中国百日咳疫苗生产用菌株完成图基因组遗传分析

目的对我国百日咳疫苗生产用菌株进行完成图基因组的遗传分析。方法利用PacBio Sequel三代测序平台与Illumina二代测序平台相结合的方式,对百日咳疫苗生产用原始菌株进行完成图基因组测序,并进行基因组组分分析、基因功能注释以及比较基因组分析。同时对企业生产过程中不同代次菌株进行遗传稳定性分析。结果获得了百日咳疫苗原始菌株及其生产过程不同代次菌株的完成图基因组,基因组长度4.1 Mb,GC含量68%,不同代次间基因组结构稳定;获得并分析了pt、pha、prn、fim2、fim3、act、tct、ompA、BrKA、rplD、BP1569等具有免疫原性或潜在免疫原性的基因,不同代次间基因未发生变异。结论本研究获得了结构完整、背景清晰的百日咳疫苗生产用菌株完成图基因组,为我国百日咳疫苗生产用菌种的质量控制提供了依据,同时也为百日咳分子流行病学的研究提供了参考。

一株稻黄单胞菌ZX002的基因组完成图及分析

水稻白叶枯病是一种严重的细菌性病害,对浙江省乃至全国的水稻生产造成了严重影响,其病原菌为水稻黄单胞菌水稻致病变种(Xanthomonas oryzae pv.oryzae,Xoo),因此分析稻黄单胞菌的基因组信息有利于该病菌致病机制的研究和水稻白叶枯病的防控.2020年从浙江省温州市水稻白叶枯重病区采集的发病叶片中分离到一株稻黄单胞菌,并将其命名为ZX002.采用高通量测序技术对ZX002菌株进行全基因组测序,并利用生物信息学方法对其进行基因组组分和功能分析,结果表明该菌株的全基因组总长度为4749798 bp,预测到4440个编码基因,编码基因总长度为4031775 bp,同时还包括253个非编码RNA,分别为:53个tRNA,194个sRNA,2个5s rRNA,2个16s rRNA和2个23s rRNA.全基因组共检测到23个基因岛,并检测到1个非核糖体肽合成酶(non-ribosomal peptide synthetase,NRPS)基因簇.全基因组功能注释表明,ZX002菌株的预测基因主要富集在氨基酸、碳水化合物、辅助因子及维生素代谢和能量代谢等途径中.

一株石油降解菌 Aquabacterium oleiNBRC 110486的基因组完成图及分析

Aquabacterium olei RBRC 110486是一种新发现的具有降解石油能力的革兰氏阴性菌。为进一步探究该菌株降解石油的分子机制,挖掘菌株可能存在的生物功能,本研究使用PacBio高通量测序技术对其进行全基因组测序,基于完成图进行基因预测、功能注释以及次级代谢产物合成基因簇预测。该菌株基因组大小为3890087 bp,GC含量为67.33%,共3402个蛋白;另外发现大小为366221 bp的环形质粒pTB101,GC含量为66.91%,325个蛋白。共预测到2个可能的次级代谢产物合成基因簇。定位了该菌株的石油降解关键酶链烷1-单加氧酶AlkB,与假单胞菌属聚类在同一个分支。该基因组是Aquabacterium属的首个报道的序列完成图,已提交至美国国立生物技术信息中心(NCBI)的GenBank数据库,登录号分别为CP029210和CP029211。以上研究将为菌株NBRC 110486的功能基因组学及石油降解特性研究提供基础数据。

多重耐药的肉鸡源大肠埃希氏菌基因组完成图及耐药性分析

为研究2株分离自宁波某养殖场鸡粪样品中的多重耐药大肠埃希氏菌的耐药机制,采用微量肉汤稀释法检测2株菌的耐药表型、全自动生长曲线测定仪测定细菌生长动力,用第3代PacBio RSII进行全基因组测序。结果显示,菌株ECCHD184和ECCWS199对10种以上抗菌药物耐药。多种抗菌药物联合使用对2株菌生长动力影响较小,反映了其多重耐药。ECCHD184含有质粒pTB211(164062 bp)和pTB212(110417 bp),ECCWS199含有质粒pTB211(162163 bp)和pTB212(159756 bp)。ECCHD184和ECCWS199的质粒上分别有10个和20个获得性耐药基因,并预测到多个接合转移元件和IS,说明质粒上的耐药基因具有传播扩散的潜力。

