解译贝莱斯芽孢杆菌Cas367基因组：烟草根际促生菌的遗传基础与农业应用潜力

《Microbiology Resource Announcements》：Draft genome sequence of Bacillus velezensis strain Cas367 isolated from rhizosphere soil in China

本研究首次报道了分离自中国烟草根际土壤的贝莱斯芽孢杆菌（Bacillus velezensis）菌株Cas367的高质量草图基因组序列（基因组大小3.89 Mb，G+C含量46.4%）。通过Illumina NovaSeq X Plus平台测序（覆盖度181×）及SPAdes组装，揭示了其携带3689个蛋白编码基因、56个tRNA及7个rRNA的遗传特征。该研究为解析其合成抗菌化合物（如聚酮化合物NRPS/PKS）的分子机制及开发新型生物农药/生物肥料（PGPR）提供了关键基因组资源。

　　

ABSTRACT

贝莱斯芽孢杆菌（Bacillus velezensis）菌株Cas367分离自中国烟草根际土壤。本文报道了该菌株的草图基因组序列，其基因组大小为3,889,832 bp，G+C含量为46.4%。

ANNOUNCEMENT

贝莱斯芽孢杆菌是一种革兰氏阳性、好氧或兼性厌氧细菌，隶属于芽孢杆菌属，以其能够合成多种抗菌化合物而闻名。作为一种植物根际促生菌（Plant Growth-Promoting Rhizobacterium, PGPR），它能促进植物生长，并作为生物农药和生物肥料被广泛应用于农业生产。为了深入理解其基因组特性，研究人员分离并测序了一株命名为Cas367的贝莱斯芽孢杆菌菌株。

样本于2023年6月15日采自中国宣恩县（29°59‘1.932’‘N, 109°35’2.976‘’E）的烟草田根际土壤。通过系列稀释土壤悬浮液并涂布于营养琼脂（Nutrient Agar, NA）平板，在28°C下培养48小时。挑取 distinct 单菌落，并在新鲜的NA培养基上连续划线三次进行纯化。物种鉴定通过聚合酶链式反应（PCR）扩增和桑格测序（Sanger sequencing）16S核糖体RNA（16S rRNA）基因完成，所使用的引物为27F和1492R。获得的序列（登录号PX410333）通过EzBioCloud数据库进行分析。基于16S rRNA基因序列分析，分离株Cas367与贝莱斯芽孢杆菌CR-502（登录号AY603658）的相似性达到99.71%，因此被鉴定为贝莱斯芽孢杆菌。

从NA平板上挑选一个单菌落，接种至100毫升营养肉汤（Nutrient Broth）培养基中，于28°C、200 rpm振荡培养24小时。采用酚/氯仿法提取Cas367菌株的基因组DNA。分别通过琼脂糖凝胶电泳和Qubit定量评估DNA的纯度和浓度。使用NEBNext Ultra DNA Library Prep Kit构建测序文库，并在Illumina NovaSeq X Plus平台上进行测序，文库插入片段大小为270 bp。该平台产生了1.64 Gb的双末端测序 reads（每个read长度为150 bp），测序覆盖深度达到181倍。使用fastp软件过滤掉质量值（quality score）<15的reads（这些reads占总reads数量的比例超过40%）。使用SPAdes v3.7软件进行从头（de novo）组装，并丢弃长度小于1000 bp的contig。除非另有说明，所有软件均使用默认参数。

组装后的Cas367菌株基因组包含11个contig，总长度为3,889,832 bp，N50为2,020,184 bp，G+C含量为46.4%。使用NCBI原核生物基因组注释流程（NCBI Prokaryotic Genome Annotation Pipeline, PGAP）进行基因组注释，共鉴定出3,689个蛋白质编码基因。此外，使用tRNAscan-SE v1.3.1预测tRNA基因，使用RNAmmer v1.2鉴定rRNA操纵子。结果显示，该基因组包含56个tRNA基因和7个rRNA基因。

TABLE 1 基因组信息摘要

参数	值
Contig数量	12
覆盖度 (×)	181
总reads数	4,705,771
基因组大小	3,889,832 bp
G+C含量	46.4%
编码序列数量	3,788
蛋白质编码基因数量	3,689
tRNA基因数量	56
5S rRNA基因数量	4
16S rRNA基因数量	2
23S rRNA基因数量	1
基因组覆盖率	99.26%
完整度	99.79%
污染度	0.00%

ACKNOWLEDGMENTS

本工作得到了国家自然科学基金（32402454）、中国烟草总公司陕西省公司科技项目（KJ-2023-12）、河南省烟草公司科技项目（2025410000240029）、湖北省烟草公司科技项目（2025ES4CGJSKY2B001）、烟草重大科技项目（110202401018[LS-08]）以及中国农业科技创新计划（ASTIP-TRIC04）的资助。

DATA AVAILABILITY

本全基因组鸟枪法测序项目已存入GenBank，登录号为JBQWFJ000000000。本文描述的版本为JBQWFJ000000000.1。由Illumina平台产生的原始测序reads已提交至SRA，相应登录号为SRR35283450。