唾液来源摩拉菌新种Moraxella salivae的多相分类学鉴定与基因组特征解析

《Journal of Oral Microbiology》：Moraxella salivae sp. nov., isolated from the saliva of a healthy human volunteer

　　

摘要 背景：菌株I5GT分离自一名健康志愿者的唾液，研究人员采用多相分类学方法对其进行系统鉴定，以明确其在摩拉菌属（Moraxella）内的分类学地位。 方法：开展了一项多相分类学研究，包括形态学观察、生理生化特征分析、化学分类学分析（脂肪酸谱、呼吸醌、极性脂质）、16S rRNA基因系统发育分析，以及基于全基因组的系统发育和比较基因组学分析。 结果：菌株I5GT为革兰氏染色阴性、需氧、杆状细菌。生长条件为25–37 °C（最适37 °C）、pH 7.0–9.0（最适pH 8.0）及0–1.0%（w/v）NaCl（最适0.5%）。16S rRNA基因分析将其归入摩拉菌属，与Moraxella oblonga IAM 14971T的相似度最高（96.17%）。全基因组系统发育分析支持其形成独立的新谱系。最大平均核苷酸一致性（ANI）为85.9%，最高数字DNA-DNA杂交（dDDH）值为24.8%，均远低于物种界定阈值。基因组DNA G+C含量为37.5 mol%。主要脂肪酸为C18:1 ω9c、C16:0、C18:0及Summed Feature 3（C16:1 ω7c和/或C16:1 ω6c），主要呼吸醌为CoQ-8，主要极性脂质为磷脂酰甘油（phosphatidylglycerol, PG）、双磷脂酰甘油（diphosphatidylglycerol, DPG）和磷脂酰乙醇胺（phosphatidylethanolamine, PE）。 结论：菌株I5GT代表摩拉菌属内的一个新物种，建议命名为Moraxella salivae sp. nov.。模式菌株为I5GT（= KCTC 18404T = GDMCC 1.5953T）。 关键词：口腔微生物组；新物种；口腔唾液；多相分类学；系统发育基因组学

论文解读：唾液来源摩拉菌新种Moraxella salivae sp. nov.的多相分类学鉴定**

一、研究背景与科学问题

摩拉菌属（Moraxella）隶属于莫拉菌科（Moraxellaceae），为革兰氏阴性、需氧细菌，目前包含28个有效发表种。该属部分成员是重要的人类机会性病原体，如Moraxella catarrhalis与肺炎、中耳炎、脑膜炎、菌血症等感染密切相关；Moraxella bovis等则引起动物角结膜炎等疾病。此外，口腔是多种摩拉菌的主要定植生态位，在健康人群口腔微生物组中普遍存在，并可在宿主免疫力低下或口腔黏膜屏障受损时引发机会性感染。

2025年1月，研究人员在中国河北省石家庄市河北医科大学口腔医院，从一名健康成年男性志愿者的唾液样本中分离获得一株革兰氏阴性杆状细菌，编号为I5G^T。该菌株全长16S rRNA基因序列与人类口腔微生物组扩展数据库（eHOMD）中所有已培养近缘口腔摩拉菌物种的序列相似度均低于95.2%，未达到常规物种划分阈值。然而，GenBank中存在74条与该菌株序列一致性超过99%的未培养克隆序列，这些克隆来源于牙周脓肿、龈下菌斑及人类皮肤样本，提示该分类单元的相关谱系可在人类口腔样本中检出，但目前缺乏可培养菌株和有效发表物种，系统分类学证据不足。因此，研究人员对该菌株进行了深入的 phenotypic 和 genotypic 特征分析，以阐明其分类学地位。

二、研究设计与技术方法

研究人员采用多相分类学策略对菌株I5G^T进行系统鉴定。主要关键技术方法包括：基于16S rRNA基因序列的系统发育分析，使用邻接法（NJ）、最小进化法（ME）和最大似然法（ML）三种算法构建系统发育树；全基因组测序与组装，基于Illumina NovaSeq 6000平台进行双端150 bp测序，采用Unicycler组装；基于全基因组的系统发育分析，利用Type (Strain) Genome Server（TYGS）平台和92个细菌核心基因集（UBCG）构建系统发育树；平均核苷酸一致性（ANI）和数字DNA-DNA杂交（dDDH）计算；化学分类学分析，包括脂肪酸谱、呼吸醌和极性脂质测定；以及生理生化特征分析、抗菌药物敏感性试验和比较基因组学分析。

