Whole Genome Sequence of Paenibacillus polymyxa NPDY05-8
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摘要:目的
多粘类芽孢杆菌NPDY05-8是一株对小麦赤霉病、玉米茎基腐病有防治效果的有益菌。为了解其抗病机制，利用基因组测序技术解析该菌株的基因结构特征，明确其基因功能，分析其次级代谢产物，为该菌株的开发利用提供依据。
方法采用平板对峙法分析菌株的抑菌率，并基于三代Nonopore和二代Illumina测序技术平台进行测序及组装，进行基因功能预测与注释。
结果多粘类芽孢杆菌NPDY05-8对19种病原真菌均有不同程度的拮抗作用，抑菌率在62.00%～92.00%。基因组测序结果显示基因组总长度为5 132 538 bp，G+C含量为45.63%，预测到5 151个基因，4 949个蛋白质编码序列，含有1个质粒，大小为226 178bp。分别有3 902、3 489和1 391个基因在COG、GO和KEGG数据库中提取到注释信息。同时，还预测得到209个碳水化合物相关酶和11个次级代谢产物合成基因簇。
结论NPDY05-8拥有丰富的碳水化合物相关酶，含纤维素酶基因4个，合成的次级代谢产物的基因簇包含fusaricidi B、surfactin、paenicidin B、bacitracin、aurantininB、C、D等多种抗菌物质，拥有极大的开发潜力。
Abstract:ObjectiveGenome sequence and functions of Paenibacillus polymyxa NPDY05-8 were studied to explore the application potential of the bacterium as a biocontrol agent for wheat fusarium head blight and corn stem rot.
MethodsAntimicrobial spectrum of P. polymyxa NPDY05-8 was analyzed by the plate confrontation method, sequence and assembly obtained based on the Nonopore third-generation and Illumina second-generation sequencing technology platforms, and gene functions predicted and annotated.
ResultsP. polymyxa NPDY05-8 showed antagonistic activities against 19 pathogenic fungi with antimicrobial spectra between 62.00% and 92.00%. The whole genome was 5,132,538bp with a G+C content of 45.63%. There were 5,151 genes and 4,949 protein coding sequences predicted that included a plasmid of 226,178bp. The COG, GO, and KEGG databases annotated 3,902, 3,489, and 1,391 genes, respectively. A total of 209 carbohydrate-related enzymes and 11 secondary metabolite gene clusters were predicted.
ConclusionP. polymyxa NPDY05-8 was rich in carbohydrate-related enzymes and contained 4 cellulase genes and synthetic secondary metabolites including several antimicrobial compounds, such as fusaricidi b, surfacetin, paenicidin b, bacitracin, aurantinb, C and D. It appeared to have significant potential for developing as a biocontrol agent.
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0. 引言
