日本根瘤菌（Bradyrhizobium japonicum）ACCC 15027的完整基因组序列

《Microbiology Resource Announcements》：Complete genome sequence of Bradyrhizobium japonicum ACCC 15027

本研究完成农业文化收集中心（ACCC）提供的Bradyrhizobium japonicum ACCC 15027菌株的完整基因组测序，揭示其由1个9.46Mb主染色体和2个质粒（总10.02Mb）组成，含9226个蛋白编码基因。通过Illumina和PacBio测序平台结合，获得高质量基因组数据，为开发新型根瘤菌生物肥料及分子研究提供基础。

　　

摘要

本文报告了来自中国农业微生物资源库（ACCC）的Bradyrhizobium japonicum ACCC 15027的完整基因组序列。ACCC 15027的基因组全长为10.02 Mb，由一条环状染色体和两个质粒组成。

公告

Bradyrhizobium japonicum能够在豆科植物的根瘤中定殖，并通过生物固氮作用促进Glycine max（大豆）的生长⁽¹⁾。B. japonicum的固氮能力使其成为现代农业中可持续使用的生物肥料⁽²⁾。目前已有超过100个B. japonicum的基因组序列公开可供研究⁽³⁾。然而，这些菌株在基因型和表型上存在差异⁽³⁾。ACCC 15027菌株是从中国农业微生物资源库（ACCC，网址：http://www.accc.org.cn）购买的，并经过了ACCC的鉴定。对ACCC 15027基因组的分析将有助于新型根瘤菌接种剂的研发。

ACCC 15027菌株以冻干粉末的形式从ACCC获得。将100毫克冻干培养物接种到5毫升酵母提取物甘露醇培养基中，然后在有氧条件下于30°C下培养72小时以恢复其活性。基因组DNA的提取使用了HiPure Soil DNA Mini Kit（Magen Biotechnology Co., Ltd.，中国）。

对于Illumina测序，我们使用了VAHTS Universal Plus DNA Library Prep Kit（南京Vazyme Biotech Co., Ltd.，中国）来构建文库。测序工作在Azenta Life Sciences（苏州，中国）的Illumina v.2平台上完成，共获得了10,760,005对原始读段⁽¹⁾。这些读段通过Fastp v.0.23.0进行了过滤和修剪。预计的基因组覆盖率为21.37倍。

表1

表1 测序、组装和注释数据

特征	数据
Illumina原始数据
总碱基数	3,228,001,500
配对读段数量	10,760,005
平均读段长度（nt）	150
Q20含量（%）	97.81
GC含量（%）	63.45
PacBio原始数据
总碱基数	214,635,504
总序列数	40,952
平均序列长度	5,241.15
N50读段长度（nt）	7,098
GC含量（%）	63.45
基因组特征
基因组大小（bp）	10,022,871
GC含量（%）	63.50, 59.56, 61.96
蛋白质编码基因数量	9,293
复制子数量	3
复制子大小（bp）	9,460,647; 440,193; 122,031
质粒鉴定
匹配序列的登录号	LN901634.1, AP014686.1
一致性（%）	99.13 和 99.96
覆盖率（%）	17.90 和 26.67

对于PacBio测序文库，使用g-TUBE设备（Covaris，美国）将Illumina测序的相同gDNA样本切割成10–15 kb的片段。随后使用SMRTbell Express Template Preparation Kit 2.0（Pacific Biosciences，美国）构建了文库。测序在Azenta Life Sciences的PacBio Sequel II平台上通过“HiFi测序”技术完成⁽⁴⁾，共获得了40,952条平均长度为5,241 bp的聚合酶读段⁽¹⁾，N50值为7,098⁽¹⁾。PacBio HiFi读段通过Hifiasm v.0.19.5进行组装，得到了三个环状contig⁽⁵⁾。然后使用Pilon v.1.22软件和之前的Illumina读段数据对基因组进行了校正⁽⁶⁾。接着使用Circlator v.1.4.1将染色体重新定向，使其从< />基因开始⁽⁷⁾。最终组装结果包含一条环状染色体和两个环状质粒（质粒A和质粒B），总大小为10.02 Mb⁽¹⁾。染色体的大小为9.46 Mb，GC含量为63.68%。

图1

图1 使用Proksee（https://proksee.ca/）生成的B. japonicum ACCC 15027完整基因组的环状图。外圈（紫色）代表编码序列（CDS），黑色圆圈表示GC含量，最内层的圆圈（绿色和红色）表示GC偏斜值，绿色表示正偏斜，红色表示负偏斜。

通过BLASTN v.2.17.0+与NCBI NT数据库比对⁽⁸⁾确定了组装contig的质粒起源。质粒A和质粒B分别与已知质粒LN901634.1和AP014686.1的匹配度分别为99.13%和99.96%。使用NCBI PGAP v.6.10⁽⁹⁾分析发现，整个基因组包含9,226个蛋白质编码基因和67个RNA基因。平均覆盖率和长度分别为84.20%和878 bp。除非另有说明，所有软件均使用默认参数。

对ACCC 15027基因组的进一步分析将有助于了解具有经济价值的共生细菌，以及Bradyrhizobium属的进化和分类学研究。

致谢

本工作得到了中国国家重点研发计划（2022YFA0912100）和中国国家自然科学基金（32370091和32270067）的支持。