基于全基因组测序的Achromobacter sp. PD1菌株蓝藻素合成通路解析及其废水脱氮应用潜力

来自美国国家科学基金会资助的研究团队，通过Illumina和Nanopore混合测序技术完成Achromobacter sp. PD1全基因组测序（6,994,232 bp），首次在废水处理系统分离株中发现完整蓝藻素合成通路基因，为氮素回收生物技术提供新型菌种资源。

　　

在废水处理生物反应器中发现的神秘细菌Achromobacter sp. PD1，其6.99兆碱基的完整基因组图谱近日被成功破译。通过Illumina NovaSeq X Plus（2×151 bp）和牛津纳米孔MinION Mk1B双平台测序，配合Flye组装与Pilon校正，研究者获得了702×超高覆盖度的单环状染色体。

令人振奋的是，基因组注释揭示了完整的蓝藻素合成代谢网络（cyanophycin，CGP）。这种由精氨酸和天冬氨酸构成的多肽，在KEGG通路分析中展现出与三羧酸循环（TCA cycle）的紧密关联。关键酶如氰藻素合成酶（EC 6.3.2.30）的编码基因被准确定位，其982 bp的平均基因长度在6,454个编码基因中尤为突出。

分离过程颇具匠心：从序批式反应器（SBR）活性污泥出发，经ATCC 450 T2培养基梯度稀释，最终在含2%琼脂的LB平板上获得纯培养。Qubit定量显示，使用MPBio土壤DNA试剂盒提取的基因组DNA质量上乘，纳米孔测序数据量达3.91Gb且Q20合格率91%。

METABOLIC-G分析工具勾勒出的代谢蓝图显示，该菌株具备将废水中的氮素转化为蓝藻素的完整分子机器。13个rRNA和61个tRNA的发现，暗示着其高效的蛋白质翻译能力。65.97%的GC含量则成为该菌株的独特分子指纹。

这项发现为可持续废水处理提供了新思路——利用环境微生物将废水氮素转化为可回收的生物聚合物。研究者特别指出，相比传统蓝藻（cyanobacteria），该菌株在复杂废水环境中的适应优势可能带来技术突破。美国国家科学基金会（NSF 2033793）的支持使这项环境生物技术研究得以实现。