【研究意义】多粘类芽孢杆菌（Paenibacillus polymyxa）为类芽孢杆菌科，芽孢杆菌属，[1−5]，对人和动植物安全无害[6]，农业部将其列为一级菌种免做安全鉴定[7]。多粘类芽孢杆菌为土壤中的活跃菌，是一种重要的生防菌，能在植物根际周围形成生物膜，并在土壤中定殖，具有溶磷和固氮作用，在土壤的物质和能量循环中发挥重要作用。对其进行全基因组序列研究，并明确其功能具有重要意义。【前人研究进展】随着测序技术和生物信息学技术的飞速发展，基因组DNA测序成本迅速下降，测序速度快速提高，使人们更好了解其基因功能[8−10]。近年来，研究者对不同芽孢杆菌开展了全基因组测序[11−15]。已经有10株多粘类芽孢杆菌进行了全基因组测序，包括 E681、SC2、M-1、CR1、SQR-21、YC0136、YC0573、 HY96-2、LY1和ZF197[16−23]。研究显示多粘类芽孢杆菌含有丰富的碳水化合物酶，具有固氮相关基因，代谢产物中含有表面活性剂、杀镰孢菌素、杆菌肽、多粘菌素、聚酮类化合物以及能够降解植物源多糖的分泌酶的合成基因[24]。【本研究切入点】本课题组从赤霉病抗性鉴定圃的土壤分离出一株多粘类芽孢杆菌，命名为NPDY05-8，该菌对小麦赤霉病、玉米茎基腐病有一定的防治效果[25−26]，但对其防治机理、碳水化合物利用力、代谢产物等功能尚有待深入探究。【拟解决的关键问题】利用基因组测序技术解析该菌株的基因组序列，探索其基因结构特征，明确其基因功能，分析其次级代谢产物，以期全面了解多粘类芽孢杆菌的抑菌机制，为菌株NPDY05-8的开发利用提供依据。
1. 材料与方法
1.1 供试菌种
生防菌菌株：多粘类芽孢杆菌NPDY05-8 菌种保藏号（CCTCC NO: M2023740），分离自福建省南平市农业科学研究所赤霉病自然抗性鉴定基地的土壤。
真菌病原菌菌株：番茄灰霉病菌（Botrytis cinerea）、玉米叶斑病平脐蠕孢菌（Bipolaris）、香蕉枯萎病尖孢镰刀菌（Fusarium oxysporum）、莲雾软腐病拟盘多毛孢菌（Pestalotiopsis microspora）由福建农林大学植物保护学院提供，水稻纹枯病立枯丝核菌（Rhizoctonia solani）由中国农业科学院植物保护研究所提供，香蕉褐缘灰斑病（Mycosphaerella musicola）、芦笋颈枯病菌（Phomopsis asparagi）、大豆根腐尖孢镰刀菌（Fusariumo xysporum）、大豆炭疽病菌（Colletotrichum chlorophyti）、玉米茎基腐病腐皮镰刀菌（Fusarium solani）由福建省农业科学院植物保护研究所提供，茄子黄萎病轮枝菌（Verticillium dahliae）、丝瓜枯萎病尖孢镰刀菌（Fusarium oxysporum）、辣椒疫霉菌（Phytophthora capsici）、白菜菌核核盘菌（Sclerotinia sclerotiorum）、白菜菌核核盘菌（Sclerotinia sclerotiorum）由四川省农业科学院植物保护研究所提供，草莓拟盘多毛孢根腐病菌（Neopestalotiopsis）、柑橘炭疽菌（Colletotriehum gloeosporioides）、吊瓜交链格孢叶斑病菌（Alternaria pathogens）、小麦赤霉病亚洲镰刀菌（Fusarium asiaticum）、玉米茎基腐病禾谷镰刀菌（Fusarium graminearum）由福建省南平农业科学研究所植保研究室分离。
1.2 试验方法
1.2.1 多粘类芽孢杆菌NPDY05-8的抑菌率测定
对真菌的抑菌率：挑取靶标病原真菌菌块接种至PDA培养基的中央，再将多粘类芽孢杆菌NPDY05-8在距离待测真菌菌株的菌丝块中心2.5 cm接菌多粘类芽孢杆菌NPDY05-8；以只接种靶标病原真菌作为对照；于28 ℃下封口倒置培养3～5 d，待对照充分生长后，观察对照及菌株对不同病原真菌的抑制情况，测量菌丝生长宽度，明确抑菌率。
1.2.2 测序质控及组装
菌体活化后委托北京奥维森基因科技有限公司进行完成图测序及分析，基于三代Nonopore和二代Illumina测序技术平台进行测序，完成细菌完成图分析，测序深度≥100X，Nanopore 测序的下机原始数据为进行过滤得到有效数据。使用Unicycler 软件对过滤后的reads 进行组装，再用 Nanopore 数据将高质量contig连接成完成图。最后用 Pilon 软件进行纠错，得到最终准确度更高的基因组。
1.2.3 基因预测与注释
利用数据库的基因功能注释获得全面的基因功能信息。将预测得到的基因序列与 GO、COG、KEGG等功能数据库做比对，得到基因功能注释结果。
2. 结果与分析
2.1 多粘类芽孢杆菌NPDY05-8的抑菌率
采用平板对峙法测定多粘类芽孢杆菌NPDY05-8对19种病原真菌的抑菌效果（表1、图1）。结果表明，多粘类芽孢杆菌NPDY05-8对所有受试的19种病原菌均有不同程度的拮抗作用，具有广谱拮抗效果，抑菌率在62.00%～92.00%。其中，对芦笋颈枯病菌、白菜菌核核盘菌的抑制率分别达92.00%和90.00%，对番茄灰霉病菌、水稻纹枯病立枯丝核菌的抑菌率分别达88.57%、86.06%，对玉米叶斑病平脐蠕孢菌、香蕉褐缘灰斑病菌、莲雾软腐病拟盘多毛孢菌、大豆炭疽病菌、柑橘炭疽的抑菌率均达70%以上。对小麦赤霉病亚洲镰刀菌的抑菌率为65.18 %。对引起玉米茎基腐病禾谷镰刀菌、腐皮镰刀菌的抑菌率分别为69.63%、65.55%。
