一种具有生物技术潜力的新型有机酸降解细菌的描述：Denitratimonas organivorans 新种；对 Denitratimonas 属的基因组评估；根据 SeqCode 规则提出一个新的物种 Denitratimonas yunnanensis 新种

《Systematic and Applied Microbiology》：Description of a novel organic acid-degrading bacterium with biotechnological potential, Denitratimonas organivorans sp. nov., genomic assessment of the genus Denitratimonas, and proposal of a new species Denitratimonas yunnanensis sp. nov. named following the rules of the SeqCode

Denitratimonas organivorans sp. nov. was isolated from a food waste anaerobic digester, characterized by its capacity to degrade short-chain fatty acids (acetic, propionic, lactic, butyric acids) under aerobic conditions.基因组分析显示其与Denitratimonas tolerans差异显著（ANI 78.8%，AAI 75.3%），携带有机酸代谢及生物素合成等新功能基因簇，为食品有机废物处理提供新菌种资源。

　　

Miaomiao An|王荣荣|梁瑞娜|林向豪|李晓旭|卢彦娟|赵国柱

中国北京林业大学生物科学与技术学院，林业食品加工与安全重点实验室，北京 100083

摘要

食品废物的厌氧消化支持着高度多样化的微生物群落，构成了一个尚未充分探索的功能性微生物宝库。从一家食品废物处理厂的厌氧消化液中分离出一种新的革兰氏阴性、兼性厌氧细菌菌株CY0512^T。基于16S rRNA基因序列的系统发育分析将CY0512^T归类为Denitratimonas属，其与Denitratimonas tolerans E4-1^T（=KACC 17565^T）的相似度为96.79%。基因组比较显示，CY0512^T在平均核苷酸同一性（ANI，78.8%）、氨基酸同一性（AAI，75.3%）和数字DNA-DNA杂交（dDDH，22.0%）方面均低于已建立的物种阈值。该菌株拥有一个3.44 Mbp的基因组（GC含量为65.2%），编码有机酸代谢（乙酸、丙酸、乳酸和丁酸）以及硫胺素、生物素和芳基多烯的生物合成途径。功能测定证实了其在有氧条件下降解短链脂肪酸的能力，表明其在有机废物水解中可能发挥作用。其独特的表型特征，包括不同的碳利用模式和硝酸盐还原缺陷，进一步将其与其最近的亲属区分开来。多相分类数据支持将CY0512^T命名为Denitratimonas organivorans新种（模式菌株CY0512^T = GDMCC 1.3762^T = JCM 36229^T）。根据基因组和系统发育特征，JHOS43^TS应被归类为该属的一个新分类单元，建议按照《基于序列数据描述的原核生物命名规则》（SeqCode）将其命名为Denitratimonas yunnanensis新种。本研究为未来在厌氧废物转化系统中对该未充分研究的微生物谱系的生态学和生物技术探索提供了框架。

引言

厌氧消化系统（ADS）对于大规模食品废物管理至关重要，其中微生物群落负责将有机底物转化为沼气。尽管这些系统在生态和工业上具有重要意义，但其中关键微生物的分类和功能多样性仍需进一步研究，这限制了优化工艺效率和开发新型生物催化剂的努力。特别值得关注的是Denitratimonas属，该属最初由Han等人（2016年）提出，以D. tolerans作为模式种。然而，该属名最初并未得到有效发表；尽管在修正了原始模式菌株后（Han等人，2025年），该属和模式种的名称现已得到正式发表{ref2026}。Denitratimonas菌株在盐碱环境（如制革废水生物反应器）中的适应性表明其具有生态位适应性，但其在复杂有机基质（如食品废物）中的代谢多样性尚未得到研究。这阻碍了对其在氮循环和有机酸代谢中作用机制的理解——这些过程对于高负荷厌氧消化器中的稳定沼气生产至关重要。此外，由于缺乏对该属的充分描述的基因组资源，我们无法了解其进化轨迹或生物技术潜力。为填补这些空白，需要从研究不足的栖息地中分离出代表性菌株，并应用多相分类方法，结合表型特征分析、化学位移分析以及基于全基因组的系统发育和比较基因组分析。

