来自菲律宾Meycauayan河的Streptomyces sp. H28分离株的更新基因组序列草图

《Microbiology Resource Announcements》：Updated draft genome sequence of Streptomyces sp. isolate H28 from the Meycauayan River, Philippines

产黑色素放线菌Streptomyces sp. H28基因组测序完成，其全基因组组装长度6791.6 kb，覆盖度340×，包含20条contig，显著优于前版本。通过Illumina NovaSeq测序及Unicycler组装，鉴定出31个生物合成基因簇（BGCs），其中2个涉及黑色素代谢途径，并发现新型tyrosinase编码基因。该研究为污染水体微生物功能研究提供新资源。

　　

摘要

我们报告了来自菲律宾Meycauayan河沉积物中分离出的产生黑色素的细菌Streptomyces菌株H28的更新基因组序列草图。测序方法的改进体现在所报告的统计数据中。鉴于该细菌的黑色素生成能力，新的序列数据对未来的研究具有很高的价值。

公告

产生黑色素的菌株H28是从菲律宾Bulacan地区的Marilao-Meycauayan-Obando河流系统（MMORS）的Meycauayan支流（坐标：14°44′14.29″N, 120°57′26.11″E）的沉积物中分离出来的——该地区是世界上最受污染的水系之一（1, 2）。黑色素的产生可能是这种细菌对环境压力的响应（3–5）。

为了分离细菌，准备了9:1正常盐水溶液的标准稀释液和一克采集的沉积物，并将其接种到培养基上。初步筛选显示，菌株H28能够产生黑色素，这一点通过其在酪氨酸琼脂培养基上形成深色色素得以证实。菌株H28的纯培养在胰蛋白酶大豆琼脂培养基中维持（30°C，培养7天）（6, 7）。

使用Vivantis GF-1细菌DNA提取试剂盒提取了基因组DNA。使用Illumina TruSeq Nano DNA文库（插入片段长度为350 bp）制备了测序文库。测序在NovaSeq平台上进行，设置为100 bp的双端测序。初步分析显示，整个基因组的测序数据包含15,560,742条读段，共计2,349,672,042个碱基。原始读段使用fastp（版本0.19.5）（8）进行处理，采用了默认的质量控制参数，包括接头修剪、质量过滤以及去除低质量碱基（Q<15）的读段。过滤后，共有15,291,866条读段，2,308,275,818个碱基（其中97%的碱基质量≥Q20）。过滤后的读段使用Unicycler工具链（版本0.5.1）（9）和SPAdes组装算法（版本3.15.3）（10）进行de novo组装。组装参数设置为k-mer长度为120，最小contig长度为20,000。最终组装结果使用Quast（版本5.3.0）（11）进行了分析。整个基因组的最终长度为6,791,600 bp，覆盖率为340×。该基因组包含20个contig，其中最大的contig长度为1,237,597 bp。组装结果的N₅₀为517,880 bp，L₅₀为4个contig，GC含量为72.97%。

基于mummer（版本4.0）（12）计算的平均核苷酸同源性（ANI）表明，该细菌与Streptomyces viridosporus NRRL 2414的相似度最高（ANI为88.31%）（GCA_002078235.1）。BLAST+（版本2.16.0）（13）分析显示，与Streptomyces griseomycini JCM 4382的相似度最高（ANI为85.83%）（GCF_014649595.1）。

使用NCBI原核生物基因组注释工具链（14）对组装好的基因组进行了注释。共注释了6,075个基因，其中5,924个为蛋白质编码基因。发现了与黑色素生成相关的酪氨酸酶及其辅因子的编码基因。黑色素是通过酪氨酸酶的作用形成的，酪氨酸酶通过一系列酶促和非酶促反应将酪氨酸转化为黑色素（6, 7）。黑色素是基因组中发现的31个生物合成基因簇（BGCs）编码的18种次级代谢产物之一（使用antiSMASH工具（版本7.1.0）15分析[表1]）。

表1

表1 在Streptomyces菌株H28的更新基因组组装中发现的潜在生物合成基因簇（BGCs）及其数量

三肽

发现的BGCs	区域数量
非核糖体肽（NRPS）	4
呋喃	1
兰肽类I	1
丁内酯	1
黑色素	2
II型聚酮合酶（T2PKS）	1
萜类	6
硫肽	1
白细胞碱性磷酸酶（LAP）	1
独立于NRPS的（NI）铁载体	2
核糖体合成并经过翻译后修饰的肽（RiPP）类似物	3
含有RiPP识别元件（RRE）的	1
I型聚酮合酶（T1PKS）	2
吲哚	1
转酰基转移酶聚酮合酶（transAT-PKS）	1
高还原型II型PKS（HR-T2PKS）	1
1
ectoine	1

进行重新测序和重新组装是为了提高组装质量，这体现在改进的统计数据中。与之前的草图组装相比，我们报告了更高的覆盖率（26×至340×）、更高的基因组连续性（从1,181个contig增加到20个contig）、更高的N50值（从9,931 bp增加到517,880 bp）以及更低的L50值（从4个contig减少到0个）。这些改进使得BGCs的识别和注释更加准确，特别是那些参与黑色素代谢途径的BGCs。鉴于该细菌的黑色素生成能力和潜在的新颖性，新的基因组组装更适合未来的研究和探索。

致谢

本研究由菲律宾大学（UP）学术事务副校长办公室——创新研究与工作资助项目（OVPAA-ECWRG）（项目编号：ECWRG-2020-2-13R）资助。