来自智利阿塔卡马沙漠的H62和H72链霉菌菌株的基因组序列草图

《Microbiology Resource Announcements》：Draft genome sequences of Streptomyces strains from the H62 and H72 from the Atacama Desert, Chile

本研究解析了智利阿塔卡马沙漠土壤中分离的两株链霉菌H62和H72的基因组，分别为7.9和8.0 Mbp，GC含量72.4%和72.3%，均携带多个生物合成基因簇，提示其可能为新型抗生素的来源。

　　

摘要

我们报告了从智利阿塔卡马沙漠土壤中分离出的两种链霉菌菌株的基因组序列草图。H62和H72菌株的基因组大小分别为7.9 Mbp和8.0 Mbp，GC含量分别为72.4%和72.3%，并且含有多个生物合成基因簇。

公告

阿塔卡马沙漠是地球上最恶劣的环境之一，微生物生命已经适应了极端的干旱、紫外线辐射和营养限制条件（1，2）。先前对阿塔卡马沙漠分离株的基因组研究表明，这些菌株富含生物合成基因簇（BGCs），这表明它们可能是新型抗菌化合物的潜在来源（3–5）。因此，我们分析了来自阿塔卡马沙漠土壤样本的细菌分离株，以评估其抗菌潜力。

ALMA2土壤样本于2012年10月26日在智利阿塔卡马沙漠（23°04′39″S，67°57′43″W；海拔3,018米）的地下30厘米深处无菌采集。采样工具在野外用乙醇进行了消毒，样本被放入无菌聚碳酸酯瓶中。样本被运送到英国，并在4°C下保存直至后续处理（6）。链霉菌 H62和H72菌株是在纽卡斯尔大学通过28°C下在酵母提取物-麦芽提取物琼脂平板上稀释培养分离得到的（7–9）。随后这些菌株被转移到桑德兰大学，并在?80°C下以甘油形式保存，以便进行后续测序和分析（7）。

从在ISP2琼脂上（7）30°C培养48小时的链霉菌 H62和H72菌株中提取了基因组DNA。通过用无菌环轻轻刮取琼脂平板表面收集菌丝生物量，并将其悬浮在DNA/RNA Shield溶液（Zymo Research，美国）中保存。收集的细胞在?20°C下保存以备进一步处理。使用Quick-DNA HMW MagBead试剂盒（Zymo Research，美国）按照制造商的协议分离出高分子量基因组DNA。使用Qubit 3.0荧光计（Invitrogen，美国）测量DNA纯度，H62菌株的浓度为33.0 ng/μL，H72菌株的浓度为20.6 ng/μL。通过琼脂糖凝胶电泳验证了提取DNA的完整性（10）。使用Ligation sequencing V14试剂盒（SQK-NBD114.24；Oxford Nanopore Technologies [ONT]，英国）按照制造商的协议进行了文库制备（11）。然后，每种菌株使用400 ng的DNA进行末端修复反应。制备了等摩尔的带条形码的样本，连接测序接头，并在MinION Flow Cell（ONT，英国）上对最终文库进行测序。使用Dorado v0.7.1通过MINKNOW平台（Oxford Nanopore Technologies，英国）实时进行碱基调用。测序统计数据总结在表1中。使用NanoPlot v1.44.1（12）的质量评估显示，两种菌株的读取质量均超过Q10标准。鉴于读取质量高且覆盖度足够，原始读取数据直接用于使用Flye v2.9.5（13）进行基因组组装，无需额外过滤。使用Medaka v1.11.3（ONT）（141516）预测生物合成基因簇。使用CheckM v1.2.3（17）评估基因组完整性，结果表明两种菌株的完整性均超过95%，污染率低于5%。除非另有说明，所有软件均使用默认参数。

表1

表1 从智利阿塔卡马沙漠土壤样本中分离出的两种链霉菌菌株的基因组序列草图

菌株	H62	H72
?物种	链霉菌	链霉菌
测序统计	?	?
?总读取次数	108,174	106,020
测序产量（Mb）	694.2	681.5
平均读取长度（bp）	6,418	6,428
中位读取长度（bp）	2,853	2,570
读取N50（bp）	14,112	15,237
平均读取质量（Q）	15.6	15.7
读取质量超过Q10的百分比（%）	99.3	99.4
菌株组装统计	?	?
基因组大小（bp）	7,881,201	8,006,860
contigs	3	3
组装N50（bp）	7,685,310	7,688,050
GC含量（%）	72.36	72.29
覆盖度（×）	86×	84×
完整性（%）	100	100
污染率（%）	0.57	0.57
注释统计	?	?
CDS	6,843	6,996
tRNA	78	80
rRNA	18	18

H62和H72菌株的组装和注释统计数据见表1，基因组的圆形表示见图1。根据FastANI v1.34的结果（18），H62和H72菌株的ANI（序列相似性指数）为99.4%，这与菌株间的差异一致。基因组挖掘分别识别出28个和29个生物合成基因簇（antiSMASH v7.1.0，--genefinding-tool prodigal，--taxon bacteria，--cc-mibig，--cb-general，--cb-knownclusters，--cb-subclusters），H72中的额外基因簇被注释为位于contig 3上的lanthipeptide-class-i，表明其生物合成能力存在细微差异。这些发现突显了链霉菌 H62和H72菌株作为新型抗菌代谢物来源的潜力。

图1

图1 链霉菌 H62（A）和H72（B）的注释基因组的圆形表示。

致谢

链霉菌H62和H72的基因组测序得到了医学研究委员会（MRC）Impact Acceleration Account 2021项目（项目编号MR/X502704/1）和John Dawson药物发现中心的支持。

我们感谢纽卡斯尔大学的Michael Goodfellow教授和肯特大学的Alan T. Bull教授采集阿塔卡马沙漠土壤样本。

我们感谢纽卡斯尔大学的Hamidah Idris博士从ALMA2土壤样本中分离出链霉菌菌株。