表 1 多粘类芽孢杆菌NPDY05-8抑菌率Table 1. Antimicrobial spectrum of P. polymyxa NPDY05-8编号
NO病原菌
Pathogens抑菌率
Antimicrobial
spectrum/%1 番茄灰霉病菌 Botrytis cinerea 88.57±2.86a 2 水稻纹枯病立枯丝核菌 Rhizoctonia solani 86.06±4.57ab 3 玉米叶斑病平脐蠕孢菌 Bipolaris 73.33±1.05cd 4 番茄枯萎病尖孢镰刀菌 Fusarium oxysporum 65.21±2.17fg 5 香蕉褐缘灰斑病菌 Mycosphaerella musicola 75.15±4.18cd 6 茄子黄萎病轮枝菌 Verticillium dahliae 64.66±6.44fg 7 莲雾软腐病拟盘多毛孢菌 Pestalotiopsis microspora 79.36±7.27bc 8 芦笋颈枯病菌 Phomopsis asparagi 92.00±2.00a 9 丝瓜枯萎尖孢镰刀菌 Fusarium oxysporum 62.79±2.32fg 10 大豆根腐尖孢镰刀菌 Fusarium．oxysporum 63.64±3.03fg 11 辣椒疫霉菌 Phytophthora capsici 66.66±6.11efg 12 白菜菌核核盘菌 Sclerotinia sclerotiorum 90.00±3.22ae 13 大豆炭疽病菌 Colletotrichum chlorophyti 73.33±2.23cde 14 草莓拟盘多毛孢根腐病菌 Neopestalotiopsis 65.71±2.86efg 15 柑橘炭疽菌 Colletotriehum gloeosporioides 74.69±2.83cd 16 吊瓜交链格孢叶斑病 Alternaria pathogens 60.00±2.22g 17 小麦赤霉病亚洲镰刀菌 Fusarium asiaticum 65.18±2.57fg 18 玉米茎基腐病禾谷镰刀菌 Fusarium graminearum 69.63±2.56def 19 玉米茎基腐病腐皮镰刀菌 Fusarium solani 65.55±1.58fg 同列数据后不同的小写字母表示 0.05 水平上差异显著。
Data with different lowercase letters on same column indicate significant difference at 0.05 level.![]()
图 1 多粘类芽孢杆菌NPDY05-8对的多种病原真菌的抑菌图图中编号对应表1中编号。Figure 1. Antimicrobial property of P. polymyxa NPDY05-8 against fungal pathogensNumbers correspond to those in Table 1.2.2 基因组组成与信息
基于Nanopore三代测序技术平台和illumina二代测序技术平台进行测序，完成细菌完成图分析，测序深度≥100X，组装结果0gap，表明完成图全基因覆盖。通过过滤接头、短片段及低质量数据后，三代Nanopore测序仪所测得的数据，共得到984 172 747 bp用于组装的 clean data，二代illumina测序共测得11.876Mclean data；使用Unicycler 软件对过滤后的reads 进行组装后得到的完整基因组大小为5.359 M，多粘类芽孢杆菌NPDY05-8具体编码基因预测基因组为1条环状闭合DNA，大小为5.133M，GC含量为45.63%（图1），共预测到5 151个基因，占DNA总量的86.62%；4 949个蛋白质编码序列，总长为4. 568M，占DNA总量的85.25%；110个tRNA基因、12个23S rRNA、12个16S rRNA、13个5S rRNA、1个tmRNA，基因平均长度为901 bp；含有1个质粒，大小为226 178 bp，GC含量为38.71%。
菌株NPDY05-8 的16S rDNA的序列长度为1 490 bp，同源性鉴定该菌株为类芽孢杆菌属（Paenibacillus），系统发育树（图2）可以看出其与菌株Paenibacillus polymyxa NR
117732.2 相识度最高，结合形态特征推测为Paenibacillus polymyxa多粘类芽孢杆菌。![]()
