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碳水化合物活性酶数据库(CAZy)及其研究趋势 被引量：21
1
作者 王帅 陈冠军 +1 位作者 张怀强 王禄山 《生物加工过程》 CAS CSCD 2014年第1期102-108,共7页
碳水化合物活性酶数据库(CAZy)是关于能够合成或者分解复杂碳水化合物和糖复合物的酶类的一个数据库资源,其基于蛋白质结构域中的氨基酸序列相似性,将碳水化合物活性酶类归入不同蛋白质家族。CAZy数据库中包含了碳水化合物酶类的物种来... 碳水化合物活性酶数据库(CAZy)是关于能够合成或者分解复杂碳水化合物和糖复合物的酶类的一个数据库资源,其基于蛋白质结构域中的氨基酸序列相似性,将碳水化合物活性酶类归入不同蛋白质家族。CAZy数据库中包含了碳水化合物酶类的物种来源、酶功能EC分类、基因序列、蛋白质序列及其结构等信息。而随着宏基因组学技术的快速发展,CAZy数据库中家族内序列数据量剧增,这为家族内进一步进行亚家族分类奠定了基础;而蛋白质家族内新一层精细分类的引入可提高亚家族中酶分子功能预测的准确度,进而可指导酶分子理性设计来提高特定功能酶组分设计的成功概率,从而推动生物质转化产业的发展。 展开更多
关键词 宏基因组 亚家族 功能预测 carbohydrate-active enzyme( cazy)
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基于宏基因组学分析单纯玉米秸秆饲喂对肉牛瘤胃微生物群落和CAZy的影响
2
作者 柳美玲 王云洲 +2 位作者 王爱华 胡士林 单虎 《黑龙江畜牧兽医》 北大核心 2023年第15期90-97,138,共9页
为了解玉米秸秆对肉牛瘤胃微生物群落和碳水化合物活性酶(carbohydrate-active enzymes,CAZy)的影响,试验随机选取3头健康、年龄和体重相近的西门塔尔杂交肉牛,在试验开始的第1天采集瘤胃液(1组,样品分别标记为swqym1、swqym2、swqym3)... 为了解玉米秸秆对肉牛瘤胃微生物群落和碳水化合物活性酶(carbohydrate-active enzymes,CAZy)的影响,试验随机选取3头健康、年龄和体重相近的西门塔尔杂交肉牛,在试验开始的第1天采集瘤胃液(1组,样品分别标记为swqym1、swqym2、swqym3),然后连续单纯饲喂玉米秸秆3个月,在试验的最后1天再次采集瘤胃液(2组,样品分别标记为swhym1、swhym2、swhym3),利用宏基因组技术分析两组样品瘤胃液中微生物群落和CAZy的变化,在属水平上对物种丰度进行PCA分析,分别选取两组相对丰度排名前10位的门水平和种水平物种进行分析,对组间差异物种及CAZy功能进行Metastat分析。结果表明:1组和2组样品均能独自聚类,且两组样品之间的距离较远;2组黏胶球菌门(Lentisphaerae)和浮霉菌门(Planctomycetes)、梭菌(s_Clostridiales bacterium)的相对丰度显著高于1组(P<0.05),粪芽孢菌亚种CAG:826(s_Coprobacillus sp.CAG:826)的相对丰度显著低于1组(P<0.05);梭菌科嗜碱菌属(f_Clostridiaceae_g_Alkaliphilus)相对丰度极显著高于1组(Q<0.01)。与1组相比,2组UDP-3-O-酰基N-乙酰氨基葡萄糖脱乙酰酶(EC 3.5.1.-)、花青素3-O-葡萄糖基转移酶(EC 2.4.1.115)、花青素3-O-半乳糖基转移酶(EC 2.4.1.-)的相对丰度显著增加(Q<0.05),α-l-鼠李糖苷酶(EC 3.2.1.40)的相对丰度极显著下降(P<0.01),内切木糖半乳糖醛酸水解酶(EC 3.2.1-)、外切聚半乳糖醛酸酶(EC 3.2.1.67)、外切多聚半乳糖甘酶(EC 3.2.1.82)、多聚半乳糖醛酸酶(EC 3.2.1.15)、鼠李糖半乳糖醛酸酶(EC 3.2.1.171)、d-4,5-不饱和β-葡萄糖醛酸水解酶(EC 3.2.1.-)、β-半乳糖苷酶(EC 3.2.1.23)、内切-β-1,4-半乳聚糖酶(EC 3.2.1.89)的相对丰度显著下降(P<0.05)。说明玉米秸秆可以改变肉牛瘤胃微生物群落和CAZy的相对丰度。 展开更多
