污水中肺炎克雷伯氏菌噬菌体的分离及其生物学特征、基因组分析

为探究噬菌体作为治疗肺炎克雷伯菌感染的新型潜在疗法的可能性,本研究采用双层平板法将医院周边污水中3株肺炎克雷伯菌裂解性噬菌体进行分离纯化,透射电镜观察噬菌体形态结构,并进一步分析噬菌体裂解谱、最佳感染复数、生长曲线和酸碱耐受性等生物学特征,同时通过测序技术获得噬菌体全基因组信息并注释分析.实验结果表明,KP-ZS3为肌尾科噬菌体,KP-ZS4为短尾科噬菌体,KP-ZS6为长尾科噬菌体,且KP-ZS4的感染潜伏期稍长,KP-ZS3耐酸碱能力较强,KP-ZS6的裂解能力为3株噬菌体中最强、裂解谱较宽.3株噬菌体的外壳蛋白组分大小均在33~55 kD之间.此外全基因组分析发现KP-ZS3、KP-ZS62株噬菌体的基因组大小均在100 kb以上,噬菌体KP-ZS4的基因组相对较小(40608 bp).共线性分析显示噬菌体KP-ZS3与phiEap-3、Kp15高度相似;KP-ZS6与0507KN21、vB_EcoM_KWBSE43-6高度相似.KP-ZS4与Tyrion、TL-2011b相似度相对较低,序列一致性为76.77%、76.89%.以上结果表明,这3株噬菌体具有独特的生物学特性和基因组特征,它们在肺炎克雷伯菌感染治疗方面展现出不同的潜力和优势,特别是KP-ZS6因其裂解能力强和广泛的裂解谱,以及KPZS3因其强耐酸碱性,可能成为未来抗菌治疗的备用资源,这些发现为开发新型抗菌策略和治疗肺炎克雷伯菌感染提供了新的信息基础.

一株裂解耐氨苄西林金黄色葡萄球菌的噬菌体及其生物学特性与全基因组分析

本研究旨在分离能够高效裂解耐药金黄色葡萄球菌的噬菌体,为噬菌体生物制品的研制提供候选材料。以耐氨苄西林金黄色葡萄球菌为宿主菌,用双层平板法分离噬菌体,通过透射电子显微镜观察噬菌体形态,并对其进行生物学特性分析及全基因组测序分析。结果分离得到一株金黄色葡萄球菌噬菌体,效价达2.75×10^(10)PFU/mL,命名为SP688。该噬菌体具有长的不收缩尾巴,属长尾噬菌体科,对7株耐氨苄西林金葡菌均有裂解效果,最佳感染复数为1,可在10 h内抑制细菌生长,在温度-20~54℃范围和pH值3~11之间活性稳定,对紫外线敏感。全基因组分析显示,SP688基因组为环状DNA,全长45499 kb,GC含量为34.1%;预测到64个开放阅读框(ORFs),其中19个(29.69%)被预测功能。该噬菌体是一株新型裂解耐氨苄西林金黄色葡萄球菌的广谱噬菌体,可为噬菌体治疗提供材料。

