小串链霉菌XG40全基因组测序及序列分析

小串链霉菌(Streptomyces catenulae)XG40是一株对蜜柚黑斑病等真菌病害具有较好拮抗作用的生防放线菌。本研究通过第三代PacBio全基因组测序平台,对小串链霉菌XG40进行全基因组测序和分析,共获得3个contigs,包含1个染色体DNA和2个质粒DNA,其基因组全长为9772324 bp,GC含量为70.58%,蛋白编码基因8074个,占整个基因组的96.41%。利用antiSMASH软件,预测到46个次级代谢产物合成基因簇,其中包含聚酮合成酶(PKS)和非核糖体肽合成酶(NRPS)的基因簇共有24个,占总基因簇数量的52.17%。有7个基因簇与已知基因簇(desferrioxamin B、pristinol、Neoantimyci、2-methylisoborneol、nigericin、ectoine、geosmin)的相似性为100%,4个基因簇与已知基因簇(miharamycin A/B、SW-163C/E/F/G/UK-63598、gilvocarcin V、coelibactin)的相似性在80%以上,比较分析发现该菌株具备一定的合成尼日菌素和褐黄癌菌素V等抗菌物质的能力。共线性分析表明XG40与根霉链霉菌(S.rhizosphaericus)DSM41760、马来西亚链霉菌(S.malaysiensis)DSM14702、黑孢链霉菌(S.melanosporofaciens)DSM 40318和(S.himastatinicus)ATCC 53653四株链霉基因组之间存在插入和缺失、倒位、易位等基因组重排事件。该研究结果为深入挖掘XG40生防潜力,开发可用于农业生物防治的次级代谢产物提供理论基础。

链霉菌隐性次级代谢产物生物合成基因簇的激活

链霉菌基因组中存在许多隐性次级代谢产物生物合成基因簇(cryptic secondary metabolite biosynthetic gene cluster,CSMG),在实验室条件下,它们多数处于沉默状态或者很低的表达水平。但在一定条件下这些CSMG可以被激活合成次级代谢产物,这为寻找新的活性天然产物提供新来源。本文总结了目前激活链霉菌CSMG所使用的方法,包括改变发酵条件、核糖体工程、共培养、异源表达、CSR(cluster-situated regulator)基因的遗传改造等。

紫黑链霉菌进化枝菌株Streptomyces solisilvae HNM0141^(T)的全基因组分析

链霉菌属放线菌是最重要的抗生素产生菌,也是包含放线菌种类最多的放线菌属。链霉菌属的有效发表种的模式菌株在16S rRNA基因序列系统发育树上分散归簇于不同的进化分枝。紫黑链霉菌16S rRNA基因进化枝(Streptomyces violaceusniger 16S rRNA gene clade)是其中的一个分枝。该分枝菌株在燕麦培养基上基内菌丝淡黄色,气生菌丝发育成灰色,表面皱纹的螺旋状孢子丝,培养后期呈黑色。该分枝中的菌株普遍具有丰富的生物活性,能产生抗菌、抗寄生虫、抗肿瘤、免疫抑制等多种活性物质,是新型抗生素开发与利用的重要菌源。Streptomyces solisilvae HNM0141^(T)是紫黑链霉菌16S rRNA基因进化枝放线菌的模式菌株。采用第三代全基因组测序技术,首次获得了菌株S.solisilvae HNM0141^(T)的基因组完成图,其线状基因组长度11639536 bp,GC含量为71.03%,包含9363个蛋白编码基因(CDS),18个rRNA基因和67个tRNA基因。其中有6376、5886、3246个CDS分别在COG、GO和KEGG数据库中得到功能注释。除了一般功能预测之外,有大部分基因参与转录、氨基酸转运和代谢、碳水化合物转运和代谢以及次级代谢生物合成和代谢,基因数占比分别为12.91%、10.25%、8.89%、7.59%。利用antiSMASH软件,预测到48个次级代谢产物合成基因簇,其类型包括8个聚酮(PKS)型、7个非核糖体肽(NRPS)型、14个杂合型、6个terpene、3个siderophore、2个butyrolactone,其余NAPAA、ectoine、lanthipeptide-class-i、ladderane、indole、RiPP-like、hserlactone、redox-cofactor各1个。其中聚酮类(PKS)和非核糖体肽(NRPS)类(包括杂合类型)的基因簇含量丰富,占总基因簇的50%以上。7个基因簇与已知代谢物(pristinol、ectoine、geosmin、desferrioxamin B、echoside A/B/C/D/E、nigericin、coelichelin)基因簇的相似性为100%,34个基因簇的相似性在2%~96%之间,剩余的7个基因簇无法匹配到已知基因簇。全基因组分析表明菌株S.solisilvae HNM0141T具有强大次级代谢产物合成的能力,预示该菌株在新颖抗生素的挖掘上具有良好的研究潜力。