Kích thước hệ gen của Salmonella rất khác nhau, dao động từ 3,39 đến 5,59 Mb. Số gen trung bình của Salmonella là 4.742 (dao động từ 3.969 đến 9.898 gen). Không có mối liên quan giữa kích thước hệ gen và số lượng gen. Ngoài ra, Salmonella còn
sở hữu từ 1 đến 2 plasmid. Các plasmid của Salmonella có kích thước rất khác nhau, dao động từ 2 đến 200 kb. Tuy nhiên, hầu hết Salmonella enterica không có plasmid.
Ví dụ, các serovar như Salmonella Typhi, Salmonella Paratyphi, Salmonella Hadar,
Salmonella Infantis và các serovar độc khác thường không có plasmid. Ngược lại,
các Salmonella thường xuyên gây bệnh ở người và động vật, ví dụ, Salmonella
Enteritidis, Salmonella Typhimurium, Salmonella Dublin, Salmonella Choleraesuis, Salmonella Gallinarumvà Salmonella Pullorumthường sở hữu plasmid. Salmonella enterica cần khoảng 3.499 gen và Salmonella bongori cần khoảng 3.368 gen để đảm bảo cho quá trình sinh trưởng bình thường (Wassenaar và ctv, 2017).
Hình 1.2. Số lượng các gen chung và riêng ở một số loài Salmonella
(Jacobsen và ctv, 2011)
So sánh trình tự protein ở Salmonella enterica người ta thấy rằng chúng có độ tương đồng từ 65% đến 99%. Salmonella có tính ổn định cao trong hệ gen thường chỉ
12
tập trung vào một số vùng đặc biệt. Có khoảng 2.800 họ gen có mặt ở tất cả các
Salmonella và tổng số họ gen của tất cả các serovar là khoảng 10.000. Salmonella có
số lượng lớn các gen có tính ổn định cao, bên cạnh đó, số lượng các gen thu được trong quá trình sống cũng rất phong phú, bao gồm cácđảo gây bệnhSalmonella, các
yếu tố di truyền chuyển vị, thực khuẩn thể và plasmid. Các gen thu đượcthường biến đổivà khác nhau giữa các serovar (Jacobsen và ctv, 2011).Hệ gen của Salmonella rất giống với hệ gen của E. coli nhưng có thêm một số lượng lớn các gen độc tố. Một số các gen độc này tập trung thành các cụm trong hệ gen, còn được gọi là GI (là một đoạn DNA kích thước lớn, thu được nhờ hình thức chuyển ngang). Các GI nằm gần
các gen tRNA, người ta cho rằng gen tRNA là nguyên nhân để tích hợp GI vào nhiễm sắc thể của Salmonella. Các GI và SPI có vai trò tạo ra độc tố và tạo ra khả năng xâm nhập của vi khuẩn. Nhiều SPI được tìm thấy nằm bên cạnh một gen mã hóa cho
tRNA, tỷlệ GC của chúng cũng khác so với tỷlệ GC của hệ gen. Vì vậy, hầu hết các SPI là gen ngoại lai được chèn vào hệ gen của Salmonella. Hiện nay, đã tìm thấy 23 SPI, tuy nhiên, chức năng của các gen độc trên các SPI chưa được nghiên cứu đầy đủ. Ngoài SPI-1 và SPI-2 có được thông tin đầy đủ, vai trò gây bệnh của các SPI khác còn ít được biết đến (Elder và ctv, 2016).
Sự khác biệt chính trong hệ gen của Salmonella xảy ra chủ yếu do sự sắp xếp lại các gen liên quan đến tái tổ hợp của các operon rRNA khác nhau hoặc các yếu tố
chèn IS200. Mỗi serovar tiến hóa thông qua việc tiếp nhận các yếu tố di truyền bằng chuyển gen theo chiều ngang hoặc do sự thoái biến các gen. Sự đa dạng trong hệ gen của Salmonella chủ yếu là do các SPI, plasmid và thực khuẩn thể. Trong đó, các thực khuẩn thể tích hợp vào hệ gen là một trong những yếu tố chính tạo ra sự đa dạng di truyền trong bộ gen của Salmonella (Thomson và ctv, 2004).