Bacillus sp.ZJS3基因组测序及砷胁迫下相关基因表达分析

[背景]环境中高毒性As3+的微生物氧化在砷的生物地球化学循环中起重要作用,具有潜在的应用价值.[目的]Bacillus sp.ZJS3菌株是本实验室前期分离鉴定的一株As3+耐受菌株,而且对多种重金属具有耐受性,期望进一步明确该菌株在As3+胁迫下菌体形态变化及应对砷胁迫的遗传基础,为As3+耐受细菌的研究提供基础数据.[方法]使用单分子实时测序(single-molecule real-time sequencing,SMRT)及Illumina测序技术对Bacillus sp.ZJS3菌株进行全基因组测序,对其基因进行功能注释和生物信息学分析,并结合绝对定量PCR技术对砷抗性及砷代谢相关基因进行分析.[结果]Bacillus sp.ZJS3菌株基因组大小为5.82 Mb,GC含量为35.9％,包含染色体1个、质粒3个、CDS数量为5 981个、tRNA 104个、sRNA136个、rRNA42个、串联重复序列173个、基因岛13个、转运蛋白1 023个、跨膜蛋白1 717个和双组分调控基因160个.NR、Swiss-Prot、Pfam、COG、GO和KEGG数据库分别可注释Bacillus sp.ZJS3菌株基因组中97.66％、69.30％、78.52％、65.49％、67.65％和43.87％的基因.绝对定量PCR结果表明,arsC基因在砷处理条件下显著高于对照组,而arsB基因在砷处理条件下显著低于对照组.[结论]Bacillus sp.ZJS3菌株在As3+胁迫下可能导致细胞分裂无法正常进行,进而影响细胞形态.基因组中aqpZ、arsA、arsB、arsC等基因的存在表明该菌株具有As3+外排和还原As5+的能力,phoUpstBACS的存在表明菌株可以吸收As5+,但菌株受到外界环境As3+胁迫时arsB表达水平降低.