荒漠土壤中耐冷果胶降解放线菌新属Desertivibrio insolitus的发现及其多相分类与基因组挖掘研究

研究人员从新疆古尔班通古特沙漠土壤中分离到一株具有果胶降解能力的耐冷放线菌SYSU D00978T，通过多相分类学方法（16S rRNA基因系统发育、全基因组分析、表型特征和化学分类）确定其为Microbacteriaceae科新属新种，命名为Desertivibrio insolitus gen. nov., sp. nov.。该菌株基因组（2.98 Mb，GC含量70.8%）含有应激响应基因和次级代谢产物合成基因簇，为极端环境微生物适应机制研究和生物技术开发提供了新资源。

　　

在占地球陆地面积三分之一的荒漠生态系统中，微生物通过独特的适应策略在极端环境条件下繁衍生息。这些极端干旱环境以水分匮乏、强辐射、剧烈温度波动和营养稀缺为特征，孕育了大量尚未被充分认识的微生物资源。其中，放线菌（Actinomycetota）作为重要的微生物类群，不仅参与荒漠生态系统的物质循环，更因其卓越的次级代谢能力成为生物活性化合物的宝库。然而，目前对荒漠放线菌多样性及其适应机制的认识仍存在巨大空白，特别是在中国第二大沙漠——新疆古尔班通古特沙漠这类冷干旱生态系统中。

针对这一科学问题，中国科学院微生物研究所等机构的研究人员开展了一项创新性研究，从古尔班通古特沙漠土壤中分离到一株具有特殊表型特征的放线菌SYSU D00978^T。通过整合多相分类学方法和基因组挖掘技术，研究人员系统解析了该菌株的分类地位、基因组特征和生态适应机制，相关成果发表在《Current Research in Microbial Sciences》上。

研究采用了以下关键技术方法：通过选择性培养基从沙漠土壤样品中分离纯化菌株；运用透射电镜观察细胞形态；采用Illumina NovaSeq 6000平台进行全基因组测序；利用GTDB-Tk和UBCG流程进行系统发育分析；通过antiSMASH预测次级代谢产物合成基因簇；结合API和Biolog系统进行生理生化特性分析。

研究结果首先在16S rRNA基因系统发育分析中显示，SYSU D00978^T与Schumannella soli 10F1D-1^T的相似性仅为97.44%，低于种级划分阈值。基因组特征分析揭示该菌株具有2.98 Mb的较小基因组和70.8%的GC含量，表现出明显的基因组精简特征。通过GTDB和UBCG两种系统发育分析方法，均支持该菌株代表Microbacteriaceae科中的一个独立进化分支。

在比较基因组分析部分，研究发现SYSU D00978^T与近缘菌株的平均核苷酸相似性（ANI）为74.93-75.72%，远低于95-96%的种级阈值。功能基因组分析鉴定出55个独特的KEGG Orthology条目，包括碳饥饿蛋白基因cstA和铬酸盐还原酶基因chrR等应激响应相关基因。特别值得注意的是，该菌株含有三个次级代谢产物合成基因簇，分别编码萜类、III型聚酮合酶（T3PKS）和β-内酯类化合物。

表型特征研究显示，SYSU D00978^T为革兰氏阳性、严格好氧的弯曲杆菌，具有显著的细胞多形性。该菌株表现出4-37°C的耐冷生长范围和果胶降解能力，主要脂肪酸为anteiso-C_15:0（53.9%）和anteiso-C_17:0（32.2%），呼吸醌以MK-11（76.3%）和MK-12（18.1%）为主。化学分类分析确定其细胞壁含有2,4-二氨基丁酸，极性脂质包括二磷脂酰甘油（DPG）和磷脂酰甘油（PG）等组分。

生态分布分析表明，该菌株的近缘类群主要分布于植物根际（34.5%）、植物体（26.6%）和土壤（21.5%）环境，但在活性污泥（1.13%）和昆虫肠道（0.42%）中显示出较高的相对丰度，暗示其具有广泛的环境适应能力。

基于上述多方面的证据，研究人员建立了Microbacteriaceae科的新属Desertivibrio gen. nov.，并将模式菌株SYSU D00978^T命名为Desertivibrio insolitus sp. nov.。这项研究不仅拓展了我们对极端环境微生物多样性的认识，更重要的是发现了一株具有独特代谢特征和生态功能的放线菌新资源。该菌株携带的应激响应基因和次级代谢产物合成基因簇，为开发新型生物活性物质和解析微生物极端环境适应机制提供了重要线索。从应用角度看，其耐冷特性和果胶降解能力在低温环境生物修复和生物转化领域具有潜在应用价值。这项研究也为后续探索荒漠生态系统微生物资源及其生物技术潜力奠定了坚实基础。