中大新聞網(wǎng)訊（通訊員熊麗娜）微生物是地球上數(shù)量眾多、形式多樣的生命形式。據(jù)推算，大約有1011-1012種微生物存在于地球的各個(gè)生物圈中。長(zhǎng)久以來(lái)，我們對(duì)微生物世界的認(rèn)知主要來(lái)源于基于平板分離法得到的純培養(yǎng)菌株，利用傳統(tǒng)培養(yǎng)法分離微生物至今的上百年，成千上萬(wàn)種微生物得以分離，但截至目前，可培養(yǎng)微生物僅占總微生物的極少部分。隨著高通量測(cè)序技術(shù)的迅猛發(fā)展，基于宏基因組和單細(xì)胞基因組技術(shù)，借助生物信息學(xué)分析手段，研究人員從環(huán)境中發(fā)現(xiàn)了大量的未培養(yǎng)微生物，且很多都是生命之樹(shù)上的新分支。CSP1-3就是一類(lèi)沒(méi)有純培養(yǎng)物且研究甚少的類(lèi)群。
本研究從熱泉原始樣品的宏基因組數(shù)據(jù)中重構(gòu)了CSP1-3類(lèi)群的基因組，結(jié)合NCBI數(shù)據(jù)庫(kù)中的基因組，最終選取112條完整度大于80%，污染度小于5%的CSP1-3類(lèi)群基因組進(jìn)行分析。系統(tǒng)發(fā)育結(jié)果顯示，這112條基因組所代表的菌株屬于同一門(mén)，可劃分為5個(gè)不同的科，11個(gè)屬和25個(gè)種（圖1）。這些基因組所代表的菌株廣泛分布于世界各地，土壤和熱泉是適合該類(lèi)群生存的生境（圖1）?；蚪M分析結(jié)果顯示，該門(mén)類(lèi)群的菌株是兼性厭氧微生物，能通過(guò)還原性甘氨酸途徑（RGP）、卡爾文循環(huán)（CBB）和伍德-永達(dá)爾通路（WLP）進(jìn)行碳固定實(shí)現(xiàn)自養(yǎng)生長(zhǎng)，氫化酶的存在及硫化物的氧化是自養(yǎng)生長(zhǎng)過(guò)程中主要的能量來(lái)源（圖2）。采用自養(yǎng)培養(yǎng)基在厭氧條件下對(duì)CSP1-3類(lèi)群進(jìn)行富集，熒光原位雜交（FISH）實(shí)驗(yàn)及擴(kuò)增子結(jié)果顯示，CSP1-3類(lèi)群被成功富集且豐度有明顯的提高。同時(shí)，宏轉(zhuǎn)錄組及穩(wěn)定同位素核酸探針（DNA-SIP）技術(shù)分析結(jié)果進(jìn)一步證實(shí)了CSP1-3類(lèi)群的化能自養(yǎng)功能（圖3）。進(jìn)化分析表明，CSP1-3類(lèi)群的祖先能通過(guò)RGP進(jìn)行自養(yǎng)生長(zhǎng)并產(chǎn)生乙酸，且該功能在該門(mén)類(lèi)群之間進(jìn)行垂直傳遞，而CBB、WLP和反硝化功能則是通過(guò)不同的水平基因轉(zhuǎn)移事件獲得（圖4）。最終，本研究將該門(mén)類(lèi)群命名為中大微菌門(mén)（Sysuimicrobiota phy. nov.）。該研究通過(guò)多組學(xué)技術(shù)和富集培養(yǎng)手段，系統(tǒng)深入地探究了中大微菌門(mén)的多樣性，空間分布格局，參與的生態(tài)功能角色和進(jìn)化歷史，拓展了對(duì)未培養(yǎng)細(xì)菌的認(rèn)知，完善了熱泉微生物生態(tài)功能過(guò)程理論，也為極端環(huán)境微生物新資源的挖掘提供了一種可能的思路和策略。
在科學(xué)探索的無(wú)垠征程中，中山大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院李文均教授科研團(tuán)隊(duì)再次取得了令人矚目的突破性成果。這個(gè)細(xì)菌門(mén)類(lèi)被賦予了一個(gè)飽含敬意與榮耀的名字—中大微菌門(mén)（Sysuimicrobiota）。這一名稱(chēng)源自中山大學(xué)的英文縮寫(xiě)“SYSU”，以中山大學(xué)命名的細(xì)菌新門(mén)中大微菌門(mén)（Sysuimicrobiota）不僅是微生物學(xué)領(lǐng)域的重要發(fā)現(xiàn)，更是中山大學(xué)科研實(shí)力的象征。它反映了學(xué)校堅(jiān)持“見(jiàn)微知著”的科學(xué)精神，通過(guò)微小生命的探索，揭示更廣泛的自然規(guī)律與生態(tài)奧秘。中山大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院為正值百年校慶的中山大學(xué)獻(xiàn)上了一份意義非凡、獨(dú)具匠心的厚禮。
該成果以題為“Insights into chemoautotrophic traits of a prevalent bacterial phylum CSP1-3, herein Sysuimicrobiota”的論文發(fā)表在《National Science Review》學(xué)術(shù)期刊上。我校生命科學(xué)學(xué)院博士后劉蘭為本論文的第一作者，李文均教授和焦建宇副研究員為共同通訊作者。我院連政漢、呂愛(ài)萍、李蒙蒙、譚莎、羅振豪、袁洋、明語(yǔ)真、歐陽(yáng)玉婷、劉澤濤、胡超建、陳瑛，印度國(guó)家農(nóng)業(yè)食品生物技術(shù)研究所Nimaichand Salam，天津大學(xué)張堅(jiān)超副研究員，廣東省科學(xué)院生態(tài)環(huán)境與土壤研究所孫蔚旻研究員，中國(guó)科學(xué)院新疆生態(tài)與地理研究所高磊博士，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)花正雙教授、李昱嫻博士后，華南師范大學(xué)束文圣教授及內(nèi)華達(dá)大學(xué)拉斯維加斯分校Brian P. Hedlund教授為本文的共同作者。該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金和國(guó)家科技基礎(chǔ)資源調(diào)查計(jì)劃等項(xiàng)目的資助。
論文鏈接：https://academic.oup.com/nsr/advance-article/doi/10.1093/nsr/nwae378/7833572
