Сравнительная геномика ассоциированных с растениями бактерий Pseudomonas spp.: сведения о разнообразии и наследовании признаков, участвующих в мультитрофических взаимодействиях

В работе представлен сравнительный анализ геномов десяти штаммов группы Pseudomonas fluorescens, включая семь новых геномных последовательностей. Эти штаммы характеризуются разнообразным набором признаков, участвующих в биологическом контроле и других мультитрофических взаимодействиях с растениями, микроорганизмами и насекомыми. Мультилокусный анализ последовательностей распределил штаммы по трем субкладам, что подтверждалось высоким уровнем синтении, размером основных геномов и степенью родства ортологичных генов у штаммов внутри одного субклада. Гетерогенность группы P. fluorescens отражалась в большом размере ее пангенома, составляющего приблизительно 54% пангенома рода в целом, а также в наличии основного генома, который представляет лишь 45–52% генома любого отдельного штамма. Были обнаружены гены признаков, ранее не известных для этих штаммов, включая гены биосинтеза сидерофоров ахромобактина и псевдомонина, антибиотика 2-гексил-5-пропил-алкилрезорцинола, новых бактериоцинов, секреторных систем II, III и VI типов, а также токсинов насекомых. Некоторые кластеры генов, например кластеры двух секреторных систем III типа, присутствуют только в определенных субкладах, что указывает на их вертикальное наследование. Почти все гены, связанные с мультитрофическими взаимодействиями, локализованы в геномных областях, присутствующих лишь у части штаммов или уникальных для конкретного штамма. Для изучения эволюционного происхождения этих генов мы сопоставили их распределение с расположением мобильных генетических элементов и повторяющихся внегенных палиндромных (REP) элементов в каждом геноме. Мобильные генетические элементы и многие штаммоспецифичные гены располагаются в областях, лишенных REP-элементов (так называемых REP-пустынях), а также в областях с атипичным тринуклеотидным составом, что, возможно, свидетельствует о сравнительно недавнем приобретении этих локусов. В совокупности результаты исследования подчеркивают чрезвычайную гетерогенность группы P. fluorescens и важную роль вариабельного генома в адаптации отдельных штаммов к специфическому образу жизни и функциональному репертуару.