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測(cè)序技術(shù)的發(fā)展，在微生物基因組研究領(lǐng)域涌現(xiàn)出各種類型的項(xiàng)目：基因組掃描圖、完成圖、精細(xì)圖、染色體水平組裝……這么多的項(xiàng)目類型，怎樣做選擇呢？每種項(xiàng)目又可以給我們的研究提供什么樣的支持呢？做完了基因組的測(cè)序和組裝，又如何能講好一個(gè)微生物故事呢？今天，就給大家分享下微生物基因組研究常見(jiàn)的項(xiàng)目類型，一般思路和一些凌恩的經(jīng)典微生物基因組研究案例—— 首先，用一張表來(lái)匯總下目前常見(jiàn)的基于高通量測(cè)序的微生物基因組研究策略及 適用的研究類型：
接下來(lái)，我們重點(diǎn)來(lái)聊一聊微生物基因組常用的研究思路； 針對(duì)上述兩類研究目的，可以整理出微生物基因組研究的一般思路： （2） 通過(guò)功能注釋及基因家族富集分析，解析單一菌株在環(huán)境中的生存機(jī)制，結(jié)合CAZymes、次生代謝產(chǎn)物注釋等，為探討菌株的生理生化相關(guān)功能及其生產(chǎn)意義提供依據(jù)；下游可開(kāi)展目的基因的篩選及驗(yàn)證，為相關(guān)功能的開(kāi)發(fā)利用提供參考。 （3） 通過(guò)進(jìn)化樹(shù)研究或比較基因組、泛基因組分析等，對(duì)多個(gè)個(gè)體基因組進(jìn)行分析，解析菌株的起源、進(jìn)化歷史、分化時(shí)間、傳播規(guī)律等，探求其基本基因功能單元和特異性特征，為解釋相應(yīng)的研究目的提供證據(jù)。 下面，來(lái)看看凌恩生物的合作老師們都發(fā)表過(guò)哪些精彩的微生物故事吧！ 經(jīng)典案例1（凌恩客戶實(shí)例-細(xì)菌基因組完成圖） 比較基因組分析揭示YJN-5菌株異丙二酮降解分子機(jī)制 Comparative genomic analysis of iprodione-degrading Paenarthrobacter strains reveals the iprodione catabolic molecular mechanism in Paenarthrobacter sp. strain YJN-5 期刊：Environ Microbiol 影響因子：5.491 發(fā)表時(shí)間：2021年 研究背景 方法流程 *YJN-D菌株分離培養(yǎng) *Illumina+PacBio測(cè)序，組裝出YJN-D的基因組 *比較基因組研究?jī)煞N不同菌株的基因組的共性及差異 研究結(jié)果 1.YJN-5基因組特征：基因組大小為4526515 bp，GC含量為64%，預(yù)測(cè)含有4256個(gè)ORFs。 2. YJN-5菌株關(guān)于異菌脲分解代謝相關(guān)基因的報(bào)告  3. 對(duì)兩種異菌脲降解菌株比較分析和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，確定了編碼保守的異菌脲分解代謝途徑的基因。 4. 降解異菌脲的基因包括酰胺酶基因ipaH、脫乙酰酶基因、ddaH等。這些基因分布在菌株YJN-5的三個(gè)質(zhì)粒上，并且在YJN-D與YJN-5菌株之間高度保守。 5. 構(gòu)建攜帶可降解異菌脲基因的質(zhì)粒，在其他菌中進(jìn)行表達(dá)驗(yàn)證。  經(jīng)典案例2（凌恩客戶實(shí)例-細(xì)菌基因組完成圖） 第二條染色體促進(jìn) Flammeovirga 屬對(duì)復(fù)雜環(huán)境的適應(yīng) The Second Chromosome Promotes the Adaptation of the Genus Flammeovirga to Complex Environments 期刊：Microbiol Spectr 影響因子：7.171 發(fā)表時(shí)間：2021 研究背景 方法流程 *獲得Flammeovirga sp. MY04單菌 *通過(guò)Illumina+PacBio測(cè)序，組裝出單菌的完整基因組 *基因預(yù)測(cè)--基因功能分析--基因水平轉(zhuǎn)移--進(jìn)化分析 主要結(jié)果 1.Flammeovirga屬的基因組包含第二染色體。第二條染色體比質(zhì)粒大得多，具有 rRNA 并且與第一條染色體的GC含量差異為 1%。 2. Flammeovirga屬的兩條染色體編碼基因存在功能差異。第一條染色體攜帶著細(xì)胞過(guò)程的核心基因，而第二條染色體則富含參與無(wú)機(jī)離子和碳水化合物轉(zhuǎn)運(yùn)和代謝的基因，特別是編碼糖苷水解酶和多糖裂解酶的基因，這些基因構(gòu)成了菌株優(yōu)異性能的遺傳基礎(chǔ)利用多糖。 3. Flammeovirga屬的第二染色體富含水平轉(zhuǎn)移的基因、重復(fù)基因。 4. 第一條染色體在進(jìn)化上更加保守，而第二條染色體更具可塑性，進(jìn)化的突變率高于第一條染色體，這可能與它們?cè)诩?xì)菌生存過(guò)程中的不同作用有關(guān)。 研究意義 表 Flammeovirga 屬基因組特征   經(jīng)典案例3（凌恩客戶實(shí)例-真菌基因組精細(xì)圖） 內(nèi)生菌共生體對(duì)海洋真菌生物合成基因簇的調(diào)節(jié)作用 Upregulation of a marine fungal biosynthetic gene cluster by an endobacterial symbiont 期刊：Commun Biol 影響因子：4.165 發(fā)表時(shí)間:2020 研究背景 方法流程 *獲得共生體SCSIO F190/B001、細(xì)菌SCSIO B001 *16s多樣性分析* *Illumina+PacBio測(cè)序，組裝細(xì)菌SCSIO B001的基因組 *系統(tǒng)發(fā)育分析、GFP定位、代謝分析 主要結(jié)果 1.共生體SCSIO F190/B001的互惠關(guān)聯(lián)。這種細(xì)菌生活在真菌菌絲體內(nèi)，足夠強(qiáng)壯可以獨(dú)立于宿主生存；獨(dú)立生長(zhǎng)的細(xì)菌可以在體外感染真菌宿主并繼續(xù)繁殖生長(zhǎng)。 2. 細(xì)菌共生體可以合成一種抗菌劑—螺旋霉素，該抗菌劑可以賦予共生體一種防御手段來(lái)抵御競(jìng)爭(zhēng)生物。 3.基因組分析顯示螺旋霉素生物合成機(jī)制不是由細(xì)菌編碼，而是由真菌宿主編碼。 主要結(jié)論  經(jīng)典案例4（凌恩客戶實(shí)例-真菌基因組染色體水平組裝） 致病性Penicillium digitatum的完整基因組 The completed genome sequence of the pathogenic ascomycete fungus Penicillium digitatum 期刊：Genomics 影響因子：5.736 發(fā)表時(shí)間：2021 研究背景 研究方法 研究結(jié)果 1. 本研究得到完整的 P.digitatum 基因組?；蚪M大小為26.336Mb，共6條染色體。 2. 本研究組裝的 P.digitatum 基因組注釋得到9000多種編碼蛋白。 3. 基因組分析確定了302 種碳水化合物活性酶、420種分泌蛋白和39種次級(jí)代謝物 (SM) 基因簇。 研究結(jié)論  更多測(cè)序知識(shí)，歡迎關(guān)注凌恩生物公眾號(hào)。 相關(guān)鏈接： 測(cè)序故事:從框架圖到染色體水平組裝（一） |
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