《Microbiology Resource Announcements》:Complete genome sequences of 22 Staphylococcus spp. bacteriophages isolated from a single swine farm environment in Quebec, Canada
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从加拿大魁北克省一个受渗出性皮炎影响的养猪场收集的水和粪便样本中,研究人员分离到22株感染葡萄球菌属(Staphylococcus spp.)的噬菌体。对其基因组的系统发育分析显示,其中20株噬菌体聚为两类:Twort-like和ShyM-like噬菌体。未鉴
从加拿大魁北克省一个受渗出性皮炎影响的养猪场收集的水和粪便样本中,研究人员分离到22株感染葡萄球菌属(Staphylococcus spp.)的噬菌体。对其基因组的系统发育分析显示,其中20株噬菌体聚为两类:Twort-like和ShyM-like噬菌体。未鉴定到CRISPR-Cas系统、抗菌药物耐药性决定因子或毒力基因。
一、研究背景与意义
渗出性皮炎(Exudative Epidermitis, EE)是由猪葡萄球菌(Staphylococcus hyicus)引起的一种仔猪皮肤感染性疾病,对养猪业健康产生负面影响。随着养猪生产中抗菌药物耐药性问题日益严峻,噬菌体(bacteriophage)作为抗生素替代方案用于控制猪葡萄球菌感染的兴趣不断增加。然而,针对单一农场环境中猪源葡萄球菌噬菌体的多样性及其基因组特征的系统研究仍相对缺乏。为此,研究人员从加拿大魁北克省一个暴发渗出性皮炎的商业化养猪场的饮水槽水和圈舍粪便中分离了22株裂解性噬菌体,并对其进行了全基因组测序与分析,旨在为理解葡萄球菌噬菌体多样性以及开发基于噬菌体的渗出性皮炎防控策略提供基础数据。
二、关键技术方法概述
研究人员采用斑点试验(spot assay)检测噬菌体,并通过三轮噬斑纯化获得阳性裂解液。基因组DNA提取后,利用Illumina NextSeq平台进行双端150 bp(paired-end 150-bp)测序。原始读段经fastp(v0.23.4)进行质量过滤,使用Shovill(v1.1.0)进行组装,CheckV(v1.1.1)评估基因组完整性。开放阅读框(Open Reading Frame, ORF)预测采用Pharokka(v1.7.5),功能注释则借助phold(v0.2.0)。系统发育关系推断使用VICTOR软件,基于平均基因组BLAST距离系统发育法(Mean-Genome BLAST Distance Phylogeny, GBDP)。
三、研究结果
3.1 噬菌体分离与宿主范围
噬菌体从患有渗出性皮炎临床症状的仔猪所在圈舍的饮水槽水和粪便样本中分离,以猪葡萄球菌菌株作为宿主进行增殖。水样来源的噬菌体名称以“E”结尾,粪便来源的以“L”结尾。
3.2 基因组基本特征
基因组大小范围为83,716至139,223 bp,鸟嘌呤-胞嘧啶(guanine-cytosine, GC)含量介于30.22%至31.72%之间。每个基因组编码160至248个预测编码序列(coding sequence, CDS),包含2至7个裂解相关基因。基因组覆盖度(coverage)为216.9×至6,811.8×,所有组装均被判定为完整基因组。
3.3 系统发育与分类
系统发育分析表明,20株噬菌体聚为两大簇:Twort-like噬菌体(11株)和ShyM-like噬菌体(9株)。另外两株噬菌体(BEQL7和BFQL3)与其他葡萄球菌噬菌体亲缘关系更近。比较基因组和系统发育分析揭示这些噬菌体与先前报道的金黄色葡萄球菌(S. aureus)、猪葡萄球菌、产色葡萄球菌(S. chromogenes)和溶血葡萄球菌(S. haemolyticus)噬菌体具有相似性。
3.4 功能注释与安全性评估
功能注释未鉴定到与毒力、抗菌药物耐药性、抗CRISPR或其他已知防御机制相关的蛋白质。也未发现CRISPR-Cas系统、抗菌药物耐药性决定因子或毒力基因,表明这些噬菌体在潜在应用中具有较好的安全性。
四、结论与讨论
本研究报道了22株裂解性葡萄球菌噬菌体的全基因组序列,其中20株属于Twort-like和ShyM-like两大类群。基因组分析确认这些噬菌体不携带毒力基因、抗菌药物耐药性决定因子或抗CRISPR系统,为其作为生物防治制剂的潜在应用提供了安全依据。这些基因组数据为了解单一农场环境中葡萄球菌噬菌体的多样性提供了宝贵资源,并可能支持基于噬菌体的方法用于控制猪渗出性皮炎的发展。