Filogeneza i zmienność genomowa przedstawicieli Bacillus cereus sensu stricto z gleb Euroazji, Afryki i Ameryki Południowej

Abstract

Bacillus cereus sensu stricto (zwane dalej B. cereus) to Gramdodatnie, tlenowe i sporulujące bakterie należące do grupy Bacillus cereus sensu lato. Celami badań było określenie stopnia polimorfizmu genetycznego, struktur genetycznych populacji, powiązań filogenetycznych oraz stopnia zmienności genomowej izolatów B. cereus z prób gleby pobranych w Argentynie, Kazachstanie, Kenii oraz Polsce. Wykazano, że izolaty wszystkich lokalizacji geograficznych charakteryzują się wysokim polimorfizmem genetycznym, zróżnicowaną częstotliwością zachodzenia rekombinacji oraz występowaniem odrębnych ekotypów w obrębie poszczególnych populacji. Odtworzenie filogenezy ujawniło zróżnicowany stopień pokrewieństwa z szczepami referencyjnymi B. cereus s.l. Laseczki z prób gleby z Argentyny i Kenii nie wykazały pokrewieństwa filogenetycznego ze szczepami psychrotolerancyjnymi. Powiązania filogenetyczne ukazały tendencję do formowania 5 odrębnych linii filogenetycznych (kladów), korespondujących z pochodzeniem izolatów. Na podstawie obecności białek replikacji RepA oraz RepX wykazano powszechność nosicielstwa plazmidów typu pXO1 i pXO2 wśród B. cereus, z przewagą pXO2-pozytywnych izolatów. Względny stopień ekspresji genów kodujących białka replikacji w/w plazmidów okazał się bardziej jednolity we wszystkich populacjach w przepadku genu repA_N, kodującego białko replikacji plazmidu pXO2. Analizy porównawcze z replikonem plazmidu pXO2 oraz plazmidów typu pXO2 w B. cereus wskazują na taki sam układu poszczególnych elementów, jednak plazmidy B. cereus charakteryzują podstawienia nukleotydowe.

Bacillus cereus sensu stricto (B. cereus) are Gram-positive, aerobic and spore-forming bacteria belonging to Bacillus cereus sensu lato. The aims of this PhD thesis were determine the degree of genetic polymorphism, genetic populations structures, reconstruction of phylogenetic relationships and determination of genome variability of B. cereus isolates from soil samples collected in Argentina, Kazakhstan, Kenya and Poland. It has been shown that isolates from all geographical locations are characterized by high genetic polymorphism, different recombination frequency and the occurrence of separate ecotypes within individual populations. Restoration of phylogenesis revealed a varying degree of realtionship with B. cereus s.l. reference strains. B. cereus from Argentina and Kenya did not show any phylogenetic relationships with psychrotolerant strains. Phylogenetic relationships showed tendency to from 5 distinct phylogenetic lines correponding to the origin of the isolates. Based of the presence of the RepA and RepX replication proteins, the widespread of pXO1 and pXO2 plasmids among B. cereus has been demonstrated, with pXO2 positive isolates predominanting. The relative degree of expression of the genes encoding the replication proteins of the above plasmids proved to be more uniform in all populations in the case of the repA_N gene encoding the pXO2 plasmid replication protein. Comparative analyzes withthe replicon of the B. anthracis pXO2 plasmid and B. cereus pXO2 plasmids show the same arrangement of individual elements, however B. cereus plasmids have specific nucleotide substitutions.