青藏高原戈壁生境中一株链霉菌新种Streptomyces haixigobicum sp. nov. Qhu-G9的多相分类学鉴定及其次级代谢产物的基因组挖掘

【背景】青藏高原极端生境具有丰富的微生物资源，同时也是微生物药物的重要来源，但是大量微生物新资源尚待开发利用。【目的】对从青藏高原戈壁土壤中分离得到的一株链霉菌Qhu-G9进行多相分类鉴定及次级代谢产物生物合成潜力分析。【方法】通过16S rRNA基因扩增、测序和系统发育分析，结合形态、生理生化、细胞化学组分及基因组测序等多相分类特征，确定链霉菌Qhu-G9的分类地位。【结果】Qhu-G9与链霉菌Streptomyces dioscori A217^T和Streptomyces auranttiiacus NBRC 13017^T相似度最高，均为99.22%，结合形态观察，说明该菌是一株链霉菌。基于16S rRNA基因序列构建的系统发育树显示Qhu-G9独立成支，并且其生理生化和细胞化学成分特征与最相似模式菌存在较大差异。通过基因组测序评估了与最相似模式菌的数字DNA-DNA杂交值(digital DNA-DNA hybridization,dDDH)和平均核苷酸一致性(average nucleotide identity,ANI)，发现Qhu...     

高盐盐湖可分离嗜盐耐盐菌的种群多样性及四氢嘧啶产量评价

为了解柴达木盆地茶卡盐湖、柯柯盐湖和小柴旦盐湖等三大硫酸镁亚型高盐盐湖可分离嗜盐耐盐菌的种群多样性,采用RM中、高盐培养基筛选分离可培养的嗜盐菌和耐盐菌,扩增16S rRNA基因序列进行种属鉴定和环境因子典范对应分析(CCA),选取优势菌属构建系统发育树,并采用高效液相色谱法(HPLC)检测次级代谢产物四氢嘧啶(Ect...     

黑龙江大豆胞囊线虫胞囊可培养细菌多样性

【目的】了解黑龙江省大豆田大豆胞囊线虫胞囊可培养细菌的多样性。【方法】运用稀释平板法和16SrDNA基因序列的系统发育分析对胞囊可培养细菌多样性进行研究。【结果】用NA培养基从胞囊上分离90株具有不同菌落形态的细菌。16S rDNA序列分析结果表明:90株菌株分属于7个属22个种。46株属于变形菌门γ亚群(Gammaproteobacteria),32株属于厚壁菌门(Firmicutes),10株属于变形菌门β亚群(Betaproteobacteria),2株属于变形菌门ɑ亚群(Alphaproteobacteria)。假单胞菌属(Pseudomonas)和芽孢杆菌属(Bacillus)为优势菌属。【结果】黑龙江省大豆胞囊线虫胞囊中存在丰富的细菌物种多样性,这些细菌对大豆胞囊线虫可能具有一定的生理生态作用。     

南海Formosa冷泉区沉积物微生物多样性与分布规律研究

【目的】当前对全球冷泉生态系统微生物生态学研究显示，冷泉生态系统中主要微生物类群为参与甲烷代谢的微生物，它们的分布差异与所处冷泉区生物地球化学环境密切相关。但在冷泉区内也存在环境因子截然不同的生境，尚缺乏比较冷泉区内小尺度生境间微生物多样性和分布规律的研究。本研究旨在分析南海Formosa冷泉区内不同生境间微生物多样性差异，完善和理解不同环境因子对冷泉内微生物群落结构的影响。【方法】对采集自南海Formosa冷泉区不同生境(黑色菌席区、白色菌席区和碳酸盐岩区)沉积物样本中古菌和细菌16S rRNA基因进行测序，结合环境因子，比较微生物多样性差异，分析环境因子对微生物分布的影响。【结果】发现在Formosa冷泉内的不同生境中，甲烷厌氧氧化古菌(anaerobic methanotrophic archaea,ANME)是主要古菌类群，占古菌总体相对丰度超过70%；在菌席区ANME-1b和ANME-2a/b是主要ANME亚群，碳酸盐岩区则是ANME-1b。硫酸盐还原菌(sulfate-reducing bacteria,SRB)和硫氧化菌(sulfur-oxidizing bacteria...     

