Маълумот

BLAST 16s rDNA: Ҳама чиз ба Bacillus sp мувофиқат мекунад

BLAST 16s rDNA: Ҳама чиз ба Bacillus sp мувофиқат мекунад


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Ман кӯшиш мекунам, ки муайян ва ҷудо кунам Псевдомонас ва Bradyrhizobium штаммҳо аз ризосфера ва қисмҳои эндофитии дарахт. Ман фишорҳоро дар васоити ахбори омма пӯшондам (King's B. for Псевдомонас ва YEM барои Bradyrhizobium) ва колонияҳои парваришшударо бо чидани онҳо тоза карда, бигзор онҳо дар табақҳои алоҳида калон шаванд. Дар морфология гуногунии зиёд мавҷуд аст.

Вақте ки ман колонияҳои бактерияҳоро парвариш мекардам ва тавонистам колонияҳои яккасаро гирам, ман ба колонияҳо реаксияи 16s rDNA pcr кардам. Пас аз пайдарпаии пайдарпаии рДНК -и 16 -ум, ман ҷустуҷӯи фаврии BLAST кардам, то пайдарпаӣ ва ҳамин тавр бактерияҳоро ба як намуд шарҳ диҳам. Аммо аз ҳама колонияҳо то имрӯз (аллакай 25 реаксия пайдарпай шудааст) ман танҳо дарёфтам, ки онҳо беҳтарин ба Бациллус мувофиқат мекунанд. Ман фикр мекунам ин аҷиб аст, зеро мувофиқи морфологияи онҳо бояд навъҳои зиёде вуҷуд дошта бошанд.

Оё касе барои ин роҳи ҳалли худро дорад? Оё, масалан, гурӯҳи Bacillus -ро аз ҷустуҷӯи BLAST хориҷ кардан мумкин аст? Ё ин маънои онро дорад, ки колонияҳои ман ҳоло ҳам олуда шудаанд?

Эҳтимол ин барои посух додан ба саволи ман маълумоти кофӣ нест, аммо шояд шумо дар ин кор таҷриба дошта бошед ва баъзе фикрҳо дошта бошед.

Ташаккур!


Тавре ки шумо дар ҳукми охирин тахмин кардед, бе ягон маълумоти иловагӣ ба саволи шумо ҷавоб додан душвор аст.

Масалан, шумо чӣ қадар гени 16S rRNA-ро пайдарпай намудед? Аксар одамон танҳо минтақаҳои v3-v4-ро, ки тағирёбандатаринанд, пайдарпай мекунанд, аммо онҳо ҳамагӣ чандсад пойгоҳро дар бар мегиранд. Ҷойгиркунии тамоми генҳои 1500 bp ҳангоми гузаронидани ҷустуҷӯ мушаххасияти бештар медиҳад, аммо он ҳам гаронтар аст.

Дар мавриди интихоби колонияҳо, оё шумо аз адабиёт медонед, ки ду навъи васоити ахбори оммаи шумо то чӣ андоза интихобӣ доранд? Мо таҳқиқоти шабеҳро бо муҳити зист анҷом додем E. coli аз он чумла чанд даври муоина ва интихоб ва шумо дар хайрат мемонед, ки мо чи кадар «партов»-ро дорем. Агар шумо аз хок ҷудо шавед, Псевдомонас ва Bacillus spp. ҳардуи онҳо хеле маъмул хоҳад буд.

Бо дарназардошти ин, афзоиши васоити ахбори омма, як интиқол ва онро хуб гуфтан кифоя нест. Дар ҳақиқат, шумо бояд ба ғайр аз васоити интихобии худ як усули скрининг дошта бошед. Шояд ягон пайвастагие бошад, ки флуорессенсия ё тағироти намоёнро ба васоити атроф ба вуҷуд меорад, ки шумо метавонед барои фарқ кардани бактерияҳои мавриди ҳадафи худ аз ифлоскунандаҳо истифода баред. Пас аз он ки шумо номзадҳои худро доред, шумо бояд онҳоро дар васоити нави интихобӣ ҷудо кунед. Сипас дубора экран ва изолятсияи дубора. Ин равандро 2-3 маротиба такрор кунед, ё то даме ки шумо фарҳангҳои мономорфӣ дошта бошед. Танҳо пас аз он шумо бояд дар изолятсияҳои худ санҷиши генетикӣ/геномӣ оғоз кунед.

Умедворем, ки ин кӯмак мекунад.


Тарҳи пайдарпаии геномҳои Bacillus amyloliquefaciens HB-26

Bacillus amyloliquefaciens HB-26, як бактерияи грам-мусбат аз хок дар Чин ҷудо карда шудааст. Таҳлили SDS-PAGE нишон дод, ки ин штамм шаш гурӯҳи асосии сафедаҳои 65, 60, 55, 34, 25 ва 20 кДа ҷудо кардааст. Биоанҷоми ин штамм нишон медиҳад, ки он фаъолияти мушаххасро бар зидди он нишон медиҳад P. brassicae ва нематод. Дар ин ҷо мо хусусиятҳои ин организмро дар якҷоягӣ бо пайдарпаии геном ва аннотация тавсиф мекунем. Геномаи 3,989,358 bp (39 contigs) дорои 4,001 генҳои сафедаҳо ва 80 генҳои РНК мебошад.


МУҚАДДИМА

Пайдоиши антибиотикҳо дар ибтидои асри ХХ ба саломатии инсон ва умри дароз умри тоза бахшид. Тааҷҷубовар аст, ки истифодаи антибиотикҳо барои муқовимат ба бемориҳои мухталифе, ки аз микробҳои патогенӣ ба вуҷуд меоянд, дар тӯли даҳсолаи охир хеле бесамар аст. Вазъият ташвишовар аст, зеро микробҳо ба қариб ҳама антибиотикҳо, аз ҷумла антибиотикҳое, ки чанде пеш тасдиқ шуда буданд, тобовартар шудаанд [1, 2]. Ширкатҳои фармасевтӣ дар ин мусобиқаи эволютсионӣ бо микробҳои сершумори ба доруҳо тобовар буданро аз ҷиҳати иқтисодӣ ғайриимкон меҳисобанд [3-6]. Дарвоқеъ, микробҳо бо истифода аз захираи бузурги тағирёбии генетикии худ механизмҳои муҳофизатиро аз антибиотикҳо таҳия кардаанд [6]. Эҳтиёҷот аз ҷустуҷӯи ҳадафҳои нави маводи мухаддир [7, 8] ва /ё заиф кардани патогенетикии бактерияҳо [9] бо роҳи пешгирии паҳншавии генҳои муқовимат ва онҳое, ки барои хусусиятҳои вайронии онҳо масъуланд [3] ва мувофиқи он тарҳрезии доруҳо мебошанд.

Дар байни микроорганизмҳои мухталифи микробҳо, онҳое, ки бо сабаби беморшавӣ ва фавти баланд дар байни мавҷудоти зинда машҳуранд, раванди сироятро дар сохторҳои махсуси биофилмҳо оғоз мекунанд, ки ба микробҳо ба шароити номусоиди муҳити зист, ба монанди ҷузъҳои муҳофизати мизбон ва доруҳо, аз ҷумла антибиотикҳо табобати беморӣ [10, 11]. Аксар микробҳои патогенӣ онро ба таври вобастагӣ ба зичӣ тавассути раванде меноманд, ки кворум (QS) [12] ном дорад, ки онро молекулаҳои сигнал дар муҳити онҳо баровардашуда танзим мекунанд [13]. Дар бактерияҳои грам-манфӣ, системаи QS маъмултарин гузоришшуда LuxR/I мебошад, ки дар он сигналҳо ба монанди лактонҳои ацилизатсияшудаи гомосерин (AHLs) ифодаи омилҳои вирусӣ ба монанди элатаза ва истеҳсоли пикоцианинро танзим мекунанд. Pseudomonas aeruginosa [14], истеҳсоли антибиотик аз ҷониби Эрвиния каротовора, истеҳсоли пигмент ва антибиотикҳо аз ҷониби Моеъи Serratia [15]. Феромонҳои навъи AHL аз сабаби фарқиятҳо дар дарозии занҷири ацил, дараҷаи тофта ва ивазкунандагон дар карбон сеюми ҳалқаи лактон аз рӯи хусусияти худ фарқ мекунанд [16]. Зиёда аз 70 намуди бактерияҳо навъи AHL QS-ро тавлид мекунанд [15, 17].

