具有良好生物修复能力的菌株Gordonia paraffinivorans IEGM 735的基因组序列草图

《Microbiology Resource Announcements》：Draft genome sequence of a promising bioremediation agent Gordonia paraffinivorans IEGM 735

该研究通过Illumina NovaSeq 6000测序平台获得高保真度基因组序列，揭示耐重金属菌种Gordonia paraffinivorans IEGM 735的降解机制。基因组含65条contig（总长4452.968bp），检测到4036个CDS，含16种金属转运蛋白、133个ABC转运蛋白及10种金属抗性蛋白。该成果为解析烃类、聚合物及重金属污染物的生物降解机制提供新资源。

　　

摘要

利用Illumina测序技术，从废水中分离出的放线菌Gordonia paraffinivorans IEGM 735获得了高质量的基因组草图序列。该基因组序列有助于阐明这种稀有、研究不足但具有生物技术潜力的物种G. paraffinivorans在异生物质生物降解和重金属抗性方面的遗传机制。

公告

非致病性放线菌是有效的生物修复剂（1–5）。Gordonia paraffinivorans是一种稀有且研究不足的物种，能够耐受重金属并降解碳氢化合物、聚酯和橡胶（6–9）。IGEM 735菌株是从英国爱丁堡一家废水处理厂的泡沫中分离得到的。采集1毫升未稀释的样本后，将其无菌地涂布在含有矿物琼脂K的培养板上（http://www.iegmcol.ru/medium/med08.html），并在培养板盖下放置一张浸有0.2毫升无菌正十六烷（纯度>97%）的滤纸。培养板（每个重复三次）在28°C下培养1周。为了获得纯培养物，将第三代菌株通过划线法转移到新鲜培养基上。根据表型测试和16S rRNA基因分析，初步鉴定该菌株为Gordonia terrae（NCBI:txid2055）。在用ExtractDNA Blood&Cells试剂盒（Evrogen，莫斯科，俄罗斯）提取基因组DNA后，使用Genetic Analyzer 3500（Applied Biosystems，美国马萨诸塞州沃尔瑟姆）和引物27F/1492R（https://kb.ezbiocloud.net/home/science-blogs/identify/16s-rrna）对16S rRNA基因进行测序。该菌株被保存在区域性的专性烷烃氧化微生物收藏库中（缩写IEGM，WDCM #768，http://www.iegmcol.ru/strains/gordonia/paraffinivorans/g_paraffinivorans735.html）。

这些细胞是从冻干保存了21年的培养物中复苏的，并在Luria-Bertani（LB）培养基中于28°C、160 rpm条件下培养28小时。按照制造商的方案，使用Quick-DNA Fungal/Bacterial Microprep Kit（Zymo Research，美国加利福尼亚州尔湾）从纯培养物中提取DNA，并使用Qubit 4荧光计（Thermo Fisher Scientific，美国马萨诸塞州沃尔瑟姆）进行定量。通过1%琼脂糖凝胶电泳评估DNA的质量。DNA浓度为139 ng/μL（总量12,232 ng）。共有100 ng DNA用于测序。使用Illumina DNA Prep试剂盒制备双端文库（2 × 100个核苷酸[nt]），并在Illumina NovaSeq 6000测序仪（Illumina公司，美国加利福尼亚州圣地亚哥）上进行测序。利用Fluorescence分析和2100 Bioanalyzer（Agilent Technologies，美国加利福尼亚州圣克拉拉）评估文库的质量。共获得22,370,745条读段。使用Illumina bcl2fastq 2.20进行多重测序处理，使用Skewer 0.2.2软件修剪接头序列（10），并使用FastQC 0.11.5-cegat软件分析FASTQ文件的质量（11）。数据使用SPAdes 3.14.1软件进行组装（12）。组装结果包括65个contig，总长度为4,452,968 bp，N50值为277,909 bp，鸟嘌呤-胞嘧啶（GC）含量为69%，覆盖率为506×，表明序列质量较高（13）。平均核苷酸同源性（ANI）和数字DNA/DNA杂交（dDDH）值分别通过ANI Calculator（https://www.ezbiocloud.net/tools/ani）（14）、Genome-to-Genome Distance Calculator 3.0（https://ggdc.dsmz.de/ggdc.php#）（15）和TYGS（https://tygs.dsmz.de/）（15）计算得出。由于ANI为99.05%、dDDH为88.00%–92.30%，IGM 735被重新分类为G. paraffinivorans（NCBI:txid175628）。注释工作使用PGAP 6.8软件完成（17）。除非另有说明，所有软件均使用默认参数。

共发现4,036个编码蛋白质的CDS、3,940个无蛋白质编码功能的CDS以及54个RNA序列。鉴定出的基因包括16种金属/阳离子转运蛋白、133种ABC转运蛋白、10种阳离子反向转运蛋白、7种金属调节因子、16种重金属抗性蛋白、9种通用应激蛋白、10种细胞色素c氧化酶和10种细胞色素P450。

致谢

本工作得到了俄罗斯联邦科学与高等教育部（授权协议编号#075-15-2025-485和国家任务编号#122031400671-1）的财政支持。

本研究使用了“区域性专性烷烃氧化微生物收藏库”核心设施中心的设备。

基因组草图的测序和组装工作由德国蒂宾根的CeGaT GmbH公司完成（https://cegat.com/de/）。