来自工业污染水源的耐镉铜绿假单胞菌PR-5菌株的基因组序列草图

《Microbiology Resource Announcements》：Draft genome sequence of cadmium-tolerant Pseudomonas aeruginosa strain PR-5 from industrial contaminated water

　　PR5为耐镉铜绿假单胞菌，基因组6.36Mb，含5934个基因，包含金属解毒、运输、生物膜形成及趋化性相关基因，验证其高镉耐受性和生物修复潜力。

　　

摘要

我们报告了一种耐镉的铜绿假单胞菌（Pseudomonas aeruginosa）PR5菌株的基因组草图（大小为6.36 Mb，GC含量为66.5%，含有5,934个基因）。基因组分析显示该菌株具有金属解毒、运输、生物膜形成和趋化性相关的基因，这表明其具有很强的适应性，在镉生物修复应用中具有潜在价值。

公告

镉是一种有毒且不可生物降解的重金属，主要来源于工业过程，对环境和健康构成严重威胁。减轻镉污染至关重要，而微生物生物修复是其中最有效和可持续的解决方案之一（1）。这种耐镉的铜绿假单胞菌PR-5是从2023年4月15日在印度北方邦巴雷利（Bareilly）的B.L. Agro Industries采集的受污染水样中分离得到的（坐标：28.40141°N, 79.36781°E）。样本经过无菌处理后立即进行了培养实验。在含有逐渐增加的CdCl₂浓度（10–3,000 ppm）的营养琼脂培养基上，PR-5显示出高达2,500 ppm的耐受性（2, 3）。为了研究与镉耐受性和生物修复相关的基因，我们对该菌株进行了全基因组测序（4, 5）。

基因组DNA是从在30°C下、摇床条件下培养18–24小时的PR5纯化菌落中提取的。收获的细胞使用QIAGEN Genomic-tip 20/G试剂盒进行DNA提取，并通过NEBNext Ultra II FS DNA Library Prep Kit酶切处理成200–300个碱基对的片段（6, 7）。随后通过外切酶和聚合酶处理使片段末端平直化，在3′末端添加一个“A”核苷酸，再加入环状接头，然后用USER（尿嘧啶特异性切割试剂）进行切割，并利用AMPure磁珠进行纯化（8, 9）。使用NEBNext Ultra II Q5混合试剂和Illumina通用引物以及针对铜绿假单胞菌的特异性八聚体引物进行六轮PCR扩增，之后进一步纯化和洗脱。在验证DNA文库的质量和长度分布后，使用Illumina平台进行测序，获得了560万个配对末端读段（10）。原始读段通过FastQC（v0.12.1）进行质量检测，使用MultiQC（v1.25）进行整合，并通过TrimGalore（v0.6.4）去除接头和低质量碱基。高质量的去接头读段使用Unicycler（v0.4.8）进行de novo组装（11–13）。最终得到的基因组草图长度为6.36 Mbp，GC含量平均为66.5%，测序深度为84,819（表1），包含75个contig，其中3个被MOB-Suite（v3.1.4）鉴定为质粒。组装指标中，N₅₀为267.5 kb，L₅₀为8。CheckM（v1.2.3）分析显示基于铜绿假单胞菌特异性标记物的完整性为99.63%（14）。使用PGAP（v6.9）对PR-5基因组进行功能注释，发现11个与重金属解毒相关的基因、9个金属转运基因以及1个镉解毒基因，证实了该菌株在金属污染环境中的生存能力（15）。除了与金属相关的基因外，PR-5菌株还含有9个与生物膜形成相关的基因和42个与趋化性相关的基因（https://doi.org/10.6084/m9.figshare.30363619）。将PR-5的16S rRNA序列与NCBI 16S rRNA数据库进行BLASTn比对，结果显示其与铜绿假单胞菌DSM 50071的相似度为99.71%，确认PR-5属于铜绿假单胞菌（16, 17）。PR-5基因组包含镉解毒、趋化性和生物膜形成相关的基因，其高质量的基因组为研究重金属适应性及开发生物修复策略提供了独特资源。

表1

表1 基因组草图的详细信息

参数	值或结果
遗传元件	Contig和质粒
基因组大小（bp）	6,361,437
Contig总数	75
预测的质粒数量	3
质粒pPAu1 73	JBLRXR010000073.1（Contig 73）
质粒pPAu2 74	JBLRXR010000074.1（Contig 74）
质粒pPAu3 75	JBLRXR010000075.1（Contig 75）
基因总数	5934
GC含量（%）	66.5%
rRNA数量	6
tRNA数量	58
GenBank登录号	JBLRXR000000000
序列读取档案登录号	SRR31822932

致谢

我们感谢印度巴雷利的M.J.P. Rohilkhand大学提供的必要研究资源。

A.G. 感谢印度科技部提供的INSPIRE奖学金。

P.C. 负责写作和概念设计；A.G. 负责数据管理；P.K.A. 和C.K. 负责生物信息学分析；S.P. 和M.A. 负责实验室工作；A.S. 负责监督。