趨磁細(xì)菌是一類能夠在細(xì)胞內(nèi)合成納米磁體礦或膠黃鐵礦磁小體的原核微生物,，目前已發(fā)現(xiàn)的趨磁細(xì)菌在系統(tǒng)發(fā)育上均屬于變形菌門 (Proteobacteria)與硝化螺旋菌門(Nitrospirae)。其中,，屬于硝化螺旋菌門的趨磁細(xì)菌非常特殊，有些能在體內(nèi)礦化合成數(shù)百至上千個(gè)呈多鏈排列的子彈頭狀磁小體,；在湖泊沉積物的特定層位中,，其數(shù)量可以達(dá)到該層位微生物總數(shù)的30%,。因此，該類趨磁細(xì)菌在沉積物磁性以及鐵,、氮和硫循環(huán)中發(fā)揮重要作用,，成為生物地磁學(xué)和生物地球化學(xué)研究的熱點(diǎn),。但是，由于硝化螺旋菌門趨磁細(xì)菌尚不能在實(shí)驗(yàn)室純培養(yǎng),，目前對(duì)這些趨磁細(xì)菌的多樣性,、生理生化特性以及系統(tǒng)進(jìn)化所知甚少。
北京密云水庫(kù)中新發(fā)現(xiàn)的兩類硝化螺旋菌門趨磁細(xì)菌的熒光原位雜交（A至I）與透射電子顯微鏡照片（J和K）
中科院地質(zhì)與地球物理研究所地球深部結(jié)構(gòu)與過(guò)程研究室博士后林巍及其合作導(dǎo)師潘永信研究員等人,，通過(guò)構(gòu)建宏基因組文庫(kù)、系統(tǒng)進(jìn)化分析和熒光原位雜交實(shí)驗(yàn),，對(duì)北京地區(qū)湖泊沉積物中發(fā)現(xiàn)的硝化螺旋菌門趨磁細(xì)菌進(jìn)行了系統(tǒng)研究，得到5條來(lái)自硝化螺旋菌門趨磁細(xì)菌的基因組DNA序列,。這些序列包含完整的rRNA操縱子和眾多可能編碼蛋白質(zhì)的基因,。生物信息學(xué)分析顯示,，這些預(yù)測(cè)蛋白質(zhì)具有重要的生理功能，包括催化活性,、蛋白維持、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo),、趨化性感受器,、離子吸收和細(xì)菌運(yùn)動(dòng)等。這些研究結(jié)果有助于深入認(rèn)識(shí)趨磁細(xì)菌的生理生化特性,。
此外，對(duì)目前所有已知硝化螺旋菌門趨磁細(xì)菌的16S rRNA基因進(jìn)行系統(tǒng)發(fā)育分析發(fā)現(xiàn),，這些趨磁細(xì)菌分別位于2個(gè)進(jìn)化分枝group 1和group 2中,。他們通過(guò)比對(duì)進(jìn)化分支中的趨磁細(xì)菌序列,，設(shè)計(jì)了針對(duì)每個(gè)進(jìn)化分枝的特異性探針,，利用這些探針在北京密云水庫(kù)中發(fā)現(xiàn)了2類新的硝化螺旋菌門趨磁細(xì)菌（見(jiàn)附圖）：一類為含有數(shù)百個(gè)子彈頭狀磁小體的巨型桿狀趨磁細(xì)菌（5-10 μm）；另一類為體型較小,、磁小體數(shù)目較少的球狀趨磁細(xì)菌（1-2 μm），后者在國(guó)際上尚屬首次發(fā)現(xiàn),。
目前所有已發(fā)現(xiàn)的硝化螺旋菌門趨磁細(xì)菌磁小體均為子彈頭形狀,，這可能是這類微生物的共同特征,，是快速識(shí)別沉積物中化石磁小體的重要標(biāo)志。16S rRNA基因序列對(duì)比發(fā)現(xiàn),，硝化螺旋菌門趨磁細(xì)菌在系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)上屬于最古老的一類趨磁細(xì)菌,，它們可能出現(xiàn)在地球早期,。
上述研究成果對(duì)深入認(rèn)識(shí)硝化螺旋菌門趨磁細(xì)菌的多樣性,、群落分布,、遺傳信息及進(jìn)化具有重要意義。（生物谷Bioon.com）
生物谷推薦原文出處：
Applied and Environmental Microbiology doi:10.1128/AEM.01476-10
Metagenomic Analysis Reveals Unexpected Subgenomic Diversity of Magnetotactic Bacteria within the Phylum Nitrospirae ,
Wei Lin,1 Christian Jogler,2, Dirk Schüler,2 and Yongxin Pan1*
Biogeomagnetism Group, Paleomagnetism and Geochronology Laboratory, Key Laboratory of the Earth's Deep Interior, Institute of Geology and Geophysics, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100029, China,1 Ludwig-Maximilians-Universit?t München, Department Biology 1, Microbiology, Gro?haderner Strasse 2-4, 82152 Planegg-Martinsried, Germany2
A targeted metagenomic approach was applied to investigate magnetotactic bacteria (MTB) within the phylum Nitrospirae in Lake Miyun near Beijing, China. Five fosmids containing rRNA operons were identified. Comparative sequence analysis of a total of 172 kb provided new insights into their genome organization and revealed unexpected subgenomic diversity of uncultivated MTB in the phylum Nitrospirae. In addition, affiliation of two novel MTB with the phylum Nitrospirae was verified by fluorescence in situ hybridization. One of them was morphologically similar to "Candidatus Magnetobacterium bavaricum," but the other differed substantially in cell shape and magnetosome organization from all previously described "Ca. Magnetobacterium bavaricum"-like bacteria.
