收藏本站
《中国科学院研究生院(海洋研究所)》 2016年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

3 株南极海洋石油烃低温降解菌(Shewanella sp.NJ49、Pseudoalteromonas sp.NJ289和Planococus sp.NJ41)基因组学及比较研究

刘芳明  
【摘要】:本研究对3株南极海洋石油烃低温降解菌Shewanella sp.NJ49、Pseudoalteromonas sp.NJ289和Planococcus sp.NJ41的基因组展开测序、拼接和组装,通过全基因组测序,获得了3株细菌的基因信息,基于目前的基因数据库、蛋白数据库信息,对获得的全基因组进行功能注释,并根据代谢途径注释结果,分析低温降解菌的代谢过程和相关低温、耐盐和抗辐射适应机制和降解酶基因,同时对3株细菌的比较基因组学进行了研究,初步探明了3株细菌的全基因组序列和适应低温、高辐射、高盐极端环境的基因。主要的研究结果如下:(1)Shewanella sp.NJ49基因组总长度约为4.7M,平均G+C含量为41.57%,有4个scaffold;在该基因组中存在5个不完整的前噬菌体;基因组中有12段CRISPR序列,推测该菌在抵抗外源DNA入侵方面具有一定的免疫能力。393蛋白编码基因中存在信号肽序列,占总蛋白编码基因数量的9.41%;4,173蛋白编码基因中存在至少一个及以上的跨膜螺旋区域,占总蛋白编码基因数量的25.23%;GO注释结果表明,胞外组分、生物合成过程及细胞组分中的基因最多;COG注释结果表明,一般功能基因居多,其次为未知功能的基因,转录和信号转导过程涉及的基因数量也较多。注释结果表明菌株NJ49存在可降解苯、萘、二甲苯、苯乙烯、氯代烷烃、氨基苯甲酸及芳香族化合物等异源物质的基因。(2)Pseudoalteromonas sp.289基因组总长度约为3.5M,平均G+C含量为40.83%;357个蛋白中存在信号肽,占总蛋白数量的9.94%;853个蛋白编码基因中存在至少一个及以上的跨膜螺旋区域,占总蛋白编码基因数量的23.7%;GO注释结果表明,生物过程、胞外氮组分和铁结合蛋白中的基因最多;COG注释结果表明,未知基因最多,高达28.55%,说明该细菌含有大量未知功能的基因,是一个潜在的新基因库,其次为一般功能基因,氨基酸转运和代谢过程涉及的基因数量也较多;KEGG注释结果表明,该菌中代谢类基因最多,以一般代谢类基因最多,其次为氨基酸代谢基因,再次为碳代谢相关基因。系统发育分析结果表明,菌株NJ289可能是一个新种。(3)Planococcus sp.NJ41基因组总长度3.1M,平均G+C含量为39.69%,该菌共有3,138个编码基因,其总长度2,743,959bp,编码基因的平均长度874bp,编码序列的覆盖度达到87.17%。NJ41基因组内共有127个重复序列,其中LTR长末端重复序列74个,DNA转座子15个,LINE长散在重复序列24个,SINE短散在重复序列10个,RC滚环1个,未知重复序列3个,串联重复序列中小卫星DNA85个,微卫星DNA2个;非编码RNA中,t RNA共67个,平均长度77bp,5s r RNA9个,平均长度115bp,16s r RNA9个,平均长度1,538bp,23s r RNA9个,平均长度2,932bp,s RNA2个,平均长度98bp;NJ41不含有前噬菌体和CRISPRs,但有7个基因岛,平均长度为15,429bp,显示了其部分基因横向起源迹象,该菌的低温适应性或者低温降解功能可能与基因岛上的基因有关;GO注释结果表明,在细胞组分大类基因中细胞和细胞组分的基因数量较多为821个基因,在参与生物过程大类基因中参与参与代谢和细胞的基因数量很多,分别为1,246和1,173个基因,在分子功能大类基因中,催化活性和结合基因数最多,分别为1,319和965个。