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热带海洋学报 >

2018 , Vol. 37 >Issue 6: 112 - 119

DOI: https://doi.org/10.11978/2018016

海洋生物学

海洋蛭弧菌DA5全基因组测序及序列分析

  • 陆友云 ,
  • 薛明 ,
  • 李志桦 ,
  • 温崇庆
展开
  • 广东海洋大学水产学院, 广东 湛江 524025
通讯作者:温崇庆。E-mail:

作者简介: 陆友云(1991—), 女, 湖南省娄底市人, 硕士研究生, 从事海洋微生物学研究。E-mail:

收稿日期: 2018-02-06

  网络出版日期: 2018-12-24

基金资助

国家自然科学基金项目(31372536);广东省科技计划项目(2015A020209160)

收起

Whole-genome sequencing and analysis of marine Bdellovibrio-and-like organism DA5

  • LU Youyun ,
  • XUE Ming ,
  • LI Zhihua ,
  • WEN Chongqing
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  • Fisheries College, Guangdong Ocean University, Zhanjiang 524025, China
Corresponding author: WEN Chongqing. E-mail:

Received date: 2018-02-06

  Online published: 2018-12-24

Supported by

National Natural Science Foundation of China (31372536);Science and Technology Planning Project of Guangdong Province (2015A020209160)

Copyright

热带海洋学报编辑部
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摘要

为深入挖掘和利用海洋蛭弧菌及其基因资源, 本研究利用Illumina HiSeq测序平台对一株属于嗜盐噬菌弧菌(Halobacteriovorax)的海洋蛭弧菌DA5进行了全基因组测序, 对基因组进行组装、基因预测和功能注释, 并与其他8株蛭弧菌进行了比较基因组分析。结果显示: DA5基因组大小为3.27Mb, GC含量为36.5%, 预测编码基因3175个。在DA5基因组中注释到303个基因具有直系同源蛋白簇分类, 与代谢通路相关基因1239个。比较基因组分析表明: DA5符合海洋蛭弧菌基因组的基本特征, 与其他8株蛭弧菌共有467个同源基因家族, 而DA5特有基因为266个。DA5中与细胞运动相关基因62个, 其中编码甲基受体趋化蛋白、鞭毛蛋白、鞭毛马达及其开关蛋白基因均与嗜盐噬菌弧菌BAL6_X的对应基因亲缘关系最近。对DA5全基因组序列的注释和功能分析, 为深入研究其捕食特性和作用机制, 并更有效地利用其防控海水养殖细菌病害提供了基础。

关键词： 海洋蛭弧菌; 嗜盐噬菌弧菌; 全基因组测序; 基因功能; 比较基因组分析

本文引用格式

陆友云 , 薛明 , 李志桦 , 温崇庆 . 海洋蛭弧菌DA5全基因组测序及序列分析[J]. 热带海洋学报, 2018 , 37(6) : 112 -119 . DOI: 10.11978/2018016

Abstract

To explore and utilize marine Bdellovibrio-and-like organisms (BALO) and their genes, the whole genome of Halobacteriovorax sp. DA5 was sequenced using the Illumina HiSeq platform. Then, fragment assembly, gene prediction and functional annotation were analyzed in comparison with those of other eight BALO strains. The results showed that the genome size of strain DA5 is 3.27 Mb with GC content of 36.5%, and encodes 3175 predicted genes, including 303 genes found in the Clusters of Orthologous Groups (COG) database and 1239 genes related to metabolic pathways. Comparative genomic analysis showed that DA5 has typical characteristics identified in genomes of the marine BALOs, and there were 467 homologous gene families common in genomes of DA5 and other eight BALOs, while 266 unique genes were found only in DA5 genome. Among all the 62 genes associated with cell motility of strain DA5, members such as methyl-accepting chemotaxis protein, putative flagellin, flagellar motor proteins, and flagellar motor switch proteins were most affiliated phylogenetically with those of Halobacteriovorax sp. BAL6_X. Therefore, annotation and functional analysis of the genome sequence of DA5 provide insight into its predatory property and interaction mechanism with host, and establish the basis for DA5 as biocontrol agent against harmful bacteria occurring in marine aquaculture.

