Bacillus sp.ZJS3基因组测序及砷胁迫下相关基因表达分析

【背景】环境中高毒性As³⁺的微生物氧化在砷的生物地球化学循环中起重要作用,具有潜在的应用价值。【目的】Bacillus sp.ZJS3菌株是本实验室前期分离鉴定的一株As³⁺耐受菌株,而且对多种重金属具有耐受性,期望进一步明确该菌株在As³⁺胁迫下菌体形态变化及应对砷胁迫的遗传基础,为As³⁺耐受细菌的研究提供基础数据。【方法】使用单分子实时测序（single-molecule real-time sequencing,SMRT）及Illumina测序技术对Bacillus sp.ZJS3菌株进行全基因组测序,对其基因进行功能注释和生物信息学分析,并结合绝对定量PCR技术对砷抗性及砷代谢相关基因进行分析。【结果】Bacillus sp.ZJS3菌株基因组大小为5.82 Mb,GC含量为35.9%,包含染色体1个、质粒3个、CDS数量为5 981个、tRNA 104个、sRNA 136个、rRNA 42个、串联重复序列173个、基因岛13个、转运蛋白1 023个、跨膜蛋白1 717个和双组分调控基因160个。NR、Swiss-Prot、Pfam、COG、GO和KEGG数据库分别可注释Bacillus sp.ZJS3菌株基因组中97.66%、69.30%、78.52%、65.49%、67.65%和43.87%的基因。绝对定量PCR结果表明,arsC基因在砷处理条件下显著高于对照组,而arsB基因在砷处理条件下显著低于对照组。【结论】Bacillus sp.ZJS3菌株在As³⁺胁迫下可能导致细胞分裂无法正常进行,进而影响细胞形态。基因组中aqpZ、arsA、arsB、arsC等基因的存在表明该菌株具有As³⁺外排和还原As⁵⁺的能力,phoUpstBACS的存在表明菌株可以吸收As⁵⁺,但菌株受到外界环境As³⁺胁迫时arsB表达水平降低。