图 2 多粘类芽孢杆菌NPDY05-8基因组圈图从内到外，第1圈代表CDS、rRNA、tRNA在基因组上的位置；第2圈代表Depth of nanopore；第3圈代表测序深度Depth of ilumina；第4圈代表G+C skew；第5圈代表G+C含量；第6圈代表基因组序列信息。Figure 2. Genomic map of P. polymyxa NPDY05-8From inside out, 1st circle represents position of CDS, rRNA, and tRNA on genome; 2nd circle, depth of nanopore; 3rd circle, depth of sequencing of Illumina; 4th circle, G+C skew; 5th circle, G+C content; 6th circle, genomic sequence information.2.3 基因组功能注释
将预测得到的基因序列与GO（基因产物的属性Gene Ontology）、COG（蛋白质同源簇分类Cluster of Orthologous Groups of proteins）、KEGG（基因在细胞中的代谢途径Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes）等8个功能数据库做比对，得到多粘类芽孢杆菌NPDY05-8的注释结果。从表2可看出注释统计结果总的基因为4 949个，至少有一种注释的基因为
4896 ，占比98.93%，以下将着重对COG、GO和KEGG等的注释结果进行研究。表 2 编码基因注释结果统计Table 2. Statistics on annotation of coding genes项目 Item 数量 Count 占比 Percentage/% All 4 949 100.00 Annotation 4 896 98.93 KEGG 1 391 28.11 Pathway 1 377 27.82 Nr 4 894 98.89 Uniprot 4 853 98.06 GO 3 489 70.50 COG 3 902 78.84 Pfam 3 893 78.66 Refseq 4 851 98.02 Tigerfam 2 530 51.12 2.3.1 COG功能分类
COG是对基因产物进行直系同源分类的数据库。多粘类芽孢杆菌NPDY05-8的COG 分为26个group，共注释到3 902个基因，将COG注释的基因按COG的group进行分类，结果见图2：聚类分析发现蛋白质功能占比最高的为碳水化合物转运及代谢（Carbohydrate transport and metabolism ）和转录（Transcription）两大分类，分别含有498个基因（12.76%）和463个基因（11.86%），碳水化合物代谢涉及到菌株对能源的利用方式，该类基因占比含量高说明菌株对能源的利用能力强；值得关注的是次生代谢物的生物合成、运输和分解代谢（Secondary metabolites biosynthesis, transport and catabolism）的基因有86个（2.20%），次生代谢物中含有大量的抑菌物质，需重点关注；参与防御机制（Defense mechanisms）的基因含有157个（4.02%），这类基因中含有抗菌肽转运系统和肽酶等与抑菌功能有关的基因。未知功能基因162个（4.15%）。
2.3.2 GO功能分类
多粘类芽孢杆菌NPDY05-8的GO数据库中共注释到
3489 个基因，得到的注释及对应的基因数信息见图3，按各基因功能可分为生物学过程（biological process），细胞组分（cellular component），分子功能（molecular function）三大类。在生物学过程方面，其中有26个基因注释到肽聚糖的生物合成工艺（peptidoglycan biosynthetic process），肽聚糖是杆菌肽及抗生素作用的靶物质，这些基因有利于挖掘潜在的抗生素；有79个基因注释到碳水化合物代谢（carbohydrate metabolic process）；分子功能方面涉及基因最多的是金属离子结合（metal ion binding），含有221个基因，这类基因可以通过氧化还原、甲基化和去甲基化等将毒性重金属离子转化为无毒物质或沉淀，从而改良土壤重金属的污染。![]()
图 5 多粘类芽孢杆菌NPDY05-8的GO功能分类图Figure 5. GO functional classification of P. polymyxa NPDY05-82.3.3 KEGG代谢通路分析