极端酸性矿山环境微生物基于CRISPR系统的适应性免疫机制

【目的】通过对酸性矿山环境中嗜酸硫杆菌属(Acidithiobacillus)、脱硫弧菌属(Desulfovibrio)、钩端螺旋菌属(Leptospirillum)、硫化杆菌属(Sulfobacillus)、酸原体属(Acidiplasma)和铁质菌属(Ferroplasma)的100株冶金微生物基因组中CRISPR-Cas系统的结构特征和同源关系进行生物信息学分析,在基因组水平上解析冶金微生物基于CRISPR系统对极端环境的适应性免疫机制。【方法】从NCBI网站下载基因组序列,采用CRISPR Finder定位基因组中潜在的CRISPR簇。分析CRISPR系统的组成结构与功能:利用Clustal Omega对重复序列(repeat)分类;将间隔序列(spacer)分别与nr数据库、质粒数据库和病毒数据库比对,获得注释信息;根据Cas蛋白的种类和同源性对酸性矿山环境微生物的CRISPR-Cas系统分型。【结果】在100株冶金微生物基因组中共鉴定出415个CRISPR簇,在176个c CRISPR簇中共有80种不同的重复序列和4147条间隔序列。对重复序列分类,发现12类重复序列均能形成典型的RNA二级结构,Cluster10中的重复序列在冶金微生物中最具有代表性。间隔序列注释结果表明,这些微生物曾遭受来自细菌质粒与病毒的攻击,并通过不同的防御机制抵抗外源核酸序列的入侵。冶金微生物细菌的大部分CRISPR-Cas系统属于I-C和I-E亚类型,而古菌的CRISPR-Cas系统多为I-D亚类型,两者基于CRISPR-Cas系统的进化过程中存在显著差异。【结论】酸性矿山环境微生物的CRISPR结构可能采用不同免疫机制介导外源核酸序列与Cas蛋白的相互作用,为进一步揭示极端环境微生物的适应性进化机理奠定了基础。     

巴丹吉林沙漠盐湖微生物多样性

【目的】研究内蒙古巴丹吉林沙漠碱性盐湖中的原核生物多样性及其与环境因子之间的关系。【方法】利用分子生物学方法构建16S rRNA基因克隆文库,对盐湖中的嗜盐碱微生物进行系统发育分析;利用R语言绘图,对不同盐湖的微生物群落结构进行对比研究。【结果】该区域盐湖含盐量很高,矿化度达165g/L-397 g/L。同时,水体呈强碱性,p H均在10以上。三个湖的盐度和p H值等理化参数有梯度变化,因此微生物多样性和群落结构存在明显差异。整体而言,细菌的多样性大于古菌。样品中含有的主要的细菌门类为γ-变形菌亚门(Gammaproteobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、α-变形菌亚门(Alphaproteobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)、疣微菌门(Verrucomicrobia),古菌则全部属于广古菌门(Euryarchaeota)中的盐杆菌科(Halobacteriaceae)。【结论】盐度是决定细菌群落结构的主要因素,古菌群落结构则由多种环境因素综合影响。一些已知的嗜盐碱菌,如Roseinatronobacter spp.、Halohasta spp.等,可以生活在比其盐度和碱度生长范围更高的极端盐碱环境中。此外,样品中还含有大量未培养的嗜盐碱细菌和古菌,对进一步开发极端盐碱环境中的微生物资源有重要意义。     

