《耐鹽粘球菌適應海洋生境的功能基因網分析》是依託山東大學，由黎志鳳擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：耐鹽粘球菌適應海洋生境的功能基因網分析
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：黎志鳳
- 依託單位：山東大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
粘細菌是一類高等原核生物，以其複雜的群居生活史和豐富的次級代謝產物而著稱，具有迄今最大的原核生物基因組，是進化研究的重要模式生物。典型粘細菌為陸生菌。前期研究中，我們從海洋環境中分離到一株海洋耐鹽粘細菌HW-1。HW-1在淡水和海水條件下分別表現出陸生粘細菌的複雜生活史和海洋粘細菌的簡單生活史。海洋耐鹽粘細菌的研究對於粘細菌對海洋的適應進化研究具有重要意義。目前，HW-1菌株基因組精細圖的繪製與注釋分析工作已經完成。本項目擬在前期工作的基礎上，藉助生物晶片技術和基因功能驗證分析，研究HW-1在兩種生活模式下的基因表達。進一步結合比較基因組數據和信息學分析，揭示HW-1適應海洋環境的分子策略。
結題摘要
粘細菌以複雜群居生活史和豐富次級代謝產物著稱，具迄今最大原核基因組，是進化研究模式生物。典型粘細菌為陸生菌。前期我們從海洋環境分離到一株耐鹽粘細菌Myxococcus fulvus HW-1。HW-1在淡、海水條件下分別表現出陸生粘細菌複雜生活史和海洋粘細菌簡單生活史，成為開展海洋耐鹽粘細菌適應性進化研究模式株並受到國際同行關注。本項目啟動了HW-1全基因組測序，並進一步開展了淡、海水生境轉錄組分析，同時對部分適應性進化基因進行功能驗證。通過項目實施藉助132倍覆蓋度的優質數據組裝完成了HW-1全基因組圖譜繪製，全長9003593 bp，GC含量70.63%，包含7362個編碼基因，69個tRNA 基因和3個完整rRNA拷貝。進一步獲得HW-1兩種生境下轉錄組數據各1 Gb，解析結果表明74%編碼基因在淡、海水模式下表達持平，1220個基因海水模式下顯著上調，677個基因淡水模式下顯著上調，海水上調基因群約為淡水生境2倍。顯著差異數據功能分類解析發現：大部分涉及細胞結構組分、分子功能和生物學過程的差異基因群在淡、海水調節方面存在分工，但每類群海水調用的基因數約為淡水的2倍；KEGG注釋揭示海水環境95條代謝通路涉及的664個基因顯著上調，淡水環境66條代謝通路涉及的120個基因顯著上調；COG注釋揭示海水環境啟動了20個環境應答受體，19個TPR repeat蛋白上調，淡水環境上調主要涉及聚酮/非核糖體肽合成酶28個；淡、海水環境分別利用磷酸酶和激酶負責蛋白磷酸化狀態調節從而控制對應生境代謝通路的開與關；HW-1基因組僅有的8個細胞質膜F-型ATP酶在海水下全體上調，推測該酶負責海水環境中協調胞內外Na+梯度同時合成所需ATP，使HW-1適應海水；海水環境下啟用了更多類別分泌系統；細胞周期方面，淡水環境培養物發現了從聚集階段進入子實體啟動階段的基因上調，而海水環境則發現了從聚集階段進入生孢階段的基因上調（它們是改變細胞形狀、啟動孢子形成和生孢的關鍵基因），吻合了我們所提出的複雜與簡單生活史假說；基因功能驗證發現了資料庫漏注釋的新基因，該基因定位在細胞膜，為子實體形成所必需且耐鹽相關。綜上，本工作獲得HW-1完整基因組譜圖，淡、海水生境轉錄譜和系列關鍵基因，繪製了淡海水生境調用的局部基因網，並開展了部分功能實驗，為繪製HW-1適應海洋環境的全局精細網路奠定了堅實的基礎
