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PGPg Finder 是一款多功能的命令行工具，用于注释基因组和宏基因组中的植物生长促进性状（PGPT）。该工具根植于全面的PLant相关BActeria网络资源数据库（PLaBAse），具备灵活性和用户友好性。
本工具基于PGPg Finder开发，可基于单菌基因组/宏基因组组装序列自动化进行PGPT注释。
PGPg_finder 解决了什么问题？
植物相关细菌可以通过固氮、溶磷、铁载体产生和 ACC 脱氨酶活性等机制促进作物生长。要在庞大的基因组或宏基因组数据集中鉴定出负责这些性状的基因——统称为促植物生长基因——需要将多种生物信息学工具整合到一个连贯的流程中。PGPg_finder 自动化了这一整合过程：它将原始的 FASTA文件作为输入，运行基因预测，针对精选的 PLaBAse 数据库进行序列比对，并生成结构化的表格摘要。
该工具面向农业微生物学、根际生态学以及植物-微生物相互作用研究领域的研究人员，帮助他们筛选细菌分离株或微生物群落的有益功能潜力，而无需手动串联各个独立的生物信息学工具。
PLaBAse 数据库基础
PGPg_finder 的注释能力源自 PLaBAse——植物相关细菌网络资源——它提供了两个精选的参考数据库。PGPT_BASE_nr 数据库（被 genome_wf 和 meta_wf 使用）包含与促植物生长性状相关的非冗余蛋白质序列，而 mgPGPT-db 数据库（被 metafast_wf 使用）则针对直接的宏基因组测序序列比对进行了优化。
PLaBAse 中的每个基因条目均由一个 PGPT ID（例如 PGPT0000025-nifH|anfH-K02588）标识，并被映射到存储在 pathways_plabase.txt 中的五级分层通路分类中：
逐级解析
第 1 级 (Lv1)：效应类别，最顶层将所有 PGPT 基因划分为三个互斥的类别，划分依据是编码性状如何影响植物生长：
绝大多数经过人工注释的条目属于 DIRECT_EFFECTS，INDIRECT_EFFECTS 主要涵盖分泌系统机制，而 PUTATIVE_PGPTs 则收录了那些假设具有促生活性但尚未证实的基因。
第 2 级 (Lv2)：功能机制
第二级将各个效应类别细化为宏观的功能机制。观测到的值包括：
第 3 级 (Lv3)：通路类别
第 3 级确定了基因参与的特定生物学通路或营养循环。以BIO-FERTILIZATION 为例，BIO-FERTILIZATION 下的代表性 Lv3 类别包括：
第 4 级 (Lv4)：子通路
第 4 级进一步将 Lv3 细分为子通路机制。命名遵循 前缀-具体功能 的规范，其中前缀对应其父级 Lv3（例如，NITROGEN_ACQUISITION 对应 N-AQUISITION-，PHOSPHATE_SOLUBILIZATION 对应 P-SOLUBILISATION-）。
示例：
第 5 级 (Lv5)：具体基因功能
叶节点层级描述了精确的功能模块或基因簇。Lv5 的值编码了最终的生物学过程，例如 N-FIX-NITROGENASE_BIOSYNTHESIS、DENITRIFICATION-NITRATE_REDUCTION 或 P-SOLUBILISATION-LACTIC_ACID_BIOSYNTHESIS。
此外，summary.txt 提供了一个简化的摘要分类（LV_SUM 列），将基因划分为广泛的功能类别，例如 NITROGEN FIXATION（固氮）、DENITRIFICATION（反硝化）、P-SOLUBILISATION GLUCONIC ACID-PQQ（葡萄糖酸-PQQ 溶磷）、FE-SIDEROPHORES（铁-铁载体）等。五级层次结构与扁平化 LV_SUM 之间是多对一的关系：多个 Lv3–Lv5 组合可以映射到同一个 LV_SUM 标签。例如，根据具体的子通路不同，N-AQUISITION-DENITRIFICATION|NITRATE_USAGE 和 N-AQUISITION-ATMOSHPHERIC_NITROGEN_FIXATION 基因在汇总文件中都可能被归类于 NITROGEN FIXATION 或 DENITRIFICATION。
输入文件：
基因组/宏基因组预组装结果文件或包含所有待分析基因组的zip压缩包。
小工具结果：
PGPg_lv1-5.tsv
ID：PLaBAse数据库中特定的植物促生性状基因簇或功能单元的唯一编号；Stitle：Subject Title（目标序列名），即数据库中参考序列的名称；Qtitle：Query Title（查询序列名），即输入的数据（如宏基因组组装的Contig）中被预测出的基因名称；PGPT_ID：PGPT功能标识符。这是ID列的扩展，具体指出了命中的是哪个基因（如 nifU 固氮酶）及其对应的 KEGG KO 编号；BACTERIA：来源物种溯源；PATH_COUNT：不同通路分配的数量，大多数条目的 PATH_COUNT = 1，意味着该基因映射到单一的 Lv1→Lv5 链条，然而，PATH_COUNT > 1 的条目（例如 nifJ|por-K03737 的 PATH_COUNT = 6）表明该基因具有多效性，其作用跨越了层次结构中的多个功能语境，也出现在数据库的其他通路分支下；分类层级列（Lv1 - Lv5）：PGPg_finder的核心功能，它将植物促生性状（PGPT）按照生物学功能进行了5个层级的树状分类。层级越深，功能描述越具体。
PGPg_Summary.tsv
ID：PLaBAse数据库中特定的植物促生性状基因簇或功能单元的唯一编号；Stitle：Subject Title（目标序列名），即数据库中参考序列的名称；Qtitle：Query Title（查询序列名），即输入的数据（如宏基因组组装的Contig）中被预测出的基因名称；PGPT_ID：PGPT功能标识符。这是ID列的扩展，具体指出了命中的是哪个基因（如 nifU 固氮酶）及其对应的 KEGG KO 编号；LV_SUM： 功能摘要（Level Summary）——将该命中归类的最高级/最简化的植物促生功能类别。
参考文献：
Patz S, Rauh M, Gautam A, Huson DH. mgPGPT: Metagenomic analysis of plant growth-promoting traits.(submitted, 2024, preprint)
Patz S, Gautam A, Becker M, Ruppel S, Rodríguez-Palenzuela P, Huson DH. PLaBAse: A comprehensive web resource for analyzing the plant growth-promoting potential of plant-associated bacteria. (submitted 2021, preprint)
If PGPg_finder was useful for you please cite us:
Pellegrinetti, TA; Monteiro, G; Lemos, LN; RAC, Santos; Barros, A; Mendes, L. (2024) PGPg_finder: A Comprehensive and User-friendly Pipeline for Identifying Plant Growth-Promoting Genes in Genomic and Metagenomic Data. Rhizosphere.