从韩国南杨川溪流水中分离的琼脂降解菌Cellvibrio sp. 25HG11W-0的初步基因组序列分析

《Microbiology Resource Announcements》：Draft genome sequence of the agarolytic bacterium Cellvibrio sp. 25HG11W-0

　　

摘要

Cellvibrio sp. 菌株25HG11W-0是一种从大韩民国南杨川溪水中分离的淡水琼脂分解细菌。本文报道了该细菌的初步基因组序列，其含有多个推测的琼脂酶基因，分属糖苷水解酶（GH）家族GH16、GH50、GH86和GH117。

公告

琼脂酶是一类碳水化合物活性酶，能将琼脂水解为新琼脂寡糖及相关琼脂衍生糖（1）。由于琼脂衍生寡糖具有潜在的生物技术和工业应用价值（2–4），琼脂降解微生物一直是研究关注的热点。本文报道了Cellvibrio sp. 菌株25HG11W-0的初步基因组序列，该菌株是一种含有多个推测琼脂酶基因的琼脂分解细菌。

Cellvibrio sp. 菌株25HG11W-0于2025年4月从大韩民国京畿道南杨川溪流采集的50 mL未浓缩水样中分离获得（37°11′56.7″N，126°47′57.9″E）。水样经梯度稀释后接种于1/10浓度海水琼脂平板（Difco，美国），于25°C条件下有氧培养7天。选取形成明显凹陷圈、表明具有胞外琼脂降解能力的菌落，经纯化后获得菌株25HG11W-0。从用于全基因组测序（见下文）提取的相同基因组DNA中，使用通用引物27F和1492R扩增16S核糖体RNA（rRNA）基因（95°C/5 min；30个循环：95°C/30 s，55°C/45 s，72°C/1 min；72°C/10 min），并通过Sanger法进行测序。与美国国家生物技术信息中心16S rRNA数据库进行BLASTN比对分析显示，与Cellvibrio gandavensis R-4069^T的相似度最高（97.38%）。基于该结果，菌株25HG11W-0被归入Cellvibrio属。全基因组测序所用基因组DNA从上述条件下培养的细胞中提取，使用DNeasy Blood & Tissue试剂盒（Qiagen，德国）按厂家方案操作。文库构建使用TruSeq Nano DNA试剂盒（350 bp插入片段；Illumina，美国）用于短读长测序，使用PacBio微生物文库方案（Pacific Biosciences，美国）用于长读长测序；后者中DNA使用Covaris g-TUBE（Covaris，美国）进行剪切，并使用SRE试剂盒（Pacific Biosciences，美国）去除小于5 kb的片段。测序由大韩民国Theragen Bio公司完成，在Illumina NovaSeq 6000平台上获得20,296,274条读段（3,064,737,374 bp），在PacBio Revio平台上获得55,088条HiFi读段（530,417,604 bp）。Illumina读段经Trimmomatic v0.38进行质量过滤和接头修剪后，获得8,587,792条读段（1,296,196,450 bp）。PacBio HiFi读段未进行额外过滤，直接使用Canu v2.2进行组装（5），并使用经质量过滤的Illumina读段通过Pilon v1.22进行组装优化（6）。

该初步基因组组装包含两个环形序列（4,929,637 bp；N50为4,901,983 bp；G + C含量为49.7%），深度分别为108×（序列1）和30×（序列2）。序列2（27,654 bp；G + C含量为43.1%）是一个推测的质粒，依据包括其GC含量和深度的显著差异、接合转移基因（traJ）、Hin家族重组酶以及重金属抗性基因盒（Mn2⁺转运体、Cd/Co/Zn反向转运体、MprA、FrmR）。基因组注释使用Prokka v1.14.6（7）；功能分类使用eggNOG v5.0（8）。基因组注释预测了4,076个编码序列、50个转运RNA基因和15个rRNA基因。

使用dbCAN3服务器进行CAZyme分析（9）鉴定出6个推测的琼脂酶相关基因，分属糖苷水解酶家族GH16、GH50、GH86和GH117（两个GH50，两个GH86，一个GH16，一个GH117）。还鉴定出大量用于纤维素、木聚糖、藻酸盐、β-葡聚糖、阿拉伯聚糖和果胶降解的CAZyme基因，表明该菌具有广泛的多糖利用能力。

致谢

本研究由大韩民国环境部（MOE）支持的 Nakdonggang国家生物资源研究所（NNIBR）资助（NNIBR20263103）。韩国环境产业与技术院（KEIT）通过推进多部委国家生物研究资源项目提供了额外支持，同样由环境部（MOE）资助（2021003420003）。