雄烯二酮高产菌新金分枝杆菌MN4的全基因组测序及序列分析北大核心CSCD

【目的】新金分枝杆菌(Mycobacterium neoaurum)MN4是1株经诱变育种获得的高产雄烯二酮,并且能够耐受高浓度底物植物甾醇的突变菌株。为深入研究MN4菌株耐底物的机制及雄烯二酮的生物合成途径,有必要解析MN4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MN4进行全基因组测序,然后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聚类分析以及次级代谢产物合成基因簇预测等。【结果】新金分枝杆菌MN4基因组装获得33个Contigs,整个基因组大小为5.39 Mb,GC含量为66.9%,编码4920个蛋白基因,序列提交至Gen Bank数据库,登录号为JXYZ00000000。【结论】本研究首次报道了1株高产雄烯二酮菌株MN4的全基因组序列,分析了基因组的基本特征,初步解析了该菌株降解植物甾醇生产雄烯二酮的关键基因,将为MN4的功能基因组学研究及相关次级代谢产物的生物合成途径与异源表达研究提供基础。     

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。     

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。     

肌苷生产菌枯草芽孢杆菌ATCC 13952的全基因组测序及序列分析

摘要:【目的】枯草芽孢杆菌ATCC 13952是一株肌苷工业生产菌株。为深入研究ATCC 13952菌株积累肌苷的分子机制以及为进一步分子育种研究提供序列背景信息,有必要解析ATCC 13952菌株的基因组序列信息。【方法】本研究采用高通量测序和Sanger测序相结合对ATCC 13952菌株进行全基因组测序,然后使用相关软件对测序数据进行基因组组装、基因预测与功能注释、GO/COG 聚类分析、共线性分析等。【结果】枯草芽孢杆菌ATCC 13952整个基因组大小为3876276 bp,GC含量为45.8%,序列已提交至GenBank 数据库,登录号为CP009748。比较基因组及嘌呤代谢相关基因分析结果显示:枯草芽孢杆菌ATCC 13952与其他几株芽孢杆菌具有较好的基因组共线性关系,嘌呤代谢相关基因编码的蛋白与标准菌株比较发生了一些缺失和突变。【结论】本研究首次报道了一株肌苷生产菌枯草芽孢杆菌ATCC 13952的全基因组序列,分析了基因组基本特征,初步探讨了该菌株积累肌苷的分子机制,为后续的进一步分子育种提供了理论基础。     

固氮菌Klebsiella variicola GN02基因序列及其分泌胞外多糖的相关特性

【背景】一些固氮菌能分泌胞外多糖,与宿主植物的关系密切,在提供氮素和促进植物生长有重要作用。【目的】进行固氮菌Klebsiella variicola GN02的基因序列分析,了解分泌胞外多糖的相关基因和其蛋白的结构特性。【方法】用二代和三代测序技术相结合的方法对GN02菌株进行全基因组分析,并对其分泌的胞外多糖进行理化、结构特性解析。【结果】GN02菌株基因组中含有许多与氮代谢及多糖合成、分泌相关的基因及蛋白,该菌株培养后提取的胞外多糖得率为6.90g/L、分子量1.8×10³Da、比旋度[α]_D²⁵75°、粘度[η]80.28;多糖组成为葡萄糖、半乳糖和甘露糖,为(1→3)及(1→6)糖苷键连接的β构型多糖,具有多糖的红外光谱特征吸收峰。【结论】提供了K.variicola GN02菌株基因组序列,解析了分泌胞外多糖的基因相关蛋白、理化性质及结构特性,有助于进一步了解该固氮菌分泌多糖的机理及为植物促生作用的相关性研究提供基础。     

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。     

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...     

