从珊瑚礁中的蓝色海鞘中分离出的假碱杆菌Hm43菌株的完整基因组序列

《Microbiology Resource Announcements》：Complete genome sequence of Pseudalkalibacillus sp. Hm43 isolated from marine sponge Haliclona caerulea in the coral reef

　　

摘要

我们报道了从中国广西珊瑚礁中的海洋海绵Haliclona caerulea中分离得到的Pseudalkalibacillus sp. Hm43菌株的完整基因组序列。该基因组为一个环状染色体，长度为3,739,586 bp，鸟嘌呤-胞嘧啶含量为43.4%，其中包含三个GH18类几丁质酶基因。Hm43菌株具有外切几丁质酶和内切几丁质酶活性。

简介

属于芽孢杆菌门的Pseudalkalibacillus属是由Joshi等人于2021年建立的（1）。虽然从多种海洋环境中分离出了Pseudalkalibacillus菌株，但尚未在海洋海绵中发现过（1–4）。海洋海绵中栖息着多种微生物，它们通过提供营养物质和分解废物来维持宿主的健康（5–7）。在此，我们获得了首个来自海洋海绵的Pseudalkalibacillus菌株的完整基因组，这有助于深入理解宿主与微生物之间的相互作用以及微生物资源的利用情况。

用于研究的海洋海绵Haliclona caerulea样本采集自中国涠洲岛附近的珊瑚礁区域（北纬21.02°，东经109.08°）。该样本先用无菌的3.0% NaCl溶液冲洗并均质化处理，之后被涂布在含有1.0 g/L蛋白胨和0.1 g/L酵母提取物的改良海洋琼脂2216培养基上。经过3天的有氧培养后，从中选出了一个名为Hm43的奶油色菌落，通过多次划线培养确认了其纯度。

将细胞在30°C下于2216E培养基中以140 rpm的速度振荡培养24小时后，使用E.Z.N.A.细菌DNA试剂盒（Omega Bio-Tek）提取基因组DNA，随后将其送至中国武汉的Benagen Technology Co., Ltd.进行测序。DNA的浓度和纯度分别使用Qubit 4.0荧光仪（Thermo Fisher Scientific）和NanoDrop One分光光度计（Thermo Fisher Scientific）进行检测。Illumina测序文库是使用NEBNext Ultra DNA Library Prep Kit for Illumina（美国New England Biolabs公司）制备的，此时DNA片段的大小被控制在200–400 bp之间。而ONT测序文库则是按照SQK-LSK109测序试剂盒的方案（Oxford Nanopore Technologies公司）制备的，通过BluePippin系统筛选出片段大小大于10 Kb的DNA片段。最终，Illumina NovaSeq 6000和Oxford Nanopore PromethION（R10.4.1流式细胞仪）平台分别产生了4,436,408个双端读段（每个读段长度为150 bp），测序深度为353倍；同时还产生了95,915个读段，其N50值为20,193 bp。

除特别说明外，所有实验均采用默认参数。Illumina读段使用Trimmomatic v0.39软件进行过滤，而ONT读段则在经过Dorado v1.0软件的碱基调用处理后，根据质量标准（≥Q7）和长度要求（≥1,600 bp）进行筛选。在完成Unicycler v.0.5.0软件的基因组组装工作后（8），又使用Prokka v1.14.5软件对基因进行预测（9）。碳水化合物活性酶的功能通过访问dbCAN3网络服务器进行鉴定，该服务器的地址为https://bcb.unl.edu/dbCAN2/index.php，访问时间为2025年11月25日。16S rRNA基因序列的同源性则是通过访问EzBioCloud网络服务器进行分析的，该服务器地址为10，访问时间为2025年11月8日。系统还使用了IQ-Tree v1.6.12软件（11）基于GTDB-Tk v1.6.0数据库中的标记信息构建系统发育树（12）。几丁质酶活性的测定则参照Hirano等人的方法（13），在三个重复实验组中进行检测，其中1个单位被定义为每分钟释放1 μmol pNP的酶活性。

Hm43菌株的基因组为一个单环状染色体，长度为3.74 Mbp，鸟嘌呤-胞嘧啶含量为43.4%。该基因组包含8个rRNA操纵子、74个tRNA基因以及3,812个CDS序列（表1）。系统发育分析表明Hm43菌株属于Pseudalkalibacillus属（图1），其与Pseudalkalibacillus属的模式菌株的16S rRNA基因序列同源性最高，可达97.4–99.1%。在该菌株中发现了三个GH18基因（ORF_430、ORF_1383、ORF_1616），这些基因很可能具有几丁质酶功能。此外，Hm43菌株的外切几丁质酶活性为(2.8 ± 0.6) × 10^?3 U/mL，内切几丁质酶活性则为(1.7 ± 0.5) × 10^?3 U/mL。

表1

表1 Pseudalkalibacillus sp. Hm43的基因组注释统计信息

特征指标	Pseudalkalibacillus sp. Hm43
总碱基数（bp）	3,739,586
GC含量（%）	43.4
CDS序列数量	3,812
完整的rRNA序列（16S、23S、5S）数量	8、8、8
tRNA基因数量	74
CAZyme基因/家族数量	85、34

图1

GCA_029537415.2）被用作外群。") src="/cms/10.1128/mra.00540-26/asset/47bbdf8c-0065-467e-8b79-f2a5820c3cde/assets/images/medium/mra.00540-26.f001.gif" height="308" width="500" data-viewer-src="/cms/10.1128/mra.00540-26/asset/f8822eba-690e-42bc-aedb-b1f85eb02309/assets/images/large/mra.00540-26.f001.jpg" loading="lazy" data-target="core-fv-F1" data-index="0" data-open="viewer">

图1 基于GTDB数据库构建的最大似然系统发育树，展示了Hm43菌株与其近缘菌株之间的系统发育关系。在确定最佳替代模型后，选用了LG+F+R4作为氨基酸替换模型。图中背景为橙色的部分代表Pseudalkalibacillus属菌株。Bootstrap值是基于1,000次重复实验计算得出的。横轴表示每个氨基酸位点上的替换次数，数值为0.05次替换/位点。 DSM 10^T（GCA_029537415.2）被用作该研究的外群。

致谢

我们要感谢自然资源部第三海洋研究所的肖家光博士，他协助我们采集了海洋海绵样本。

本研究得到了中国国家重点研发计划的资助（项目编号：2023YFC2811400、2022YFC2803900）。