABC(ATP-binding cassette transporter)超家族转运蛋白,但C. piceae含有更多DHA2、PDR和MDR类转运蛋白。4种腐烂病菌的分泌蛋白的GO分类分子功能主要集中在水解酶活性,其中V. mali含有最多数量的该类别基因;而生物学过程则集中在碳水化合物代谢过程、果胶分解过程和氧化还原过程。在次生代谢核心基因中,C.piceae的PKS基因明显少于V.mali和V.pyri;在C.piceae含有的4个特异性次生代谢基因中,3个为NRPS基因。【结论】4种腐烂病菌含有的碳水化合物活性酶的种类和数量相似,且都具有较强的果胶降解能力。不同腐烂病菌的膜转运蛋白中多药转运体的选择性扩增,以及次生代谢核心基因中NRPS类基因的特异性存在和缺失,表明它们作为重要的致病因子很可能在腐烂病菌寄主选择中发挥了重要的作用。     

植物内生链霉菌Streptomyces sp. SAT1的基因组测序和比较基因组分析

【背景】一直以来,链霉菌都是活性物质的主要生产者,近年来随着抗生素滥用引起的环境和微生物抗药性问题越发严重,挖掘高效生物防治因子和新型抗生素成为了解决以上问题的重要手段。【目的】通过获得植物内生链霉菌SAT1全基因组序列和次级代谢基因簇信息,利用比较基因组学和泛基因组学分析SAT1菌株的特殊性以及与其他链霉菌的共性,为阐明SAT1抑菌和内生机制提供理论基础,为揭示链霉菌的生态功能提供可靠数据。【方法】通过三代测序平台PacBio Sequel完成SAT1基因组测序,利用生物信息学技术进行注释和功能基因分类;分别利用RAxML和PGAP软件进行系统发育树的构建和泛基因组分析;次级代谢基因簇的预测和分析通过antiSMASH网站完成。【结果】获得SAT1菌株的全基因组完成图,该菌线性染色体长度约7.47 Mb,包含有4个质粒,GC含量近73%,共预测到7 550个蛋白编码基因,含有37个次级代谢基因簇,分属29个类型,其中默诺霉素基因簇与加纳链霉菌具有较高相似性。42株代表链霉菌中,单个菌株次级代谢基因簇数量为20-55个,主要类型为PKS类、Terpene类和Nrps类,而且含有大量杂合基因簇,各个菌株中特有基因数目较为庞大。【结论】链霉菌SAT1菌株在基因组特点以及次级代谢基因簇的数量和类型上与其余41株链霉菌具有一定的共性,其中潮霉素B基因簇和默诺霉素基因簇合成的相关物质可能与SAT1抑菌活性密切相关。42株链霉菌中次级代谢基因簇数量的多少与基因组大小成正相关,同时大量杂合基因簇以及庞大的特有基因数目的存在说明链霉菌在长期进化过程中存在了很高程度的水平基因转移现象,可能具有重要的生态功能。     

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。     

弯曲菌基因组学的研究进展

弯曲菌是世界范围内引起细菌性胃肠炎疾病的重要人兽共患病原菌,对公众健康造成严重威胁,其流行、传播、扩散的复杂性与基因组的高变异有关.全基因组测序(WGS)是一种基于基因水平的快速简便工具,可快速准确地进行物种鉴定、分析不同个体基因组间的差异、预测细菌耐药和毒力基因以及预测种群演化模型等.本文旨在对近年来全基因组测序在弯...     