青海湖与中国内陆盐湖古菌群落组成的比较

【目的】本研究旨在全面揭示中国最大的内陆咸水湖——青海湖的古菌群落结构,并对青海湖与盐湖的古菌多样性及群落结构进行比较。【方法】随机选取了青海省的茶卡盐湖、陕西省的花马池盐湖和苟池盐湖以及山西省的运城盐湖作为盐湖组。青海湖与盐湖组每个湖泊各采取5个样品,采用针对16S rRNA基因的高通量测序技术分析5个湖泊中的古菌群落组成。【结果】研究发现,青海湖的优势菌群为DHVEG-6_norank、Methanomicrobia_unclassified、Methanobacterium(甲烷细菌属)、Methanolobus(甲烷叶菌属)、Candidatus_Methanomethylophilus、Miscellaneous_Euryarchaeotic_Group(MEG)_norank、AMOS1A-4113-D04_norank、Methanosarcina(甲烷八叠球菌属)、Miscellaneous_Crenarchaeotic_Group_norank。其中,DHVEG-6_norank(70.46%)占绝对优势,但该类群在盐湖中含量极少。4个盐湖的共有优势属为Halonotius、Halorubrum(盐红菌属)、Natronomonas(嗜盐碱单孢菌属)、Halobellus和Haloarcula(盐盒菌属)。对于青海湖与盐湖之间的古菌群落多样性,影响最大的因素为湖水的矿化度,矿化度与5个湖泊的古菌多样性呈负相关,矿化度较低的青海湖群落组成与其他4个盐湖差异显著,无共同优势菌;其次为pH,pH与湖泊中古菌群落多样性呈微弱正相关,小幅度影响到某些菌属的丰度;而本文研究范围内的海拔与其群落结构及多样性没有明显相关性。【结论】青海湖与其他4个盐湖之间的群落结构及多样性有显著差异,矿化度对古菌群落多样性具有显著影响。另,本次测序发现5个湖泊中均有大量未分类的古菌,应为潜在的新种。     

淡水富营养型湖泊沉积物亚硝酸还原酶基因(nirS)的多样性和系统发育

【目的】以亚硝酸盐还原酶基因(nirS)为分子标记,探讨富营养化湖泊武汉东湖沉积物中NirS类反硝化细菌群落的多样性及系统发育,并分析环境因子对群落分布的影响。【方法】在武汉东湖4个典型子湖郭郑湖、汤菱湖、团湖和庙湖采集沉积物样品,测定环境参数;提取沉积物中微生物群落基因组DNA,分别构建4个子湖的反硝化微生物的nirS基因文库,利用限制性片段长度的多态性分析(Restriction Fragment LengthPolymorphism,RFLP)技术初步分群,确定各群的代表菌株并测定其nirS基因序列;利用DOTUR软件计算各群落多样性和丰富度指数,以Neighbor-Joining法构建供试菌与参比菌的系统发育树。【结果】环境参数测定结果表明东湖4个子湖中庙湖沉积物总氮(TN)和氨态氮(NH 4+-N)含量最高,团湖最低,郭郑湖沉积物中NO 3-浓度最高。基于NirS序列的生物多样性和丰富度分析表明团湖生物多样性和丰富度指数最高而庙湖各项指数均较低。各子湖供试序列及其代表序列综合RFLP聚类分析表明,武汉东湖沉积物中NirS类反硝化微生物种群具有丰富的多样性。NJ系统发育分析表明东湖沉积物NirS类反硝化菌群可分成3个较大群体(群I-III)。群I占总群体的67.7%,广泛分布于不同的生态环境;来自郭郑湖代表菌的81%分布于群I,而庙湖的代表菌中65%分布于群II。比较分析发现来自于东湖和人工湿地两种生境的NirS群落间具有较高的相似性。【结论】武汉东湖淡水富营养型湖泊沉积物中亚硝酸还原酶基因(nirS)具有丰富的多样性。东湖沉积物中TN、NH 4+和NO 3-的浓度可能是影响NirS类反硝化微生物多样性和空间分布的重要因素之一。     

多位点序列和比较基因组学分析对盐单胞菌科菌株JSM 104105的系统发育学研究

【目的】为了精准地判定产铁载体嗜盐新菌株JSM 104105在盐单胞菌科(Halomonadaceae)中的系统发育地位。【方法】采用基于16SrRNA基因、DNA促旋酶B亚基基因(DNAgyraseB subunit gene, gyrB)和核糖核酸聚合酶σ因子RpoD基因(RNA polymerase sigma factor RpoD gene,rpoD)序列的多位点序列分析方法(multilocus sequence analysis, MLSA),对菌株JSM 104105的系统发育地位进行初步分析;采用比较基因组学分析(comparative genomics analysis),分析该菌株与其系统发育关系密切的典型菌株之间的GC含量、平均核苷酸一致性(average nucleotide identity,ANI)和数字DNA-DNA杂交值(digital DNA-DNA hybridization, dDDH),并进行基因组系统发育学分析(phylogenomic analysis),更准确地判定菌株JSM 104105在盐单胞菌科中的系统发育地位。【结果】MLSA分析...     

