eLife：从深海冷渗漏中分离出的新型海洋细菌

　　

研究人员从海底分离出一种具有独特特征的新型海洋细菌。

这项研究今天发表在《eLife》杂志的预印本上，被编辑们描述为一项重要的研究，它促进了我们对深海植物菌的生理机制的理解，揭示了它们的独特特征，比如它是物理菌科细菌中唯一已知的使用独特出芽分裂模式的物种。它提供了编辑们所说的令人信服的证据，证明新物种广泛参与氮的同化，并与一种促进氮代谢的慢性病毒(噬菌体)一起生活。细菌的氮循环是一个重要的过程，它释放出氮，用于制造核酸、氨基酸和蛋白质——这些都是生命的基石。

“直到最近，大多数关于植物菌科细菌的研究都集中在淡水和浅海环境中的菌株上，因为采样和培养深海菌株的后勤困难，”主要作者郑日宽说，他是中国科学院海洋研究所(北京)和中国海洋科学与技术国家实验室(青岛)的研究员。“大多数plantometes细菌都是使用营养不良的生长介质分离出来的，所以我们想看看使用营养丰富的培养基是否可以培养并进一步表征这个知之甚少的家族的成员。”

为了分离出这种新型细菌，研究小组从深海的冷水池中提取了沉积物样本，在那里已知存在着plantometes细菌，然后通过在标准培养基中添加抗生素利福平和氮源来促进它们的生长。他们在琼脂上培养这些富集的细菌，并通过基因测序进一步评估单个菌落。在这些细菌中，他们发现了一种名为ZRK32的菌株，它比其他菌株生长得更快，看起来很可能是多孔菌属的一员。为了证实这一点，研究小组比较了这一菌株与其他Poriferisphaera属成员之间的遗传相似性，发现它与唯一具有有效公布名称的其他物种Poriferisphaera corsica区分开来。这表明ZRK32是一种新物种，研究小组将其命名为Poriferisphaera hetertotrophicis。

为了更多地了解这个新物种，研究小组研究了它的生长和繁殖方式。他们发现，与其他植物菌家族成员不同，异养多孔菌在营养丰富的培养基中生长得更好，并通过出芽机制繁殖，亲本细胞产生外生芽，然后发育成子细胞。

由于已知plantomycetes细菌家族在氮循环中起着重要作用，研究小组下一步探索了这是否也是Poriferisphaera hetertotrophicis的情况。为了验证这一点，他们观察了不同含氮物质——硝酸盐、氨和二氧化氮——对异养多孔菌生长的影响。他们发现，以硝酸盐或氨的形式添加氮可以促进生长，而以亚硝酸盐的形式添加氮则会抑制生长。

他们还发现，硝酸盐或氨的加入使这种新菌株释放出一种噬菌体——一种感染细菌的病毒。噬菌体广泛分布在海洋中，可以调节宿主细菌的氮代谢。这种噬菌体被称为噬菌体- zrk32，它能够通过促进氮代谢来显著促进异养Poriferisphaera hetertotrophis和其他海洋细菌的生长。尽管研究小组的基因分析表明异养孔菌含有代谢硝酸盐和氨所需的所有基因，但这种噬菌体的慢性感染可能有助于进一步优化氮代谢。

“我们的分析表明，菌株ZRK32是一种新物种，它在富含营养的培养基中生长得最好，并在氮存在的情况下释放噬菌体，”中国科学院海洋研究所、海洋科学与技术国家实验室的资深作者孙朝民教授总结道。“这种噬菌体- zrk32是一种慢性噬菌体，它生活在宿主体内而不会杀死宿主。我们的发现为植物菌的氮代谢提供了新的见解，并为研究植物菌与病毒之间的相互作用提供了合适的模型。”