1株羊源多重耐药肺炎克雷伯菌噬菌体的生物学特性及全基因组分析

【目的】多重耐药病原菌的出现对公共卫生安全构成严重威胁,本试验拟对1株羊源多重耐药肺炎克雷伯菌裂解性噬菌体进行生物学特性和基因组特征分析,为寻找可用于防治肺炎克雷伯菌感染的噬菌体制剂提供参考。【方法】以羊源多重耐药肺炎克雷伯菌分离株YH-2为宿主菌,采用双层琼脂平板法从粪污样品中分离纯化噬菌体,通过透射电镜观察其形态;测定噬菌体宿主谱、最佳感染复数(MOI)、一步生长曲线、热稳定性、酸碱耐受性等生物学特性;基于全基因组测序对其基因组特点进行分析。【结果】试验成功分离到1株肺炎克雷伯菌裂解性噬菌体,命名为vB_KpnP_PYH-2(简称PYH-2),电镜观察发现PYH-2属于短尾噬菌体科,其噬菌斑中心透亮,周围有晕圈。随着培养时间的延长,晕圈会向四周扩散。噬菌体PYH-2不仅可以裂解1株羊源肺炎克雷伯菌,还能裂解5株奶牛乳房炎源肺炎克雷伯菌。噬菌体PYH-2的最佳MOI为0.001,潜伏期为15 min,爆发期为10 min,裂解量为63 PFU/cell;在40~50℃和pH 4.0~12.0的环境下均能保持稳定活性。噬菌PYH-2基因组全长45958 bp,GC含量为51.86%,不含耐药基因及毒力基因;全基因组中包含52个开发阅读框(ORFs),只有21个为已知功能基因,其中尾部相关蛋白有6个。【结论】本研究分离到1株潜伏期短、生物特性稳定、能高效杀菌的噬菌体,可作为裂解动物源肺炎克雷伯菌的噬菌体候选毒株,为噬菌体防治多重耐药性肺炎克雷伯菌感染奠定了基础。

一株多药耐药Comamonas kerstersii细菌的基因组分析

从1名尿路感染患者中分离出了1株多药耐药的Comamonas kerstersii(C.kerstersii)菌株121606,对其进行了抗微生物药敏试验(AST)和全基因组测序;然后将其与7个具有代表性的Comamonas菌株和Acidovorax菌种进行基因组比较分析,包括使用OrthoANI分析平均核苷酸同一性(ANI),以及通过snpTree网络服务器进行单核苷酸多态性(SNP)分析。最后,使用RAST服务器进行基因组序列,使用OrthoVenn软件对同源簇进行功能注释,通过CARD数据库对抗生素耐药基因(ARGs)进行预测,并利用CRISPR识别工具预测CRISPR,以及利用PHAST软件预测前噬菌体。结果表明:C.kerstersii 121606是一种多药耐药细菌,其遗传成分与其他7个Comamonas和Acidovorax菌种相似;其基因组中存在的ARGs有助于解释其多药耐药机制。这些发现为研究新型抗生素来控制多药耐药C.kerstersii感染提供了有价值的见解。

济南口岸输入性蜚蠊携带病原体宏基因组分析

目的探讨利用宏基因组分析为济南口岸防控输入性蜚蠊传播疾病提供技术支持。方法选取2022年至2023年6月间济南海关辖区截获送检的623只蜚蠊作为研究对象。每批次40~50只为一组制作成体表样本和组织样本。对样本进行霍乱弧菌、沙门氏菌、志贺氏菌、诺如病毒多重PCR扩增;采用宏基因组测序对蜚蠊携带病原体进行监测分析。结果623只蜚蠊经鉴定均为德国小蠊;霍乱弧菌、沙门氏菌、志贺氏菌、诺如病毒PCR检测均为阴性;15组蜚蠊样本中通过宏基因组检测出蟑螂杆状体细菌、大肠埃希菌、肠球菌属、不动杆菌属、魏斯氏菌属、变形杆菌、克雷伯菌属等多种细菌。结论病原体宏基因组分析可以检出蜚蠊携带的多种病原体,且在大肠杆菌检出方面,灵敏度优于PCR检测技术,口岸需加强蜚蠊监控,及时拦截。