西藏扎布耶盐湖细菌多样性的免培养技术分析

【目的】利用免培养技术,获得有关西藏高原高盐度、高海拔盐湖的细菌多样性认识。【方法】从西藏扎布耶盐湖沉积样品中提取微生物总DNA,利用细菌引物f530/r1492扩增16S rRNA基因,然后构建16S rRNA基因质粒文库。采用HaeⅢ和HhaⅠ两种内切酶对阳性克隆质粒DNA进行ARDRA分型分析,根据分型结果挑选克隆进行测序。得到它们的16SrRNA基因部分序列,根据获得的序列构建构建系统发育树。【结果】在系统发育树上,部分克隆(占总克隆数的57.14%)与已知细菌属归于同一分支,主要分布在γ-变形菌纲、α-变形菌纲、δ-变形菌纲、拟杆菌门(Bacteroidetes)、厚壁菌门(Firmicutes)和疣微菌门(Verrucomicrobia)的23个嗜盐细菌属之中。其余的克隆为未培养序列,与前者差异很大,在进化树上形成了独立的分支。【结论】研究结果显示出扎布耶茶卡湖中的细菌组成具有极其丰富的多样性。     

云南不同高原湖泊噬藻体psbA基因多样性

【目的】噬藻体(cyanophage)广泛存在于自然水体生态系统中,通过侵染蓝藻进而调控蓝藻种群及群落结构,具有重要生态功能和生态地位,在控制蓝藻水华方面有巨大开发潜力。本研究旨在探究云南高原湖泊噬藻体psbA基因多样性,分析其系统进化地位,为深入了解高原湖泊生态功能、开发利用噬藻体资源奠定理论基础。【方法】以云南高原主要湖泊滇池、抚仙湖和星云湖等为研究对象,以psbA基因作为分子靶标,对湖泊水体中噬藻体遗传多样性进行研究。【结果】从不同湖泊中共获得100条环境噬藻体psbA基因序列,系统发育分析表明,湖泊的噬藻体psbA基因序列与中国东湖、中国东北稻田、日本稻田等淡水中的环境噬藻体psbA基因亲缘关系较近,与海洋环境噬藻体psbA基因亲缘关系较远;抚仙湖中的噬藻体psbA基因多样性高于滇池、星云湖和异龙湖中的噬藻体psbA基因多样性;云南高原湖泊中存在新的噬藻体类群;各湖泊秋冬季节噬藻体psbA基因遗传多样性差异不明显。【结论】云南主要高原湖泊噬藻体psbA基因遗传多样性高,与淡水环境噬藻体psbA基因亲缘关系较近,且存在独特的噬藻体类群。     

短杆菌属海洋环境适应机制的泛基因组学

[目的]为了探究短杆菌属对海洋环境的适应机制.[方法]本研究通过对6株分离自不同洋区、属于不同分类单元的短杆菌菌株进行测序、拼接和注释,结合23株从美国国家生物技术信息中心(NCBI)下载的短杆菌属模式菌株及非模式菌株的基因组数据,进行泛基因组学分析和物种进化分析.[结果]泛基因组学分析表明短杆菌属具有开放型泛基因组,...     

