基于基因组的Frateuria属分析：提出两个新属——Parafrateuria属和Pseudofrateuria属，并鉴定出新的物种Pseudofrateuria alba、Pseudofrateuria humi和Pseudofrateuria lycopersici，这些物种均来自番茄根际土壤

《Systematic and Applied Microbiology》：Genome-based analyses of the genus Frateuria: proposal of the two novel genera Parafrateuria gen. nov., Pseudofrateuria gen. nov., and the identification of Pseudofrateuria alba sp. nov., Pseudofrateuria humi sp. nov., and Pseudofrateuria lycopersici sp. nov. from tomato rhizosphere soil

　　

摘要

从番茄根际土壤中分离出了四种需氧、革兰氏阴性、直杆状的细菌菌株，分别命名为GZRe12?、GZRe14、GZRR33?和GZRR35?，并通过多相分类法对其进行了鉴定。16S rRNA基因分析表明这些菌株属于Rhodanobacteraceae科和多系属Frateuria。系统基因组重建和全基因组相关性指数（包括ANI、dDDH和AAI）支持建立两个新属Parafrateuria gen. Nov.和Pseudofrateuria gen. Nov.，其中Frateuria defendens被归类为Parafrateuria defendens comb. nov>。基于化学位点的特性（如泛醌Q-8、极性脂质组成和脂肪酸谱），以及基因组特征（基因组大小3.52–3.78 Mbp，G+C含量67.7–68.5%），这些菌株被确定为Pseudofrateuria属中的三个新物种。提出以下新种名称：Pseudofrateuria alba sp. nov. (GZRe12? = GDMCC 1.4121? = JCM 36337?)、Pseudofrateuria humi sp. nov. (GZRR33? = GDMCC 1.4118? = JCM 36339?)和Pseudofrateuria lycopersici sp. nov. (GZRR35? = GDMCC 1.4119? = JCM 36340?)。功能测定证实这些菌株具有产生吲哚-3-乙酸和铁载体的能力，其中GZRe12?和GZRe14菌株具有显著的磷酸盐溶解潜力。先前归属于Frateuria和Fulvimonas的六个物种也被正式转移到Pseudofrateuria属。本研究解决了传统属Frateuria的多系分类混乱问题，并为Rhodanobacteraceae科中根际定植细菌的多样生态功能和促进植物生长的潜力提供了新的见解。

引言

Frateuria属属于Lysobacterales目中的Rhodanobacteraceae科，由Swings等人在1980年首次提出（Swings等人，1980年）。截至2026年8月，根据《Prokaryotic names with Standing in Nomenclature》（LPSN，https://lpsn.dsmz.de/genus/frateuria），该属共有七个已正式命名的物种（Parte等人，2020年）。该属的模式种是Frateuria aurantia（Swings等人，1980年）。Frateuria属成员均为严格需氧、杆状、革兰氏阴性的细菌。细胞要么不运动，要么通过极鞭毛运动，最适生长温度为25–30°C。这些细菌的基因组DNA G+C含量在63.5%至68.6%之间。它们能够从多种碳源产生酸，过氧化氢酶检测呈阴性但过氧化氢酶检测呈阳性，并以泛醌8（Q-8）为主要呼吸醌。主要脂肪酸包括isoC_15:0、isoC_16:0和总和特征9（C_16:0 10-甲基和/或isoC_17:1 ω9c）。然而，不同菌株之间的极性脂质谱存在显著差异（Swings等人，1980年；Zhang等人，2011年；Lidor等人，2019年；Akter等人，2021年；Won等人，2023年；Yang等人，2025年）。

