辣椒溶杆菌全基因组序列特征及其pks-nrps基因簇的初步功能分析

摘要

辣椒溶杆菌（Lysobacter capsici）X2-3是本实验室从小麦根际土壤中分离到的一株溶杆菌菌株。研究发现该菌株对多种病原真菌及卵菌具有很强的拮抗活性，说明其在农业的生物防治方面具有广阔的应用前景。为了解该菌基因组的序列特征，及与抗真菌作用相关基因（簇）的结构和功能特点，本研究利用高通量测序的方法，获取了该菌的全基因组序列，利用生物信息学方法对基因组整体特征及成分进行了初步分析，并且对其中存在的抗真菌物质的基因簇进行了序列分析和功能验证，获得了pks-nrps基因簇内部片段插入突变体，并对突变体进行了拮抗活性的检测。本文的研究结果如下：
　　1、本研究采用Illumina高通量测序技术，对L.capsici X2-3的进行了全基因组测序。通过双端测序共获得5,931,492个读长，经拼接后，产生13个contigs，组装成3个scaffords，基因组大小为6,126,365 bp，测序平均深度为285倍，GC含量为66.79％。使用GeneMarkS软件共预测到5,117个基因，利用GO、KEGG、COG、NR等数据库分别对预测基因进行了注释和代谢通路分析。GO数据库注释结果显示，参与催化活性、代谢进程、细胞进程及结合功能的基因在数量上占有绝对优势；KEGG数据库注释结果表明，代谢涉及的基因数量最多，其次是参与环境信息处理和遗传信息处理涉及的基因，生物体系统基因数量所占的比例最少；COG数据库的功能分类结果表明，参与代谢的蛋白数目最多，其次是参与细胞进程与信号转导及信息存储与处理的蛋白。
　　2、分析了L. capsici X2-3基因组中非核糖体多肽合成酶基因簇的序列。通过序列比对发现，基因组中共存在6个PKS（polyketide synthases）/NRPS（nonribosomal peptide synthetases）基因簇，使用软件PKS-NRPS Analysis对基因组中的PKS/N RPS基因簇进行了模块划分及结构域分析，使用软件NRPS predicor对所有NRPS模块的A结构域进行了底物特异性预测。
　　3、利用重组载体pEX18GM通过同源重组的方法，获得了pks-nrps基因簇的内部片段插入突变体，并对突变体进行了拮抗活性检测。检测结果显示，插入位点位于结构域KS及A内部的突变体完全丧失了对真菌及卵菌的拮抗活性，而插入点位于结构域之间的突变体保持与野生型相同的拮抗活性，这表明，该基因簇负责催化抗真菌物质的生物合成。

目录

声明

缩略词表

1 引言

1.1生防微生物的研究概况

1.2 微生物全基因组研究进展

1.3 辣椒溶杆菌研究概况

1.4 非核糖体多肽合成酶及聚酮合酶

1.5 热稳定抗真菌因子（Heat-Stable Antifungal Fastor，HSAF）的研究现状

1.6 本研究的目的、意义

2 材料与方法

2.1 实验材料

2.2实验方法

3 结果与分析

3.1 基因组DNA的提取

3.2 基因组的测序数据统计

3.3 基因组序列组装

3.4 基因组组分分析

3.5 基因功能注释与分析

3.6 PKS及NRPS基因簇分析

3.7突变体系的构建

3.8 重组质粒的转化及重组子筛选

3.9 重组子的鉴定

3.10 突变体抗菌活性的检测

4 讨论

4.1 L. capsici X2-3基因组特征分析

4.2 L. capsici X2-3中pks-nrps基因簇的功能分析

5 结论

参考文献

致谢

攻读学位期间发表论文