Дар муқоиса бо QS миёнаравии AHL, ки ба бактерияҳо имкон медиҳад, ки дар ҷомеаи бактериявӣ рақобат ва бартарӣ дошта бошанд, дигарон ҳастанд, ки механизмҳои паст кардани ин сигналҳоро таҳия кардаанд. Дар байни прокариотҳо ва якчанд организмҳои эукариотӣ раванди дахолат ба QS, ки бо номи quenching quenching (QQ) маълум аст, гузориш дода шудааст [18, 19]. Маълум аст, ки бактерияҳо ферментҳои вайронкунандаи AHL-ро ба мисли AHL-лактоназаҳо ва AHL-ацилазаҳо тавлид мекунанд. Лактоназаҳо ҳалқаи лактонии AHL-ро гидролиз мекунанд ва дар шумораи зиёди онҳо мавҷуданд Бациллус spp. [20, 21]. Ифодаи гетерологии aiiA (рамзгузорӣ барои AHL-лактоназ) аз Бациллус spp. дар Псевдомонас, Бурхолдерия ва Эрвиния боиси коҳиши назарраси молекулаҳои сигнали QS-и онҳо гардид [22-24]. AHL-ацилазаҳо пайвандҳои амидии AHL-ро вайрон мекунанд ва гузориш дода шудааст, ки аз ҷониби бактерияҳо ба монанди Ралстония spp. [25, 26] ва Псевдомонас spp. [27-29]. Эритрополиси родококк W2 як сенарияи ҷолибро пешниҳод мекунад, зеро он дорои ҳар ду намуди ферментҳои таназзулкунандаи AHL мебошад [30-32]. Ба наздикӣ пешниҳодҳо дар бораи истифодаи молекулаҳои сигнали QS ҳамчун ҳадафҳои эҳтимолии дору барои паст кардани вируснокии бактерияҳои патогенӣ ва истифодаи QQ барои тарҳрезии доруҳои нав ба миён омаданд [25]. Захираи калони иттилоот, ки дар геномҳои пайдарпайи бисёр организмҳо мавҷуданд, моро водор сохт, ки организмҳои эҳтимолиро ҷустуҷӯ кунем [4, 33-35], ки метавонанд ё ҳарду ферментҳоро барои истифода ба сифати доруҳои эҳтимолӣ ё иловаи табобати антибиотикҳо дошта бошанд.


Натиҷаҳо

Алгоритм ва маҷмӯи маълумот барои ҳисобкунии ҷуфтии AF ва gANI

Ҳамчун нуқтаи ибтидоӣ барои таҳлили мо 13,512 геномҳои оммавии бактерияҳо ва археалӣ аз системаи Интегралии Геномҳои Микробҳо (IMG) истифода шуданд. Азбаски AF, ҳисобкунии gANI ба муайян кардани ортологҳо байни геномҳо такя мекунад, тақсимоти генҳо, ки бо пайдарпаии артефактҳо ва хатогиҳо дар пешгӯии генҳо ба вуҷуд омадаанд, эҳтимолан арзишҳои gANI ва AF -ро таҳриф мекунанд. Аз ин рӯ, танҳо 13,151 геном аз 13,512 геномҳо, ки зичии қобили қабули рамзгузорӣ дар доираи 700-1200 ген барои як Мб пайдарпай ва камтар аз 2500 геном нигоҳ дошта шуданд.

Барои муайян кардани AF ва gANI байни як ҷуфти геномҳо, ортологҳо ҳамчун BBH -ҳо муайян карда мешаванд, ки аз ҳамоҳангсозии нуклеотидҳо, ки 70% ё бештар ҳувияти пайдарпайӣ ва ҳадди ақал 70% ҳамоҳангиро дар пайдарҳамии кӯтоҳтар дар ҳар як ҷуфти BBH нишон медиҳанд, муайян карда мешаванд. AF ва gANI ба ҳисоби миёна дар бораи ҳувияти ин BBHҳо ҳисоб карда мешаванд. AF ҳиссаи пайдарпайии рамзгузории ҳар як геномро, ки дар BBH -ҳои дар боло зикршуда ҳамоҳанг аст, чен мекунад, бо AF = 0, ки мавҷуд набудани BBHs ва AF = 1 -ро ифода мекунад, ки барои ҳифзи пурраи ҳамаи генҳои рамзгузории сафеда мувофиқанд. Ҳамин тариқ, бо мақсади таъини намудҳо ба геном, AF ҳамчун филтри ибтидоӣ барои муайян кардани таърифҳои намудҳои номзадҳо бо истифода аз ҷуфтҳои геномҳо, ки ба талаботи ҳадди ақали AF мувофиқат мекунанд, хизмат мекунад. Супориши ниҳоии намудҳо ба gANI такя мекунад, ки дараҷаи нигоҳдории байни пайдарпаии ортоологиро чен мекунад. GANI -и геноми А то геноми В ҳамчун маҷмӯи идентификатсияҳо ба маблағи дарозии генҳои BBH муайян карда мешавад.

Алгоритме, ки дар усули MiSI барои муайян кардани арзишҳои AF ва gANI байни ду геном татбиқ шудааст, ду тағироти назарраси усули аслии пешниҳоднамудаи Константинидис ва Тиеджеро дар бар мегирад (4). Аввалан, ба ҷои сегментҳое, ки дар тамоми геном интихоб шудаанд, пайдарпаии нуклеотидҳои генҳо истифода мешуданд. Дуюм, ҳамоҳангсозии пайдарпайии нуклеотидҳо бо истифода аз NSimScan (http://www.scidm.org/), ки ба ҳамон як идеяи ҷустуҷӯи луғат ҳамчун NCBI BLAST (11) асос ёфтааст, аммо аз сабаби тарҳи эҳтиётии он аз 10 то 100 маротиба тезтар аст ва татбиқ. Ин ба суръатбахшии & gt10-маротиба барои AF дар дохили намудҳои ҷуфт, ҳисобҳои gANI ва 5 маротиба суръатбахшӣ барои AF-и байни намудҳои AF, ҳисобҳои gANI дар муқоиса бо усули аслӣ (Ҷадвали иловагӣ S1) тарҷума шудааст, ки имкон медиҳад ҳисобкунии 86,5 миллион AF ҷуфт карда шавад , арзишҳои gANI дар тӯли 48 соати вақти девор дар кластери ҳисоббарорӣ, ки аз ядрои Intel Xeon L5520 2.27 ГГц иборат аст. Вақти умумии ҳисоббарорӣ 190,000 соати асосии CPU буд. Танзимоти муфассали сахтафзории кластери ҳисоб дар http://www.nersc.gov/users/computational-systems/genepool/configuration/ дастрас аст.

