全基因组和比较转录组分析库尔勒海洋杆菌
Scientific Reports，2015.06，,IF=5.578
研究背景： 极端环境微生物通常对强辐射、干旱、贫瘠的环境有超强的抵抗力，抗性机制较复杂，主要涉及DNA修复、活性氧解毒、蛋白保护以及三者之间的相互作用。明确极端环境微生物的耐辐射机制，不仅可帮助我们了解微生物与极端环境相互作用的方式，还可为更好地治理环境污染和生物医药开发提供理论依据。
研究材料：新疆地区的沙漠表层中分离出一种新型的库尔勒海洋杆菌X14-1T(X14-1)
测序策略：完成了其基因组测序，通过比较基因组分析揭示了与抗辐射、干旱机制相关的基因组件及其具体功能；然后又通过强辐射处理下的基因表达谱进行比较转录组分析，阐明了X14-1菌株适应辐射环境的复杂性机制。
研究结果：
1. 1X14-1菌株的基因特征和系统发育
测序结果表明X14-1菌株的基因组大小为5.46MB，与其他3种株系相比GC含量较低，只有47.3%（表1）。研究发现大部分转座酶相关基因都靠近基因岛，并与DNA修复和活性氧自由基解毒相关基因相邻（图1），这表明转座因子（MGEs）在X14-1的适应辐射环境机制中扮演着重要角色。为证实X14-1的种系型，作者从NCBI数据库中下载了嗜纤维菌科家族的40个基因组作进化树，结果表明P. actiniarum DSM 19842与X14-1菌株同源性最高。
![比较转录组与泛转录组]( "比较转录组与泛转录组")
图1库尔勒海洋杆菌X14-1的基因组件
2. X14-1菌株的糖代谢
通过与Pontibacter下其他3种菌株的基因组比较，发现X14-1是唯一具有编码D-果糖激酶基因的菌株，该酶对蔗糖和果糖的利用十分必要。此外，X14-1能够催化乳糖为半乳糖和葡萄糖，将纤维素分解为纤维二糖，促使甘露糖参与糖酵解途径。X14-1菌株具有的这些糖代谢能力（图2）在一定程度上解释了其得以在贫瘠的沙漠中生存的原因。
![比较转录组与泛转录组]( "比较转录组与泛转录组")
图3pontibacter中与DNA修复和应激反应相关的基因
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图4X14-1菌株的海藻糖合成
3.未注释的差异表达基因的初步评估
共发现394个未被注释的差异表达基因与γ射线处理有关。为进一步探索这些未知基因是否能够促进X14-1菌株对辐射的适应性，将它们与保守结构域数据库（CDD）进行校准，结果证明其中73个基因能被对应到CDD。