从日本高知县的海绵中分离出的三种链霉菌（Streptomyces sp.）菌株的基因组序列草图

这三个链霉菌菌株（A3、C3、J1）从日本海藻中分离，基因组平均核苷酸一致性达99.9%，携带与抗真菌化合物surugamide相关的生物合成基因簇（BGCs），揭示深海链霉菌的分布特征与天然产物多样性。

　　

摘要

我们报告了三种放线菌的基因组序列草图：链霉菌 A3株、链霉菌 C3株和链霉菌 J1株。这些菌株分别从三种不同的海洋海绵样本中分离获得，在基因组水平上的平均核苷酸同一性超过99.9%。

公告

来自海洋的链霉菌物种是天然产物的一个未被充分开发的来源，具有抗菌和其他生物活性（1）。在对可培养的链霉菌及其来自海洋海绵的生物活性化合物进行调查过程中，我们分离出了三种菌株：链霉菌 A3株、链霉菌 C3株和链霉菌 J1株，并在本报告中展示了它们的基因组组装草图。

我们在日本高知县沿海（北纬33°25′27.25″，东经133°27′29.04″，水深10–15米）通过潜水采集了三个海洋海绵样本（未鉴定的Demospongiae类），并按照先前的方法进行处理（2）。将匀浆后的海绵样本接种在用蒸馏水或海水配制的AMM琼脂平板上（3），以及用蒸馏水配制的放线菌分离琼脂（Difco）上。培养基中添加了利福平（5 mg/L）和/或环己亚胺（100 mg/L）。琼脂平板在28°C下培养30天后，将类似放线菌的菌落转移到新鲜培养基中，直至获得纯培养物。

这些菌株在AMM液体培养基中培养（2天，28°C，160 rpm），并按照制造商的协议使用Genomic DNA Buffer Set和Genomic-Tip 20/G（均来自QIAGEN）提取基因组DNA。DNA的数量和质量通过Qubit 3.0荧光计（Thermo Fisher）和NanoVue Plus分光光度计（GE Healthcare）进行评估。

文库制备和测序工作由Rhelixa, Inc.完成，使用NEBNext Ultra II DNA Library Prep Kit和Illumina NovaSeq X Plus（150 bp × 2个配对末端）按照制造商的协议进行。原始读段通过fastp版本1.0.1（4）进行修剪，以去除接头序列和低质量序列。获得的读段通过SPAdes Assembler版本4.1.0（5）进行组装。使用ContEst16S工具（6）检查基因组数据是否受到污染。基因组注释由NCBI原核生物基因组注释管道生成（7）。通过antiSMASH细菌版本8.0（8）预测生物活性化合物的生物合成基因簇（BGCs）。平均核苷酸同一性（ANI）由ANI Calculator（EZ Bio Cloud，9）计算。除fastp外，所有工具均使用默认参数运行。fastp的运行参数为-q 20 -w 16 --detect_adapter_for_pe。

每种菌株的培养基、原始读段数量及数据处理细节详见表1。A3株、C3株和J1株在基因组水平上的平均核苷酸同一性为99.9%。所有菌株的16S rRNA基因序列同一性为100%（BLASTn [核苷酸集合数据库；10），与链霉菌 SM17（GenBank CP029338.1）的ANI为98.8%–98.9%。链霉菌 SM17能产生一种名为surugamide的抗真菌化合物（11），该菌株是从爱尔兰西海岸的Haliclona simulans海绵中分离得到的（12）。同样，antiSMASH分析显示，在本研究中分离出的所有三个菌株中都存在与surugamide BGC同源的BGC。

表1

表1 链霉菌 A3株、C3株和J1株的培养基和测序数据

	链霉菌 A3株	链霉菌 C3株	链霉菌 J1株
培养基	AMM琼脂（蒸馏水），环己亚胺，利福平	放线菌分离琼脂，环己亚胺，利福平	放线菌分离琼脂，环己亚胺
原始读段数量	21,392,058	18,778,856	18,876,772
质量控制读段数量	20,813,324	18,278,214	18,375,040
总组装长度（bp）	7,368,253	7,106,445	7,364,695
Contigs数量	277	199	233
最大Contig长度（bp）	229,085	312,672	223,552
N50长度（bp）	67,558	78,836	61,367
覆盖度	423.42	384.74	374.02
GC含量	73.28	73.43	73.31
基因总数	6,461	6,214	6,456
CDS总数	6,379	6,134	6,375
含蛋白质的CDS数量	6,283	6,056	6,279
tRNA数量	67	66	68
rRNA（5S, 16S, 23S）数量	5, 3, 4	5, 2, 4	4, 2, 4

含有surugamide BGC的链霉菌物种已在世界各地的海洋和土壤环境中被报道（12）。我们的研究发现了新的含有surugamide BGC的链霉菌分布地点，为链霉菌的生物地理学和天然产物BGCs提供了新的见解。

致谢

我们感谢高知大学Usa海洋生物研究所的Kouki Tanaka在样本采集方面的帮助。同时感谢高知县深海水实验室提供的深海水。

本研究得到了Inamori研究基金（Inamori基金会，日本）、大阪发酵研究所的实验室资助以及日本学术振兴会KAKENHI（资助编号25K08882）的支持。