2024-05-07
細菌(jun)是地(di)(di)球上生(sheng)物多樣性(xing)最為豐富的生(sheng)命形式(shi)之一(yi)，它(ta)們遍布地(di)(di)球的各種生(sheng)態(tai)環境，從(cong)極(ji)端環境（如深海(hai)、熱泉、鹽湖、凍(dong)土(tu)等）到(dao)普通土(tu)壤、水體(ti)、空氣乃至動(dong)植物體(ti)內，構成(cheng)了生(sheng)物多樣性(xing)的基礎。
細菌在生(sheng)(sheng)態領域研(yan)究(jiu)中不僅揭示了生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)多樣(yang)性(xing)的(de)(de)奧(ao)秘、驅(qu)動著(zhu)生(sheng)(sheng)態系統的(de)(de)關鍵功能，還(huan)與全球氣(qi)候變(bian)化(hua)、生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)健康、環境污染等(deng)重(zhong)大議題緊密相關。深(shen)入研(yan)究(jiu)細菌在生(sheng)(sheng)態系統中的(de)(de)作用與動態，對于(yu)理解生(sheng)(sheng)態系統的(de)(de)運(yun)行機制、保護(hu)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)多樣(yang)性(xing)、應對全球變(bian)化(hua)挑(tiao)戰(zhan)以(yi)及實現可持續(xu)發展具(ju)有(you)重(zhong)要(yao)意義。近年來，隨(sui)著(zhu)高(gao)通量測序技(ji)術的(de)(de)飛速發展，細菌基因組(zu)研(yan)究(jiu)日益深(shen)入，本期小(xiao)派為(wei)大家送上細菌基因組(zu)高(gao)分文章(zhang)大禮包，讓我們(men)共同開啟一段知識的(de)(de)盛宴吧(ba)！
項(xiang)目文章1 索氏鯨(jing)桿菌產(chan)生的維生素B12可(ke)提高水產(chan)動物抵御病原菌的能力 發表(biao)期刊：Microbiome 影響(xiang)因子：15.5 文章(zhang)題目(mu)：Vitamin B12 produced by Cetobacterium somerae improves host resistance against pathogen infection through strengthening the interactions within gut microbiota 測序平臺：Illumina + PacBio 分析內容：細菌基因(yin)組完成圖(tu)測序(xu)、16S多樣(yang)性測序(xu)、PLS-PM分析等 結果展示 基因組分析 本研究(jiu)結(jie)果(guo)表明(ming)BV1704-Y可以控制組織中的(de)致病負荷，提高斑馬魚的(de)存活率。基(ji)因組分(fen)析和代謝(xie)分(fen)析表明(ming)，鯨桿菌具有產生維(wei)生素B12的(de)能(neng)力，補充維(wei)生素B12可降低腸道(dao)內的(de)氧化(hua)還原電位，誘(you)導腸道(dao)微生物群結(jie)構和功(gong)能(neng)的(de)改(gai)變，改(gai)善微生物間(jian)的(de)相互(hu)作用，增強腸道(dao)微生物群網絡的(de)穩定性。其通過影響腸道(dao)菌群網絡調結(jie)腸道(dao)的(de)緊密連(lian)接蛋(dan)白，并(bing)保護(hu)宿主(zhu)(zhu)免受(shou)病原體感染(ran)。這一發現(xian)可能(neng)會加(jia)深(shen)對益(yi)生菌對宿主(zhu)(zhu)健康(kang)影響的(de)理解，并(bing)有助于(yu)闡明(ming)維(wei)生素B12對病原體感染(ran)的(de)健康(kang)益(yi)處。
項目文章(zhang)2 莫氏芽(ya)孢桿菌Bacillus mojavensis XH1能夠(gou)分(fen)泌一種新的生物(wu)破乳(ru)草酸脫羧酶（OxdC） 發表期刊：Journal of Hazardous Materials 影響(xiang)因子(zi)：13.6 文章題目：A novel biodemulsifier of Bacillus mojavensis XH1-Oxalate decarboxylase with the potential for demulsification of oilfield emulsion 測(ce)序平臺：Illumina +Pacbio 分析內容(rong)：細菌基因(yin)組(zu)(zu)完成(cheng)圖測序(xu)(xu)、轉錄組(zu)(zu)測序(xu)(xu)、代謝組(zu)(zu)測序(xu)(xu)、基因(yin)敲(qiao)除與互(hu)補實(shi)驗、基因(yin)表達(da)與蛋白質純(chun)化實(shi)驗、酶活實(shi)驗等 結果展示 實驗(yan)設計 本研究報道了(le)莫氏芽孢桿(gan)菌(jun)XH1分泌(mi)的(de)(de)(de)一種新的(de)(de)(de)生物破乳(ru)(ru)草酸(suan)(suan)脫羧酶(OxdC)，全基(ji)因(yin)組比(bi)較表(biao)(biao)明，具(ju)有較高破乳(ru)(ru)效率的(de)(de)(de)菌(jun)株均具(ju)有烷烴降解基(ji)因(yin)。