ISME | 未培养的Nitrospina-like菌是海洋低氧区主要的亚硝酸盐氧化菌
推荐：江舜尧
编译：杜如冰
编辑：董小橙
美国普林斯顿大学的Xin Sun等人于2019年5月9日在《The ISME Journal》发表题目为《UnculturedNitrospina-like species are major nitrite oxidizing bacteria in oxygen minimum zones》的文章，该研究为低氧环境中的氮循化研究提供新视角。
文章摘要
研究背景：海洋中的固定氮与浮游植物的生长息息相关，而浮游植物贡献了占全球一半的光合作用。硝酸盐是浮游植物生长的主要氮源，由亚硝酸盐氧化菌（已知的亚硝酸盐氧化菌均属于专性耗氧菌）代谢产生。因此，亚硝酸盐氧化菌对全球元素循环具有重要研究价值。海洋低氧区（OMZs）中的氧气具有一定的浓度梯度，其中贫氧区（ODZ）是指氧气浓度低到可以诱发厌氧微生物代谢过程，通过脱氮和氨氧化反应导致固定氮流失。令人意外的是：在贫氧区检测到亚硝酸盐氧化反应的进行，但是目前尚未鉴定到厌氧的亚硝酸盐氧化菌，亚硝酸盐氧化反应在贫氧区的发生机制不清楚。
结果：本研究选择深度为45m、80m、200m、300m的海水作为研究对象（根据氧气含量定义75-400m的海水属于贫氧区）。通过宏基因组测序和分箱技术（Binning），获得2个高质量的Nitrospina-like重组基因组（MAG-1、MAG-2），完整度均为93.1%。与已公布的Nitrospina物种均不相同，定义为新型的Nitrospina种。在不同深度的海水样本中检测两株新型Nitrospina的空间分布特征发现：在低氧区均存在，其中贫氧区的相对丰度更高。该现象与亚硝酸盐氧化率相一致（在贫氧区的亚硝酸盐氧化率高于有氧的海水区域），证明本研究发现的新型Nitrospina可以适应缺氧环境。在重组的基因组中发现了与亚硝酸盐氧化途径相关的未分类nxrB-like序列，这可能与厌氧条件下的亚硝酸盐氧化反应有关。另外，从低氧环境中发现新型的亚硝酸盐氧化菌证明亚硝酸盐氧化菌的多样性要比之前认为的要大。
主要结论：本研究从海洋样本中，通过宏基因组分箱技术获得两株新型的亚硝酸盐氧化菌（Nitrospina-like species），为认识低氧环境中的氮循环提供新的视角。
文中主要图片说明
图1 通过比对92个核心蛋白序列判定两株新型Nitrospina重组菌的系统发育位置（目标菌株已加粗），中间方格中的数值代表基因组之间的平均核苷酸同一性。
图2 基于16S rRNA基因序列分析Nitrospina属的进化关系，本研究发现的两株新型Nitrospina在图中已加粗。
图3 nxrB-like序列的系统发育分析，本研究发现的nxrB-like序列在图中已加粗。
图4 MAG-1,MAG-2在不同深度样本中的相对丰度。
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