目的:了解深龋微生物碳水化合物活性酶特征.方法:收集第一恒磨牙深龋浅层和深层样本共16份,提取DNA后基因组高通量测序.测序结果比对NCBI nr及CAZy数据库,分析深龋微生物组成及碳水化合物活性酶特点.结果:深龋微生物在CAZy库中注释的酶家族主要为糖苷水解酶(47.28％),其次为糖基转移酶(35.37％),辅助氧化还原酶最少(0.38％).相对丰度前10的活性酶主要集中在GH13和GH1家族.拟杆菌门包含相对比例最多的活性酶基因,且深龋浅层和深层微生物碳水化合物活性酶模式无明显差异(P>0.05).结论:深龋浅层及深层微生物碳水化合物活性酶特征相似,基因组的酶谱分布提示其代谢蔗糖和淀粉类植物源性碳水化合物有遗传优势.拟杆菌门具有更广泛的碳水化合物底物.

[目的]本试验研究不同来源植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum)基因特点以及在不同环境下其基因多样性,探究2株L.plantarum A8和P9在肠道生境及植物表面适应性的异同,为优良菌株的开发提供理论基础.[方法]本研究对从动物肠道和植物表面分离获得的L.plantarum A8和L.plantarum P9的基因组进行分析,利用第二代测序技术(NextGeneration Sequencing,NGS),基于Illumina NovaSeq测序平台,同时利用第三代单分子测序技术,基于PacBio Sequel测序平台,对L.plantarum A8和L.plantarum P9进行测序.采用Carbohydrate-active enzymes (CAZy)、Koyto encyclopedia of genes and genomes (KEGG)和Clusters of orthologous genes (COG)数据库对基因组进行功能注释;采用CGView软件绘制菌株的基因组环形图谱.应用比较基因组学与已经公开发表的其他L.plantarum基因组进行比较分析.[结果]由研究可知L.plantarum A8和L.plantarum P9基因组大小存在差异,通过构建系统发育树发现2株菌与其他来源的L.plantarum分在同一分支,并且L.plantarum P9与母乳来源的L.plantarum WLPL04菌株距离最近,而L.plantarum A8与L.paraplantarum DSM 10667距离最近.通过基因家族分析可知,2株菌共有基因为2643个,其中包括一些抗应激蛋白如热休克蛋白、冷休克蛋白.L.plantarum A8和P9独特基因分别为321和336个,L.plantarum A8中独特基因主要参与DNA复制、ABC转运系统(ABC transfer system)、PTS系统(phosphotransferase system)、磺酸盐转运系统、氨基酸生物合成等代谢通路;L.plantarum P9的独特基因以参与碳水化合物的运输和代谢基因居多,例如rpiA基因、lacZ基因、FruA基因等.[结论]通过比较基因组学方法解析L.plantarum的基因组信息,发现动物肠道来源的L.plantarum具有较好的氨基酸转运能力,植物表面附着的L.plantarum菌株具有较好碳水化合物利用能力,从而为益生菌的开发与利用提供理论依据.

[背景]长孢葡萄穗霉菌(Stachybotryslongispora)FG216是一株稀有海洋真菌,其次生代谢产物FGFC1具有纤溶活性.进行S.longisporaFG216的基因组序列分析,将充实和促进海洋微生物功能基因和次生代谢产物合成生物学的基础研究和应用研究.[目的]解析S.longispora FG216的基因组序列,分析基因组生物功能和同源相似性关系,分析次生代谢产物纤溶活性化合物FGFC1的相关基因.[方法]基于Illumina HiSeq高通量测序平台对S.longispora FG216菌株进行De Novo测序,使用SSPACE、Augustus等软件进行组装、编码基因预测、基因功能注释、物种共线性分析以及预测FGFC1次生代谢产物合成基因簇.[结果]S.longispora FG216的基因组测序总长度为45 622 830 bp,共得到605个Scaffold,GC含量为51.31％,注释预测得到13 329个编码基因和169个非编码RNA.基因组测序数据提交至国家微生物科学数据中心(编号为NMDC60016264),其中13 053、8 422、8 460、7 714和2 847个基因分别能够在NR、KEGG、KOG、GO和CAZy数据库匹配到注释信息.比较基因组学分析发现,Stachybotrys具有保守性,核心基因占基因家族总数目的71.44％,S.longispora FG216与S.chlorohalonata IBT 40285的相似性最高;同时,预测得到101个次生代谢产物合成基因簇,其中18个基因簇与已知的化合物相匹配.通过antiSMASH预测,Cluster 57是编码合成FGFC1母核结构异吲哚啉酮的基因簇,与S.chlorohalonata IBT 40285中的基因簇相似度为40％.[结论]海洋稀有真菌S.longispora FG216的基因组信息已上传至国家微生物科学数据中心公开使用,为Stachybotrys种属的研究提供了重要的参考意义,同时发现了S.longisporaFG216次生代谢产物纤溶活性化合物FGFC1母核部分编码基因是Cluster 57.

[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]GIO能够利用22种糖类及糖类衍生物,其全基因组大小为1 627 828 bp,含有1 878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 14917T、发酵乳杆菌ATCC 14931T、干酪乳杆菌ATCC 393T、短乳杆菌ATCC 14869T和布氏乳杆菌ATCC 4005T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、mnalP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.

[目的]Pseudomonas boreopolis GO2可以利用木质纤维素类生物质为唯一碳源发酵产微生物絮凝剂.解析菌株GO2的全基因组特征可为利用木质纤维素类生物质定向合成多糖型微生物絮凝剂提供分子基础.[方法]利用Illumina NovaSeq测序平台对菌株GO2进行测序,用SMRT等软件进行基因组组装、系统发育分析、基因预测和功能注释,并与4株近缘模式株进行了比较基因组分析.[结果]菌株GO2基因组大小为4 498 896 bp,GC含量为69.5％,共编码3 906个基因.菌株GO2与Pseudomonas boreopolis JCM 13306的16S rRNA基因相似性、平均核苷酸一致性(average nucleotide identity,ANI)、DNA-DNA 杂交(DNA-DNA hybridization,DDH)值最高,分别为99.93％、98.36％和 88.00％,将菌株 GO2 命名为 Pseudomonas boreopolis GO2.比较基因组分析发现,GO2与4个近缘模式菌株共有2 348个直系同源核心基因,主要参与碳水化合物代谢、氨基酸代谢以及能量代谢等过程,而GO2菌株特有的307个基因主要与转录、复制、修复、细胞壁/膜/包膜的生物发生相关.菌株GO2基因组中含有226个碳水化合物活性酶(carbohydrate-active enzymes,CAZymes)基因,占总基因数的5.79％,包括82个与植物细胞壁降解相关的糖苷水解酶(glycoside hydrolases,GHs)家族基因和由糖基转移酶(glycosyltransferases,GTs)家族基因形成的3个多糖合成基因簇.[结论]根据菌株GO2基因组序列的比对分析,将其命名为Pseudomonas boreopolis GO2,其基因组中包含丰富的植物细胞壁降解酶基因和3个多糖合成基因簇,这些基因可能在菌株GO2直接利用木质纤维素类生物质合成微生物絮凝剂过程中发挥着重要作用.