對(dui)不(bu)同底物誘導的(de)(de)(de)差(cha)異表(biao)(biao)達基(ji)因(yin)和蛋白的(de)(de)(de)分析表(biao)(biao)明，XH1分泌(mi)的(de)(de)(de)OxdC是(shi)一種有效的(de)(de)(de)破乳(ru)(ru)劑，并(bing)通過原核基(ji)因(yin)表(biao)(biao)達、基(ji)因(yin)敲(qiao)除和互補分析驗證了(le)其(qi)破乳(ru)(ru)能力。對(dui)其(qi)結(jie)構特征的(de)(de)(de)比(bi)較，確定OxdC表(biao)(biao)面的(de)(de)(de)疏水氨基(ji)酸(suan)(suan)是(shi)XH1良(liang)好破乳(ru)(ru)活性的(de)(de)(de)關鍵(jian)因(yin)素。XH1的(de)(de)(de)代謝途徑(jing)以液(ye)體石(shi)蠟(la)和葡萄糖為底物，說明碳氫化合(he)物是(shi)生物破乳(ru)(ru)劑分泌(mi)所必需(xu)的(de)(de)(de)。這一研究結(jie)果(guo)為XH1資(zi)源的(de)(de)(de)開發(fa)利用(yong)提供了(le)重要參(can)考，不(bu)僅對(dui)石(shi)油污染治理(li)有一定的(de)(de)(de)參(can)考價(jia)值(zhi)，而且對(dui)食品、醫藥等行業也有一定的(de)(de)(de)參(can)考價(jia)值(zhi)。
項目文(wen)章3 假單胞菌通過側向雙加氧(yang)途徑(jing)降(jiang)解多環(huan)芳烴和(he)雜(za)環(huan)衍(yan)生物(wu) 發(fa)表期刊(kan)：Journal of Hazardous Materials 影響因子(zi)：13.6 文章題(ti)目：A Pseudomonas sp. strain uniquely degrades PAHs and heterocyclic derivatives via lateral dioxygenation pathways 測序平臺：Illumina + PacBio 分析內容：細菌基(ji)因組完成圖(tu)測序、轉錄(lu)組測序、16S進化樹構(gou)建、RT-qPCR等 結(jie)果展示 基因組分(fen)析(xi) 轉(zhuan)錄組分析 本研究(jiu)對假單胞菌菌株MPDS的(de)(de)基因組和轉(zhuan)錄組進(jin)行了分(fen)析，發(fa)現了一(yi)個萘降(jiang)解基因簇，命名為nahAFBCED。菌株MPDS能夠(gou)利用(yong)萘、芴及(ji)其雜環衍生物(wu)DBF和DBT作(zuo)為生長的(de)(de)唯一(yi)碳源，并能通(tong)過側雙氧代謝(xie)途徑對芴、DBF和DBT進(jin)行生物(wu)降(jiang)解。此研究(jiu)結果(guo)進(jin)一(yi)步了解了萘、蒽、DBF和DBT生物(wu)降(jiang)解的(de)(de)分(fen)子機(ji)理，并將有助(zhu)于污染環境的(de)(de)生物(wu)修復(fu)。
項目文章4 高效(xiao)降解腈(jing)的細菌Rhodococcus rhodochrous BX2的表征和基因組功能分析 發表期刊：Journal of Hazardous Materials 影響(xiang)因子：13.6 文章題目(mu)：Characterization and genome functional analysis of an efficient nitrile-degrading bacterium, Rhodococcus rhodochrous BX2, to lay the foundation for potential bioaugmentation for remediation of nitrile-contaminated environments 測序(xu)平臺：Illumina + PacBio 分(fen)(fen)析(xi)(xi)內容：細菌基因(yin)組完成圖測序、16S進化樹(shu)構建、共線性分(fen)(fen)析(xi)(xi)、酶活性和(he)代謝產物分(fen)(fen)析(xi)(xi)等 結果展(zhan)示 基因組分析 16S進(jin)化樹和共線性分析 本(ben)研究對(dui)能夠降解脂(zhi)肪族腈的(de)(de)(de)紫紅(hong)(hong)紅(hong)(hong)球菌(jun)BX2的(de)(de)(de)生(sheng)(sheng)(sheng)長(chang)特(te)性、相(xiang)關(guan)(guan)酶(mei)的(de)(de)(de)生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)學活(huo)性、基(ji)因(yin)組功能以(yi)及(ji)代(dai)(dai)謝途徑進(jin)行了探索(suo)，結果(guo)表明(ming)(ming)BX2基(ji)因(yin)組中(zhong)存在(zai)(zai)與(yu)(yu)碳(tan)源(yuan)(yuan)和(he)氮源(yuan)(yuan)代(dai)(dai)謝、脅迫感應(ying)(ying)與(yu)(yu)應(ying)(ying)答(da)、信號轉導(dao)以(yi)及(ji)水平轉移相(xiang)關(guan)(guan)的(de)(de)(de)基(ji)因(yin)。