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。     

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...     

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。     

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。     

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。     

绿针假单胞菌泛基因组分析及次级代谢通路挖掘

为了对生防细菌绿针假单胞菌的基因组信息进行深入探索,全面描述绿针假单胞菌的特征并挖掘其次级代谢产物,从NCBI数据库中获得46个绿针假单胞菌的基因组,利用泛基因组分析软件和次级代谢产物挖掘软件对其进行分析。结果表明,46株菌的基因组大小在6.61～7.23 Mb,GC含量为62.0%～63.2%,共分为4个亚种,在进化树上被归为4个分支;泛基因组分析发现,其含有13 296个基因家族,其中,核心基因家族有3 653个,特有基因家族有3 968个。次级代谢产物合成基因簇预测分析发现,46个绿针假单胞菌基因组中有27类、643个次级代谢基因簇,4个亚种中均含有的主要基因簇是高丝氨酸内酯、非核糖体肽合成酶、丁内酯、细菌素和吩嗪;且绿针假单胞菌中还有大量未开发的次级代谢产物。该研究明确了绿针假单胞菌的泛基因组和核心基因组特征,预测了其次级代谢产物,有助于全面了解绿针假单胞菌的特征及深入开发利用该菌株。     

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...     

牛分枝杆菌CVCC68002全基因组测序与功能分析

【目的】为进一步深入研究牛分枝杆菌CVCC68002基因组特征,致病性和遗传进化关系,为牛分支杆菌感染疾病的预防和深入研究提供参考。【方法】利用Illumina和Pacbio测序技术平台对CVCC68002菌株进行全基因组测序建库,采用生物信息学和系统进化树等方法,对该菌株基因组功能注释、致病性和遗传进化关系进行了分析。【结果】通过分析发现该菌株基因组全长4 357 100 bp,GC含量为65.64%,编码基因达4 145个;在GO、KEGG、COG、NR数据库基因组特征显示其具有高氨基酸和碳水化合物代谢能力。通过PHI,VFDB,ARDC和CARD数据库对其致病性进行相关分析,得到456个毒力基因注释,主要涉及细菌黏附与定殖、细菌逃避宿主免疫防御系统、分泌系统蛋白和转录因子等。并找到相关包括万古霉素,青霉素,多胺类抗生素、异烟肼、吡嗪酰胺、氟喹诺酮等的抗药性基因,另外,外排泵的抗性蛋白注释量显著,推测牛分枝杆菌通过外排抗性蛋白从而达到抗药自我保护的目的。【结论】获得牛分枝杆菌CVCC68002株完整基因组信息,完善系统进化信息,明确了其毒力因子和有效地靶标抗药基因,为后续对该菌株分...     

林麝肺炎克雷伯氏菌的分离鉴定及其kp05372基因的生物信息学分析

【目的】对1株疑似肺炎克雷伯氏菌进行分离鉴定及全基因测序分析,并对发现的新基因kp05372编码产物进行生物信息学分析。【方法】采用传统的细菌鉴定方法和分子生物学方法,分别对采自麝粪便的1株病原菌的生理生化特征及16SrRNA序列进行测定;以小鼠感染试验和半数致死量(LD50)测试该病原菌的致病性;用全基因组测序方法对病原菌基因组进行测序分析,并对发现的新基因编码产物进行生物信息学分析。【结果】经生理生化试验和16SrRNA序列分析发现,分离菌株为肺炎克雷伯氏菌,命名为GPKP,其对小鼠致死的LD50为6.3×107CFU/mL。该菌基因组大小为4 879 707bp,包含5 490个开放阅读框,共注释到22组COG功能。kp05372基因编码产物由302个氨基酸组成,无信号肽,是一种不稳定的、在细胞内发挥生理作用的亲水性蛋白。【结论】分离的细菌为肺炎克雷伯氏菌,kp05372基因编码产物属于典型的LysR家族转录因子(LTTR)。     

缬草内生菌和根际放线菌的分离及安莎类抗生素的筛选

【目的】分离缬草内生菌及根际放线菌,筛选其中含安莎霉素类抗生素生物合成基因的菌株,挖掘其活性次级代谢产物资源。【方法】从缬草根、茎、叶及根际土壤中分离内生菌和根际放线菌,检测其对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌、核桃溃疡病菌、苹果腐烂病菌、苹果轮纹病菌、油菜菌核病菌、小麦赤霉病菌、棉花枯萎病菌的抑菌效果。设计2种简并引物,用PCR方法从抑菌效果较好的菌株中筛选含安莎霉素类抗生素基因(AHBA)的菌株。分析目标菌株的最佳发酵培养基和最适发酵时长,对发酵分离物进行HPLC和质谱分析,检测其可能的次级代谢产物。【结果】试验共分离到145株菌,其中内生菌27株,占总菌株数的18.6%,根际放线菌118株,占总菌株数的81.4%;33株对病原菌有较好的抑菌效果,占总菌株数的22.8%。筛选到1株含AHBA基因的菌株AJ21,初步鉴定其为链霉菌。菌株AJ21最佳发酵培养基为SPY培养基,最佳发酵时间为6d。菌株AJ21发酵液经分离纯化、HPLC检测和质谱分析,初步确定其含有的安莎霉素类抗生素为放线菌素D。【结论】药用植物缬草内部及根际蕴含丰富的放线菌资源,具有良好的生物学活性。     

