原油降解菌L.fusiformis15-4的转录组学研究

论文摘要

原核生物转录组研究技术的突破,显示出其在揭示原核生物生命过程的分子机制研究上独特的优势。对原核生物的转录组研究开始于致病菌,近年来,通过转录组学分析原核生物对污染物的降解机制已成为研究热点。通过多组学整合分析,对降解菌的代谢机理,作用机制及转录相关基因进行深入探究。原油污染已经成为重大的环境问题之一。本研究从青藏高原土壤中筛选到一株原油降解菌,鉴定为Lysinibacillus fusiformis 15-4,在对其原油降解测定的基础上,进行了转录组分析,探究其降解机理,为寒区原油污染土壤的微生物修复提供基础资料。主要研究结果如下。1.从青藏高原原油污染土壤中分离到一株原油降解菌株,在20℃培养96h对原油的降解率达56.64%±3.34,表明其具有较好的低温原油降解能力。16SrRNA基因序列分析表明其与Lysinibacillus fusiformis具有99%的序列相似性。2.在以原油为唯一碳源的培养基上生长的菌株L.fursiformis 15-4为处理组（LF）,LB培养基上生长的菌株为对照组（CK）,于培养对数中期（24 h）分别进行取样,进行RNA提取和转录组测序。Illumina HiseqTM 2000平台测序,在CK组获得14,813,173 reads,其中13,416,919 reads（90.59%）能够映射到参考基因组;LF组获得13,519,099 reads,其中12,797,112 reads（94.68%）能够映射到参考基因组。两个样本共注释得到4664基因,其中4658（99.9%）基因可通过Nr数据库注释,2758（59.2%）基因可通过Swiss-prot数据库注释,3672（78.72%）基因可被String数据库注释。2587（55.5%）基因可以注释到至少一个GO term,3080（66.1%）基因可以注释到COG,633（13.6%）基因可以注释到NOG,2264（48.6%）基因可以注释到KEGG。基因表达分析表明有3969（85.1%）基因在样本中有表达,其中上调2239个,占56.4%,下调1730个,占43.6%。3.COG数据库的功能注释结果显示有3080（66.1%）基因比对到20个分类中,其中优势的COG分类为氨基酸转运代谢、转录、无机离子运输与代谢和信号转导;GO数据库的功能注释结果表明有2587（55.5%）基因注释到45个GO,依次为代谢过程、细胞过程、催化活性、单细胞生物、细胞部分、细胞、膜,以及转录因子活性等。共有2264（48.6%）基因注释到KEGG中169个代谢通路,基因数最多的代谢通路包括ABC转运载体、多样性环境中的微生物代谢、双组分系统、氨基酸生物合成、碳代谢等。4.差异表达基因的GO富集分析表明,63.3%（1387 DEGs）能够注释GO,其中显著性差异（p<0.001）的GO包括:转运、定位、膜、细胞组分、催化活性等。生物附着、发育、定位、胞外区、膜、营养储存活性、转录因子活性、转运活性等功能在处理组中被显著上调。56.6%（1244 DEGs）可注释至KEGG,其中显著差异（p<0.05）的代谢通路为ABC转运蛋白。5.差异表达基因（DEGs）分析表明,2192（55.2%）基因在处理组中显著差异表达（p<0.001）,这些DEGs能全部被Nr数据库注释,67.2%（1474 DEGs）能够被Swiss-prot数据库注释,89.9%（1971 DEGs）可在String数据库注释。其中显著上调DEGs 1312个（59.9%）,显著下调DEGs 880个（40.1%）。原油处理使菌株中主要代谢途径基因被显著上调,这些基因编码蛋白包括ABC转运蛋白、多种脱氢酶、二组分系统蛋白、转录调控因子,以及环境应答蛋白等。以原油为碳源也诱导菌株15-4中多样性的烃类降解基因的上调表达,这些基因几乎包括所有原油烃降解途径的关键基因。在基因水平上表明该菌株具备较强大的原油降解潜能。

论文目录

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 刘梦圆

导师: 李师翁

关键词: 原油降解,转录组,差异表达基因

来源: 兰州交通大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

专业: 生物学,石油天然气工业,环境科学与资源利用,环境科学与资源利用

单位: 兰州交通大学

分类号: X172;X74

DOI: 10.27205/d.cnki.gltec.2019.000038

总页数: 78

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