水稻細菌性穗枯病是由穎殼伯克霍爾德菌(Burkholderia glumae)引起的一種嚴重種傳病害。B.glumae除了侵染水稻之外,還可侵染人類肺部,在土壤等環(huán)境中也廣泛存在,因此認為B.glumae具有較強的微環(huán)境適應性和致病性�；蛩睫D(zhuǎn)移是細菌進化的重要動力,對增強細菌的環(huán)境適應性和致病性具有重要作用。本論文基于基因組測序從基因水平轉(zhuǎn)移視角分析了B.glumae的進化特征,以探討基因水平轉(zhuǎn)移對B.glumae致病性和微環(huán)境適應性的影響。首先,完成了第一株中國水稻B.glumae分離株——HN的全基因組圖譜。HN菌株的基因組大小為6,584,463bp,由2條染色體和1個質(zhì)粒構(gòu)成,共編碼7239個基因。致病基因分析顯示HN菌株存在39個致病相關基因,這些基因可歸為兩大類:與水稻細菌性穗枯病相關的毒黃素合成基因簇等21個基因;與人類肺囊性纖維化病相關的苯乙酰-CoA單加氧酶合成基因簇等7個基因。致病基因分析表明HN菌株同時具有侵染水稻和人體的潛力。其次,分析了基因水平轉(zhuǎn)移對B.glumae進化的作用。進化分析顯示:不同來源的9個B.glumae菌株分屬于4個不同的分支,其中HN菌株和其它菌株進化差異明顯,表明B.glumae存在4種不同的進化歷程。泛基因組分析顯示B.glumae的核心基因組包括3246個基因,泛基因組包括7092個基因,表明B.glumae存在大量的外源基因。采用構(gòu)建系統(tǒng)發(fā)育樹的方法,對3株具有完整基因組的水稻分離菌株(HN、BGR1、LMG2196)和1株人體分離菌株AU6208進行了水平轉(zhuǎn)移基因分析,結(jié)果從菌株HN、BGR1、LMG2196和AU6208中分別篩選出了 43、41、50和43個水平轉(zhuǎn)移基因。這些水平轉(zhuǎn)移基因包含了 2組基因?qū)?sbnA/sbnB和pehA/pehB和3個分別合成Massetolide A、吡咯喹啉醌和吩嗅的基因簇。其中,除了sbnA/sbn 僅存在于人體致病菌株AU6208中,其余為共有基因。2個水平轉(zhuǎn)移基因?qū)Φ墓δ芊治觥bnA/sbnB通過一次基因水平轉(zhuǎn)移從鏈霉菌屬轉(zhuǎn)移到AU6208菌株。sbnA和sbnB編碼的酶可催化反應產(chǎn)生L-2,3-二氨基丙酸。L-2,3-二氨基丙酸是許多抗生素(如紫霉素和卷曲霉素)的關鍵前體,也是葡萄球菌鐵載體B的前體,鐵載體B影響葡萄球菌在哺乳動物血清的正常生長及其致病性。pehA和pehB通過兩次獨立的早期HGT轉(zhuǎn)移到B.glumae,pehA和PehB編碼兩種高度相似的聚半乳糖醛酸苷酶。在Burkholderia cepacia中,pehA參與洋蔥鱗莖的浸漬反應;在Erwinia carotovora中,pehA基因表達的調(diào)節(jié)因子和PehA是產(chǎn)生毒力所必需的�？梢�,兩組基因與和細菌的致病性和微環(huán)境適應性密切相關。3個水平轉(zhuǎn)移基因簇的功能分析。MassetolideA合成基因簇來源于假單胞菌屬,整個基因簇包含13個基因,編碼合成一種環(huán)脂肽類抗生素,具有廣譜抗菌活性;MassetolideA也是Pseudomonas fluorescens群集運動及其生物膜形成的重要因子。吡咯喹啉醌合成基因簇共有5個基因pqqABCDE,其中pqqBE來源于假單胞菌屬。吡咯喹啉醌是一種氧化還原輔助因子和抗氧化劑,可提高細胞對活性氧的耐受能力。吩嗪合成基因簇來源于放線菌門,整個基因簇包括7個基因phzBCDEFGI。吩嗪可作為電子穿梭體,促進細菌和植物獲取鐵和營養(yǎng)物質(zhì)。此外,吩嗪缺失突變顯著減弱Pseudomonas aeruginosa體對小鼠的致病性�？梢�,3個基因簇也與菌株的致病性和微環(huán)境適應性密切相關。綜上,基因組分析發(fā)現(xiàn)B.glumae通過基因水平轉(zhuǎn)移從其它細菌獲得了大量外源基因,這些基因可編碼合成次生代謝產(chǎn)物或其前體,可促進生長、提高抗性和毒力,很可能對B.glumae的致病性和微環(huán)境適應性具有重要意義,后續(xù)將對此進行驗證。以上結(jié)果對解析B.glumae的進化歷程和精準研制高效防治制劑具有指導意義。
【學位單位】：浙江理工大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：S435.111
【部分圖文】：

