巴西南部微小隐球藻与静水隐球藻的多相分类特征、基因组解析及其脂肪酸生物合成潜力

来自巴西南部的研究人员针对基因组数据匮乏的隐球藻属，开展了对微小隐球藻RSMan92和静水隐球藻RSMan2012的多相基因组分析。研究通过全基因组测序、系统发育重建及GC/EI-MS代谢分析，揭示了二者在胁迫响应、脂肪酸（尤其是多不饱和脂肪酸）生物合成及萜类代谢上的基因储备与代谢可塑性，强调了其在生物技术应用中的巨大潜力。

　　

蓝细菌（Cyanobacteria）是生态系统中至关重要的微生物，同时蕴藏着巨大的生物技术潜力，这主要归功于它们能够合成脂肪酸（fatty acids）、萜烯（terpenes）以及其他在生物燃料（biofuels）和营养保健品（nutraceuticals）等领域有广泛应用价值的代谢物。尽管如此，该领域的许多属在基因组层面仍未被充分探索。

本研究对两株分离自巴西南部帕图斯湖河口（Patos Lagoon estuary）的本地菌株——微小隐球藻（Aphanothece microscopica）RSMan92和静水隐球藻（A. stagnina）RSMan2012——进行了多相基因组分析。全基因组测序（Whole-genome sequencing）与注释（annotation）成功表征了它们的基因组：RSMan92基因组大小为3.69 Mb，由701个重叠群（contigs）组成，包含3,279个蛋白质编码序列；RSMan2012则大小为3.28 Mb，包含153个重叠群和3,567个蛋白质编码序列。

利用MUSCLE和RAxML进行的系统发育分析（Phylogenetic analyses）将这两个菌株置于一个高支持度的进化枝（clade）中，该枝与RefSeq数据库中的其他Aphanothece基因组亲缘关系密切，这不仅凸显了它们的进化关联性，也进一步巩固了该属的整合分类学地位。

分析表明，两株菌均拥有与胁迫响应（stress response）、脂肪酸生物合成（fatty acid biosynthesis）以及次级代谢产物（如萜烯terpenes）生产相关的保守基因库。基于COG（Clusters of Orthologous Groups）和KEGG（Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes）注释的功能分类显示，与脂质代谢（lipid metabolism）相关的基因得到了充分体现。

为了探究温度和光照强度变化如何调控代谢谱，研究人员将菌株培养于不同的环境条件下。通过气相色谱/电子轰击质谱（GC/EI-MS）分析发现，在不同条件下，脂肪酸甲酯（fatty acid methyl ester）的生产模式存在显著差异：两株菌均能合成饱和脂肪酸（saturated fatty acids）和单不饱和脂肪酸（monounsaturated fatty acids）；然而，唯有菌株RSMan92在可变培养条件下展现出合成多不饱和脂肪酸（polyunsaturated fatty acids）的能力，其中包括亚油酸（linoleic acid）衍生物。

这项多相基因组研究不仅提供了新的基因组记录，还揭示了Aphanothece菌株卓越的脂肪酸生物合成能力与代谢可塑性（metabolic plasticity），从而强调了它们在生物技术领域的重要价值。