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抵抗碳烷形成的细菌(Desulfosporosinus)

发布时间:2019-04-22 10:47 |  点击次数:

微生物学家发现了抵抗碳烷形成的细菌(Desulfosporosinus)

奥地利维也纳大学微生物学和生态系统科学系的微生物学家亚力山大洛伊博士和贝拉豪斯曼教授与德国布伦瑞克的DSMZ莱布尼茨研究所米迦勒皮特教授的合作-德国微生物和细胞培养物集合中发现了一种罕见的细菌物种(念珠菌属)Desulfosporosinus infrequens),抵消了沼泽地温室气体碳烷的过度形成。这些细菌通过将硫酸盐还原为硫化物来产生能量,并且在碳烷产生过程中具有重要的控制功能。细菌被锁定在与产生碳烷的古细菌的营养物质的持续竞争中; 这样做可以减少古菌的活动,从而防止产生更多的碳烷,并有助于避免额外的全球变暖。

环境中的微生物多样性主要隐藏在稀有生物圈内(相对丰度<0.1%的所有物种)。虽然休眠很好地解释了低丰度状态,但导致稀有但活跃的微生物的机制仍然是难以捉摸的。我们使用环境系统生物学进行基因组学和转录鉴定“ Candidatus Desulfosporosinus infrequens”,这是一种低丰度的硫酸盐还原微生物,在淡水湿地中具有世界性,它可以促进神秘的循环。我们通过酸性泥炭土的宏基因组获得了其近乎完整的基因组。此外,我们通过脱硫孢子虫靶向的qPCR和metatranscriptomics 分析了在原位样条件下培养50天的缺氧泥炭土壤。该在所有培养条件下,Desulfosporosinus种群保持恒定的低丰度,平均每cm 3土壤1.2×10 6 16S rRNA基因拷贝。相反,转录活性“ Ca.与无底物对照相比,当用硫酸盐对盐,盐,乳酸盐或盐进行微量修饰时,脱硫孢子虫的变异“在第36天增加56至188倍。总体转录活性由编码核糖体蛋白,能量代谢和应激反应的基因的表达驱动,但不是由编码细胞生长相关过程的基因的表达驱动。由于我们的结果不支持这些高活性微生物在生物量增加或细胞分裂方面的生长,因此他们不得不将其仅有的能量用于维持,最有可能抵消酸性pH条件。这一发现解释了一个罕见的生物圈成员如何为生物地球化学相关过程做出贡献,同时在50天内保持零增长状态。

重要性

微生物稀有生物圈是地球上最大的生物多样性池,构成了其所有成员的总和,是栖息地生物量的重要组成部分。休眠或饥饿通常用于解释环境中低丰度微生物的持久性。我们显示低丰度微生物可以高度转录活性,同时保持零生长状态至少7周。我们的结果证明,在高细胞活动状态下的这种零增长是由维护要求驱动的。我们表明,情况确实如此。对于微生物关键岩物种来说,特别是湿地中的世界性低丰度的硫酸盐还原微生物,其参与平衡温室气体排放。综上所述,

低丰度Desulfosporosinus的多功能能量代谢。Desulfosporosinus SP。MAG SbF1编码了用于异化硫酸盐还原的完整规范途径(图1和表 S1a )。这包括硫酸腺苷酰转移酶(Sat),腺苷酰基硫酸盐还原酶(AprBA),异化还原酶(DsrAB)和释放硫化物的DsrC,它们依次参与硫酸盐还原成硫化物。此外,检测到编码电子传递QmoAB和DsrMKJOP络合物的基因,与他们的亚基组成是典型的用于Desulfosporosinus物种(30,31,33,34)。其他dsr基因包括dsrD,dsrN和dsrT(38),具有迄今未失效的功能; fdxD,编码[4Fe4S] - 赋予毒素; 和第二组DsrMK家族编码基因(dsrM2和dsrK2)。SbF1还编码三聚异化还原酶AsrABC(厌氧还原酶)(39)。