关键词 宏基因组学 玉米秸秆 肉牛 瘤胃微生物群落 碳水化合物活性酶类
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宏基因组学分析深度处理阶段污水中细菌的赋存特征及其功能
3
作者 胡健双 王燕 +3 位作者 周政 汪雅琴 王秉政 李激 《环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期2259-2267,共9页
为探究深度处理阶段污水中细菌的赋存特征及其功能,采集了污水深度处理阶段沿程各单元的进出水样品,并基于宏基因组学对污水中细菌的群落结构及功能进行了解析.结果表明,不同深度处理单元出水中细菌的多样性存在差异,臭氧接触池出水中... 为探究深度处理阶段污水中细菌的赋存特征及其功能,采集了污水深度处理阶段沿程各单元的进出水样品,并基于宏基因组学对污水中细菌的群落结构及功能进行了解析.结果表明,不同深度处理单元出水中细菌的多样性存在差异,臭氧接触池出水中细菌的多样性最低;相比夏季,冬季深度处理阶段污水中细菌的丰富度和多样性较低.不同季节深度处理阶段污水中的细菌群落结构变化较大,反硝化滤池出水中的细菌群落结构与其它样品存在较大差异;变形菌门(41.5%~71.0%)是深度处理阶段污水中的主要优势菌门,其次是拟杆菌门(3.8%~16.2%);反硝化滤池出水中主要菌属有脱氯单胞菌(4.1%~7.4%)、弓形杆菌(3.0%~8.3%)和不动杆菌(2.3%~3.0%).在深度处理阶段各工艺出水中共发现了29种与氮代谢有关的功能基因,并且在各工艺出水中均检测到了与反硝化有关的功能基因,如nosZ、napA、nirK和norB等,表明深度处理阶段污水中的细菌具有持续脱氮的潜力.糖苷转移酶和糖苷水解酶是深度处理阶段主要的碳水化合物活性酶,深度处理阶段污水中的细菌表现出了对多种有机物的降解潜力. 展开更多
关键词 污水深度处理 宏基因组学 细菌群落 脱氮功能 KEGG基因数据库 cazy数据库
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酿酒功能菌的基因组测序及基因功能注释
4
作者 麻静静 李惠源 +2 位作者 高文静 韩英 贾丽艳 《中国食品学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期214-222,共9页
为挖掘库德毕赤酵母FJZ在清香型白酒酿造过程中的代谢机制,基于Illumina Novaseq和PacBio测序平台对菌株FJZ进行基因组测序,将测序数据在碳水化合物活性酶(CAZy)数据库进行比对,并通过GO、KOG和KEGG数据库进行基因功能注释。CAZy分析表... 为挖掘库德毕赤酵母FJZ在清香型白酒酿造过程中的代谢机制,基于Illumina Novaseq和PacBio测序平台对菌株FJZ进行基因组测序,将测序数据在碳水化合物活性酶(CAZy)数据库进行比对,并通过GO、KOG和KEGG数据库进行基因功能注释。CAZy分析表明:菌株FJZ具有催化酚类化合物转化合成芳香化合物的香草醇氧化酶(VAO)活性,具有羧酸酯酶催化合成和分解乙酸乙酯、乳酸乙酯的能力,具有甘露糖转移酶催化甘露糖转移到底物生成多萜寡糖的前体的能力等。在GO数据库共注释分子功能类别的基因6320个,具有转移烷基或芳基、糖基、酰基等与酯合成相关的转移酶活性。在KEGG的7类功能数据库中共注释基因7815个,其中代谢相关的基因有1406个,萜类和聚酮类物质代谢相关的基因30个。在KOG共注释到基因3704个,辅酶运输和代谢相关的基因83个等。本研究为清香型白酒酿造过程中酶系的研究,以及白酒风味物质形成机理和酒醅功能菌结构探索提供参考依据。 展开更多
关键词 库德毕赤酵母 cazy分析 功能注释 酶活性
