解淀粉芽胞杆菌BJ-6基因组测序与抗菌代谢产物合成基因分析

【目的】解淀粉芽胞杆菌(Bacillus amyloliquefaciens)是目前植物病害生物防治研究的热点之一。为了探索解淀粉芽胞杆菌BJ-6的生防机制,对该菌株的全基因组进行测序分析。【方法】利用二代测序技术对解淀粉芽胞杆菌BJ-6进行全基因组测序,使用Prodigal等软件进行基因预测与功能注释,并搜寻主要的抗菌次级代谢产物合成基因簇,转录分析这些抗菌代谢产物合成基因的表达。【结果】解淀粉芽胞杆菌BJ-6基因组大小为4 175 709 bp,有4 261个基因,GC含量为46.12%,搜寻到7种抗菌次级代谢产物合成基因簇,其中表面活性素合成基因簇与模式菌株FZB42相比出现较大差异,这7种抗菌物质合成基因在12～60 h培养条件下均能正常表达。【结论】获得解淀粉芽胞杆菌BJ-6的全基因组序列信息,挖掘抗菌物质合成基因簇,为今后深入研究解淀粉芽胞杆菌BJ-6产生的抗菌物质及其抑菌机制提供保障。     

枯草芽胞杆菌Bs-916的全基因组分析

 【目的】对枯草芽胞杆菌Bs-916进行全基因组测序,为今后更好挖掘和利用该菌生防潜力提供较多的分子生物学信息。【方法】通过应用比较基因组学软件与另一测序菌株Bs168进行全基因组序列分析。【结果】Bs-916菌株全基因组大小为3 925 958 bp,GC含量为46.4%,与其它已测序全基因组芽孢杆菌相比,其GC含量最高;预测所得CDS数为4 056个,152个串联重复区域,转座子103个,IS（插入序列）序列数量37个, tRNA 46个,rRNA 39个;比较基因组学分析其含有8个NRPS/PKS基因簇,其中bacillomycin L,macrolactin,difficidin这3个基因簇在比较菌株Bs168中不存在;该菌还含有植酸酶基因、comAPQX及sfp等与生防因子相关的基因。【结论】Bs-916菌株全基因组含有多种抗菌物质编码基因簇,是一类具有极大生防潜力的典型根际革兰氏阳性菌株。该菌株全基因组序列的测定及其遗传操作方法的可行性,有利于其次生代谢产物的开发和利用。次生代谢产物具有潜在的应用价值,有望在未来开发成独特的农业生物工程制剂。     

一株石油降解菌Aquabacterium olei NBRC 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3 890 087 bp,GC含量为67.33%,共3 402个蛋白;另外发现大小为366 221 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。     

罗中链霉菌耐碱菌株一新亚种的多相分类及基因组分析

耐碱微生物是新天然产物的重要来源,TRM49041是从新疆罗布泊地区渠沟沉积物中分离的一株耐碱菌株,可在pH8～10环境下正常生长。为探究该菌株分类学地位及代谢潜能,本研究从菌株形态特征、基因型特征、生理生化特征以及化学特征等方面对其进行鉴定,同时,对该菌株进行全基因组测序及分析。结果表明其具有链霉菌的典型特征,与罗中链霉菌相似,但又有明显区别,根据其特性确定为罗中链霉菌的新亚种,命名为罗中链霉菌耐碱亚种(Streptomyces luozhongensis subsp.alkalitolerant);其基因组全长为7 019 135 bp,共编码6 212个基因,GC含量为73.99%;通过antiSMASH预测分析,发现其中存在27个潜在的次级代谢产物生物合成基因簇,具有产生链霉素、衣霉素、星孢菌素、Ikarugamycin、JBIR-126和尼日利亚菌素的潜力,是一株新型化合物挖掘的候选菌株。菌株的鉴定及基因组分析为丰富物种资源库及次级代谢产物的深度挖掘奠定了理论基础。     

链霉菌TRM SA0054 Tubercidin 合成基因簇挖掘

【目的】评估菌株TRM SA0054的代谢潜力,解析其基因组信息研究该菌株次级代谢产物基因资源。【方法】采用Illumina Hiseq测序平台对菌株TRM SA0054进行全基因组测序,并进行生物信息学分析,采用现代分离纯化方法检测鉴定其代谢产物。【结果】菌株TRM SA0054基因组大小为7.2 Mb,共有6 410个蛋白编码基因,GC含量为73.16%;预测到26个次级代谢基因簇,其中Region 36.1基因簇与Tubercidin(杀结核菌素)基因簇相似性为81%,菌株TRM SA0054发酵能够产生Tubercidin。【结论】基于基因组挖掘和LC-MS检测验证菌株TRM SA0054具有产生Tubercidin的能力。     

