产气荚膜梭菌前噬菌体的分布特点及遗传进化分析

作者:韩生义; 卢晓凤; 李淑萍; 林伟山; 胡国元; 石田; 李生庆
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[目的]分析和研究原噬菌体在产气荚膜梭菌的分布、基因组特征和遗传进化。[方法]使用PHASTER(Phage-Search-Tool增强型release)软件预测产气荚膜梭菌携带的前噬菌体,以ANI值为基础对前噬菌体进行分组,并使用综合抗生物研究数据库,利用ResFinder4.1病毒因子数据库(b)和BacMet(抗特征性杀菌剂和金属抗性基因数据库)分析前噬菌体携带的耐药基因、毒力基因和抗菌/金属离子抗性基因。CRISPR和CasFinder分析了产气荚膜梭菌的CRISPR-CAS系统,MEGA分析了7.7系统,以分析噬菌体前体的遗传和进化关系。[结果]产气荚膜梭菌平均携带2.67个前噬菌体,长度呈双峰分布,平均占基因组的2.23%。前噬菌体不携带耐药性基因,但携带毒素、唾液酸酶和溶血素等毒力基因,以及重金属代谢基因。前噬菌体分为三类,Group1号原噬菌体主要是完整的原噬菌体,仅存在于产气荚膜梭菌的a型原噬菌体中。产气荚膜梭菌拥有完整的CRISPR-Cas系统,携带的原噬菌体相对较少,但CRISPR-CAS系统与原噬菌体数量呈弱负相关。原噬菌体和产气荚膜梭菌噬菌体之间的遗传进化距离较远,只有结构蛋白和一些酶基因具有较高的同源性。[结论]产气荚膜梭菌普遍携带前噬菌体,但其CRISPR-CAS系统对前噬菌体数量影响不大。噬菌体前体携带的毒力基因和重金属代谢基因增强了产气荚膜梭菌的致病性和环境适应性,但其功能及其对产气荚膜梭菌遗传进化的影响仍需进一步研究。