孟加拉国盐碱番茄根际耐逆植物益生菌候选菌株〈i>Bacillus cereus MHES3 基因组草图与功能特征分析

《Microbiology Resource Announcements》：Draft genome sequence of Bacillus cereus MHES3, a potential plant probiotic isolated from the tomato rhizosphere in a saline-prone ecosystem of Bangladesh

　　

摘要

我们报告了来自孟加拉国盐碱番茄根际土壤的耐逆植物益生菌候选菌株〈i>Bacillus cereus MHES3的基因组草图。这个5.6 Mb的基因组（包含65个contig，GC含量为35.0%，共有5,507个编码序列CDS）含有促进生长、营养获取、适应逆境和抵抗重金属的基因，为未来的气候适应性农业和生物修复研究提供了支持。

公告

〈i>Bacillus cereus是一种革兰氏阳性、能形成孢子的细菌，其中一些菌株具有多种促进植物生长的功能（1，2）。重要的是，某些〈i>B. cereus菌株对环境压力（如盐度、干旱、温度波动和有毒重金属）具有耐受性，这凸显了它们在气候适应性农业和可持续农业中的潜在应用价值（3，4）。因此，全基因组测序为了解促进植物生长和环境适应性的遗传基础提供了宝贵的信息，并有助于识别与〈i>B. cereus菌株环境和农业潜力相关的功能特性（2，5）。

〈i>B. cereus MHES3菌株是从孟加拉国Bagerhat区Mongla地区盐碱生态系统中生长的番茄（〈i>Solanum lycopersicum L.）的根际中分离出来的。大约1克的根际土壤被悬浮在9毫升无菌0.85% NaCl溶液中，然后从10?1稀释到10??，并取100微升样品分别接种在酵母提取物-蛋白胨琼脂平板上，每个平板重复三次。平板在28°C下培养48小时后，通过三轮划线法纯化出形态独特的菌落，并将其保存在-80°C的20%甘油中。

基因组DNA使用Thermo Fisher Scientific公司的GeneJET Genomic DNA Purification Kit按照制造商的说明进行提取。DNA的质量和数量分别通过NanoDrop 2000分光光度计和Qubit 4.0荧光仪进行检测。使用Illumina公司的Nextera DNA Flex Library Preparation Kit根据制造商的方案从1纳克基因组DNA制备测序文库。测序在Illumina MiSeq平台上进行，产生了713,876对配对末端序列（总共1,427,752条读段，包括R1和R2读段），平均读长为266 bp（σ = 62.4），总长度为380.1 Mb（6）。原始读段使用FastQC v0.12.1（7）进行质量评估，并使用fastp v0.22.0（8）进行修剪。筛选后的读段使用SPAdes v4.2.0（9）进行de novo组装。使用CheckM v1.2.5（10）评估基因组的完整性和污染程度。通过与〈i>B. cereus标准菌株ATCC 14579的平均核苷酸同源性（ANI）分析来确定分类学归属，MHES3的ANI为97.12%，证实其属于〈i>B. cereus。基因组注释使用NCBI Prokaryotic Genome Annotation Pipeline（PGAP）v6.11（9）完成。除非另有说明，否则使用默认参数。

基因组草图由65个contig（50个scaffold）组成，总长度为5.6 Mb，N50值为173.2 kb，GC含量为35.0%，测序覆盖率为68倍。CheckM估计基因组完整性为99.18%，污染率为0.06%。PGAP鉴定出5,810个基因，包括5,507个蛋白质编码序列、86个tRNA和189个假基因。使用PlasmidFinder（11）筛查未发现质粒复制子。进一步分析发现了与植物相关生活方式相关的基因，包括铁载体生物合成和运输（dhb操纵子和fep/fhu系统）、磷酸盐获取（pstABCS和phoA）、钾吸收（kdpABC）、丙酮醇和2,3-丁二醇生物合成（alsS和budA–C）、尿素酶生产（ureABCDEFG）以及几丁质降解（2，12，13）。基因组还包含与抗砷（arsB、arsC和arsR）、铬（chrA）、铜（copA、copC、copZ、cueO、cueR和cutC）、锌、钴和镉（czcD、zntA、zntB和zntR）相关的基因（14）。此外，还鉴定出了吖啶还原酶azoR和多铜氧化酶cueO，以及具有不确定染料特异性的广谱黄素/醌还原酶（nuo、wrbA和qor）（15）。这些基因组特征为进一步的研究提供了基础，以探索MHES3在气候适应性农业、可持续作物生产和微生物辅助重金属污染环境修复中的潜在应用（表1）。

表1

表1 来自孟加拉国Bagerhat地区番茄根际的〈i>B. cereus MHES3菌株的基因组特征

CRISPR阵列 B. cereus ATCC 14579的ANI（%） 未检测到质粒复制子

基因组特征	B. cereus MHES3
GenBank登录号	JCBASU000000000
BioProject登录号	PRJNA1497355
BioSample登录号	SAMN61801243
SRA登录号	SRR39712100
收集日期（年-月-日）	2021-08-03
测序平台	Illumina MiSeq
文库类型	配对末端
Illumina读长（bp）	266（平均值，σ = 62.4）
总读段数	1,427,752（包括R1和R2读段）
总碱基对（Mbp）	380.1
组装基因组大小（Mb）	5.6 Mb（未拼接部分为5.5 Mb）
GC含量（%）	35.0
覆盖率（×）	68
基因组完整性（%）	99.18
污染率（%）	0.06
N50值（bp）	173,200（contig）/355,800（scaffold）
contig数量（scaffold数量）	65（50个）
基因总数	5,810
蛋白质编码序列	5,507
tRNA	86
tmRNA	1
rRNA	22
ncRNA	23
1
假基因总数	189
97.12

致谢

本研究得到了孟加拉国大学拨款委员会在“高等教育加速与转型”项目（PIN 13692）以及孟加拉国科学和技术部（项目/用户ID SRG-25112，财政年度2025–2026）的支持。

Rifat Islam：概念构思、方法设计、数据分析、软件应用、正式分析、数据整理、可视化及撰写（初稿）； Md. Nayeem Hossain：方法设计、数据分析、软件应用和撰写（初稿）； Md. Nazmul Hannan：数据分析及数据整理； Kamrun Nahar：方法设计、数据整理和资源提供； Md. Nazmul Hoque：监督、方法设计、项目管理和撰写（审核与编辑）； Md. Manjurul Haque：概念构思、方法设计、数据分析、监督、项目管理、资源提供及撰写（审核与编辑）。