Муайян кардани арзишҳои ҳадди ниҳоии AF ва GANI дар сатҳи намудҳо

Ҳамчун қадами аввал, арзишҳои gANI ва AF муайян карда шуданд, ки дар боло ду геном ба қадри кофӣ алоқаманданд, ки ба як намуд таъин карда шаванд. Барои муайян кардани ин ҳаддиҳо, арзишҳои AF ва gANI барои 1,1 миллион ҷуфт геномҳои ба як намуд тааллуқдошта барои таксономияи мавҷуда тарҳрезӣ карда шуданд. Тасвири 1А тақсимоти AF ва gANI-ро барои ин ҷуфтҳои геномҳои дохилинамуд нишон медиҳад. Барои 99,7% ҳамаи ҷуфтҳои дохилинамудҳо, ҳадди аққал 60% мундариҷаи генҳои онҳо дар ҷуфтҳои генҳои ортоологӣ пайдо шуданд, ки дар натиҷа арзиши AF аз 0,6 зиёдтар аст. Илова бар ин, мо зичии мушоҳидашудаи арзишҳои AF-ро барои ҷуфтҳои дохилинамуд аз соли 2006 то 2014 (Расми 1B) бо истифода аз аксҳои афзояндаи IMG ва аксарияти ин ҷуфтҳо (99,7% дар соли 2014) 0,6 ё баландтар аз AF доштанд. Шумораи ками намудҳо (31 намуд, Ҷадвали иловагии S2) аз ҷуфтҳои геномии дорои AF камтар аз 0.6 иборатанд. Pseudomonas syringae ва Clostridium botulinum намунаҳои ду намуди инҳоянд, ки аз ҷуфтҳои геномӣ иборатанд, ки камтар аз 60% генҳои хешутаборӣ доранд, бо баъзеҳо C. botulinum ҷуфтҳои геномӣ дорои камтар аз 23% генҳо дар ҷуфтҳои ортоологӣ (Расми иловагӣ S2). Қиматҳои AF аз 0,6 поёнтар фарқияти ҷиддии байни штаммҳои ба як намуд таъиншударо дар муқоиса бо аксарияти намудҳои номбаршуда инъикос мекунанд ва ҳолатҳоеро ифода мекунанд, ки метавонанд ба таксономияи пешгӯишавандаи геномӣ мутобиқ карда шаванд. Ин дар мушоҳида шудааст C. botulinum ки дар он штампҳо дар дохили ин намуд ба 4 насли филогенетикӣ ҷамъ меоянд, ки хусусиятҳои фарқкунандаи физиологиро ба мисли токсине, ки онҳо тавлид мекунанд, ифода мекунанд (12, 13). Сюжети gANI як тамоюли шабеҳро нишон медиҳад, ки дар он 95% ҷуфтҳои дохилинамудҳо шахсияти нуклеотидҳо аз 96,5 зиёдтарро нишон медиҳанд, дар ҳоле ки боқимонда (5%) думи дарозро ташкил медиҳанд. Қисми зиёди ин думро организмҳои номаълум ташкил медиҳанд (СИ, Расми S3). Илова бар ин, тақсимоти арзишҳои gANI ҳамасола аз 2006 то 2014 (Расми 1С) бо истифода аз аксҳои афзояндаи IMG ва аксарияти (94.8% дар соли 2014) ҷуфтҳои дохили намудҳо пайваста арзишҳои gANI-и 96.5 ё баландтарро нишон доданд. Аз ин рӯ, арзиши AF ва gANI мутаносибан 0.6 ва 96.5 ҳамчун ҳадди ақали ҳадди таъин кардани ҷуфти геномӣ ба як намуд муайян карда шуданд. Мо инчунин муайян кардем, ки масофаи 16S, ки як усули маъмулан аз равиши полифазӣ барои таъин кардани намудҳо мебошад, бо ин буришҳо сахт алоқаманд аст (Расми иловагии S1). Аз ҳамаи ҷуфтҳои геномҳои дохилинамуд, ки масофаи 16S 0,03 ё камтар нишон медиҳанд, 99,8% AF ҳадди аққал 0,6, 92,2% gANI на камтар аз 96,5 доранд, дар ҳоле ки 92,2% буридани дар боло зикршударо ҳам барои AF ва ҳам GANI мувофиқат мекунанд.

Муайян кардани сатҳи сатҳи AF ва gANI (A) Тақсимоти арзишҳои AF-и ҳамаи ҷуфтҳои дохилинамуд (дар дохил) ва арзиши gANI он ҷуфтҳои дохилинамуд, ки AF ≥ 0,6 доранд (Б) Тақсимоти арзишҳои AF дар якчанд вақт арзёбӣ карда мешаванд (солона, 2006–2014). (C) Тақсимоти арзишҳои gANI дар якчанд вақт арзёбӣ карда мешаванд (солона, 2006–2014).

Муайян кардани сатҳи сатҳи AF ва gANI (A) Тақсимоти AF-и ҳамаи ҷуфтҳои дохилӣ (дохилшуда) ва gANI-и он ҷуфтҳои дарунӣ, ки AF ≥ 0.6 доранд (Б) Тақсимоти арзишҳои AF дар якчанд нуқтаҳои вақт арзёбӣ карда мешаванд (солона, 2006–2014). (C) Тақсимоти арзишҳои gANI дар якчанд нуқтаҳои вақт арзёбӣ карда мешаванд (солона, 2006–2014).

Кластер кардани геномҳо дар усули MiSI

Барои тафтиш кардани фарқиятҳои байни таъиноти намудҳо дар асоси равиши анъанавии полифазӣ ва буришҳои дар боло зикршудаи AF, gANI, мо ҳама геномҳои микробҳои пайдарпайро дар асоси буришҳои дар боло зикршуда кластер кардем. Азбаски кластеризатсия аз таксономияи мавҷуда агностикӣ аст, он имкон медиҳад, ки чӣ гуна гурӯҳбандии геномҳо танҳо дар асоси алоқамандии геномии онҳо вуҷуд дошта бошад ва метавонад ба мавҷудият ё набудани гурӯҳҳои табиии геномҳои прокариотӣ таъсир расонад. Барои ин, мо MCE, як шакли кластерсозии мукаммали пайвандро истифода бурдем (14) ба ҷуфтҳои геномӣ, ки бо AF ва gANI дар сатҳи намудҳо алоқаманданд. MCE ду намуди кластерҳоро тавлид мекунад: (i) 'кликҳо', ки графикҳои мукаммал мебошанд, ки дар он ҳар як қулла як геномро ифода мекунад ва ҳар як қулла бо ҳар як қуллаи дигар ва (ii) 'гурӯҳҳои кликӣ' пайваст карда мешавад, ки ҳангоми конфигуратсияҳои сершумори кликӣ ба вуҷуд меоянд имконпазир аст, ки дар натиҷа кликаҳои геномҳои умумӣ доранд (Расми 2А).

(A) Тақсимоти геномҳо ва намудҳо ба кликҳо, гурӯҳҳои кликӣ ва синглтонҳо. Ин рақам шумораи геномҳо ва намудҳои номбаршударо дар ҳар як қадами усули мо нишон медиҳад. Дар байни қуттиҳо геномҳо/намудҳои умумӣ шарҳ дода шудаанд. (Б) Тақсимоти намудҳои номбаршуда барои 901 кластер. Ин диаграмма нишон медиҳад, ки чанд кластер бо як намуд, ду намуд ва ғайра ҷамъ мешаванд. (C) Тақсимоти намудҳо ба категорияҳои гуногун. Ин график нишон медиҳад, ки чӣ қадар намудҳо ба категорияҳои «якхела», «якчанд якхела», «як гетерогенӣ» ва «якчанд гетерогенӣ» дохил мешаванд. (D) Тавсифи тасвирии категорияҳои намудҳо. Ҳар як ранг як намудро ифода мекунад ва ҳар як давра як геноми он намудро ифода мекунад. Намудҳои "сиёҳ" танҳо дар як клика мавҷуд аст ва он клика танҳо геномҳои ин намудро дорад ва онро "намуди якхела" месозад. Намудҳои "гулобии" танҳо дар як гурӯҳи клика геномҳо доранд, аммо ин гурӯҳи клика геномҳои намудҳои дигар дорад ("арғувон") ва аз ин рӯ онро ба "намуди ягонаи гетерогенӣ" табдил медиҳад. Геномҳои намудҳои "зард" дар кластерҳои гуногун мавҷуданд, аммо ҳар як кластере, ки ба онҳо тааллуқ дорад, танҳо геномҳои ин намудро доранд, ки онро "як намуди сершумори якхела" месозад. Намудҳои 'кабуд' дар якчанд кластерҳо геномҳо доранд ва ҳар як кластер геномҳои намудҳои дигарро дорад (афлесун, қаҳваранг) ва аз ин рӯ намудҳои 'кабуд' -ро ба як 'сершумори гетерогенӣ' табдил медиҳанд.

(A) Тақсимоти геномҳо ва намудҳо ба кликаҳо, гурӯҳҳои кликӣ ва синглтонҳо. Ин рақам шумораи геномҳо ва намудҳои номбаршударо дар ҳар як қадами усули мо нишон медиҳад. Геномҳо/намудҳои умумӣ байни қуттиҳо шарҳ дода мешаванд. (Б) Тақсимоти намудҳои номбаршуда барои 901 кластер. Ин график нишон медиҳад, ки чӣ қадар кластерҳо аз рӯи як намуд, ду намуд ва ғайра зиндагӣ мекунанд. (C) Тақсимоти намудҳо ба категорияҳои гуногун. Ин график нишон медиҳад, ки чӣ қадар намудҳо ба категорияҳои «якхела», «якчанд якхела», «як гетерогенӣ» ва «якчанд гетерогенӣ» дохил мешаванд. (D) Тавсифи тасвирии категорияҳои намудҳо. Ҳар як ранг як намудро ифода мекунад ва ҳар як давра як геноми он намудро ифода мекунад. Намудҳои "сиёҳ" танҳо дар як клика мавҷуданд ва он клика танҳо геномҳои ин намудро дорад, ки онро "намуди якхела" месозад. Намудҳои "гулобии" танҳо дар як гурӯҳи клика геномҳо доранд, аммо ин гурӯҳи клика геномҳои намудҳои дигар дорад ("арғувон") ва аз ин рӯ онро ба "намуди ягонаи гетерогенӣ" табдил медиҳад. Геномҳои намудҳои "зард" дар кластерҳои гуногун мавҷуданд, аммо ҳар як кластере, ки ба онҳо тааллуқ дорад, танҳо геномҳои ин намудро доранд, ки онро "як намуди сершумори якхела" месозад. Намудҳои 'кабуд' дар якчанд кластерҳо геномҳо доранд ва ҳар як кластер геномҳои намудҳои дигарро дорад (афлесун, қаҳваранг) ва аз ин рӯ намудҳои 'кабуд' -ро ба як 'сершумори гетерогенӣ' табдил медиҳанд.

