一株具有促生作用的生防细菌YN-2A的分离、鉴定及全基因组测序分析
A biocontrol bacterium YN-2A with growth-promoting effect:isolation,identification,and genome sequencing
摘要[背景]根际土壤中分布着丰富的微生物类群,其中不少微生物具有拮抗病原菌的能力,以此保护植株免受病害侵袭.[目的]分离并鉴定出一株具有促生作用的生防细菌,从基因组学与生物信息学角度探究生防菌的抑菌机制.[方法]采用平板稀释涂布法筛选出具有拮抗黄瓜炭疽病作用的细菌.通过16S rRNA基因和基因组序列比对来确定生防细菌的生物学分类.以500倍生防菌稀释液(5×108CFU/mL)为材料,测定其对番茄种子、幼苗的促生效果.通过平板对峙试验测定生防细菌的广谱抑菌性.利用三代(PacBio、Nanopore)结合二代测序技术解析菌株的基因组信息、基因功能注释等.[结果]从鹅掌柴根际土壤分离出一株生防细菌YN-2A,结合16S rRNA基因与核酸序列数据库(nucleotide sequence database,NT)比对结果,鉴定出菌株YN-2A为贝莱斯芽孢杆菌(Bacillus velezensis).菌株YN-2A是一株好氧型的革兰氏阳性菌,具有产生生物膜的能力.菌株YN-2A的500倍稀释液(5×108 CFU/mL)能够有效促进番茄种子发芽率和幼苗的生长,同时提高叶片的叶绿素荧光参数.在72、96和120 h的发芽率分别比CK组提高1.45倍、1.42倍和1.09倍;在幼苗形态指标上,株高提升5.90 cm.光化学猝灭指数(photochemical quenching,qP)在荧光参数中提升最为显著,处理后番茄叶片qP指数同CK组相比提高1.27倍.平板对峙试验中菌株YN-2A能够拮抗多种真菌病原.全基因组测序结果表明,菌株YN-2A全基因组长度为4 046 066 bp,G+C含量为46%,包含4 090个编码基因.将全基因组测序数据提交至NCBI获得GenBank登录号为CP139086.基本功能注释中大部分基因注释到氨基酸与碳水化合物代谢途径.另外,在病原与宿主互作(pathogen host interactions,PHI)数据库中毒力降低(reduced virulence)分类涉及基因数量高达905个,并有69个基因注释到病原菌失去致病力(loss of pathogenicity)分类.初步推断生防细菌YN-2A因其含有大量抗病、降低毒力的基因来发挥抑菌作用.[结论]分离并鉴定出一株贝莱斯芽孢杆菌(B.velezensis)YN-2A,该菌株对番茄的种子和幼苗具有良好的促生效果,同时该菌株具备广谱抑菌性.通过测序技术,获得了菌株YN-2A的全基因组信息,为深入挖掘菌株YN-2A的抑菌机制提供参考信息.
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