田纳西州Tellico水库聚球藻(Synechococcus sp.)"Tanasi"菌株的宏基因组组装基因组及其生态意义

来自美国田纳西河流域的研究团队针对淡水生态系统中关键初级生产者——聚球藻(Synechococcus)类群的分类学混乱问题，通过宏基因组测序技术成功组装获得"Tanasi"菌株的高质量基因组(MAG)，其完整度达98.5%，为厘清该类群系统发育关系提供了来自北美特殊生态系统的关键数据。

　　

在淡水生态系统中，聚球藻(Synechococcus)这类微型蓝藻堪称"微型发电站"，它们通过光合作用驱动着全球水域的初级生产力(primary productivity)，同时参与构建复杂食物网和生物地球化学循环。然而这个类群的分类学归属却像团乱麻——过去被归入聚球藻属的微生物实际上是个"大杂烩"，包含着多个不同演化分支。分类学家们正试图通过基因组数据为这些"蓝色小精灵"重新安家，但前提是需要获取来自不同生境的样本数据。

田纳西河流域这个"水生生物多样性热点"意外地成为突破口。研究团队在Tellico水库(这个1979年建成的15560英亩人工湖)中捕获到一株特别的聚球藻，并以被水库淹没的切罗基族定居点"Tanasi"为其命名。科研人员采用"三重定位"采样策略：2022年7月21日和8月31日在小田纳西河12.0英里处(北纬35°39.558，西经84°15.120)，以及7月21日在11.5英里处(北纬35°39.518，西经84°15.969)的0.5米水深处，用0.22 μm Sterivex滤膜收集了240mL水样。

这些"微生物宝藏"经过液氮速冻后，通过经典的酚-氯仿法提取DNA。在SeqCenter实验室，研究人员使用Illumina DNA Prep Kit制备文库，并在NextSeq 2000平台上获得2×151bp的双端测序数据。25,595,806条reads经过metaWRAP(v1.3.2)组装，再通过metaBAT2、MaxBin2和CONCOCT三大"分箱神器"进行基因组重构。最终获得的"Tanasi" MAG就像拼好的乐高模型：44条contigs(N₅₀=92,698bp)组成2,535,063bp的基因组，GC含量67.64%，包含2700个预测蛋白基因和45个RNA基因。

这个"基因组身份证"通过GTDB-Tk(v2.3.2)和FastANI(v0.1.3)等工具验证身份后，显示出与意大利Lugano湖聚球藻MAG(ANI=96.8%)和波多黎各LaPlata的"未培养蓝藻"(ANI=86.8%)有着亲缘关系。系统发育树显示这三个菌株确实组成了独特的演化分支，就像水域中的"三兄弟"。这项研究不仅填补了北美淡水聚球藻基因组数据的空白，更为理解这类关键微生物的全球分布格局提供了新的拼图。