基于宏基因组测序的细菌株水平研究进展

宏基因组指样本中全部生物遗传物质的集合。目前,细菌的宏基因组学研究主要包含群落组成结构、遗传多样性以及重要功能基因谱等内容,相关分析通常基于细菌的属或种水平开展。随着高通量测序技术和生物信息学分析技术的发展,宏基因组研究已初步达到细菌株水平解析度,为推断细菌生态和进化规律等提供了新的工具和科学认识。本研究从遗传多样性、疫情暴发溯源研究以及重要功能基因谱3个方面,对基于宏基因组测序的细菌株水平研究进展进行了总结,以期为该技术的发展应用提供参考。

pre-CTX_(φ)噬菌体在霍乱弧菌基因组中的遗传多样性研究

溶原性噬菌体CTX_(φ)携带的ctxAB基因是霍乱弧菌产毒株最主要的毒力基因,而pre-CTX_(φ)作为CTX_(φ)的前体,缺失ctxAB基因编码序列。基因组中整合了pre-CTX_(φ)噬菌体的霍乱弧菌非产毒株,可通过其携带的zot和ace基因,引起患者轻度至中度的霍乱样腹泻症状,存在公共卫生风险。本研究收集了公开发表的1649株霍乱弧菌草图序列和43株完成图序列,使用比较基因组学和群体遗传学方法,对上述霍乱弧菌数据集进行综合分析,结果表明:不同谱系霍乱弧菌基因组中pre-CTX_(φ)的拷贝数存在差异;其中L3b.4菌株中pre-CTX_(φ)拷贝数呈现随分离年份增加的趋势。L2、L4、L7和L3b谱系存在pre-CTX_(φ)与CTX_(φ)共整合的现象,并发现pre-CTX_(φ)位于pre-CTX_(φ)/CTX_(φ)噬菌体家族系统发育树的祖先位置。这些发现进一步丰富了对霍乱弧菌基因组中pre-CTX_(φ)/CTX_(φ)噬菌体家族遗传多样性的认识,为阐明其整合机制和进化规律提供了必要基础,并为携带此类噬菌体霍乱弧菌的检测及防控提供借鉴。