攀西高原不同轮作制度下土壤固氮微生物nifH基因多样性与群落结构特征

[背景]关于高原生境轮作制度对土壤固氮微生物群落组成及多样性的影响研究尚少。[目的]深入认识攀西高原不同轮作制度对农田土壤肥力及土壤固氮微生物nifH基因群落结构与多样性的影响,以期建立合理的轮作制度。[方法]以凉山州冕宁县不同作物轮作制度[包括光叶紫花苕-烤烟(分轮作15年和20年两种,分别为G1和G2)、苦荞-烤烟(KQ)、大麦-烤烟(DM)和撂荒(CK)]的土壤为研究对象,通过化学分析和Illumina MiSeq技术,对土壤理化性质、土壤固氮微生物nifH基因多样性及群落组成进行分析。[结果]撂荒土壤全氮、铵态氮、硝态氮、有机碳和含水量最显著(P<0.05)。KQ轮作下土壤有效磷和速效钾分别提高了43.0%和2.60%,而DM轮作下的土壤理化性质均下降。土壤固氮酶活以撂荒土壤最高,G2轮作最低。土壤固氮微生物nifH基因多样性以G1轮作最高、G2轮作最低,门水平上以变形菌门(Proteobacteria)是优势共有nifH基因类群,相对丰度占群落的63.0%-92.4%;属水平上,偶氮氢单胞菌属(Azohydromonas)是不同轮作制度下的优势物种,慢生根瘤属(Brad...     

巢湖铜绿微囊藻Chao 1910的基因组学和磷代谢通路分析

【背景】铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)广泛分布于温带湖泊,因产生微囊藻毒素且易成为蓝藻水华优势藻株而备受关注。【目的】基于全基因组序列分析和基因转录水平验证,阐明从巢湖新分离的铜绿微囊藻Chao 1910的主要代谢通路和磷营养高效利用机制。【方法】通过第三代测序技术拼接获得Chao1910的全基因组序列,完成主要代谢通路的基因注释,并对与蓝藻水华优势藻株形成相关的磷代谢通路进行深入分析。【结果】比较基因组学表明,Chao1910藻株与日本铜绿微囊藻NIES-843的亲缘关系最近,其糖酵解、磷酸戊糖途径和核苷酸合成等代谢通路的基因组成非常保守,同时具有完整的磷转运、磷吸收、多聚磷酸盐合成/分解等磷营养高效利用的通路。不同于其他铜绿微囊藻,Chao 1910藻株不具有微囊藻毒素合成基因簇,推测其主要依靠对磷营养的高效利用获取生存竞争优势。【结论】Chao1910藻株是巢湖首株完成全基因组测序的铜绿微囊藻,这将有助于揭示其获得生存竞争优势的分子机制,为遏制巢湖蓝藻水华暴发提供依据。     

异龙湖湿地修复后可培养酵母菌的多样性及其与理化因子的相关性

【目的】研究湿地修复后异龙湖中可培养酵母菌多样性及其与理化因子的相关性。【方法】对异龙湖湖水中可培养酵母菌进行DNA提取和测序,通过分析26SrRNA基因的D1/D2区域和形态以及生理生化特征对酵母菌进行鉴定,测定各个水样点的总有机碳(TOC)、总氮(TN)、总磷(TP)、总硬度(TH)和电导率(Cond),运用R 4.0.5、Canoco 5软件来分析异龙湖湖水中可培养酵母菌多样性和与理化因子的相关性。【结果】从湿地修复后的异龙湖湖水中分离获得519株可培养酵母菌,鉴定为24个属42个种和1个潜在的新种,胶红酵母(Rhodotorula mucilaginosa)、皮肤皮状新丝孢酵母(Cutaneotrichosporon dermatis)以及产黑色素短梗霉(Aureobasidium melanogenum)是异龙湖中的优势种,分别分离到了320株(52.29%)、40株(7.71%)和37株(7.13%)。【结论】湿地修复后的异龙湖具有丰富的可培养酵母菌资源,其群落结构较湿地修复前有了明显的变化,湖区西北部的可培养酵母菌多样性要比湖区东南部丰富。TN与异龙湖中可培养酵母菌多样性...     

