2017-04-18
由中(zhong)國(guo)(guo)科學院廣州地(di)球化學研(yan)究(jiu)所應光國(guo)(guo)課(ke)題組發(fa)布的一項研(yan)究(jiu)結果表明，近年來中(zhong)國(guo)(guo)抗(kang)生(sheng)(sheng)素(su)使(shi)(shi)用(yong)量驚人，抗(kang)生(sheng)(sheng)素(su)使(shi)(shi)用(yong)量約占世(shi)界用(yong)量的一半(ban)，其中(zhong)52%為(wei)獸用(yong)，48%為(wei)人用(yong)，超過5萬噸抗(kang)生(sheng)(sheng)素(su)被(bei)排放(fang)進入水土環境中(zhong)。據估計，已(yi)發(fa)現的4000多種抗(kang)生(sheng)(sheng)素(su)中(zhong)，有2/3是放(fang)線菌(jun)產生(sheng)(sheng)的。那放(fang)線菌(jun)究(jiu)竟是如何產生(sheng)(sheng)的抗(kang)生(sheng)(sheng)素(su)，是由哪些(xie)基因控(kong)制的？這就需要(yao)我們從基因組水平對(dui)放(fang)線菌(jun)展(zhan)開研(yan)究(jiu)，叮(ding)(ding)叮(ding)(ding)叮(ding)(ding)......,勤勞(lao)的小(xiao)編上(shang)線了，今天小(xiao)編就帶(dai)大家聊聊有關放(fang)線菌(jun)基因組的那些(xie)事兒。
放線菌(jun)（Actinomyces）是一群革蘭氏陽性，高 G+C mol% （> 55%）含量的細菌(jun)。因在(zai)固體培養(yang)基上呈(cheng)輻(fu)射(she)狀生長而得名，大多數(shu)有發(fa)達的分枝(zhi)菌(jun)絲（圖1）。
圖 1 放線(xian)菌
比(bi)較典型(xing)的(de)放線菌(jun)屬(shu)(shu)主(zhu)要有：鏈霉(mei)菌(jun)屬(shu)(shu)、諾卡氏菌(jun)屬(shu)(shu)、放線菌(jun)屬(shu)(shu)、小單(dan)孢菌(jun)屬(shu)(shu)、鏈孢囊菌(jun)屬(shu)(shu)和游動放線菌(jun)屬(shu)(shu)。目前這六大類(lei)典型(xing)的(de)放線菌(jun)屬(shu)(shu)在Genbank中(zhong)的(de)公布(bu)情況如(ru)下(xia)表(biao)：
表1 Genbank中六大典型放(fang)線菌屬的統計表
圖2 Genbank中放線菌的統計情況
要(yao)想了解發(fa)現(xian)細菌(jun)(jun)(jun)的(de)基(ji)(ji)(ji)(ji)因(yin)功能，我們必須對其基(ji)(ji)(ji)(ji)因(yin)組(zu)展(zhan)開研究(jiu)。但目前(qian)針對放(fang)(fang)(fang)(fang)(fang)線(xian)菌(jun)(jun)(jun)基(ji)(ji)(ji)(ji)因(yin)組(zu)的(de)測序(xu)仍然存在(zai)很(hen)(hen)多困難：（1）放(fang)(fang)(fang)(fang)(fang)線(xian)菌(jun)(jun)(jun)產生的(de)次級代謝產物較(jiao)(jiao)多，這使(shi)得抽提相對比較(jiao)(jiao)困難；（2）放(fang)(fang)(fang)(fang)(fang)線(xian)菌(jun)(jun)(jun)基(ji)(ji)(ji)(ji)因(yin)組(zu)較(jiao)(jiao)大（最大可(ke)高達12.45Mb,平(ping)均基(ji)(ji)(ji)(ji)因(yin)組(zu)大小為8M左右）；（3）放(fang)(fang)(fang)(fang)(fang)線(xian)菌(jun)(jun)(jun)基(ji)(ji)(ji)(ji)因(yin)組(zu)GC 含(han)量偏高（放(fang)(fang)(fang)(fang)(fang)線(xian)菌(jun)(jun)(jun)基(ji)(ji)(ji)(ji)因(yin)組(zu)拼接(jie)序(xu)列條數(shu)高達8884條，平(ping)均的(de)拼接(jie)條數(shu)也都在(zai)200條左右），這導致目前(qian)得到的(de)很(hen)(hen)多放(fang)(fang)(fang)(fang)(fang)線(xian)菌(jun)(jun)(jun)基(ji)(ji)(ji)(ji)因(yin)組(zu)的(de)拼接(jie)效果差(cha)(圖1)。