施氏假单胞菌NRCB010的促生减排特性与全基因组序列分析

植物根际促生菌对促进作物生长及减排农田土壤N₂O具有重要作用。利用具有良好的促生及减排农田土壤氧化亚氮特性的施氏假单胞菌(Pseudomonas stutzeri)NRCB010,通过试验分析其促生特性、反硝化能力及耐干旱胁迫性能,并采用三代Pacbio Sequl和二代Illumina Novaseq平台进行全基因组测序。NRCB010具有较强的硝酸盐还原能力,对于无机难溶磷酸钙和磷酸锌具有较好的利用效果,产生铁载体,耐受6%的盐浓度,在10%～20%的PEG6000浓度下较好生长;其基因组大小为4 570 338 bp,编码4 182个基因;含有反硝化代谢的相关基因及铁载体、细菌素等次级代谢产物的基因簇,并含有阳离子抗菌肽(CAMP)在内的多种环境适应相关基因。本研究初步揭示了NRCB010促进作物生长、减排农田土壤N₂O及其适应复杂环境能力的遗传学基础。     

利用基因组发掘技术指导链霉菌SH-62中活性天然产物的分离及鉴定

通过生物信息学分析,利用基因组发掘技术发现链霉菌SH-62基因组中至少含有37个次级代谢产物的生物合成基因簇,除了有4个基因簇分别与已知的肠道菌素、潮霉素A、尼日利亚菌素和格尔德霉素的生物合成基因簇具有高度同源性以外,其他基因簇的功能鲜见报道。在不同发酵培养基上培养链霉菌SH-62,利用高分辨率的LC-MS对发酵产物进行分析,发现链霉菌SH-62确实能够产生肠道菌素、潮霉素A和尼日利亚菌素,从而证明了基因组发掘策略确实能够指导代谢产物的分离及鉴定。     

生防菌株PF-1基于全基因组数据的分类鉴定及拮抗能力分析

基于全基因组数据,确定生防菌株PF-1的分类地位,验证其对植物病原菌的拮抗作用以及挖掘其潜在的生防功能。通过全基因组中16S rRNA基因序列的系统发育分析及基因组分析方法确定生防菌株PF-1的分类地位,通过平板对峙方法研究其对马铃薯枯萎病菌和棉花黄萎病菌的拮抗能力;利用antiSMASH软件分析和预测菌株PF-1的抗生素相关基因并挖掘其生防潜力。基于16S rRNA基因序列的系统发育分析及基因组分析结果,PF-1被鉴定为防御假单胞菌(Pseudomonas protegens),同时发现PF-1基因组中存在15种次生代谢产物基因簇,具有良好的抑制病原菌生长和提高植物抗病性的能力,在农业中具有良好的应用前景。     

辣椒疫霉拮抗菌Y4-39全基因组测序与分析

【目的】解析辣椒疫霉拮抗菌Y4-39的全基因组序列信息,阐明其防病促生机制,为其开发和应用提供理论依据。【方法】采用三代牛津纳米孔测序（ONT）和二代测序平台（BGISEQ）相结合的方法,对从黑水虻肠道分离获得的对辣椒疫霉具有较强抑制活性的贝莱斯芽孢杆菌（Bacillus velezensis） Y4-39进行全基因组测序、组装、基因预测和功能注释,并进行比较基因组学分析,从全基因组水平挖掘菌株Y4-39的次生代谢产物合成基因簇。【结果】菌株Y4-39全基因组大小为3891759 bp,GC含量46.67%,编码3713个蛋白基因,27个rRNA和86个tRNA基因,不含质粒。基于全基因组序列构建的B.velezensis系统发育进化树可分为5个亚群,亚群间的平均核苷酸一致率（ANI）大于97%,亚群内各菌株之间ANI大于98%。预测得到12个潜在的次生代谢产物合成基因簇,包括表面活性素、大环内酰亚胺H、bacillaene、芬枯草菌素、地非西丁、杆菌素和杆菌溶素等抑菌活性物质,同时还存在5个产物未知的次生代谢产物合成基因簇。【结论】贝莱斯芽孢杆菌种内存在一定程度的分化。菌株Y4-39基因组含有多个次生代谢产物合成基因簇,具有合成多种抑菌活性物质的能力,具有较好的应用前景。     

