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摘要
【目的】枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)是在自然界中广泛存在的革兰氏阳性菌，其抗逆性极强，能抑制大多数有害菌的繁殖，是常用的产酶菌，用其生产的蛋白酶、淀粉酶占全球工业酶产量的50%。原噬菌体(prophage)整合在宿主基因组中，可为宿主提供基因和生物学功能，非常具有研究价值。以往，有关B.subtilis原噬菌体的报道主要集中于缺陷型原噬菌体(defective prophage)，本研究对一株非缺陷型活性原噬菌体(active prophage)的基因组进行解析，以扩充对非缺陷型原噬菌体的认知。【方法】使用丝裂霉素C从枯草芽孢杆菌中诱导一株噬菌体，命名为Bacillus phage Bsu-yong1 (简称Bsu-yong1)。对Bsu-yong1进行负染、透射电镜(transmission electron microscopy,TEM)观察，用Illumina Mi Seq测定其基因组序列、综合运用生物信息学工具对其进行基因功能注释和系统进化分析。【结果】Bsu-yong1与PBSX类缺陷型原噬菌体在形态上相似，但Bsu-yong1具有完整的噬菌体基因组，这与缺陷型原噬菌体不同，后者在包装过程中不能正确包裹自身的基因组，而是随机包裹一段宿主染色体。Bsu-yong1基因组全长为43 590 bp,G+C含量为41%，含有62个开放阅读框(open reading frame,ORF)，呈模块化分布。Bsu-yong1拥有基因编码T7SS效应器LXG多态性毒素(T7SS effector LXG polymorphic toxin)、Imm A/Irr E蛋白和SMI1/KNR4蛋白。前二者为细菌毒素(toxin)，后者为抗毒素(antitoxin),toxin-antitoxin是细菌免疫系统重要成员，参与菌间竞争与环境适应。此前，尚未有编码LXG polymorphic toxin的基因在噬菌体中被发现和报道。在基于全基因组比对构建的蛋白谱进化树(proteomic tree)中，Bsu-yong1与噬菌体sv105、rho14、v B＿Bte M-A9Y聚集形成一个独立的进化支(clade)，基因组比对显示它们基因组的复制与调控模块具有高度保守性，它们共享29个核心基因(core gene)，均具有PBSX样形态特征。Bsu-yong1与其他噬菌体的进化距离较远。将Bsu-yong1与所有噬菌体进行比对，得到的成对序列比较(pairwise sequence comparison,PASC)最大值为46.72%，小于属边界值(70%)。【结论】v B＿Bsu-yong1在有尾纲中代表一个新的未知的属；建议构建一个新的科(family)，该科由Bsu-yong1与噬菌体sv105、rho14、v B＿Bte M-A9Y组成。v B＿Bsu-yong携带免疫相关基因，它可能有利于宿主在菌间竞争中获胜和适应环境。本研究丰富了噬菌体基因数据库，拓展了对芽孢杆菌活性原噬菌体的认知。
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