在積累了(le)大量放線(xian)菌基因組測序(xu)項目經驗后(hou)，為保證放線(xian)菌基因組的拼接效果，小編建(jian)議(yi)老師在樣品(pin)準備和測序(xu)過程中，需(xu)要注(zhu)意(yi)以(yi)下細節：
首先，在樣品準備(bei)過(guo)程中(zhong)，小(xiao)編建(jian)議在搖菌的過(guo)程中(zhong)加入玻璃(li)珠(zhu)或(huo)鋼珠(zhu)，縮短培(pei)養時(shi)間，避(bi)免產(chan)生過(guo)多(duo)的次級代謝產(chan)物(wu)。
其(qi)次,在測(ce)序(xu)前建議老(lao)師做菌株(zhu)鑒定，最大限度降低樣品出錯(cuo)的概率(放線菌完(wan)成圖測(ce)序(xu)派森諾提供免費菌株(zhu)鑒定)。
第(di)三，針對不同的實驗目的，共有三套不同的解決(jue)方案供(gong)老(lao)師們選擇，具體如下：
表2 放線菌測序解決方案
針對(dui)Illimina平(ping)臺，小編建(jian)(jian)議采(cai)用(yong) PCR-free 的方式進行建(jian)(jian)庫，與常(chang)規(gui)建(jian)(jian)庫方式相比，無(wu)需進行PCR擴增，可提高高GC區域(yu)的覆(fu)蓋度，非(fei)常(chang)適用(yong)于(yu)GC含(han)量比較高的放線菌基因組(zu)測序。針對(dui)同一(yi)個(ge)樣(yang)品(pin)我(wo)們(men)同時采(cai)用(yong)常(chang)規(gui)建(jian)(jian)庫和PCR-free建(jian)(jian)庫測序，其拼接結果如下：
表3 放線菌的(de)拼(pin)接結果
從拼(pin)(pin)接(jie)結果來看(kan)，PCR-free建(jian)(jian)(jian)庫(ku)(ku)(ku)(ku)方式(shi)的(de)拼(pin)(pin)接(jie)結果遠優于常(chang)(chang)(chang)規(gui)(gui)建(jian)(jian)(jian)庫(ku)(ku)(ku)(ku)。PCR-free建(jian)(jian)(jian)庫(ku)(ku)(ku)(ku)拼(pin)(pin)接(jie)的(de)最(zui)長(chang)序(xu)(xu)列為(wei)(wei)774880bp，約為(wei)(wei)常(chang)(chang)(chang)規(gui)(gui)建(jian)(jian)(jian)庫(ku)(ku)(ku)(ku)的(de)12倍(bei)左右（常(chang)(chang)(chang)規(gui)(gui)建(jian)(jian)(jian)庫(ku)(ku)(ku)(ku)拼(pin)(pin)接(jie)序(xu)(xu)列最(zui)長(chang)為(wei)(wei)63792bp）；PCR-free建(jian)(jian)(jian)庫(ku)(ku)(ku)(ku)的(de)N50為(wei)(wei)381387bp，約為(wei)(wei)常(chang)(chang)(chang)規(gui)(gui)建(jian)(jian)(jian)庫(ku)(ku)(ku)(ku)的(de)43倍(bei)（常(chang)(chang)(chang)規(gui)(gui)建(jian)(jian)(jian)庫(ku)(ku)(ku)(ku)的(de)N50為(wei)(wei)8888bp）；PCR-free建(jian)(jian)(jian)庫(ku)(ku)(ku)(ku)拼(pin)(pin)接(jie)后的(de)序(xu)(xu)列條(tiao)數為(wei)(wei)51條(tiao)，比常(chang)(chang)(chang)規(gui)(gui)建(jian)(jian)(jian)庫(ku)(ku)(ku)(ku)提升了(le)20倍(bei)（常(chang)(chang)(chang)規(gui)(gui)建(jian)(jian)(jian)庫(ku)(ku)(ku)(ku)拼(pin)(pin)接(jie)后的(de)序(xu)(xu)列條(tiao)數為(wei)(wei)1058條(tiao)）。
好啦(la)，有關放線(xian)菌小編(bian)今天就為大家(jia)介(jie)紹(shao)這么多，大家(jia)掌握(wo)了(le)沒有，有沒有放線(xian)菌基因(yin)組要測序(xu)的，小編(bian)在(zai)這兒等著你哦……