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。     

基于比较基因组学解析耐酸乳杆菌G10的多碳源利用特征

【背景】耐酸乳杆菌（Lactobacillus acetotolerans）是白酒发酵过程中的优势乳酸菌,对白酒发酵具有重要作用。L. acetotolerans G10是分离自芝麻香型白酒发酵酒醅的一株能够利用多种碳源的菌株。【目的】基于全基因组测序,解析菌株G10多碳源利用机制。【方法】通过三代测序平台Oxford Nanopore完成菌株G10全基因组测序,分别利用Circlator和Prodigal对测序数据进行组装和基因预测;通过细菌基因组分析工具（bacterial pan genome analysis tool,BPGA）进行泛基因组分析。【结果】G10能够利用22种糖类及糖类衍生物,其全基因组大小为1 627 828 bp,含有1 878个编码基因;基于Koyto Encyclopedia of Genes and Genomes （KEGG）数据库注释获得292个碳源代谢相关基因,基于Carbohydrate-Active Enzymes （CAZy）数据库注释获得44个CAZy家族的编码基因。与其他发酵食品来源的耐酸乳杆菌相比,G10基因组最小,但其总基因数量以及...     

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,C...     

一株冠突散囊菌的分离鉴定、基因组成及其枇杷花发酵特性分析

【背景】冠突散囊菌LYEC03是从陕西泾阳茯砖茶中分离得到的主要发酵菌株。【目的】研究冠突散囊菌LYEC03菌株的基因组信息及其发酵枇杷花产品的特性,从分子水平阐明冠突散囊菌的发酵机制。【方法】应用形态和显微形态观察、ITS序列鉴定、重测序及框架图测序对所分离的菌株LYEC03进行鉴定和基因组信息解析,采用所分离的菌株LYEC03发酵枇杷花,研究冠突散囊菌对枇杷花主要功效成分及抗氧化性能的影响。【结果】陕西泾阳茯砖茶中分离得到的主要发酵菌株LYEC03确定为冠突散囊菌。菌株LYEC03与参考基因组覆盖率高,含有丰富的纤维素酶、蛋白酶、氧化酶和脂肪酶相关基因;基因组相关整体变异较小,其中假设蛋白、碳水化合物激酶、纤维素酶家族糖基水解酶、位点2蛋白酶家族蛋白、多酚氧化酶和谷胱甘肽过氧化物酶等与菌株生长、能量代谢调节、产纤维酶、产蛋白酶和产氧化酶相关的基因发生了变异。菌株LYEC03基因组序列长度30 623 602 bp、GC含量51.70%、编码13 033个基因、编码基因占比55.74%,参与了碳水化合物代谢、氨基酸代谢、外源生物降解代谢、能量代谢、脂质代谢与萜类化合物和聚酮类化合物的...     

一株太平洋表层海水来源阿拉伯海假交替单胞菌N1230-9的全基因组测序及比较基因组学分析

【目的】阐述阿拉伯海假交替单胞菌(Pseudoalteromonas arabiensis)的分子进化与生态适应策略。【方法】借助Illumina HiSeq X Ten和Oxford Nanopore PromethION测序平台对一株分离自太平洋表层海水的菌株Pseudoalteromonas arabiensis N1230-9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,并与一株分离自深海沉积物环境的模式菌株Pseudoalteromonas arabiensis JCM 17292进行比较基因组分析。【结果】菌株N1230-9基因组由2条染色体组成,基因组大小为4 627 470 bp,G+C含量为40.85%,共编码4 202个蛋白。功能基因注释结果显示,菌株N1230-9具有适应海洋环境的多种类型功能基因,包括重金属抗性基因、多种铁离子摄取系统编码基因、多种噬菌体防御系统编码基因、种类丰富的水解酶编码基因、多种碳水化合物代谢相关基因,以及数量众多的二元信号传导系统编码基因。通过比较基因组分析发现,菌株N1230-9和菌株JCM 17292拥有适应不同生态位的特有基因,这些基因主要涉及血红素摄取、重金属抗性、噬菌体防御、二元信号系统传导和横向基因水平转移。【结论】来自表层海水的菌株P. arabiensis N1230-9已演化出了适应其生态位的特有基因。     

