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研究人员针对缓解气候危机的需求,探索利用微生物代谢固定CO?并生产生物表面活性剂的潜力,发现了一种来自巴西高盐碱湖的微生物Vreelandella stevensii strain BS235,其基因组中存在与CO?代谢和生物表面活性剂生产相关的基因,为可持续生物技术应用提供了新思路。
为应对气候危机,生物技术研究正致力于捕捉和利用CO?。生物表面活性剂的生产因其可替代合成表面活性剂而备受关注。利用CO?作为微生物的碳源,不仅有助于固定大气中的CO?,还能实现其资源化利用。巴西潘塔纳尔生物群落中的一处高盐碱湖沉积物中分离出的Vreelandella stevensii strain BS235,其基因组草图揭示了与CO?代谢和生物表面活性剂生产相关的基因。
该菌株从巴西潘塔纳尔生物群落的高盐碱湖沉积物中分离。研究人员将沉积物的表层移除,取其顶部部分置于50 mL锥形管中,置于4℃保存。通过在含盐培养基中培养,经过多次连续传代以获得纯培养,并在营养丰富的脑心浸液(BHI)培养基中检测潜在污染。通过革兰氏染色确认细菌细胞形态,确保无污染或混合菌群存在。随后,使用NeoSampleX裂解缓冲液裂解微生物,采用磁珠法提取DNA,并利用Illumina NextSeq 1000技术(2 × 300 bp,P1-600 Illumina试剂盒)进行测序。使用FastQC v0.11.9分析6,588,879对末端(PE)读取的质量,通过fastp v0.23.4去除低质量读取并修剪(trim-poly-g-detect-adapter minlenght 90 bp)。修剪后的PE读取总数为4,953,048,平均片段长度为191 bp。使用SPAdes v3.15.5进行基因组的从头组装。利用Bowtie2 v2.5.2将修剪后的读取重新映射到组装基因组以估算覆盖率。使用QUAST v5.2.0和BUSCO v5.5.6(bacteria_odb10)评估组装质量。
最终组装结果显示52个contigs,估计基因组大小为3,840,077 bp(GC%含量:60.19;平均覆盖率:329×;N50:312,925;L50:5;BUSCO %C:99.2)。通过NCBI原核生物基因组注释管道(PGAP)build7061进行注释,计算平均核苷酸一致性(ANI)以进行进一步的分类注释。BS235与Halomonas stevensii S18214的相似性极高(ANI = 97.49%)。
在测序菌株中发现了许多与生物表面活性剂生产途径和CO?代谢相关的基因(如arfB、rhlA、rhlB、rpoN和can)。通过GenoVi v0.4.3将注释步骤中预测的编码区域表示为功能类别,称为同源基因簇(COG)。BS235菌株中有76个基因被归类为次级代谢物生物合成、运输和分解代谢。
这些基因和COG类别的存在突显了253个分离株在CO?捕获和转化为生物表面活性剂等生物产品方面的潜力。