副干酪乳酪杆菌PC-01不同表型菌落的基因组分析

目的:探究副干酪乳酪杆菌PC-01经高密度发酵后,不同表型菌落的基因组差异。方法:采用第2代测序技术,对高密度发酵的10株具有不同表型特征的副干酪乳酪杆菌PC-01分离株进行全基因组测序,通过比较基因组学方法揭示这10株分离株之间的差异。结果:10株副干酪乳酪杆菌PC-01分离株的基因组大小为2.69~2.83 Mb,GC含量为46.50%~46.64%,CDs数目为2793~3406个,不同菌落的基因组大小、GC含量存在较小差异。功能注释结果显示不同菌株编码碳水化合物、蛋白质代谢以及参与氨基酸及其衍生物合成和降解的基因数量及种类均存在差异。基于核心基因构建系统发育树,发现具有相似菌落形态的菌株在同一分支。单核苷酸多态性(SNPs)结果表明:每两个相同菌落形态的不同分离株存在相同的突变位点,这也进一步证实菌落形态与基因型相关联。分析发现10株分离株中均存在糖基转移酶(eps J、pbp F、pon A等)及ABC蛋白家族(yhe S、bce B、bce A、pcr A和uvr A等)相关基因发生非同义突变,使菌株在高密度发酵过程中,能更好地适应环境而存活下来。菌落PC-01-3和PC-01-4与其它菌落形态具有明显差异,lta S基因发生非同义突变。脂磷壁酸合酶(Lta S)的缺乏会导致细菌表现出细胞分裂受损和生长缺陷,这可能是导致菌落形态差异的主要原因。结论:从全基因组水平完成了副干酪乳酪杆菌PC-01的10个分离株的比较分析,解析了同一菌株高密度发酵后不同表型菌落之间的差异,为副干酪乳酪杆菌PC-01的后续研究提供数据支持。

基因组分析揭示番茄育种的历史

番茄（Solanum lycopersicum）适应性广，产量高，营养丰富，风味独特，栽培方式多样，是世界范围内广泛种植的第一大蔬菜作物。2012年全球产量达到1.62亿吨（联合国粮农组织（FAO）统计），产值超过550亿美元。番茄也是植物遗传、发育和生理研究的重要模式系统。番茄起源于南美洲的安第斯山脉，随着人类迁移和驯化逐渐传到中美洲和墨西哥一代，16世纪传到欧洲，在随后的几百年中番茄被传播到世界各地，在这一过程中受到不同的人工选择，产生了丰富的变异类型。番茄果实大小的变化是驯化的一个重要特征，今天人们食用的大果栽培番茄是由野生醋栗番茄（Solanum pimpinellifolium）驯化而来，野生番茄果实非常小，只有1~2g 重，经过人工的长期驯化，现代栽培番茄的果重是其祖先的100多倍。然而，番茄果实变大的人工驯化过程一直未有全面的研究，人类选择如何改变番茄基因组仍是知之甚少。

陆地棉GST基因家族全基因组分析

谷胱甘肽转移酶(glutathione-S-transferase,GST)是一种普遍存在的具有多功能的超家族蛋白,在植物初次生代谢、逆境胁迫、胞间信号传递等方面具有重要作用;同时,作为配体其在植物激素代谢以及物质转运方面也发挥作用。为了解析陆地棉(Gossypium hirsutum L.)GST基因家族的信息,本研究对该基因家族成员的种类、进化关系、物理定位、基因结构和保守基序以及表达模式进行了分析。结果显示,在陆地棉全基因组中共含有70个GST基因,进化树和基因结构分析将该家族分为U族、F族、T族、Z族、EF1Bγ族和TCHQD族。基因定位分析发现,除了AD/At2、AD/At4、AD/At5、AD/Dt5、AD/Dt10号染色体上没有GST基因外,其他染色体上都有GST基因,并且在AD/At9、AD/Dt7、AD/Dt12、AD/Dt13这4条染色体上出现基因簇。对F族(Phi类)9个GST基因进行荧光定量分析,结果表明,除Gh GSTF1可能为假基因外,Gh GSTF2~9等8个基因在陆地棉根、茎、叶以及各个发育时期的纤维中均有表达;结合生物信息学分析,推测Gh GSTF8可能参与原花青素/花青素的转运和积累;Gh GSTF4、Gh GSTF6和Gh GSTF9可能在调节陆地棉的生长和胁迫反应中起作用,而Gh GSTF2、Gh GSTF3、Gh GSTF5和Gh GSTF7的功能还有待进一步研究。本研究为陆地棉GST基因家族的分子进化及功能研究提供了理论依据。