MCE ба ҷуфтҳои геномӣ, ки AF-и дуҷонибаи ҳадди аққал 0,6 ва GANI-и дуҷониба ҳадди аққал 96,5 доранд, татбиқ карда шуд. Дар доираи як клик, дараҷаи AF, пайванди gANI дар ҳама ҷуфтҳои геномҳо дар боло аз остонаҳои дар боло зикршуда нигоҳ дошта мешавад, ки монандии баланди мундариҷаи генетикиро нишон медиҳанд ва ин объекти идеалии муаррифии як намуди микробҳо мебошад. Геномҳое, ки ба як намуди таксономикӣ тааллуқ доранд, ҳангоми татбиқи кластерсозии AF, gANI дар аксар вақт ба якчанд клик/синглонҳо тақсим мешаванд. Ин асосан ба ҳузури штаммҳои дивергентие вобаста аст, ки дорои ҷуфтҳои AF, gANI дар зери остонаи муайяншуда мебошанд. Кликҳои такрорӣ ба гурӯҳҳои кликӣ ҳамчун қадами пас аз коркарди пас аз MCE муттаҳид карда мешаванд. Татбиқи моделҳои осудатари кластерсозӣ, ба монанди кластерсозии ягона ва миёна, чунин пайвандҳои заифро тавассути ҷойгир кардани онҳо дар як кластер "пинҳон" мекунад ва боиси аз даст додани маълумоти арзишманд дар бораи штаммҳои дивергентӣ мегардад (нигаред ба SI, Расми S4, ки дар он усулҳои кластерсозӣ муқоиса карда мешаванд) .

Ҷуфтҳои геномҳои 1,1М ба ҳадди зарурӣ мувофиқат мекунанд ва ҳар яке аз 9221 геномҳое, ки ин ҷуфтҳоро ташкил медиҳанд, AF,gANI-и назаррасро ба ҳадди ақал як геноми дигар доранд, ки ба 960 клика ва 54 гурӯҳи клика саҳм мегузоранд, дар ҳоле ки тақрибан 3930 геномҳо яксон боқӣ мемонанд. Тасвири 2А аз ҷиҳати геном ва намудҳо кликҳо, гурӯҳҳои кликӣ ва синглтонҳоро муфассал тақсим мекунад. Далели он, ки танҳо 7% намудҳо дар гурӯҳҳои кликӣ ҳастанд, боқимондаҳо дар кликҳои инфиродӣ, ба мавҷудияти ҳудуди намудҳо мусоидат мекунанд. Минбаъд, истилоҳи "кластер" ҳамчун истилоҳи умумӣ барои нишон додани гурӯҳ ё гурӯҳ-гурӯҳ истифода хоҳад шуд. Тақрибан 72,6% ҳамаи кластерҳо (736 аз 1014) аз организмҳо бо як навъ таксономӣ иборатанд (Расми 2В), ки нишон медиҳад, ки таъиноти намудҳои мавҷуда аз рӯи гуногунии дохилинамудҳо ба ҳамдигар мувофиқат мекунанд. Аммо, як зербахши намудҳо дар байни кликҳои сершумор тақсим карда мешаванд, то танҳо барои 53,4% кластерҳо байни кластер ва таъиноти намудҳои мавҷуда робитаи як ба як вуҷуд дошта бошад. Аз 3082 намуди номбаршуда дар ин тадқиқот, 790-тоаш дар кластерҳо, 2156-тоаш яксон мебошанд. Намояндагони 136 намуд ҳам дар кластер (ҳо) ва ҳам ҳамчун синглтон (ҳо) ҳузур доранд. Ҳамин тариқ, геномҳои намудҳои ҳозира аз рӯи тақсимоти онҳо дар кластерҳо ба чор категория тақсим мешаванд. Намуд (i) "якхела" ҳисобида мешавад, вақте ки он ҳамчун синглтон ё танҳо дар як кластер бо ҳама геномҳои дигари як намуд мавҷуд аст (82.3%) (ii) 'якхелаи сершумор' вақте ки дар кластерҳои гуногун мавҷуд аст дигар геномҳо аз як намуд, ё ҳамчун синглтонҳои сершумор ё омезиши як синглтон ва клики "тоза" (6.6%) (iii) 'якхелаи гетерогенӣ', вақте ки он дар як кластер бо геномҳои намудҳои дигар мавҷуд аст (8,4%) ) (iv) 'гетерогении сершумор' вақте ки он дар кластерҳои сершумор бо геномҳои намудҳои дигар мавҷуд аст (0,4%) (Расми 2D).

Намудҳое, ки ҳамчун "якхела" гурӯҳбандӣ шудаанд, бо таърифҳои мавҷудаи таксономикӣ комилан мувофиқанд. Геномҳои намудҳои «якчанд якхела» метавонанд аз тафовути назарраси геномӣ гузашта бошанд, ки эҳтимолан як ё якчанд ядрои намудҳои навро ташкил медиҳанд, ки нодида гирифта шудаанд. Геномҳои ба ду категорияи дигар тааллуқдошта штаммҳои нодуруст муайяншуда ҳисобида мешаванд. Тақсими ҳамаи намудҳо ба категорияҳои дар боло овардашуда дар расми 2В ва расми 2С оварда шудааст.

Мустаҳкамии буришҳои AF ва gANI бо он таъкид карда мешавад, ки шумора ва таркиби кластерҳо дар шеваҳои гуногуни кластерсозӣ ва дар доираи спектри ҳадди аққал (SI) бетағйир боқӣ мемонанд. Навоварии тавлиди кликҳои максималӣ бо истифода аз маҷмӯаи азими маълумотҳои беш аз 13,000 геномҳо сарҳадҳои намудҳоро ошкор мекунад ва штаммҳои дивергентиро бори аввал дар чунин фазои бузурги филогенетикӣ муайян мекунад.

Тасдиқи натиҷаҳо (Аҳамияти биологии кликҳо ва гурӯҳҳои кликӣ)

Моноситогенҳои листерия намунаи намудест, ки «якчанд якхела» аст. 41 геномҳои ин намуд ба ду гурӯҳи кликӣ, як клик ва як синглтон тақсим карда мешаванд ва дар ҳар як кластер танҳо бо геномҳои ин намуд ҷойгир шудаанд. Якчанд тадқиқотҳо, ки риботипҳо, серотипҳо ва полиморфизмҳои генҳои вирулентиро омӯхтанд. L. monocytogenes, се хатти алоҳида бо фарқияти потенсиали патогенӣ муайян карда шуданд [15]. Таҳлили Моноситогенҳои листерия clique ва clique-гурӯҳҳо мувофиқати комили худро бо таснифи штаммҳо ба се насл нишон медиҳанд (Расми 3А, Ҷадвали иловагии S3). Ғайр аз он, геноме, ки ҳамчун синглтон боқӣ мемонад (Моноситогенҳои листерия FSL J1–208) нишон дода шудааст, ки андозаи хурдтари хромосома дорад ва ба насли филогенетикии нодир вируси IV (16) тааллуқ дорад. Ҳам далелҳои геномӣ ва ҳам фенотипӣ нишон медиҳанд, ки штаммҳои L. monocytogenes гуруххои алохидаи алохида ташкил мекунанд ва пешниход мекунанд, ки ин намуд бояд аз нав дида шавад. Бо вуҷуди ин, усулҳои дигаре, ки бо усули полифазӣ истифода мешаванд, ба мисли масофаи 16S-масофа (Расми иловагӣ S5) ва гени маркерҳои филогенетикӣ, ки ба ANI асос ёфтаанд (pMG-ANI) [17], ин ихтилофро эҳтимолан бо сабаби кам шудани ҳалли он ҷойгир карда, ҳамаи штампҳои L. monocytogenes дар як кластер.

