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Scientific Reports:咱自己的细菌基因组测序文章

项目文章2016-10-20

文章简介

        国家海洋局第三海洋研究所邵宗泽研究员采用美吉生物高通量测序平台从基因组角度揭示了蜡样芽孢杆菌的分类地位(相关测序工作由美吉生物协助完成),研究成果已发表在《Scientific Reports》,IF: 5.578。

研究背景

        蜡样芽孢杆菌是一种革兰氏阳性菌、短杆状,广泛分布于自然环境中。芽孢杆菌目前共发现有11种, 其中蜡样芽孢杆菌对人类健康、农业以及食品工业有重要影响。蜡样芽孢杆菌是一种条件致病菌,会引起恶心呕吐或腹痛腹泻两种类型的食物中毒。另外,作为益生菌,蜡样芽孢杆菌产生的酶和代谢产物可以降解不同类型的污染物以及促进动物和植物生长。目前,基因型方法被用来区分蜡样芽孢杆菌的不同类型。这些方法包括单基因分析、AFLP以及基于5个管家基因的tMLSA方法,但是这些方法给出有一致的、有说服力的结论。因此,关于蜡样芽孢杆菌的分类和进化问题仍然处于激烈争论中。

      本文利用224株芽孢杆菌基因组序列,通过GBDP/dDDH、16SrRNA以及特殊基因MLSA等方法进行分析。解决几个问题:1)比较这些方法的分析结果;2)重新构建蜡样芽孢杆菌的系统进化树;3)探索芽孢杆菌的遗传多样性;4)获得更满意的分类结果。

研究思路

     取材:NCBI数据库中222株芽孢杆菌基因组序列,测序2株基因组序列

     测序:Solexa PE测序

     生信分析:数据统计;进化树构建;16S rRNA序列分析;MSLA进化树结果分析

研究结果

1.基因组测序和数据收集

      来自NCBI数据库中的222株蜡样芽孢杆菌完成图或草图基因组序列以及2株本实验室测序的菌株共224株参与分析。本实验室测序的2株菌SOAPdenovo2组装获得256和101条conigs(>300bp)。蜡样芽孢杆菌GC含量34.5%-36.7%,基因组包括质粒大小4.09M-7.09M,平均大小为5.77M。

2.系统进化树分析

     结果显示224株菌分为30个群体,图中显示的BCG01到BCG30。


Bacillus subtilis作为外缘菌利用最新的GBDP版本对224B. cereus菌进行全基因组进化树分析

3.16S rRNA基因序列分析

     结果表明16S rRNA基因是无法有效区分序列十分相似的蜡状芽孢杆菌,这与以前的结果一致。


种间、种内和株内三个层次的两两16S rRNA基因相似性的分布

4.MLSA进化树结果分析

       基于224株基因组序列分析,结果将芽孢杆菌划分为30个群(clusters),代表了GBDP分析结果中的29-30个种。而且,这些群体划分结果在nMLSA得分析中进一步验证。nMLSA相似性显示与dDDH值有很强的相关性。


dDDH值与nMLSA相似性二者相关性分析

研究结论

       基于224株全基因组序列研究系统进化关系结果表明,芽孢杆菌可以分为30个群体,每个群体代表一个独立的种,包括19-20个推测的新种和之前鉴定的11个种。通过管家基因pycA和ccpA可以快速鉴定该物种。相比之下,在B. anthracis菌株中携带毒力基因的pXO质粒和B. thuringiensis菌株中携带cry毒力基因质粒在其他菌株中不一定会表现出同样的毒力来。dDDH分析显示,之前鉴定的B. cereus or B. thuringiensis被鉴定为B. anthracis,这些菌的生物安全性需要重新评价。

文献原文

       Liu Y, Lai Q, Göker M, Shao Z, et al. Genomic insights into the taxonomic status of the Bacillus cereus group[J]. Scientific Reports, 2015, 9.

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