耐盐固氮菌Azotobacter salinestris株AZT-41的全基因组序列

《Microbiology Resource Announcements》：The whole-genome sequence of the halotolerant nitrogen-fixing bacterium Azotobacter salinestris strain AZT-41

基因组测序揭示Azotobacter salinestris在盐碱土壤中的固氮、植物促生及生物修复潜力，为可持续农业提供新资源。

　　

摘要

Azotobacter salinestris是一种固氮细菌，能够在盐碱土壤中促进植物生长和生物修复。通过对该菌的全基因组测序（5.29 Mb，覆盖度30倍，N₅₀：4840），共鉴定出4,423个基因，其中包括nif基因。这项研究揭示了该菌在可持续农业中的基因组潜力，通过增强固氮能力、提高土壤肥力和生物控制应用为农业提供了环保解决方案。

公告

Azotobacter salinestris具有固氮能力、耐盐性，并能通过产生IAA、赤霉素和ACC脱氨酶来促进植物生长，尤其是在盐胁迫条件下（1–3）。该菌还表现出抗真菌作用，能够抑制Fusarium菌株的生长，从而提高谷物的种子发芽率、活力指数和幼苗生长（3, 4）。A. salinestris在生物修复方面也表现出良好潜力，能够降解农药、溶解磷酸盐和方解石，并提高盐碱土壤的肥力（1, 5, 6）。其有效的根际定殖能力和抗逆性进一步支持了其在可持续农业中的应用。本报告介绍了AZT-41菌株的全基因组测序结果，这些数据有助于识别与固氮、代谢物合成和病原体抗性相关的基因，从而推动菌株改良和可持续生物控制技术的发展（8, 9）。

Azotobacter salinestris的AZT-41菌株（原名GVT-1）是从印度卡纳塔克邦Raichur地区一个农田（坐标16.275639°N, 76.607962°E）15厘米深度的土壤中分离得到的（10）。该菌株在无氮Waksman琼脂培养基上于37°C条件下培养3–5天，随后按照制造商说明使用QIAamp DNA Blood Mini Kit（产品编号51104）提取基因组DNA。基因组DNA的质量通过Qubit dsDNA High Sensitivity Assay（Invitrogen，产品编号Q32854）进行检测，结果显示DNA浓度为96.6 ng/μL，总体积为40 μL。通过琼脂糖凝胶电泳验证了DNA的完整性。

提取的DNA使用Roche Kapa HyperPlus Kit（产品编号07962347001）构建了DNA文库。文库中片段的平均长度为346 bp，最小片段长度为193 bp，最大片段长度为721 bp。随后使用Illumina NovaSeq 6000和NovaSeq 6000 S4 Reagent Kit v1.5对该文库进行测序，共获得13,311,258条原始读段，平均读段长度为151 bp。通过FastQ mcf（v-1.04.803）软件（11）处理原始读段，去除接头和错误碱基。使用SPAdes（v3.11.1）（12）进行de novo组装，得到基因组GC%为56.11%。组装统计结果汇总在表1中。所得到的基因组支架随后用于后续分析。

表1

表1 AZT_41样本的de novo组装统计信息

最长contig的长度N₅₀N₇₅L₅₀L₇₅

参数	值
长度小于0 bp的contig数量	1
长度在1,000 bp至5,000 bp之间的contig数量	1
长度在5,000 bp至10,000 bp之间的contig数量	1
长度在10,000 bp至25,000 bp之间的contig数量	1
长度在25,000 bp至50,000 bp之间的contig数量	1
5,292,277 bp
总长度	5,292,277 bp
5,292,277 bp
5,292,277 bp
1
1
GC%	56.11

初步组装的基因组经过NCBI的Prokaryotic Genome Annotation Pipeline（13）和GenMark-S2+工具进行污染去除和注释处理。注释结果包括基因、编码序列（CDSs）、rRNAs、tRNAs和其他非编码RNA（ncRNAs）的鉴定。共预测出4,423个基因，其中4,337个为蛋白质编码序列（CDSs），86个RNA包括6个5S、16S和23S rRNAs，64个tRNAs以及4个ncRNAs。这些基因组信息凸显了A. salinestris在促进植物生长和可持续农业方面的潜力。

致谢

作者感谢Ramaiah应用科学大学的食品技术系为这项研究提供的必要设施和支持。同时，作者也感谢MedGenome Labs India团队在测序工作中所付出的努力。