Planococcus koreensis全基因组序列解析:来自科罗拉多土壤样本的新发现及其潜在应用价值

【字体: 时间:2025年04月18日 来源:Microbiology Resource Announcements 0.7

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  为探究Planococcus koreensis的基因组信息,来自科罗拉多州立大学微生物学、免疫学和病理学系的研究人员开展了相关研究。他们从科罗拉多土壤中分离出该菌株并测序,获得其完整基因组。这一成果为相关研究提供了重要数据基础。

  从科罗拉多州柯林斯堡土壤中分离出的韩国平球菌(Planococcus koreensis)的完整基因组,是通过纳米孔 MinION 测序获得的。组装后的基因组包含一个 3,519,105 bp 的环状重叠群、3,606 个基因、419 个假基因,鸟嘌呤 - 胞嘧啶(GC)含量为 47.62%。全基因组测序是科罗拉多州立大学微生物学、免疫学和病理学系基于课程的本科生研究体验(CURE)的一部分。2024 年 8 月 27 日,研究人员从位于北纬 40°33′12″ 、西经 105°8′25″ 、海拔 5,200 英尺的狄克逊水库附近的土壤样本中,分离出一种橙色色素细菌菌株。在室温下于胰蛋白胨大豆琼脂培养基上培养 24 - 48 小时后,对该菌株进行划线分离,并通过基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱(Bruker)鉴定为韩国平球菌(得分 = 1.74)。韩国平球菌属(Planococcus spp.)能产生多种代谢物,在生物修复和工业应用方面具有潜在价值。该菌株革兰氏染色可变,符合先前文献记载。在使用 Monarch 基因组 DNA 纯化试剂盒(#T3010S)提取基因组 DNA(gDNA)前,先将菌株在 LB 培养基中培养 48 小时。鉴于该菌株革兰氏染色可变的特性,研究人员同时采用了革兰氏阳性(G+)和革兰氏阴性(G?)提取方案。按照制造商的方案,使用牛津纳米孔技术的快速 PCR 条形码试剂盒 24 v.14(SQK - RPB114.24),对每份 gDNA 进行文库制备,PCR 循环数为 25 次,且未对 gDNA 进行大小选择。通过琼脂糖凝胶电泳和 Qubit(双链 DNA 高灵敏度检测试剂盒 [Q32851])检测质量。使用牛津纳米孔技术的 MinION R10 版本流动池(FLO - MIN114),在 MinKnow v.24.06.8 软件、Basecalling Fast Model v.4.3.0 模型、400 bp 长度和最小 Q 值为 8 的条件下进行测序。测序运行结束后,在 MinKnow v.24.06.8 软件中使用默认参数进行条形码修剪。使用 Galaxy Server v.24.1.4.dev0 进行组装和注释。原始读数先在 UseGalaxy.eu 上使用 Necat v.0.0.1_update20200803 + galaxy0 软件,按照默认参数并以 3.5 Mb 的估计基因组大小进行预处理。其他工具均在UseGalaxy.org上运行。使用 Concatenate Multiple Data Sets v.0.2 软件连接校正后的读数,然后使用 Flye v.2.9.5 + galaxy0 软件进行组装,得到一个大小为 3,537,709 bp、覆盖度为 53% 的环状基因组。使用 Quast v.5.2.0 + galaxy1 软件运行,结果显示重叠群的 N50 = 3,537,709。使用 Racon v.1.5.0 + galaxy1 软件对组装结果进行优化,得到一个 3,519,105 bp 的优化基因组。使用 Prokka v.5.2.0 + galaxy1 软件,以细菌界为分类标准进行注释。通过使用 BLAST 将注释基因组中的 16S rDNA 基因与 16S rDNA 细菌和古细菌数据库进行比对,确认该菌株为韩国平球菌(99.87% 的同一性和 97% 的查询覆盖率)。使用 Proksee 软件,通过一致性 fasta 文件对完整基因组进行可视化。使用 FastANI v.1.1.0 软件,将该菌株的基因组与美国国立生物技术信息中心(NCBI)中已有的、不完整的、包含 22 个重叠群的韩国平球菌参考基因组(登录号:JACHHE01)进行比较,平均核苷酸同一性为 97.1598%,在 1,144 个查询序列片段中有 1,061 个直系同源匹配。本报告中的韩国平球菌基因组大小为 3,519,105 bp,GC 含量为 47.62%,组装成一个环状重叠群(N50 = 3,519,105 bp)。CARD 分析(https://card.mcmaster.ca/analyze/rgi)鉴定出两个与糖肽抗性相关的基因。提交到 NCBI 后,使用 NCBI 原核基因组注释流程对基因组进行注释,得到 3,606 个编码序列和 419 个假基因,其中包括 5 个和 1 个分别被预测为类胡萝卜素生物合成基因和假基因。
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