Key words： marine Bdellovibrio-and-like organisms; Halobacteriovorax; whole-genome sequencing; gene function; comparative genomic analysis

蛭弧菌类生物(Bdellovibrio-and-like organisms, BALO), 简称蛭弧菌, 是一类“吃”细菌的细菌, 具有独特的生活周期(Strauch et al, 2007)。蛭弧菌广泛存在于自然和人工生境, 对其他细菌数量和种群结构具有深刻影响(Chen et al, 2011; Richards et al, 2012), 在生物防治有害细菌上也具有重要应用价值, 是一类潜在生物控制剂和抗生素替代品(Dwidar et al, 2012; Tyson et al, 2017)。
海洋或嗜盐蛭弧菌普遍存在于各种咸水和盐份较高的生境, 目前分离到的海洋蛭弧菌几乎都属于嗜盐噬菌弧菌科(Halobacteriovoracaceae)嗜盐噬菌弧菌属(Halobacteriovorax), 在种水平上可分为多个类群(cluster) (Pineiro et al, 2007; 温崇庆 等, 2015)。海洋蛭弧菌能裂解多种革兰氏阴性菌, 尤其对弧菌的裂解具有偏好性(Williams et al, 2006), 在“塑造”海水或海洋生物的菌群结构, 和防控海水养殖弧菌病上都具有重要作用(Richards et al, 2012; Li et al, 2014; Wen et al, 2014; Welsh et al, 2016)。
随着高通量测序技术和基因组学的迅猛发展, 对微生物开展全基因组测序和分析也日益增多。迄今, 已有7株海洋蛭弧菌报道了全基因组序列, 这些菌株均源自大西洋海域。第一株测序的是海洋嗜盐噬菌弧菌(H. marinus)模式菌株SJ, 分类上属于类群III(Crossman et al, 2013)。接着Chen 等 (2015)分析了4株分别属于类群Ⅳ、Ⅴ、Ⅸ和Ⅹ的嗜盐噬菌弧菌基因组序列。最近Enos 等 (2018)和Young 等 (2018)分别报道了H. marinus BE01和Halobacteriovorax sp. JY17的基因组概况, 前者从河口区域分离, 基因组与SJ的很相似, 后者来自甲醇富集的海水样品, 可能属于潜在的新类群。
本研究对一株源自热带海水环境具有生物防治潜力的中国株海洋蛭弧菌进行了全基因组测序, 对序列进行了功能注释和比较基因组分析, 以了解该菌株基因组基本特征, 分析其运动相关基因, 为深入研究其捕食特性和作用机制奠定了基础, 为更有效地利用其防控海水养殖细菌病害提供了依据。

1 材料与方法

1.1 菌株

嗜盐噬菌弧菌Halobacteriovorax sp. DA5 (DA5), 是以往从广东湛江近岸海水分离的一株海洋蛭弧菌, 属于类群Ⅹ (Wen et al, 2009)。溶藻弧菌(Vibrio alginolyticus) zouA是以往从患病对虾幼体中分离保存的, 用作培养DA5的宿主菌。

1.2 细菌培养及基因组DNA提取

参考温崇庆 等(2009)方法, 将DA5与溶藻弧菌zouA在海水中共培养。将明显变清澈的培养液1000g离心10min, 取上清通过0.45μm滤膜过滤两次, 以去除残留宿主菌, 再以10000g离心20min收集二次过滤液, 获得DA5攻击期纯培养细胞, 最后通过EZNA细菌DNA提取试剂盒(OMEGA, D3350), 按操作说明提取DA5基因组DNA。

