Nature子刊：單細胞基因組學揭示放線菌的養分和碳循環
日期：2014-09-02 08:53:00
最近，研究人員組裝并比較了來自于美國和歐洲四個淡水湖收集的單細胞aci放線菌群落的基因組草圖。
收集的11種單細胞，代表三種不同的放線菌Aci群落（acI-A1, acI-A7, acI-B1），可讓研究人員更多地了解它們在碳和養分循環中所起的作用。
在大多數淡水生態系統中，最普遍的微生物是放線菌Aci家族成員。據估計，它們占世界各地淡水湖泊和河流浮游生物的高達50%，但是，研究人員還不知道這些微生物在生態系統中所發揮的確切作用，以及它們如何影響碳循環。最近在Nature子刊《The ISME Journal》發表的一項研究中，包括來自美國能源聯合基因組研究所（DOE JGI）研究人員在內的一個研究小組，利用單細胞基因組學，更多地了解這些微生物和它們的生活方式。
在此研究之前，幾乎只有一種acl細菌的完整基因組被測定。這項研究，部分是由DOE JGI團體科學計劃資助支持，水樣取自威斯康辛州的Mendota和Sparkling湖、緬因州的Damariscotta湖和德國的Stechlin湖。在DOE JGI中，研究人員從這些樣本中，產生了10個單擴增基因組（SAGs）的草案組件，代表三個aci群落。然后，將這10個SAGs與以前另外一項研究中的一個SAG相比較，以更好地了解，哪些特征在acl部落中是保守的？以及這3個aci組與另外一個有何不同？
雖然從淡水中提取的單細胞還沒有完整的基因組草圖，但是研究小組發現了幾個保守特征的基因，例如中央新陳代謝，在所有三個aci群落之間是共有的。此外，許多SAGs含有一種酶，可使aci細菌獲得藍藻細菌合成的一種化合物，可儲存碳和氮。研究小組也做了初步的嘗試，試圖弄清是否每種aci細菌群落都具有特殊生態位相關的基因，但是，由于沒有完整的基因組，所以我們很難做出任何結論。
研究小組得出結論：“aci家族成員與其親本（放線菌）及其他已測序的淡水細菌，是明顯特異相關的。它們高度精簡的基因組和小的細胞尺寸表明，它們與超微細菌共有廣泛的生態位維度，例如SAR11分化枝的淡水成員。雖然這里分析的SAGs很多特性，只與以前發表的其他aci基因組一致，但是調查三種不同的群落表明，它們之間存在生態分化。”
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