Тасдиқи натиҷаҳо. (А) Натиҷаҳои кластеркунии 41 Listeria monocytogenes (LM) геномҳо ва таносуби байни кластерҳо ва насл дида мешаванд. Ҳар як ҳалқаи сурх як геномро тасвир мекунад ва ҳар як хати кабуд gani ≥ 96,5 ва AF ≥ 0,5 байни ду геноми ҳамроҳшударо тасвир мекунад. Номи геном бо ранги сиёҳ шарҳ дода шудааст, ки дар он LM ифода меёбад Listeria Monocytogenes, насли бо ҳар як гурӯҳ алоқаманд бо кабуди торик нишон дода шудааст ва маълумоти серотип маълум барои ҳар як геном бо сабз нишон дода мешавад (Б) Таҳлили кластерӣ дар асоси Bacillus cereus гурӯҳ Ҳар як доира як кластер ё синглтонро ифода мекунад, ки дар гирди хокистарранг як синглон, як даври зард тасвири клик ва як даври сабз тасвири гурӯҳи кликӣ мебошад. Хати гулобиранги gANI байни кластерро тасвир мекунад, агар он аз 92 то 95 афтад ва хати кабуд агар аз 95 то 96,5 бошад. Намудҳое, ки дар ҳар як кластер мавҷуданд, бо матни боло/поён/дар паҳлӯи кластер шарҳ дода мешаванд. (C) Тавсифи тасвирии Бурхолдерия маллей ва Burkholderia pseudomallei гурӯҳи ҷинсӣ. Ҳар як доира як геномро ифода мекунад, ки дар он доираи зард а Б.маллӣ геном ва доираи кабуд а.ро ифода мекунад B. псевдомаллей геном. Ҳар як сатр ё канор як gANI ≥ 96.5 ва AF ≥ 0.5 байни ду геномҳои ҳамроҳшавандаро тасвир мекунад. Аниқтараш, хати сурх канорест, ки дорои a Б.маллӣ геном ва хати хокистарӣ канорест, ки не. Дараҷаи геном/гиреҳ (шумораи геномҳое, ки бо он gANI ва AF-и зарурӣ дорад) бо ранги сиёҳ шарҳ дода мешавад.

Тасдиқи натиҷаҳо. (А) Натиҷаҳои гурӯҳбандии 41 Listeria monocytogenes (LM) геномҳо ва таносуби байни кластерҳо ва наслҳо дида мешаванд. Ҳар як ҳалқаи сурх як геномро тасвир мекунад ва ҳар як хати кабуд gani ≥ 96,5 ва AF ≥ 0,5 байни ду геноми ҳамроҳшударо тасвир мекунад. Номи геном бо ранги сиёҳ шарҳ дода шудааст, ки дар он LM ифода меёбад Listeria Monocytogenes, насли бо ҳар як гурӯҳ алоқаманд бо кабуди торик нишон дода шудааст ва маълумоти серотип маълум барои ҳар як геном бо сабз нишон дода мешавад (Б) Таҳлили кластерӣ дар асоси Bacillus cereus гурӯҳ Ҳар як доира як кластер ё синглтонро ифода мекунад, ки доирае хокистарӣ бо тасвири синглтон, доирае зард бо тасвири клик ва доирае сабзе, ки гурӯҳи кликро тасвир мекунад. Хати гулобиранги gANI байни кластерро тасвир мекунад, агар он аз 92 то 95 афтад ва хати кабуд агар аз 95 то 96,5 бошад. Намудҳое, ки дар ҳар як кластер мавҷуданд, бо матни боло/поён/дар паҳлӯи кластер шарҳ дода мешаванд. (C) Тавсифи аксҳои Бурхолдерия маллей ва Burkholderia pseudomallei гурӯҳи ҷинсӣ. Ҳар як давра як геномро ифода мекунад, ки дар он як даври зард а Б.маллей геном ва доираи кабуд якеро ифода мекунанд B.pseudomallei геном. Ҳар як сатр ё канори gaNI ≥ 96,5 ва AF ≥ 0,5 дар байни ду геноми пайвастшуда тасвир шудааст. Аниқтараш, хати сурх канорест, ки дорои a Б.маллӣ геном ва хати хокистарӣ як канорест, ки надорад. Дараҷаи геном/гиреҳ (шумораи геномҳое, ки бо он gANI ва AF-и зарурӣ дорад) бо ранги сиёҳ шарҳ дода мешавад.

Burkholderia Mallei ва Burkholderia pseudomallei ба категорияи намудҳои «як гетерогенӣ» дохил мешаванд. Мушаххас ва тафриқаи ин ду намуд дар адабиёти илмӣ ба таври ҷиддӣ баррасӣ шудааст (18–21). 10 геномҳои Б.маллей ва 53 геномҳои B. псевдомаллей як гурӯҳи кликиро бо gANI миёнаи дохиликликии 99.6 ташкил медиҳанд. B. псевдомаллей як бактерияи грам-манфӣ аст, ки ҳангоми об ва хокҳои тар барқарор карда мешавад B. маллей як патогени ҳатмии ширхӯрон аст, ки аз пештара тавассути коҳиши систематикии геном барои мутобиқ шудан ба мизбони ҳайвонот ба вуҷуд омадааст [22]. Муқоисаи пайдарпаии геномҳои байни ду намуди номбаршуда нишон дод, ки онҳо 99% дар минтақаҳои ҳифзшуда якхелаанд ва асосан аз рӯи андозаи геном фарқ мекунанд. Ин шахсият аз ҷониби gANI гирифта мешавад, вақте ки мо онҳоро дар як кластер ҷойгир мекунем, аммо мо инчунин фарқияти андозаҳоро ба даст меорем, зеро онҳо як гурӯҳи кликиро бо пайвандҳои нопайдо, ки асосан аз AF-ҳои паст дар байнималлей-псевдомаллей ҷуфтҳои геномӣ (Расми 3B). Ҳамин тариқ, мо дуруст муайян кардем Б.маллей ва B. псевдомаллей ҳамчун як гурӯҳи геномҳо дар континууми генетикии эволютсионалӣ, ки дар он зермаҷмӯа аз дигарҳо ҷудо шудааст ва агар ҳадаф доштани нишондодҳои нисбии намудҳо ва таксономия бошад, штаммҳои ин ду намуд бояд ҳамчун як намуд тасниф карда шаванд. Ягонагии ниҳоии ин ду намуд ва таърифи дақиқи намудҳо аз патогенезии штаммҳои инфиродӣ, Кодекси номенклатураи прокариотҳо ва мавҷудияти штаммҳои тип вобаста хоҳад буд.

Намудҳое, ки ба категорияи 'сершумори гетерогенӣ' дохил мешаванд, аз геномҳое иборатанд, ки дар кластерҳои сершумор мавҷуданд, ки онҳо низ бо геномҳои мансуб ба намудҳои дигар ҷойгиранд. Дар Bacillus cereus sensu lato як чунин маҷмааи намудҳои маъруфро пешниҳод мекунад (23, 24). Штампҳои B. cereus (Bc), B. thuringiensis (Bt), B. mycoides (Bm), B. pseudomycoides (Bp), B. weihenstephanensis (Bw) ва B. anthracis (Ba) аксар вақт дар дохили кликҳо омехта мешаванд (Расми 3C). Кликҳои мо бо метамаълумоти мавҷуда дар бораи патогенӣ, манбаи изолятсия ва макони зисти штаммҳо алоқамандии қавӣ доранд (23–25). Бузургтарин кластери намудҳо (70 геном, гурӯҳи кликӣ #80) аз ҳашароти патогении биопестицидҳои кишоварзӣ иборатанд Бт ва бо ҳам зич алоқаманданд то милод штаммҳои аз муҳити зист ҷудошуда ё захмҳои сироятшудаи инсон. Кластери дуюми калонтарин (45 геном, клик № 507) бартарият дорад Ба ва дорои як қатор штаммҳои патогении Аз милод ва Bt, ки бо тавлиди токсинҳои ба сӯхтан монанд ва/ё капсулаи полиглютамат тавсиф мешаванд. Сеюм кластери калонтарин (21 геном, клики гетерогенӣ #777) штаммҳои Bc, Bm ва Бв, ки аз муҳити атроф (ҷангал/хок) ё ғизо (шир) ҷудо карда шуда, хусусияти патогенӣ нишон надодаанд. Гарчанде ки Clique #770 ва clique-group #52 ҳар кадоме 17 геном доранд, клика танҳо аз штаммҳои экологӣ (хокӣ) иборат аст, дар ҳоле ки гурӯҳи кликӣ аз штаммҳои эметикӣ иборат аст. Илова бар ин, 9 клик/гурӯҳҳо ва 7 синглтонҳо мавҷуданд. Мо инро низ мушоҳида мекунем Bc subsp. ситотоксис NVH 391-98, ки дар адабиёт фарқкунанда муайян шудааст (25), дар ин таҳқиқот ҳамчун синглон тасниф шудааст.