经过深入分析,在NJ41菌基因组中发现了双加氧酶和单加氧酶相关基因,其中单加氧酶基因有Pcp、次氮基三乙酸酯单加氧酶组分A和组分B、五氯酚-4单加氧酶,双加氧酶基因有联苯双加氧酶、mhq O\色氨酸-2,3-双加氧酶、2-硝基甲烷双加氧酶和PF00903蛋白家族。COG注释表明,参与基本代谢(Metabolism)的蛋白数目最多。二级分类中,COG类别E(氨基酸转运与代谢)、J(翻译,核糖体结构和生物合成)和P(无机离子转运与代谢),所涉及的蛋白数目相对较多,分别占预测蛋白总数的13%、8%、8%。将菌株NJ41基因组预测的所有基因与KEGG数据库进行比对,在7205个全基因中,57%(1790个)的基因与KEGG数据库基因匹配,1790个基因共涉及142条33类KEGG代谢途径。注释结果表明菌株NJ41中存在可以降解苯、萘、二甲苯、苯乙烯、氯代烷烃、氨基苯甲酸及芳香族化合物等异源物质的基因。(4)3株细菌有各自不同的低温适应、耐盐和抗辐射机制以及降解酶系统。在低温适应机制方面,3株细菌都含有低温适应的分子伴侶Grp E和热激蛋白,不同的是NJ289和NJ41含有大量的冷激蛋白,NJ49不含有冷激蛋白,但NJ49的热激蛋白及热激蛋白转录因子非常丰富且多元化,其分子量有12KDa、70k Da、10k Da不等,还注释到热休克蛋白转录因子hsf1。NJ41菌株中发现冷休克蛋白Csp A和Csp C和一些类似冷激蛋白的基因和分子伴侣基因(Dna J、Dna K、Dna E);抗辐射机制方面,3株细菌均依赖Uvr ABC系统进行DNA损伤修复,菌株NJ49和菌株NJ289还注释到调节因子Uvr Y,与Schizosaccharomyces属细菌和Bacillus属细菌中的紫外DNA修复核酸内切酶相近;耐盐机制方面,3株细菌都包含Trk系统和Na+/H+逆向转运蛋白系统。NJ289还包含prop系统,菌株NJ41含有脯氨酸合成基因:pro A、pro B及pro C和put P、pan F等转运体;在降解异源物质方面,3株细菌都可以降解一定范围的芳烃,都含有多种降解酶系统,其中NJ49中注释到烷烃单加氧酶基因alk B和双加氧酶基因,NJ289中注释到了醛脱氢酶、醇脱氢酶等烷烃代谢相关酶基因,NJ41中注释到了儿茶酚-2,3-双加氧酶和乙醛脱氢酶等萘代谢相关酶基因。(5)3株细菌与其他同属菌存在染色体基因组序列重排现象。系统发育分析预示着NJ289可能是新种,在NJ289中注释到了两个基因簇,显示NJ289在抗菌、抗肿瘤或抗真菌药物合成中具有一定的潜力。在NJ41中注释到有2个基因簇(terpene)。
【学位授予单位】:中国科学院研究生院(海洋研究所)
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:X55;X172

【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王伟伟;唐鸿志;许平;;嗜盐菌耐盐机制相关基因的研究进展[J];微生物学通报;2015年03期
2 张荣秋;董纯明;盛华芳;白秀花;矫立萍;刘金禄;汪卫国;周宏伟;邵宗泽;;白令海和楚科奇海表层沉积物中多环芳烃降解微生物多样性[J];海洋学报(中文版);2014年04期
3 辛玉华;周宇光;东秀珠;;低温细菌与古菌的生物多样性及其冷适应机制[J];生物多样性;2013年04期
4 于寒颖;杨慧;;石油烃降解酶及其基因的结构、功能和表达调控[J];应用与环境生物学报;2012年06期
5 王建宁;董纯明;赖其良;林龙山;邵宗泽;;北极表层海水中氯代十六烷降解菌的多样性[J];微生物学报;2012年08期
6 孙敏;沈先荣;侯登勇;施展;罗群;何颖;;高效柴油降解菌Acinetobacter sp.W3分离鉴定及降解酶基因扩增分析[J];生物技术通报;2012年06期
