嗜盐四联球菌CICC 10469盐胁迫应答机制的比较转录组学研究

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嗜盐四联球菌(Tetragenococcus halophilus CICC 10469)是中度嗜盐革兰氏阳性乳酸菌,是我国酱油生产中常用的发酵菌种之一,对酱油风味的形成具有重要作用。T.halophilus具有良好的盐耐受能力,对其进行研究将有助于理解盐胁迫的调控机制和提升微生物的盐耐受能力。本研究对处于对数生长期的T.halophilus菌体分别进行0M,1M,3.5M Na Cl盐浓度的短时(5h)盐胁迫处理,并提取各处理条件下的总RNA,经纯化和浓缩后得到高质量的RNA样品,分别标记为T1,T2,T3。通过Illumina c DNA文库构建方法构建RNA-seq测序文库,利用Illumina Hi SeqTM 2500高通量测序平台测序。获得了共计约4.51 Gb的高质量干净数据,利用Top Hat进行序列拼接和基因组比对,ANNOVAR进行基因功能注释。通过Cuffdiff软件并结合基因表达水平标准化方法FPKM(Fragments Per Kilobase of transcript per Million mapped reads),设定p≤0.05及差异倍数阈值|log2(fold change)|?1.5筛选各比较组T1vs.T2,T3vs.T2,T1vs.T3中的显著差异表达基因(SDEGs)。对这些显著差异表达基因进行了GO基因功能富集分析和KEGG pathway生物通路分析。根据显著差异表达基因的表达情况,对T.halophilus应对盐胁迫的机制进行了分析和预测,对特异性表达的基因,功能不明确的新异基因进行了分析。另外,本研究还通过实时荧光定量(q-PCR)实验对RNA-seq数据的可靠性和准确性进行了验证。研究发现:当T.halophilus处于较低盐浓度下时,主要通过高表达一些与转录、翻译、膜系统和细胞分裂相关的基因进行盐适应性调控,这些基因编码核糖体蛋白、核糖体结构成分,或涉及核糖体的生物合成、核糖激酶活性、t RNA二氢尿苷的生物合成、甘油酯代谢、脂质A和脂肪酸生物合成等;当T.halophilus处于较高盐浓度下时,主要通过高表达一些与热激蛋白(HSPs)和ABC转运系统相关的基因进行盐胁迫应答调节,如基因grp E,gro ES,clp E,hsl V,hsl U,hrc A,dna K,gro EL,rpo D,TEH05170,TEH05190,TEH17310等。同时,还发现大量功能不明确的新异基因在盐胁迫下出现了显著性表达。本研究获得的数据和结论将为阐明T.halophilus甚至其他耐盐微生物的耐盐机制提供宝贵的素材和研究方向。
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