细菌基因组测序

随着高通量测序技术和生物信息学的快速发展，细菌全基因组de novo测序已然成为一种探究细菌生物学问题的高性价比方法。通过全基因组测序，可以获知待测菌株的基因及相关调控信息，为研究该菌株特有的生物学特征（致病机制，共生机制，独有的代谢机制）提供分子生物学基础；通过比较基因组分析，为研究菌株种内及种间的功能差异、进化关系提供理论指导。

目前，细菌基因组测序已经广泛应用于细菌流行病学、疫苗开发、微生物进化等多个领域。此外，细菌全基因组de novo测序为该物种后续基因组数据的挖掘以及重要基因的功能分析构建一个全面的研究平台。

美吉优势

拥有交互式细菌基因组分析云平台，分析内容全面，数据交付快速，性价比更高。

拥有标准化操作实验室和高通量测序技术平台，实验周期短，保证高质量的数据；

拥有多种测序平台和强大的计算机资源，提供最佳的测序解决方案和快速的数据分析平台；

拥有专业的分析团队，全面的分析内容，提供全面和高质量的基因组解析结果。

1、首家细菌基因组分析交互式云平台

美吉生物首发细菌基因组分析交互式云平台，让你随时随地做科研，轻轻松松玩转细菌基因组分析。

2、细菌基因组云平台内置10大分析模块，37项交互内容，提供系统、全面的细菌基因组分析平台

全面系统的生信分析，涵盖基因组组装、七大功能注释、基因序列全方位分析、致病系统分析、代谢系统分析、可移动元件分析、基因组图谱个性化定制等主要功能。

3、“零”生信，照样玩转基因组

不懂Linux、perl、python语言没关系，只需选择样本、参数设置、运行即可，轻轻松松做分析达人，各类分析不再“求人”，质量周期全把控。 

4、基因组分析可视化，分析图表DIY+各类花式下载，文章、报告统统搞定

基因组数据可视化，全局把控，全面分析，不再身陷海量数据，摆脱“只缘身在此山中”的无奈，从此你也可以“指点江山，运筹帷幄”。细菌基因组云平台支持多种格式图表下载、编辑功能；立体化数据查询，省时、省力。

5、内置实用小工具，序列编辑轻松搞定

原序列、反向序列、反向互补序列随意截取，云平台与NCBI一键链接，序列比对简便快捷。

产品类型

细菌基因组扫描图：构建Illumina PE（400bp）文库，利用Illumina Hiseq平台测序，de novo组装获得基因组扫描图并进行生物信息分析；

细菌基因组完成图：构建PacBio RS II（~10K）文库和Illumina PE（400bp）文库，利用Pacbio RS II平台和Illumina Hiseq平台测序，de novo组装获得基因组完成图并进行生物信息分析。

实验流程

生信分析

技术参数

1.承诺指标

细菌扫描图：基因组覆盖度大于95%，基因区覆盖度大于98%；单碱基平均错误率低于十万分之一；

细菌完成图：0 GAP，1 contig；单碱基平均错误率低于十万分之一。

2.项目周期（从质检合格到标准分析结束）

细菌扫描图：35天。

3.送样要求

1）样品类型：DNA/菌体；

2）菌体样品需求量：

扫描图菌体样本：菌体不宜培养时间过长，以对数生长中期细胞最佳。收集至少3OD·mL的菌液对应的菌体沉淀（例：OD600=2，则需要取1.5mL菌液离心收集菌体；OD600=0.5，则需收取6mL菌液离心收集菌体）；

完成图菌体样本：菌体不宜培养时间过长，以对数生长中期细胞最佳。收集至少50OD·mL的菌液对应的菌体沉淀（例：OD600=2，则需要取25mL菌液离心收集菌体；OD600=0.5，则需收取100mL菌液离心收集菌体）；

