从弗吉尼亚州詹姆斯敦岛分离出的Lachancea fermentati JT139的全基因组序列草图

《Microbiology Resource Announcements》：Draft whole-genome sequence of Lachancea fermentati JT139 isolated from Jamestown Island, Virginia

野生酵母Lachancea fermentati JT139基因组测序及酿造应用研究。该菌株分离自弗吉尼亚詹姆斯敦岛17世纪遗留啤酒遗址，基因组由15条scaffold组成，总长10.18 Mbp，GC含量42%，与模式菌株CBS 6772的核苷酸一致性达92.8%。采用MinION测序结合Flye-Medaka组装流程，BUSCO评估显示基因组完整性98.9%。研究为历史啤酒复刻提供了微生物学依据。

　　

摘要

我们报告了从美国弗吉尼亚州詹姆斯敦岛分离出的野生酵母Lachancea fermentati JT139的完整基因组序列草图，该酵母被用于酿造一款纪念啤酒。组装的基因组由15个支架组成，总长度为10.2 Mbp，GC含量为42.0%。

公告

经过几个世纪的驯化，酿酒酵母已经形成了具有相对一致发酵特性的菌株（1）。为了酿造具有独特风味的啤酒，我们在詹姆斯敦岛采集了未驯化的酵母——18世纪英国移民曾在那里酿造啤酒。我们认为，周围环境中的野生酵母可能进入了这些啤酒中，为啤酒增添了额外的风味。本文描述了2016年分离出的一种酵母。我们将无菌麦汁放置在75 × 45 × 15厘米的容器中（每个容器约4升麦汁），放置在詹姆斯敦岛（37.2095°N, 76.7787°W）周围过夜。随后将部分麦汁（约200毫升）转移到装有气锁的烧瓶中，在25°C下培养一周，然后取约0.5毫升接种在Universal Beer Agar（BD Difco）培养基上，并在同一温度下继续培养以分离微生物。最终选中了JT139菌株用于酿造纪念詹姆斯敦殖民地建立400周年的啤酒。

使用Y-PER试剂从JT139菌落中提取DNA（2），通过PCR扩增其内部转录间隔区（3）并进行测序。鉴定结果显示Lachancea fermentati是最接近的物种（GenBank登录号MK267548），并将620 bp的序列提交至GenBank（PV700372）。

将JT139菌株从-80°C的甘油冷冻保存液中解冻后，在30°C下用YPD液体培养基培养过夜，随后按照Hoffman-Winston协议提取DNA（4）。制备了400 ng的基因组DNA文库，用于Oxford Nanopore Technologies（ONT）公司的Rapid Sequencing Kit（SQK-RAD004）进行测序，无需进行尺寸筛选。测序在MinION Mk1C设备上进行，使用FLO-MIN106（R9 Chemistry）流动池。测序产生了282,247条读段，平均读长为4,999 bp。碱基测序使用MinKNOW 23.04.5软件以高精度模式完成。

读段被上传至Galaxy服务器（https://usegalaxy.org/ [5]，除非另有说明，否则所有后续分析均在该平台上进行。数据集使用Filter FASTQ（Galaxy版本[GV] 1.1.5 [6）过滤掉长度小于1,000 bp的读段，并使用Porechop（GV0.2.4+galaxy0 [78L. fermentati的参考基因组估计基因组大小为12 Mbp。随后使用Medaka Consensus Pipeline（GV1.7.2+galaxy1 [91011https://www.ezbiocloud.net/tools/ani (12)网站将组装基因组的平均核苷酸身份与L. fermentati CBS 6772（欧洲核苷酸档案登录号GCA_900074765）进行比较。

经过过滤和修剪后的233,869条读段中，中位质量为12.7，平均读长为8,133 bp。使用Flye进行组装并使用Medaka进行优化后，得到了如表1中详述的基因组特征。BUSCO评估该基因组的完整性为98.9%。

表1

表1 JT139的基因组组装特征

特征	数值
支架数量	15
支架总长度（bp）	10,181,034
支架平均读长（bp）	1,196,665
GC含量（%）	42.0
估计测序覆盖率	133×
与L. fermentati CBS 6772的平均核苷酸身份（%）	92.8

致谢

野外工作得到了Jamestown Rediscovery的David Givens和Michael Lavin的帮助，同时得到了Hardywood Craft Brewery、VCU的支持，以及RMC Rashkind基金对G. L.-F.的支持。微生物学和基因组研究得到了RMC Watts教授职位和Chenery基金对G. L.-F.的支持，以及RMC生物系对H.M.的支持。出版费用由Craigie出版基金对G. L.-F.承担。

我们还要感谢Trixie Bontia在ITS测序方面的协助，以及北卡罗来纳州立大学的Caiti Heil和Nathan Brandt在基因组DNA提取和数据分析方面的帮助。