利用Batch-ANIm快速分析无色杆菌属菌株间的亲缘关系

基因组平均核苷酸相似度(average nucleotide identity,ANI)已成为鉴定细菌种内关系的黄金方法,开发可用于快速分析大量基因组之间ANI值的生物信息学工具具有重要意义.本研究以广泛应用的ANI分析软件JSpecies为基础,采用Perl集成编写了能够根据设置的线程数、自动生成多个JSpecies配置文件以完成基因组序列载入与成对选择,快速完成大量基因组ANI计算与分析的工具Batch-ANIm(下载地址:http://www.microbialgenomic.com/Batch-ANIm.html).采用该工具对已测序的 109株无色杆菌属(Achromobacter)菌株进行ANIm(基于MUMmer算法)计算,共获得5 886个ANIm值.整体上,基于"100-ANIm"进化距离获得的聚类分析结果与核心基因组进化树比较一致,表明ANIm聚类分析可用于快速展示无色杆菌属菌株之间亲缘关系.很多无色杆菌属种内菌株之间的ANIm值小于95％,但种间ANIm值却大于95％,这表明从基因组水平上部分无色杆菌属菌株的分类学命名存在错误,特别是无色杆菌属的代表种A.xylosoxidans,命名为A.xylosoxidans的50个菌株,只有40个菌株真正属于A.xylosoxidans.同时,基于全基因组序列的ANI值比较可以将部分种名不确定的菌株分类学命名精确到种水平.     

极端污染环境草甘膦抗性菌株的分离、鉴定及特性

[目的]筛选高抗草甘膦菌株并对其进行鉴定和特性研究.[方法]从草甘膦极端污染土壤中分离高抗草甘膦菌株,并检测其草甘膦耐受能力,最适生长pH和抗生素抗性.通过生理生化特征和分子生物学特征的测定对该菌株进行鉴定.[结果]从草甘膦极端污染土壤中分离到一株高抗草甘膦的菌株SL06500,该菌株最高耐受草甘膦浓度为500 mmol/L,并且在200～500 mmol/L之间,菌株生长迅速,最适生长pH为4.0,具有氨苄青霉素、卡那霉素、四环素和氯霉素抗性.用16S rDNA的通用引物,经PCR扩增、测序得到SL06500的16S rDNA序列,该序列在GenBank的登录号为EU006066.将此序列经NCBI Blast进行核苷酸比对发现SL06500与无色杆菌属(Achromobacter)和产碱杆菌属(Alcaligenes)的Identity值均为99%.按照1994年版伯杰氏鉴定细菌学手册的命名规则,结合生理生化指标测定的结果,将菌株命名为木糖氧化产碱杆菌木糖氧化亚种SL06500 (Alcaligenes xylosoxidans subsp.xylosoxidans SL06500).[结论]该菌株的较高草甘膦抗性和嗜药性的特点值得我们进行进一步的研究.更重要的是,这是首次关于木糖氧化产碱杆菌木糖氧化亚种草甘膦抗性的报道.     

食品用乳酸杆菌和双歧杆菌泛基因组多态性及菌株间功能基因差异分析

益生菌是一类有益于人体健康的微生物,主要包括细菌和真菌.益生菌的鉴定一直是学界亟需解决的技术问题,传统的分类学方法只能做种属水平的鉴定,而基于基因组学分析可鉴定到种或株水平.本研究对公共数据库中记载的我国《可用于食品的菌种名单》中的16种乳酸杆菌和5种双歧杆菌的基因组数据进行了全基因组比对分析,并应用核心基因平均核苷酸相似性(core genes average nucleotide identity, cANI)进行了物种的重新分类和鉴定方法探索.结果显示,乳酸杆菌和双歧杆菌的cANI值具有种属特异性,其中乳酸杆菌的cANI值在93.6%～99.6%之间,双歧杆菌的c ANI值在94.9%～98.1%之间,同时发现25株乳酸杆菌和1株两歧双歧杆菌有分类学错误.对247株乳酸杆菌和113株双歧杆菌基因组完成图的比对分析结果显示,乳酸杆菌和双歧杆菌菌株间的差异基因数目最多可达436个,菌株间的cANI相似值最小可达1个单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism, SNP).针对乳酸杆菌和双歧杆菌的毒力基因和耐药基因分析显示,在目前用于食品生产的菌株中均未...     

