تجزيه فنوتيپي و فيلوژنتيك مولكولي باكتري Bacillus subtilis MJ01 با استفاده از روش هاي مختلف بر پايه ژنوميكس مقايسه اي

Phenotype and molecular phylogenetic analysis of Bacillus subtilis MJ01 using different methods based on comparative genomics

باكتري گرم مثبتBacillus subtilis MJ01 از خاك‌آلوده به نفت ميدان نفتي پازنان به‌منظور استخراج سورفكتين و بهره‌برداري از آن در فرآيند ازدياد برداشت نفت جداسازي شد. جهت درك بهتر تفاوت‌هاي اين نژاد با ساير باكتري‌هاي خويشاوند آن‌، ژنوم اين باكتري توالي‌يابي شد.تجزيه و تحليل ژن 16SrRNA نژاد MJ01 را در كلاستر Bacillus subtilis قرار داد كه با نژاد spizizenii TU-B-10 در يك گروه قرار مي‌گيرد. نتايج حاصل از تايپينگ توالي چند لوكوسي (MLST) هفت ژن خانه‌دار در نژادهاي B. subtilis چهار لوكوس ژني جديد و در يك لوكوس وراونگي كامل را تاييد نمود و نشان داد كه اين باكتري مشابهت زيادي با الگوي پروفايل MLST با زيرگونه spizizenii BGSC3A17 دارد. تجزيه ميانگين يكساني نوكلئوتيد بر اساس BLAST (ANIb) با 12 نژاد ديگر از B. subtilis نشان داد كه ارتباط نزديكي با سه زير گونه spizizenii شامل (TU-B-10 (99/13 درصد)، (NRS231 (96/52 درصد) و W23 (96/52 درصد) دارد. هم‌چنين بر اساس تجزيه انجام شده مشخص شد اين باكتري ارتباط نزديكي با باكتري Jeotglibacillus marinus DSM 1297 دارد. جهت پيش‌بيني ليپوپروتئين‌هاي غيرريبوزومي و ناحيه اپراني سورفكتين و نواحي محافظت شده اطراف آن از ابزار آنلاين AntiSMASH استفاده شد. مقايسه اين اپران و نواحي اطراف آن با ژنوم ساير نژادهاي خويشاوند B. subtilis MJ01 مشخص كرد كه اين باكتري از نظر توالي اپران سورفكتين در گروه باكتري‌هاي زير گونه spizizenii قرار مي‌گيرد. به‌طور خلاصه، تجزيه تلفيقي فيلوژني و همولوژي DNA با استفاده از ابزارهاي ژنوميك مقايسه‌اي اين فرضيه را كه باكتري نژاد MJ01 علي‌رغم تفاوت‌هاي خاص نژاد عضوي از گروه باكتري‌هاي زير گونه spizizenii باشد را تقويت نمود.

A gram-positive bacterium Bacillus subtilis MJ01 strain was isolated from crude oil contaminated soil, Pazanan oil field in Khuzestan province, in order to produced surfactin and applied as microorganism enhanced oil recovery(MEOR). The primary research on this strain revealed that chemical and characteristics its surfactin was different among other surfactin variants. In the next step, whole genome sequencing of MJ01 strain was designed due to better understanding about variation of this strain and other close relative bacteria. The 16SrRNA genes analysis categorized MJ01 strain in Bacillus subtilis cluster close to spizizenii TU-B-10 strain in the same group. Multi-locus sequence typing(MLST) results was confirmed four of seven housekeeping genes in B. subtilis family were new mutant loci and one of them was inverted-competently in MJ01 genome. These results were shown that MJ01 MLST profile template have high similarity with spizizenii BGSC3A17 strain. ANIb (Average Nucleotide Identity based on BLAST) analysis with 12 close related genomes demonstrated that this strain has high identity to three spizizenii subspecies strains include TU-B-10 (99.13), NRS 231(96.52) and W23(96.52). Also based on ANI analysis revealed that it was closely related with Jeotglibacillus marinus DSM 1297. Non-ribosomal lipoprotein prediction online tools were used for located surfactin operon and flanking regions in MJ01 genome. Comparison of this operon and flanking region with other close related B. subtilis complete genome indicated that MJ01 placed in the spizizenii subspecies group. In summary, integrative phylogeny analysis and DNA homology using comparative genomics approaches supported that MJ01 to be included as a member of spizizenii subspecies group, although MJ01 have some specific strain differences.