泰国太阳能盐田分离的嗜盐古菌Haloferax volcanii PC0224全基因组解析及其昼夜节律调控机制研究

本研究针对嗜盐古菌Haloferax volcanii地理隔离株基因组多样性不足的问题，通过Illumina+PacBio混合测序技术完成泰国盐田分离株PC0224的全基因组测序（3.77 Mb，GC含量66.16%），发现其携带cirA/B/C/D昼夜节律核心基因及新型微编码基因，为极端环境微生物时间生物学研究提供重要资源。

　　

在浩瀚的微生物宇宙中，嗜盐古菌以其独特的极端环境适应能力吸引着科学家们的目光。Haloferax volcanii作为嗜盐古菌的模式物种，其参考基因组DS2虽已解析，但地理隔离株的基因组多样性仍如未开垦的处女地。更令人惊奇的是，这类看似简单的微生物竟拥有与高等生物类似的昼夜节律调控系统——由cirA、cirB、cirC和cirD四个核心基因构成的生物钟网络。这种在极端环境中演化出的时间感知机制，不仅挑战了人们对原核生物生理复杂性的传统认知，更为理解生命适应环境的分子基础提供了独特视角。

研究人员采用Illumina短读长和PacBio长读长混合测序策略，结合Hybracter组装工具，对泰国Phetchaburi省太阳能盐田分离的PC0224菌株进行全基因组解析。通过CheckM2评估基因组质量，PGAP和Prokka进行功能注释，JSpeciesWS计算平均核苷酸一致性，VirSorter2检测前噬菌体。

基因组特征

PC0224展现出典型的多复制子结构，包含2,821,581 bp染色体和pHA1（563,288 bp）、pHA2（291,869 bp）、pHA3（97,239 bp）三个质粒。测序深度达1,132X，CheckM2评估显示99.88%完整度。与H. volcanii DS2的ANIb/ANIm分别为97.91%和98.03%，证实其分类地位。

昼夜节律系统

通过Prokka注释发现完整的生物钟基因簇：cirA（编码光敏色素）、cirB（转录调控因子）、cirC（激酶）和cirD（响应调节蛋白）。与DS2菌株相比，这些基因呈现高度保守性（氨基酸相似性>95%），暗示其在物种进化过程中的重要功能约束。

特殊功能元件

基因组携带4个CRISPR阵列和1个新型微编码基因，后者可能参与种间竞争。VirSorter2分析未检测到前噬菌体序列，表明PC0224可能具有独特的病毒防御机制。

这项研究首次揭示了泰国地理隔离株PC0224的完整基因组架构，其高度保守的昼夜节律系统为理解极端环境微生物的时间适应机制提供了分子基础。发现的微编码基因拓展了嗜盐古菌次级代谢产物的多样性认知。研究建立的1,132X超高深度测序数据集，将成为未来比较基因组学和合成生物学研究的重要参考。特别值得注意的是，PC0224菌株纯净的基因组背景（无前噬菌体污染）使其成为研究古菌生物钟机制的理想模型。这些发现不仅丰富了嗜盐古菌资源库，更为开发基于微生物昼夜节律的生物技术应用（如盐田生物制造时序调控）奠定了理论基础。