塔里木河淤泥小单孢菌抗生素合成基因筛选及抑菌活性初探

本研究以分离自塔里木河淤泥的31株小单孢菌（分属于14个种）为研究对象，检测菌株所具有的大环内酯类抗生素、安莎类抗生素合成过程中的关键酶基因；选用4种培养基进行小单孢菌小量发酵，经80%甲醇萃取，浓缩发酵液；以大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、白色念珠菌以及解淀粉欧文氏菌为靶标菌，采用滤纸片法进行抑菌活性检测；对具有抑菌活性的菌株发酵产物做高效液相色谱(HPLC)检测分析。结果表明31株小单孢菌中24株含有PKS-I基因，15株含有AHBA基因；对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、白色念珠菌以及解淀粉欧文氏菌有拮抗活性的分别有3株、3株、6株以及14株菌；13株菌同时具有抗生素合成关键酶基因和抑菌活性。青铜小单孢菌（TRM99160）、土壤小单孢菌（TRM99303）、绛红产色小单孢菌（TRM99166）和碳样小单孢菌（TRM99551）菌株的发酵产物具有广谱抑菌活性，可用于深入挖掘次级代谢产物。综上，塔里木河淤泥小单孢菌具有拮抗多种病原菌活性及抗生素生物合成潜力，值得深入挖掘次级代谢产物。     

水稻基因组中抗病基因正选择方式及基因转换的研究

 【目的】了解正选择压力和基因转换对水稻全基因组中NBS-LRR抗病基因家族进化的影响及二者之间的相互关系。【方法】对水稻全基因组中的NBS-LRR基因进行鉴别与分类，利用PAML和GENECONV程序分别进行正选择替代和基因转换分析。【结果】在19个组（包含89个NBS-LRR基因）中检测出了显著的正选择替换位点，且约有60%正选择位点位于LRR区域；56个基因至少参与了1次基因转换事件。同时，基因转换、正选择以及基因簇之间存在明显的相关性。在84%的参与基因转换的基因中都能检测出正选择位点，且至少有84%的发生基因转换或正选择的基因都位于基因簇中。【结论】水稻基因组中的NBS-LRR基因之间，存在着频繁的正选择替代和基因转换。     

mlnB基因敲除对解淀粉芽孢杆菌W1杀螨活性的影响

【目的】研究拟通过构建W1菌株突变体及其杀螨抑菌活性检测以从分子水平探究并验证此菌株的杀螨机理,为二斑叶螨的防治提供一种新的微生物资源和防治策略,为后续开发利用更多微生物资源奠定基础,也为新型微生物杀螨剂的研发与应用提供理论基础。【方法】前期对解淀粉芽孢杆菌W1的次级代谢产物的活性化合物进行研究,已确定其对二斑叶螨的杀虫活性物质为二酮哌嗪类,大环内酯类及巨杆菌素类等化合物。大环内酯类化合物中以大环内酯A为主要杀螨活性物质,而大环内酯A是由mln基因簇调控合成。通过构建敲除整合载体pBS-mlnB-kan^R转化导入W1菌株自然感受态细胞等操作,获得了其杀螨活性化合物——大环内酯生物合成缺陷突变体W1△mlnB::kan^R,利用PCR扩增及产物测序和HPLC-MS/MS技术证实敲除突变体的成功构建,并检测其杀螨抑菌活性。【结果】mlnB基因的敲除不仅导致W1菌株无法合成大环内酯A,还削弱了其对大白菜软腐病菌、柑橘溃疡病菌、大白菜黑腐病菌及茄科青枯菌的拮抗活性,相比W1野生型菌株二斑叶螨的致死率73.33%～77.22%,大环内酯合成缺陷突变体的杀...     

18个双孢蘑菇核心种质的重测序初步分析

【目的】通过对双孢蘑菇不同类型核心种质的基因组重测序分析,探讨双孢蘑菇不同类型菌株间基因组存在的差异及开发相关分子标记。【方法】对双孢蘑菇国内外杂交菌株、野生菌株、高产型或优质型传统菌株、棕色菌株、不育菌株等共18株核心种质进行基因组重测序,应用不同的生物信息学处理软件,对测序得到的原始reads序列与双孢蘑菇参考基因组H97序列进行比对,同时基于比对结果进行SNP、SV检测,通过检测结果对多态性标记分布进行统计并实现DNA水平差异基因挖掘和差异基因功能注释等。【结果】样品测序共获得21.63 G数据量,Q30平均达到89.10%。样品的reads与参考基因组H97的比对效率平均为82.50%,基因组覆盖度为96.32%,平均深度分别在33X左右。基于测序数据与参考基因组的比对结果,共检测获得约813 768个SNP,53 840个InDel,平均每个个体获得924个SV变异。【结论】国内外菌株的亲缘关系表明As2796系列与U1系列是世界上并列的两大双孢蘑菇杂交品系。     

