微藻共生系统中两种新型Patescibacteria的发现及其在碳捕获中的关键作用

这篇研究首次报道了与微藻共生的两种新型Patescibacteria——Phycocordibacter aenigmaticus gen. nov. sp. nov.和Minusculum obligatum gen. nov. sp. nov.，它们在高浓度CO2 （5%-10%）的烟道气碳捕获系统中占据主导地位。通过长读长宏基因组测序，研究者解析了这两种细菌高度简化的基因组（<800 kbp）和独特的代谢特征（如依赖卡尔文循环维持氧化还原平衡），填补了Patescibacteria门类在微藻共生系统中的研究空白，为生物介导的碳捕获技术提供了新见解。

　　

微藻共生系统中新型Patescibacteria的发现与分类
研究团队在优化用于烟道气碳捕获的微藻培养体系（淡水藻Tetradesmus obliquus HTB1和海洋藻Nannochloropsis oceanica IMET1）中，意外发现两类未分类的Patescibacteria成为优势菌群。通过牛津纳米孔GridION平台的长读长测序和Flye组装，获得了两个高质量宏基因组组装基因组（MAGs）：Minusculum obligatum（578,798 bp）和Phycocordibacter aenigmaticus（721,362 bp），其完整度分别达98.13%和99.99%。

基因组特征与分类学突破
两者均呈现典型Patescibacteria特征：超小基因组、缺乏完整糖酵解和三羧酸循环（TCA）途径、无法合成氨基酸。多基因系统发育分析（120个保守蛋白标记）支持其归属于Patescibacteria门Paceibacteria纲，并据此建立了新目（Phycocordibacterales ord. nov.）、新科（Phycocordibacteraceae fam. nov.）及两个新属。命名源自其生态特性：Phycocordibacter（phyco-藻类 + cordis-核心）反映其在微藻系统中的核心地位，Minusculum（微小）则突显基因组简化特征。

代谢缺陷与共生策略
代谢重建显示两者仅保留部分还原性磷酸戊糖途径（卡尔文循环）基因（M. obligatum含10/22，P. aenigmaticus含12/22），可能用于NADPH生成而非完整碳固定。值得注意的是，P. aenigmaticus编码硫双加氧酶（sdo）和亚硝酸盐还原酶（nirK），暗示其可能利用硫氧化和部分反硝化途径获取能量。symcla预测两者均为宿主相关型共生体（得分0.487-0.548），但能通过0.22 μm滤膜的特性表明其更可能依附于其他共生细菌而非直接寄生于微藻。

生态意义与技术潜力
该研究首次揭示Patescibacteria在微藻系统中的主导地位，其跨越淡水/海洋环境及不同CO₂
浓度（空气至10% CO₂
）的稳定存在，暗示其与碳捕获系统的适应性关联。尽管代谢严重依赖宿主，这类细菌可能在藻际（phycosphere）物质循环中扮演关键角色，例如通过硫代谢参与氧化还原平衡。研究为理解微生物暗物质（microbial dark matter）的生态功能及开发生物修复技术提供了新视角。