基于比较基因组学解析耐酸乳杆菌G10的多碳源利用特征

【背景】耐酸乳杆菌(Lactobacillus acetotolerans)是白酒发酵过程中的优势乳酸菌,对白酒发酵具有重要作用。L.acetotolerans G10是分离自芝麻香型白酒发酵酒醅的一株能够利用多种碳源的菌株。【目的】基于全基因组测序,解析菌株G10多碳源利用机制。【方法】通过三代测序平台Oxford Nanopore完成菌株G10全基因组测序,分别利用Circlator和Prodigal对测序数据进行组装和基因预测;通过细菌基因组分析工具(bacterial pan genome analysis tool,BPGA)进行泛基因组分析。【结果】G10能够利用22种糖类及糖类衍生物,其全基因组大小为1627828 bp,含有1878个编码基因;基于Koyto Encyclopedia of Genes and Genomes(KEGG)数据库注释获得292个碳源代谢相关基因,基于Carbohydrate-Active Enzymes(CAZy)数据库注释获得44个CAZy家族的编码基因。与其他发酵食品来源的耐酸乳杆菌相比,G10基因组最小,但其总基因数量以及淀粉和蔗糖代谢相关基因数量均最多且含有426个独有基因;与发酵食品中植物乳杆菌ATCC 14917^(T)、发酵乳杆菌ATCC 14931^(T)、干酪乳杆菌ATCC 393^(T)、短乳杆菌ATCC 14869^(T)和布氏乳杆菌ATCC 4005^(T)等其他主要代表性乳酸菌相比,G10基因组最小,碳水化合物代谢相关基因数占比最高,而且具有glvA、malP和glvC等独有基因。【结论】L.acetotolerans G10底物选择范围广,可利用多种碳源,能够适应碳源种类多变的发酵环境,对L.acetotolerans G10基因组信息的分析为进一步阐明L.acetotolerans的发酵性能提供了遗传学基础。