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利用木质纤维素类生物质产微生物絮凝剂Pseudomonas boreopolis GO2的全基因组测序及比较基因组学分析 被引量：2
5
作者 冯嘉茵 何继堃 +3 位作者 孙嘉怡 符学志 袁佳骜 郭海朋 《微生物学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第2期786-804,共19页
【目的】Pseudomonas boreopolis GO2可以利用木质纤维素类生物质为唯一碳源发酵产微生物絮凝剂。解析菌株GO2的全基因组特征可为利用木质纤维素类生物质定向合成多糖型微生物絮凝剂提供分子基础。【方法】利用Illumina NovaSeq测序平... 【目的】Pseudomonas boreopolis GO2可以利用木质纤维素类生物质为唯一碳源发酵产微生物絮凝剂。解析菌株GO2的全基因组特征可为利用木质纤维素类生物质定向合成多糖型微生物絮凝剂提供分子基础。【方法】利用Illumina NovaSeq测序平台对菌株GO2进行测序,用SMRT等软件进行基因组组装、系统发育分析、基因预测和功能注释,并与4株近缘模式株进行了比较基因组分析。【结果】菌株GO2基因组大小为4498896 bp,GC含量为69.5%,共编码3906个基因。菌株GO2与Pseudomonas boreopolis JCM 13306的16S r RNA基因相似性、平均核苷酸一致性(average nucleotide identity,ANI)、DNA-DNA杂交(DNA-DNA hybridization,DDH)值最高,分别为99.93%、98.36%和88.00%,将菌株GO2命名为Pseudomonas boreopolis GO2。比较基因组分析发现,GO2与4个近缘模式菌株共有2348个直系同源核心基因,主要参与碳水化合物代谢、氨基酸代谢以及能量代谢等过程,而GO2菌株特有的307个基因主要与转录、复制、修复、细胞壁/膜/包膜的生物发生相关。菌株GO2基因组中含有226个碳水化合物活性酶(carbohydrate-active enzymes,CAZymes)基因,占总基因数的5.79%,包括82个与植物细胞壁降解相关的糖苷水解酶(glycoside hydrolases,GHs)家族基因和由糖基转移酶(glycosyltransferases,GTs)家族基因形成的3个多糖合成基因簇。【结论】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。 展开更多
关键词 Pseudomonas boreopolis GO2 微生物絮凝剂 比较基因组 cazy家族基因 基因簇
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生物菌剂对土壤微生物群落结构和功能的影响 被引量：4
6
作者 沙月霞 黄泽阳 +1 位作者 李云翔 赵沛 《农业环境科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第12期2752-2762,共11页
为探明五谷丰素浸种联合微生物菌剂撒施对玉米田土壤微生物群落结构及功能基因的影响,利用宏基因组技术分析生物菌剂施用后土壤微生物群落结构、硝化功能微生物基因、碳水化合物酶(CAZy)及抗生素抗性基因(ARGs)的功能注释及多样性。结... 为探明五谷丰素浸种联合微生物菌剂撒施对玉米田土壤微生物群落结构及功能基因的影响,利用宏基因组技术分析生物菌剂施用后土壤微生物群落结构、硝化功能微生物基因、碳水化合物酶(CAZy)及抗生素抗性基因(ARGs)的功能注释及多样性。