基(ji)因(yin)組分析得(de)到了兩個腈類降解相(xiang)關(guan)(guan)的(de)(de)(de)基(ji)因(yin)簇，細胞內誘導(dao)的(de)(de)(de)腈水合(he)酶(mei)/酰(xian)胺(an)酶(mei)和(he)腈水解酶(mei)均(jun)參與(yu)(yu)了脂(zhi)肪族腈的(de)(de)(de)生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)降解。本(ben)文的(de)(de)(de)研究有力地表明(ming)(ming)了菌(jun)株(zhu)BX2在(zai)(zai)與(yu)(yu)腈類化(hua)合(he)物(wu)相(xiang)關(guan)(guan)環境(jing)污染的(de)(de)(de)生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)修復(fu)和(he)降解酶(mei)資(zi)源(yuan)(yuan)開發(fa)方面的(de)(de)(de)潛在(zai)(zai)應(ying)(ying)用(yong)，增進(jin)了人們(men)對(dui)脂(zhi)肪族腈類化(hua)合(he)物(wu)的(de)(de)(de)認識，為紅(hong)(hong)球菌(jun)屬在(zai)(zai)生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)修復(fu)和(he)降解酶(mei)資(zi)源(yuan)(yuan)開發(fa)中(zhong)的(de)(de)(de)潛在(zai)(zai)應(ying)(ying)用(yong)提供(gong)新的(de)(de)(de)前景。
項(xiang)目(mu)文章5 申(shen)氏菌有效降解(jie)lA多環芳烴，實(shi)現污染環境(jing)的生(sheng)物修(xiu)復 發表期刊(kan)：Science of the Total Environment 影響因子：9.8 文章題目(mu)：lA multiple PAHs-degrading Shinella sp. strain and its potential bioremediation in wastewater 測序平(ping)臺：Illumina + PacBio 分析內(nei)容：細菌(jun)基因組完成圖(tu)測序、代謝組測序 結果展(zhan)示 實驗(yan)設計 本文研究了一株新(xin)菌(jun)株Shinella sp. FLN14，該菌(jun)株能(neng)夠(gou)以芴(wu)為唯一碳源，共同(tong)代謝多(duo)種(zhong)多(duo)環(huan)芳烴(jing)(jing)和(he)雜環(huan)衍生(sheng)物，此(ci)外，還針對上述(shu)中(zhong)間體提出了多(duo)種(zhong)降(jiang)解(jie)途徑。根據(ju)遺傳信(xin)息，除了雙加氧酶和(he)電子傳遞鏈外，無法在FLN14中(zhong)發現能(neng)夠(gou)降(jiang)解(jie)芴(wu)的(de)新(xin)功能(neng)基因簇。此(ci)外，FLN14僅在8天(tian)后就能(neng)幾乎完全降(jiang)解(jie)環(huan)境污水中(zhong)的(de)混合多(duo)環(huan)芳烴(jing)(jing)和(he)雜環(huan)衍生(sheng)物，并且FLN14在18天(tian)反應中(zhong)保持高(gao)(gao)活性。綜(zong)上所(suo)述(shu)，這些結果表明FLN14是一種(zhong)具(ju)有多(duo)種(zhong)PAHs降(jiang)解(jie)能(neng)力的(de)新(xin)型高(gao)(gao)效(xiao)菌(jun)株，可(ke)能(neng)有助于(yu)生(sheng)物降(jiang)解(jie)，加深人們對廢水修復的(de)認識(shi)。
