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作者：李生强;冈林环树;赵猛;马凯茹;铁忠华;莫迥;冯春辉;方娅琼;马玉婷;乔勇升;仝丽娜;张红见;
单位：青海大学农牧学院;日本国立宫崎大学;祁连县畜牧兽医站;西藏日喀则农畜产品质量安全检验检测中心;
摘要：为了解小肠结肠炎耶尔森菌全基因组序列的功能特点，并丰富该菌基因组数据库信息，试验采用Illumina Hiseq技术对牦牛源小肠结肠炎耶尔森菌SHN1株全基因组进行测序、组装、总长度和GC含量分析，并采用多种生物学软件对细菌全基因组功能元件(编码基因、非编码RNA、CRISPR元件)和亚系统(前噬菌体、基因岛)进行预测分析，然后基于GO数据库、KEGG数据库、 COG数据库、 NR数据库、CAZy数据库进行基因功能注释，最后基于VFDB数据库和CARD数据库分别对该毒株进行毒力基因和耐药基因预测。结果表明：SHN1株全基因组DNA总长度为4 965 752 bp, GC含量为49%。基因组中编码基因数量为4 523个，有72个tRNA、9个rRNA(其中5S rRNA 7个，16S rRNA 1个，23S rRNA 1个)、28个sRNA、17个CRISPR元件、13个前噬菌体，长度小于15 kb的基因岛共有6个。GO数据库注释得到3 141个基因，富集在14 060个功能条目上，其中生物学途径类的功能条目占比最高，为50.58%;其次为分子功能类的条目，占比为27.24%;最后为细胞学组件类的条目，占比为22.18%。KEGG数据库注释得到4 236个基因，富集在3 135个功能条目上，这些功能条目参与了40条通路，其中细胞过程类包含4条通路、295个条目，环境信息处理类包含2条通路、511个条目，遗传信息处理类包含4个通路、195个条目，人类疾病类包含11条通路、173个条目，新陈代谢类包含12条通路、1 910个条目，生物系统类包含7个通路、51个条目。COG数据库注释得到3 580个基因、富集在4 031个功能条目上，这些功能条目可分为24类。其中氨基酸转运和代谢类包含的条目最多，占比为9.65%;其次是碳水化合物运输和代谢类及转录类，占比分别为8.21%、7.10%;细胞骨架类和RNA加工和代谢类包含条目最少，占比分别为0.05%和0.02%。NR数据库注释得到4 401个基因、3 576条序列，SHN1株与35个物种具有同源性，其中与耶尔森菌属中的3A生物群小肠结肠炎耶尔森菌高度同源。CAZy数据库注释得到186个基因，其中糖酯酶对应基因有8个，糖苷水解酶对应基因有76个，糖基转移酶对应基因有65个，多糖裂解酶对应基因有8个，氧化还原酶对应基因有3个，碳水化合物结合结构域对应基因有26个。VFDB数据库注释得到552个毒力基因，主要的毒力因子有15个，分别为Ail、YadA、YstA、VirF、Fur、O-抗原、AcrAB、ClpP、杆菌素、PhoPQ、SodB、BfmRS、RpoS、极性鞭毛及鞭毛，其主要功能有参与菌株的黏附、侵入、摄取铁元素和形成细胞膜等。CARD数据库注释得到191个耐药基因，这些基因主要决定了菌株对糖肽类、氨基糖苷类、β-内酰胺类、α-霉素、喹诺酮类、四环素类、林可酰胺类、异烟肼、多黏菌素类、氨基香豆素类、利福霉素类、磺胺类、大环内酯类、二氨基嘧啶类、氯霉素类、利奈唑胺等药物的抗性，同时还与调节抗生素渗透性的蛋白、抗生素耐药基因簇或操纵子、产生耐药性的外排泵复合体或亚单位和控制调节抗生素外排的双组分调控系统有关。说明牦牛源小肠结肠炎耶尔森菌SHN1株携带了大量毒力基因与耐药基因。
关键词：小肠结肠炎耶尔森菌;;牦牛;;全基因组;;测序;;功能预测
基金资助：国家自然科学基金项目(31560695);; 青海省科学技术厅科技国际合作项目(2021-HZ-803)
