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多位点序列分析(MLSA)作为一种高分辨率的分子分类方法,具有横向可比性、简便性和可重复性等优势。在前期的工作中以分类较为混乱的链霉菌灰色类群为研究对象建立了6个保守基因的MLSA方法,显示了该方法用于链霉菌分子分类的潜力。为了进一步确定MLSA应用于链霉菌系统学分析的可行性,本研究对灰色类群的补充菌株、微黄白链霉菌(Streptomyces albidoflavus)类群及著名的农用抗生素丰产类群---吸水链霉菌共三个类群进行了多位点序列分析。
各类群的进一步MLSA分析结果表明:用于链霉菌MLSA的五个单基因位点信息均比16S rRNA基因丰富,其中gyrB和trpB位点多态性较其它三个基因atpD、recA、rpoB丰富;各单基因位点的系统发育信号相对微弱,无法独立构建区分度高、深层的链霉菌系统发育树,但所获得的菌株系统发育关系普遍一致,为多基因位点结合分析提供了基础;各类群三基因串联分析,包括最保守的atpD-recA-rpoB,和四基因的串联分析均已具有区分主要种的分辨率,但个别分支拓扑结构较不稳定;综合分辨率和拓扑结构,五基因串联分析的整体拓扑稳定性和分辨率最佳。
五基因串联系统发育分析不仅保持了16S rRNA系统发育分析的整体拓扑结构,而且分辨率明显提高,拓扑结构更加稳定,能够更客观准确的描述菌株之间的系统发育关系和菌株的真实分类地位。确定此方法尤其适用于研究链霉菌16SrRNA序列相似性大于99%的菌株。
选择灰色类群多基因进化距离为0.001-0.012的代表菌株对进行了基因组同源性验证分析。结果表明,多位点序列分析与基因组杂交具有很好的相关性(R2=77%),MLSA可取代繁琐的DNA-DNA杂交成为链霉菌属新的分类手段和种界定标准,MLSA进化距离0.007可作为灰色类群种的界定值,提出MLSA进化距离等于或小于0.007的29个种和3个亚种相应地应被归为11个种:Streptomyces griseinus和Streptomyces mediolani应归入Streptomycesalbovinaceus,Streptomyces praecox应归入Streptomyces anulatus,Streptomycesolivoviridis应归入Streptomyces atroolivaceus,Streptomyces griseobrunneus应归入Streptomyces bacillaris,Streptomyces cavourensis subsp.washingtonensis应归入Streptomyces cyaneofuscatus,Streptomyces acrimycini、Streptomyces baarnensis、Streptomyces caviscabies和Streptomyces flavofuscus应归入Streptomycesfimicarius,Streptomyces flavogriseus应归入Streptomyces flavovirens,Streptomyceserumpens、“Streptomyces ornatus”和Streptomyces setonii应归入Streptomycesgriseus,Streptomyces graminofaciens应归入Streptomyces halstedii,Streptomycesalboviridis、 Streptomyces griseus subsp. alpha, Streptomyces griseus subsp. cretosus和Streptomyces luridiscabiei应归入Streptomyces microflavus, Streptomycescalifornicus和Streptomyces floridae应归入Streptomyces puniceus。
灰色链霉菌溶解亚种及Streptomyces galilaeus CGMCC4.1320Streptomyces vinaceus CGMCC4.1305在16S rRNA和MLSA系统发育树上距灰MLSA系统发育分析和基因组杂交结果,以及表型特征的一致性, Streptomycesgriseus subsp, solvifaciens和S. galilaeus CGMCC4.1320, Streptomyces sioyaensisCGMCC4.1306、 S. vinaceus CGMCC4.1305应从灰色类群中移出,与S。albidofalvus类群其它9个相关种Streptomyces canescens、Streptomyceschampavatii、Streptomyces coelicolor、Streptomyces felleus、Streptomyces globisporussubsp. caucasicus、S. griseus subsp. solvifaciens, Streptomyces limosus、Streptomycesodorifer、Streptomyces sampsonii合并为S. albidofalvus。
吸水类群多位点序列分析及部分菌株的基因组杂交结果表明: Streptomycesasiaticus、Streptomyces cangkringensis、Streptomyces indonesiensis和Streptomycesrhizospharicus应归为同一个种:Streptomyces javensis和Streptomycesyogyakartensis应归为同一个种:Streptomyces demainii和Streptomycessporocinereus应归入Streptomyces endus;Streptomyces antimycoticus和Streptomyces sporoclivatus应归入Streptomyces rutgersensis。吸水链霉菌四个亚种Streptomyces hygroscopicus subsp. angustmyceticus、Streptomyces hygroscopicussubsp. decoyicus、Streptomyces hygroscopicus subsp.glebosus和Streptomyceshygroscopicus subsp.hygroscopicus具有种水平差异,应脱离吸水链霉菌独立成种。对吸水类群菌株特别是对活性较好、开发潜力巨大的紫黑类群相关菌株的MLSA分析,进一步阐明了多位点序列分析具有种及种以下水平的分辨能力,验证了该方法在链霉菌属系统学中应用的可行性及优势。
利用MLSA方法对参与链霉菌抗生素代谢途径的酮基合成酶蛋白序列进行了系统发育分析。六株高活性的灰色链霉菌分离菌株的酮基合成酶蛋白序列串联树、多基因系统发育树以及活性聚类图谱具有一致性,初步表明菌株的多基因系统进化关系在一定程度上反映了菌株次生代谢能力的关系,同时也反证了MLSA方法具有链霉菌种内甚至菌株水平的区分能力。
综合上述研究,MLSA方法可作为科学整理链霉菌系统学体系的有力工具,用于构建客观准确的链霉菌分子鉴定新平台,为链霉菌资源的开发提供指导。