二氧化碳固定酶固碳效率及其对地衣芽孢杆菌代谢的影响

【背景】随着代谢工程与合成生物学的快速发展,通过对异养微生物进行代谢改造,利用生物法进行二氧化碳固定成为一个新的趋势。生物代谢途径中存在着大量固碳酶,这些酶尚待挖掘与应用,不同的酶固碳效率之间也缺少比较。【目的】在体外和体内对固碳功能和效率进行评价。【方法】选取3种固碳酶,即核酮糖1,5-二磷酸羧化加氧酶(ribose 1,5-diphosphate carboxylation oxygenase, RuBisCo)、磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶(phosphoenolpyruvate carboxykinase, PCK)和乙酰辅酶A羧化酶(acetyl coenzyme A carboxylase, ACC)在大肠杆菌中异源表达并纯化。测定纯酶的酶活,并建立无细胞催化实验-液质联用评价酶固碳能力的方法。在厌氧发酵条件下检测代谢指标,比较过表达固碳酶的地衣芽孢杆菌相较于原始菌的代谢差异。【结果】3种酶均实现可溶性表达,纯酶的比酶活分别为66.43、1.16和12.52 U/mg。通过体外无细胞催化实验,ACC在3种酶中表现出最高的固碳效率。分别过表达了PCK、ACC的重组地衣芽孢杆菌,厌氧发酵主产物乳酸的转化率从48.6%分别提升至58.1%和59.7%。【结论】可以通过体外、体内结合的方式对固碳酶的效率进行评价,该研究可为固碳酶在微生物遗传改造中理性、精准地应用提供参考。     

硫酸盐对淡水养殖池塘表层底泥微生物的影响

硫酸盐引起的生态学效应已得到了越来越多的关注,但目前关于硫酸盐对养殖池塘底泥微生物的影响还知之甚少。【目的】探究不同浓度硫酸盐对养殖池塘底泥微生物的影响规律及可能的机制。【方法】本研究利用采集自养殖池塘的底泥和表层水构建了试验系统,研究了加入约0 mg/L （对照组）、30 mg/L （T1处理组）、150 mg/L （T2处理组）、500 mg/L （T3处理组） Na₂SO₄后表层底泥微生物的丰度、多样性、组成和共生网络的变化规律,并分析了环境影响因素。【结果】孵育第30天前,各实验组底泥微生物变化不大;但到第50天时,T2和T3处理组微生物丰度和多样性相比对照组均明显下降。相比其他实验组,T1处理组酸杆菌门（Acidobacteriota）、拟杆菌门（Bacteroidota）相对丰度出现显著升高（P<0.05）,T3处理组变形菌门（Proteobacteria）和放线菌门（Actinobacteriota）相对丰度出现显著升高（P<0.05）。与对照组相比,T1处理组增加了较多差异类群（62种）,而T3处理组差异类群大量减少（45种）。共生网络图分析显示硫酸盐浓度的增加引起了底泥微生物网络复杂性的增加,说明微生物群落可能通过自身的调节来响应硫酸盐引起的环境改变。冗余分析（redundant analysis,RDA）和相关性分析揭示底泥总有机碳、总氮和氧化还原电位是影响底泥微生物的主要环境因素,提示底泥微生物可能受到硫酸盐和有机质作用的影响。【结论】较长时间的高浓度硫酸盐会对池塘底泥微生物群落造成重要影响,微生物群落自身的转变和硫酸盐引起的有机质分解改变可能是造成微生物群落变化的关键因素。     

青海湖3种类型高寒湿地甲烷氧化菌群落特征

【背景】甲烷氧化菌在维持湿地生态系统碳平衡方面发挥着重要作用,青海湖高寒湿地具有十分重要的生态地位,但目前有关该地区甲烷氧化菌的研究相对较少。【目的】探究不同类型高寒湿地土壤甲烷氧化菌的群落特征与驱动因素。【方法】以青海湖流域内的小泊湖沼泽湿地、鸟岛湖滨湿地、瓦颜山河源湿地为研究对象,通过高通量测序技术对土壤甲烷氧化菌进行检测。【结果】3种不同类型高寒湿地土壤甲烷氧化菌的优势菌门均为变形菌门(Proteobacteria)。鸟岛湖滨湿地与瓦颜山河源湿地的甲烷氧化菌α多样性存在显著差异(P<0.05),而小泊湖沼泽湿地与二者的甲烷氧化菌α多样性的差异不显著(P>0.05)。LEfSe分析表明,不同类型高寒湿地共存在40个差异菌群,尤以瓦颜山河源湿地差异菌群数量最多,从门到属水平均存在显著差异。冗余分析(redundancy analysis,RDA)表明,甲烷氧化菌菌群变化的主要驱动因子为土壤温度、土壤水分、电导率。【结论】整体而言,青海湖3种类型高寒湿地土壤理化性质及甲烷氧化菌群落多样性均存在差异,且部分菌群的相对丰度具有显著性差异(P<0.05)。     

