生防菌Htq6的比较基因组学及抑制灰霉病菌的转录组研究

来源 :山西农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:flyskyxun
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为更好的利用生物方法控制植物病害,课题组前期分离筛选得到了一株对多种病菌具有较好抑制效果的核桃内生菌,经鉴定命名为解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens)Htq6;同时经过研究发现该菌株可在番茄植株体内成功定殖,并相应研发了生防可湿性粉剂,于田间应用对番茄灰霉病具有较好的防治效果,在生物防治领域具有较大潜力。为深入探讨该菌生防机制,本研究对生防菌Htq6的全基因进行测序,与多种芽孢杆菌进行了比较基因组学分析,同时转录组分析了生防菌Htq6发酵液处理后番茄灰霉病菌的响应机制,具体研究结果如下:1.对生防菌Htq6全基因组进行测序,基因组大小3888123bp,GC含量为46.54%,非编码t RNA 85个,总长6580bp。可编码基因3841个,碳水化合物活性酶(CAZyme)146个,此外,预测有14条抗菌基因簇,可产生已知的Surfactin、Bacilysin、Bacillibactin、Difficidin、Fengycin、Bacillaene、Macrolactin、Butirosin和九种抗菌物质。所得基因序列上传Gene Bank数据库,登录号CP050462。2.采用基于全基因保守蛋白及平均核苷酸同源性(ANI)方法,从NCBI下载的333株芽孢杆菌进行系统进化分析,发现了含本试验菌株Htq6在内的59株解淀粉芽孢杆菌,由于解淀粉芽孢杆菌和贝莱斯芽孢杆菌分类地位的演变,目前在分类命名上仍然错误,应该更正为贝莱斯芽孢杆菌;同时分析了以16Sr RNA序列及gyr A、gyr B和rpo B基因序列对贝莱斯芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌和暹罗芽孢杆菌的鉴定区分,表明基于16Sr RNA序列和rpo B基因序列无法对三种芽孢杆菌进行详细区分,推荐使用gyr A或gyr B基因序列,作为三种菌株的鉴定依据。3.通过比较分析不同次生代谢产物基因簇在36株芽孢杆菌的分布情况,将所有菌株次生代谢产物基因簇划分为35个类别,其中6种基因簇类别为所有解淀粉芽孢杆菌和贝莱斯芽孢杆菌共有基因簇;贝莱斯芽孢杆菌是拥有的抗菌次生代谢基因簇种类最多的菌,difficidin是贝莱斯芽孢杆菌特有基因簇产生的抗菌活性物质;macrolactin主要由贝莱斯芽孢杆菌产生;羊毛硫肽类化合物(Lanthipeptide)为解淀粉芽孢杆菌所特有基因簇产生的抗菌物质,这些物质分别在贝莱斯芽孢杆菌和解淀粉芽孢杆菌作为生防菌的应用中发挥重要作用。4.通过RNA-Seq技术测定了番茄灰霉病菌(Botrytis cinerea)受生防菌Htq6发酵液处理后转录组表达谱,共得到27054421条原始reads。通过转录组数据的筛选,得到差异表达基因1416个,涉及上调744个,下调672个;后对差异基因进行了COG注释以及KEGG通路富集分析,发现差异基因主要集中在碳水化合物与氨基酸的代谢等过程。结果分析证明了经发酵液处理后番茄灰碳源和能量利用、细胞壁、细胞膜及抗氧化相关的基因受到了影响,对生防菌可能的抑菌机制及灰霉菌的胁迫响应机制进一步了解。本研究通过二代高通量测序技术获得了高质量的生防菌Htq6基因组,预测了其可能产生9种次生代谢产物,确定了60株应重新命名为贝莱斯芽孢杆菌的菌株,转录组分析阐明了生防菌Htq6可对番茄灰霉病菌的碳源利用和能量产生、细胞壁合成和降解、生物膜合成及抗氧化相关基因产生影响。
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