基于全基因组的芽孢杆菌平均核苷酸同源性(ANI)分析

采用Jspecies软件分析芽孢杆菌全基因组之间平均核苷酸同源性(ANI)的特征性。结果表明,芽孢杆菌属间、种间及亚种间两两菌株间ANI与其分类地位相关,具有明显属种特异性,其中芽孢杆菌科不同属之间的ANI值分布于50%～65%;芽孢杆菌种间ANI值均低于95%,分布范围为65%～90%,加权平均数为70.12%,其中90%的ANI值低于70%;芽孢杆菌亚种间ANI值分布主要范围为90%～96%,占90%。因此,芽胞杆菌属间的ANI鉴定标准建议定为50%～65%,芽胞杆菌种间的ANI鉴定标准建议定为65%～90%,芽胞杆菌亚种间的ANI鉴定标准建议定为90%～96%。同时,基因组中的四核苷酸(Tetra)回归系数与ANI值具有相关性,表现明显属种特征性,回归拟合显示两者呈现一元二次方程关系,y=271-573.58x+399.65x2(R2=0.981 2),同时高于70%的ANI值与相应的Tetra回归系数呈线性正相关,方程式为y=178.58x-81.521(R2=0.876 7)。

利用Batch-ANIm快速分析无色杆菌属菌株间的亲缘关系

基因组平均核苷酸相似度(average nucleotide identity,ANI)已成为鉴定细菌种内关系的黄金方法,开发可用于快速分析大量基因组之间ANI值的生物信息学工具具有重要意义。本研究以广泛应用的ANI分析软件JSpecies为基础,采用Perl集成编写了能够根据设置的线程数、自动生成多个JSpecies配置文件以完成基因组序列载入与成对选择,快速完成大量基因组ANI计算与分析的工具Batch-ANIm(下载地址:http://www.microbialgenomic.com/Batch-ANIm.html)。采用该工具对已测序的109株无色杆菌属(Achromobacter)菌株进行ANIm(基于MUMmer算法)计算,共获得5886个ANIm值。整体上,基于"100-ANIm"进化距离获得的聚类分析结果与核心基因组进化树比较一致,表明ANIm聚类分析可用于快速展示无色杆菌属菌株之间亲缘关系。很多无色杆菌属种内菌株之间的ANIm值小于95%,但种间ANIm值却大于95%,这表明从基因组水平上部分无色杆菌属菌株的分类学命名存在错误,特别是无色杆菌属的代表种A.xylosoxidans,命名为A.xylosoxidans的50个菌株,只有40个菌株真正属于A.xylosoxidans。同时,基于全基因组序列的ANI值比较可以将部分种名不确定的菌株分类学命名精确到种水平。