于一致性的方法。??目前研宄者普遍認為構(gòu)建系統(tǒng)發(fā)育樹是檢測ＨＧＴ的黃金法則ｔ１２５ｌ。目前的??研宄表明ＨＧＴ發(fā)生的主要類型一共為６種，如圖１．２所示１６１１。盡管絕大多數(shù)??ＨＧＴ情況都可以通過構(gòu)建系統(tǒng)發(fā)育樹檢測，然而一些伴隨著大量基因復制以及??丟失現(xiàn)象的ＨＧＴ是很難通過建樹檢測出來（例如圖１．２?ｆ）。??Ｏｒｇａｎｉｓｍａｌ?ｔｒｅｅ?Ｇｅｎｅ?ｔｒｅｅ?Ｏｒｇａｎｉｓｍａｌ?ｔｒｅｅ?Ｇｅｎｅ?ｔｒｅｅ??ａ?——??Ｄｕｐｌｉｃａｔｉｖｅ?＿?ｉ￣二?一?＾＞—ｉ—?Ｄｕｐｌｉｃａｔｉｖｅ?，?｜?［?１＝１??ｔｒａｎｓｆｅｒ?「廠一二?＾＇?｜￣ｔｒａｎｓｆｅｒ?ｗｉｔｈ?—?「－（?＿?＾?１￣Ｉ￣￣１＝１??ｊ?Ｉ?［二?Ｉ?Ｉ?ｉ?ｄｉｆｆｓｒｓｎｔｉｓｌ?丨?Ｉ?＾?■?＿?ｊ—￣ｉ?！??１０８５??ｈｏｍｏｌｏｇｏｕｓ?￣?Ｅ?￣?ｌ－ｒ＾＝??ｒｅｐｌａｃｅｍｅｎｔ?Ｈ?￣?Ｓｅｑｕｅｎｔｉａｌ?ｒ￣Ｃ３＝??ｃ?，?＾?［—??ｒＬｆ－＾?ｒ?ｆ???＾??Ａｎｃｉｅｎｔ???ｉ??ｉ?＾?？—Ｉ￣?？—Ｉ?ｒ—ｉ??ｈｏｍｏｌｏｇｏｕｓ?￣?「－Ｊ?＾?＊￣￣Ｉ￣￣Ｌ￣ｒ?＾Ｔ￣?一１?＾??ｒｅｐｌａｃｅｍｅｎｔ?［?￣＿?．￣ｉ?，—?Ｔｒａｎｓｆｅｒ?ｏｆ??—｜?＾，?Ｉ￣￣?ｊ?１?｜—ｉ—?ｎｅｗ?ｇｅｎｅ?士??“？？ｌ．．．：…ｔ：：：：?ｉ????圖１．２不同種類的轉(zhuǎn)移及其對基因系統(tǒng)發(fā)育的影響ＨＩ??每一棵物種進化樹代表了一種假設的進化關系

浙江理工大學碩士學位論文?穎殼伯克霍爾德菌基因組分析及水平轉(zhuǎn)移基因的篩選??菌株的基因組。利用Ｑｕｂｉｔ?２．０焚光計和ＮａｎｏＤｒｏｐ?２０００紫外分光光度計分別對??ＤＮＡ質(zhì)量進行檢測。檢測符合標準后，使用Ｎａｎｏｐｏｒｅ測序儀測序，獲得原始序??列。??２．２基因組拼接??使用Ｃａｎｕ軟件對Ｎａｎｏｐｏｒｅ產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進行拼接，參數(shù)默認整個拼接??

浙江理工大學碩士學位論文?穎殼伯克霍爾德菌基因組分析及水平轉(zhuǎn)移基因的篩選??２．４．２構(gòu)建單拷貝基因進化樹??使用自制腳本篩選出核心基因組的單拷貝基因，并按照相同順序從頭到尾依??次連接，使用軟件進行同源序列比對，然后使用ＩＱｔｒｅｅ軟件構(gòu)建系統(tǒng)??發(fā)育樹［１４２］。??３結(jié)果與分析??３．１基因組信息分析??３．１．１?ＡＮＩ分析結(jié)果??通過將ＨＮ菌株和屬１１個不同種的代表菌株進行ＡＮ１分析，??結(jié)果如圖２．２所示，本圖是ＡＮ丨分析的結(jié)果，結(jié)果顯示ＨＮ菌株的基因組和及??ｇ／ｗｍａｅ?ＬＭＧ?２１９６菌株的基因組ＡＮ丨值達到了?９９°／。。一般認為原核物種邊界閾??值是９５％，也就是說如果細菌基因組之間的ＡＮＩ值超過９５％，則這兩個菌株為??同一個物種。因此認為從湖南省分離得到的致病菌株是ｇ／ｗｗｗ。??
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本文編號：2883318