从用于处理含锰碱性矿水的砂滤器中分离出的Stenotrophomonas geniculata AS50Mn的基因组序列

《Microbiology Resource Announcements》：Genome sequence of Stenotrophomonas geniculata AS50Mn isolated from sand filters used to treat manganese-containing alkaline mine water

从锰矿水处理沙滤器分离的碱性条件下的Stenotrophomonas geniculata AS50Mn菌株完成全基因组测序，含4,478,846 bp、4,082个CDS及13 rRNA/79 tRNA基因。其与S. geniculata BR23基因组相似性达95.9%，为解析高锰及碱性适应机制提供基础。

　　

摘要

Stenotrophomonas geniculata AS50Mn是从用于在碱性条件下处理含锰矿井水的砂滤器中分离得到的。本文报告了这种细菌的完整基因组序列，其基因组为一个4,478,846 bp的环状染色体。该基因组包含4,082个编码DNA序列、13个rRNA基因和79个tRNA基因。

公告

即使矿井关闭后，仍需对含有金属和类金属的矿井水进行持续的化学处理（1）。在一个采矿现场，应用了一种中试规模的快速砂滤系统来处理含锰（Mn）的矿井水。当进水pH值调整到8.5–9.0时，锰的去除率分别达到了89.5%和95.0%（2）。在此过程中，从砂滤器中分离出了Stenotrophomonas AS50Mn菌株，并确定其为微生物群落中的优势物种（2, 3）。将砂滤器样本接种在含有9.5 g/L MnSO₄·5H₂O、2.0 g/L Bacto Peptone、0.5 g/L Bacto Yeast Extract和2.38 g/L (10 mM) HEPES的50K培养基琼脂上。经过几轮30°C下的传代培养后，分离出一个单一的菌落类型，确认其纯度后鉴定为Stenotrophomonas（3）。AS50Mn菌株在pH 8.5时能够在2.75至44 mg/L的Mn²⁺浓度范围内生长，在pH 9.0时则能在高达22 mg/L的浓度下生长（3）。然而，其耐碱性pH值和Mn²⁺的分子机制尚不清楚。

从R2A琼脂平板（Daigo；Shiotani M.S. Co., Ltd., Amagasaki, Japan）上挑取一个AS50Mn菌株的单一菌落，接种到30 mL的R2A液体培养基中，并在30°C下培养24小时。按照标准协议提取基因组DNA（4）。基因组测序在Taniguchi Dental Clinic Oral Microbiome Center（Kagawa, Japan）进行，采用标准的文库制备流程。对于短读长测序，使用Illumina DNA Prep (M) Tagmentation Kit（Illumina, San Diego, CA, USA）根据试剂盒说明制备基因组文库，并在MiSeq平台上使用MiSeq Reagent Kit v2（300 cycles, Illumina）进行测序。对于长读长测序，首先使用Short Read Eliminator XS（PacBio, Menlo Park, CA, USA）处理基因组文库以去除小于10 kb的DNA片段，然后使用PromethION 2i平台和FLO-PRO114M流式细胞仪（Oxford Nanopore Technologies）进行测序。长读长测序所使用的软件包括：MinKNOW v23.11.8、Bream v7.8.2、Configuration v5.8.6、Dorado v7.2.14和MinKNOW Core v5.8.9。

从Illumina平台获得了500,296,458对末端读取序列（每个序列长度150 bp，序列数量：3,285,102；N₅₀：152），从Nanopore平台获得了1,269,072,355个单端读取序列（序列数量：204,812；N₅₀：6,196）。使用Fastp（5）v0.20.1处理Illumina数据，使用NanoPlot（6）v1.32.1和NanoFilt（7）v2.7.1处理Nanopore数据，去除适配子和低质量序列。经过质量筛选后，共获得1,221,569,407个读取序列，使用Unicycler（8）v0.4.8和Pilon（9）v1.24进行de novo组装，并应用了标准评估策略（10, 11）。使用Flye（12）v2.9.1确定基因组的环状性和重复子边界。同时，使用Bandage（13）v0.8.1确认基因组确实是环状的。在Unicycler中，基因组被重新排序以从< />基因开始。使用DFAST（14）v1.6.0进行基因注释。使用CheckM v1.1.6评估基因组的完整性。除非另有说明，所有软件均使用默认参数。

该基因组长度为4,478,846 bp，覆盖率为111×，平均GC含量为66.5%，包含4,082个预测的编码序列。基因组还包括13个rRNA基因和79个tRNA基因（表1）。根据基因组BLAST距离系统发育分析，AS50Mn菌株的基因组与 BR23（登录号CP134450）的平均核苷酸同一性为95.9%。基于全基因组序列的高相似性，将AS50Mn菌株归类为。基于该基因组的转录组分析可能为这种细菌在用于处理含锰碱性矿井水的砂滤器中的生存和适应性提供额外信息。

表1

表1 注释统计信息

	值
总序列长度（bp）	4,478,846
序列数量	1
最长序列长度（bp）	4,478,846
N50（bp）	4,478,846
间隙比例（%）	0
GC含量（%）	66.5
CDS数量	4,082
平均蛋白质长度（aa）	327.6
编码比例（%）	89.6
rRNA数量	13
tRNA数量	79
CRISPR数量	2

致谢

本研究部分得到了JSPS KAKENHI（项目编号24K03111）的支持。