从富集的三氯乙烯还原脱氯菌群中提取的Dehalogenimonas物种的宏基因组组装基因组序列

从红树林沉积物中分离的厌氧菌群，通过稀释至灭绝法获得 draft 粒度基因组，属于 Dehalogenimonas 属，基因组大小 1.84 Mb，G+C含量 54.53%，编码 33 个脱氯酶同源基因，系统发育分析显示其与已知 Dehalogenimonas 菌株形成独立分支。

　　

摘要

从一个能够完全将三氯乙烯还原为乙烯的厌氧菌群中，我们获得了一个基于宏基因组组装的基因组。该基因组被归类为Dehalogenimonas属，大小为1.84 Mb，G+C含量为54.53%，并编码了33个还原脱卤酶同源物。

公告

能够代谢有机卤化物的细菌通过还原脱卤酶（RDase）介导的呼吸作用进行脱卤反应（1）。然而，目前已知只有Dehalococcoides和Dehalogenimonas能够将三氯乙烯（TCE）完全还原为乙烯（1）。尽管Dehalococcoides的基因组已经被解析，但关于Dehalogenimonas的基因组信息仍然有限。我们通过稀释至灭绝法（2）从一个能够完全还原TCE的厌氧菌群中获得了Dehalogenimonas的宏基因组组装基因组（MAG）。最初的富集样本来自受氯乙烯污染的土壤（3）。该菌株在添加了20 mM醋酸、1.22 mM氢气和500 μM三氯乙烯的DCB-1矿物盐培养基中进行了连续稀释，并在30°C下培养。

使用DNeasy PowerSoil Pro Kit（QIAGEN，产品编号47014）提取DNA。通过Quantus荧光计（PicoGreen）检测DNA质量。使用Covaris M220系统（Gene Company Limited，中国）将DNA片段剪切成约350 bp的长度。使用Illumina NovaSeq X Plus平台（Illumina Inc.，美国加州圣地亚哥）和NovaSeq X Series 25B试剂盒对双端文库进行测序，共获得7480万个双端读段（11.29 Gb）。使用anvi’o-8平台（4）对原始读段进行分析。读段的质量控制和过滤通过illumina-utils v2.13（5）完成。未经过滤的原始读段被存储在SRA数据库中；经过质量过滤的读段用于后续分析。分类分析使用KrakenUniq v1.0.4（6）进行。使用MEGAHIT v1.2.9（7）在默认参数下对读段进行组装，保留长度≥1,000 bp的contigs。使用Bowtie2 v2.5.4（8）对contigs进行映射。基因预测使用Prodigal v2.6.3（9）。功能注释基于anvi’o中的隐马尔可夫模型（HMMs）与KEGG（10）、KOfam（11）和Pfam（12）进行比对。利用TIGR02486 HMM模型鉴定潜在的还原脱卤酶。使用CONCOCT（13）、MaxBin2（14）和MetaBAT2（15）进行基因分类，并通过DASTool（16）进行优化。

Dehalogenimonas MAG_dhgm_Z1基因组的统计信息总结在表1中。在最终提交前，移除了两个被NCBI污染筛查鉴定为Proteobacteria来源的contigs（总长度约为97 kb）。共预测出1,858个编码序列，其中包括33个潜在的RDase基因。这些RDase基因使用MAFFT（v7.526）（17）与参考RDase基因进行蛋白质比对（18, 19）（图1A）。

表1

表1Dehalogenimonas MAG_dhgm_Z1的基本基因组特征

Contigs数量	N50	GC含量	总大小	完整性	冗余度
61	48,002	54.53%	1.84 Mb	97.18%	1.41%

图1

图1 MAG_dhgm_Z1中33个潜在RDase的系统发育树及保守蛋白质（POCP）的相关性。（A）使用FastTree（v2.2.0）（20）推断出的MAG_dhgm_Z1与参考RDase（18, 19）的最大似然系统发育树。（B）相关基因组之间的POCP比较。

HMM分析鉴定出一个16S rRNA基因和一个23S rRNA基因，其中16S rRNA基因与Dehalogenimonas lykanthroporepellens菌株BL-DC-9?（CP002084.1）的相似度为99.46%。使用fastANI（21）v1.34和POCP-nf流程（22, 23）分别计算了MAG与NCBI所有可用Dehalogenimonas完整基因组之间的平均核苷酸身份（ANI）和保守蛋白质（POCP）百分比。与D. lykanthroporepellens BL-DC-9?的相似度最高，为83.66%，与其他相关菌株的相似度较低，包括Candidatus D. loeffleri菌株W（78.04%）、菌株IP3-3?（75.98%）和菌株NSZ-14?（75.6%）。POCP值支持将其归类为Dehalogenimonas属（图1B）。这些结果表明，Dehalogenimonas MAG_dhgm_Z1构成了Dehalogenimonas属中的一个独特谱系，扩展了Dehalogenimonas的泛基因组。

致谢

本工作得到了中国国家自然科学基金项目（项目编号32061133001）的支持。