淡水浮霉菌新属Lacunimicrobium album的发现及其对Planctomycetota多样性研究的启示

《Scientific Reports》：The novel taxon Lacunimicrobium album gen. nov., sp. nov. is constituted by three planctomycetotal strains isolated from freshwater habitats in Northern Germany

本研究针对淡水浮霉菌资源稀缺的问题，从德国北部淡水生境中分离出三株Planctomycetota新菌株（SH203、SH248T和SH280），通过多相分类学分析确立新属新种Lacunimicrobium album。该研究通过基因组学、形态学及生理生化特征对比，揭示了其与Rubinisphaera属的显著差异，填补了淡水浮霉菌分类空白，为理解Planctomycetota的进化与生态功能提供了关键菌株资源。

　　

在微生物研究领域，细菌的多样性远超人类现有认知，目前仅有约2%的物种被成功培养。浮霉菌门（Planctomycetota）作为一类具有独特细胞生物学特性（如极性出芽分裂、压缩DNA结构）的细菌，长期因难培养而研究受限。尽管近年来海洋浮霉菌的分离取得进展，淡水环境的浮霉菌资源仍严重缺乏。德国基尔大学的Heinz Schlesner在20世纪80年代建立的菌株库为此提供了宝贵资源，其中三株来自淡水池塘的菌株SH203、SH248^T和SH280，通过系统研究被确立为新属新种Lacunimicrobium album，为拓展浮霉菌门分类学和生态学研究提供了新视角。

本研究采用多相分类学方法，结合形态观察（光镜与细胞尺寸分析）、生理特性测试（温度、pH、需氧性、维生素依赖性）及基因组学分析（16S rRNA基因测序、多基因位点序列分析MLSA、平均核苷酸一致性ANI、平均氨基酸一致性AAI等）。菌株分离自德国基尔大学校园池塘和石膏矿自然保护区淡水样本，通过M1H NAG AFW培养基培养，利用纳米孔和Illumina测序技术完成基因组组装与注释。

结果与讨论

1. 系统发育学定位

通过16S rRNA基因序列比对，三株菌株序列完全一致，与Rubinisphaera属菌株相似性低于90%，远低于属级阈值94.5%。MLSA分析进一步支持其独立成属，ANI（73-75%）、AAI（约60%）及保守蛋白比例POCP（低于50%）均低于物种和属级界定标准。

2. 基因组特征

菌株SH248^T基因组大小为5.42 Mbp，GC含量54.6%，编码4,308个蛋白基因，其中24.6%为功能未知蛋白。与Rubinisphaera属相比，其基因组更小且缺乏ectoine合成基因簇。次级代谢产物预测显示8个生物合成基因簇（BGCs），以萜类合成为主，并独有I型聚酮合酶基因。CAZymes分析揭示其具有116个碳水化合物活性酶基因，与淡水降解潜能相关。

3. 形态与生理特性

菌株细胞呈梨形，以极性出芽方式分裂，菌落呈白色，不形成聚集体。生长温度范围18-32°C（最适28°C），pH耐受6.0-10.0（最适7.0），严格好氧，倍增时间8小时，属快速生长浮霉菌。维生素B₁₂非必需但可促进生长，与其携带B₁₂非依赖性核糖核苷酸还原酶NrdAB相符。

4. 生态意义

基因组数据库比对显示，SH248^T与来自中国湖泊和北极温泉的未培养MAGs（宏基因组组装基因组）亲缘较远（ANI≤92.7%），凸显其新颖性。该菌的发现为淡水浮霉菌生态功能（如多糖降解）及进化研究提供了纯培养模型。

结论

本研究通过整合形态、生理和基因组证据，确立Lacunimicrobium album为Planctomycetaceae科的新属新种，其独特的分类特征与生态适应性丰富了浮霉菌门资源库，为后续研究其细胞分裂机制、生态功能及生物技术应用奠定基础。论文发表于《Scientific Reports》，强调了对淡水微生物资源持续挖掘的重要性。