GANI дохили кластерӣ барои кластерҳои дар боло зикршуда пайваста хеле баланд аст ва хеле болотар аз 96.5 аст ва гипотезаро дар бораи он, ки геномҳо дар ҳар як кластер бояд ба як намуд аз нав гурӯҳбандӣ карда шаванд, сахт дастгирӣ мекунад. Масалан, клики №305 аз 8 иборат аст Бациллус геномҳои аз хок ҷудо кардашуда, аз ҷумла як Bp, ду Бм, се Аз милод ва ду бе таърифи намудҳо. Ин клика манзилест аз шиддати навъи он Bacillus pseudomycoides, яъне, Bacillus pseudomycoides DSM 12442. Аз ин рӯ, ҳама геномҳои иштирокчии ин кластер бояд дар мавриди аз нав гурӯҳбандӣ шудан баррасӣ карда шаванд Bacillus pseudomycoides. Ғайр аз он, дар расми 3С кластерҳо нишон дода шудаанд, ки зернамудҳои ба ҳам наздикро намояндагӣ мекунанд (кунҳои гулобӣ, gANI ≥ 95) ва кластерҳое, ки зернамудҳои ба дараҷаи миёна алоқамандро намояндагӣ мекунанд (кунҳои кабуд, 92 ≤ gANI ≤ 95).

Афзалиятҳои усули MiSI

Татбиқи AF, gANI дар MiSI зуд, миқёспазир ва инъикоси дақиқи монандии генетикӣ байни як ҷуфт геном мебошад. Ба таъини намудҳо бо усули MiSI аз "тарҳрезии" як геном хеле кам таъсир мерасонад ё тамоман нест, зеро таҳлили мо нишон дод, ки афзоиши шумораи тахтачаҳои як геном то 2500 тахта ва коҳиши геном то 25% ба геном дар кластери дақиқи намудҳо ҷойгир карда мешавад. (Маводи иловагӣ ва расми иловагӣ S10)

Илова бар ин, муқоисаи усули моро бо дигар усулҳои ба асоси ANI асосёфта, ки масофаи геномиро муайян мекунанд, ба монанди Jspecies (26) ва SpecI (17), дар SI ба таври муфассал муҳокима карда шуда, афзалиятҳои муайяни истифодаи MiSI-ро нисбат ба дигарон нишон медиҳад ( Расми иловагӣ S6). Jspecies порчаҳои тамоми геномро истифода мебарад ва интихоби усулҳои ҳамоҳангсозиро пешниҳод мекунад (Blast (ANIb) ва Mummer (ANIm)). Вақте ки геномҳо бо ҳам зич алоқаманданд, ANIb ва ANIm ба арзишҳои gANI мувофиқат мекунанд, аммо бо кам шудани робитаи геномҳо нобаробарии байни арзишҳо меафзояд. Илова бар ин, Jspecies натавонист ANI-ро барои шумораи зиёди ҷуфтҳои геномҳо ҳисоб кунад ва суқут кард. SpecI барои ҳисоб кардани ANI генҳои маркерҳои филогенетикиро истифода мебарад ва аз ин рӯ, ҳалли пасттарро пешниҳод мекунад, зеро он як қисми хеле ками ҳама пайдарпаии геномии мавҷударо барои организм истифода мебарад. Барои геномҳои миёнаи бактерияҳо, вақти ҳисоб кардани ANI ва gANI дар асоси pMG гирифта мешавад (SI), ки дуввум ҳалли хеле баландро таъмин мекунад.

Муносибати байни gANI ва AF. (А) Тақсимоти арзишҳои AF ва gANI барои ҳамаи ҷуфтҳои геномҳо. (Б.) Модели эҳтимолии лампаҳои <AF,gANI> барои ҷуфтҳои дохилинамуд ва байнинамудҳо, Pр[AF = a,ANI = b] = Pр[AF = a]* Пр[ANI = b | AF = a].

Муносибат байни gANI ва AF. (А) Тақсимоти арзишҳои AF ва gANI барои ҳама ҷуфтҳои геномҳо. (Б.) Модели эҳтимолии лампаҳои <AF,gANI> барои ҷуфтҳои дохилинамуд ва байнинамудҳо, Pр[AF = a, ANI = b] = P.р[AF = a]* саҳр[ANI = b | AF = a].

Барои муайян кардани он, ки чӣ гуна эҳтимолияти ҷуфт бо Pр дохилинамудҳо [AF = a,ANI = b] = x бояд ба як намуд тааллуқ дошта бошад, расми 4B метавонад истифода шавад. Он диапазони эҳтимолияти ниҳоии ҷуфтҳои "воқеии" дохилинамудро нишон медиҳад, вақте ки буриши AF аз 0,6 истифода мешавад. Мо мушоҳида мекунем, ки эҳтимолияти баландтар эҳтимолияти мувофиқат кардан ба ҷуфтҳои дохили намудҳо бо сатҳи эҳтимолии 1% -и дурӯғи эҳтимолии мусбат 0.6 доранд. Рамзи дастрас дар (https://ani.jgi-psf.org/html/download.php) метавонад барои ҳисоб кардани арзишҳои ҷуфтшудаи AF ва gANI байни як ҷуфт геном истифода шавад. The values can be used to look up the intra-species probability in the table available at https://ani.jgi-psf.org/download_files/ProbabilityTable.txt or can be used as input values to implemented web application (https://ani.jgi-psf.org/html/prob.php) that uses this empirical data to allow an external user to determine the intra-species probability.

The species-level cliques and clique-groups have multiple varied applications. MCE provides the ability to sharpen our view of the evolutionary relationships between genomes, since it identifies not only highly conserved species-cores in the form of cliques, but also species in the form of clique-groups and species separation in the form of multiple homogeneous species that could be revisited taxonomically. Since clique-groups are composed of multiple cliques that share common genomes, the linkage between all the genomes in a clique-group is not preserved, and thus they are ideal for detecting species with divergent genomes. Subsequently, average inter-cluster and intra-cluster gANI was also computed within and between all cliques, clique groups and singletons, as described in Methods in order to discover the extent of genetic conservation within and between clusters and between clusters and singletons (Supplementary Figure S7).

Genome cliques identified in this work are valuable in the context of establishing whether an uncultured organism represented as a single-cell genome or a genome isolated from a metagenome belongs to an existing species or is a novel candidate species. This decision can be formed based on the average AF,gANI of an uncultured genome to existing cliques and clique-groups. Single-cell genomes are often partial, so the usual AF cut-offs do not apply to single-cells.

2,367 of sequenced genomes belonging to 10% of known genera lack species assignments. Using cliques, 326 of these unclassified genomes (denoted as ‘sp.’ or ‘unclassified’) can be assigned to the existing species based on their clustering patterns (Data Set S1). Furthermore, there are 109 cliques and 4 clique-groups that are populated entirely by genomes without any species definitions and thus, represent novel species awaiting taxonomic descriptions (SI, Data Set S2).

The composition of cliques also highlights the unexpected distribution of type strains. ‘Type Strain’ is defined as a living culture chosen to represent a prokaryotic species therefore, the type strain of a species should not be identical or highly similar with the type strain of any other species ( 27). Indeed we find that of the 445 cliques containing at least one type strain, 414 contain a single type strain. 31 cliques contain type strains from multiple species, that might be the result of either classification based on clinical evidence or incorrect practices where the classification of a single strain species was forced with low evidence. These cliques have been described in detail at https://ani.jgi-psf.org/html/analyses.php?page=typestrains. An example is Clique 757 (Supplementary Figure S8), which consists of five genomes, three of which are types strains belonging to three different species (Caldicellulosirupter kristjanssonii 177R1B, Caldicellulosirupter acetigenus DSM7040, Caldicellulosirupter lactoaceticus 6A). Strain 177R1B was proposed as a type strain of a new species on the basis of low DDH rates with C. lactoaceticus 6A ( 28). Such low DDH rates are questionable since these genomes display AF of 0.81 and gANI of 98.51, and probably attributed to the high experimental noise of the DDH method (unlike the MiSI method). Additionally, ∼40% of the singletons (1551/3930) are type strains suggesting that greater coverage of sequencing around these ‘type species’ may be required to provide a more complete view of the diversity of the corresponding species. Since type strains serve as the nomenclatural type of a species and a reference point, greater care must be exercised to ensure that they are accurately named.

