《Microbiology Spectrum》：Aggregicoccus is a myxobacterial genus inherently deficient in fruiting genes
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粘细菌（Myxobacteria）是一类具有显著多细胞行为的重要原核生物（prokaryotes），因此成为研究原核生物发育与合作的模型系统。尽管已有零星的关于不能形成子实体（fruiting body）的粘细菌物种的报道，但尚不清楚非产果特性是源于类群特异性
粘细菌（Myxobacteria）是一类具有显著多细胞行为的重要原核生物（prokaryotes），因此成为研究原核生物发育与合作的模型系统。尽管已有零星的关于不能形成子实体（fruiting body）的粘细菌物种的报道，但尚不清楚非产果特性是源于类群特异性（taxon-specific）的遗传缺陷，还是次优的培养条件。聚集球菌属（Aggregicoccus）是一个非产果的粘细菌属，其唯一有效发表种为Ag. edonensis。在本研究中，研究人员基于多相分类学分析，报道了5株新的Aggregicoccus菌株，它们被归类为3个新种：Ag. lacus、Ag. agri和Ag. guangxiensis。所有Aggregicoccus菌株均不能产生子实体，但仍能产孢。研究人员比较了Aggregicoccus与Myxococcus（两属均属于粘球菌科Myxococcaceae，且基因组大小相似）之间的基因组差异。结果表明，Aggregicoccus菌株固有地缺乏子实体相关基因组信息（fruiting body-associated genomic information，FAGI）。研究人员提出将FAGI评估用于非产果粘细菌物种的分类。
**论文解读：非产果粘细菌属Aggregicoccus的遗传缺陷与分类学启示**
粘细菌是一类具有复杂多细胞社会行为的革兰氏阴性细菌，其最引人注目的特征之一是在饥饿条件下能够聚集形成种特异性的子实体结构，并在其中分化出抗逆性粘孢子。长期以来，子实体形成被视为粘细菌的界定性状，也是经典分离与分类鉴定中的关键形态指标。然而，近年来陆续发现一些在实验室条件下不能形成子实体的粘细菌物种，例如Anaeromyxobacter dehalogenans、Simulacricoccus ruber和Aggregicoccus edonensis等。这些非产果性状究竟源于物种固有的遗传缺陷，还是因为未能提供适宜的诱导条件，是尚未解决的科学问题。此外，子实体形成是否真正是所有粘细菌共有的普遍特征，也受到质疑。Aggregicoccus属此前仅包含一个有效发表种Ag. edonensis，其非产果特性缺乏基因组层面的解释。为此，研究人员对Aggregicoccus属进行了系统的分类学、生理学和比较基因组学研究，旨在阐明其非产果的遗传基础，并探讨子实体形成性状在粘细菌分类和演化中的意义。该研究发表于《Microbiology Spectrum》。
研究人员从中国山东省济南市山东大学中心校区校园土壤、黑龙江省德龙泡湖沉积物、广西喀斯特地貌地衣层及海草床沉积物中分离获得5株新型粘细菌，并结合来自德国DSMZ的Ag. edonensis模式菌株MCy1366T，共6株菌进行了研究。通过多相分类学分析，包括16S rRNA基因系统发育分析、全基因组系统发育分析、平均核苷酸一致性（ANI）和数字DNA-DNA杂交（dDDH）计算，结合形态学、生理生化特征和脂肪酸组成测定，确定了这5株菌属于Aggregicoccus属下的3个新种，分别命名为Ag. lacus（模式株DLP4T）、Ag. agri（模式株SDU12T）和Ag. guangxiensis（模式株GL405T）。研究人员在多种条件下测试了这些菌株的子实体形成能力，包括TPM饥饿琼脂、VY/2培养基、涂布死活大肠杆菌的水琼脂等，结果在30°C培养8周以上均未观察到子实体形成。