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新氮固定菌Pseudaeromonas aegiceratis的发现及其在红树林生态与农业促生中的潜力
《Microbiology Spectrum 3.7》:Characterization and comparative genomic analysis of Pseudaeromonas aegiceratis sp. nov., a new nitrogen-fixing bacterium from the sediments of mangrove plant Aegiceras corniculatum
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年04月01日 来源:Microbiology Spectrum 3.7
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本文报道了从红树林植物桐花树沉积物中分离得到的新型氮固定菌Pseudaeromonas aegiceratis ZJS20T,通过多相分类学(polyphasic taxonomy)和比较基因组分析揭示其作为Pseudaeromonas属第四种成员的分类地位。该菌含完整的钼铁(Mo-nitrogenase)和铁氮酶(Fe-nitrogenase)合成基因簇(nif/anf),并携带植物生长促进相关基因(如磷代谢和生长素合成通路)。研究首次提出该属菌株可作为潜在农业微生物肥料,为红树林生态修复和可持续农业提供新思路。
红树林沉积物中的新星:Pseudaeromonas aegiceratis的发现与功能解析
ABSTRACT
一株革兰阴性、杆状、具运动性的氮固定细菌ZJS20T从中国湛江桐花树(Aegiceras corniculatum)沉积物中分离。该菌在10°C–45°C、pH 5.5–8.0和0%–3% NaCl条件下生长,16S rRNA基因与Pseudaeromonas paramecia PCS8T相似度最高(98.5%)。基因组分析显示其环形染色体长3,681,671 bp,GC含量62.7%,含3,320个蛋白编码基因,并携带完整的nifBHDKENXV和anfHDGK基因簇,证实其固氮潜力。
INTRODUCTION
Pseudaeromonas属隶属于气单胞菌科(Aeromonadaceae),目前仅含3个有效发表物种。本研究通过多相分类法将菌株ZJS20T确立为该属第四成员,其基因组中独特的植物促生基因(如磷转运蛋白phoB/phoR和生长素合成酶trpABDCF)为首次在该属中系统报道。
MATERIALS AND METHODS
菌株分离自2019年湛江高桥红树林保护区(21°36'52"N, 109°47'18"E),使用2216E培养基纯化。通过透射电镜(TEM)观察细胞形态,API试剂盒检测生理生化特性。基因组采用Nanopore和MGI双平台测序,经Flye v2.9组装,CheckM评估完整性达98.2%。功能注释通过RAST、KEGG和antiSMASH完成。
RESULTS AND DISCUSSION
系统发育与表型特征
系统发育树(NJ/ME/ML)显示ZJS20T与P. paramecii形成独立分支。电镜显示其细胞尺寸(0.5–0.7 × 1.0–2.2 μm)区别于近缘种。生长曲线揭示其倍增时间(55分钟)显著短于参考菌株(62–67分钟),且独有催化酶阳性反应。
基因组功能与比较分析
核心基因簇(74.8%)富集于氮磷代谢通路。次级代谢产物预测发现5个生物合成基因簇(BGCs),包括抗革兰阳性菌的硫肽(thiopeptide)和植物抗逆相关的萜烯(terpene)。值得注意的是,nif/anf基因簇与固氮菌Azotobacter的保守域高度同源,Ashby培养基实验证实其固氮能力(透明晕圈现象)。
应用潜力
比较基因组揭示Pseudaeromonas全属均含nif基因,且携带磷解酶(ppk/phoH)和生长素前体合成酶(trp),暗示其作为“微生物肥料工具箱”的潜力。但需进一步验证其田间促生效果,例如通过接种水稻根际实验量化氮磷吸收效率。
Emended description of the genus Pseudaeromonas
修订属特征补充:基因组大小3.5–3.7 Mb,GC含量57.0%–62.7%,含Mo-氮酶合成基因(nif),模式种仍为P. sharmana。
Description of Pseudaeromonas aegiceratis sp. nov.
新种命名源自宿主桐花树(Aegiceras),模式菌株ZJS20T保藏于MCCC(1K08760T)和KCTC(8214T)。其独有特征包括:利用海藻糖(trehalose)和甘露醇(mannitol),主要脂肪酸为C16:0(32.79%)和C18:1 ω7c(12.57%),极性脂含特殊糖脂(GL)。
结语
该研究不仅拓展了Pseudaeromonas属的物种多样性,更通过基因组“采矿”揭示了其在红树林氮循环和绿色农业中的双重价值。未来可深入探究其固氮酶活性与环境因子的调控关系,或通过合成生物学改造提升其植物促生效能。
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