研究人員提出CRISPR是致命細(xì)菌中低遺傳多樣性的影響因素

俄勒岡州立大學(xué)的科學(xué)家已經(jīng)闡明了土壤中細(xì)菌的進(jìn)化歷史，這種細(xì)菌對放牧動物非常危險(xiǎn)，它被鎖在鑰匙上，以防止其蔓延。

在此過程中，Rathayibacter toxicus失去了大約三分之一的基因。然而，盡管它的基因組減少和遺傳多樣性低，它仍然存在。在一項(xiàng)新研究中，研究人員提出了一個(gè)強(qiáng)調(diào)細(xì)菌對病毒感染反應(yīng)重要性的過程。該過程的中心是聚集的規(guī)則間隔短回文重復(fù)(CRISPR)基因座。

美國政府宣布R. toxicus是毒素的生物選擇劑，標(biāo)本在高度安全的聯(lián)邦設(shè)施處理。俄勒岡州沒有細(xì)菌種類的證據(jù)，但是由于將蠕蟲運(yùn)輸?shù)街参镏械娜湎x在該州被發(fā)現(xiàn)，因此擔(dān)憂很高。此外，蠕蟲和細(xì)菌都會感染草種子。2017年，干草和草籽是俄勒岡州第三大和第五大農(nóng)產(chǎn)品，總價(jià)值超過10億美元。

“檢測和預(yù)先防止R. toxicus運(yùn)動的能力至關(guān)重要，”俄勒岡州立大學(xué)農(nóng)業(yè)科學(xué)學(xué)院的微生物基因組學(xué)家Jeff Chang說道，該研究的通訊作者。“看到受感染的草是一回事，在看到它們的影響之前檢測微生物是另一回事。通過基因組啟動的流行病學(xué)，我們可以追蹤特定細(xì)菌譜系的運(yùn)動并試圖阻止它們四處移動。”

CRISPR用于基因組編輯技術(shù)，但因其生態(tài)作用而聞名。在這項(xiàng)研究中，科學(xué)家們依靠全基因組測序來了解不同種類的Rathayibacter是如何相關(guān)的以及它們是如何進(jìn)化的。

“現(xiàn)在我們對整個(gè)基因組進(jìn)行了測序并對其進(jìn)行了解，我們可以確定可用于分子診斷的特定序列。這可能是一種強(qiáng)有力的方法，可以大量調(diào)查種子批次，以確定是否存在R. toxicus，”Chang說。 。

在這項(xiàng)研究中，研究人員使用從澳大利亞三個(gè)地區(qū)30年采樣期間收集的R. toxicus中提取的DNA。他們的分析還包括從俄勒岡州生產(chǎn)的種子收集的菌株。來自俄勒岡州的種子樣本中沒有檢測到R. toxicus，并且在俄勒岡州發(fā)現(xiàn)的兩種優(yōu)勢種Rathayibacter缺乏制造在澳大利亞影響放牧動物的毒素所必需的基因。

分析了超過100個(gè)測序的Rathayibacter基因組。R. toxicus是遺傳方面最遙遠(yuǎn)，而這可能是因?yàn)樗且呀?jīng)獲得了CRISPR適應(yīng)性免疫系統(tǒng)，以防止病毒的**Rathayibacter，艾德-戴維斯，俄勒岡州立大學(xué)的博士研究生和研究的共同主要作者之一說。

“在它的進(jìn)化過程中，它不僅失去了基因，而且還獲得了基因，包括CRISPR基因座，”戴維斯說。“它獲得了其他Rathayibacter細(xì)菌所沒有的基因。它的基因組是正常的，除了一些切片被移除。這表明這個(gè)物種在它的進(jìn)化中經(jīng)歷了一個(gè)戲劇性的事件。”