新发现！南极耐冷菌Pseudomonas rossensis sp. nov.：对抗耐药菌的潜在 “奇兵”

为解决南极Pseudomonas菌株生物技术潜力及抗菌化合物研究不足的问题，研究人员对南极Pseudomonas菌株展开研究。结果发现新物种Pseudomonas rossensis sp. nov.，其对临床分离的Pseudomonas aeruginosa有抑制作用，为抗菌研究提供新方向。

　　在神秘的南极大陆，极端的环境条件，如严寒、干燥和营养匮乏，造就了独特的微生物世界。尽管南极微生物多样性丰富，但其中许多物种的研究还远远不够。Pseudomonas属细菌广泛分布于南极，它们具有多样的代谢能力，然而，南极Pseudomonas菌株在生物技术潜力以及产生抗菌化合物能力方面，一直未得到充分探索。随着全球抗菌耐药问题日益严峻，寻找新型抗菌物质迫在眉睫，南极这片净土或许藏着解决问题的关键。

来自国外的研究人员针对这一现状，开展了一项极具意义的研究。他们对从南极詹姆斯罗斯岛分离出的 5 株Pseudomonas菌株进行深入研究，最终发现了一个新的耐冷物种 ——Pseudomonas rossensis sp. nov.，并证实该物种对临床分离的耐药Pseudomonas aeruginosa（一种常见且难以治疗的医院感染病原体）具有抗菌活性。这一研究成果发表在《Current Research in Microbial Sciences》上，为抗菌研究开辟了新的方向，有望为解决耐药菌问题提供新的途径。

研究人员在这项研究中主要运用了以下关键技术方法：一是基因组测序及分析技术，通过对菌株全基因组测序（如对 P2663^T菌株采用 MiSeg 技术测序），进行基因注释、系统发育分析等，确定菌株的分类地位和基因功能；二是多相分类技术，综合运用生理生化测试、脂肪酸分析、MALDI-TOF MS 分析等多种方法，全面鉴定新物种的特征；三是抗菌活性检测技术，采用 overlay plate assay 检测菌株对P. aeruginosa的拮抗作用。

研究结果

1. 系统发育和进化分析：通过对 16S rRNA 基因序列、全基因组序列等分析，发现菌株 P2663^T在Pseudomonas属中占据独特的系统发育位置，与P. svalbardensis、P. silesiensis等物种相关。基因组距离分析（如 dDDH、ANI 等）以及基于管家基因和指纹方法的分析（如 rpoB、16S rRNA、rpoD 基因分析，ribotyping 和 REP-PCR 分析），均证实了这些南极分离株的新颖性，支持 P2663^T代表一个新物种的假设。
2. P2663^T的基本基因组特征：P2663^T菌株基因组大小为 6511781 bp，包含 6048 个蛋白质编码序列（CDSs），GC 含量为 58.68 mol%。基因组中含有多种基因，如 57 个 tRNAs、3 个 rRNAs 等，还鉴定出 10 个前噬菌体区域，其中一个被认为是编码噬菌体尾状颗粒的 tailocin 基因簇，可能与抗菌活性有关。
3. 新物种的生物合成潜力：利用 antiSMASH 网络工具鉴定出与次生代谢产物相关的基因簇，包括与铁载体（如 pyoverdine、histicorrugatin 等）和抗真菌化合物（如 fengycin、fragin 等）生产相关的基因簇，还有一些基因簇与未知功能的代谢产物相关。通过 OrthoMCL 分析发现，P2663^T与相关物种共享约 65% 的基因簇，有 16 个基因簇为该菌株所特有。
4. 基因组揭示的冷适应策略：在 P2663^T基因组中发现了 214 个可能参与应激反应的基因，包括与冷休克蛋白（如 Csp A、C、D 和 G）、热休克蛋白（dnaK 基因家族）、渗透应激（如与 osmoregulated periplasmic glucans 和 betaine 生产相关基因）、氧化应激（如编码 catalase、superoxide dismutase 等的基因）相关的基因，还发现了与生物膜形成和色素生产相关的基因，这些基因有助于该菌株在南极恶劣环境中生存。与相关Pseudomonas物种相比，P. rossensis P2663^T在应激相关基因方面具有独特的基因谱。
5. 表型特征：南极分离株为革兰氏阴性、运动性杆菌，能在多种培养基上生长，产生黄色 - 绿色色素 pyoverdine。菌株具有嗜冷特性，能在低温（-2 °C）下生长，偏好较低温度（<30 °C）。通过 MALDI-TOF MS 分析，发现该菌株有 11 个独特的质谱信号，与相关物种不同。极性脂质和脂肪酸分析表明，其特征与其他Pseudomonas物种相似，但也存在一些差异，如脂肪酸组成中 Summed feature 8 的含量较低。
6. 抗生素敏感性：体外微量稀释法测试显示，该新物种对一些氨基糖苷类、β - 内酰胺类抗生素（如 piperacillin/tazobactam、meropenem）、colistin 和 ciprofloxacin 敏感，但对 ampicillin/sulbactam、trimethoprim/sulfamethoxazole、aztreonam 和 ceftazidime 耐药。在 P2663^T基因组中发现了与耐药相关的基因，如编码 β - 内酰胺酶和多药外排泵的基因。
7. 新物种的抗菌潜力：研究测试了 P2663^T对临床分离的P. aeruginosa的拮抗活性，在 96 株测试菌株中，有 7 株（7.3%）被抑制，抑制区域窄且边缘锐利，推测可能由 tailocin 介导。其他南极菌株也能拮抗临床分离株，但抑制谱因菌株而异。被抑制的P. aeruginosa分离株具有多种毒力因子，且部分对常用抗生素耐药。

研究结论和讨论

这项研究通过多相分类法，明确了从南极詹姆斯罗斯岛分离的 5 株Pseudomonas菌株中 P2663^T代表一个新物种Pseudomonas rossensis sp. nov.。对 P2663^T的基因组分析揭示了其适应南极极端环境的机制，以及潜在的生物合成能力。该新物种对临床分离的耐药P. aeruginosa具有抗菌活性，展现出作为新型抗菌剂来源的潜力，为解决全球抗菌耐药问题提供了新的可能，也凸显了南极微生物在生物技术和医药领域的巨大价值，为后续研究奠定了坚实基础，有望推动相关领域的进一步发展。