1.3 基因组测序、组装与注释

将DA5基因组DNA委托上海美吉生物医药公司利用Illumina Hiseq 2000平台进行全基因组测序。采用SOAPdenovo v2.04软件完成序列拼接, 运用GapCloser v1.12 软件对组装结果进行局部内洞填充和碱基校正, 再根据拼接序列总长、scaffold N50等技术指标, 综合评定多个Kmer组装结果后选取最终组装结果。利用Glimmer 3.02软件进行开放阅读框(open reading frame, ORF)预测。将预测出的开放阅读框蛋白序列与非冗余蛋白质数据库(Non-Redundant Protein Database, Nr)、string数据库、京都基因和基因组百科全书(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes, KEGG)数据库、Gene Ontology (GO)数据库比对获得蛋白功能注释。此外, 分别利用Barrnap 0.4.2和tRNAscan- SE v1.3.1软件对DA5基因组中的rRNA和tRNA进行预测。

1.4 比较基因组分析

从NCBI (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/)下载已完成全基因组测序的7株海洋蛭弧菌: H. marinus SJ (SJ)、H. marinus BE01 (BE01)、Halobacteriovorax sp. BSW11_IV(BSW11_IV)、Halobacteriovorax sp. SEQ25 _V(SEQ25_V)、Halobacteriovorax sp. DB6_IX (DB6_ IX)、Halobacteriovorax sp. BAL6_X (BAL6_X)、Halobacteriovorax sp. JY17 (JY17)和1株陆生蛭弧菌即噬菌蛭弧菌(Bdellovibrio bacteriovorus) HD100 (HD100)的基因组序列及注释信息; 这8株参考菌的登录号分别为FQ312005.1、CP017414.1、AUNE00000000.1、AUNI00000000.1、AUNJ00000000.1、AUMC00000000.1、NJER00000000.1和BX842601.2。将DA5基因组序列与这8株参考菌进行比较分析, 统计其基本特征。运用OrthoMCL软件对这9株菌的基因进行聚类, 运用single-copy orthologs 鉴定出单拷贝直系同源基因, 使用MAFFT软件分别对单拷贝直系同源基因进行比对, 再进行concatenated alignment。通过MEGA7软件, 采用JTT模型, GAMA分布, 自展1000次进行系统进化分析, 邻接法构建出全基因组进化树。

1.5 与细胞运动相关基因分析

根据全基因组进化分析结果选取与DA5亲缘关系最近和最远的海洋蛭弧菌各一株。通过直系同源蛋白簇(clusters of orthologous groups of proteins, COG)功能分类和KEGG通路分析获得DA5基因组中与细胞运动相关基因, 并将其中编码甲基受体趋化蛋白(MCP)、鞭毛蛋白(FliC)、鞭毛马达蛋白(MotA、MotB)及鞭毛马达开关蛋白(FliM、FliN、FliG)的相应基因蛋白序列调取出来, 分别将其与选取的2株参考菌(SJ、BAL6_X)的相应蛋白序列进行比对和同源性分析。

2 结果与分析

2.1 基因组组装与基因预测

对测序得到的DA5原始reads进行质控、质量评估和组装, 共得到58个基因组重叠群(contig), 形成42个基因组的框架(scaffold), 基因组总长度为3272462bp, GC含量为36.5%。DA5基因组序列已经提交到GenBank数据库, 其登录号为PPDJ00000000.1。预测DA5基因组共编码3175个基因, 编码基因总长度为2992524bp, 占基因组的91.45%, 编码基因平均长度为942.53bp。共查找到31个tRNA和5个rRNA基因。

2.2 COG聚类分析

通过与string数据库比对, 在DA5基因组中, 共有303个基因成功获得COG功能注释, 根据注释结果将蛋白质功能分为21类, 如表1所示。其中翻译、核糖体结构和生物合成蛋白比例最多, 其次是能量产生与转换蛋白, 接着是翻译后修饰、蛋白质周转和分子伴侣相关蛋白, 氨基酸转运与代谢、无机离子转运与代谢蛋白也较多。
Tab. 1 Gene distribution based on COG classification of Halobacteriovorax DA5

