211株放线菌基因组解析：多环境来源的抗生素生物合成潜力挖掘

本研究针对抗生素耐药性(AMR)全球危机，系统测定了211株源自红树林、海洋等多样环境的放线菌基因组。通过高通量测序和生物信息学分析，揭示了这些菌株携带大量沉默次级代谢生物合成基因簇(smBGCs)，其中15.2%代表潜在新物种。该数据集为开发新型抗生素提供了高质量资源，相关成果发表于《Scientific Data》。

　　

抗生素耐药性(AMR)已成为21世纪最严峻的公共卫生挑战之一。世界卫生组织预测，到2050年AMR相关死亡将达每年1000万例。这一危机迫切需要开发新型抗生素，而放线菌作为自然界最丰富的抗生素生产者，其基因组中蕴藏着大量未被开发的"沉默"生物合成基因簇(smBGCs)。然而传统培养条件下，高达90%的smBGCs处于休眠状态，且现有基因组数据多局限于土壤来源菌株，极大限制了新型抗生素的发现。

针对这一科学瓶颈，BGI Research（三亚）与海南热带农业科学院的研究团队在《Scientific Data》发表了突破性研究成果。该研究历时20年（2001-2021年），从中国南部和越南的红树林沉积物、海绵组织等11类生境中分离获得211株放线菌，通过Illumina NovaSeq6000平台完成328X深度测序，构建了首个覆盖海洋、湿地等多环境的高质量放线菌基因组库。

关键技术包括：1) 多环境样本采集策略（含77份红树林沉积物、29份海绵匀浆）；2) 高GC含量基因组提取优化（TIANamp试剂盒结合KAPA HiFi扩增）；3) Unicycler组装与CheckM质量评估（完整性>95%，污染<5%）；4) GTDB-Tk分类系统揭示微生物多样性。

Background & Summary

研究证实211株菌均属放线菌门(Actinomycetota)，包含Streptomycetaceae（134株）、Micromonosporaceae（25株）等11科20属76已知种。特别值得注意的是，32株（15.2%）无法匹配GTDB数据库现有物种，暗示存在新分类单元。基因组注释显示平均每株菌含6,541个编码基因，为后续smBGCs挖掘奠定基础。

Methods

采样策略突出生态代表性：采用五点混合法采集土壤样品，海洋生物样品通过无菌匀浆处理。独创的2216E培养基（含19种无机盐）与Gauze's培养基（20%可溶性淀粉）显著提高海洋放线菌分离率。质量控制环节采用Fastp过滤低质量读长，确保数据可靠性。

Data Records

数据集包含460.49 Gbp原始数据（ENA编号PRJEB89966），基因组大小2.46-14.78 Mb不等，N50平均值达196,859 bp。中国国家基因库同步收录（CNP0006543），实现双平台备份。

Technical Validation

严格的质量控制体系贯穿全程：DNA提取阶段通过A260/280（1.7-2.0）和电泳检测排除降解；文库构建采用QSep400进行片段筛选；最终组装结果经CheckM验证，污染率均<5%，符合MISAG高标准基因组要求。

该研究构建了迄今最全面的多环境放线菌基因组资源，其科学价值体现在三方面：1) 地理维度上填补了热带沿海地区放线菌基因组空白；2) 技术层面建立高GC含量微生物测序新标准；3) 应用前景方面，未分类菌株和沉默smBGCs为抗MRSA（耐甲氧西林金黄色葡萄球菌）等超级细菌药物开发提供新靶点。正如通讯作者Haixin Chen强调，这项成果将加速"基因组挖掘-基因簇激活-化合物发现"的抗生素研发链条革新。