甲基营养菌MP688基因组完成图构建

目的:在Solexa测序建立的甲基营养菌MP688基因组精细图的基础上,构建MP688基因组完成图。方法:根据MP688基因组序列设计引物,进行常规PCR扩增,填补Scaffold内部缺口;利用BLASTN、BLAT软件分析预测6个Scaffold定位关系;通过组合PCR、长距离PCR等填充Scaffold间的物理缺口。结果:常规PCR填充Scaffold内部4个缺口;BLASTN、BLAT软件分析预测了Scaffold定位关系;组合PCR填充Scaffold间的2个物理缺口,长距离PCR填充其余4个物理缺口。结论:得到了MP688的基因组完成图,为MP688的吡咯喹啉醌生物合成途径的阐明和进一步的代谢工程育种奠定了基础。

基于全基因组测序解析不同瑞士乳杆菌菌株的遗传差异——以瑞士乳杆菌H9和H10为例

目的:瑞士乳杆菌是广泛用于干酪、发酵乳饮料等领域的重要发酵剂菌种之一。以瑞士乳杆菌H9和H10为例,解析不同瑞士乳杆菌菌株间的遗传背景和基因组差异,为菌株鉴定和开发应用奠定遗传学基础。方法:以瑞士乳杆菌H9和H10为例,结合NCBI数据库中其它16株瑞士乳杆菌全基因组完成图,通过比较基因组学方法探究不同菌株之间的遗传差异。结果:不同瑞士乳杆菌菌株基因组大小、质粒数量、CDSs、tRNA、rRNA数量均存在差异。系统发育分析结果显示,瑞士乳杆菌H9和H10聚类于不同进化分支。与瑞士乳杆菌H10相比,瑞士乳杆菌H9与工业发酵剂菌株瑞士乳杆菌CNRZ32的系统发育关系更近;平均核苷酸一致性(Average nucleotide identity,ANI)聚类结果与系统发育树基本一致,瑞士乳杆菌H9与H10聚类于不同类群,瑞士乳杆菌发酵乳制品分离株间的基因组序列一致性低于人类肠道/粪便分离株;与参考菌株瑞士乳杆菌DPC4571相比,瑞士乳杆菌H9和H10基因组序列中均有不同程度的片段插入、缺失和倒置;瑞士乳杆菌H9和H10特有功能基因存在差异,瑞士乳杆菌H10的特有功能基因更多涉及氨基酸和能量代谢。结论:通过比较基因组学方法分析瑞士乳杆菌基因组信息,发现不同瑞士乳杆菌菌株间存在遗传差异。

利普斯他汀高产菌株毒三素链霉菌AP617-N12CA的全基因组测序与分析

目的解析利普斯他汀(lipstatin)高产菌株毒三素链霉菌AP617-N12CA(S.toxytricini AP617-N12CA)的基因组序列信息,为深入研究该菌株高产lipstatin的分子机理与调控机制奠定基础。方法联合应用三代单分子测序技术和二代高通量测序技术对AP617-N12CA菌株进行全基因组测序,使用相关软件对测序数据进行进基因组组装、基因预测和功能注释,并对lipstatin及其他次级代谢产物生物合成基因簇进行分析预测。结果AP617-N12CA菌株整个基因组大约6.99Mb,GC含量73.76%,含有6134个编码序列;基因组由一条长约6.38Mb的线型染色体和一个长约0.61Mb的线型质粒组成;同时预测得到22个次级代谢产物合成基因簇,其中lipstatin基因簇定位在线型质粒右臂区域而非在染色体上。结论首次完成了AP617-N12CA菌株全基因组完成图绘制,在S.toxytricini菌中首次发现和描述了线型质粒,在线型质粒上定位并鉴定分析了lipstatin基因簇。为S.toxytricini的功能基因组学研究和lipstatin高产机理解析提供了基础数据,对后续相关研究具有重要意义。

一株橡胶降解菌Rhizobacter gummiphilus NBRC 109400的全基因组测序及功能挖掘

Rhizobacter gummiphilus NBRC 109400 是一种新发现的具有降解天然橡胶能力的革兰氏阴性菌,为进一步探究该菌株降解天然橡胶的作用机制,挖掘菌株可能存在的功能特性,本研究使用第三代高通量测序技术对R. gummiphilus NBRC 109400 进行全基因组测序,基于完成图进行基因预测、功能注释以及次级代谢产物合成基因簇预测,并对其橡胶降解蛋白进行挖掘。该菌株基因组大小为6 398 100 bp,GC 含量为69.72%。该基因组共预测得到9个次级代谢产物合成基因簇,其中2号基因簇与来自菌株Delftia acidovoransSPH-1 的delftibactin 金生物矿化基因簇同源并进行了探究。定位了该菌株的橡胶降解关键蛋白LatA 橡胶加氧酶,同时,预测到一个可能与菌株降解橡胶途经相关的同工蛋白CPZ87_07230。全基因组序列已提交至美国国立生物技术信息中心(NCBI)的GenBank数据库,登录号为CP024645。以上研究将为菌株NBRC 109400的功能基因组学研究及橡胶降解特性研究提供基础数据。