The cliques and clique-groups generated in this work will be maintained as part of the IMG system and associated analysis tools will be served to the community through IMG. We propose that these tools be used by the community as the basis for identification of species of newly sequenced genomes. Further, the groupings identified and genomes and species used in our analysis have been represented in detail at https://ani.jgi-psf.org. The website provides the opportunity for researchers to explore specific genomes or species of interest and identity groups of genomes or species of particular significance. The software provided can also be used in order to determine the similarity of newly sequenced genomes to existing reference genomes, an application that is being actively used in the sequencing pipeline at the Joint Genome Institute.

Further, these groups will form the stepping-stones for our intended future directions that include the overlaying of these clusters with phenotypic and biochemical information. Since this task is manually intensive, and involves the collection of extensive metadata by way of deep literature survey, it is beyond the scope of this manuscript.


Genome sequencing information

Genome project history

Bacillus subtilis LM 4–2 was selected for sequencing due to its strong resistance to molybdate and potential utilization in bioremediation of molybdate-polluted areas. The genome sequence was deposited in GenBank under accession number CP011101 and the genome project was deposited in the Genomes on Line Database [42] under Gp0112736. Genome sequencing and annotation were performed by Chinese National Human Genome Center at Shanghai. A summary of the project was given in Table 2.

Growth conditions and genomic DNA preparation

Bacillus subtilis LM 4–2 was inoculated in 200 mL R2A medium and cultivated for 8 h at 30 °C in a shaker with speed of 200 rpm. 1.2 g of harvested cells was suspended in 5 mL TE (pH8.0) with 10 mg/mL lysozymeat 30 °C for 4 h. After centrifugation (12,000 rpm) for 10 min, genomic DNA was extracted by phenol-chloroform methods as described previously [43]. DNA was dissolved in 2 mL sterilized deionized water with a final concentration of 12.67 μg/μL and 2.04 of OD260/OD280 ratio determined by NanoDrop 2000 spectrophotometer (Thermo Scientific, USA). The genomic DNA was stored in −20 °C freezer.

Genome sequencing and assembly

Геномаи Bacillus subtilis LM 4–2 was sequenced by a dual sequencing approach that using a combination of PacBio RS II and Genome Analyzer IIx sequence platforms. Approximately 121,583 PacBio and 1637 million Illumina reads were generated from PacBio platform and the Illumina platform (2 × 150 bp paired-end sequencing) with average sequence coverage of 213-and 409-fold.Sequence reads from the PacBio RS II were assembled by using hierarchical genome-assembly process assembler and finally only one self-cycled supper contig was generated. The Illumina reads were quality trimmed with the CLC Genomics Workbench and then utilized for error correction of the PacBio reads by using bowtie2 (version 2.1.0) software [44].

Genome annotation

The Glimmer 3.02 and GeneMark programs were used to predict the positions of open reading frames [45, 46]. Protein function was predicted by the following methods: 1) homology searches in the GenBank and UniProt protein database [47] 2) function assignment searches in CDD database [48] and 3) domain or motif searches in the Pfam databases [49]. The KEGG database was used to reconstruct metabolic pathways [50]. Ribosomal RNAs and Transfer RNAs were predicted by using RNAmmer and tRNAscan-SE programs [51, 52]. Transporters were predicted by searching the TCDB database using BLASTP program [27, 53] with expectation value lower than 1e-05.


Everything Is Everywhere: Physiological Responses of the Mediterranean Sea and Eastern Pacific Ocean Epiphyte Cobetia Sp. to Varying Nutrient Concentration

Bacteria are essential in the maintenance and sustainment of marine environments (e.g., benthic systems), playing a key role in marine food webs and nutrient cycling. These microorganisms can live associated as epiphytic or endophytic populations with superior organisms with valuable ecological functions, e.g., seagrasses. Here, we isolated, identified, sequenced, and exposed two strains of the same species (i.e., identified as Cobetia sp.) from two different marine environments to different nutrient regimes using batch cultures: (1) Cobetia sp. UIB 001 from the endemic Mediterranean seagrass Posidonia oceanica ва (2) Cobetia sp. 4B UA from the endemic Humboldt Current System (HCS) seagrass Heterozostera chilensis. From our physiological studies, both strains behaved as bacteria capable to cope with different nutrient and pH regimes, i.e., N, P, and Fe combined with different pH levels, both in long-term (12 days (d)) and short-term studies (4 d/96 h (h)). We showed that the isolated strains were sensitive to the N source (inorganic and organic) at low and high concentrations and low pH levels. Low availability of phosphorus (P) and Fe had a negative independent effect on growth, especially in the long-term studies. The strain UIB 001 showed a better adaptation to low nutrient concentrations, being a potential N2-fixer, reaching higher growth rates (μ) than the HCS strain. P-acquisition mechanisms were deeply investigated at the enzymatic (i.e., alkaline phosphatase activity, APA) and structural level (e.g., alkaline phosphatase D, PhoD). Finally, these results were complemented with the study of biochemical markers, i.e., reactive oxygen species (ROS). In short, we present how ecological niches (i.e., MS and HCS) might determine, select, and modify the genomic and phenotypic features of the same bacterial species (i.e., Cobetia spp.) found in different marine environments, pointing to a direct correlation between adaptability and oligotrophy of seawater.

Ин пешнамоиши мундариҷаи обуна, дастрасӣ тавассути муассисаи шумост.


ORGANISMS POSSESSING GENES FOR AHL-LACTONASE AND AHL-ACYLASE

Sixteen bacterial strains of 5 different genera and a group of 3 strains belonging to marine gamma proteobacterium were found to possess genes for both the enzyme types: AHL-lactonase and AHL-acylase (Table 3 ). The diversity of these 19 strains was evident by their distribution among 5 different taxonomic groups: i) Стрептомицес spp. (Actinobacteria), ii) Деинококк spp. (Deinococcus-Thermus), iii) Hyphomonas sp. (α-Proteobacteria), iv) Ralstonia spp. (β-Proteobacteria), v) Photorhabdus sp. (γ-Proteobacteria), vi) marine gamma proteobacterium. Three out of these 19 strains can be more clearly classified as those which possessed genes for both the enzyme types: i) D. радиодуранҳо R1, ii) Hyphomonas neptunium ATCC 15444 and iii) Photorhabdus luminescens subsp. laumondii TTO1. This observation is supported by the presence motifs for lactonase and acylase in these strains.


SIGNATURE ANALYSIS – FREQUENCY AND DISTRIBUTION PATTERN

Ten signatures (nucleotides) were obtained through MEME for different taxonomic groups with reference to: i) AHL-lactonase gene (aiiA) аз Бациллус sp. SB4 Accession No. AAR85482.1 (Figs. S1 ба S8 and Tables S2 ба S9) and ii) AHL-acylase gene (aiiD) аз Ralstonia sp. XJ12B Accession No. AAO41113.1 (Figs. S9 ба S19 and Tables S10 ба S17). (See Additional File 4 for a description of data in Tables S2 ба S17 and Figs. S1 ба S17). Nucleotide signatures found to be present at high frequency within the taxonomic group and absent from all other groups were initially classified as unique. The BLAST (against the NCBI database) result validated the uniqueness of these signatures (Table 4 ). A high correlation was recorded for signatures M1 and M10 of Бациллус sp. SB4 and their occurrence among a large number of organisms possessing AHL-lactonase (BLAST hits with high frequency). Similarly, among the different signatures identified within each taxonomic group for AHL-acylase, those retrieved from Псевдомонас spp. within γ-Proteobacteria gave the BLAST hits with high frequency for organisms of this taxonomic group. Sequence homology searches using BLAST for all other signatures showed best hits for the query sequence from the respective taxonomic group but their frequency among the top 50 hits was quite low.