表1 嗜盐噬菌弧菌DA5基因组COG功能分类

功能类别 基因数量 比例/%
翻译、核糖体结构和生物合成 45 14.85
能量产生与转换 33 10.89
翻译后修饰、蛋白质周转和分子伴侣 30 9.90
氨基酸转运与代谢 21 6.93
无机离子转运与代谢 19 6.27
脂类转运与代谢 15 4.95
转录 15 4.95
一般功能预测 15 4.95
复制、重组和修复 14 4.62
核苷酸转运与代谢 11 3.63
细胞运动 11 3.63
碳水化合物的运输和代谢 10 3.30
信号转导机制 10 3.30
辅酶转运与代谢 8 2.64
细胞周期调控, 细胞分裂, 染色体分裂 5 1.65
细胞壁/膜/包体生物合成 5 1.65
防御机制 5 1.65
胞内运输、分泌和囊泡运输 3 0.99
次级代谢产物的生物合成、运输和分解代谢 2 0.66
细胞骨架 1 0.33
功能未知 25 8.25

2.3 KEGG通路分析

通过与KEGG数据库比对, 从DA5基因组中找到代谢通路相关的基因1239个, 可分为20个类型, 归为4大类, 即代谢、遗传信息处理、环境信息处理和细胞过程(图1)。图中蓝色部分代表代谢相关基因, 共计有846个, 其中参与碳水化合物、氨基酸、能量、辅助因子和维生素等代谢的基因较多; 红色部分为遗传信息处理, 如转录、翻译、蛋白质折叠、分选和降解等, 共有基因187个; 绿色部分为环境信息处理, 包括膜转运及信号转导, 共有基因117个; 紫色部分为细胞过程, 主要是细胞运动、细胞生长和死亡以及运输和代谢, 包含89个基因。
Fig. 1 The genetic metabolic pathways of Halobacteriovorax DA5

图1 嗜盐噬菌弧菌DA5的基因代谢通路

2.4 比较基因组分析

2.4.1 DA5基因组的基本特征
DA5与参考菌株基因组的基本特征如表2所示, 这9株菌在基因组大小、编码基因数量、tRNA数量等方面都比较接近, 但DA5的GC含量明显低于陆生蛭弧菌HD100的, 而与其他7株海洋蛭弧菌的十分相似, 且其基因组大小与海洋蛭弧菌的总体上也更相近, 可见DA5符合海洋蛭弧菌基因组的基本特征。
Tab. 2 General features of genomes of Halobacteriovorax DA5 and reference strains

表2 嗜盐嗜菌弧菌DA5与参考菌株基因组的基本特征

菌株 基因组大小/bp 拼接水平 GC含量/% 预测基因总数 编码基因数量 tRNA数量
B. bacteriovorus HD100 3782950 chromosome 50.6 3597 3548 36
H. marinus. SJ 3435933 chromosome 36.7 3307 3254 36
H. marinus. BE01 3393238 chromosome 36.7 3257 3201 36
Halobacteriovorax sp. BSW11_IV 3650096 contig 36.9 3491 3457 30
Halobacteriovorax sp. SEQ25_V 3450786 contig 36.0 3332 3292 32
Halobacteriovorax sp. DB6_IX 2969235 contig 37.6 3218 3192 23
Halobacteriovorax sp. BAL6_X 3233679 contig 36.5 3101 3065 31
Halobacteriovorax sp. JY17 3470022 contig 36.1 3316 3263 33
Halobacteriovorax sp. DA5 3272462 contig 36.5 3175 3125 31

注; 预测基因总数是指通过Glimmer 3.02软件预测到的基因数量; 编码基因数量是指蛋白质编码基因(CDS基因)数量。

利用OrthoMCL软件对9株菌的氨基酸序列进行比对和相似性聚类获得同源基因, 结果如图2所示。9株菌具有的共有基因家族为467个, 包含多拷贝基因在内的共有同源基因数总和为4337个, 其中DA5基因组中具有的同源基因数为477个。同时, 各菌株存在的特有基因数分别为870个(HD100)、237个(JY17)、130个(SJ)、393个(SEQ25_V)、190个(BAL6_X)、553个(BSW11_IV)、91个(BE01)、266个(DA5)和448个(DB6_IX), 说明这9株菌具有较高的同源性, 同时在进化上也存在一定差异。
Fig. 2 Venn's diagram of homologous genes of Halobacteriovorax DA5 and other BALOs

