分离自不同生境屎肠球菌比较基因组学研究

论文摘要

屎肠球菌作为乳酸菌在食品发酵中的应用一直以来备受争议,这主要是因为部分屎肠球菌为条件致病菌,且对多种抗生素具有耐药性。本研究将54株分离自自然发酵乳制品的屎肠球菌全基因组通过Illumina MiSeq高通量测序技术完成测序,同时在NCBI数据库中检索并下载具有明确分离源的107株屎肠球菌全基因组序列,对这161株屎肠球菌进行比较基因组分析,研究乳制品分离株与动物肠道分离株、人类肠道分离株、人类血液分离株等其他环境分离株之间进化关系、环境特异性基因、耐药基因、毒力因子和携带前噬菌体情况,充分了解不同环境差异对屎肠球菌基因组形成带来的影响,并评估自然发酵乳制品中分离的屎肠球菌的安全性。主要研究结果如下:1.屎肠球菌GC含量为37.97±0.22%,基因组大小为2.85±0.20 Mb,预测基因数为2,765±187个。人类来源分离株具有最大的基因组和最大的预测基因数量,均显著高于其他环境分离株。2.构建161株屎肠球菌的核心基因和泛基因,其中1,013个基因存在于稳定型核心基因组,12,457个基因存在于开放型泛基因组。将这些基因进行功能分类,发现在核心基因组占比较大为参与碳水化合物、氨基酸和核苷酸转运代谢的基因。3.运用161株屎肠球菌的核心基因组构建系统进化树,研究发现分离源与系统发育之间具有一定相关性,表明自然环境对屎肠球菌基因组形成有重要作用。4.将161株屎肠球菌氨基酸序列与耐药基因数据库进行BLAST 比对,共发现41种耐药基因。乳源分离株平均每株菌携带5.3个耐药基因,携带耐药基因最少,显著低于其他环境分离株。5.将161株屎肠球菌基因组与毒力因子数据库比对,共发现13种毒力基因,平均每株屎肠球菌携带4.9种。主要是介导宿主组织粘附的粘附蛋白。此外、乳源分离株中毒力因子数量显著低于其它环境分离株的毒力因子数量。6.基于环境特异性基因的定义,共发现环境特异性基因202个,其中包括乳制品特异性基因136个、人类血液特异性基因31个和人类肠道特异性基因35个。表明屎肠球菌基因组的可塑性较强。比较基因组学研究显示,屎肠球菌乳源分离株的基因组与其他环境分离株之间存在较大差异,但仍含有较多耐药基因和毒力因子。所以在食品中应用屎肠球菌乳源分离株时存在一定的风险,使用时要进一步的评估其安全性。

论文目录

摘要

Abstract

缩略语表

1 引言

1.1 屎肠球菌

1.1.1 屎肠球菌的基本特征及分布情况

1.1.2 屎肠球菌的耐药基因

1.1.3 屎肠球菌的毒力因子

1.1.4 屎肠球菌的前噬菌体序列

1.1.5 屎肠球菌的应用及争议

1.2 比较基因组学

1.2.1 比较基因组学概述

1.2.2 比较基因组学的应用

1.3 研究的主要内容及意义

1.3.1 研究的主要内容

1.3.2 研究的意义及目的

2 材料和方法

2.1 菌株信息

2.2 仪器与试剂

2.2.1 主要仪器与设备

2.2.2 主要试剂及配制

2.3 试验方法

2.3.1 菌株活化及培养

2.3.2 提取DNA

2.3.3 全基因组测序

2.3.4 基因序列组装及基因预测

2.3.5 核心基因组和泛基因组构建

2.3.6 系统进化树构建

2.3.7 屎肠球菌环境特异性基因鉴定

2.3.8 屎肠球菌耐药基因鉴定

2.3.9 屎肠球菌毒力基因鉴定

2.3.10 屎肠球菌前噬菌体鉴定

2.3.11 统计分析

3 结果与分析

3.1 屎肠球菌基因组特点

3.2 屎肠球菌核心基因组与泛基因组

3.3 屎肠球菌系统进化关系

3.4 环境特异性基因

3.5 耐药基因

3.5.1 屎肠球菌耐药基因分类

3.5.2 不同分离源携带耐药基因数

3.6 不同分离源屎肠球菌毒力基因分析

3.6.1 屎肠球菌携带毒力基因情况

3.6.2 屎肠球菌共有的毒力基因

3.6.3 不同分离源屎肠球菌所含毒力基因

3.7 前噬菌体序列

4 结论

致谢

参考文献

附录

作者简介

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 王旭

导师: 孟和毕力格

关键词: 屎肠球菌,比较基因组学,发酵乳制品,系统进化,环境特异性

来源: 内蒙古农业大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

专业: 生物学,轻工业手工业

单位: 内蒙古农业大学

分类号: TS201.3

DOI: 10.27229/d.cnki.gnmnu.2019.000157

总页数: 64

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