基于全基因组序列对肠杆菌目固氮菌的系统分类

摘要

最近的研究基于细菌全基因组序列，通过系统发育分析和比较基因组学分析，将肠杆菌目分为七个科:Enterobacteriaceae、Erwiniaceae、Pectobacteriaceae、Yersiniaceae、Hafniaceae、Morganellaceae和Budviciaceae。本研究基于细菌全基因组序列，用分类基因组学方法对肠杆菌目中的固氮菌进行系统分类。
　　从NCBI GenBank基因组数据库中公布的肠杆菌目53个属14754个细菌全基因组序列中检索固氮酶和固氮基因，发现217个固氮菌株，分布于四个科（Enterobacteriaceae，Pectobacteriaceae，Yersiniaceae和Erwiniaceae）。基于细菌16S rRNA基因序列相似度和全基因组序列相似度分析并用核心基因组编码氨基酸序列构建系统发育树，确定固氮菌分布于Enterobacteriaceae科的Klebseilla属、Raoultella属、Kosakonia属和Mangrovibacter属，Pectobacteriaceae科的Dickeya属、Pectobacterium属和Brenneria属，Yersiniaceae科的Rahnella属，Erwiniaceae科的Pantoea属。研究发现38个固氮菌株可能属于13个分类新种，分别属于Klebsiella属、Koskonia属、Diekeya属、Pectobacterium属、Rahnella属和Pantoea属。目前，Klebsiella variicola，Klebsiella michiganensis，Raoultellaterrigena,D.dadantii,D.dianthicola,D.paradisiaca,D.solani,P.atrosepticum及可能的13个新种的所有成员都是固氮菌。
　　用核心基因组编码氨基酸序列构建系统发育树和计算成对基因组间的POCP(percentage of conserved proteins)的结果支持将Raoultella属合并到Klebsiella属，将Enterobacter massiliensis和Escherichia vulneris合并到Kosakonia属。
　　以NifH、NifD和NifK蛋白的氨基酸序列构建的系统发育树显示少数菌株的固氮基因曾在肠杆菌目的科间、同一科的属间或同一属的种间发生过水平转移。如Pantoea属仅有的2个固氮菌株At-9b和AS-PWVM4的固氮基因可能从Kosakonia属的固氮菌水平转移而来。
　　本研究理清了肠杆菌目中固氮菌的分类地位，发现多数固氮肠杆菌是Klebsiella属的人体致病菌和Dickeya属的植物病原菌，不应作为生物肥料应用。

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致谢

摘要

第一章 固氮菌、肠杆菌目系统分类和细菌系统分类方法学进展

1．1 固氮菌和固氮基因

1．2 肠杆菌目的系统分类

1．3 细菌系统分类方法学进展

第二章 基于全基因组序列系统分类肠杆菌目的固氮菌

2．1 研究背景和目的

2．2 材料和方法

2．2．1 从基因组数据库中检索固氮酶或固氮基因

2．2．2 基于细菌16S rRNA基因序列分类鉴定固氮菌

2．2．3 基于全基因组相似度(overall genome relatedness)分类鉴定固氮菌

2．2．4 基因组间保守蛋白百分比(POCP)的计算

2．2．5 细菌基因组测序

2．2．6 核心基因组编码氨基酸序列的系统发育分析

2．2．7 基于nifHDK基因构建系统发育树

2．3 结果与讨论

2．3．1 肠杆菌目固氮菌的系统分类

2．4 结论

参考文献

附表