在这里，我们报告从一种中温食品废物消化器中分离出CY0512^T菌株，这种环境中的微生物相互作用决定了系统的性能。通过综合基因组、系统发育和表型分析，我们证明CY0512^T属于Denitratimonas属的一个新物种，其独特之处在于它能在有氧条件下降解多种短链脂肪酸（乙酸、丙酸、乳酸和丁酸）。重要的是，这项研究为该属的分类和系统发育评估提供了基因组框架，揭示了以前未被认识的代谢特性。这些特性包括碳代谢途径（如脂肪酸β-氧化和挥发性脂肪酸的利用），以及硫胺素、生物素和芳基多烯的生物合成能力。值得注意的是，该菌株缺乏编码一氧化氮还原酶和一氧化二氮还原酶的基因，表明它不能独立完成反硝化作用。我们的发现确立了Denitratimonas organivorans新种作为厌氧生态系统中有机酸降解者的地位，并进一步突显了该属在废物转化为能源和生物修复策略中的潜力。

虽然传统的微生物分类依赖于培养的菌株，但目前大多数微生物多样性仍未被培养。随着宏基因组组装基因组（MAGs）的出现，现在可以从未培养的微生物中获得可比较的基因组信息。因此，根据《基于序列数据描述的原核生物命名规则》（SeqCode；Hedlund等人，2022年），微生物分类得到了进一步改进，终于可以根据序列数据形成永久性的原核生物名称。根据目前从MAGs中获取的信息，包括Denitratimonas属的所有23个可用基因组，系统发育重建、平均核苷酸同一性（ANI）和平均氨基酸同一性（AAI）分析提供了强有力的证据，证明JHOS43^TS属于该属的一个新物种。据此，我们正式提出将其命名为Denitratimonas yunnanensis

新种，遵循SeqCode的规定。

章节片段

菌株资源、分离和高效培养

菌株CY0512^T是从中国北京海淀区（40°02′30.9″N, 116°05′26.9″E）的一个中温（37°C）厌氧消化生物反应器中分离出来的，用于食品废物处理。采用96孔细胞培养板的高通量培养方法从食品废物的厌氧消化液中分离微生物（Zhang等人，2021年）。厌氧消化液用胰蛋白胨大豆肉汤（TSB）培养基（Oxoid，Thermo Fisher Scientific）稀释后，96孔细胞培养板在黑暗中于25°C培养14天。

基因组特征和系统发育分析

本研究中的新分离株CY0512^T在分类上属于Denitratimonas属。为了进行全面的系统发育和比较基因组分析，我们纳入了GTDB中所有目前被鉴定为Denitratimonas属的可用分离株基因组和MAGs（https://gtdb.ecogenomic.org/searches?s=al&q=Denitratimonas）。模式菌株D. tolerans KACC 17565^T是从制革废水生物反应器中分离出来的（Han等人，2016年），是该属的已培养成员。

Xanthomonadaceae和Lysobacteraceae科的分类命名

Han等人最初将Denitratimonas属归类为Saddler和Bradbury（2005年）提出的Xanthomonadaceae科（Han等人，2016年）。然而，Xanthomonadaceae科的分类是不合法的，因为它包含了Christensen和Cook（1978年）提出的Lysobacter属（1980年批准名录），而Lysobacter属才是Lysobacteraceae科的真正模式属（Christensen和Cook，1978年）。根据《国际原核生物命名规则》（ICNP）的规定

CRediT作者贡献声明

Miaomiao An：撰写——原始草稿、可视化、研究、正式分析、数据管理。Rongrong Wang：可视化、研究。Ruina Liang：可视化、方法学。Xianghao Lin：可视化、方法学。Xiaoxu Li：软件、方法学。Yanjuan Lu：软件、数据管理。Guozhu Zhao：撰写——审稿与编辑、资金获取、概念构思。

资金信息

本工作得到了校企合作教育计划（202102083002, 2025HXKF-013）的支持。

未引用的参考文献

Hitch等人，2021年

Parte等人，2020年

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的可能会影响本文工作的竞争性财务利益或个人关系。

致谢

我们感谢审稿人和英语母语编辑的帮助，使本文得到改进。