KEGG代谢途径中共注释到1 391个基因（图4），主要包括：生物系统（Organismal Systems），代谢作用（Metabolism），遗传信息处理（Genetic Information Processing），环境信息处理（Environmental Information Processing）和细胞的过程（Cellular Processes）5个部分。大多数基因注释主要集中在辅助因子和维生素的代谢（Metabolism of cofactors and vitamins），全局和概述地图（Global and overview maps），碳水化合物代谢（Carbohydrate metabolism），氨基酸代谢（Amino acid metabolism），环境信息处理主要涉及信号转导（Signal transduction）和膜运输（Membrane transport）等5个通路；分别有175、732、272、182、171和233个基因被注释。
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图 4 多粘类芽孢杆菌NPDY05-8的COG功能分类图Figure 4. COG functional classification of P. polymyxa NPDY05-8![]()
图 6 多粘类芽孢杆菌NPDY05-8的KEGG通路分布图Figure 6. KEGG pathway distribution of P. polymyxa NPDY05-82.4 CAZy数据库注释
CAZy酶类数据比对结果共预测到209个碳水化合物相关酶，碳水化合物在很多生物学功能中具有重要地位，它能通过结合碳水化合物活性酶的底物，提高碳水化合物活性酶的催化结构域。糖苷水解酶（Glycoside Hydrolases，GHs）注释到的基因最多（98个），其次为糖基转移酶（Glycosyl Transferases，GTs）（56个）、碳水化合物酯酶（Carbohydrate Esterases，CEs）（29个）、碳水化合物结合模块（Carbohydrate Esterases，CEs）（16个），其余为多糖裂合酶（Polysaccharide Lyases，PLs）（9个）、辅助氧化还原酶（Auxiliary Activities，AAs）（1个）。在糖苷水解酶中，含有阿拉伯糖苷酶、半乳糖苷酶、乳糖酶、甘草甜素、葡萄糖醛酸苷酶、甘露糖苷酶、葡萄糖苷酶、木糖苷酶、淀粉酶、纤维素酶等功能酶。纤维素酶基因共有4个，分别为GH51、GH94、GH56、GH74；淀粉酶基因共有8个分别为GH13_1、GH13_5、GH13_11、GH13_14、GH13_20、GH13_24、GH13_28、GH14。菌株NPDY05-8 能够利用多种碳源，且在刚果红羧甲基纤维素钠培养基中利用纤维素进行生长，也验证了该菌能够很好的利用纤维素。
2.5 次级代谢基因簇分析
一般情况下，参与次级代谢途径中生物合成酶基因在基因组上成簇排列，基于指定类型的HMM，antiSMASH数据库能准确鉴定所有已知的次级代谢簇（天然产物合成基因簇）。采用antiSMASH程序对基因组预测的11个次级代谢产物见表3，其中4个显示出与先前已知的基因簇有比较高的相似度。杀镰刀菌素B（fusaricidi B）为非核糖体肽合成酶NRPS，它能抑制真菌的生长，这也是多粘类芽孢杆菌NPDY05-8能够抑制多种真菌的原因。表面活性剂surfactin可以通过溶解和破坏细胞膜发挥抗菌作用。多粘菌素paeninodin、paenilan、paenicidin B，是多粘类芽孢杆菌产出的抗菌性多肽，主要作用于革兰氏阴性菌，对其抑制效果好，毒性较弱。杆菌肽（bacitracin），对革兰阳性细菌和阴性球菌均有一定的抑菌作用。（aurantinin B/aurantinin C/aurantinin D）对细菌有较强的抑制作用，尤其是对厌氧菌具有很强的抑制活性。多粘类芽孢杆菌次级代谢产物中对真菌和细菌的多重抗菌效果，对于一些细菌和真菌复合侵染的病害，如玉米茎基腐就有很好的防治效果。
表 3 多粘类芽孢杆菌命名为NPDY05-8次级代谢产物基因簇Table 3. Gene clusters of secondary metabolites of P. polymyxa NPDY05-8基因簇 Cluster 类型 Type 长度 Length 相似度 Similarity/% 产物 Product 1 NRPS 62 374 100 杀镰刀菌素B fusaricidi B 2 cyclic-lactone-autoinducer 19 055 8 表面活性剂 surfactin 3 proteusin 20 236 未知 Unknown 4 lassopeptide 24 060 40 多粘菌素 paeninodin 5 lanthipeptide-class-i 23 778 100 多粘菌素 paenilan 6 lanthipeptide-class-i 26 449 71 多粘菌素 paenicidin B 7 NRPS-like, cyclic-lactone-autoinducer 60 154 未知Unknown 8 NRPS, PKS-like 84 649 80 tridecaptin 9 NRPS, betalactone 52 075 33 杆菌肽，枯草杆菌抗生素 bacitracin 10 NRPS, cyclic-lactone-autoinducer 65 035 未知Unknown 11 transAT-PKS, NRPS, T3PKS, PKS-like 101 859 35 aurantinin B/aurantinin C/aurantinin D 3. 讨论与结论