芽孢杆菌蛋白酶基因的比较基因组学分析

【目的】研究芽孢杆菌产蛋白酶能力与携带的蛋白酶基因的关系，探寻影响芽孢杆菌产蛋白酶能 力的重要基因。【方法】通过 筛选培养基筛选能够产生蛋白酶的菌株，采用福林酚法 检测菌株产生的蛋白酶的活 性，对 15 株芽孢杆菌分离株进行全基因组测序，获得菌株染色体上携带的蛋白酶基因情况并将其分类；采用实 时荧光定量 PCR 方法检测蛋白酶基因 mRNA 的转录水平；通过比较基因组学和细菌全基因组关联分析（BGWAS）， 探讨影响细菌产蛋白酶能力高低的原因。【结果】根据菌株染色体上携带的蛋白酶基因情况，可分为 7 种基因 型（G1~G7）。比较基因组学和 BGWAS 分析发现，细菌染色体上携带的蛋白酶基因种类的多寡与其产蛋白酶能 力的高低有直接关系，且缺少 aprX 和 aprE 基因菌株的产蛋白酶能力明显下降。进一步研究基因 mRNA 水平发现， 芽孢杆菌产蛋白酶能力的差异与 aprX 的表达水平有关。【结论】 菌株染色体上携带的蛋白酶基因情况与菌株产 蛋白酶能力之间存在关联。aprX 是影响芽孢杆菌属细菌产胞外蛋白酶能力的重要基因。     

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。     

变铅青链霉菌高效异源表达宿主SBT5的构建

以变铅青链霉菌TK24为出发菌株,依次敲除钙依赖抗生素(CDA)、放线紫红素(ACT)和十一烷基灵菌红素(RED)这3个内源抗生素的生物合成基因簇,同时在钙依赖抗生素基因簇原位整合了来自棒状链霉菌的全局性调控基因afsRScla,构建得到变铅青链霉菌菌株SBT5。将来自天蓝色链霉菌的放线紫红素生物合成基因簇导入SBT5中,接合子产生大量蓝色的放线紫红素,而出发菌株TK24只产微量蓝色抗生素;SBT5接合子的ACT产量也显著高于导入了额外act基因簇拷贝的出发菌株接合子。SBT5菌株次级代谢背景清晰,不产色素类抗生素和抗细菌抗生素,可作为高效宿主用于次级代谢产物基因簇的异源表达和筛选。     

嗜麦芽窄食单胞菌CA1定殖及促生长特性相关基因挖掘

【目的】挖掘嗜麦芽窄食单胞菌CA1定殖和促生长特性相关基因,为探究其促生长作用机制提供理论参考。【方法】利用Nanopore测序技术平台对CA1菌株进行全基因组测序,将其基因组序列与GO、NR、KEGG、COG等数据库进行比对,获得基因功能注释信息,挖掘分析其功能特异性基因;使用基质培法收集甘蔗根系分泌物,并分析根系分泌物对菌株CA1的趋化性、生物膜形成和定殖相关基因表达的影响。【结果】嗜麦芽窄食单胞菌CA1基因组大小为4371327 bp,携带6个质粒,GC含量64.58%,其中4696个基因被注释预测,包括4525个蛋白编码基因、87个t RNA、13个rRNA和1个tmRNA。GO、COG、KEGG和NR数据库分别成功注释2795、2078、2494和2584个基因。该菌基因组含有细菌趋化性（cheA、cheV、cheY）、生物膜形成（flhA、flk、flgG）、细菌黏附（pgaA、mrkD）、嗜铁（fes、fepA、fecA）、合成氨（gltP、gltB、gltD）和磷酸盐代谢（phoR、phoB、pstA）等促进植物生长和定殖相关的基因。趋化性试验结果显示,与对照组相比,根...     

猪源肠外致病性大肠杆菌的分离鉴定及致病性

【目的】从临床病死仔猪体内分离肠外致病性大肠杆菌,研究猪群中流行菌株的毒力基因分布、耐药性、致病性情况.【方法】病死仔猪肠外组织分离大肠杆菌,然后进行16S rDNA PCR测序鉴定、种系发育分群、毒力基因检测、抗菌药物的药敏试验、小鼠致病性试验、全基因组测序验证.【结果】共筛选到30株猪源肠外致病性大肠杆菌,其中A群4株、B1群15株、B2群5株、D群6株;毒力基因检测结果发现vaT、iutA、kpsMII、hlyD基因检出率分别为70.0%、33.33%、23.33%、20.0%;药敏试验结果显示:菌株都对多粘菌素B较敏感,对氨苄西林、林可霉素、杆菌肽以及利福平的耐药率为100%;获取了Ex-P27菌株基因组序列图谱,构建了该菌株基因组圈图.【结论】肠外致病性大肠杆菌分离株主要分布在B1群,对氨苄西林、林可霉素、杆菌肽以及利福平均耐药,为指导猪源肠外致病性大肠杆菌的防治与临床用药提供依据.