从阿塔卡马沙漠盐沼分离的新型嗜盐菌Idiomarina aminovorans sp.nov.及其异戊二烯生物合成通路的发现

研究人员从智利阿塔卡马沙漠Llamara盐沼分离出一株新型嗜盐菌Idiomarina aminovorans sp.nov. ATCH4T，通过多相分类学方法确认其分类地位，基因组分析揭示其独特的C5和C10-C20异戊二烯(isoprenoid)生物合成通路，为极端环境微生物适应机制研究提供新见解，并具有生物燃料和药物开发潜力。

　　

在被称为"地球最极端环境"之一的智利阿塔卡马沙漠，隐藏着令人惊奇的微生物多样性。这片全球最干旱的地区之一，其盐沼却形成了独特的生态位点，孕育着通常与海洋环境相关的微生物类群。其中，Idiomarina属细菌作为一类中度嗜盐的γ-变形菌，在极端环境微生物研究中备受关注。然而，关于该属细菌在超高盐环境中的适应机制及其潜在应用价值仍存在诸多未解之谜。

德国德累斯顿-罗森多夫亥姆霍兹研究中心资源技术研究所(Helmholtz-Institute Freiberg for Resource Technology, Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf)的研究团队在Llamara盐沼的采样研究中，意外发现了一株具有特殊代谢特征的菌株ATCH4^T。这株细菌不仅代表了Idiomarina属的一个新物种，更重要的是其基因组中发现了独特的异戊二烯生物合成通路，为理解极端环境微生物的适应机制开辟了新视角，相关研究成果发表在《Extremophiles》期刊上。

研究人员采用多相分类学方法对ATCH4^T进行了系统研究。关键技术包括：16S rRNA基因测序和系统发育分析、全基因组测序和功能注释、生理生化特性测定、化学分类学分析（脂肪酸和醌类分析）以及基因组相关性分析（ANI和dDDH）。样本来源于智利阿塔卡马沙漠Llamara盐沼(21°21'28"S, 69°35'56"W)的表层水样。

【形态与分类特征】
通过显微镜观察和培养特性分析，ATCH4^T为革兰氏阴性、弯曲杆状、具有单极鞭毛的严格好氧菌。在含7-10%(w/v)NaCl、pH7.5-8、30°C条件下生长最佳，这些特性符合Idiomarina属的典型特征。16S rRNA基因序列分析显示其与I. loihiensis相似度最高(99.1%)，但基因组相关性分析(ANI<83.69%，dDDH<26.6%)支持其为一个新物种。

【基因组特征】
全基因组测序显示ATCH4^T的基因组大小为2.75Mb，GC含量46.55mol%。特别值得注意的是，KEGG通路分析发现了C5(M00096)和C10-C20(M00364)异戊二烯生物合成通路的完整基因集，这是其近缘种所不具备的独特代谢特征。异戊二烯类物质可能通过增强膜稳定性帮助细菌适应高盐环境。

【适应机制】
基因组分析揭示了ATCH4^T采用"相容性溶质"和"盐内"双重策略适应高盐环境。鉴定到的关键基因包括：betABT(甘氨酸甜菜碱合成)、proABC(脯氨酸合成)、gltBD(谷氨酸合成)等相容性溶质相关基因，以及trkAH(钾离子摄取)等盐内策略基因。脂肪酸分析显示其含有高比例的环丙烷脂肪酸(如C17:0 cyclo占11.5%)，这可能有助于维持膜稳定性。

【化学分类学特征】
ATCH4^T的主要脂肪酸为C15:0 iso(23.84%)、C17:0 iso(17.69%)和C17:0 cyclo(11.5%)，呼吸醌主要为泛醌8(Q8，97.7%)。这些特征与Idiomarina属其他物种相似，但环丙烷脂肪酸含量显著高于近缘种，反映了其对极端环境的特殊适应。

这项研究不仅描述了一个新的嗜盐菌物种Idiomarina aminovorans sp. nov.，更重要的是揭示了其在极端环境中的独特适应机制。异戊二烯生物合成通路的发现具有重要的应用潜力，这类化合物可作为生物燃料、药物和特种化学品的原料。同时，该研究为理解微生物在极端环境中的生存策略提供了新的分子线索，拓展了我们对生命极限的认识。研究人员建议未来进一步研究ATCH4^T产生的异戊二烯类物质的化学结构和功能特性，以评估其实际应用价值。