将装有菌体沉淀的离心管在干冰/冰袋条件下寄送，或是暂时存放于-80℃后再干冰/冰袋寄送。另送1-2份样品备份；

3）DNA样品需求量：

扫描图基因组DNA：双链DNA总量≥1μg，浓度≥20ng/µL，OD260/280=1.8-2.0，OD260/230=1.8-2.2；DNA的主峰带明显且在2kb以上，无明显RNA污染；

为了避免DNA样品的降解，寄送过程中务必保证足够的干冰/冰袋，避免样品反复冻融，送样时注明溶剂组分；

注：老师在拿到DNA胶图后，如不确定样品是否合格，可在送样之前先将胶图发送到meta@majorbio.com，由技术人员评估确认后再进行样品寄送；病原微生物只接受DNA样本。

案例解读

文献案例一：基因组水平的结构变异调控希瓦氏菌对低温环境的适应性^[1]

促进植物生长的根际细菌（PGPRs）被广泛用作生物肥料和生物防治剂。在本文中，研究人员分离了两株紫色非硫光养细菌：有促生长作用的菌株PS3和无促生长作用的菌株YSC3。为了阐明R. palustris PS3对植物产生有益作用的潜在作用机制，研究人员对两株菌进行全基因组测序并与代表物种R. palustris CGA009进行了比较基因组分析。结果发现经根渗出液处理后，PS3的生长速度、生物膜的形成量及趋化性相关基因的相对表达水平均显著高于YSC3。表明PS3对植物宿主有更好的响应，这可能有助于PS3与植物宿主的相互作用。

图一：Rhodopseudomonas palustris PS3（a）和YSC3（b）的基因组图谱

图二：(a)基因看家基因recA,rpoB,dnaK的进化树；(b)基因看家基因puf的进化树； (c) R.palustris PS3与YSC3的基因组比对；(d) R.palustris PS3与CGA009的基因组比对

文献案例二：Geobacillus thermoglucosidasius W-2中硝基烷烃降解酶的发现^[2]

研究人员从华北某深层油田中分离到一株可以降解有机硫以及硝基烷烃的嗜热菌Geobacillus thermoglucosidasius，该菌可以在好氧及厌氧条件下高效降解环境污染物——硝基烷烃类化合物。接着，通过基因组测序及注释，找到了3个候选的硝基烷烃氧化酶基因（NMO）。最后，将这3个基因分别克隆到大肠杆菌BL21进行蛋白表达纯化，发现这3种酶都具有很强的温度、pH、压力适应性，且其中一个酶Gt2929能够非常高效地降解多种硝基烷烃类化合物，具有非常大的工业及环境治理的应用潜力。

图一：基于NMOs氨基酸的进化分析

图二：基于NMOs氨基酸序列的多重比对

图三：Geobacillus thermoglucosidasius W-2基因组圈图

参考文献：

[1]Kai-Jiun L , Shih-Shun L , Chia-Wei L , et al. Whole-genome sequencing and comparative analysis of two plant-associated strains of Rhodopseudomonas palustris (PS3 and YSC3)[J]. Scientific Reports, 2018, 8(1):12769-.

[2]Sun L, Huang D, Zhu L, et al. Novel thermostable enzymes from Geobacillus thermoglucosidasius W-2 for high-efficient nitroalkane removal under aerobic and anaerobic conditions[J]. Bioresource technology, 2019, 278: 73-81.

常见问题

(1)评价细菌基因组扫描图组装效果的指标有那些？

细菌基因组扫描图组装结果常见指标有scaffold N50长度值、N%、scaffold数量、总碱基数等，一般要求N50较长，N%较低，scaffold数量相对较少，这样拼接比较集中，不至于太零散；依据这些技术指标进行综合评定，来选取最终的组装结果；不同菌株的基因组特征差异较大，组装结果也会存在一定程度的差异。

(2)对于GC含量过高或过低以及重复序列较多的基因组，完成图能否0Gap？

GC含量大于65%或者小于35%以及重复序列较多时，会对测序和组装有一定影响，但目前 Pacbio RS II长读长的测序技术能很好地克服这些问题，美吉生物至今已有近千例的细菌完成图项目经验，全部都可以达到 0 GAP的结果。