深海生物圈中脱甲性NC10细菌的进化生态
Yingdong Li1,2,3, Ting Wang1,4, Hongmei Jing1,2,3
1CAS Key Laboratory for Experimental Study Under Deep-Sea Extreme Conditions, Institute of Deep-Sea Science and Engineering, Chinese Academy of Sciences, Sanya, China.
深海NC10细菌使用独特的途径进行酸盐依赖的无氧甲氧化 (n-DAMO). 基因组和同位素分析证实了它们的广泛分布以及它们在深海碳和循环中的关键作用.
科学领域:
- 微生物学 微生物学
- 海洋生物学 海洋生物学
- 生物地质化学生物地质化学
背景情况:
- 已知NC10系通过氧气生产途径将甲氧化和脱化联系在一起的作用,但深海基因组数据和利基特征是有限的.
- 之前的研究依赖于片数据,在了解NC10细菌的综合基因组构成和深海环境中的生态作用方面存在差距.
研究的目的:
- 在各种深海环境中广泛调查和描述NC10细菌.
- 为了获得全面的基因组洞察力NC10细菌及其代谢能力在深海生态系统中.
- 确认深海沉积物中依赖酸盐的无氧甲氧化 (n-DAMO) 的发生和活性.
主要方法:
- 在各种深海息地 (水,沉积物,冷,生物膜,岩石基板,下层含水层) 进行广泛的环境调查.
- 从深海样本中重建和分析38个元基因组组装基因组 (MAG).
- 同位素分析和基因表达造型,以确认代谢活性.
主要成果:
- NC10细菌在深海环境中广泛分布,面临着强烈的选择性压力.
- 在深海沉积物中证实了活性酸盐依赖的无氧甲氧化 (n-DAMO).
- 基因组分析揭示了通过Wood-Ljungdahl (WL) 和3-hydroxypropionate/4-hydroxybutyrate (3HB/4HP) 路径的碳固定能力,具有能量和n-DAMO的双重WL路径分支.
- 在n-DAMO基因中,低的非同义到同义替代比率 (pN/pS) 表明强烈的净化选择,这对于在寡头性条件下生存至关重要.
结论:
- NC10细菌具有独特的适应性,包括双重WL通路分支,使化学自营碳固定和n-DAMO在恶劣的深海环境中成为可能.
- 对n-DAMO基因的净化选择对于NC10细菌在寡头性深海生态系统中的生存至关重要.
- 这些发现凸显了NC10族在深海生态系统中合碳和循环中的重要作用.
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