沪农灵芝1号全基因组分析和演化比较

对"沪灵芝"(Ganoderma lucidum SH)等23个真菌物种进行全基因组系统发生分析,进一步选取其中具有代表性的物种进行比较基因组学分析。全基因组系统发生分析和分子钟估计结果显示,沪灵芝分化时间(8.75百万年前)明显晚于灵芝属分化时间(180百万年前);基因家族尺寸和直系同源基因数目分析显示,与另外参试灵芝菌种相比沪灵芝基因家族具有一定的收缩趋势;进一步对基因家族数目进行比较的结果显示,沪灵芝逆转录酶家族发生了显著扩增。GO功能分析提示沪灵芝逆转录酶家族的功能富集主要为核酸结合功能和酶的催化活性。

水稻矮缩病毒基因组分析与部分基因片段的表达及功能研究

根据本实验室对水稻矮缩病毒（ＲｉｃｅＤｗａｒｆＶｉｒｕｓ，ＲＤＶ）中国福建分离株基因组全序列的测定，分析了其编码蛋白的功能，并将ＲＤＶＳ６，Ｓ９，Ｓ１０，Ｓ１１编码区ｃＤＮＡ分别克隆到表达载体ｐＴｒｃＨｉｓＡ，ｐＢＶ２２１，ｐＴｒｃＨｉｓＢ和ｐＢＶ２２１中，构建成表达质粒ｐＴＨ－Ｓ６，ｐＢＶＰ９，ｐＴＨ－Ｓ１０，ｐＢ－ＶＰ１１。分别用ＩＰＴＧ或温度诱导大肠杆菌ＤＨ５α，经ＳＤＳ－ＰＡＧＥ及相应抗体的Ｗｅｓｔｅｒｎｂｌｏｔｉｎｇ检测证明Ｓ６，Ｓ９，Ｓ１０，Ｓ１１编码蛋白在大肠杆菌中获得成功表达。另外，还将ＲＤＶ外层外壳蛋白基因Ｓ８、微核心蛋白基因Ｓ７及编码非结构蛋白基因Ｓ９通过基因枪导入到水稻植株中，抗病性正在研究之中。

鲤的微卫星引物对草鱼基因组分析适用性的初步研究

运用微卫星DNA-聚合酶链反应(STR-PCR)基因分型技术,选取已发表的28对鲤的微卫星引物,探讨鲤的引物用于草鱼基因组微卫星分析的可能性。通过优化PCR反应条件,消除了影子带和异源核酸双链分子两类微卫星相关假阳性带对STR-PCR分析的干扰。在此基础上,筛选出7对引物可在湘江野生草鱼基因组中扩增出特异性条带,占总数的25%;其中的4对引物(约占总数的14.3%)在8尾湘江野生草鱼小群体中即检测到了个体间等位基因的多态性。这些初步的结果表明鲤的微卫星引物可以用于草鱼基因组的分析。

龙胜凤鸡中一株A亚群禽白血病病毒的基因组分析及其对SPF鸡的致病性研究

为了解中国地方品系鸡中禽白血病病毒(ALV)的基因组序列特征及其致病性,本研究通过DF-1细胞接种、间接免疫荧光和PCR等方法,从某龙胜凤鸡保种鸡群的种蛋中分离到一株A亚群ALV(ALV-A),命名为SDAU14A1株,并对其全基因组进行测序。将该序列与不同参考病毒株进行序列对比,结果显示SDAU14A1分离株与日本矮脚鸡分离株Tym S_90全基因组同源性最高,其U3区同源性达到100%,而与其它中国地方品系鸡分离株同源性较低。人工感染试验显示该病毒分离株感染SPF鸡后不仅引起感染鸡的生长迟缓和免疫抑制,还能够诱发淋巴细胞肿瘤,特别是具有较强的水平传播能力。本研究有助于了解我国地方品系鸡群中ALV-A的分子演变及其致病性,为我国地方品系中ALV净化提供参考依据。

