来自墨西哥查尔乔阿潘湖的Coelastrella sp. UAM-C/S07的基因组草图组装与注释

《Microbiology Resource Announcements》：Draft genome assembly and annotation of Coelastrella sp. UAM-C/S07 from Chalchoapan Lake, Mexico

基因组测序显示Coelastrella sp. UAM-C/S07具备合成类胡萝卜素和脂肪酸潜力，完成1,065条contig组装（89.9 Mb，N50 218 kb），鉴定9,319个CDS，其中11个参与类胡萝卜素代谢，93个与脂质代谢相关。

　　

摘要

在这项研究中，分析了微藻株Coelastrella sp. UAM-C/S07的基因组，以评估其作为生产高价值类胡萝卜素和脂肪酸的潜力。共鉴定出9,319个编码序列（CDSs），这些序列分布在通过de novo方法组装的1,065个contigs中。

公告

缓解大气中的二氧化碳是一个重大的环境挑战，而微藻作为高效的碳汇，在碳固定方面通常优于陆地植物（1）。微藻生物量还提供了可持续的可再生能源和高价值代谢物（2, 3）。Coelastrella属具有生产类胡萝卜素（如虾青素和角黄素）以及积累适合生物柴油的脂质的能力（4–6），因此具有很大的潜力。然而，该属的基因组资源仍然有限。

用于基因组分析的Coelastrella sp.菌株先前是从墨西哥韦拉克鲁斯州的Chalchoapan湖（18.41,611° N, 95.13,417° W）分离得到的（7）。该菌株是从单个分离细胞培养成单克隆，并在BG11培养基中于35°C、100 rpm和100 μmol photons m?2 s?1的条件下培养72小时后提取DNA（8）。

基因组DNA使用DNeasy PowerSoil Kit（QIAGEN，德国）按照制造商的协议进行提取，并进行了一些小修改。DNA质量通过Thermo Fisher Nanodrop One（OD260/280和OD260/230）进行检测，完整性通过琼脂糖凝胶电泳验证（9）。

全基因组测序是在MinION R10.4.1流式细胞仪（mK1b设备，FLO-MIN114）上使用Rapid Barcoding Kit V14（SQK-RBK114.24；Oxford Nanopore Technologies，英国牛津）进行的，生成了1,031,325条读段（200–173,656 bp）。读段质量使用FastQC（v0.74）（10）进行评估，Filtlong（v0.3.1）（11）用于Q20过滤，最终得到598,477条读段，N50为3,751 bp。组装工作使用Flye（v2.9.6）（12）完成，随后通过三轮Racon（v1.4.3）（13）和一轮Medaka（14）进行优化，最后使用purge_dups（v1.2.6）（15）去除冗余contigs。污染物和嵌合序列通过BlobToolkit（v4.4.6）（16）、Kraken2（标准数据库）（v2.17.0）（1718）去除。组装质量和完整性使用QUAST（v5.2.0）（19）和BUSCO（v5.5.0）（20）进行评估。

最终的基因组组装包含1,065个contigs，总长度为89.9 Mb，N50为218 kb，GC含量为52.05%，BUSCO完整性为91%。结构基因预测使用GeMoMa（v1.9）（21）进行，以Scenedesmus glucoliberatum PABB004（22）和Scenedesmus sp. NREL 46B-D3（23）的基因组注释作为参考物种来预测蛋白质编码基因。

功能注释使用InterProScan（v5.76-107.0）（24）、eggNOG-mapper（v2.1.13）（25）和BLASTp（v2.1.16）（26）针对UniProtKB/Swiss-Prot数据库进行。详细的注释覆盖率和完整性指标总结在表1中。

表1

表1Coelastrella sp. UAM-C/S07的组装和注释摘要

类别	指标	值
基因组组装	组装大小	89.9 Mb
contigs数量	1,065
N50	218 kb
L50	127
GC含量	52.05%
基因组注释	BUSCO完整性	组装：91%；注释：87%
预测的蛋白质编码基因	9,319
注释覆盖率	InterProScan：8,645（92.8%）COG：7,139（76.6%）Swiss-Prot：5,311（57.0%）KEGG：4,649（49.9%）GO术语：1,302（14.0%）
总ncRNA位点	119（54个tRNA，7个rRNA，3个snRNA，21个miRNA家族元件，33个isrG样小RNA）

非编码RNA的注释使用Infernal（v1.1.5）（27）进行，全长rRNA基因则使用Barrnap（v0.9）（28表1。

这个草图基因组组装为未来研究微藻作为高价值化合物（如色素和脂质）的生产者，以及推进基因组生物学和代谢工程研究提供了宝贵的资源。

致谢

Mauricio Carrasco感谢SECIHTI提供的奖学金支持（CVU 1253628）。Adrian A Estrada-Graf感谢Fulbright García-Robles研究生奖学金的支持。这项工作得到了UAM资助的项目106 S264-24的支持，该项目是在应对当前挑战的研究提案征集活动中获得的，同时也得到了SECTEI（资助号SECTEI/044/2024）的支持。

作者们还感谢Mónica Rodríguez-Palacio提供对这项研究至关重要的生物材料。