图2 嗜盐噬菌弧菌DA5与其他蛭弧菌的同源基因比较
图中括号内的数值代表基因家族数目

在同源基因分析基础上, 选取这9个菌株都含有的且为直系同源单拷贝基因进行多序列比对, 构建出全基因组进化树(图3), 由图可知DA5在进化上与海洋蛭弧菌中的Halobacteriovorax sp. BAL6_X的亲缘关系最近, 与海洋嗜盐噬菌弧菌 SJ和BE01的关系较远, 而与陆生的噬菌蛭弧菌HD100的亲缘关系最远。
Fig. 3 Genome-wide phylogenetic tree of Halobacteriovorax DA5 and other BALOs.
The number at each branch point indicates the percentage supported by bootstrap value based on 1 000 replications. The scale bar indicates 0.05 substitutions per nucleotide position

图3 嗜盐噬菌弧菌DA5与其他蛭弧菌的全基因组进化树
分支旁的数字为自展1000次的置信值; 标尺代表5%的序列差异

2.4.2 与细胞运动相关基因分析
通过KEGG定位及COG功能分类, DA5基因组中最终得到62个与细胞运动相关基因, 这些基因分散于不同的contig中(表3)。如表3所示, DA5基因组中编码甲基受体趋化蛋白(MCP)的基因为7个。运用BLASTp将DA5的MCP基因蛋白分别与菌株SJ、BAL6_X的相应蛋白进行比较, 发现DA5与SJ相应蛋白序列一致性较低, 而BAL6_X具有的相应蛋白与DA5的一致性在80%~95%之间, 说明DA5与SJ的MCP基因蛋白差异较大, 而与BAL6_X的差别较小。
Tab. 3 Genes related to cell motility of Halobacteriovorax DA5

表3 嗜盐噬菌弧菌DA5运动相关基因

基因名称 基因数量 编码蛋白名称 重叠群
mcp 7 Methyl-accepting chemotaxis protein contig1、contig3、contig7、contig9
mcp 1 chemotaxis protein contig7
fliM/fliN/fliG 3 flagellar motor switch protein contig3、contig3、contig9
motB/motA 2 Flagellar motor protein contig1
motA 2 transporter, MotA/TolQ/ExbB proton channel family protein contig1
cheW 1 CheW-like protein contig3
cheY/cheA/cheW 4 putative chemotaxis protein contig3、contig3、contig7
cheY 2 response regulator receiver domain protein contig1、contig8
cheX 1 chemotaxis phosphatase contig3
cheB/cheR 2 protein-glutamate O-methyltransferase contig3、contig9
cheR 1 putative chemotaxis protein methyltransferase contig7
cheD 1 putative methylation of MCP proteins-related protein contig7
aer 1 hypothetical protein contig7
dppA 1 putative dipeptide ABC transporter, periplasmic dipeptide-binding protein DppA contig11
MYLPF 1 Regulation of actin cytoskeleton contig36、contig37
fliC 5 putative flagellin protein contig8、contig1
fliC 1 flagellin N-terminal domain protein contig12
fliP/fliQ/flhB/flhA 4 flagellar biosynthetic protein contig3
flhF 1 hypothetical protein contig3
fliR 1 bacterial export protein, family 1 contig3
flhG, fleN 1 ATPase MipZ contig3
flhG, fleN 1 CobQ/CobB/MinD/ParA nucleotide binding domain protein contig3
fliS 1 flagellar protein contig8
fliD/flgL/flgK 3 flagellar hook-associated protein contig8
flgI 1 flagellar P-ring protein contig8
flgH 1 flagellar L-ring protein contig8
fliF 1 flagellar M-ring protein contig9
flgG/flgF/flgB/flgC 4 flagellar basal-body rod protein contig8、contig8、contig9、contig9
fliE 1 flagellar hook-basal body complex protein contig9
fliH 1 flagellar assembly protein contig9
fliI 1 flagellum-specific ATP synthase contig9
fliJ 1 flagellar FliJ protein contig9
flgD 1 putative flagellar hook capping protein contig9
flgE 1 flagellar hook-basal body protein contig9
pilT 1 twitching motility protein contig8
在菌株SJ、BAL6_X 和DA5的基因组中, 与鞭毛蛋白相关的基因(fliC)均为5个, 对3株菌的fliC基因编码的蛋白进行比较发现, DA5与BAL6_X相似蛋白的序列一致性分别为97%、95%、100%、96%、98%, 均高于DA5与SJ相似蛋白序列的一致性。同时三者fliC3基因蛋白序列的一致性均高于其余4个fliC基因蛋白序列, 且在DA5与BAL6_X间fliC3基因蛋白序列的一致性为100% (表4), 表明二者fliC3基因蛋白的氨基酸序列未发生突变。
Tab. 4 Amino acid sequence homology comparison of the flagellin, flagella motor proteins, and flagella motor switch proteins

