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粪肠、屎肠球菌及相近种部分持家基因的系统发育分析|微生态前沿

     爱畜牧  2017-12-26 10:40:00
【导读】 笔者利用16S rRNA、clpX 和recA 基因分子标记研究Enterococcus faecalis、Enterococcus faecium 及相近种间的种系发育关系,并比较这些基因序列对E. faecalis、E. faecium及相近种的区分能力。1.1 本研究所用10 株菌由内...


笔者利用16S rRNA、clpX 和recA 基因分子标记研究Enterococcus faecalis、Enterococcus faecium 及相近种间的种系发育关系,并比较这些基因序列对E. faecalis、E. faecium及相近种的区分能力。1.1 本研究所用10 株菌由内蒙古农业大学乳品生物技术与工程教育部重点实验室提供,菌株具体信息包括16S rRNA、clpX 和recA 基因序列登录号(见表1)。1.2  试验所用引物:通过比较基因组学分析,选择clpX 和recA 两个单拷贝且含有多变区的基因为目标序列,结合序列比对信息,采用PRIMER 5.0设计通用引物,引物见表2,所有引物由上海桑尼生物科技有限公司合成。1.3 基于16S rRNA 基因的系统发育分析10 株试验菌株和模式菌株的16S rRNA 基因序列下载自GenBank 核酸序列数据库。通过多序列比对,获得比对整齐的序列文件,之后构建系统发育树(图1)。结果显示,这些菌株共可划分为两个较为独立的分支,即为Faecium-group 和E. faecalis。其中,处于同一分支的Faecium-group 包括10 株试验菌株和E. lactis DSM 23655、E. faecium ATCC19434T、E. durans ATCC 19432T、E. hirae ATCC8043T,它们之间的16S rRNA 基因相似性大于99.6%,而Faecium-group 与另一分支的E. faecalisATCC 19433T 的平均相似性为98.4%。1.4 基于clpX 和recA 基因部分序列的系统发育分析本研究测定10 株试验菌株相应的clpX 和recA 基因部分序列(表1),采用与16S rRNA 基因相同的方法构建系统发育树。通过比较构建的系统发育树发现,基于16S rRNA 基因和两个不同持家基因构建的系统发育树拓扑结构差异较大。后者可将试验菌株和参比菌株划分为3 个明显的系统进化分支,同时暗示我们由传统生理生化和16S rRNA 基因序列鉴定的这10 个分离株应重新归类为E. faecalis。在使用clpX 基因序列构建的系统发育树中(图2),10 株试验菌株与E. faecalis 62、E. faecalisOG1RF 和E. faecalis V583 处于同一分支,相似性大于99.6%,而与E. hirae ATCC 9790 的平均相似性为60.6% , 与另一分支的Faecium-group(E.durans 和E. faecium) 的平均相似性为61.5%;E. hirae ATCC 9790 和E. durans FB129-CNAB-4 种间的差异性为20.3%;E.duransFB129-CNAB-4和E. faecium 的种间的差异性为0.04%。同样,在使用recA 基因构建的系统发育树中,10 株试验菌株与E. faecalis 62、E. faecalisOG1RF 和E. faecalis V583 处于同一分支,相似性大于98.6%,而与E. hirae ATCC 9790 平均相似性仅为39.7%,与另一分支的Faecium-group(E. durans 和E. faecium)的平均相似性为33.5%。这个结果进一步支持了从clpX 基因序列构建系统发育树获得的结论,即这10 个分离株应重新归类为E. faecalis。此外,E. hirae ATCC 9790 和E.duransFB129-CNAB-4 种间的差异性为39.0%;E. durans FB129-CNAB-4 和E. faecium的种间相似性为100.0%。结论:本研究以clpX 和recA 基因作为分子标记,成功将使用16S rRNA 基因无法区分的菌株准确鉴定到种水平。然而,对于E. durans 和E. faecium 的区分效果并不理想。与此相反,Poyart 等通过分析sodA 基因序列却可将16S rDNA 相似性大于99.0%的E. durans 和E. faecium 菌株鉴定到种水平。这一现象可以说明不同持家基因对不同物种的分辨率具有差异性,因此选择多个持家基因同时进行分析或可作为一种研究策略在今后的研究中加以考量。参考文献: 张文羿,吕嫱等. 粪肠、屎肠球菌及相近种部分持家基因的系统发育分析.微生物学通报,2014, 41(2): 297−303 Morandi S, Cremonesi P, Povolo M. Enterococcus lactis sp.nov., from Italian raw milk cheeses. InternationalJournal of Systematic and Evolutionary   Microbiology,2012, 62(8): 1992-1996.
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