比较基因组学揭示鼠李糖乳杆菌Probio-M9在种内的基因组差异
分支,1材料与方法,1试验菌株,2鼠李糖乳杆菌基因组序列,3菌株培养与基因组DNA的提取,测序,4基因组测序和组装,5比较基因组分析,2结果和分析,1鼠李糖乳杆菌基因组基本信息,2泛-核心基因集
徐瑞波,刘 旭,李伟程,沈 馨,张和平*(1 内蒙古农业大学 乳品生物技术与工程教育部重点实验室 呼和浩特 010018 2 内蒙古农业大学 农业农村部奶制品加工重点实验室 呼和浩特 010018 3 内蒙古农业大学 内蒙古乳业生物技术与工程重点实验室 呼和浩特 010018)
鼠李糖乳杆菌(Lactobacillus rhamnosus)是厚壁菌门乳杆菌科的一种革兰氏阳性杆状细菌。鼠李糖乳杆菌广泛存在于婴儿粪便样本以及人类母乳中[1],这些细菌通常对消化道中的条件具有耐受性(即低pH 值、胆盐、厌氧条件)[2]。国内外大量研究发现,鼠李糖乳杆菌具有调节肠道菌群[3],调节肠道免疫[4-7],抗氧化[8]、抑制生物毒素[9],抑制致病菌[10-11]和调控脂肪细胞分化[12]等功能。据报道,在新生儿中使用某些鼠李糖乳杆菌菌株,特别是鼠李糖乳杆菌GG,可促进早产和低出生体重新生儿的生长[13-14]。
前期研究[15]从40 份人初乳样品中分离出有活性的益生菌菌株——鼠李糖乳杆菌Probio-M9,该菌株在人工胃肠液中消化11 h 后的存活率为78.33%,在中国具有自主知识产权,推测更适合中国人和其他亚洲人,因此本文对该菌株做后续安全性评估、动物实验和全基因组测序等研究具有参考价值。
比较基因组学是从基因水平比较不同物种的基因组序列,从而了解其基因的功能、表达机制及物种进化的学科[16]。Sun 等[17]通过比较基因组学对213 株乳杆菌属进行分析,系统解析了乳杆菌属不同谱系的遗传进化历程,发现所有的乳杆菌都是由一个共同的祖先进化而来的。Yu 等[18]通过核心基因比对分析乳酸乳球菌、植物乳球菌等若干乳球菌属的核心基因,解析乳球菌属内的遗传进化关系,发现乳球菌属在基因组大小,基因含量和碳水化合物代谢方面具有高度多样性。孙靓[19]通过比较基因组学分析两株鼠李糖乳杆菌,结果发现鼠李糖乳杆菌基因组层面的断裂基因和转录组层面的丙酮酸代谢途径上表达的差异,可能是鼠李糖乳杆菌高产L-乳酸的原因。比较基因组学能有效分析、挖掘和利用微生物基因组各个层面信息,能够准确且快速地研究菌种的同源基因以及特有功能。
目前对来源于母乳的菌株研究较少。特别是在中国,关于从人乳中分离得到的鼠李糖乳杆菌的研究报道更少,而关于母乳分离株鼠李糖乳杆菌的比较基因组研究更是少之又少。本研究将以母乳分离株鼠李糖乳杆菌Probio-M9 结合NCBI Refseq 数据库下载的214 株鼠李糖乳杆菌基因组序列为研究对象,通过比较基因组学解析不同菌株基因特征及种内基因差异 ......
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