揭秘耐盐促生菌 Priestia aryabhattai MS3 基因组:解锁可持续农业新密码

【字体: 时间:2025年04月16日 来源:Microbiology Resource Announcements 0.7

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  为探究耐盐植物促生菌的奥秘,来自孟加拉国的研究人员对 Priestia aryabhattai MS3 菌株展开全基因组测序研究。结果显示,该菌株基因组大小为 5.296 Mb,含 5369 个预测蛋白编码序列和 46 个 RNA 基因。这为可持续农业发展提供了重要依据。

  耐盐植物促生菌(PGPRs)在可持续农业中发挥着关键作用,能促进植物生长并增强其对环境压力的抵抗力。Priestia 属属于芽孢杆菌科(Bacillaceae),包含代谢多样且生态意义重大的物种。其中,Priestia aryabhattai(以前归类为 Bacillus aryabhattai ),因其适应性和促进植物生长的特性,已成为农业和生物技术应用的模式生物。
Priestia aryabhattai 菌株 MS3 具有氮固定、磷溶解和植物激素产生等关键 PGPR 特性。田间研究证实,它能通过增强抗氧化防御、离子稳态和光合作用,减轻水稻的盐胁迫。在铁限制的盐碱条件下,它还能产生铁载体,凸显其适应性。

该研究从孟加拉国帕图阿卡利县卡拉帕拉的盐渍土壤中分离出 P. aryabhattai 菌株 MS3。研究人员采集 50 - 100 毫米深度的土壤样本,制备成 1%(wt/vol)的磷酸盐缓冲盐水(pH 7.4)悬浮液,添加到选择性詹森肉汤培养基(pH 7.2 ± 0.2,25°C)中,在 30°C、120 转 / 分钟的有氧条件下培养 72 小时。之后,取 100 μL 样本涂布在詹森琼脂上,30°C 培养 72 - 96 小时直至出现菌落。接着,用 QIAamp DNA Mini Kit(德国 Qiagen 公司)从胰蛋白胨大豆琼脂平板上的纯培养物中提取基因组 DNA,并用 Berthold Colibri Model LB 915 微量分光光度计(德国 Berthold Technologies GmbH & Co. KG 公司)评估提取 DNA 的纯度和浓度。按照制造商的方案,使用 Illumina DNA Prep 试剂盒制备下一代测序文库,并用 Illumina Nextera DNA CD Indexes 进行接头连接,然后在 Illumina NextSeq 550 平台上进行测序,生成 151 bp 长度的双端读数。

全基因组测序分析在 KBase 平台上进行。用 FastQC v.0.12.1 评估原始数据质量,用 Trimmomatic v.0.39 过滤接头区域和低质量读数,过滤和修剪后保留了 1370833 对读数。使用 SPAdes v.3.15.5 进行基因组组装,用 QUAST v.5.3.0 评估组装质量,用 CheckM v.1.0.18 评估基因组完整性,用 GTDB - Tk v.2.4.0 进行分类学评估,用 antiSMASH v.6.1.1 进行次生代谢物分析,用美国国立生物技术信息中心(NCBI)原核基因组注释管道 v.6.9 预测基因功能注释。除特殊说明外,所有软件工具均使用默认参数运行。

P. aryabhattai 菌株 MS3 的草图基因组覆盖度为 55×,完整性为 99.43%,由 42 个重叠群组成。GTDB - Tk 证实其与 P. aryabhattai 的 FastANI 分类学得分达 98.74%。注释后的基因组长度为 5296295 bp,GC(鸟嘌呤 - 胞嘧啶)含量为 37.77%,N50 值为 644034。次生代谢物分析显示,存在非核糖体肽合成酶、含 RRE 的簇、铁载体、萜烯和 III 型聚酮合酶(PKS)。
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