一株羊源A型多杀性巴氏杆菌的全基因组测序及生物学特性分析

[背景] 多杀性巴氏杆菌（Pasteurella multocida,Pm）是一种革兰氏阴性菌,可引起动物和人类的呼吸道疾病和败血症等。本实验室前期分离鉴定一株A型Pm HN02菌株。[目的] 通过对HN02菌株的全基因组测序及生物信息学分析,扩充多杀性巴氏杆菌的基因组数据库信息;通过毒力基因鉴定和系统进化树分析,明确该菌株含有的毒力基因和遗传进化关系,为临床预防和诊断提供理论依据。[方法] 使用单分子实时测序（Single Molecule Real Time Sequencing,SMRT）技术对Pm HN02菌株进行全基因组测序,利用Illumina测序校正后进行基因功能注释和生物信息学分析。使用PCR鉴定菌株毒力基因,并构建进化树进行分析。[结果] Pm HN02菌株全基因组大小为2 333 292 bp,GC含量为40.15mol%,预测到的编码基因有2 389个,包含19个rRNA （6个23S rRNA、6个16S rRNA、7个5S rRNA）、62个tRNA基因、5个sRNA;含84个串联重复序列、66个小卫星DNA、2个微卫星DNA、9个基因岛、9个前噬菌体;分别有1 648、2 190和1 917个基因注释在GO、KEGG和COG数据库中,而且大部分富集于Pm的代谢过程;还有85个III型分泌系统效应蛋白、191个表型突变基因、165个毒力因子相关基因。根据分析结果绘制该菌株的全基因组圈图,并将基因组信息提交至NCBI后获得登录号cp037865。PCR鉴定发现该菌株含有fimA、toxA等14个毒力基因,缺失了tadD等毒力基因。系统进化树分析发现该菌株同北京的Pm3菌株（MH150895.1）进化关系最接近。[结论] 研究完成了A型Pm HN02株的全基因组测序和生物学特性鉴定,揭示了其同国内外Pm分离株的进化关系,为预防Pm疾病流行和探索Pm致病机制提供了参考。     

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...     

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...     

一株兔源A型多杀性巴氏杆菌的分离鉴定和全基因组测序及分析

【背景】多杀性巴氏杆菌可导致猪肺疫、牛出血性败血症和兔出血性败血症等多种疾病,严重威胁多种动物畜牧养殖业的健康发展。【目的】重庆某兔场送检一批病死兔,为研究其病原和治疗方法,对病原进行了微生物分离和全基因组测序分析。【方法】从2022年重庆某兔场送检兔病料中进行细菌分离纯化、生化试验、16S rRNA基因鉴定、荚膜血清型分型、药敏试验和毒力基因检测,同时通过全基因组测序结果进行毒力、耐药基因注释和遗传进化等分子生物学信息分析。【结果】该菌为兔源A:ST74多杀性巴氏杆菌,命名为LXSS001,基因组序列上传到NCBI数据库(登录号为CP119523.1),药敏试验显示该菌对四环素、杆菌肽、复方新诺明和磺胺异恶唑耐药,对头孢噻肟、头孢哌酮和丁胺卡那等药物敏感。全基因组长度为2 480 671 bp,并注释到了58个毒力基因和9类药物的靶向抗药基因。通过联合建树表明其与3480株一致性最高。【结论】本研究完成了一株A型多杀性巴氏杆菌的分离鉴定和全基因组测序,并揭示了其与国内外其他分离株的进化关系,为多杀性巴氏杆菌的后续研究提供了参考依据。     

基因组分析揭示拟茎点霉XP-8产松脂醇及其糖苷等多种次级代谢产物的合成途径

【目的】通过解析拟茎点霉属XP-8的基因组序列信息,揭示该菌株潜在的代谢途径,并分析松脂醇及其糖苷化合物等次级代谢产物生物合成相关的关键基因。【方法】使用Illumina Hi Seq 2500高通量测序平台对拟茎点霉XP-8菌株进行全基因组测序,并通过不同软件对测序数据进行序列拼接,基因预测与功能注释。【结果】组装后的拟茎点霉XP-8基因组大小为55.2 Mb,GC含量53.5%,含有17094个蛋白编码基因和310个非编码基因。获得了松脂醇及其糖苷化合物等次级代谢产物生物合成相关的基因。系统发育分析揭示出拟茎点霉XP-8与5种子囊菌共有12635个同源基因和5626个基因家族。【结论】拟茎点霉XP-8具有用于合成松脂醇及其糖苷化合物等多种次级代谢物的基因组基础,为下一步的代谢工程改造提供依据。