表4 鞭毛蛋白、鞭毛马达及开关蛋白基因的氨基酸序列同源性比较

基因名称 比较菌株与序列相似性/%
DA5与SJ DA5与BAL6_X SJ与BAL6_X
fliC1 67 97 68
fliC2 64 95 65
fliC3 92 100 92
fliC4 77 96 77
fliC5 79 98 78
motB 66 98 67
motA 75 99 74
fliM 86 99 86
fliN 82 100 82
fliG 93 100 93
对鞭毛马达蛋白基因(motB和motA)的蛋白进行相互比较, 发现DA5与SJ、BAL6_X的motB基因蛋白的相似度分别为66%和98%, 而与motA基因蛋白的相似度分别为75%和99%, 说明DA5与BAL6_X具有的motA和motB基因蛋白序列一致性更高(表4)。DA5与SJ、BAL6_X基因组中与鞭毛马达开关蛋白相关的基因均为3个, 即fliM、fliN、fliG, 其蛋白序列在DA5与BAL6_X间的相似性分别高达99%、100%和100% (表4), 表明这两株菌中fliN和fliG基因蛋白的氨基酸序列未发生突变。

3 讨论

蛭弧菌的裂菌特性及其多样性表明, 它们对所在环境微生物的群体结构和动力具有重要影响(Chen et al, 2011)。以往研究表明不同生境蛭弧菌的特性不尽相同, 如细菌更容易被与其分离自相同或相似环境的蛭弧菌裂解(Williams et al, 2006), 因此利用蛭弧菌防控细菌病害时要结合其生长和生境特点, 以达到“对症下药”的效果。DA5是一株从热带海水环境分离的海洋蛭弧菌, 具有较宽的生长温度和盐度范围并能裂解多种海水养殖病原弧菌(温崇庆 等, 2009), 在防控对虾苗期弧菌病害上也具有潜在应用价值(温崇庆 等, 2010; Wen et al, 2014)。因此, 对菌株DA5进行全基因组测序将有助于从分子水平上研究其捕食特性和作用机制, 以更有效地利用其防控海水养殖弧菌病害。
以往基因组测序的海洋蛭弧菌GC含量均在36%~38% (表2), 而陆生蛭弧菌GC含量一般较高, 如噬菌蛭弧菌HD100 (表2)、109J (Genbank号: CP007656.1)和Tiberius (CP002930.1)分别为50.6%、50.7%和49.9%。本研究DA5的GC含量为36.5%, 与其他7株海洋蛭弧菌的十分相似, 明显低于陆生蛭弧菌株的。DA5和其他7株海洋蛭弧菌基因组平均大小为3.36±0.20Mbp, 也明显小于上述3株陆生蛭弧菌(3.87±0.11Mbp)。从基因组GC含量和大小上都说明DA5具有海洋蛭弧菌基因组的基本特征。全基因组进化分析表明DA5与菌株Halobacteriovorax sp. BAL6_X亲缘关系最近, 这与二者16S rRNA系统进化上同属于类群X的结果一致(Wen et al, 2009; Chen et al, 2015)。
对蛭弧菌全基因组序列进行比较和同源基因分析是获取其捕食相关核心基因的常用方法。如Crossman 等(2013)对分别属于噬菌蛭弧菌HD100和海洋嗜盐噬菌弧菌SJ的基因组进行比较分析, 发现二者共有的291个同源基因可能为侵入宿主时与宿主相互作用的核心基因。而Chen 等(2015)对6株蛭弧菌, 即HD100、SJ、BSW11_IV、SEQ25_V、DB6_IX和BAL6_X的基因组进行比较分析, 获得843个共有同源基因, 其中有59个基因为这些菌株所特有, 进而得出这59个基因可能是蛭弧菌捕食所需的核心基因。本研究对包括DA5在内的9株蛭弧菌进行比较基因组分析, 发现DA5与其他8株菌具有的同源基因数为477个, DA5所特有的基因数为266个。从菌株共有基因中可获取蛭弧菌捕食过程所需的关键基因, 从特有基因中可分析菌株具有的特有遗传性状。目前已报道进行全基因组测序的海洋蛭弧菌数量相对较少, 许多基因的结构和功能还未知, 需要进一步探索。
