2024-05-07
细菌是地球上生物多样性最为丰富的生命形式之一，它们遍布地球的各种生态环境，从极端环境（如深海、热泉、盐湖、冻土等）到普通土壤、水体、空气乃至动植物体内，构成了生物多样性的基础。
细菌在生态领域研究中不仅揭示了生物多样性的奥秘、驱动着生态系统的关键功能，还与全球气候变化、生物健康、环境污染等重大议题紧密相关。深入研究细菌在生态系统中的作用与动态，对于理解生态系统的运行机制、保护生物多样性、应对全球变化挑战以及实现可持续发展具有重要意义。近年来，随着高通量测序技术的飞速发展，细菌基因组研究日益深入，本期小派为大家送上细菌基因组高分文章大礼包，让我们共同开启一段知识的盛宴吧！
项目文章1 索氏鲸杆菌产生的维生素B12可提高水产动物抵御病原菌的能力 发表期刊：Microbiome 影响因子：15.5 文章题目：Vitamin B12 produced by Cetobacterium somerae improves host resistance against pathogen infection through strengthening the interactions within gut microbiota 测序平台：Illumina + PacBio 分析内容：细菌基因组完成图测序、16S多样性测序、PLS-PM分析等 结果展示 基因组分析 本研究结果表明BV1704-Y可以控制组织中的致病负荷，提高斑马鱼的存活率。基因组分析和代谢分析表明，鲸杆菌具有产生维生素B12的能力，补充维生素B12可降低肠道内的氧化还原电位，诱导肠道微生物群结构和功能的改变，改善微生物间的相互作用，增强肠道微生物群网络的稳定性。其通过影响肠道菌群网络调结肠道的紧密连接蛋白，并保护宿主免受病原体感染。这一发现可能会加深对益生菌对宿主健康影响的理解，并有助于阐明维生素B12对病原体感染的健康益处。
项目文章2 莫氏芽孢杆菌Bacillus mojavensis XH1能够分泌一种新的生物破乳草酸脱羧酶（OxdC） 发表期刊：Journal of Hazardous Materials 影响因子：13.6 文章题目：A novel biodemulsifier of Bacillus mojavensis XH1-Oxalate decarboxylase with the potential for demulsification of oilfield emulsion 测序平台：Illumina +Pacbio 分析内容：细菌基因组完成图测序、转录组测序、代谢组测序、基因敲除与互补实验、基因表达与蛋白质纯化实验、酶活实验等 结果展示 实验设计 本研究报道了莫氏芽孢杆菌XH1分泌的一种新的生物破乳草酸脱羧酶(OxdC)，全基因组比较表明，具有较高破乳效率的菌株均具有烷烃降解基因。对不同底物诱导的差异表达基因和蛋白的分析表明，XH1分泌的OxdC是一种有效的破乳剂，并通过原核基因表达、基因敲除和互补分析验证了其破乳能力。对其结构特征的比较，确定OxdC表面的疏水氨基酸是XH1良好破乳活性的关键因素。XH1的代谢途径以液体石蜡和葡萄糖为底物，说明碳氢化合物是生物破乳剂分泌所必需的。这一研究结果为XH1资源的开发利用提供了重要参考，不仅对石油污染治理有一定的参考价值，而且对食品、医药等行业也有一定的参考价值。
项目文章3 假单胞菌通过侧向双加氧途径降解多环芳烃和杂环衍生物 发表期刊：Journal of Hazardous Materials 影响因子：13.6 文章题目：A Pseudomonas sp. strain uniquely degrades PAHs and heterocyclic derivatives via lateral dioxygenation pathways 测序平台：Illumina + PacBio 分析内容：细菌基因组完成图测序、转录组测序、16S进化树构建、RT-qPCR等 结果展示 基因组分析 转录组分析 本研究对假单胞菌菌株MPDS的基因组和转录组进行了分析，发现了一个萘降解基因簇，命名为nahAFBCED。菌株MPDS能够利用萘、芴及其杂环衍生物DBF和DBT作为生长的唯一碳源，并能通过侧双氧代谢途径对芴、DBF和DBT进行生物降解。此研究结果进一步了解了萘、蒽、DBF和DBT生物降解的分子机理，并将有助于污染环境的生物修复。
项目文章4 高效降解腈的细菌Rhodococcus rhodochrous BX2的表征和基因组功能分析 发表期刊：Journal of Hazardous Materials 影响因子：13.6 文章题目：Characterization and genome functional analysis of an efficient nitrile-degrading bacterium, Rhodococcus rhodochrous BX2, to lay the foundation for potential bioaugmentation for remediation of nitrile-contaminated environments 测序平台：Illumina + PacBio 分析内容：细菌基因组完成图测序、16S进化树构建、共线性分析、酶活性和代谢产物分析等 结果展示 基因组分析 16S进化树和共线性分析 本研究对能够降解脂肪族腈的紫红红球菌BX2的生长特性、相关酶的生物学活性、基因组功能以及代谢途径进行了探索，结果表明BX2基因组中存在与碳源和氮源代谢、胁迫感应与应答、信号转导以及水平转移相关的基因。基因组分析得到了两个腈类降解相关的基因簇，细胞内诱导的腈水合酶/酰胺酶和腈水解酶均参与了脂肪族腈的生物降解。本文的研究有力地表明了菌株BX2在与腈类化合物相关环境污染的生物修复和降解酶资源开发方面的潜在应用，增进了人们对脂肪族腈类化合物的认识，为红球菌属在生物修复和降解酶资源开发中的潜在应用提供新的前景。