点滴复膜酵母兔源分离株基因组测序及比较分析

点滴复膜酵母Cyniclomyces guttulatus是一种定殖及生长于犬、兔、豚鼠、龙猫、大鼠和小鼠等动物胃肠道内的真菌。与大多数传统酵母相比,点滴复膜酵母具有耐酸(pH 1.5-4.5)、耐高温(38-42 ℃)的独特生长特性,可在体外快速增殖。腹泻动物粪便中可见大量点滴复膜酵母,尽管没有直接证据表明感染点滴复膜酵母会引起明显病状,但其被认为是多种动物的机会性致病菌。本研究通过全基因组测序和转录组测序明确点滴复膜酵母的基因结构和注释信息,获得点滴复膜酵母的系统性基因组和转录组数据。结果显示基因组大小为29.71 Mb,包含11 307个基因,转录组大小为17.67 Mb,GC含量分别为43.02%和43.09%;mRNA、CDS、外显子和内含子的平均长度分别为1 476、1 447、1 374和540 bp;点滴复膜酵母存在517个独特的基因家族,共包括1 162个基因,该酵母的独特基因特点为后续研究奠定基础。比较分析结果表明,点滴复膜酵母的基因组大小和数量明显大于其他12种酵母,提示该酵母可能存在全基因组复制,这可能与其独特的胃肠道定殖、耐酸和耐高温生长特性密切相关。     

Leptodiscaceans (Noctilucales, Dinophyceae) from the Pacific Ocean: First records of Petalodinium and Leptodiscus beyond the Mediterranean Sea

Records of dinoflagellates of the family Leptodiscaceae (Noctilucales) from the Kuroshio Current, Philippine, Celebes, Sulu, South China Seas and the western and central Equatorial Pacific Ocean are described. Scaphodinium mirabile was the most common leptodiscacean. Two specimens that differed from the type species of Scaphodinium were found: one specimen showed a highly bifurcate proximal extremity and another showed two dissimilar proboscides from the distal extremity. Another unidentified leptodiscacean showed an arrowhead-shaped contour with the margins folded. Six specimens of Petalodinium porcelio were found, being the first record beyond the Mediterranean-Black Seas. Six specimens were tentatively assigned to the genus Leptodiscus, being the first record beyond the western Mediterranean Sea. The folded specimens that ranged from 90 to 120 μm in diameter and with a prominent flagellum were tentatively considered to be young specimens of Leptodiscus. The abundance of the leptodiscaceans is underestimated in the world's oceans.     

杀鱼假交替单胞菌C923几丁质酶基因PpchiC的克隆表达与酶学性质

【背景】某些假交替单胞菌可分泌几丁质酶,在降解利用几丁质为水产动物提供营养、免疫、抗病等方面有着重要潜力。【目的】克隆杀鱼假交替单胞菌(Pseudoalteromonas piscicida)C923的一个几丁质酶基因,实现其在大肠杆菌中的异源表达,并对重组几丁质酶的酶学性质进行研究。【方法】从菌株C923测序的基因组中注释到一个几丁质酶家族基因PpchiC,设计引物克隆该基因后进行生物信息学分析;构建载体进行异源表达并从温度、时间与诱导剂浓度进行表达优化;对表达蛋白进行最适温度与pH等酶学性质研究,同时比较了重组菌破碎后上清与沉淀及纯化的酶蛋白对几丁质的降解效应。【结果】基因PpchiC长1350bp,编码450个氨基酸,PpchiC蛋白理论分子量为48.76kDa,等电点为4.78,不稳定系数为29.08。结构域分析发现该蛋白含有一个类型Ⅲ几丁质结合域和一个糖苷水解酶18家族(glycosyl hydrolase 18,GH18)的催化域;PpchiC蛋白含有GH18家族几丁质酶的保守催化基序DxxDxDxE、YxR和[E/D]xx[V/I]。16℃、0.25mmol/L IPTG、诱导12h为其最优化表达条件,PpchiC在50℃、pH8.0时表现出最大酶活性;以胶体几丁质为底物时,PpchiC的K_m值为2.58mg/mL、V_max值为5.04mg/(mL·min)。降解结果表明,菌体的沉淀与上清及从上清中纯化的酶蛋白均有着较好的几丁质降解效应。【结论】杀鱼假交替单胞菌C923基因PpchiC编码GH18家族的几丁质酶,能被大肠杆菌高效表达且降解几丁质效应明显,这为PpchiC及菌株C923的应用提供了参考依据。