膠質(zhì)類芽孢桿菌3016基因組學(xué)初步研究.pdf

1、膠質(zhì)類芽孢桿菌(Paenibacillus mucilaginosus)作為微生物肥料廣泛應(yīng)用的功能菌種之一，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中表現(xiàn)出提高土壤速效鉀與速效磷含量、促進(jìn)作物生長(zhǎng)、提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)等多方面的效應(yīng)，一直是研究的重點(diǎn)和熱點(diǎn)。P.mucilaginosus3016是近年來(lái)本實(shí)驗(yàn)室在根際土壤中篩選獲得的優(yōu)良菌株，具備顯著的溶磷、解鉀、固氮等功能，同時(shí)能夠產(chǎn)生檸檬酸、生長(zhǎng)素和赤霉素等促生植物生長(zhǎng)的活性物質(zhì)。
　　 本研究采用San

2、ger測(cè)序方法與454高通量測(cè)序相結(jié)合的方法，對(duì)P.mucilaginosus3016全基因組序列進(jìn)行測(cè)序。測(cè)序結(jié)果表明，菌株3016的全基因組是一條環(huán)形染色體，基因組全長(zhǎng)8，739，048-bp，編碼7057個(gè)ORFs，基因密度1238bp/個(gè)，G+C含量為58.31％，有42個(gè)16S/23S/5SrRNA操縱子，同時(shí)還鑒定了170個(gè)tRNA。P.mucilaginosus3016未發(fā)現(xiàn)質(zhì)粒的存在。
　　 膠質(zhì)類芽孢桿菌301

3、6基因組的DNA正負(fù)兩條鏈都編碼ORFs，其中正鏈編碼3366個(gè)ORFs，負(fù)鏈編碼3691個(gè)ORFs，將這些基因按照COGs的標(biāo)準(zhǔn)可以劃分為23個(gè)功能組以及未知功能組和假設(shè)功能組，共25個(gè)組。在菌株3016中，共有涉及與20種氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)相關(guān)的170個(gè)tRNA基因，20種氨基酸各有其特定的密碼子，有8種氨基酸具有多個(gè)密碼子。同一種氨基酸的tRNA在堿基使用上具有一定的偏向性，同時(shí)也反映出密碼子的擺動(dòng)性。對(duì)菌株3016與P.polymyxa

4、SC2、Paenibacillussp.JDR-2和P.mucilaginosusKNP414進(jìn)行了比較基因組分析，研究了類芽孢桿菌株之間在染色體結(jié)構(gòu)以及基因分布上的線性關(guān)系，結(jié)果表明：菌株3016與P.polymyxaSC2以及Paenibacillussp.JDR-2在核酸水平上線性關(guān)系不明顯，具有同源關(guān)系的核酸片段都在5K以下，而且沒(méi)有一定的分布規(guī)律，但是與P.mucilaginosusKNP414菌具有很好的共線性。在菌株301

5、6存在的7317個(gè)CDS中，有6712個(gè)可以在P.mucilaginosusKNP414中找到對(duì)應(yīng)的同源蛋白，占總數(shù)的92.13％：有3496個(gè)CDS可以在P.polymyxaSC2中找到對(duì)應(yīng)的同源蛋白，占總數(shù)的47.99％；有4676個(gè)CDS可以在Paenibacillussp.JDR-2中找到對(duì)應(yīng)的同源蛋白，占總數(shù)的64.19％。根據(jù)比對(duì)區(qū)域大于基因長(zhǎng)度40％并且相似度大于40％的基因，檢索菌株3016基因組中固氮基因41個(gè)，如主要

6、表達(dá)調(diào)節(jié)基因nifA、nifL，但未發(fā)現(xiàn)nifH基因。
　　 在現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)條件下，未檢測(cè)到菌株3016的固氮酶活性，這與其氮代謝途徑中氮由N2轉(zhuǎn)化為NH4+-N的途徑不通，以及基因組中不具備全套的固氮酶基因相吻合。隨后通過(guò)凱氏定氮法測(cè)定發(fā)酵液中總氮素的含量和15N標(biāo)準(zhǔn)同位素標(biāo)記法測(cè)定了該菌株固氮能力，證實(shí)菌株3016可以固定大氣中的N2，并且在含氮的環(huán)境下有利于它的生長(zhǎng)和固氮，上述結(jié)果的矛盾，可能是由于乙炔還原法測(cè)定的條件不適合，