ISME | 华南师大束文圣等：通过宏基因组学和元转录组学探究新δ-变形菌目的生态作用
华南师大束文圣教授等人于2019年4月8日在《The ISME Journal》上发表题目为《Insights into ecological role of a new deltaproteobacterial order Candidatus Acidulodesulfobacterales by metagenomics and metatranscriptomics》的文章。该研究从酸性矿山排水（AMD）宏基因组中检索到属于Sva0485进化枝的四个基因组草图，并将该分类群命名为“Candidatus Acidulodesulfobacterales”（Ca. Acidulodesulfobacterales）。然后，本研究调查了这些物种在中国东南部的AMD和一个人工AMD系统中的分布模式，并评估了影响Ca. Acidulodesulfobacterales空间分布模式的确定性因素。此外，通过重建其代谢途径并通过元转录组学检查原位基因表达来探测这些新物种在自然界中的潜在作用。
文章摘要
在富含铁和硫的极端环境中存在着几种丰富的但未培养过的细菌群，这些细菌的生理，生物多样性和生态作用仍然是个谜。
在这里，我们从人工的酸性矿山排水（AMD）系统中检索到4个宏基因组-组装基因组（MAGs），并认为它们属于新的δ-变形菌目，Candidatus Acidulodesulfobacterales。
中国东南部地区的AMDs中Ca. Acidulodesulfobacterales的分布模式与亚铁有很强的相关性。重建的代谢途径和基因表达谱显示它们可能是兼性厌氧自养生物，能够固氮。除了由dsrAB，dsrD，dsrL和dsrEFH基因编码的异化硫酸盐还原之外，这些微生物还可以氧化硫化物，氧化程度取决于氧浓度和/或氧化还原电位。几个同源基因被发现与铁代谢相关，这表明了它们在铁循环中的潜在作用。此外，丰富的抗性基因的表达揭示了这些生物在AMD环境中承受的极端环境胁迫的适应和响应机制。
这些发现揭示了新细菌目Ca. Acidulodesulfobacterales在自然界中的分布，多样性和潜在的生态作用。
文中主要图片说明
图1 重建Ca. Acidulodesulfobacterales的基因组。a 图为AMD样本的人工的AMD系统的地理位置，ESOM图像突出显示宏基因组数据中的四个基因组。b四种Ca. Acidulodesulfobacterales基因组的相对宏基因组丰度和元转录组丰度。S1至S5分别代表2016年7月，2016年8月，2016年12月，2017年2月和2017年8月的样本。c来自4个基因组分箱和δ-变形菌纲代表的16S rRNA基因的最大似然系统发育树，以及自然环境中Ca. Acidulodesulfobacterale的丰度分布模式。d四个分箱的系统发育位置及其orthoANI和16S rRNA相似性值。
图2 Ca. Acidulodesulfobacterales的环境分布。a中国东南地区AMD中Ca. Acidulodesulfobacterales的相对丰度。b环境特性和地理距离对Ca. Acidulodesulfobacterales相对丰度的相对影响（％）。
图3 Ca. Acidulodesulfobacterales的代谢能力。图中显示了与碳，氮，硫和铁代谢相关的途径，以及氧化磷酸化，发酵和应激反应。
图4 具有最高丰度（RPKM，左）和最高相对转录活性（RTA，右）的20个基因的表达谱。
图5 Ca. Acidulodesulfobacterales的dsr操纵子。a concatenated DsrAB蛋白的系统发育分析。b Ca. Acidulodesulfobacterales中的dsr操纵子结构和先前报道的基因组。
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