基于土壤宏基因组分析的法医学个体来源地理位置推断

目的初步探讨基于土壤宏基因组分析方法应用于法医学个体来源地理位置推断的可行性。方法收集黑龙江省、青海省、西藏自治区土壤样本共33例,提取样本中全部细菌总DNA,采用通用引物扩增细菌16S rDNA V3-V4高变区并在MiSeq测序仪上完成高通量测序,对测序数据进行物种组成和样本比较等生物信息学分析,基于分类操作单元(operational taxonomic unit,OTU)结果计算丰富度指数及多样性指数。结果测序共得到2720149条序列,聚类得到114848个OTU。黑龙江省、青海省、西藏自治区土壤微生物Chao1指数分别为797.45、745.11、535.98,Shannon指数分别为6.46、6.36、6.25,土壤中细菌物种数从多到少及群落多样性从高到低均依次为黑龙江省、青海省、西藏自治区。获得了3省土壤细菌在各分类水平下的结构组成,黑龙江省优势菌属为Chthoniobacteraceae科DA101属和Thermogemmatisporaceae科某一未注释的属;青海省优势菌属为Cytophagaceae科某一未注释的属和Nocardioidaceae科某一未注释的属;西藏自治区优势菌属为Comamonadaceae科某一未注释的属和Verrucomicrobiaceae科Luteolibacter属。主坐标分析结果显示,按照加权UniFrac度量分析,3个主成分代表总变量的56.36%,按照未加权UniFrac度量分析,3个主成分代表总变量的34.81%,同一省样本可分别聚类到一起,不同省来源的土壤微生物种类及含量则有明显差别。结论基于土壤宏基因组分析方法可以有效区分不同地区土壤样本,未来在法医学个体来源地理位置推断方面具有潜在的应用价值。

葡萄WRKY转录因子家族全基因组分析

为了给进一步开展葡萄WRKY基因家族的功能和分子进化机制的研究提供理论依据,利用葡萄全基因组数据,采用生物信息学的方法,在葡萄全基因组水平上对葡萄WRKY基因家族进行了系谱进化关系、保守模体、共线性关系及表达情况等方面的分析。结果表明,葡萄基因组中共存在55个WRKY基因,命名为VvWRKY1～VvWRKY55,这些WRKY基因归属于7个亚家族。共线性分析结果表明,亚家族Ⅱb的6个成员可能起源于形成葡萄物种的"古代六倍体化"事件。对公共数据库中葡萄RNA-Seq数据的分析结果表明,有9个WRKY基因对生物和非生物胁迫有响应。

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。

花生GSTs家族基因的全基因组分析

谷胱甘肽转移酶(glutathione-S-transferase,GST)是一类重要的多功能超家族酶,普遍存在于植物体中,作为配体或结合蛋白,在调控植物的生长发育、解除外界毒素作用过程起到重要作用。为全面了解花生GSTs基因家族的结构特性,本论文通过生物信息分析技术对花生GST基因家族进行全基因组鉴定和表达特性分析,结果表明,在花生全基因组中一共有163个GSTs基因,其中A组基因中含有76个,B组基因中含有87个。基因结构和发育进化树将花生GST基因分为6类:Tau、Theta、Lamda、EF1Bγ、Phi和DHAR,花生GST家族基因结构进化相对保守,但各基因的内含子数量及长度有较大差异,其中EK5R9的外显子数最多,达19个;而K7JNV的内含子最长,约18 kb。MEME分析发现,花生GST家族基因中存在9个保守域,各基因中的保守结构域为6~8个不等。染色体定位显示,花生GSTs家族基因在花生A、B染色体组上呈不均匀分布,在A02、A03、A07、A09、B02、B03、B05、B08和B09号染色体上存在1~2个基因簇。表达分析发现,只有80个花生GST基因具有组织表达差异,其中6个的组织表达有极显著差异。本研究为GSTs基因的功能研究及花生抗逆性提高提供了理论依据。

