从煤层形成水中分离出的Robertmurraya sp. GLU-23的基因组序列分析

《Microbiology Resource Announcements》：Genome sequence analysis of Robertmurraya sp. GLU-23 isolated from coal seam formation water

该研究测序了采自陕西汉中煤矿形成的污水中的Robertmurraya sp. GLU-23基因组，包含5059906bp序列，GC含量37.87%，发现其具有多环芳烃降解相关基因，为煤生物降解和甲烷气生产提供新资源。

　　

摘要

本报告介绍了从中国陕西省汉城煤层产水中分离出的一种潜在的煤炭降解菌株Robertmurraya GLU-23的基因组序列。该基因组草图长度为5,059,906 bp，GC含量为37.87%，包含参与多环芳烃生物降解的基因，表明其具有降解煤炭的潜力。

公告

煤层是一种深部地下生态系统，其生物活动主要由煤炭中的有机物驱动，并富含甲烷。与其他环境相比，煤层中支持的微生物群落具有高度特化和多样性（1）。先前Robertmurraya属的成员被归类为Bacillus属，但根据其系统发育多样性，最近被重新认定为Robertmurraya属（2）。然而，它们在煤层中的具体作用仍不清楚。

Robertmurraya GLU-23株是从中国陕西省汉城的一个煤层形成水样本（坐标：35.47625°N, 110.45081°E）中分离得到的。将5毫升煤层形成水接种到含有KH₂PO₄、MgSO₄·7H₂O、NaCl、CaCl₂·2H₂O、NaHCO₃、resazurin、微量元素、维生素（3）以及1 mM Na₂S的无机盐培养基（45 mL）中，并以20 mM葡萄糖作为唯一碳源，在厌氧条件下培养60天。培养结束后，取100 μL培养液进行Hungate管分离（使用与富集相同的培养基，添加1.5%琼脂）。选取一个单菌落并在含有相同液体培养基的5 mL厌氧管中于35°C下培养10天。随后使用SPINeasy DNA Pro Kit（广州）按照制造商的说明书从3 mL液体培养物中提取基因组DNA。利用TSINGKE TSE008 2× T5 Super PCR Mix（南京Tsingke Biotechnology）和27F/1492R引物对（5′-AGAGTTTGATCCTGGCTCAG-3′/5′-TACGGCTACCTTGTTACGACTT）扩增16S rRNA基因（4），并通过Sanger测序技术（Tsingke Biotechnology）进行测序，并在Ezbiocloud（https://www.ezbiocloud.net/）上进行比对；最接近的亲缘关系物种是Robertmurraya korlensis（EU603328），相似度为91.86%。

基因组测序在Illumina PE150 NovaSeq X Plus平台上完成（上海Majorbio）。库的制备使用ALFA-SEQ DNA Library Prep Kit（产品编号NDI001E；FINDROP，中国）。序列数据使用Fastp（v.0.23.2）进行修剪（5），使用SPAdes（v.4.0.0）和GapCloser（v.1.12）进行组装（6），并通过CheckM（v.1.1.2）评估完整性及污染情况（8）。分类鉴定通过GTDB-Tk（v.2.4.0, r220）完成（9）。组装后的基因组使用美国国家生物技术信息中心的原核生物基因组注释流程（v.6.9）进行注释（10）。除非另有说明，所有软件均使用默认参数。详细注释结果可在NCBI数据库中通过访问号JBRKCV000000000查询。Robertmurraya GLU-23的基因组特征总结在表1中。Robertmurraya GLU-23与R. korlensis（GCA_001591645.1）之间的平均核苷酸同一性（ANI）使用fastANI（v.1.34）计算得出，结果为87.16%（表1）。

表1

表1Robertmurraya GLU-23的基因组统计信息

参数	数据
序列读取存档访问号	SRR35655281
生物样本访问号	SAMN52028738
WGS访问号	JBRKCV000000000
原始读取数	6,362,308
完整性（%）	99.45
污染率（%）	4.11
G+C含量（%）	37.87
N50（bp）	244,017
contigs数量	60
基因组大小（bp）	5,059,906
CDS数量	4,913
tRNA数量	120
mRNA数量	39
与Robertmurraya korlensis（GCA_001591645.1）的ANI（%）	87.16

Robertmurraya GLU-23的功能注释表明其可能具有降解多环芳烃（PAH）的能力。该基因组编码了多种关键酶，包括降解菲的二元氧合酶（nidA）和降解邻苯二甲酸的3,4-二元氧合酶（phtA），这些酶有助于分解煤层中的典型底物（12）。这一发现凸显了该菌株在生物修复和煤层甲烷生产方面的巨大潜力。

致谢

本研究得到了中国国家自然科学基金（42377113）和陕西师范大学环境科学与工程学院研究生科研基金的支持。

Y.Z.：数据整理、数据分析、方法研究及初稿撰写；Y.W.：方法设计、审稿与编辑；L.F.：研究指导与最终稿件撰写；J.Y.：研究构思、资金申请、研究指导及审稿编辑。