明亮发光杆菌ANT-2200基因研究获重要进展

  早在200多年前,就有记载说在浩瀚的海洋中,一些动物身体或一些海水区域会有发光的现象。直到19世纪末到20世纪中期,科学家们才知道有些发光现象是源于海洋细菌,这类细菌被统称为发光细菌。发光细菌主要分布于各类海洋环境中。这类细菌营化能异养生长,其生长所需的能量来源于有机物氧化过程中释放的化学能。海生发光细菌的生活方式主要有以下四种:(1)自由浮游生存:以海水中的有机物为生;(2)附着生存:附着在鱼类、软体动物、甲壳类等海洋生物的皮肤上,以这些生物的分泌物为食物;(3)消化道中寄生:许多鱼类、甲壳类的消化道中常含有大量的发光菌,这些细菌以消化道内的有机物为食,可随食物残渣被排出体外,是常见水产品病原菌;(4)与海洋生物共生:某些深海鱼类和软体类具有专门的发光器官-发光器(Light organ),里面含有高丰度的发光细菌,这些细菌以共生宿主供给的有机物为生。 

  发光细菌是一类经由细胞内酶促氧化还原反应发出可见光的细菌,该属细菌展示了自由生活、共生、甚至深海嗜压生活等丰富的生理生态多样性。目前来说,从基因组水平分析造成这类种间多样性的原因报道甚少。明亮发光杆菌ANT-2200菌株是唯一一株纯培养的深海嗜压发光细菌,其分离自地中海2200的深水中。吴龙飞课题组张圣妲博士等通过全基因测序和分析的方法,获得了明亮发光杆菌ANT-2200的全基因组序列,这是目前首个报道的该种细菌的基因组信息。明亮发光杆菌ANT-2200的基因组总长度为5.1MBGC含量为38.89%,包括两个环形染色体和一个环形质粒,共编码4667个基因。通过与同属的612株细菌基因组的对比分析,该课题组发现明亮发光杆菌ANT-2200luxLCDABEFG-ribEBHA操纵子与P. leiognathi subsp. mandapamensis svers.1.1的高度同源。 

  此前,有研究发现深海嗜压细菌P. profundum SS9编码两套边鞭毛系统,分别在不同静水压力或不同粘度下起作用,这是此菌株适应深海压力的重要特征之一。通过分析,该课题组发现明亮发光杆菌ANT-2200也编码两套系统,并且与上述P. profundum SS9中得鞭毛基因高度同源,此外,明亮发光杆菌ANT-2200菌株拥有四套氧化三甲胺还原酶的编码基因,这些特征均与ANT-2200适应高静水压的生活直接相关。综上所述, ANT-2200的基因组将被作为明亮发光杆菌菌种的首个代表性基因组,用于分析发光细菌的进化对深海栖息地的适应。 

    

  

 

  明亮发光杆菌PhotobacteriumPhosphoreum ANT-2200的基因组图谱 

    

  该研究近期发表在Genome announcements杂志上(Sheng-Da Zhang, ValérieBarbe, Marc Garel, Wei-Jia Zhang, Haitao Chen, Claire-LiseSantini, Dorothée Murat, Hongmei Jing, Yuan Zhao, Aurélie Lajus, Séverine Martini, Nathalie Pradel, ChristianTamburini, Long-Fei Wu *. "Genome sequence of luminous piezophilePhotobacteriumphosphoreum ANT-2200." Genome announcements 2.2 (2014): e00096-14)。 

  原文链接:http://genomea.asm.org/content/2/2/e00096-14.long