7 孙玉萍;王红英;刘素辉;倪萍;马海梅;;新疆油污土壤中石油烃降解菌筛选及鉴定[J];中国公共卫生;2011年10期
8 王丽丽;何进;王阶平;;成簇的规律间隔的短回文重复序列CRISPR的研究进展[J];微生物学报;2011年08期
9 李铁民;杜波;;CRISPR-Cas系统与细菌和噬菌体的共进化[J];遗传;2011年03期
10 余瑛;郭志龙;卫泽峰;罗微;黄伟九;陈波水;;润滑油降解菌的筛选及其alkB基因的PCR分析[J];西南农业学报;2011年01期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 于子超;海洋假交替单胞菌适应海冰环境的机制及其遗传操作体系的建立[D];山东大学;2014年
2 于敏;金丽假交替单胞菌JG1抑菌机理研究[D];中国海洋大学;2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 陈昕;深海弯曲菌(Thalassolituus spp.)低温烷烃降解机制的研究及其在海洋环境中多样性分析[D];厦门大学;2014年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 汪淼;于琪;苟敏;;一株栖盐田菌Salinicola sp.W1的柴油降解特性研究[J];湖北农业科学;2016年12期
2 崔美岩;张淼;许宗为;王佳蕊;王栋;张志霞;陈骏;谈重芳;;乳酸菌在极端条件下抗逆性的研究进展[J];中国乳品工业;2016年05期
3 王晓霞;苏哲;岳彩云;樊金会;;CRISPR-Cas9植物基因编辑系统敲除拟南芥AG基因表达载体的构建[J];分子植物育种;2016年03期
4 秦超勇;;CRISPR/Cas9基因编辑技术及其引发的伦理问题[J];生物学教学;2016年02期
5 李阳;车帅;王桢;林学政;;南极适冷菌Psychrobacter sp.G冷激蛋白基因Csp2039的表达分析[J];海洋科学进展;2016年01期
6 李晓亮;蔡明明;李阳;张培玉;林学政;;第六次北极科学考察海洋沉积物可培养细菌的多样性分析[J];微生物学通报;2016年05期
7 李晓森;周世坤;刘石磊;;气相色谱法测定土壤中柴油含量[J];化学分析计量;2015年06期
8 李坤珺;龙健;;山西运城盐湖嗜盐细菌的系统发育与种群多样性[J];贵州农业科学;2015年11期
9 夏凯;梁新乐;李余动;;醋酸菌中CRISPR位点的比较基因组学与进化分析[J];遗传;2015年12期
10 邱孜博;汪荣;张杨;吴茜;谢笔钧;杨季芳;陈吉刚;孙智达;;红球菌及其生物降解作用研究进展[J];食品科学;2016年07期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 刘芳明;3 株南极海洋石油烃低温降解菌(Shewanella sp.NJ49、Pseudoalteromonas sp.NJ289和Planococus sp.NJ41)基因组学及比较研究[D];中国科学院研究生院(海洋研究所);2016年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 董斐;崔长征;冯天才;冯耀宇;刘勇弟;;中度嗜盐菌Martelella sp.AD-3降解菲过程中水杨酸-5-羟化酶的酶学性质[J];微生物学报;2012年08期
2 ;Psychrotolerant methanogenic archaea:Diversity and cold adaptation mechanisms[J];Science China(Life Sciences);2012年05期
3 董纯明;陈亮;廖悦婷;邵宗泽;;一株深海热液环境来源的PAHs降解菌TVG9-Ⅶ的系统发育与降解基因[J];微生物学报;2011年11期
