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基因组测序在细菌基因组中的应用

微生物基因组研究文章解读-（耐药基因）

微生物基因组研究文章解读-2

Hello，大家好，今天给大家介绍基因组测序中的比较基因组学的应用范围，干货满满哦！

比较基因组应用范围：

1.寻找基因/基因簇的来源与进化历程，发现基因的功能适应性以及新的基因簇的结构组成。

2.寻找与表型相关的基因或突变位点，例如耐药性基因。

3.物种进化树、基因进化树分析，判断物种的起源以及物种鉴定等。

4.泛基因组分析，共有基因、特有基因分析，找到基因组独有功能表型所对应的基因。

5.共线性分析，寻找基因组大片段变异。

6.特定类型的基因类群或家族分析。

l 研究文献示例

1. Diversity and distribution of the bmp gene cluster and its Polybrominated products in the genus Pseudoalteromonas

Environ Microbiol. Author manuscript; available in PMC 2019 Nov 1.

Published in final edited form as:Environ Microbiol. 2019 May; 21(5): 1575–1585.

Published online 2019 Feb 22. doi: 10.1111/1462-2920.14532

主要结果：比较基因组学揭示了101个Pseudoalteromonas基因组中分布在19个基因组中的4个不同的基因簇结构。这些主要定位于包含Pseudoalteromonas luteoviolacea和Pseudoalteromonas phenolica型菌株的最不具包容性的进化枝，在某些谱系中显示出明显的基因和基因簇丢失证据。Bmp基因系统发育与Pseudoalteromonas物种系统发育基本一致，表明该属内的垂直遗传。

The bmp gene cluster and its products.

Pseudoalteromonas species phylogeny and bmp gene cluster distribution

2. Phylogenetically informative mutations in genes implicated in antibiotic resistance in Mycobacterium tuberculosis complex

Genome Med. 2020; 12: 27.

Published online 2020 Mar 6. doi: 10.1186/s13073-020-00726-5

主要结果：为了解结核分枝杆菌复合物（Mycobacterium tuberculosis complex，MTBC）中与抗生素耐药相关的基因的遗传变异的关系。该作者对405 个MTBC菌株进行了21种抗结核药物耐药性的92个基因的SNP检测，如下图所示分为了7 个进化分支，确定基因型与表型之间的关系。

原文：MTBC phylogeny. ML phylogeny based on 42,760 SNPs from 405 genomes using a general time-reversible substitution model and 1000 resamples. Seven major MTBC lineages and animal-adapted species are highlighted. Where warranted, these were differentiated further into subgroups (as shown on the circumference of the figure). Red dots indicate branches (n = 334) with a resampling support of > 0.9 and which were investigated for branch-specific mutations in 92 genes implicated in antibiotic resistance

3. Genus-wide Leptospira core genome multilocus sequence typing for strain taxonomy and global surveillance

PLoS Negl Trop Dis. 2019 Apr; 13(4): e0007374.

Published online 2019 Apr 26. doi: 10.1371/journal.pntd.0007374

主要结果：Leptospira是一个高度异质的细菌属，可分为三个进化谱系和300多个血清型。这篇文章使用了545个高度保守的基因作为核心基因组MLST（cgMLST）基因分型方案，适用于整个Leptospira属，包括非致病物种。对来自不同物种，来源和地理位置的509个基因组（包括327个新测序的基因组）进行了cgMLST基因分型的评估。系统发育分析表明，cgMLST定义了物种，进化枝，亚进化枝，克隆群和cgMLST序列类型（cgST），对缺失数据具有高精度和稳定性。

原文：Comparison of cgMLST clustering with sequence types of the three classical MLST schemes currently in use.

4. Investigation of genomic characteristics and carbohydrates' metabolic activity of Lactococcus lactis subsp. lactis during ripening of a Swiss-type cheese

Food Microbiol. 2020 May;87:103392.

doi: 10.1016/j.fm.2019.103392. Epub 2019 Nov 26.

主要结果：为了研究微生物的遗传多样性，采用了系统发育分析，直系同源群分析簇，KEGG orthology分析和泛基因组分析等。菌株的泛基因组分析表明，核心，辅助和独特的基因组分别由1036、3146和1296个基因组成。乳酸菌的碳水化合物代谢能力得到了改善，进行混合发酵，产生乳酸、甲酸、乙酸、乙醇和2,3-丁二醇。

原文：Reconstruction of the carbohydrates' fermentation capabilities of Lc. lactis subsp. lactis and transcriptional expression of the metabolic pathways during ripening of the Swiss-type Maasdam cheese at 20 °C and 5 °C