火山土壤痕量气体代谢相关MAGs的分类研究：基于SeqCode规则命名的新细菌与古菌物种

本研究针对火山生态系统中痕量气体代谢微生物分类学认知不足的问题，通过宏基因组组装基因组(MAGs)技术，从智利Llaima和美国Kilauea火山土壤中鉴定出两个新物种——细菌Paraktedonobacter carboxidivorans sp. nov.（含CO氧化酶基因簇coxMSL）和古菌Nitrososphaera maunauluensis sp. nov.（含氨单加氧酶基因amoAB），首次依据SeqCode规则完成命名，为理解火山早期成土过程的微生物驱动机制提供关键分类学依据。

　　

在火山喷发形成的原始土壤中，微生物作为最早的拓荒者，通过代谢二氧化碳(CO)、甲烷(CH₄
)、氨(NH₃
)等痕量气体驱动着生态系统的初级演替。然而，这些"气体工程师"的身份长期笼罩在迷雾中——传统培养技术的局限性使得约99%的微生物难以被分类命名，而痕量气体代谢菌群的系统发育关系更是亟待厘清。更棘手的是，国际原核生物命名法规(ICNP)要求必须获得纯培养物才能命名，这导致大量通过宏基因组技术发现的微生物沦为"分类学孤儿"。

这一僵局被SeqCode的诞生打破。这项基于基因组序列的命名新规，让研究者们终于能为未培养微生物"上户口"。来自美国路易斯安那州立大学的Gary M. King团队与智利研究人员Marcela Hernández合作，对Llaima和Kilauea两座火山的土壤样本发起"微生物身份普查"。他们采用Illumina PE150测序结合SPAdes组装，通过metaWRAP流程获得高质量MAGs（完整度>96%，污染率<4%），并运用GTDB-Tk进行120个细菌/53个古菌标记蛋白的系统发育分析，最终让两个关键菌株摘下"无名氏"的帽子。

基因组特征揭示代谢潜能
细菌MAG_1957-2.1拥有6.36 Mb的大基因组（GC含量53.43%），其编码的form I型一氧化碳脱氢酶CoxL含有特征性活性位点"AYXCSFR"，且coxMSL基因簇排列方式与已知CO氧化菌Ktedonobacter racemifer高度相似。古菌MAG_C2-3则携带完整的氨单加氧酶基因amoAB，但其35.54%的GC含量显著低于近缘物种（48-52%），暗示独特的基因组适应策略。

系统发育树突破分类界限
通过相对进化距离(RED)计算发现，细菌MAG与Ktedonobacter属的RED值仅0.716（<0.8属级阈值），故创新建立Paraktedonobacter属；古菌MAG与Nitrososphaera的RED值为0.7669，符合种级差异。基因组相似性分析进一步验证：两者与近缘种的ANI（平均核苷酸一致性）均<70%，dDDH（数字化DNA杂交）<30%，远超新种认定标准。

功能注释解码生态角色
在Llaima火山1957年喷发形成的年轻土壤中，Paraktedonobacter carboxidivorans可能通过氧化火山喷发释放的CO获取能量，其coxL基因与Ktedonobacter racemifer同源性达88%。而Kilauea火山60年历史的Mauna Ulu土壤中，Nitrososphaera maunauluensis则凭借amoAB基因参与氨氧化，推动硝化作用这一氮循环关键步骤。

这项发表于《Systematic and Applied Microbiology》的研究，首次运用SeqCode规则完成火山微生物的标准化命名，建立Ktedonobacteria类群中首个CO氧化菌的完整分类框架。更值得关注的是，35.54%GC含量的Nitrososphaera刷新了该属基因组特征认知，为古菌环境适应研究提供新模型。这些"持证上岗"的微生物身份证，不仅填补了火山生态演替理论的分类学空白，更为全球痕量气体通量模型的精确预测奠定了物种基础。正如研究者所言："给微生物命名不是终点，而是理解地球化学循环拼图的第一步。"