结果表明:五谷丰素浸种联合微生物菌剂撒施后,土壤细菌中变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)和厚壁菌门(Fimicutes)的丰度增加,酸杆菌门(Acidobacteria)、芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)、绿弯菌门(Chloroflexi)和Candidatus Rokubacteria的丰度下降;古菌中奇古菌门(Thaumarchaeota)和广古菌门(Euryarchaeota)的丰度分别增加26.41%和9.09%;真菌中子囊菌门(Ascomycota)、担子菌门(Basidiomycota)和壶菌门(Chytridiomycota)的丰度下降;芽单胞菌属(Gemmatimona)丰度降低了9.76%,芽孢杆菌(Bacillus)丰度增加0.77倍,亚硝化球菌(Nitrososphaera)、硝化螺菌属(Nitrospira)和氨氧化古菌(Candidatus_Nitrosocosmicus)的丰度增加20%以上;土壤微生物的多糖裂解酶(Polysaccharide Lyases,PLs)和碳水化合物绑定结构(Carbohydrate-binding modules,CBMs)的丰度增加;杆菌肽(Bacitracin)基因丰度下降,氟喹诺酮(Fluoroquinolone)、氯霉素(Chloramphenicol)、氨基糖苷(Aminoglycoside)和β-内酰胺(Beta-lactam)类ARGs的丰度增加;氨氧化微生物(AOA和AOB)和亚硝酸盐氧化微生物(NOB)基因的丰度增加。PCA前两个主成分解释了98.78%的样本CAZy差异和59.33%的样本ARGs差异;NMDS和ANOSIM分析显示样本不同处理之间的CAZy和ARGs抗性基因存在差异。研究表明,五谷丰素浸种联合微生物菌剂撒施可以显著改变玉米田土壤微生物群落结构,增加硝化微生物丰度,优化土壤微生物CAZy比例,降低土壤ARGs中杆菌肽污染,改善玉米植株生长的土壤微生态环境。 展开更多
关键词 生物菌剂 土壤微生物群落结构 碳水化合物酶(cazy) 抗生素抗性基因(ARGs) 微生态调控作用
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基因组功能注释分析米曲霉ZA189优势酿造性能的遗传基础
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作者 侯莎 吴昌正 +1 位作者 潘力 王斌 《现代食品科技》 CAS 北大核心 2021年第6期63-71,共9页
米曲霉ZA189是以米曲霉沪酿3.042为出发菌株经传统诱变获得的,具有中性蛋白酶、淀粉酶、谷氨酰胺酶活力高的特性。为深入研究米曲霉ZA189的遗传背景,评估其作为酱油酿造菌株的性能,本研究利用新一代纳米孔测序技术完成了米曲霉ZA189基... 米曲霉ZA189是以米曲霉沪酿3.042为出发菌株经传统诱变获得的,具有中性蛋白酶、淀粉酶、谷氨酰胺酶活力高的特性。为深入研究米曲霉ZA189的遗传背景,评估其作为酱油酿造菌株的性能,本研究利用新一代纳米孔测序技术完成了米曲霉ZA189基因组的测序、组装和功能注释。获得的基因组全长36.89 Mb,包含16条Scaffold,测序深度达到132.05×。基因注释表明,米曲霉ZA189基因组包含263个tRNA基因和72个rRNA基因,这是米曲霉高效表达蛋白的遗传基础。KOG和KEGG注释表明米曲霉ZA189具有强大的能量合成、蛋白质合成及次级代谢产物合成能力,这是其在发酵工业广泛应用并产生多种风味功能物质的遗传基础。碳水化合物活性酶CAZy注释和蛋白酶注释表明,米曲霉ZA189基因组中包含多达330个糖苷水解酶(GH)和30个蛋白酶基因,这是米曲霉ZA189作为酱油酿造菌株降解大豆蛋白和碳水化合物的关键性能指标。通过本研究对酱油酿造菌株米曲霉ZA189的基因组有了更加深入的理解,通过对蛋白表达系统基因、次级代谢基因、碳水化合物活性酶及蛋白酶的功能注释,为指导其在酱油酿造中的应用提供了理论支持。 展开更多
关键词 米曲霉ZA189 基因组 纳米孔测序技术 碳水化合物活性酶cazy 蛋白酶
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