生防菌贝莱斯芽孢杆菌MC2-1全基因组测序分析

【目的】分析贝莱斯芽孢杆菌MC2-1的全基因组序列信息,挖掘该菌株拮抗物质合成的相关基因,为其生防机理研究和开发应用提供数据基础。【方法】采用二代Illumina Hiseq与三代Pacbio平台相结合的测序技术,对从美洲大蠊肠道内分离获得的烟草疫霉拮抗菌MC2-1进行全基因组测序,并对测序数据进行基因组装、预测、功能注释、共线性分析及次级代谢产物合成基因簇预测。【结果】菌株MC2-1的全基因组大小为3929792 bp,平均GC含量为46.5%,共编码4015个基因;包含tRNA基因86个、rRNA基因27个、sRNA基因81个;含有基因组岛2个、前噬菌体1个、CRISPRCas 9个。在NR、Swiss-Prot、COG、GO和KEGG数据库中分别注释到4015、3347、2996、2841和2223个基因。在CAZyme数据库中注释到几丁质酶、纤维素酶和淀粉酶等可降解植物病原真菌细胞壁的相关酶基因。预测到菌株MC2-1中有12个次级代谢产物合成基因簇,编码表面活性素（Surfactin）、丰原素（Fengycin）、杆菌素（Bacillibactin）、杆菌溶素（Bacilysi...     

一株高效降解血液蛋白的枯草芽孢杆菌NWMCC0137全基因组测序及分析

NWMCC0137是从屠宰场下水道污泥中分离获得的1株高效分解血液蛋白并具有良好生物防控特性的枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)。为探究枯草芽孢杆菌NWMCC0137(B.subtilis NWMCC0137)高效水解血液蛋白机制及挖掘次级代谢产物编码基因资源，利用DNBSEQ与PacBio测序平台对其进行全基因组测序并进行序列组装和基因预测、功能注释、比较基因组分析。结果表明B.subtilis NWMCC0137的基因组长度为4 215 585 bp, G+C含量为44.23%;编码基因总长度为3 711 885 bp,编码4 384个基因，编码序列占整个基因组长度的88.05%,非编码RNA中包含85个tRNA基因。在KEGG数据库中B.subtilis NWMCC0137基因组被注释到7种胞外蛋白酶编码基因，其中与丝氨酸蛋白酶相关的编码基因有8个。通过antiSMASH预测发现，菌株NWMCC0137基因组中包含7种与已知次生代谢产物合成基因簇相似度为100%的基因簇，包括产孢致死因子、聚酮类化合物、丰原素、枯草芽孢杆菌素168、儿茶酚型嗜铁素、芽孢杆菌素、杆菌...     

4种生防菌对芒果细菌性黑斑病的田间防效

采用平板对峙法对4种生防菌进行抑菌效果测定,结果表明,荧光假单胞菌、蜡质芽孢杆菌、甲基营养型芽孢杆菌和绿针假单胞菌等4种生防菌对芒果细菌性黑斑病菌有较好的抑菌效果,抑菌圈直径分别为26.51mm、24.12mm、23.78mm和20.32mm。将4种生防菌进行田间试验,田间试验结果表明,荧光假单胞菌的效果最好,平均防效达到64.04%;其次是甲基营养型芽孢杆菌、蜡质芽孢杆菌和绿针假单胞菌,平均防效为62.84%、60.80%和60.13%。     

松材线虫携带细菌在疫区和寄主中的分布及致病性研究

作者在江苏、上海、广东、安徽、湖北、浙江等疫区 ,采集了呈现松材线虫病典型症状的黑松、马尾松的病样 ,采用病木组织分离法 ,分离获得松材线虫所携带的细菌菌株 2 4株 ,经鉴定 ,2 4株细菌中 ,假单胞菌属有 11株 ,泛菌属有 6株 ,其余有不解糖消化链球菌、河生肠杆菌、乡间步丘菌和粘质沙雷菌 .由此可知 ,假单胞菌和泛菌分布较广 ,在所有采样疫区感染松材线虫病的马尾松和黑松病死木中都能分离到 ,是普遍存在病木组织中松材线虫携带的主要细菌 .致萎活性测定结果表明 :所有假单胞菌属和泛菌属的菌株对无菌黑松切根苗均有致萎活性 .用假单胞菌和泛菌分别与无菌松材线虫混合接种室内无菌黑松苗和野外多年生黑松 ,结果表明 :用细菌单独接种 ,无菌黑松苗和野外黑松均不发病 ,无菌松材线虫单独接种的无菌黑松苗和野外黑松也不发病或发病轻、慢 ,无菌线虫和致萎细菌二者混合接种能使无菌黑松苗和野外黑松发病快且严重 .由此认为松材线虫携带到寄主组织中的假单胞菌和泛菌属的一些种对松材线虫病有明显的协同作用     

