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比较基因组学揭示清酒广布乳杆菌在不同生态位中的适应性进化OA

Comparative genomics reveals adaptive evolution of Latilactobacillus sakei across diverse ecological niches

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清酒广布乳杆菌(Latilactobacillus sakei)是一种多功能乳酸菌,广泛存在于多种生态位中,包括发酵食品和动植物等,具有重要的工业意义.该研究对7株L.sakei进行了全基因组测序和组装,结合NCBI数据库下载的98个基因组序列进行比较基因组分析.结果显示,这些菌株的平均基因组大小为(1.98±0.07)Mb,平均GC含量为(41.05±0.12)%,编码序列数量为1 961±80.研究表明,清酒广布乳杆菌具有闭合泛基因组,这表明该菌种具备较强的适应性和生态可塑性.105株L.sakei分为三大遗传分支分别为Clade Ⅰ、Clade Ⅱ及Clade Ⅲ,发酵食品源菌株(46.94%)在Clade Ⅱ有聚集趋势;植物源菌株(35.19%)在Clade Ⅲ存在聚集趋势.植物源菌株表现出显著较高的植物特异性糖苷水解酶基因数(如GH32和GH91,P<0.05),赋予其在高淀粉和蔗糖环境中的优越适应性.此外,在105株L.sakei中,有31株菌株鉴定出CRISPR/Cas系统,且ⅡA型CRISPR/Cas系统在动物及发酵食品源菌株中出现的频率较高(84%),远高于植物(3%)、乳源(3%)和其他源(10%)菌株,突显了特定生态位适应性特征.该研究分析了不同分离源L.sakei的基因组特征与功能基因,为研究L.sakei深层次的生境适应性进化提供数据支持.

Latilactobacillus sakei,a versatile lactic acid bacterium,is widely distributed in various ecological niches,including fer-mented foods,plants and animals,and holds significant industrial importance.This study conducted comparative genomic analyses of sev-en newly sequenced L.sakei isolates and 98 genome sequences downloaded from the National Center for Biotechnology Information(NCBI)database.The average genome size of these strains was(1.98±0.07)Mb,with an average GC content of(41.05±0.12)%and the number of coding sequences was 1 961±80.Analysis revealed that L.sakei possesses a closed pangenome,indicative of considerable adaptability and ecological plasticity.105 L.sakei strains were divided into three distinct clades:Clade Ⅰ,Clade Ⅱ,and Clade Ⅲ.Strains from fermented foods(46.94%)tended to cluster in Clade Ⅱ,while strains from plants(35.19%)showed a clustering trend in Clade Ⅲ.Plant isolates exhibited significantly higher genes numbers of plant-specific glycosyl hydrolases(e.g.GH32 and GH91;P<0.05),conferring superior adaptability to high-starch and sucrose-rich environments.Additionally,CRISPR/Cas systems,predominantly of type ⅡA,were identified in 31 of the 105 strains,occurring with a higher frequency in isolates from animal and food fermentation sources(84%)than in those from plants(3%),dairy(3%),and other environments(10%),highlighting niche-specific adaptive traits.This study provides important findings on the genomic plasticity and adaptive strategies of L.sakei,offering data support for the re-search on its deeper habitat adaptation evolution.

辛异;李伟程;吴琼;孙佳琦;邓硕;孙志宏

内蒙古农业大学乳品生物技术与工程教育部重点实验室,内蒙古呼和浩特,010018||内蒙古农业大学农业农村部奶制品加工重点实验室,内蒙古呼和浩特,010018||内蒙古农业大学内蒙古自治区乳品生物技术与工程重点实验室,内蒙古呼和浩特,010018内蒙古农业大学乳品生物技术与工程教育部重点实验室,内蒙古呼和浩特,010018||内蒙古农业大学农业农村部奶制品加工重点实验室,内蒙古呼和浩特,010018||内蒙古农业大学内蒙古自治区乳品生物技术与工程重点实验室,内蒙古呼和浩特,010018||内蒙古农业大学乳酸菌与发酵乳制品省部共建协同创新中心,内蒙古呼和浩特,010018内蒙古农业大学乳品生物技术与工程教育部重点实验室,内蒙古呼和浩特,010018||内蒙古农业大学农业农村部奶制品加工重点实验室,内蒙古呼和浩特,010018||内蒙古农业大学内蒙古自治区乳品生物技术与工程重点实验室,内蒙古呼和浩特,010018内蒙古农业大学乳品生物技术与工程教育部重点实验室,内蒙古呼和浩特,010018||内蒙古农业大学农业农村部奶制品加工重点实验室,内蒙古呼和浩特,010018||内蒙古农业大学内蒙古自治区乳品生物技术与工程重点实验室,内蒙古呼和浩特,010018内蒙古农业大学乳品生物技术与工程教育部重点实验室,内蒙古呼和浩特,010018||内蒙古农业大学农业农村部奶制品加工重点实验室,内蒙古呼和浩特,010018||内蒙古农业大学内蒙古自治区乳品生物技术与工程重点实验室,内蒙古呼和浩特,010018内蒙古农业大学乳品生物技术与工程教育部重点实验室,内蒙古呼和浩特,010018||内蒙古农业大学农业农村部奶制品加工重点实验室,内蒙古呼和浩特,010018||内蒙古农业大学内蒙古自治区乳品生物技术与工程重点实验室,内蒙古呼和浩特,010018||内蒙古农业大学乳酸菌与发酵乳制品省部共建协同创新中心,内蒙古呼和浩特,010018

清酒广布乳杆菌比较基因组学适应性进化碳水化合物活性酶CRISPR/Cas

Latilactobacillus sakeicomparative genomicsadaptive evolutioncarbohydrate-active enzymesCRISPR/Cas

《食品与发酵工业》 2026 (15)

21-28,中插9-中插14,14

内蒙古自治区科技计划项目(2023KYPT0019)

10.13995/j.cnki.11-1802/ts.044981

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