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Nature子刊:單細胞基因組學揭示放線菌的養分和碳循環

日期:2014-09-02 08:53:00

 

最近,研究人員組裝并比較了來自于美國和歐洲四個淡水湖收集的單細胞aci放線菌群落的基因組草圖。

 

收集的11種單細胞,代表三種不同的放線菌Aci群落(acI-A1, acI-A7, acI-B1),可讓研究人員更多地了解它們在碳和養分循環中所起的作用。

 

在大多數淡水生態系統中,最普遍的微生物是放線菌Aci家族成員。據估計,它們占世界各地淡水湖泊和河流浮游生物的高達50%,但是,研究人員還不知道這些微生物在生態系統中所發揮的確切作用,以及它們如何影響碳循環。最近在Nature子刊《The ISME Journal》發表的一項研究中,包括來自美國能源聯合基因組研究所(DOE JGI)研究人員在內的一個研究小組,利用單細胞基因組學,更多地了解這些微生物和它們的生活方式。

 

在此研究之前,幾乎只有一種acl細菌的完整基因組被測定。這項研究,部分是由DOE JGI團體科學計劃資助支持,水樣取自威斯康辛州的MendotaSparkling湖、緬因州的Damariscotta湖和德國的Stechlin湖。在DOE JGI中,研究人員從這些樣本中,產生了10個單擴增基因組(SAGs)的草案組件,代表三個aci群落。然后,將這10SAGs與以前另外一項研究中的一個SAG相比較,以更好地了解,哪些特征在acl部落中是保守的?以及這3aci組與另外一個有何不同?

 

雖然從淡水中提取的單細胞還沒有完整的基因組草圖,但是研究小組發現了幾個保守特征的基因,例如中央新陳代謝,在所有三個aci群落之間是共有的。此外,許多SAGs含有一種酶,可使aci細菌獲得藍藻細菌合成的一種化合物,可儲存碳和氮。研究小組也做了初步的嘗試,試圖弄清是否每種aci細菌群落都具有特殊生態位相關的基因,但是,由于沒有完整的基因組,所以我們很難做出任何結論。

 

研究小組得出結論:“aci家族成員與其親本(放線菌)及其他已測序的淡水細菌,是明顯特異相關的。它們高度精簡的基因組和小的細胞尺寸表明,它們與超微細菌共有廣泛的生態位維度,例如SAR11分化枝的淡水成員。雖然這里分析的SAGs很多特性,只與以前發表的其他aci基因組一致,但是調查三種不同的群落表明,它們之間存在生態分化。”

 


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