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胶质类芽孢杆菌(Paenibacillus mucilaginosus)作为微生物肥料广泛应用的功能菌种之一,在农业生产中表现出提高土壤速效钾与速效磷含量、促进作物生长、提高作物产量和品质等多方面的效应,一直是研究的重点和热点。P. mucilaginosus3016是近年来本实验室在根际土壤中筛选获得的优良菌株,具备显著的溶磷、解钾、固氮等功能,同时能够产生柠檬酸、生长素和赤霉素等促生植物生长的活性物质。本研究采用Sanger测序方法与454高通量测序相结合的方法,对P. mucilaginosus3016全基因组序列进行测序。测序结果表明,菌株3016的全基因组是一条环形染色体,基因组全长8,739,048-bp,编码7057个ORFs,基因密度1238bp/个,G+C含量为58.31%,有42个16S/23S/5S rRNA操纵子,同时还鉴定了170个tRNA。P. mucilaginosus3016未发现质粒的存在。胶质类芽孢杆菌3016基因组的DNA正负两条链都编码ORFs,其中正链编码3366个ORFs,负链编码3691个ORFs,将这些基因按照COGs的标准可以划分为23个功能组以及未知功能组和假设功能组,共25个组。在菌株3016中,共有涉及与20种氨基酸转运相关的170个tRNA基因,20种氨基酸各有其特定的密码子,有8种氨基酸具有多个密码子。同一种氨基酸的tRNA在碱基使用上具有一定的偏向性,同时也反映出密码子的摆动性。对菌株3016与P. polymyxa SC2、Paenibacillus sp.JDR-2(?)(?) P.mucilaginosus KNP414进行了比较基因组分析,研究了类芽孢杆菌株之间在染色体结构以及基因分布上的线性关系,结果表明：菌株3016与P. polymyxa SC2以及Paenibacillus sp. JDR-2在核酸水平上线性关系不明显,具有同源关系的核酸片段都在5K以下,而且没有一定的分布规律,但是与P. mucilaginosus KNP414菌具有很好的共线性。在菌株3016存在的7317个CDS中,有6712个可以在P. mucilaginosus KNP414中找到对应的同源蛋白,占总数的92.13%：有3496个CDS可以在P. polymyxa SC2中找到对应的同源蛋白,占总数的47.99%；有4676个CDS可以在Paenibacillus sp. JDR-2中找到对应的同源蛋白,占总数的64.19%。根据比对区域大于基因长度40%并且相似度大于40%的基因,检索菌株3016基因组中固氮基因41个,如主要表达调节基因nifA、nif L,但未发现nifH基因。在现有实验条件下,未检测到菌株3016的固氮酶活性,这与其氮代谢途径中氮由N2转化为NH4+-N的途径不通,以及基因组中不具备全套的固氮酶基因相吻合。随后通过凯氏定氮法测定发酵液中总氮素的含量和15N标准同位素标记法测定了该菌株固氮能力,证实菌株3016可以固定大气中的N2,并且在含氮的环境下有利于它的生长和固氮,上述结果的矛盾,可能是由于乙炔还原法测定的条件不适合,或者菌株3016的2791个未知及假设功能的基因中,推测可能具有某种未验证的固氮功能基因,但需进一步验证。胶质类芽孢杆菌3016基因组的完成是该微生物种群研究过程中的一个突破,是国际上对该菌种的首次全基因组测序,测序结果对于全面认识胶质类芽孢杆菌的遗传背景提供了最全面的基础数据,对进一步开展功能基因组学、蛋白质组学等相关研究,促进胶质类芽孢杆菌功能基因的表达调控机制研究,加快并扩大其在工农业生产中的应用,具有重要意义。