从企鹅粪便中分离的耐冷欧文氏菌新种：Erwinia psychrophila sp.nov. 和 Erwinia magellanica sp.nov. 的分类学研究

《Current Microbiology》：Psychrotolerant Erwinia psychrophila sp. nov. and Erwinia magellanica sp. nov. Isolated from Penguin Faeces

本期推荐一项针对阿根廷巴塔哥尼亚麦哲伦企鹅粪便微生物群的研究。为解决动物肠道微生物多样性及欧文氏菌(Erwinia)生态位扩展问题，研究人员通过多相分类学方法，鉴定出两个耐冷新种——Erwinia psychrophila sp.nov. P6884T和Erwinia magellanica sp.nov. P7711T。基因组分析(ANI<95%, dDDH<70%)结合表型特征证实其分类学地位，揭示了欧文氏菌从植物相关环境向极地动物肠道迁移的生态适应性，为微生物地理分布及宿主-微生物互作提供新案例。

　　

在阿根廷巴塔哥尼亚的卡波维尔赫内斯海岸，麦哲伦企鹅(Spheniscus magellanicus)的粪便中隐藏着微生物世界的未知奥秘。传统认知中，欧文氏菌(Erwinia)主要被视为植物病原菌或共生菌，例如引起苹果火疫病的Erwinia amylovora。然而，这些革兰氏阴性杆菌是否可能存在于极地动物的肠道环境中？2016年至2017年，一项针对企鹅粪便的微生物探索工作意外揭开了这个谜题。研究人员发现，企鹅粪便不仅直接引入微生物，其富含的有机质还会改变土壤生物地球化学过程，形成特殊的"鸟类源土壤微生物组"。这种生态位扩展现象对理解微生物适应性进化具有重要意义。

研究团队采用多相分类学方法，重点包括全基因组测序、核糖体分型、基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱(MALDI-TOF MS)和脂肪酸甲酯分析(FAME)。样本来源于2016年1月5日和2017年2月26日采集的麦哲伦企鹅新鲜粪便，通过麦康凯琼脂培养基分离获得P6884^T和P7711^T菌株。

16S rRNA基因序列分析

通过EzBioCloud数据库比对显示，菌株P6884^T和P7711^T的16S rRNA基因与最近亲缘种Erwinia billingiae和Erwinia endophytica的相似度仅为98.4%-98.9%，初步提示分类学新颖性。系统发育树显示两者位于欧文氏菌属分支，但与已知种明显分离。

基因组特征与比较分析

全基因组测序揭示P6884^T和P7711^T基因组大小分别为4.2 Mbp和4.5 Mbp，GC含量55.2%和53.7%。正交平均核苷酸一致性(OrthoANI)分析表明，两菌株间ANI值为79.4%，与参考菌株的ANI相似度范围为75.5%-82.6%，均低于95%的物种界定阈值。数字DNA-DNA杂交(dDDH)值进一步证实，菌株间dDDH为22.6%，与近缘种的dDDH值为20.5%-25.5%，远低于70%的物种划分标准。

泛基因组与系统发育分析

比较17个欧文氏菌参考基因组发现，该属核心基因组包含1,473个基因。系统发育树显示P6884^T和P7711^T形成独立分支，与苹果果实相关菌种(E. amylovora等)和广生态位菌种(E. persicina等)明显分开，支持其系统发育独特性。

功能基因组特征

菌株P6884^T基因组预测244个操纵子，包含3个噬菌体区域(一个完整，两个不完整)和4个CRISPR阵列。抗生素抗性分析发现多个抗性基因。菌株P7711^T预测305个操纵子，同样含有3个噬菌体区域和2个低置信度CRISPR阵列。两菌株均携带质粒，显示其具有水平基因转移潜力。

核糖体分型与蛋白质指纹分析

自动化核糖体分型(EcoRI酶切)显示两菌株的核型与参考欧文氏菌明显不同。MALDI-TOF MS蛋白指纹图谱中，两菌株与数据库菌株的相似度评分均低于1.700的鉴定阈值(P6884^T最高1.151，P7711^T最高1.208)，进一步证实其分类学新颖性。

脂肪酸组成与表型特征

脂肪酸甲酯分析显示两菌株主要含特征性脂肪酸： summed feature 3(C_16:1ω7c/C_16:1ω6c)、C_16:0和summed feature 8(C_18:1ω7c/C_18:1ω6c)，符合欧文氏菌属特征但存在定量差异。表型测试表明，P6884^T生长温度范围1-37°C(最适30°C)，耐盐性0-7% NaCl；P7711^T生长温度5-35°C(弱生长于1°C)，耐盐性0-9% NaCl。两菌株对多种抗生素敏感，但对氨苄青霉素和亚胺培南耐药。

本研究通过整合基因组学、表型组学和化学分类学证据，确证了从企鹅粪便中分离的两种欧文氏菌为新物种。Erwinia psychrophila sp.nov. P6884^T(=CCM 9357^T=LMG 33570^T)和Erwinia magellanica sp.nov. P7711^T(=CCM 9358^T=LMG 33569^T)的发现，不仅扩展了欧文氏菌属的生态分布范围——从传统植物环境到极地动物肠道，还揭示了微生物适应低温环境的机制。这些耐冷菌株可能通过水平基因转移获得环境适应性，其基因组中的噬菌体元件和CRISPR-Cas系统反映了进化过程中的病毒防御策略。该研究发表于《Current Microbiology》，为微生物生物地理学、宿主-微生物共进化研究提供了重要案例，同时提醒我们动物肠道微生物组可能成为植物病原菌的潜在储存库，对生态系统健康风险评估具有启示意义。