冰川细菌冷杆菌属的多样性研究进展

冰川作为地球主要的冰冻圈环境之一,蕴藏着丰富的低温微生物资源。1976年,Inoue Komagata从南极分离出一株嗜冷细菌,直到1997年,以这株嗜冷菌为模式物种,建立了冷杆菌属(Cryobacterium),同时该菌株被命名为嗜冷冷杆菌(Cryobacterium psychrophilum)。冷杆菌属物种主要分布于南北极、青藏高原冻土、冰川等低温环境,但与冰川等环境中其他常见类群相比丰度较低,属于稀有类群。目前,该属已有15个有效描述种,其中包含严格的嗜冷菌,但不同种对温度的耐受性有差异,因此是研究低温环境细菌进化和物种形成的良好材料。该属菌株可产生β-类胡萝卜素、低温酶等生物活性物质。本文综述了冷杆菌属的分布、生物学特征;通过对GenBank中冷杆菌属纯培养菌株的全基因组序列进行平均核酸序列一致性(average nucleotide identity,ANI)计算和聚类分析,明确其精确的分类地位,评估了该类群物种多样性;并讨论了冷杆菌在食品加工、医药卫生所需的生物活性物质的应用潜力。     

来源于中国南海的微生物新种乙醇速生杆菌(Celeribacter ethanolicus)多相分类研究（英文）

【目的】研究来源于南海海水的一株速生杆菌属菌株NH195T的多相分类。【方法】采用表型、基因型和化学分类方法,并综合系统发育关系结果,分析菌株NH195T的分类学地位。【结果】菌株NH195T是一株革兰氏阴性、好氧、杆状、无运动性细菌;能积累Poly-β-hydroxy butyrate(PHB);能在0.5%-10.0%(质量体积比)NaCl浓度,pH 5.0-9.0和20-40°C条件下生长,最适NaCl生长浓度为1.0%-3.0%;氧化酶、触酶和脲酶反应结果阳性。菌株NH195T主要呼吸醌为Q-10,主要脂肪酸为C18:1ω7c、C18:1ω6c和11 methyl C_(18:1)ω7c,主要极性脂为磷脂酰胆碱、磷脂酰甘油、双磷脂酰甘油、一个未知的氨基脂和两个未知脂。基因组G+C含量为61.3 mol%。基于16S rRNA基因的系统发育结果显示,菌株NH195T隶属于速生杆菌属;其与速生杆菌属标准菌株的16S rRNA基因相似性范围为94.4%-97.7%。菌株NH195T与速生杆菌属标准菌株C.halophilus ZXM137T和C.indicus P73T的平均核苷酸一致性(ANI)分别为78.6%和78.0%;基于基因组数据计算所得的DNA杂交同源率分别为26.1%和23.0%。【结论】基于表型和基因型结果,菌株NH195T代表了速生杆菌属一个新物种,命名为Celeribacter ethanolicus,标准菌株为NH195T(CGMCC 1.15406T=JCM 31095T)。     

表型特征结合基因组分析鉴定不同菌落形态Bacillus velezensis ACCC 19742

在中国农业微生物菌种中心(ACCC)菌株的定期转接保藏过程中,发现解淀粉芽孢杆菌ACCC 19742在同一培养基上出现两种不同的菌落形态,将这两个不同形态的菌株编号为19742-1和19742-2。通过形态学、生理生化及基因组分析相结合鉴定不同菌落形态ACCC 19742,并进一步确定该菌株的分类地位。首先将菌株进行分离与纯化,其次将纯化后的菌株进行16S rRNA及gyrB基因扩增及序列分析,通过MEGA 7.0软件构建系统发育树;API 20NE、BIOLOG及脂肪酸等分析菌株的生理生化特性;全基因组分析菌株的ANI和DDH值。两株菌在API 20NE中,仅葡萄糖酸盐同化反应存在差异;脂肪酸检测中主要组成相同,仅是百分含量方面略有差别;两株菌的16S rRNA基因相似性为100%,gyrB基因的相似性为99.4%;全基因组测序表明,两株菌的ANI值为99.95%,DDH值为99.62%。综合遗传学特征和表型特征,证实两者为来源于同一菌株不同的形态变异型,而并非污染所致。同时,19742-1和19742-2与Bacillus velezensis NRRL_B 41580~T的ANI及DDH值最高,分别为97%和77%,且16S rRNA和gyrB系统进化分析也表明,该菌株在分类地位上属于贝莱斯芽孢杆菌(Bacillus velezensis),而非解淀粉芽孢杆菌。这为菌株的保藏提供了一定的参考价值。     

多位点序列和比较基因组学分析对盐单胞菌科菌株JSM 104105的系统发育学研究

【目的】为了精准地判定产铁载体嗜盐新菌株JSM 104105在盐单胞菌科(Halomonadaceae)中的系统发育地位。【方法】采用基于16SrRNA基因、DNA促旋酶B亚基基因(DNAgyraseB subunit gene, gyrB)和核糖核酸聚合酶σ因子RpoD基因(RNA polymerase sigma factor RpoD gene,rpoD)序列的多位点序列分析方法(multilocus sequence analysis, MLSA),对菌株JSM 104105的系统发育地位进行初步分析;采用比较基因组学分析(comparative genomics analysis),分析该菌株与其系统发育关系密切的典型菌株之间的GC含量、平均核苷酸一致性(average nucleotide identity,ANI)和数字DNA-DNA杂交值(digital DNA-DNA hybridization, dDDH),并进行基因组系统发育学分析(phylogenomic analysis),更准确地判定菌株JSM 104105在盐单胞菌科中的系统发育地位。【结果】MLSA分析...     

