微生物絮凝剂（MBF）是一种由微生物分泌产生的具有絮凝活性的天然高分子物质，具有絮凝效能高、安全无毒、易降解等优点。目前产絮菌合成MBF的最佳底物大多为价格较高的葡萄糖等，增加了MBF的生产成本。木质纤维素类生物质来源广泛，价格低廉，是地球上微生物最丰富的碳源，但大多数不能被微生物直接利用。通过某些可以分泌一系列酶的微生物来直接降解木质纤维素类生物质，同时生产MBF，将有可能极大地降低MBF的生产成本。

本研究前期筛选到1株可以直接利用木质纤维素类生物质作为碳源转化生成多糖型MBF的菌株GO2，为了深入了解并挖掘其生物学功能和基因资源，对GO2进行了全基因组测序和比较基因组学分析。

GO2基因组中属于萜类和聚酮类代谢、糖代谢和氨基酸代谢的通路被注释到较多的基因，丰富的物质代谢途径使P. boreopolis GO2可以利用各种复杂的化合物以满足自身代谢需求。另外，菌株GO2中含有较多参与多糖和粘多糖的生物合成和降解的基因，这些基因可能与GO2能降解木质素生物质有关，说明GO2能利用多种多糖作为碳源。

图  P. boreopolis GO2全基因组的COG和KEGG功能分类

GO2与模式菌株P. boreopolis JCM 13306全基因组系统发育树中聚类最近。通过ANI比对也发现菌株GO2与P. boreopolis JCM 13306具有最高的ANI值，为98.36%；但菌株GO2和P. boreopolis JCM 13306与Xanthomonas属模式菌的ANI为78.7%−81.0%，高于Pseudomonas属其他模式菌之间的ANI值。因此，菌株GO2和P. boreopolis JCM 13306划分为Xanthomonas属更合理。

图  基于GO2全基因组序列的系统发育树

图  菌株GO2和其他相似模式菌株的ANI

菌株GO2的基因组中共鉴定出226个(占总基因数的5.79%) CAZy家族基因，主要包括159个多糖降解相关基因(115个GHs、32个CBMs、8个CEs、3个PLs、1个AAs)和67个多糖合成相关基因，明显高于近缘菌株。菌株GO2基因组中159个多糖降解相关基因有82个基因参与植物细胞壁的降解，根据其功能的不同，可进一步细分为降解纤维素、半纤维素、果胶和木质素的相关基因。此外，菌株GO2基因组中共有61个GTs，这也高于其他近缘4株菌。

图  P. boreopolis GO2与近缘4株菌的碳水化合物酶和植物细胞壁降解酶比较

通过对4株菌株基因组中多糖合成基因簇进行分析发现，4株菌株均有一个黄原胶合成基因簇(Gum)和一个鼠李糖合成基因簇(Rml)，但是它们在基因组中的位置、排列方向和基因数量不同。此外，相比于其他模式菌株，菌株GO2还含有一个长度为8.64 kb的多糖合成基因簇，这些多糖合成基因簇可能在微生物絮凝剂的生物合成中起关键作用。

图  P. boreopolis GO2与近缘模式菌的胞外多糖生物合成基因簇

根据菌株GO2基因组序列的比对分析，将其命名为Pseudomonas boreopolis GO2，其基因组中包含丰富的植物细胞壁降解酶基因和3个多糖合成基因簇，这些基因可能在菌株GO2直接利用木质纤维素类生物质合成微生物絮凝剂过程中发挥着重要作用。本研究解析了GO2基因组中生物质降解及多糖型絮凝活性物质的合成和调控基因，以期为后期利用木质纤维素类生物质为碳源产微生物絮凝剂工程菌的创制及工业化应用提供理论基础。

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