4 郭娜;李志敏;叶勤;;烷烃降解菌的筛选、鉴定及优势菌株的降解特性[J];应用与环境生物学报;2011年04期
5 周蕾;MBADINGA Serge Maurice;王立影;刘金峰;杨世忠;牟伯中;;石油烃厌氧生物降解代谢产物研究进展[J];应用与环境生物学报;2011年04期
6 吴常亮;王鑫;邵宗泽;;印度洋表层海水石油降解菌的多样性分析[J];微生物学报;2010年09期
7 张月梅;祖国仁;那广水;陈彤;张琳;刘春阳;顾佳;;北极耐冷石油降解菌的筛选、鉴定及其碳源利用广谱性[J];海洋环境科学;2010年02期
8 林艳梅;生吉萍;申琳;程凡升;;适冷纤维素降解微生物研究进展[J];生物技术;2010年02期
9 李博;沈璐;张德民;;石油污染海水中细菌群落的动态变化[J];宁波大学学报(理工版);2009年04期
10 屠明明;王秋玉;;石油污染土壤的生物刺激和生物强化修复[J];中国生物工程杂志;2009年08期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 王俊锋;三株海洋真菌活性次生代谢产物及其碱调节研究[D];中国海洋大学;2012年
2 刘瑞;副溶血弧菌丝氨酸蛋白酶及溶血素的表达、纯化、定点突变及弧菌多联DNA疫苗的研制[D];中国海洋大学;2011年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 吕凤霞,顾振新,方维明,汪志君;苦味苷降解菌的分离鉴定及其生长特性的研究[J];食品科学;2003年03期
2 刘新,尤民生,蔡志成,廖金英,魏英智;土壤中毒死蜱降解菌的诱发和持效期研究[J];生态学杂志;2004年01期
3 臧瑞玲;胡晓芳;印春生;蔡伟民;王艳;;农田土壤中辛基酚聚氧乙烯醚降解菌的分离[J];环境科学与技术;2006年04期
4 吴智诚;佘晨兴;马秀玲;陈盛;;机油降解菌的分离、筛选和鉴定[J];福建轻纺;2006年10期
5 秦华;林先贵;尹睿;陈瑞蕊;张华勇;王俊华;;接种降解菌对土壤中邻苯二甲酸二异辛酯降解的影响[J];应用与环境生物学报;2006年06期
6 张祥胜;熊涛;;烃降解菌研究进展及低能离子束应用于诱变育种的设想[J];安徽农业科学;2007年32期
7 刘艳锋;周作明;李小林;荆国华;方柏山;;芘降解菌的分离纯化及其降解性能测定[J];华侨大学学报(自然科学版);2008年02期
8 王基成;张秀霞;房苗苗;吴伟林;赵朝成;鲁军;;两株吡啶降解菌的分离与鉴定[J];生态环境;2008年01期
9 张秀霞;王基成;吴伟林;房苗苗;鲁军;;一株喹啉降解菌的分离与鉴定[J];农业环境科学学报;2008年03期
10 李丰超;唐世乔;秦小萍;王国惠;雷恒毅;;亚硫酸化坚木栲胶降解菌筛选研究[J];化学与生物工程;2008年08期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 臧瑞玲;鲁春辉;胡晓芳;印春生;蔡伟民;王艳;;非离子表面活性剂辛基酚聚氧乙烯醚降解菌的分离[A];第二届全国环境化学学术报告会论文集[C];2004年
2 D.J.Vaccal;W.F.Bleam;W.J.Hickey;霍炜洁;于江;;土壤中腐植酸吸附菲的降解菌的分离[A];第六届全国绿色环保肥料新技术、新产品交流会论文集[C];2006年
3 王荣;张颖;任瑞霞;李慧;王新新;史荣久;徐慧;;利用载体吸附富集方法筛选土壤中芘降解菌的研究[A];第十次全国环境微生物学术研讨会论文摘要集[C];2007年
4 赵平芝;李小会;张玲;朱晓飞;王睿勇;;溴甲烷降解菌的富集培养和分离筛选[A];2008年中国微生物学会学术年会论文摘要集[C];2008年
5 李体文;魏朝俊;贾临芳;赵建庄;;丙环唑降解菌筛选的初步研究[A];农业环境与生态安全——第五届全国农业环境科学学术研讨会论文集[C];2013年