Pseudomonas stutzeri|A1501基因组结构及功能注释

采用全基因组“shotgun”方法完成了固氮斯氏假单胞菌A1501的全基因组序列测定,并进行了基因组结构与功能注释分析。A1501基因组全长4 567 418 bp,含有4 146个ORFs。该基因组中已鉴定了42个编码转座酶的重复序列,这些序列的存在预示着转座现象在A1501菌中非常活跃,预示该菌与其他生物之间基因交流可能比较频繁。比较基因组表明,为了适应特定的生存环境,假单胞菌在基因组结构和遗传信息容量上产生了明显的分化。此外,基因组分析鉴定了A1501环境适应的遗传基础,包括物质转运、信号传导和趋化系统等,这些系统是细菌能够在根际土壤环境中保持竞争力以及能够与水稻形成高效联合固氮体系的关键。A1501基因组的完成为进一步开展功能基因组学和蛋白质组学研究奠定了基础。     

假单胞菌HT66的PhzI-PhzR调控系统的功能研究

绿针假单胞菌(Pseudomonas chlororaphis)HT66是一株分泌高水平吩嗪-1-甲酰胺(phenazine-1-carboxamide,简称PCN)的植物根际促生细菌。通过全基因组测序与分析,发现phz基因簇上游存在着PhzI-PhzR双元调控系统。显色实验表明,野生株信号分子抽提物不能使指示菌紫色杆菌(Chromobacterium violaceum)CV026显紫色,但能使指示菌根癌农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)NTL4显蓝色。研究采用基因无痕敲除方法构建了突变株ΔphzⅠ、ΔphzR;与野生株相比,ΔphzⅠ突变株丧失了PCN合成能力,对终极腐霉的抑制作用明显下降;而且突变株ΔphzⅠ的信号分子抽提物也不能使指示菌NTL4菌显色。由此可见,菌株HT66以高丝氨酸内酯作为群体感应的信号分子,且吩嗪的生物合成受到了PhzI-PhzR的严格调控。进一步形态观察表明,突变株ΔphzⅠ的菌落颜色变为乳白色,鞭毛泳动性与野生株相比大大降低,但其群体从动性变化不显著。     

Bacillus velezensis SWUJ1拮抗物质分离纯化及抑菌机理研究

为探究具潜在生物防治作用的贝莱斯芽孢杆菌(Bacillus velezensis SWUJ1)菌株的抑菌机理,通过全基因组测序,寻找该菌潜在的抑菌物质合成基因簇,推测可能合成的抑菌活性产物;并通过检测拮抗菌株发酵滤液热稳定性,初步判断抑菌物质类型,进而结合酸沉淀法和液质联用(LC-MS)和高效液相色谱(HPLC)等方法,对菌株发酵液抑菌活性物质进行分离纯化和鉴定,并测定抑菌组分的最低抑菌浓度(MIC),观察其对病原菌生长的影响.全基因组分析结果显示:B.velezensis SWUJ1具有13个次级代谢产物合成基因簇,以非核糖体肽合成酶途径合成的脂肽类抗生素为主;拮抗菌活性发酵滤液具有较好的热稳定性. LC-MS分析结果显示:其活性发酵液提取物中含有脂肽类化合物表面活性素、丰原素和伊枯草菌素;经硅胶柱层析、 HPLC和凝胶柱层析,获得一单峰组分,其MIC为200μg/mL,该组分可使病原菌丝扭曲、畸形、肿大.     