多粘类芽孢杆菌NPDY05-8对19种病原真菌的抑菌效果具有广谱拮抗真菌的作用，抑菌率在62.00%～92.00%，广谱抑制真菌的功能应与其含有的fusaricidi B有关，应用范围广。对该菌的全基因组序列进行分析，基因组最后得到的总长度为5 132 538 bp，G+C含量为45.63%，共预测到5 151个基因；4 949个蛋白质编码序列，110个tRNA基因、其中12个23S rRNA、12个16S rRNA、13个5S rRNA、1个tmRNA。聂俊辉等[23]预测多粘类芽孢杆菌LY1的基因组长度为5.76 Mb，GC含量约为45.23%，162个tRNA基因、42个rRNA基因。程跃娟[27]预测HY96-2基因组总长度为5.75 Mb，G+C含量45.61%，该基因组中总共有
5207 个CDS被预测到，还发现42个rRNA 和110个tRNA。比较前人的预测结果，多粘类芽孢杆菌全总长度区别较大，推测基因组中存在较多的插入、重复序列有关系，GC含量维持在45%，tRNA 随着菌株的不同也存在着较大的差异。根据全基因组测序结果，多粘类芽孢杆菌NPDY05-8分别有
3902 、3489 、1391 和4894 个基因在COG、GO、KEGG和NR数据库中提取到注释信息；糖苷水解酶中对多种碳源能够利用，碳水化合物相关酶中纤维素酶基因（GH5家族基因）共有4个，淀粉酶基因（GH13家族基因）共有8个。纪帅奇等[28]预测枯草芽孢杆菌SNBS-3的纤维素酶基因有1个，淀粉酶基因有8个，说明NPDY05-8对秸秆的降解潜力较大，对碳水化合物的利用范围广也显示出该菌超强的生存能力，方便发酵工艺和后续的利用。程爱芳等[29]通过单因素实验和正交实验对多粘类芽孢杆菌HD-1产纤维素酶的培养基主要成分和培养条件进行优化将HD-1产纤维素酶活性可达88.3 U·mL−1。笔者在后续实验中发现该菌能够利用秸秆快速繁殖并定殖土壤中，会进一步设计实验进行验证并优化其纤维素利用活性。全基因组测序结果中还预测得到11个次级代谢产物合成基因簇，包含fusaricidi B、surfactin、paenicidin B、bacitracin、aurantininB、C、D等多种抑制细菌的物质，王麒等[30]预测的多粘类芽孢杆菌基因组共有12个次级代谢产物合成功能基因簇。从菌株提取物中共分离出 9种抗菌组分，其中2个初步判定为已知大环内酯类抗生素macrolactinD和7-O-malonyl-macrolactin A。基于全基因组分析结果中该菌次级代谢产物中含有多种对细菌具有抑制效果的成分，因此可以研究该菌对烟草青枯病、番茄青枯病、柑橘黄龙病等细菌性病害的防治效果。菌株NPDY05-8全基因组测序结果，为菌株的后续相关研究提供了依据，具有重要意义。
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图 1 多粘类芽孢杆菌NPDY05-8对的多种病原真菌的抑菌图
图中编号对应表1中编号。
Figure 1. Antimicrobial property of P. polymyxa NPDY05-8 against fungal pathogens
Numbers correspond to those in Table 1.
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图 2 多粘类芽孢杆菌NPDY05-8基因组圈图
从内到外，第1圈代表CDS、rRNA、tRNA在基因组上的位置；第2圈代表Depth of nanopore；第3圈代表测序深度Depth of ilumina；第4圈代表G+C skew；第5圈代表G+C含量；第6圈代表基因组序列信息。
Figure 2. Genomic map of P. polymyxa NPDY05-8
From inside out, 1st circle represents position of CDS, rRNA, and tRNA on genome; 2nd circle, depth of nanopore; 3rd circle, depth of sequencing of Illumina; 4th circle, G+C skew; 5th circle, G+C content; 6th circle, genomic sequence information.