6 赵东岳;李勇;丁万隆;刘敏;;人参自毒物质降解菌的筛选及其降解特性的初步研究[A];海峡两岸暨CSNR全国第十届中药及天然药物资源学术研讨会论文集[C];2012年
7 赵野;邓新平;胡国胜;;土壤中乙草胺降解菌的培养和筛选[A];庆祝重庆市植物保护学会成立10周年暨植保科技论坛论文集[C];2007年
8 王中华;梁静儿;杨建强;周君;李成华;李太武;;原油微生物群落构成及降解菌降解特性的研究[A];2013中国环境科学学会学术年会论文集(第八卷)[C];2013年
9 李宝庆;鹿秀云;李社增;马平;;甲醇降解菌的筛选、鉴定及其特性研究[A];第二届全国农业环境科学学术研讨会论文集[C];2007年
10 王新新;白鹤;李辰;赵丽彬;吴亮;韩增;安伟;陈宇;;耐盐烃降解菌基因组学研究进展[A];2014中国环境科学学会学术年会(第十、十一章)[C];2014年
中国重要报纸全文数据库 前1条
1 本报记者 王秋蓉;极地微生物研究六年终成正果[N];中国海洋报;2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 胡桂萍;氟氯氰菊酯降解菌FLQ-11-1分离鉴定、降解特性及降解机理[D];福建农林大学;2014年
2 刘芳明;3 株南极海洋石油烃低温降解菌(Shewanella sp.NJ49、Pseudoalteromonas sp.NJ289和Planococus sp.NJ41)基因组学及比较研究[D];中国科学院研究生院(海洋研究所);2016年
3 袁军;印度洋深海多环芳烃降解菌的多样性分析及降解菌新种的分类鉴定与降解机理初步研究[D];厦门大学;2008年
4 许敬亮;多菌灵降解菌的分离、鉴定及其降解特性研究[D];南京农业大学;2006年
5 马静;多环芳烃降解菌的筛选、降解机理及降解性能研究[D];大连理工大学;2013年
6 侯颖;芳氧苯氧丙酸类和氯乙酰胺类除草剂降解菌的分离鉴定、降解基因克隆表达及其代谢途径研究[D];南京农业大学;2011年
7 宋立超;盐土多环芳烃降解菌筛选分离及其污染修复应用基础研究[D];沈阳农业大学;2011年
8 骆苑蓉;多环芳烃降解菌的降解特性与降解途径研究[D];厦门大学;2008年
9 刘新;有机磷杀虫剂降解菌的诱发、分离与降解效果研究[D];福建农林大学;2002年
10 王云慧;海带抗褐藻酸降解菌感染反应的生物学特征研究[D];中国海洋大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 赵永斌;3种四环素类抗生素降解菌的筛选及降解特性的研究[D];山西农业大学;2015年
2 吕勃熠;芳香烃降解菌的分离、鉴定及性质研究[D];天津理工大学;2015年
3 郑瑞雨;渤海湾中柴油降解菌的降解性能及其固定化研究[D];燕山大学;2015年
4 张顺;二氯喹啉酸降解菌筛选、鉴定和应用研究[D];中国农业科学院;2015年
5 黄现恩;几株微囊藻毒素降解菌和溶藻菌的分离鉴定及作用效果[D];苏州大学;2015年
6 贺艳艳;红树林沉积物中磺胺间甲氧嘧啶(SMMX)降解菌的筛选及其降解性能研究[D];广东海洋大学;2015年
7 高悦;固定化原油降解菌的制备及其降解特性研究[D];吉林农业大学;2015年
8 孙国强;固定化降解菌Pseudomonas sp.DNB-S1对DBP污染土壤修复的研究[D];东北农业大学;2015年
9 段淑伟;邻苯二甲酸二丁酯降解菌DNB-S1的筛选和其酶制剂的初步应用[D];东北农业大学;2015年
10 温荣提;尼古丁降解菌Pusillimonas sp.T2的筛选、鉴定、降解特性及代谢途径的初步研究[D];浙江工业大学;2015年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026