基于芯片的嗜酸氧化亞鐵硫桿菌的比較基因組學(xué)研究.pdf

1、嗜酸氧化亞鐵硫桿菌（Acidithiobacillus ferrooxidans）是一種重要的應(yīng)用與微生物浸出金屬的細(xì)菌。為了能夠更加深入的研究A.ferrooxidans，以TIGR公布的A.ferrooxidans ATCC23270的全基因組序列為基礎(chǔ)構(gòu)建了該種細(xì)菌的全基因組芯片。該芯片包含3100個ORF序列，探針長度為50個核苷酸，序列相似性低于85％，且每個探針都不含冗余序列。 對構(gòu)建的芯片分別進(jìn)行溫度、靈敏度、定

2、量性、特異性評估。溫度評估采用5個溫度（45℃，50℃，60℃，65℃，70℃）進(jìn)行雜交測試，結(jié)果顯示50度時雜交效果最好。靈敏度與定量性的評估利用7個A.ferrooxidans的DNA濃度進(jìn)行雜交測試，結(jié)果顯示在靈敏度方面當(dāng)DNA濃度到達(dá)50ng時芯片上的ORF點(diǎn)就基本上都有雜交信號（97.5％）。而在定量方面顯示，DNA濃度和雜交信號之間有明顯的線形關(guān)系（r2=0.98）。挑選五個功能基因（硫醌還原酶，細(xì)胞色素C，亞鐵氧化酶，抗汞

3、蛋白，含鐵固氮酶）設(shè)計引物并PCR擴(kuò)增，當(dāng)把該五個PCR產(chǎn)物與芯片雜交后顯示芯片上對應(yīng)該五個基因的點(diǎn)都有明顯的雜交信號，而其他點(diǎn)的雜交信號則非常的弱。 利用構(gòu)建的芯片對12株篩選自中國礦山（酸性礦坑水）的A.ferrooxidans進(jìn)行全基因組多樣性分析。3100個ORF中，1235個ORF是至少在一株檢測的菌株中缺失，這些基因代表不同株A.ferrooxidans間的差異。另外1385個ORF是存在于所有的菌株中，這些保守基

4、因是該種細(xì)菌適應(yīng)環(huán)境條件的基礎(chǔ)。針對基因的多樣性，重點(diǎn)討論了電子傳遞、胞外多聚體、解毒、離子轉(zhuǎn)運(yùn)、調(diào)控等功能基因。分別利用了全基因組的雜交信號和生物浸礦相關(guān)功能（電子傳遞，硫代謝，離子轉(zhuǎn)運(yùn)）基因的雜交信號進(jìn)行聚類分析。通過建立的兩個系統(tǒng)發(fā)育樹和主成分分析表明，對整個基因組而言，影響該種細(xì)菌進(jìn)化的主要影響因素是空間距離。而只對浸礦基因，空間距離的影響因素明顯減少，而地理化學(xué)性狀的影響則顯得更加重要，尤其是pH，Ca，Mg，Cu，S，F(xiàn)e，