北极冰川冻土Polaromonas属细菌R3-9的基因组学研究

发布时间：2017-09-12 12:27

  本文关键词：北极冰川冻土Polaromonas属细菌R3-9的基因组学研究

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【摘要】：微生物资源种类繁多,功能各异。细菌是微生物群落的重要成员之一,其不仅可以作为初级生产者为生态系统提供了能量来源,而且作为分解者生态系统的物质循环和转化中起到重要作用。冰川冻土在南极和北极分布范围广泛,具有很高的生物生产能力,是极地生态系统的重要组成部分。细菌长期生活在极地恶劣的逆境环境中,对于低温、寡营养等都具有很好的适应机制。对极地细菌基因组的研究,有利于全面系统的认识其对恶劣环境耐受和调控等机制,为后续的工程菌的筛选和构建奠定基础。本研究从北极新奥尔松地区冻土样本中分离纯化获得了17个属的36个菌株,由于其中的R3-9菌株能在极低温条件下生长良好,因此我们对该菌株的基因组组分和特征通过全基因组测序进行了更深入的分析。细菌R3-9是革兰氏染色阴性菌,杆状、嗜冷。对R3-9菌株进行16S rRNA序列分析显示其与Polaromonas属的多个菌株有非常高的同源性,与Polaromonas glacialis Cr4-12(T)细菌相似性达98.54%,说明R3-9菌株是P.glacialis种。提取Polaromonas glacialis R3-9菌株的全基因组DNA,分别构建了插入片段长度为500 bp和6000bp的两个测序文库,采用Illumina HiSeq2000高通量测序平台对两个文库进行PE 90测序,对测序后的原始数据过滤后共获得754Mb的序列数据。利用SOAP denovo软件进行基因组序列拼接组装,最终获得Polaromonas glacialis R3-9菌株基因组序列的精细图谱(59个contigs口27个scaffolds)。分析结果显示Polaromonas glacialisR3-9菌株基因组大小为5,284,042 bp,G+C含量为62.27%。通过建立生物信息分析软件系统,用Glimmer v3.0对拼接组装的全基因组序列进行开放阅读框(ORFs)的预测,用tRNAscan-SE和RNAmmer对基因组序列进行扫描,并使用nr数据库、Swiss-Prot蛋白数据库、COG数据库和KEGG数据库等公共数据库,对基因功能进行了预测和分析。发现该菌基因组编码5,375个CDSs,有3个rRNA,小卫星序列112个,微卫星序列47个,蛋白4,577个。串联重复序列共198个,总长为19,289 bp,占基因组全长的0.36%。在鉴定的4,577个基因中,4,113个分布于已知的34个KEGG功能集。根据KEGG通路分析结果显示Polaromonas glacialis R3-9菌株有很多基因比对到丁酸代谢途径、苯甲酸代谢途径、丙酸代谢途径、甲烷代谢途径、萘代谢途径、氮代谢途径,还有许多基因比对到丙酮酸代谢途径、氧化磷酸化代谢途径、叶绿素代谢途径、光合作用代谢途径等,说明该菌株对生态环境中的物质转化和能量转换方面可能起到重要作用。将注释结果提交DDBJ/EMBL/GenBank,获得Polaromonas glacialis R3-9染色体的序列登录号为JMDZ00000000。通过北极冻土样本中细菌的分离纯化及对Polaromonas glacialis R3-9菌株基因组学分析,使我们更多的了解北极冰川冻土中的微生物资源,对后续功能基因组学研究提供数据和理论依据。
【关键词】：细菌分离纯化 Polaromonas glacialis R3-9 全基因组测序 功能基因
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：Q933
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 第一章 前言11-23
• 1.1 微生物资源简介11-16
• 1.1.1 冰川微生物资源11-13
• 1.1.2 微生物的分离13-15
• 1.1.3 微生物资源的开发利用15-16
• 1.2 微生物组学研究现状16-21
• 1.2.1 基因组学16-18
• 1.2.2 转录组学18-19
• 1.2.3 蛋白组学19-20
• 1.2.4 代谢组学20
• 1.2.5 基因型特性分类20-21
• 1.3 本研究的意义21-23
• 第二章 材料与方法23-35
• 2.1 实验材料23-25
• 2.1.1 样品与菌株23
• 2.1.2 培养基23
• 2.1.3 试剂和药品23-25
• 2.1.4 主要仪器与设备25
• 2.2 实验方法25-35
• 2.2.1 冻土中微生物的分离纯化25
• 2.2.2 革兰氏染色与显微观察25-26
• 2.2.3 16S rRNA基因序列分析26-27
• 2.2.4 全基因组DNA提取及测序27-32
• 2.2.5 基因组组装32-33
• 2.2.6 基因组的注释33-35
• 第三章 结果与讨论35-57
• 3.1 菌株的分离35
• 3.2 R3-9菌株的形态特征35-36
• 3.3 R3-9菌株的16S rRNA基因序列分析36-37
• 3.4 全基因组DNA提取及测序37
• 3.5 基因组组装37-41
• 3.5.1 测序数据量37
• 3.5.2 原始数据的过滤37-38
• 3.5.3 15-mer分析结果38-39
• 3.5.4 组装结果39-40
• 3.5.5 GC-Depth分析40-41
• 3.6 R3-9基因组的注释41-57
• 3.6.1 基因预测结果41-42
• 3.6.2 重复序列测序结果42-43
• 3.6.3 ncRNA的预测结果43-44
• 3.6.4 基因功能注释结果44-56
• 3.6.5 基因组序列提交56-57
• 第四章 结果与展望57-60
• 参考文献60-64
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果64-65
• 致谢65-66
• 附件66

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

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本文编号：837250