多位点序列和比较基因组学分析对盐单胞菌科菌株JSM 104105的系统发育学研究

摘要

【目的】为了精准地判定产铁载体嗜盐新菌株JSM 104105在盐单胞菌科（Halomonadaceae）中的系统发育地位。【方法】采用基于16SrRNA基因、DNA促旋酶B亚基基因（DNAgyraseB subunit gene, gyrB）和核糖核酸聚合酶σ因子RpoD基因（RNA polymerase sigma factor RpoD gene,rpoD）序列的多位点序列分析方法（multilocus sequence analysis, MLSA），对菌株JSM 104105的系统发育地位进行初步分析；采用比较基因组学分析（comparative genomics analysis），分析该菌株与其系统发育关系密切的典型菌株之间的GC含量、平均核苷酸一致性（average nucleotide identity,ANI）和数字DNA-DNA杂交值（digital DNA-DNA hybridization, dDDH），并进行基因组系统发育学分析（phylogenomic analysis），更准确地判定菌株JSM 104105在盐单胞菌科中的系统发育地位。【结果】MLSA分析结果表明，无论是单基因序列分析，还是多基因串联序列分析，对盐单胞菌科各分类单元以及菌株JSM104105的系统发育地位都能提供较为一致的结果。分析表明，菌株JSM104105归属于盐单胞菌科盐单胞菌属（Halomonas），与该属的Halomonas gudaonensis、Halomonas azerbaijanica和Halomonas lysinitropha的系统发育关系较密切，它们在系统进化树上形成稳定亚簇（subcluster），其中菌株JSM 104105占据稳定的独立进化分支。尽管它们之间的16S rRNA基因序列相似性较高，为97.3%–98.9%，但菌株JSM104105很难归属于其中任何已知物种。比较基因组学分析结果确认了这一判断。菌株JSM104105与系统发育关系密切的H.gudaonensis CGMCC 1.16133T、H.azerbaijanica TBZ202T和H.lysinitropha 3（2）T的ANI值（78.9%–91.6%）和dDDH值（22.1%–43.7%），均显著低于界定原核生物物种的阈值（ANI,95%–96%;dDDH≥70%）。基因组系统发育分析结果表明，菌株JSM104105明确构成盐单胞菌属独立的亚分支（subclade）。【结论】从分子系统发育学视角精准地判定产铁载体嗜盐细菌JSM104105归属于盐单胞菌科盐单胞菌属，与该属的已知物种H. gudaonensis、H. azerbaijanica和H. lysinitropha的系统发育关系最密切，但不能归属于该属的已知种，应该代表了一个新的基因种（genospecies）。