三、研究结果

系统发育分析：16S rRNA基因序列分析显示，菌株I5G^T与Moraxella oblonga IAM 14971^T相似度最高（96.17%），与Moraxella equi CCUG 4950^T为96.09%，与其他所有已发表摩拉菌物种的相似度均低于96.0%，明显低于98.7%的物种界定阈值。三种算法构建的系统发育树拓扑结构高度一致，菌株I5G^T在属内形成独立单系分支，NJ树、ME树和ML树的自举支持值分别为97%、94%和75%。全基因组GBDP系统发育树显示其与M. pluranimalium CCUG 54913^T和M. porci CCUG 54912^T聚为一支；基于92个单拷贝核心基因的最大似然树以100%自举支持值确认其形成独立深分支谱系。全基因组ANI分析显示最高一致性为85.9%（与M. bovis CCUG 2133^T），dDDH最高值为24.8%（与M. nasicaprae ZY201224^T或M. cuniculi NCTC 10297^T），均远低于物种界定阈值（ANI 95%、dDDH 70%）。

形态学、生理生化特征：菌株I5G^T为不运动、革兰氏阴性杆状细胞，长约1.5–4.0 μm、宽0.4–0.6 μm。生长温度范围25–37 °C（最适37 °C），pH范围7.0–9.0（最适pH 8.0），NaCl浓度范围0–1.0%（w/v）（最适0.5%）。在羊血琼脂上菌落呈灰白色、不透明、圆形、光滑，直径1.0–3.0 mm。该菌株产氧化酶、酯酶（C4）、脂肪酶（C8）、亮氨酸芳基酰胺酶和萘酚-AS-BI-磷酸水解酶，但过氧化氢酶阴性，这一特征可区别于属内七个参考模式菌株。不发酵D-葡萄糖、D-甘露醇等糖醇类物质，不同化多种碳源。抗菌药物敏感性试验中，依据CLSI针对M. catarrhalis的判定标准，对阿莫西林-克拉维酸、多西环素和阿奇霉素的抑菌圈直径进行了敏感/中介/耐药分类，其余药物仅报告原始抑菌圈直径测量值；甲硝唑无抑菌圈，符合其对需氧革兰氏阴性菌天然无效的特性。

基因组分析：菌株I5G^T的草稿基因组组装大小为2,084,350 bp，N50为124,977，DNA G+C含量为37.5 mol%，共57个contigs，平均测序深度612.15×。CheckM2评估显示基因组完整度99.99%、污染率0.12%。注释预测到1,893个蛋白质编码序列（CDS）、124个假基因候选、各1套5S rRNA、16S rRNA和23S rRNA基因、1个tmRNA、8个misc_RNA和42个tRNA基因。毒力因子数据库（VFDB）比对检测到多个同源匹配，但研究人员明确指出这些蛋白具有广泛保守的细胞功能且未经实验验证，不能解释为毒力或致病性证据。耐药基因分析检测到一个vanY样同源片段，但仅具34.68%氨基酸一致性，且未检测到完整的vanB-vanR-vanS操纵子，最可能代表内源性肽酶同源物而非功能性糖肽耐药决定簇。基因组注释鉴定到抗氧化相关基因sodA和ahpC-ahpF。KEGG功能分类显示代谢类基因最为丰富，其中全局和概览图谱434个基因、辅因子和维生素代谢128个、氨基酸代谢108个。

化学分类学分析：菌株I5G^T的主要脂肪酸为C_18:1 ω9c、C_16:0、C_18:0和Summed Feature 3（C_16:1 ω7c和/或C_16:1 ω6c），与摩拉菌属化学分类学特征一致。其中C_18:0比例（12.7%）显著高于同条件下测定的M. nonliquefaciens CCUG 348^T（3.0%）、M. oblonga CCUG 54938^T（2.7%）和M. nasovis CCUG 75922^T（2.2%），可作为表型鉴别特征。主要呼吸醌为CoQ-8（82.5%），次要为CoQ-7（12.5%）。主要极性脂质为磷脂酰甘油（PG）、双磷脂酰甘油（DPG）和磷脂酰乙醇胺（PE），与属内特征一致，但在次要极性脂质（PL1–2、GL、L1–4）谱型上与参考菌株存在差异。

四、讨论与结论

研究人员指出，本研究所有基因组功能分析均基于单一菌株的生物信息学预测，不能推广至整个物种，也无法反映物种的遗传和表型多样性，更不足以验证该菌株的口腔定植特性、生态功能和临床相关性。由于仅从单个个体获得一株分离物，该分类单元究竟是持续性口腔定植菌、暂居微生物还是机会性分离菌，仍有待扩大样本量、队列研究、纵向监测和体外功能实验加以阐明。

综合表型和基因型分析结果，菌株I5G^T代表摩拉菌属内的一个新物种，命名为Moraxella salivae sp. nov.。模式菌株为I5G^T（= KCTC 18404^T = GDMCC 1.5953^T），分离自中国河北省一名健康人类志愿者的唾液。该菌株的16S rRNA基因和全基因组草稿序列的GenBank/EMBL/DDBJ/PIR登录号分别为PX993265和JBUXLH000000000.1。