两株生防链霉菌全基因组测序分析及几丁质酶家族基因鉴定(20200812162753)

两株生防链霉菌全基因组测序分析及几丁质酶家族基因鉴定

链霉菌FT05W(Streptomyces sp.FT05W)和ZEA17I(Streptomyces sp.ZEA17I)是两株对烟草黑胫病等土传真菌病害具有良好拮抗作用的生防放线菌。为了明确其系统进化关系,本研究应用了多位点序列分析的方法,对16S rDNA,gyrB、rpoB、atpD和recA五个基因进行扩增测序,利用上述基因序列与56个参考链霉菌菌株序列构建系统发育树。

结果显示链霉菌FT05W在亲缘关系上与S.griseoplaus近缘;链霉菌ZEA17I 是与S.griseobrunneus近缘。为了进一步探索两个菌株的生物学功能,本研究分别利用Miseq PE300和Illumina Hiseq测序平台对链霉菌FT05W、ZEA17I进行全基因组测序。

结果表明,从链霉菌FT05W中共获得6914188个reads,平均序列长度为301 bp;其中reads1 91.60%的碱基序列测序质量值都高于20(Q20),reads1 82.94%

的碱基序列测序质量值都高于30(Q30),reads283.99%的碱基序列测序质量值都

高于20(Q20),reads2 72.00%的碱基序列测序质量值都高于30(Q30);reads1 N

碱基的数目为130 bp,reads2 N碱基的数目为74 bp;reads1的GC含量为

63.99%,reads2的GC含量为64.79%;通过SPAdes软件对序列进行拼接共得1836个contigs,其基因组全长为7699129 bp,预测出7434个蛋白编码基因(GenBank 登录号:NZ_QGMR00000000)。另外,链霉菌ZEA17I共共获得5915444个reads,平均序列长度和链霉菌FT05W近似;其中reads1 89.98%的碱基序列测序质量值都

高于20(Q20),reads1 78.71%的碱基序列测序质量值都高于30(Q30),reads2 73.26%的碱基序列测序质量值都高于20(Q20),reads2 57.93%的碱基序列测序质量值都高于30(Q30);reads1 N碱基的数目为36 bp,reads2 N碱基的数目为571

bp;reads1的GC含量为66.93%,reads2的GC含量为68.46%;通过SPAdes软件的拼接,得到1956个contigs,基因组全长为7526731bp,预测出6881个蛋白编码基因(GenBank登录号:NZ_QGMS01000000)。

了解全基因组序列不仅对基因功能研究有着很大的促进作用,而且还能为物种间的相互作用、比较基因组学等更多的生物基础研究提供相关信息,此外,通过全基因组测序促进了生防链霉菌菌基因功能与生物学特性相关研究。此外,本研究还从对两个基因组进行了基因组注释、基因功能分类、比较基因组学、构建数据库等相关生物信息学分析。

其中,在链霉菌FT05W中共鉴定出8个几丁质酶家族基因,其中ChiD、ChiO、ChiP为新发现基因,链霉菌ZEA17I中鉴定出10个几丁质酶家族基因,其中ChiD、ChiI、ChiQ、ChiT为新发现基因。利用Mega 6.0构建出的相关几丁质酶家族基

因的系统发育树表明,链霉菌FT05W有6个18家族几丁质酶基因,2个19家族基因;链霉菌ZEA17I有9个18家族几丁质酶基因,1个19家族基因。

几丁质酶能够分解真菌细胞壁的几丁质,为链霉菌防控植物病害的重要机理

之一。随后,利用Protparam等多种软件对链霉菌FT05W、ZEA17I的几丁质酶家族基因进行了进一步的生物信息学分析。

最后,对链霉菌FT05W中几丁质酶家族基因ChiA、ChiB、ChiC、ChiD、ChiN、ChiO、ChiP进行了实时荧光定量分析,6个18家族基因的相对表达水平均高于

19家族基因,其中ChiD的相对表达量最高。最后,以天蓝色链霉菌msiK、dasD 及ChiR基因作为参考,从基因组序列中查找链霉菌FT05W的的几丁质酶候选调控因子,确认了misK基因的存在,并且进行了misK基因敲除载体的尝试,为后续调控因子的调控效率研究奠定了一定的理论基础。