从印度分离出的传统发酵竹笋来源的Levilactobacillus zymae菌株的基因组序列草图

《Microbiology Resource Announcements》：Draft genome sequence of traditional fermented bamboo shoot-origin Levilactobacillus zymae isolate obtained from India

基因组测序显示印度传统发酵竹筒中分离的Levilactobacillus zymae H2S4L2菌株含275万碱基，53.18% GC含量，2656个蛋白编码基因，其代谢特征及生态适应性为发酵食品开发提供新资源。

　　

摘要

从印度传统发酵竹笋中分离出的Levilactobacillus zymae H2S4L2的基因组使用Illumina MiSeq进行了测序。该基因组长度为2,750,751 bp，GC含量为53.18%，包含2,656个蛋白质编码基因、4个rRNA和58个tRNA。基因组分析可能揭示其在发酵生态系统中的适应性以及潜在的健康应用。

公告

传统的民族发酵食品通常由多种本土微生物群落驱动的自发发酵过程形成，这些微生物群落以物种更替为特征（1）。传统发酵竹笋中的微生物群落以乳酸菌为主，由多种独特的多菌株组成（2, 3）。值得注意的是，Levilactobacillus zymae在印度东北部的传统竹笋发酵中非常普遍（3）。本文报告了从印度东北部Ziro村（N27°35′ E93°49′, 1571 msl）采集的、经过52天发酵的竹笋样品中分离出的L. zymae H2S4L2（= MRC 21527）的草图基因组。该菌株在含有0.05%半胱氨酸-HCl、1% CaCO₃、1%麦芽糖和1%果糖的MRS琼脂（pH 5.7 ± 0.2）培养基中，在30°C、无氧且富二氧化碳的环境下培养72小时后，通过16S rRNA基因测序鉴定为L. zymae（4）。基因组分析有助于了解其在竹笋发酵中的适应性及其潜在的健康应用。

基因组DNA使用NucleoMag Pathogen试剂盒（Macherey-Nagel，德国）从在严格厌氧条件下（80% N₂、10% CO₂和10% H₂）于30°C下培养48小时的单一菌落中提取。使用Illumina Nextera XT试剂盒制备双端（PE）文库，并在Illumina MiSeq上进行测序，生成2 × 150 bp的PE读段。质量评估使用FastQC v0.12.1进行（5）。低质量读段通过Trim_galore v0.6.10过滤（6）。使用SPADES v3.13.1进行de novo组装（7），并用QUAST v5.0.2评估组装质量（8）。基因组注释使用NCBI Prokaryotic Genome Annotation Pipeline（PGAP）v6.10完成（9）。使用CheckM2 v1.1.0评估基因组质量（10），覆盖度计算使用BWA v0.7.17-r1188、SAMtools v1.3.1和BEDTools genomecov v2.27.1（11–13）。除非另有说明，所有软件均使用默认参数。

共获得3,105,352个PE读段，其中2,906,570个为高质量读段（Q ≥ 30）。基因组长度为2,750,751 bp，覆盖度为224倍，GC含量为53.18%，N₅₀值为31,454 bp。基因组由364个contig组成，包含2,656个编码序列、4个rRNA和58个tRNA（图1A）。CheckM2检测到100%的完整性和0.36%的污染。使用BV-BRC v3.50.5进行的系统基因组分析（14）确定L. zymae ACA-DC 3411为其最近的已知亲属（图1B）。使用OrthoANIu USEARCH v11.0.667（15）与现有的六个L. zymae基因组进行比较分析，发现其与ACA-DC 3411的相似度超过99%。H2S4L2仅含有一个rRNA操纵子（rrn），而其他菌株含有5–6个rrn拷贝，这表明可能存在进化和功能差异。gutSMASH v2.0.0（16）揭示了其与鞣酸代谢相关的核心代谢基因簇，表明其在短链脂肪酸生物合成中的作用（17）。ResFinder v4.7.2（18）未检测到抗生素抗性基因，PathogenFinder2 v0.5.0（19）显示其致病性概率为0.0529，表明其对人类健康是安全的。使用dbCAN3 HMMdb v13（20）进行的CAZyme注释识别出3个基因簇，涵盖17个糖苷水解酶、8个糖基转移酶和4个碳水化合物酯酶家族的61个基因，表明其在竹笋发酵中具有复杂的碳水化合物代谢和氰苷降解潜力。

图1

图1Levilactobacillus zymae H2S4L2菌株的圆形基因组可视化及系统基因组关系。（A）圆形基因组图谱显示了带有基因组注释的contig分布。从内到外的同心轨道分别代表不同的基因组特征：第1轨道：GC偏斜（绿色表示正偏斜，紫色表示负偏斜）；第2轨道：GC含量；第3轨道：tRNA；第4轨道：rRNA；第5轨道：蛋白质编码序列（CDS）；第6轨道：反链上的开放阅读框（ORF）；第7轨道：正链上的ORF。（B）使用100个基因构建的系统基因组树，显示了H2S4L2与其他Levilactobacillus菌株的关系。参考基因组LMG 22198和其他五个L. zymae菌株也被纳入分析。所研究菌株的最近亲属是ACA-DC 3411，这是从希腊传统小麦发酵面团中分离出的第一个完整的L. zymae基因组。分支上方的数值表示进化距离大于0.001，分支下方的数字表示相关基因组在重复树中聚类的频率百分比。刻度条表示进化距离，以每个位置的替换次数计量。

致谢

本工作得到了CSIR-NEIST（Jorhat）在2023-2025年期间通过IHP240008和OLP2065项目的支持（项目负责人：R.W.）。

我们感谢CSIR-NEIST（Jorhat）的出版与知识产权委员会批准该手稿的发表（手稿编号：CSIR-NEIST/PUB/2025/120，日期：2025年7月22日）。感谢CSIR-NEIST主任Jatin Kalita提供全面的支持和实验设施。同时感谢Shridhar K. Hiremath博士在基因组组装方面的帮助。