項目(mu)文章6 貝萊斯芽(ya)孢桿菌(jun)B. velezensis 504對Xoc野(ye)生型菌(jun)株(zhu)RS105具有明顯拮抗(kang)作用 發表(biao)期刊：Frontiers in Cellular Infection Microbiology 影響因子：5.7 文章題目：Antagonistic transcriptome profile reveals potential mechanisms of action on Xanthomonas oryzae pv. oryzicola by the cell-free supernatants of Bacillus velezensis 504, a versatile plant probiotic bacterium 測序(xu)平(ping)臺：Illumina + Pacbio 分(fen)析內(nei)容：細菌(jun)基因組完成圖測序(xu)、ANI分(fen)析、泛(fan)基因組分(fen)析、Antismash分(fen)析、轉錄組測序(xu)等 結果展示(shi) 基因組(zu)圈圖(tu)和(he)比較基因組(zu)分析 RS105毒力(li)基因對B.velezensis 504的轉(zhuan)錄(lu)反應 研究表明，B.velezensis 504具有較強的抗菌(jun)、抗真菌(jun)活(huo)性和(he)促進(jin)植物生(sheng)(sheng)長(chang)的特性，是一種(zhong)潛在的植物病(bing)害生(sheng)(sheng)物防治(zhi)資(zi)源(yuan)。此(ci)外，轉(zhuan)錄組分(fen)析(xi)還揭示了(le)生(sheng)(sheng)物防治(zhi)劑破壞病(bing)原菌(jun)和(he)干擾細菌(jun)生(sheng)(sheng)長(chang)的機(ji)制，為農業(ye)生(sheng)(sheng)物防治(zhi)提供了(le)基礎(chu)。
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文獻： [1]Xiaozhou Qi, Yong Zhang, Yilin Zhang, et al. Vitamin B12 produced by Cetobacterium somerae improves host resistance against pathogen infection through strengthening the interactions within gut microbiota[J]. Microbiome, (2023) 11:135. [2]Hou, Ning & Wang, Qiaoruo & Sun, Yang & Li, Xianyue & Song, Qiuying & Jiang, Xinxin & Li, Baoxin & Zhao, Xinyue & Zang, Hailian & Li, Dapeng & Li, Chunyan. (2021). A novel biodemulsifier of Bacillus mojavensis XH1–Oxalate decarboxylase with the potential for demulsification of oilfield emulsion. Journal of Hazardous Materials. 407. 124737. 10.1016/j.jhazmat.2020.124737. [3]Yunli Liu , et al. A Pseudomonas sp. strain uniquely degrades PAHs and heterocyclic derivatives via lateral dioxygenation pathways. Journal of Hazardous Materials (2020). [4]An X, Cheng Y, Miao L, Chen X, Zang H, Li C. Characterization and genome functional analysis of an efficient nitrile-degrading bacterium, Rhodococcus rhodochrous ;BX2, to lay the foundation for potential bioaugmentation for remediation of nitrile-contaminated environments. J Hazard Mater. 2020;389:121906. [5]Wang Z, Hu H, Zhang Z, et al. lA multiple PAHs-degrading Shinella sp. strain and its potential bioremediation in wastewater[J]. Science of The Total Environment, 2023, 879: 162974. [6]Zhou Q, Tu M, Fu X, et al. Antagonistic transcriptome profile reveals potential mechanisms of action on Xanthomonas oryzae pv. oryzicola by the cell-free supernatants of Bacillus velezensis 504, a versatile plant probiotic bacterium[J]. Frontiers in Cellular and Infection Microbiology, 2023, 13: 1175446.