点带石斑鱼神经坏死病毒基因组分析

[目的]准确诊断发生在福建南部点带石斑鱼育苗场的鱼病。[方法]根据基因库中已报告的石斑鱼NNV核苷酸序列,设计了8对特异性引物,用于扩增点带石斑鱼NNV的RNA1和RNA2特定片段。PCR扩增产物经琼脂糖电泳确认后进行核酸测序,用相应软件进行拼接,得到点带石斑鱼NNV基因组全序列。用DNAstar软件对该序列进行分析,得到相应的氨基酸序列。[结果]该病毒的RNA1含有一个编码依赖RNA的RNA聚合酶(RNA-dependant RNA polymerase,RdRp)的开放阅读框(ORF)为2949nt,编码1个由982个氨基酸组成的蛋白质;RNA2的ORF为1017nt,编码1个由338个氨基酸组成的病毒主衣壳蛋白。将这些核苷酸序列以及推导的氨基酸序列与基因库中同属于罗达病毒科(Nodaviridae)的其他罗达病毒进行同源性比较,该病毒与其他已知的石斑鱼NNV的同源性高。系统发育进化分析也表明,点带石斑鱼NNV与其他石斑鱼NNV亲缘关系很近,同属于赤点石斑NNV血清群,与其他β罗达病毒有一定的距离,与α罗达病毒则有明显的不同。[结论]福建南部个别点带石斑鱼育苗场的石斑鱼感染了神经坏死病毒。

RAPD标记在高粱基因组分析中的应用

本实验研究了ＲＡＰＤ标记在高粱基因组分析中的可用性。Ｍｇ２＋、酶及引物浓度是优化ＰＣＲ反应的重要参数。经２２个引物对高粱品系ＩＳ３６２０ｃ和ＢＴｘ６２３及其杂交Ｆ８的１２０株后代个体的ＤＮＡ进行ＰＣＲ扩增，在获得的５５个ＲＡＰＤ标记中，有４２个标记定位于已存在的ＲＦＬＰ高粱遗传图谱中，实验结果表明，ＲＡＰＤ标记可以稳定遗传。

两种兰科植物CaM及CML基因家族全基因组分析

[目的]探讨Ca M和CML基因家族在兰科植物不同组织和与菌根真菌建立共生关系过程中的潜在功能。[方法]依据已发表的拟南芥Ca M和CML基因家族蛋白序列,利用生物信息学方法对小兰屿蝴蝶兰和铁皮石斛全基因组进行搜索,通过多种生物软件或在线工具对Ca M和CML基因家族蛋白序列进行筛选及确定、蛋白结构分析、系统进化分析及结构域预测;利用转录组数据绘制heatmap图,对小兰屿蝴蝶兰不同组织(花、叶、茎、根)及石斛种子与美胞胶膜菌共生条件下Ca M和CML基因家族的表达情况进行分析。[结果]在小兰屿蝴蝶兰和铁皮石斛全基因组中均预测到4个Ca M蛋白和54个CML蛋白;小兰屿蝴蝶兰Ca M及CML家族基因中39个基因没有内含子,19个基因具有内含子;铁皮石斛Ca M及CML基因家族中有41个基因没有内含子,17个基因具有内含子;系统进化分析将小兰屿蝴蝶兰和铁皮石斛Ca M和CML蛋白家族各分为10个亚家族;小兰屿蝴蝶兰中9个基因在叶中的表达相对于花、茎、根为上调表达,2个基因在叶中的表达相对于花、茎、根却为下调表达; 3个基因在花中的表达相对于叶、茎、根为上调表达; 3个基因在花和叶中的表达相对于茎和根为上调表达;铁皮石斛中4个基因在与美胞胶膜菌共生萌发文库中的表达相对于非共生文库为上调表达; 4个基因在共生萌发文库中的表达相对于非共生文库为下调表达。[结论]Ca M及CML家族基因在兰科植物不同组织具有重要作用,且参与铁皮石斛种子与美孢胶膜菌共生萌发的生物学调控过程。