转录组学分析盐单胞菌四氢嘧啶合成代谢相关的表达差异基因与qRT-PCR验证

[目的]探究盐适应条件下坎帕尼亚盐单胞菌(Halomonas campaniensis)的差异基因表达水平,挖掘四氢嘧啶(ectoine)合成代谢相关联的差异基因.[方法]设置无盐组NS(0 mol/LNaCl)、中盐组 MS(1.5 mol/L NaCl)和高盐组 HS(2.5 mol/L NaCl),培养H.campaniensis XH26菌株,利用Illumina HiSeq测序进行转录组学分析,筛选四氢嘧啶合成代谢关联的差异基因,并进行qRT-PCR验证.[结果]菌株XH26胞内四氢嘧啶的积累量与盐度变化密切相关,1.5 mol/L NaCl时积聚量最大为419.2 mg/L.转录组测序(n=3/组)能定位到基因组测序序列的数量统计为87.24％-95.87％,共注释操纵子748个(涉及2 182个基因),转录起始-终止位点941个,预测新转录本456个,上调基因385个和下调基因326个(涉及245个KEGG通路).组间NS vs MS分析表明,合成基因ectABC和lysC表达上调以促进四氢嘧啶生成,关联基因gltB、gltD、davT、hisD、alh-9、betA、acnB、pckA以及gadA表达上调,参与四氢嘧啶合成关联通路的上游调控.比较组MS vs HS分析表明,基因ectA、acnB、pckA、gadA和gdhA表达下调致使四氢嘧啶产量减少.qRT-PCR验证结果与组学测序的表达趋势相一致.[结论]四氢嘧啶生物合成与Asp(或天冬氨酸半缩醛)、上游氨基酸代谢网络(Asn、Glu、Gln和His)以及三羧酸循环(琥珀酸、延胡索酸和草酰乙酸)密切相关,此为后续四氢嘧啶合成途径的优化和代谢通路的整合设计提供重要的参考依据.