作为具有极生单鞭毛的捕食性细菌, 运动及趋化性在蛭弧菌的捕食中发挥关键作用。一些基因编码蛋白如甲基受体趋化蛋白(MCP)、鞭毛蛋白(FliC)及鞭毛马达蛋白(MotA、MotB)等起重要作用, 且在陆生蛭弧菌中研究较多(Lambert et al, 2003, 2006; Iida et al, 2009; Flannagan et al, 2004; Morehouse et al, 2011)。在DA5基因组中预测到7个编码MCP的基因, 数量上不同于陆生菌株HD100的20个(Rendulic et al, 2004), 也不同于海洋嗜盐噬菌弧菌SJ的8个(包含一个假基因), 但与其亲缘关系最近的BAL6_X的7个一致。序列比较分析发现DA5和SJ菌株MCP编码基因的氨基酸序列一致性也较低, 说明MCP的不同可能与菌株生长环境不同有关(Lambert et al, 2003)。编码鞭毛蛋白的基因fliC, 在陆生和海洋菌株中的数量分别为6个(Rendulic et al, 2004; Lambert et al, 2006)和5个(表4), 其中fliC3基因在DA5与BAL6_X间的氨基酸序列相似度达100%, 整体上均高于与其他fliC基因的相似度。这说明相比其他fliC基因, fliC3基因具有高度的保守性(Crossman et al, 2013), 其在细胞运动方面所起的作用可能更关键, 这与Lambert 等 (2006)和Iida 等 (2009)的研究结果一致。尽管海洋蛭弧菌DA5、SJ和BAL6_X基因组中都只有一对motAB基因, 不同于陆生菌株的3对, 但它们所发挥的作用是一致的, 均与鞭毛的旋转相关(Berg, 2003; Morehouse et al, 2011; Crossman et al, 2013)。此外, 鞭毛马达开关蛋白在细菌运动中也发挥重要作用(Berg, 2003; Minamino et al, 2008), DA5、SJ和BAL6_X基因组中鞭毛马达开关蛋白均为3个(FliM、FliN、FliG), DA5与BAL6_X间FliN和FliG基因的氨基酸序列相似度达100%, 说明这两个基因具有高度的保守性, 在鞭毛旋转方面可能起更关键作用。
蛭弧菌对细菌独特的裂解能力是其“魅力”所在, 对其捕食分子机制的解读是对其研究的关键所在, 全基因组测序及比较基因组分析能为这一目标的实现提供有力工具。本研究对菌株DA5全基因组测序和比较分析, 为海洋蛭弧菌的功能基因组学研究提供了参考, 为深入研究其捕食特性和作用机制, 以更有效地开发和应用海洋蛭弧菌防控细菌病害等提供了重要依据。

The authors have declared that no competing interests exist.

参考文献

原文顺序 | 文献年度倒序 | 文中引用次数倒序
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