从甜菜工厂果汁及生物膜中分离出的8株芽孢杆菌的全基因组序列分析

《Microbiology Resource Announcements》：Whole genome sequence analysis of eight Bacillus isolates from sugar beet factory juice and biofilms

本研究测定了糖 beet 工厂中分离的八株Bacillus属细菌的基因组序列，明确了其物种分类及基因组特征，为解析该属细菌在糖提取过程中产外多糖的影响提供了资源。

　　

摘要

芽孢杆菌属菌种在甜菜加工厂中普遍存在，在原糖提取过程中会消耗蔗糖并产生可能带来问题的胞外多糖。本研究报道了从甜菜加工厂分离出的8株芽孢杆菌的基因组序列，为这些菌种在糖提取过程中的影响研究提供了分类鉴定和基因组资源。

公告

芽孢杆菌属菌种在甜菜加工厂中非常常见（1–3）。本文报道了之前从甜菜加工厂样本中分离出的8株芽孢杆菌的基因组序列（4）。具体操作如下：将冷冻保存的工厂样本用甘油稀释后接种到甜菜糖培养基上（4），然后将菌落划线接种到营养琼脂平板上（Research Products International，美国伊利诺伊州Mount Prospect），并在28°C、有氧条件下传代三次，以获得单菌落无菌培养物。

冷冻保存的芽孢杆菌分离株在营养琼脂平板上复苏。从每个菌株中选取一个单菌落，接种到含有50 g/L蔗糖的胰蛋白胨蔗糖酵母培养基中（5），并在28°C、250 rpm条件下培养18小时。整个过程从基因组提取到序列分析均按照先前报道的方法进行（6）。基因组DNA使用Zymo Quick-DNA Fungal/Bacterial Miniprep试剂盒（Zymo Research，美国加利福尼亚州Irvine）提取，随后用Zymo DNA Clean & Concentrator-5试剂盒进行RNA酶处理和纯化，并使用Nanodrop One^C仪器（Thermo Scientific，美国马萨诸塞州Waltham）进行检测。每个样本提取1微克DNA，送至MSU RTSF基因组中心（美国密歇根州Lansing）进行测序。

文库的制备使用SparQ DNA Library Preparation Kit（Quantabio，美国马萨诸塞州Beverly）和IDT xGen Unique Dual Index接头（IDT，美国新泽西州Newark）按照制造商的协议完成。文库的质量和浓度通过Biotium AccuGreen High Sensitivity dsDNA检测方法（Biotium，美国加利福尼亚州Fremont）和Agilent 4200 TapeStation HS DNA1000系统（Agilent Technologies，美国加利福尼亚州Santa Clara）进行评估。测序在AVITI Cloudbreak Freestyle平台上进行，采用2 × 300 bp的双端测序格式和Medium Output 600-cycle试剂盒（Element Biosciences，美国加利福尼亚州San Diego）。碱基比对和去多重化分别使用AVITIOS（v3.2.0）和bases2fastq（v2.1.0）软件完成。

原始读段在Galaxy平台（https://usegalaxy.org/）（7）上使用fastp（v0.23.4+galaxy1）进行接头去除和质量过滤（8）。除特别说明外，所有步骤均使用默认参数。使用Unicycler pipeline（v0.5.1+galaxy0）（9）生成初步组装结果，包括SPAdes（v0.5.1+galaxy0）（10）辅助。基因组完整性使用CheckM（v1.2.2）（11）进行评估。注释通过NCBI Prokaryotic Genome Annotation Pipeline（v6.10）（12）完成。分类鉴定和平均核苷酸同源性使用GTDB-Tk（v2.4.0+galaxy1）（13）确定，数字DNA-DNA杂交（https://tygs.dsmz.de/）值通过模式菌株基因组服务器计算，采用≥70%的< />₄作为筛选标准（14）。

芽孢杆菌分离株BSDF16-1和BSDF45-1被鉴定为Bacillus licheniformis，与B. licheniformis DSM13的同源性分别为97.5%和97.1%；BSDF16-7和BSDF36-6被鉴定为Bacillus altitudinis，同源性分别为88.4%和88.3%；BSDF49-1和BSDF18-1被鉴定为Bacillus subtilis，同源性分别为85.9%和84.1%；BSDF49-2被鉴定为Bacillus stercoris，同源性为73.9%；而BSDF18-5的物种分类无法确定（表1）。

表1

表1 甜菜加工厂汁液和生物膜中芽孢杆菌分离株的基因组信息

菌株ID	来源（甜菜）	总读段数	过滤后的总读段数	基因组大小（bp）	G + C含量（%）	contig数量	N50 contig长度（bp）	基因组覆盖度	蛋白质编码基因数量	ANI (%)	基因组访问号	SRA访问号	GenBank访问号
BSDF49-1	生物膜	5,324,970	5,293,186	4,051,040	43.5	45	521,883	376×	4,021	98.39	JBQZTS	SRR35151580	GCA_052693295.1
BSDF49-2	生物膜	4,385,312	4,360,080	4,184,525	43.5	30	1,067,776	305×	4,185	97.01	JBQZTR	SRR35151579	GCA_052693275.1
BSDF36-6	生物膜	3,764,912	3,749,194	3,807,838	41.0	30	529,756	305×	3,830	98.12	JBQZTQ	SRR35151578	GCA_052693255.1
BSDF16-7	生物膜	4,868,980	4,848,800	3,724,619	41.5	33	269,941	395×	3,749	98.13	JBQZTP	SRR35151577	GCA_052693235.1
BSDF16-1	生物膜	3,638,416	3,621,026	4,403,296	45.5	54	513,911	256×	4,465	99.68	JBQZTO	SRR35151576	GCA_052693195.1
BSDF45-1	汁液	5,004,762	4,968,416	4,358,690	46.0	49	304,503	352×	4,432	99.71	JBQZTN	SRR35151575	GCA_052693205.1
BSDF18-1	汁液	4,802,420	4,771,640	3,943,215	43.5	181	58,915	339×	3,935	98.2	JBQZTM	SRR35151574	GCA_052693165.1
BSDF18-5	汁液	4,279,838	4,257,850	3,642,759	41.5	30	744,873	303×	3,620	n/a	JBQZTL	SRR35151573	GCA_052693105.1

^a

ANI：平均核苷酸同源性。

致谢

本研究部分得到了美国农业部（USDA）-农业研究服务局（ARS）的支持，项目编号为6054-30600-003-000D。此外，该研究还得到了ARS-可持续甜菜研究计划和Beet Sugar Development Foundation项目（项目编号501）的支持（G.B.）。

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