宏基因组学分析研究硝化螺旋菌门趋磁细菌的环境功能

摘要

趋磁细菌是一类可以沿着地磁场方向定向运动的微生物,广泛分布于海洋和淡水环境中(Lin etal.,2014a).它们在体内合成纳米级磁铁矿(Fe3O4）或胶黄铁矿(Fe3S4）颗粒,称为磁小体.本研究利用宏基因组技术在淡水湖泊沉积物中获得了两类未培养趋磁细菌的高质量基因组草图，其完整度分别为98.28%和96.55%。基于16S rRNA基因的系统发育分析和荧光原位杂交揭示这两条基因组分别来自属于硝化螺旋菌门的两个不同类群的趋磁细菌。透射电子显微镜观察显示它们均在体内形成数百个子弹头形状的磁小体并呈链状排布，能谱分析显示磁小体成分为铁的氧化物。基因组分析中发现两株硝化螺旋菌门趋磁细菌具有完整的反硝化代谢通路以及在古菌和细菌中唯一共有的固定CO2的代谢通路（Wood–Ljungdahl pathway）。通过代谢分析结果预测两类硝化螺旋菌门趋磁细菌可能在Fe、S、C、N等元素的生物地球化学循环中起重要的作用。