Detection of Бациллус ва Стенотрофомонас species growing in an organic acid and endocrine-disrupting chemical-rich environment of distillery spent wash and its phytotoxicity

Sugarcane molasses-based distillery spent wash (DSW) is well known for its toxicity and complex mixture of various recalcitrant organic pollutants with acidic pH, but the chemical nature of these pollutants is unknown. This study revealed the presence of toxic organic acids (butanedioic acid bis(TMS)ester 2-hydroxysocaproic acid benzenepropanoic acid, α-[(TMS)oxy], TMS ester vanillylpropionic acid, bis(TMS)), and other recalcitrant organic pollutants (2-furancarboxylic acid, 5-[[(TMS)oxy] methyl], TMS ester benzoic acid 3-methoxy-4-[(TMS)oxy], TMS ester and tricarballylic acid 3TMS), which are listed as endocrine-disrupting chemicals. In addition, several major heavy metals were detected, including Fe (163.947), Mn (4.556), Zn (2.487), and Ni (1.175 mg l −1 ). Bacterial community analysis by restriction fragment length polymorphism revealed that Бациллус ва Стенотрофомонас were dominant autochthonous bacterial communities belonging to the phylum Фирмаҳо and γ-Протеобактерияҳо, мутаносибан. Мавҷудияти Бациллус ва Стенотрофомонас species in highly acidic environments indicated its broad range adaptation. These findings indicated that these autochthonous bacterial communities were pioneer taxa for in situ remediation of this hazardous waste during ecological succession. Further, phytotoxicity assay of DSW with Phaseolus mungo Л. ва Ҷашнвораи Triticum revealed that T. фестивали was more sensitive than P. mungo L. in the seed germination test. The results of this study may be useful for monitoring and toxicity assessment of sugarcane molasses-based distillery waste at disposal sites.

Ин пешнамоиши мундариҷаи обуна, дастрасӣ тавассути муассисаи шумост.


Маълумоти муаллиф

Пайвандҳо

Radboud University, Nijmegen, The Netherlands

Sandra Wiegand, Timo Kohn, Stijn H. Peeters, Nicolai Kallscheuer, Sebastian Lücker, Huub J. M. Op den Camp, Mike S. M. Jetten & Christian Jogler

Leibniz Institute DSMZ, Braunschweig, Germany

Mareike Jogler, Christian Boedeker, Anja Heuer, Patrick Rast, Boyke Bunk, Olga Jeske, Peter Hornburger & Jörg Overmann

TU Dresden, Dresden, Germany

Daniela Pinto & Thorsten Mascher

Karlsruhe Institute of Technology, Karlsruhe, Germany

John Vollmers & Anne-Kristin Kaster

Centro Andaluz de Biología del Desarrollo (CABD)–CSIC, Pablo de Olavide University, Seville, Spain

Elena Rivas-Marín & Damien P. Devos

Leibniz Institute for Baltic Sea Research Warnemünde (IOW), Rostock, Germany

Sonja Oberbeckmann & Matthias Labrenz

Max Planck Institute for Marine Microbiology, Bremen, Germany

Anke Meyerdierks & Rudolf Amann

University of Bergen, Bergen, Norway

Julia E. Storesund & Lise Øvreås

University of Porto, Porto, Portugal

TU Bergakademie Freiberg, Freiberg, Germany

Thomas Pohl & Broder J. Merkel

University of Stuttgart, Stuttgart, Germany

Ralph-Walter Müller & Franz Brümmer

Stanford University, Stanford, CA, USA

Wageningen UR, Wageningen, The Netherlands

HZI Braunschweig, Braunschweig, Germany

Friedrich Schiller University Jena, Jena, Germany

Шумо инчунин метавонед ин муаллифро дар PubMed Google Scholar ҷустуҷӯ кунед

Шумо инчунин метавонед ин муаллифро дар PubMed Google Scholar ҷустуҷӯ кунед

Шумо инчунин метавонед ин муаллифро дар PubMed Google Scholar ҷустуҷӯ кунед

Шумо инчунин метавонед ин муаллифро дар PubMed Google Scholar ҷустуҷӯ кунед

Шумо инчунин метавонед ин муаллифро дар PubMed Google Scholar ҷустуҷӯ кунед

Шумо инчунин метавонед ин муаллифро дар PubMed Google Scholar ҷустуҷӯ кунед

Шумо инчунин метавонед ин муаллифро дар PubMed Google Scholar ҷустуҷӯ кунед

Шумо инчунин метавонед ин муаллифро дар PubMed Google Scholar ҷустуҷӯ кунед

Шумо инчунин метавонед ин муаллифро дар PubMed Google Scholar ҷустуҷӯ кунед

Шумо инчунин метавонед ин муаллифро дар PubMed Google Scholar ҷустуҷӯ кунед

Шумо инчунин метавонед ин муаллифро дар PubMed Google Scholar ҷустуҷӯ кунед

Шумо инчунин метавонед ин муаллифро дар PubMed Google Scholar ҷустуҷӯ кунед

Шумо инчунин метавонед ин муаллифро дар PubMed Google Scholar ҷустуҷӯ кунед

Шумо инчунин метавонед ин муаллифро дар PubMed Google Scholar ҷустуҷӯ кунед

Шумо инчунин метавонед ин муаллифро дар PubMed Google Scholar ҷустуҷӯ кунед

Шумо инчунин метавонед ин муаллифро дар PubMed Google Scholar ҷустуҷӯ кунед

Шумо инчунин метавонед ин муаллифро дар PubMed Google Scholar ҷустуҷӯ кунед

Шумо инчунин метавонед ин муаллифро дар PubMed Google Scholar ҷустуҷӯ кунед

Шумо инчунин метавонед ин муаллифро дар PubMed Google Scholar ҷустуҷӯ кунед

Шумо инчунин метавонед ин муаллифро дар PubMed Google Scholar ҷустуҷӯ кунед

Шумо инчунин метавонед ин муаллифро дар PubMed Google Scholar ҷустуҷӯ кунед

Шумо инчунин метавонед ин муаллифро дар PubMed Google Scholar ҷустуҷӯ кунед

Шумо инчунин метавонед ин муаллифро дар PubMed Google Scholar ҷустуҷӯ кунед

Шумо инчунин метавонед ин муаллифро дар PubMed Google Scholar ҷустуҷӯ кунед

Шумо инчунин метавонед ин муаллифро дар PubMed Google Scholar ҷустуҷӯ кунед

Шумо инчунин метавонед ин муаллифро дар PubMed Google Scholar ҷустуҷӯ кунед

Шумо инчунин метавонед ин муаллифро дар PubMed Google Scholar ҷустуҷӯ кунед

Шумо инчунин метавонед ин муаллифро дар PubMed Google Scholar ҷустуҷӯ кунед

Шумо инчунин метавонед ин муаллифро дар PubMed Google Scholar ҷустуҷӯ кунед

Шумо инчунин метавонед ин муаллифро дар PubMed Google Scholar ҷустуҷӯ кунед

Шумо инчунин метавонед ин муаллифро дар PubMed Google Scholar ҷустуҷӯ кунед

Шумо инчунин метавонед ин муаллифро дар PubMed Google Scholar ҷустуҷӯ кунед

Шумо инчунин метавонед ин муаллифро дар PubMed Google Scholar ҷустуҷӯ кунед

Шумо инчунин метавонед ин муаллифро дар PubMed Google Scholar ҷустуҷӯ кунед

Шумо инчунин метавонед ин муаллифро дар PubMed Google Scholar ҷустуҷӯ кунед

Шумо инчунин метавонед ин муаллифро дар PubMed Google Scholar ҷустуҷӯ кунед

Шумо инчунин метавонед ин муаллифро дар PubMed Google Scholar ҷустуҷӯ кунед

Ҳиссагузориҳо

S.W., M.J. and C.J. designed the study. M.J., T.K., A.H., P.R., J.E.S., O.M.L. and L.Ø. cultivated the planctomycetes and established axenic cultures. M.J., C.B., T.K., A.H., P.R., S.O., O.J., J.E.S., T.P., B.J.M., P.H., R.-W.M., F.B., M.L., A.M.S., A.-K.K., L.Ø., A.M. and C.J. were involved in the sampling, sample processing and basic enrichments. S.W., J.V. and B.B. sequenced and assembled the genomes. E.R.-M. and D.P.D. constructed the deletion mutants, A.M. and R.A. constructed the planctomycetal fosmid, S.L. obtained the planctomycetal MAGs and O.M.L. isolated DNA for sequencing. C.B., T.K., S.H.P., M.R. and C.J. performed the microscopy. H.O.d.C., M.S.M.J., T.M., J.O., M.H.M. and R.A. provided expertise and supervision. S.W., D.P., J.V., N.K., M.H.M., M.Y.G. and C.J. analysed and interpreted data. С.В. and C.J. wrote the manuscript with major contributions from M.J., C.B., D.P., J.V., S.O., N.K., R.A., M.H.M, L.Ø. and M.Y.G., and with help and approval from all authors.

Муаллифи мувофиқ


Видеоро тамошо кунед: NCBI Blast installation on Windows (Ноябр 2022).