《Nature︱绿弯菌门的厌氧光养菌使用一种I型反应中心》

  • 来源专题:战略生物资源
  • 编译者: 李康音
  • 发布时间:2024-03-16
  • 2024年3月13日,北海道大学等机构的研究人员在Nature上发表了题为Anoxygenic phototroph of the Chloroflexota uses a type I reaction centre的文章。

    经过近200年对光合细菌的科学探索,已知光合群体之间存在较大的系统发育间隙,这限制了我们对光合作用如何进化和多样化的理解。

    该研究通过对波里尔盾湖水进行培养,从绿弯菌门内一个以前未知的目中培养出了一种厌氧光合细菌,代表了光合作用进化中的一种高度新颖的过渡形式。与所有其他已知的光合生物不同,这种细菌使用 I 型反应中心(RCI)进行光能转换,但却属于与使用 II 型反应中心(RCII)进行光合作用的生物相同的细菌门。通过生理、系统基因组学和环境转录组数据,研究人员证明了该菌株在活跃利用 RCI 的同时,也使用了与 RCII 利用者相关的叶绿体和细菌叶绿素。

    尽管使用不同的反应中心,该系统基因组学数据提供了有力的证据,证明利用 RCI 和 RCII 的绿弯菌门成员从最近的共同光合祖先那里继承了光合作用。绿弯菌门保存了在遗传上相关的细菌之间使用不同光合模式的进化记录,为探索地球上光合作用的多样化提供了新的背景。

  • 原文来源:https://www.nature.com/articles/s41586-024-07180-y
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  • 《中国科学院海洋研究所发现并培养一种能进行光合作用的深海绿弯菌新类群》

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    • 编译者:liguiju
    • 发布时间:2022-03-06
    • 2月28日,国际微生物学期刊mBio报道了中国科学院海洋研究所孙超岷课题组关于深海难培养微生物-绿弯菌门(Chloroflexi)细菌纯培养及其通过光合作用获取光能的特殊能量代谢方式的研究成果,为突破深海难培养微生物的培养瓶颈提供了有效手段,也为深入了解深海重要微生物类群的特殊生命过程提供了研究材料。 绿弯菌门,以前被称为“绿色非硫细菌”,是细菌域中一个多样性较高的类群。绿弯菌门的成员广泛分布在海洋生态系统中,且丰度非常高,但深海生境中被培养的类群屈指可数,属于典型的难培养微生物,其生物学特性在国内外基本处于空白。目前,绿弯菌门成员分为9个纲 (包括 14个目,19个科,34个属,56个种),其中有些纲仅含有1个物种,这表明绿弯菌门的大多数成员尚未获得纯培养,亟需建立创新型分离培养手段获取更多的绿弯菌。 孙超岷研究团队通过在基础培养基中添加利福平的方法富集培养了一批绿弯菌,通过不断传代培养,最终获得了3株绿弯菌纯培养。其中,有一株绿弯菌(命名为Phototrophicus methaneseepsis ZRK33)属于暂定纲 Thermofonsia分支2,该类群被推测可能是一类新型的光合细菌,但因为缺乏纯培养菌株一直未被证实。获得纯培养菌株后,研究人员通过16S rRNA基因和基因组进化分析等手段证实该菌株是一个新目分类阶元的代表菌株。基因组测序发现,该深海绿弯菌菌株有完整的光合作用通路,提示其可能有利用光能的潜力。进一步的实验表明不同光照尤其是红光能够促进该菌株的生长,证实了其利用光能的特性。利用转录组学手段揭示了在红光照射条件下,该菌株基因组中与光合作用相关的一系列关键因子的表达均得到了显著提升,证实了其通过光合作用方式利用光能。 作为深海微生物,这株绿弯菌是否在深海生境也能进行光合作用呢?研究人员通过“科学”号的先进装置在深海原位培养该绿弯菌10天,并结合转录组学手段证实了该菌株的确在深海生境也能够进行光合作用。而且,通过宏基因组手段证实含有光合作用通路的绿弯菌在深海热液和冷泉广泛分布,表明深海绿弯菌是一类重要的光能利用类群。 孙超岷团队近年来陆续发现了通过矿物质(Environmental microbiology, 2021)、光敏蛋白(Environmental microbiology, 2021)及光受体蛋白(mSystems, 2022)利用光能的非光合细菌,这株光合绿弯菌的发现也为深海光合微生物的存在提供了实证。越来越多的证据表明,不仅深海热液区,其它深海生境(如冷泉)也存在不同形式的地质光或生物发光(有接近80%的深海动物能够发光)。因此,在未来的研究中应该培养更多能利用光能的深海微生物,解析其光能利用机制,发现新型光能利用通路,评估微生物介导的光能代谢在深海能量循环中的贡献。 实验海洋生物学重点实验室郑日宽博士为第一作者,孙超岷研究员为通讯作者。研究得到了中国科学院战略先导专项、大洋协会“深海生物资源计划”及中国科学院海洋大科学研究中心前沿部署项目等联合资助。 相关论文: Rikuan Zheng, Ruining Cai, Chong Wang, Rui Liu, Chaomin Sun*. Characterization of the first cultured representative of Candidatus Thermofonsia Clade 2 within Chloroflexi reveals its phototrophic lifestyle. mBio, 2022, 13(2): e00287-22. Doi: 10.1128/mbio.00287-22. 论文链接:https://journals.asm.org/doi/10.1128/mbio.00287-22.
  • 《英国全国菌种保藏中心NCTC》

    • 来源专题:国家病毒资源库信息情报服务平台
    • 编译者:mall
    • 发布时间:2022-12-02
    • 英国全国菌种保藏中心(The National Collection of Type Cultures) NCTC成立于1920年,旨在“为科学研究提供可靠的真实细菌来源”。 拥有近6000株具有历史意义和微生物意义的活菌菌株,其中大多数已导致人类或动物感染。100年来,世界各地的科学家来到NCTC,要求培养菌株,以及最近提取的细菌DNA,以便进行测试并挖掘相关数据。      NCTC型菌株可以说是该系列中最重要的菌株,因为它们是一个新物种的首批分离物,该物种的所有其他菌株都将与之进行比较。新物种的名称必须在《国际系统细菌学杂志》上公布,同时还必须对类型菌株进行描述和命名,NCTC中有近1000个类型菌株。每年都会有新类型的菌株与采集物一起存放。NCTC提供的产品包括5500多种细菌培养物和100多种支原体、100多种噬菌体、透镜盘、57种厌氧菌型菌株。此外,NCTC提供各类细菌、真菌、细胞培养、病毒的技术支持,包括NCTC玻璃安瓿开启和冻干材料重组指南、无菌测试、生物安全2级病毒样品包装程序等,以及为希望保存自己的细菌或真菌培养物并保持其特性的客户提供冷冻干燥服务。 NCTC网址:https://www.culturecollections.org.uk/collections/nctc.aspx