然而，通过甘油肉汤或myxo培养基振荡培养，这些菌株的杆状营养细胞可以转化为球形、折光的孢子细胞，且经50°C处理2小时后仍能重新生长，证明它们具备产孢能力。进一步比较基因组分析发现，Aggregicoccus基因组（8.23–9.69 Mb）与经典产果的Myxococcus基因组（8.99–12.41 Mb）大小相似，但Aggregicoccus菌株系统性缺失或部分缺失与子实体形成直接相关的基因集合，包括MXAN_2872、Mcu基因、部分Fmg基因以及Dev基因簇等。这些基因的缺失导致其无法完成细胞聚集、子实体形态发生和孢子分化等核心过程。研究人员将这些直接参与子实体形成的基因定义为“子实体相关基因组信息”（FAGI），并确认其他已报道的非产果粘细菌基因组中也普遍存在不同程度的FAGI缺失，提示遗传缺陷可能是非产果粘细菌的共同特征。此外，Aggregicoccus菌株表现出广谱的捕食活性和抗真菌活性，其基因组中含有丰富的碳水化合物活性酶（CAZy）基因和多种次级代谢产物生物合成基因簇（BGCs）。生态分布分析显示Aggregicoccus偏好土壤生境，在46.06%的土壤样品中可被检出。
该研究的主要技术方法包括：利用活大肠杆菌为诱饵的水琼脂平板对5株菌进行分离；通过16S rRNA基因扩增、Sanger测序和EzBioCloud比对进行初步鉴定；采用DNBSEQ和Nanopore平台进行全基因组测序并组装；使用ANI计算器和GGDC软件计算ANI与dDDH值；运用MEGA11构建最大似然、最大简约和邻接法系统发育树；利用CVTree3基于蛋白序列构建全基因组系统发育树；通过blastp比对分析FAGI基因在目标基因组中的分布；使用API ZYM、20E和20NE试剂条进行生理生化测试；采用MIDI Sherlock系统分析脂肪酸组成；通过显微镜观察菌落、营养细胞和孢子形态；通过在不同培养基上长期培养检测子实体形成；利用MAP数据库分析生态分布。
研究结果具体包括以下几个部分。第一，多相分类学揭示5株分离物属于Aggregicoccus属的3个新种。16S rRNA基因序列分析显示它们与Ag. edonensis的相似性为97.28%–98.63%，ANI和dDDH值均低于物种划分阈值，结合系统发育树和表型特征，最终确定了新种地位。第二，所有Aggregicoccus菌株均为非产果但能产孢的粘细菌。在多种诱导条件下均不能形成子实体，但在甘油或myxo肉汤中可产生具有热抗性的球形孢子。第三，Aggregicoccus菌株在子实体形成相关基因上存在固有遗传缺陷。与Myxococcus基因组相比，Aggregicoccus完全缺失Dev基因集，部分缺失Fmg和Mcu基因，而Ag. guangxiensis还完全缺失MXAN_2872基因。第四，Aggregicoccus菌株具有溶菌活性和抗真菌活性，且对不同细菌的捕食能力存在差异，基因组中含有丰富的捕食相关基因和多种BGCs。第五，基于生态分布分析，Aggregicoccus在土壤样品中检出率最高，其次是植物相关样品，少数存在于水生和动物相关环境。
讨论部分指出，非产果粘细菌在自然界中可能并不罕见，尤其是许多未培养的粘细菌可能同样缺乏子实体形成能力。由于经典分离方法依赖子实体形成，导致这些非产果类群难以获得。因此，提出在鉴定非产果粘细菌时，除了进行多种条件下的产果实验外，还应进行FAGI遗传缺陷分析。本研究的发现表明，Aggregicoccus的非产果特性源于固有遗传缺陷，而非培养条件不当，这支持将子实体形成性状重新评估为粘细菌中一个演化上可变的特征，而非一个普遍适用的分类学标志。该研究也提示需要创新不依赖子实体形成的粘细菌分离方法，以揭示更多未被培养的粘细菌多样性及其独特的生态功能。最终结论是，Aggregicoccus属的物种固有地缺乏子实体形成所需的关键基因，但这种缺失不影响其产孢能力；FAGI评估应作为非产果粘细菌分类和进化研究的重要依据。
