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两株鳗弧菌全基因组序列测定及转录组比较分析

李贵阳

  鳗弧菌是水产病害中最常见的细菌病原,可感染鱼虾贝等多种水生动物,对养殖业造成巨大经济损失。鳗弧菌的基因组尚未阐明。本文开展了临床致病鳗弧菌株M3(血清型O1)和非致病标准菌株ATCC43308(血清型O4)的全基因组序列测定、基因组和转录组比较分析,为从整体了解鳗弧菌的生态、生理及致病机制打下基础。 首先用Roche 454 FLX Titanium测序得到的序列信息进行基因组骨架组装,然后用AB SOLID测序得到的序列信息进行高覆盖度测序补洞、scaffold搭建及延伸,完成拼接组装,对所获DNA序列进行了全面的生物信息学分析。分析结果显示:M3形成了23个scaffold,contig N50长度为334.6kb,基因组总G+C%含量为44.5%,预测并注释成功的CDS(coding sequence)总数为4009个,CDS平均长度为295aa;含48个tRNA和3个16s-23s-5s rRNA。ATCC43308有15个scaffold,N50长度为240.6 kb,基因组总G+C%含量为44.4%,有3820个注释过的CDS,平均长度为293aa,含有49个tRNA和3个16s-23s-5s rRNA。两株菌中注释的约27%CDS都是参与细胞的生命运动代谢过程,包括氨基酸转运和代谢,糖脂的代谢,DNA复制与修复,RNA转录与调控等;约10%CDS与毒力相关,包括粘附素,菌毛,分泌系统和转运系统等。两株菌存在较丰富的水平转移遗传元件,在M3和ATCC43308分别发现28和14个插入序列(IS)、21和19个Tn及18和9个prophage序列成份。 在详细分析两株菌基因组特征基础上,对它们进行了比较基因组研究,发现了鳗弧菌的代谢机制及致病性/毒力强弱的特征。M3基因组比ATCC43308大约230kb左右,而M3注释的CDS比ATCC43308多190个。其中差异基因较多的主要集中在参与信号传导过程、酶代谢、细胞菌膜形成和外膜蛋白以及假定蛋白和COG未包含的蛋白方面。两株菌中均发现了新的溶血素和金属蛋白酶及与T6SS相关基因。结果表明,ATCC43308缺失了荚膜多糖转运系统基因簇wza-wzb-wzc,使得荚膜多糖不能正常输送到胞外;M3中存在更多的有激活转录成份的IS序列,有利于更多基因的表达,并且在M3中发现了T3SS成份,而这些都与细菌的毒性密切相关,推测可能与M3致病性有关。 在转录组测序方面,对M3和ATCC43308基因表达量进行了比较,发现了191个表达有显著差异的基因,其中也包含与致病性相关的毒力因子。 由于鳗弧菌对养殖的严重危害,已有很多方法对其进行检测,如荧光PCR,免疫探针,血清学等。本文根据M3和ATCC43308以及NCBI上已公布的弧菌属全基因组序列,利用toxR-toxS两成份系统序列保守性设计了引物,建立了针对鳗弧菌、溶藻胶弧菌、哈氏弧菌、副溶血弧菌、创伤弧菌和霍乱弧菌六种水产常见病原微生物的多重PCR快速检测方法。结果表明,多重PCR引物特异性强,与其他弧菌及非弧菌无交叉反应,检测灵敏度为10-100 CFU,同时也对临床病料进行了检测,证明该多重PCR效果确实。……   
[关键词]:鳗弧菌;全基因组测序;转录组;生物信息学;多重PCR;病原检测
[文献类型]:博士论文
[文献出处]:中国科学院研究生院(海洋研究所)2011年