木薯不同组织内生细菌多样性的比较分析

为研究木薯（Manihot esculenta）内生细菌多样性,挖掘木薯内生细菌资源,采用16S rDNA测序技术对‘SC8’和‘SC9’2个木薯品种的块根、茎和叶等不同组织进行了Alpha和Beta多样性分析,分析细菌群落结构组成并对比Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes(KEGG)数据库进行内生细菌菌群基因功能预测。结果显示,从‘SC8’木薯样品中共聚类得到19,087个细菌OTUs(operational taxonomic units)隶属于48个门、126个纲、438个科和805个属;‘SC9’聚类到20,148个细菌OTUs隶属于46个门、130个纲、390个科和863个属。两品种各组织共有内生菌属171个,占属种类的78.44%,‘SC9’特有菌群118个,‘SC8’为100个,茎（韧皮部）内生菌多样性最为丰富。2品种内生细菌的优势菌群有变形菌门、蓝细菌门、放线菌门、拟杆菌门、厚壁菌门和酸杆菌门。木薯内生细菌功能中涉及多种萜类、酮类、氨基酸及维生素等次级代谢产物的生物合成。研究结果表明,木薯植物体样品中均含有丰富的内生细菌种类,且...     

N-酰基高丝氨酸内酯酶的生物信息学分析

采用生物信息学分析方法,对沼泽红假单胞菌N-酰基高丝氨酸内酯酶理化性质和结构特征进行预测.结果表明,该蛋白为稳定的亲水性蛋白,定位在细菌的细胞质中,无信号肽结构.二级结构中含有α-螺旋、β-转角、延伸链和无规则卷曲等结构元件,α-螺旋和无规则卷曲对三级结构的稳定和功能发挥具有重要意义.含有6个磷酸化位点,无跨膜结构域....     

拟无枝酸菌宿主构建及次级代谢基因簇异源表达

为将生长快、发酵时间短、遗传操作便捷的稀有放线菌拟无枝酸菌TNS106开发成异源表达宿主,通过同源重组将内源的瑞斯托霉素生物合成关键基因rpsA替换为ΦC31和ΦBT1噬菌体细菌附着位点attB,清除代谢背景并引入整合位点,得到菌株HXR1;将含有来自天蓝色链霉菌的放线紫红素基因簇或来自刺糖多孢菌的多杀菌素基因簇的质粒转到HXR1进行异源表达,检测发酵产物。结果显示,HXR1成功表达放线紫红素和多杀菌素;与红色糖多孢菌宿主LJ161相比,放线紫红素的产生提前1 d,产量提高1.3倍。拟无枝酸菌异源表达宿主HXR1可为从链霉菌和稀有放线菌中发现新的次级代谢产物提供有用的平台。     

香蕉根际促生菌的抑菌活性及对作物生长的促进作用

【目的】研究4种香蕉根际促生菌对香蕉枯萎病镰刀菌和几种重要作物病原菌的抑菌活性,及其对番茄和玉米的促生作用.【方法】在培养皿中测定根际促生菌对作物病原菌的拮抗作用,通过盆栽试验测定根际促生菌发酵液对作物生长的促进作用.【结果和结论】从健康香蕉根际土中分离获得的枯草芽孢杆菌Bacillus.subtilis、解淀粉芽孢杆菌B.amyloliquefaciens、耳炎假单胞菌Pseudomonas.otitidis和绿针假单胞菌Ps.choloeaphtis对香蕉枯萎病镰刀菌4号小种Fusarium oxysporum f.sp.cubense具有强烈的抑菌活性,对番茄早疫病菌Alternaria solani、玉米纹枯病菌Rhizoctonia solani、荔枝炭疽病菌Colletotrichum gloeosporioides Penz.、香蕉炭疽病菌C.musarum Cooke et Mass、青瓜枯萎病菌F.oxysporum(Schl.)f.sp cucumerinum Owen、小麦赤霉病菌F.graminearum和荔枝霜霉病菌Penorophythora litchi Chen等作物病原菌也具有很好的抑菌活性;4种香蕉根际土壤细菌中耳炎假单胞菌生长最快、抑菌效果最好,其生长半径分别是枯草芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌、绿针假单胞菌的2.75、2.61和2.70倍,其对香蕉枯萎病、番茄早疫病菌、玉米纹枯病菌、荔枝炭疽病菌、香蕉炭疽病菌、青瓜枯萎病菌、小麦赤霉病菌和荔枝霜霉病的抑菌率分别达到50.70%、62.95%、70.85%、68.10%、58.58%、59.30%、51.34%和63.08%;用耳炎假单胞菌发酵液培养植物使番茄和玉米株高分别提高16%和33%,并且使番茄叶片总叶绿素含量增加40%.以上结果表明,香蕉根际微生物耳炎假单胞菌对作物病原菌有很好的抑菌活性,并且促进番茄和玉米的生长.