Trichococcus flocculiformis DSM 2094T基因组测序：解锁污泥膨胀细菌奥秘，助力全球污水处理升级

《Microbiology Resource Announcements 0.7》：Draft genome sequence of Trichococcus flocculiformis DSM 2094T isolated from bulking sludge in Germany

为解决污泥膨胀影响污水处理问题，研究人员对从德国膨胀污泥中分离出的Trichococcus flocculiformis DSM 2094T进行基因组测序，发现其基因组含生物膜和荚膜形成相关基因，有助于改进全球污水处理工艺。

　　本文描述了从德国膨胀污泥中分离出的絮凝丝球菌（Trichococcus flocculiformis）DSM 2094^T（菌株 Echt）的基因组草图序列。该基因组大小为 2,978,824 bp，含有编码生物膜和荚膜形成的基因，这可能与该菌株导致的污泥膨胀现象有关。污泥膨胀由丝状细菌过度生长引起，会干扰污水处理厂的固体沉降并降低出水水质。从德国埃希特丁根一家出现污泥膨胀的工厂的污泥中，通过在 UA 培养基上平板培养并在 25°C 下孵育，分离出一种革兰氏阳性丝状细菌，命名为Trichococcus flocculiformis DSM 2094^T。其他从污泥中分离出的菌株在形态和生化特征上与T. flocculiformis DSM 2094^T非常匹配。对 16S rRNA 基因序列进行比较分析发现，许多分离株要么是T. flocculiformis的不同菌株，要么是丝球菌属（Trichococcus）内的不同物种。作为细菌和古菌基因组百科全书（GEBA）计划的一部分，T. flocculiformis DSM 2094^T的基因组被测序，该计划旨在对模式菌株和新发现的生物进行测序，尤其是那些代表更高系统发育多样性的生物。该细菌由莱布尼茨研究所 DSMZ 在 25°C 下于 DSMZ 培养基 183 中培养。使用 MasterPure 革兰氏阳性 DNA 提取试剂盒（Epicentre）分离基因组 DNA。用 Covaris LE220 将 DNA 片段化至 300 bp，并用 AMPure XP SPRI 磁珠（贝克曼库尔特公司）筛选片段大小。使用 KAPA - Illumina 文库构建试剂盒（KAPA 生物系统公司）对片段进行末端修复、加 A 尾以及连接与 Illumina 兼容的接头（IDT 公司）。使用 KAPA 生物系统公司的下一代测序文库 qPCR 试剂盒（罗氏公司）对文库进行定量。定量后的文库利用 TruSeq 双端簇试剂盒 v3 和 Illumina 的 cBot 仪器进行测序准备。在 Illumina HiSeq 2500 测序仪上，使用 HiSeq TruSeq SBS 测序试剂盒 v3，按照 2×150 索引运行方案进行测序。共测序得到 10,454,276 条读长和 1,510 Mb 数据，覆盖度达 460 倍。使用 JGI 开发的程序 DUK 对读长进行过滤。利用 Velvet v 1.2.07、wgsim v 0.3.0 和 Allpaths - LG v r46652 对基因组进行组装。具体参数为：velveth：63 –shortPaired；velvetg：–very clean yes –exportFiltered yes –min contig lgth 500 –scaffolding no –cov cutoff 10；wgsim：–e 0–1 100–2 100 –r 0 –R 0 –X 0；Allpaths - LG：PrepareAllpathsInputs、RunAllpathsLG。CheckM2 v 1.0.2 估计该基因组完整性为 99.96%，污染率为 0.83%。作为 IMG/M 的一部分，使用美国能源部联合基因组研究所（DOE - JGI）标准微生物基因组注释管道（MGAP v.4）对基因组进行注释。T. flocculiformis DSM 2094^T的基因组草图大小为 2,978,824 bp，G + C 含量为 45.58%。组装结果包含 110 个支架，N50 值为 47,460 bp。该基因组编码 2,892 个蛋白质编码基因、9 个 rRNA 基因和 47 个 tRNA 基因。毒力因子数据库（VFDB）预测其存在参与生物膜形成、荚膜产生和黏附的基因，这些都可能导致污泥膨胀。由于该生物分离自污水，使用 ResFinder v 4.5.0 对基因组进行筛选，未发现任何抗菌耐药盒。CRISPRCas Finder v 1.1.2 在细菌基因组中发现一个潜在的 CRISPR 区域。进一步探索T. flocculiformis DSM 2094^T以及其他导致污泥膨胀细菌的基因组，对改善全球污水处理工艺具有巨大潜力。感谢 JGI 通过 “领养基因组” 项目支持加州州立大学系统的本科教育和研究，让本科生主导论文撰写。美国能源部联合基因组研究所（https://ror.org/04xm1d337，美国能源部科学办公室用户设施）开展的工作提案 DOI：https://doi.org/10.46936/10.25585/60001024，由美国能源部科学办公室支持，合同号为 DE - AC02 - 05CH11231。