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图 5 多粘类芽孢杆菌NPDY05-8的GO功能分类图
Figure 5. GO functional classification of P. polymyxa NPDY05-8
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图 4 多粘类芽孢杆菌NPDY05-8的COG功能分类图
Figure 4. COG functional classification of P. polymyxa NPDY05-8
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图 6 多粘类芽孢杆菌NPDY05-8的KEGG通路分布图
Figure 6. KEGG pathway distribution of P. polymyxa NPDY05-8
表 1 多粘类芽孢杆菌NPDY05-8抑菌率
Table 1 Antimicrobial spectrum of P. polymyxa NPDY05-8
编号
NO病原菌
Pathogens抑菌率
Antimicrobial
spectrum/%1 番茄灰霉病菌 Botrytis cinerea 88.57±2.86a 2 水稻纹枯病立枯丝核菌 Rhizoctonia solani 86.06±4.57ab 3 玉米叶斑病平脐蠕孢菌 Bipolaris 73.33±1.05cd 4 番茄枯萎病尖孢镰刀菌 Fusarium oxysporum 65.21±2.17fg 5 香蕉褐缘灰斑病菌 Mycosphaerella musicola 75.15±4.18cd 6 茄子黄萎病轮枝菌 Verticillium dahliae 64.66±6.44fg 7 莲雾软腐病拟盘多毛孢菌 Pestalotiopsis microspora 79.36±7.27bc 8 芦笋颈枯病菌 Phomopsis asparagi 92.00±2.00a 9 丝瓜枯萎尖孢镰刀菌 Fusarium oxysporum 62.79±2.32fg 10 大豆根腐尖孢镰刀菌 Fusarium．oxysporum 63.64±3.03fg 11 辣椒疫霉菌 Phytophthora capsici 66.66±6.11efg 12 白菜菌核核盘菌 Sclerotinia sclerotiorum 90.00±3.22ae 13 大豆炭疽病菌 Colletotrichum chlorophyti 73.33±2.23cde 14 草莓拟盘多毛孢根腐病菌 Neopestalotiopsis 65.71±2.86efg 15 柑橘炭疽菌 Colletotriehum gloeosporioides 74.69±2.83cd 16 吊瓜交链格孢叶斑病 Alternaria pathogens 60.00±2.22g 17 小麦赤霉病亚洲镰刀菌 Fusarium asiaticum 65.18±2.57fg 18 玉米茎基腐病禾谷镰刀菌 Fusarium graminearum 69.63±2.56def 19 玉米茎基腐病腐皮镰刀菌 Fusarium solani 65.55±1.58fg 同列数据后不同的小写字母表示 0.05 水平上差异显著。
Data with different lowercase letters on same column indicate significant difference at 0.05 level.
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表 2 编码基因注释结果统计
Table 2 Statistics on annotation of coding genes
项目 Item 数量 Count 占比 Percentage/% All 4 949 100.00 Annotation 4 896 98.93 KEGG 1 391 28.11 Pathway 1 377 27.82 Nr 4 894 98.89 Uniprot 4 853 98.06 GO 3 489 70.50 COG 3 902 78.84 Pfam 3 893 78.66 Refseq 4 851 98.02 Tigerfam 2 530 51.12
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表 3 多粘类芽孢杆菌命名为NPDY05-8次级代谢产物基因簇
Table 3 Gene clusters of secondary metabolites of P. polymyxa NPDY05-8
基因簇 Cluster 类型 Type 长度 Length 相似度 Similarity/% 产物 Product 1 NRPS 62 374 100 杀镰刀菌素B fusaricidi B 2 cyclic-lactone-autoinducer 19 055 8 表面活性剂 surfactin 3 proteusin 20 236 未知 Unknown 4 lassopeptide 24 060 40 多粘菌素 paeninodin 5 lanthipeptide-class-i 23 778 100 多粘菌素 paenilan 6 lanthipeptide-class-i 26 449 71 多粘菌素 paenicidin B 7 NRPS-like, cyclic-lactone-autoinducer 60 154 未知Unknown 8 NRPS, PKS-like 84 649 80 tridecaptin 9 NRPS, betalactone 52 075 33 杆菌肽，枯草杆菌抗生素 bacitracin 10 NRPS, cyclic-lactone-autoinducer 65 035 未知Unknown 11 transAT-PKS, NRPS, T3PKS, PKS-like 101 859 35 aurantinin B/aurantinin C/aurantinin D
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