被归类为Frateuria的物种广泛分布于自然环境中，从多种土壤栖息地中分离得到，包括森林土壤（Zhang等人，2011年）、路边土壤（Akter等人，2021年）、温室土壤（Won等人，2023年）和本研究采样的番茄根际土壤，表明它们具有很强的土壤生态适应性。值得注意的是，模式株F. aurantia DSM 6220^T最初是从百合Lilium auratum中分离得到的（Swings等人，1980年），而F. defendens DHo^T则来自与葡萄黄病菌相关的植原体Hyalesthes obsoletus（Lidor等人，2019年）。Frateuria属成员具有多种与农业相关的生态功能。例如，F. aurantia DSM 6220^T可作为钾迁移细菌，帮助烟草植物吸收钾（Tr?ek和Matsushita，2013年）。F. defendens DHo^T可以抑制Spiroplasma的增殖并减轻受植原体感染的葡萄藤的病症（Lidor等人，2019年）。对F. soli 5GH9-11^T和F. edaphi 5GH9-34^T的基因组预测揭示了与有机酸合成相关的代谢途径，这些途径可能有助于植物吸收不溶性钾（Won等人，2023年）。尽管该属早在1980年就被描述，但仍存在关于其分类多样性和有益特性的知识空白。

在中国广东省的番茄根际土壤中开展的一项调查中，分离出了四种乳黄色菌株，分别命名为GZRe12?、GZRe14、GZRR33?和GZRR35?。初步的16S rRNA基因序列分析表明这些菌株与Frateuria属物种密切相关。进一步的系统基因组分析显示，当前的Frateuria属实际上是由三个明显分离的群落（群落1、群落2和群落3）组成的多系群。从系统学的角度来看，属应对应于包含系统发育一致的单一系谱的生物群（Rosselló-Móra和Amann，2015年）。因此，当前的Frateuria属分类不符合广泛接受的属划分标准。鉴于这些细菌在农业和生态学上的重要性，解决Frateuria的分类混乱问题至关重要，这将有助于未来利用其有益特性。在本研究中，进行了全基因组比较以阐明已知Frateuria物种之间的进化关系。我们提出了两个新属Parafrateuria gen. Nov.和Pseudofrateuria gen. Nov>。基于多相分类框架，将GZRe12?、GZRR33?和GZRR35?菌株归类为属于Rhodanobacteraceae科的Pseudofrateuria属的三个新物种。

章节片段

细菌的分离与培养

从位于中国广东省广州市的中国华南农业大学的试验田采集了番茄根际土壤样本（地理坐标23°9′44″ N, 113°22′22″ E）。为了分离细菌，将10克土壤样品悬浮在100毫升无菌蒸馏水中，在30°C下振荡培养30分钟。自然沉淀后，上清液用无菌水进行系列稀释，每种稀释液取100微升涂布在R2A琼脂平板上。

通过PCR扩增了GZRe12?、GZRe14、GZRR33?和GZRR35?菌株的全长16S rRNA基因序列。Sanger测序结果显示这些序列与其组装基因组中提取的相应16S rRNA序列100%一致，证明了序列的真实性。所有完整的基因序列均用于后续的相似性比较和系统发育重建。成对的16S rRNA基因相似性值总结在表S1中。

结论

本研究从番茄根际土壤中分离出了四个细菌菌株（GZRe12?、GZRe14、GZRR33?和GZRR35?），并采用多相分类方法对其进行了鉴定。尽管基于16S rRNA基因的系统发育分析表明这些菌株属于新的Frateuria物种，但由于节点自助支持不足，无法将其精确划分为属级。进一步的系统基因组重建和全基因组相关性分析明确确定了它们的分类位置。

董红红：撰写 – 审稿与编辑、撰写 – 初稿、可视化、资金获取、概念构思。杨：方法学研究、实验设计。谢晓琳：实验设计、资金获取。杨倩：方法学研究。李白秋：撰写 – 审稿与编辑、监督。朱宏伟：撰写 – 审稿与编辑、监督。邓明荣：监督、项目管理。

本文不包含任何由作者进行的涉及人类参与者或动物的研究。

本研究得到了国家自然科学基金（编号32102276）、广东省基础与应用基础研究基金（编号2024A1515011067）、广东省专项支持计划（编号NYQN2025010、2024TQ08N551）以及广东省青年人才项目（编号2025GDASQNRC-0201）的资助。

Kai等人，2023年Ma等人，2022年

作者声明他们没有已知的可能影响本文工作的竞争性财务利益或个人关系。

董红红|杨|刘|谢晓琳|杨倩|李白秋|朱宏伟|邓明荣