铜绿假单胞菌HZ15全基因组和比较基因组学分析

【目的】挖掘铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)菌株HZ15抑菌物质合成相关基因及其抑菌机理,探究不同来源铜绿假单胞菌的遗传多样性及特异性,为菌株HZ15的实际应用提供理论依据。【方法】采用Nanopore第三代测序技术对分离自鳞翅目幼虫的铜绿假单胞菌菌株HZ15进行全基因组测序,并结合多种数据库对其基因组进行注释,同时与来自不同环境(人体、土壤、植物、废水)的另外9株铜绿假单胞菌进行比较基因组学和泛基因组分析。【结果】菌株HZ15含有1条6722482 bp的染色体,平均GC含量66.14%,共注释到6173个编码基因,总长度6018345 bp,编码区占基因组全长的89.53%。比较基因组学分析结果显示,10株铜绿假单胞菌在基因组大小、基因数量等方面均存在差异。菌株HZ15含有61个抗生素耐受基因、8个前噬菌体、53个水平基因转移及225个毒力因子。CAZy数据库注释发现,菌株HZ15含有多种可能与其抑菌活性相关的糖苷水解酶(GH18、GH19、GH23、GH73和GH103)。此外,菌株HZ15拥有编码3种金属螯合剂[Pf-5 pyoverdine、伪帕林(pseudopaline)和绿脓杆菌螯铁蛋白(pyochelin)]以及lankacidin C、氰化氢(hydrogen cyanide)、双环霉素(bicyclomycin)等抑菌活性成分的基因簇,还特有套索肽(lassopeptide)的次级代谢合成相关基因。泛基因组分析发现10株铜绿假单胞菌有10517个泛基因组基因,5278个核心基因组基因。泛基因组中,菌株HZ15拥有231个独特基因,其中aphA_(2)和bla基因与抗生素耐受性相关。【结论】菌株HZ15可能通过破坏病原菌细胞壁、释放毒素和抑菌活性成分等抑制病原菌生长,并因其具有较强环境适应能力,在生物防治领域具有良好的应用潜力。