随着测序技术的高速发展,测序成本不断下降,通过高通量测序技术并结合多种组学,能够更好地研究微生物内的合成调控机制,有助于找到微生物中不同表型差异的原因,也可为一些工业菌株的改造提供数据和理论支持。地衣芽孢杆菌是一种常见的工业菌株,能够产生多种氨基酸类和肽类的抗生素,因此被广泛应用在农业生产,生物制药以及工业制造等多个邻域。本研究中的地衣芽孢杆菌DW2菌株在正常条件下可以合成分泌一种次级代谢产物——杆菌肽。杆菌肽是一种非核糖体合成酶合成的多肽类抗生素,能够通过阻止细胞壁的合成而具有抗革兰氏阳性菌和部分革兰氏阴性菌活性。另外,之前的研究表明,敲除转录因子AbrB能够增加地衣芽孢杆菌杆菌肽的产量,因此,本研究通过结合基因组信息和转录组表达信息,综合分析地衣芽孢杆菌DW2的基因组信息,野生菌株和敲除菌株之间的表达差异以及杆菌肽生物合成调控是非常有意义的。本文研究的主要内容和结果如下:1.地衣芽孢杆菌DW2基因组组装和注释本研究采用PacBio SMRT测序技术对地衣芽孢杆菌DW2进行全基因组测序,获得原始测序数据约为674Mb,过滤之后测序数据约为500Mb,基因组测序深度约为100×。组装得到基因组大小为4,468,952 bp,GC含量约为45.93%。通过基因组注释,获得4,717个蛋白质编码基因,24个rRNA基因和81个tRNA基因。此外,借助PacBio测序数据,还分析了地衣芽孢杆菌DW2的甲基化修饰情况,结果显示在基因组中存在2个6mA的甲基化motif。将本研究的地衣芽孢杆菌DW2与地衣芽孢杆菌DSM13,地衣芽孢杆菌WX-02及地衣芽孢杆菌9945A进行比较基因组分析。全基因组共线性比较分析结果表明,地衣芽孢杆菌DW2与地衣芽孢杆菌9945A的基因组共线性最好。同时我们发现,地衣芽孢杆菌DW2在基因组3.3Mb-3.4Mb存在一个长约80Kb的特异片段,根据功能注释结果推测,这个特异片段可能与地衣芽孢杆菌DW2高产肽类抗生素等生理机制有关。2.地衣芽孢杆菌DW2的转录组分析本研究采用链特异性RNA-Seq技术测得地衣芽孢杆菌DW2野生菌株与敲除菌株在对数生长期(14 h),过渡态时期(22 h)以及稳定期(25 h)三个时间点的转录表达谱。RNA-Seq测序总共获得42.94 Gb原始测序数据。基于转录组数据,通过DEseq软件分析比较了野生菌株和敲除菌株的差异表达基因,发现不论是野生菌株还是敲除菌株,差异表达基因的总数都随着培养时间的增加而增加,这表明有更多的基因在细菌的稳定期被激活或者参与到更多的生物调控。通过COG功能分类和KEGG富集,分析得到多数的差异表达基因主要涉及到氨基酸的代谢和转运,氧化磷酸化,碳代谢,细胞运动等代谢途径。通过分析,在地衣芽孢杆菌DW2中得到一个完整的杆菌肽合成基因簇。通过分析基因簇中基因的转录表达变化,发现转运基因bcrABC在敲除菌株中显著上调表达,这既支持了之前研究中地衣芽孢杆菌通过转运基因将合成好的杆菌肽运出细胞以避免自我中毒,也从侧面证实了敲除菌株可以产生更多的杆菌肽。本研究通过高通量测序技术,全面分析了地衣芽孢杆菌DW2的基因组和转录组,为地衣芽孢杆菌DW2提供了高质量的参考基因组,并根据转录表达数据展现了两个菌株和三个时间点全局的表达变化,能够为杆菌肽生物合成与转录因子AbrB的调控提供认识。