基于平均核苷酸同一性分析的猪链球菌分歧种群基因组分类学重评估及其新种鉴定

本研究针对猪链球菌(Streptococcus suis)种群分类模糊问题，通过平均核苷酸同一性(ANI)分析对645个分歧种群基因组进行系统评估。研究人员建立93.17%的ANI阈值界定标准链球菌，发现分歧种群实为12个新种(Streptococcus sp. nov-1–12)和6个已知种，为临床病原鉴定和进化研究提供新框架。

　　

在猪的鼻咽部微生物群中，链球菌属(Streptococcus)占据主导地位，其中猪链球菌(S. suis)不仅是重要的动物病原体，近年来还频繁引发人畜共患感染。然而，由于水平基因转移(HGT)事件和表型相似性，链球菌属的物种界定一直存在挑战。更棘手的是，先前研究通过比较基因组分析将S. suis分为核心种群和分歧谱系，但这些"分歧种群"的真实分类地位尚未明确——它们的16S rRNA基因序列与标准S. suis高度相似，却显示出显著的基因组差异。这种分类学的模糊性直接影响了临床诊断的准确性和流行病学研究的可靠性。

针对这一难题，来自山西医科大学教育部煤与环境病原生物学重点实验室等机构的研究团队开展了一项大规模基因组研究。通过对3067个基因组（2422个核心种群和645个分歧种群）的系统分析，研究人员不仅重新划定了S. suis的物种边界，还鉴定出12个全新的链球菌物种。这项发表于《Infection, Genetics and Evolution》的研究，为链球菌分类学建立了更精确的分子标准。

研究采用了多项关键技术：从健康猪咽喉分离7株疑似新种；使用FastANI进行全基因组平均核苷酸同一性(ANI)分析；通过FastTree构建基于核心基因SNP的最大似然(ML)系统发育树；采用API Rapid ID 32 STREP系统进行生化鉴定；利用Abricate软件分析毒力因子分布特征。所有基因组数据均来自NCBI数据库和实验室测序。

【主要结果】

1. ANI阈值确立
   通过核心种群2422个基因组的5,866,084次两两比较，确定93.17%为S. suis物种界定阈值。分歧种群所有基因组ANI值(65.91–88.91%)均低于此阈值，证实它们不属于S. suis。

2. 新种鉴定
   基于92.33%的次级ANI阈值，645个分歧种群基因组被分为18个簇：

• 类群1：10个新种(Streptococcus sp. nov-1–10)
• 类群3：2个新种(nov-11–12)和2株S. hyovaginalis
• 类群2：全部为S. parasuis
• 类群4：包含S. orisratti等4个已知种

1. 系统发育关系
   核心基因SNP分析显示，12个新种与S. suis具有最近共同祖先，但形成独立进化分支。其中7株临床分离株全部归属于nov-11，其生化特征（如阿拉伯糖阳性）与标准S.735株显著不同。

2. 毒力特征
   分歧种群毒力因子(1–43个)远少于核心种群(74–125个)。值得注意的是，双组分系统基因nisK/nisR在46个分歧株中存在，而核心种群仅1株携带；21个核心种群保守毒力基因（如srtA、ccpA）在分歧种群中完全缺失。

【结论与意义】
这项研究解决了三个关键问题：
首先，建立了93.17% ANI的S. suis分子界定标准，澄清了长期存在的分类争议。其次，发现了12个具有独立进化地位的链球菌新种，将已知链球菌物种数量从98个扩展到110个。最后，揭示了分歧种群独特的毒力因子分布模式，如nov-11菌株携带的revS基因可能代表新型致病机制。

从临床角度看，精确的分类标准能区分高致病性菌株，为靶向治疗提供依据。在公共卫生层面，新物种的鉴定完善了链球菌流行病学监测网络。尤为重要的是，研究提出的"双阈值"ANI分析方法（93.17%用于种间界定，92.33%用于种内分型）为细菌分类学研究提供了可推广的技术框架。

这项研究不仅改变了人们对S. suis种群结构的认知，其建立的分类学标准还将直接影响临床微生物检测、疫苗研发和耐药性监测等多个领域。正如作者强调的，在微生物组时代，准确的物种级鉴定是连接基因组数据和临床实践的关键桥梁。