项目文章5 申氏菌有效降解lA多环芳烃，实现污染环境的生物修复 发表期刊：Science of the Total Environment 影响因子：9.8 文章题目：lA multiple PAHs-degrading Shinella sp. strain and its potential bioremediation in wastewater 测序平台：Illumina + PacBio 分析内容：细菌基因组完成图测序、代谢组测序 结果展示 实验设计 本文研究了一株新菌株Shinella sp. FLN14，该菌株能够以芴为唯一碳源，共同代谢多种多环芳烃和杂环衍生物，此外，还针对上述中间体提出了多种降解途径。根据遗传信息，除了双加氧酶和电子传递链外，无法在FLN14中发现能够降解芴的新功能基因簇。此外，FLN14仅在8天后就能几乎完全降解环境污水中的混合多环芳烃和杂环衍生物，并且FLN14在18天反应中保持高活性。综上所述，这些结果表明FLN14是一种具有多种PAHs降解能力的新型高效菌株，可能有助于生物降解，加深人们对废水修复的认识。
项目文章6 贝莱斯芽孢杆菌B. velezensis 504对Xoc野生型菌株RS105具有明显拮抗作用 发表期刊：Frontiers in Cellular Infection Microbiology 影响因子：5.7 文章题目：Antagonistic transcriptome profile reveals potential mechanisms of action on Xanthomonas oryzae pv. oryzicola by the cell-free supernatants of Bacillus velezensis 504, a versatile plant probiotic bacterium 测序平台：Illumina + Pacbio 分析内容：细菌基因组完成图测序、ANI分析、泛基因组分析、Antismash分析、转录组测序等 结果展示 基因组圈图和比较基因组分析 RS105毒力基因对B.velezensis 504的转录反应 研究表明，B.velezensis 504具有较强的抗菌、抗真菌活性和促进植物生长的特性，是一种潜在的植物病害生物防治资源。此外，转录组分析还揭示了生物防治剂破坏病原菌和干扰细菌生长的机制，为农业生物防治提供了基础。
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文献： [1]Xiaozhou Qi, Yong Zhang, Yilin Zhang, et al. Vitamin B12 produced by Cetobacterium somerae improves host resistance against pathogen infection through strengthening the interactions within gut microbiota[J]. Microbiome, (2023) 11:135. [2]Hou, Ning & Wang, Qiaoruo & Sun, Yang & Li, Xianyue & Song, Qiuying & Jiang, Xinxin & Li, Baoxin & Zhao, Xinyue & Zang, Hailian & Li, Dapeng & Li, Chunyan. (2021). A novel biodemulsifier of Bacillus mojavensis XH1–Oxalate decarboxylase with the potential for demulsification of oilfield emulsion. Journal of Hazardous Materials. 407. 124737. 10.1016/j.jhazmat.2020.124737. [3]Yunli Liu , et al. A Pseudomonas sp. strain uniquely degrades PAHs and heterocyclic derivatives via lateral dioxygenation pathways. Journal of Hazardous Materials (2020). [4]An X, Cheng Y, Miao L, Chen X, Zang H, Li C. Characterization and genome functional analysis of an efficient nitrile-degrading bacterium, Rhodococcus rhodochrous BX2, to lay the foundation for potential bioaugmentation for remediation of nitrile-contaminated environments. J Hazard Mater. 2020;389:121906. [5]Wang Z, Hu H, Zhang Z, et al. lA multiple PAHs-degrading Shinella sp. strain and its potential bioremediation in wastewater[J]. Science of The Total Environment, 2023, 879: 162974. [6]Zhou Q, Tu M, Fu X, et al. Antagonistic transcriptome profile reveals potential mechanisms of action on Xanthomonas oryzae pv. oryzicola by the cell-free supernatants of Bacillus velezensis 504, a versatile plant probiotic bacterium[J]. Frontiers in Cellular and Infection Microbiology, 2023, 13: 1175446.
