来自加拿大的根瘤菌（Rhizobium favelukesii）菌株T136、T1470和T1473的完整基因组序列

《Microbiology Resource Announcements》：Complete genome sequences of Rhizobium favelukesii strains T136, T1470, and T1473 from Canada

本研究完成根瘤菌Rhizobium favelukesii T136、T1470、T1473的基因组测序，揭示其含1个染色体及4-7个质粒，含结瘤和固氮基因但缺乏T3SS，存在T4SS及部分T6SS基因，高插入序列显示基因组可塑性。

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摘要

我们报告了从Medicago和Melilotus的根瘤中分离出的Rhizobium favelukesii菌株T136、T1470和T1473的完整基因组序列。每个基因组包含一条染色体（约4.2 Mb）和四到七个质粒（约0.01–1.99 Mb），含有预测的结瘤和固氮基因，但不含有预测的III型分泌系统基因。

公告

Medicago sativa（紫花苜蓿）和Melilotus albus（白甜三叶草）是与和形成有效固氮共生的重要豆科植物（1）。然而，在某些土壤中，耐酸的Rhizobium favelukesii（2）占主导地位，其与这些宿主以及Phaseolus vulgaris的固氮效果并不理想（2–4）。此前，1992年在加拿大一个田间地点（45.3851°N, 75.7043°W）的表面灭菌M. sativa和M. albus根瘤中分离出了细菌菌株，并通过管家基因序列分析将其归类为R. favelukesii（3）。

这三个菌株（T136、T1470和T1473）被储存在加拿大农业及农业食品部的20%甘油溶液中，温度为-80°C，然后在改良的tryptone-yeast-extract（TY）琼脂培养基上于28°C培养了3天。基因组DNA使用Wizard SV Genomic DNA Purification System（Promega）提取，用DNeasy PowerClean Pro Kit（Qiagen）纯化，并使用Covaris g-TUBEs进行剪切，不进行大小筛选。使用SMRTbell Express Template Prep Kit 2.0（PacBio）制备的文库在PacBio Sequel II平台上（CLR化学体系）进行测序（加拿大Genome Québec）。原始数据使用SMRT Link v10.1进行处理。测序指标，包括总原始聚合酶读取次数、组装覆盖率、过滤后的子读取序列以及子读取序列的N50值，详见表1。使用Flye v2.9（7）（菌株T136、T1473）和SMRT Link v10.1（菌株T1470）进行de novo组装和环化，参数使用默认值。通过识别并自动修剪重叠的contig末端来确认环状性，无需额外旋转。组装质量通过CheckM v1.2.4和Rhizobium标记集进行评估（8）。基因组使用NCBI PGAP v5.3（T136）和v6.7（T1470、T1473）进行注释（9）。

表1

表1 显示了Rhizobium favelukesii菌株T136、T1470和T1473的基因组特征与参考菌株R. faveluskii LPU 83^T的比较^a

nodD1D2D3ABCQIDEFGHJPLG; noeAB; nolFGNnifHDKENBQSUXAWZT; fixABCX; fixNOQP; fixGHIS; fixKLJU; fdxNB; rpoN; modABC

特征	T136	T1470	T1473	LPU83T（参考)
测序指标
总原始（聚合酶）读取次数；组装覆盖率，×	2,406,805；2,176×	4,331,074；3,342×	3,783,081；2,871×	na
过滤后的子读取序列（数量；平均值，bp；N50，bp）	832,792；7,750；10,465	4,331,074；7,338；10,212	3,783,081；7,365；10,218	na
基因组特征
基因组大小，bp（contig数量）	7,738,336（5个）	8,104,678（8个）	8,004,949（6个）	7,569,648（63个）
复制子大小，bp（登录号）	染色体	4,176,994（CP088010）	4,230,318（CP148091）	4,230,224（CP149873）	4,195,305（HG916852）
质粒a	9,644（CP088012）	20,514（CP148098）	125,962（CP149875）	151,687（HG916853）
质粒b	757,934（CP08813）	28,606（CP148097）	173,246（CP149876b	530,839（CBYB01）（58个contig）
质粒c	806,677（CP088011）	143,020（CP148096）	802,278（CP149877）	759,787（HG916854）
质粒d	1,987,087（CP088009）	206,332（CP148095b	910,625（CP149874）	1,932,030（HG916855）
质粒e	na	802,663（CP148094）	1,762,614（CP149878）	na
质粒f	na	910,611（CP148093）	na	na
质粒g	na	1,762,614（CP148092）	na	na
GC含量（%）	59.5	59.5	59.5	59.5
注释特征
总预测基因数	7,614	8,040	7,970	7,696
总预测蛋白质编码基因（CDSs）	6,833	7,127	7,064	7,617
预测的rRNAs（5S, 23S, 16S）	3, 3, 3	3, 3, 3	3, 3, 3	3, 3, 3
预测的tRNAs	51	52	52	51
预测的结瘤基因	nodD1D2D3ABCQIDEFGHJPLG; noeAB; nolFGN	nodD1D2D3ABCQIDEFGHJPLG; noeAB; nolFGN	nodD1D2D3ABCQIDEFGHJPLG; noeAB; nolFGN
预测的固氮基因	nifHDKENBQSUXAWZT; fixABCX; fixNOQP; fixGHIS; fixKLJU; fdxNB; rpoN; modABC
预测的IV型分泌系统（T4SS）基因	TraG/VirD4; TrbBCDEFGIJL; VirB1-6, 8-11	TraG/VirD4; TrbBCDEFGIJL; VirB1-6, 8-11	TraG/VirD4; TrbBCDEFGIJL; VirB1-6, 8-11
预测的VI型分泌系统（T6SS）基因	nd	tssABCDEFGHIJKLM	nd	nd
预测的氢吸收基因	nd	hupELSUV; hypABFCDE; nikEDCBAR; rpoN	hupELSUV; hypABFCDE; nikEDCBAR; rpoN
预测的插入序列	302	546	546	184

^a

共生质粒以粗体显示。原始读取次数是PacBio Sequel II聚合酶的总读取次数；覆盖率（×）基于总原始碱基数除以基因组大小。用于组装的过滤后子读取序列包括适配子和质量修剪后的读取序列；平均值和N50值是从过滤后的子读取序列计算得出的。na表示不适用；nd表示未检测到。

^b

未环化的质粒由单个线性contig组成。

FastANI v1.34（10）显示T136、T1470和T1473与LPU83?（2, 11）的相似度分别为99.88%、99.17%和99.18%，证实了它们属于R. favelukesii；物种归属通过FastME（v 2.1.6.1）基于Genome BLAST距离系统推断的TYGS v403树得到验证（12）（图1）。

图1

图1 使用FastME（v.2.1.6.1）和Genome BLAST距离系统（GBDP）通过TYGS流程生成的系统发育树，显示了Rhizobium favelukesii菌株T136、T1470和T1473相对于Rhizobium属参考菌株的位置。分支长度根据GBDP距离公式d5进行缩放。分支上方的数字代表基于100次重复的GBDP伪bootstrap支持值。实心颜色表示TYGS物种分配；相同颜色的菌株被归为同一物种。序列登录号在括号中提供。

表1显示了新菌株与R. favelukesii参考菌株LPU83^T（11）的基因组特征比较。每个新菌株的基因组包含一条染色体（约4.2 Mb）和四到七个质粒（约0.01至1.99 Mb）；质粒通过预测的repABC基因进行鉴定（13）。所有复制子都是环状的，除了pT1473b和pT1470d，它们各自由单个线性contig组成。

每个菌株中都鉴定出一个共生