节杆菌HW08全基因组分析及其特性研究

发布时间：2021-03-06 12:44

苦马豆素(swainsonine,SW)是疯草的主要有毒成分,可以抑制α-甘露糖苷酶和甘露糖苷酶II的活性,导致低聚糖贮积症。动物摄入过量苦马豆素后会表现出失重、精神抑郁、行为改变、不孕不育等临床病理特征,目前仍缺乏有效的防治方法。微生物降解苦马豆素可作为防治动物中毒的一种新思路。本实验室分离出的节杆菌HW08(Arthrobacter sp.HW08)能高效降解苦马豆素。为了揭示节杆菌HW08降解苦马豆素的机制,探究节杆菌在恶劣环境中的生存策略,本研究对节杆菌HW08进行了全基因组测序、注释和分析;并结合注释结果对节杆菌HW08的底物利用多样性、抗生素抗性和质粒等进行了研究,得到如下结果:通过三代测序,节杆菌HW08含有一个大小为5,063,552 bp的环状染色体,G+C含量为62.65%。通过基因注释,共获得4816个基因,其中4742个为蛋白编码基因。通过与COG数据库比对,发现节杆菌HW08的基因组中有将近半数的基因参与生物代谢。KEGG代谢通路数据库显示这些基因分布于13个氨基酸代谢通路、14个糖代谢通路和11个脂质代谢通路。GO数据库注释结果显示,节杆菌HW08的基因可分为三个区域,区域1生物学途径注释到5943个基因;区域2细胞学组件中注释到1752个基因。基因组分析还表明该菌有多个基因参与渗透压调节和氧化应激的保护,但在重金属离子抗性方面仅注释到了抗铜离子和砷酸盐的相关基因。底物利用多样性试验显示该菌可以利用苯甲酸钠、对氨基苯磺酸、4-氨基安替比林、L-脯氨酸、L-哌啶酸、1-甲基吡咯烷、N-甲基哌啶、敌敌畏和辛硫磷作为唯一氮源和碳源生长。抗生素抗性试验结果表明该菌对卡那霉素和链霉素具有抗性,但在基因组中并没有注释到已知的抗性基因。除此之外,在该基因组中还发现了一条编码杆菌肽抗性蛋白BacA的基因,这在节杆菌中尚属首次。通过脉冲场凝胶电泳检测质粒,确定了节杆菌HW08中不含有任何形式的质粒。
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：S859.8

文章目录

摘要

Abstract

文献综述

第一章节杆菌的研究进展

1.1 节杆菌生物学特征

1.2 节杆菌生物降解的多样性

1.2.1 三嗪类农药

1.2.2 有机磷类农药

1.2.3 芳香族化合物

1.2.4 生物碱类化合物

1.3 节杆菌对环境适应性的研究

1.3.1 渗透压调节

1.3.2 氧化应激的保护

1.3.3 重金属离子抗性

1.4 节杆菌基因组学研究现状

1.5 小结

试验研究

第二章节杆菌HW08全基因组测序及分析

2.1 材料

2.1.1 菌种来源

2.1.2 实验仪器

2.1.3 主要试剂

2.1.4 培养基

2.2 方法

2.2.1 菌种复苏及扩大培养

2.2.2 测序和拼接组装

2.2.3 基因组组分分析

2.2.4 基因功能注释

2.3 结果

2.3.1 基因组拼接组装

2.3.2 基因组概述

2.3.3 基因组序列的注释与分析

2.4 讨论

2.5 小结

第三章节杆菌HW08的特性研究

3.1 材料

3.1.1 菌种来源

2.1.2 实验仪器

3.1.3 主要试剂

3.1.4 培养基和缓冲液

3.2 方法

3.2.1 节杆菌HW08底物利用多样性试验

3.2.2 节杆菌HW08抗生素抗性试验

3.2.3 脉冲场凝胶电泳检测节杆菌HW08质粒

3.3 结果

3.3.1 节杆菌HW08底物利用多样性

3.3.2 节杆菌HW08抗生素抗性试验

3.3.3 节杆菌HW08质粒检测

3.4 讨论

3.5 小结

结论

参考文献

致谢

作者简介

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