2株小双孢菌新种的全基因组测序分析与抗菌活性测定

【背景】抗生素的滥用导致了耐药病原菌的不断增加和扩散,成为威胁人们健康的一个重要因素,因此挖掘新型抗生素显得尤其重要。新的物种很有可能会产生新的生物活性物质,特别是那些常规分离方法很少分离到的稀有放线菌。【目的】对2株小双孢菌潜在新种进行全基因组测序分析与抗菌活性测定,从多层次分子水平鉴定其新种分类地位,并预测次级代谢基因簇,为发现产生新颖活性物质的药用放线菌资源奠定基础。【方法】通过16S rRNA基因序列分析初步确定菌株H10836和H11081的种属分类;采用Illumina平台对2个菌株进行全基因组测序和注释,基于此构建全基因组系统发育树、计算ANI (Average Nucleotide Identity)和dDDH (Digital DNA-DNA Hybridization)值,最终确定菌株的新种分类地位;基于全基因组注释结果进行COG (Clusters of Orthologous Genes)聚类、KEGG (Koyto Encyclopedia of Genes and Genomes)代谢通路和antiSMASH次级代谢基因簇预测分析;采用琼脂打孔法进行抗菌活性测定。【结果】菌株H10836和H11081与小双孢菌属8个种两两之间的ANI值范围分别为85.3%-92.1%和85.2%-92.1%,dDDH值范围分别为33.0%-44.5%和31.3%-44.5%。ANI和dDDH值均低于物种判断的临界值,而且2株菌在全基因组系统发育树上与小双孢菌属聚成一簇,但独立成一亚支,从分子水平上综合确定菌株H10836和H11081是小双孢菌属的2个潜在新种。antiSMASH分析发现该2株菌基因组中有多种次级代谢产物合成基因簇,而且与已知抗生素合成基因簇相似度较低。抗菌活性测定显示该2株菌代谢产物均有抗耐甲氧西林金黄色葡萄球菌活性。【结论】菌株H10836和H11081是具有抗菌活性的新菌种,因此值得挖掘其新颖活性天然产物,试验结果将为菌株的进一步研究和应用提供参考。     

一株鞘氨醇杆菌LF-16的基因组测序与分析

鞘氨醇杆菌属(Sphingobium)是一类具有很强的烷烃、杂环芳香烃降解能力的革兰氏阴性细菌。在NCBI公共数据库报道的95株已测序的鞘氨醇杆菌属基因组中,鲜有和纤维素降解相关。Sphingobium sp.LF-16是在以甘蔗渣为碳源的筛选培养基中筛选得到一株具有纤维素降解能力的菌株。通过对LF-16的基因组测序,得到了一条大小为4.57 Mb,GC含量为64.57%的环状染色体序列,经过基因预测发现该基因组序列共有4340个编码基因,61个转运RNA。使用常用数据库对预测的基因集进行功能注释,获得了4067个编码基因的功能描述信息。通过dbCAN数据库对其编码基因进行分析发现,LF-16共有242个基因的编码产物属于碳水化合物活性酶,其中属于糖苷水解酶家族的有143个,AA家族的辅助蛋白有20个。经分泌组预测,共有488个基因能够分泌到胞外,其中有87个是碳水化合物活性酶。通过与鞘氨醇杆菌属的其他8个菌株的基因组序列进行比较基因组学分析发现LF-16与Sphingobium yanoikuyae SHJ的亲缘关系最近,比除S.yanoikuyae SHJ之外的其他菌株的碳水化合物活性酶的编码基因数量要多20%~30%。     

金黄杆菌ZHDP1菌株基因组分析及其蛋白酶活性特征与产酶优化

【背景】蛋白酶活性研究对于理解金黄杆菌属（Chryseobacterium）菌株的生态角色、工业价值及潜在致病机理十分重要。【目的】分析一株细菌的新型基因组序列,以此推断其中潜在的蛋白酶基因,并对其蛋白酶活性进行验证与优化,为后续研究提供数据支撑。【方法】利用高通量测序技术对菌株基因组序列进行测定与组装,并利用单因素优化方法对菌株的蛋白酶作用条件与产酶条件进行优化。【结果】分离得到一株蛋白酶活性菌株,通过分子生物学手段鉴定为金黄杆菌属菌株,并命名为Chryseobacterium sp. ZHDP1。该菌株基因组大小为4 917 748 bp,GC含量为35.95%,平均核苷酸相似性和DNA-DNA杂交指数分别为91.39和47.8。该菌株基因组中发现超过20条蛋白酶基因,上清液中也检测到蛋白酶活性,其最适反应温度和pH值分别为50℃和7.0。Zn²⁺、Mn²⁺和Cr₂O₇^2-对蛋白酶活性有强烈抑制作用。ZHDP1菌株在培养温度35℃、培养时间35 h、接种量4%、碳源和氮源为...