一株嗜酸硫杆菌M4-422-6的分离及其全基因组测序和比较基因组学分析

【目的】开展具有硫氧化能力的嗜酸硫杆菌属(Acidithiobacillus)的分离及其比较基因组学分析,不仅可以丰富硫氧化细菌菌种资源,而且有助于加深理解嗜酸硫杆菌的分子进化与生态适应机制。【方法】利用以硫代硫酸钠为唯一能源的培养基分离具有硫氧化能力的细菌;利用Illumina HiSeq X和Oxford Nanopore测序平台对一株嗜酸硫杆菌M4-422-6进行全基因组测序;利用相关生物信息学分析软件对原始数据进行组装和基因组注释,并与一株亲缘关系最近的菌株Igneacidithiobacillus copahuensis VAN18-1进行比较基因组学分析。【结果】分离获得一株具有硫氧化能力的嗜酸硫杆菌M4-422-6。基因组注释结果显示,菌株M4-422-6基因组由1个染色体和2个质粒组成,基因组大小为2 917 823 bp,G+C含量为58.54%,共编码2 925个蛋白。16S rRNA基因和基因组系统发育树显示,菌株M4-422-6代表嗜酸硫杆菌属的一个潜在新种。功能基因注释结果显示,菌株Acidithiobacillus sp. M4-422-6拥有与菌株特性相关的众多基因,包括硫氧化相关基因、CO₂固定相关基因和耐酸相关基因。比较基因组学分析发现,虽然菌株M4-422-6与VAN18-1的亲缘关系最近,但两者仍拥有众多的差异基因,主要包括噬菌体抗性相关基因和移动元件编码基因。【结论】菌株M4-422-6代表嗜酸硫杆菌属的一个潜在新种,该菌株具有同种内菌株所不具有的特有基因,并据此推测嗜酸硫杆菌种内分化可归因于对特定生态位的适应。     

Sulfite-oxido-reductase is involved in the oxidation of sulfite in Desulfocapsa sulfoexigens during disproportionation of thiosulfate and elemental sulfur

The enzymatic pathways of elemental sulfur and thiosulfate disproportionation were investigated using cell-free extract of Desulfocapsa sulfoexigens. Sulfite was observed to be an intermediate in the metabolism of both compounds. Two distinct pathways for the oxidation of sulfite have been identified. One pathway involves APS reductase and ATP sulfurylase and can be described as the reversion of the initial steps of the dissimilatory sulfate reduction pathway. The second pathway is the direct oxidation of sulfite to sulfate by sulfite oxidoreductase. This enzyme has not been reported from sulfate reducers before. Thiosulfate reductase, which cleaves thiosulfate into sulfite and sulfide, was only present in cell-free extract from thiosulfate disproportionating cultures. We propose that this enzyme catalyzes the first step in thiosulfate disproportionation. The initial step in sulfur disproportionation was not identified. Dissimilatory sulfite reductase was present in sulfur and thiosulfate disproportionating cultures. The metabolic function of this enzyme in relation to elemental sulfur or thiosulfate disproportionation was not identified. The presence of the uncouplers HQNO and CCCP in growing cultures had negative effects on both thiosulfate and sulfur disproportionation. CCCP totally inhibited sulfur disproportionation and reduced thiosulfate disproportionation by 80% compared to an unamended control. HQNO reduced thiosulfate disproportionation by 80% and sulfur disproportionation by 90%.