《Scientific Reports》：Genome sequencing of Bacillus daqingensis and Alkalicoccus luteus reveals taxonomic insights and adaptive mechanisms
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本研究为解决产碱球菌属(Alkalicoccus)物种分类模糊及耐盐机制不明的问题，通过对Bacillus daqingensisX10-1T和Alkalicoccus luteusKCTC 33100T进行基因组测序与综合分析，阐明了其紧密的系统发育关系、高于属界值的平均氨基酸一致性(AAI)及高于种界值的平均核苷酸一致性(ANI)，据此提出将Bacillus daqingensis重新分类为Alkalicoccus daqingensiscomb. nov.。该研究为嗜碱微生物的分类学与适应性进化提供了重要见解。
在微生物的世界里，分类学就像一张不断更新的“身份证”，精准的物种界定是理解其生态功能、代谢特性及进化关系的基础。然而，对于某些生活在特殊环境（如高盐碱地）中的微生物，其“身份”却常常模糊不清。产碱球菌属(Alkalicoccus)便是一类典型的嗜碱细菌，其成员间的系统发育关系和分类地位有待厘清。同时，这些微生物如何在严酷的盐碱环境中生存繁衍，其背后隐藏着怎样的分子适应机制，也是微生物生态学和进化生物学关注的核心问题。为了解决这些谜团，一项聚焦于产碱球菌属关键菌株的研究应运而生，旨在通过先进的基因组学技术，揭开其分类学真相与生存策略的面纱，相关成果已发表于《Scientific Reports》期刊。
为了回答上述问题，研究人员主要运用了以下几项关键技术：对模式菌株Bacillus daqingensisX10-1T和Alkalicoccus luteusKCTC 33100T进行全基因组测序；基于基因组序列进行系统发育树构建与系统基因组学分析；计算菌株间的平均氨基酸一致性(AAI)和平均核苷酸一致性(ANI)以定量评估分类关系；利用OrthoVenn3工具进行直系同源基因聚类分析；以及通过功能基因组学方法鉴定与盐适应（如“盐入”和“盐出”策略）相关的基因。
研究结果
1. 基因组特征与比较分析
通过对Bacillus daqingensisX10-1T和Alkalicoccus luteusKCTC 33100T进行基因组测序，获得了完整的基因组图谱。比较基因组学分析显示，这两株菌在基因组大小、GC含量及基因构成上展现出高度的相似性，为它们之间紧密的亲缘关系提供了初步证据。
2. 系统发育与分类学关系
综合系统发育树、系统基因组学、16S rRNA（核糖体RNA）基因序列以及OrthoVenn3直系同源基因聚类分析，所有结果一致表明，Bacillus daqingensisX10-1T与Alkalicoccus luteusKCTC 33100T具有非常接近的系统发育位置。定量分析进一步揭示，两者之间的平均氨基酸一致性(AAI)数值超过了区分不同属的常规阈值，而其平均核苷酸一致性(ANI)数值则超过了区分同一属内不同物种的公认阈值。这些强有力的数据共同指向一个结论：Bacillus daqingensis在分类学上应归属于产碱球菌属(Alkalicoccus)。
3. 盐适应机制的基因组洞察
功能基因组分析取得了关键发现。研究揭示，Bacillus daqingensis以及其他已分析的产碱球菌属物种，其基因组中同时编码了执行“盐入”策略和“盐出”策略的基因。这意味着这些微生物拥有双重的、鲁棒的渗透调节机制来应对高盐环境：既可以通过在细胞内积累相容性溶质（“盐出”）来平衡渗透压，也可能具备调控离子（如钾离子）跨膜运输（“盐入”）的能力。这种遗传装备的多样性 likely 是其在高盐碱生境中成功定殖与繁衍的重要基础。
结论与意义
基于上述整合性的基因组学与系统发育学证据，本研究正式提出分类学修订建议：将原先命名为Bacillus daqingensisWang et al. 2023的菌株，重新分类为Alkalicoccus daqingensiscomb. nov.（新组合）。同时，研究指出Bacillus daqingensisWang et al. 2023与Alkalicoccus daqingensis应被视为Bacillus luteusSubhash et al. in IJSEM 64:1580–1586, 2014及其对应分类单元Alkalicoccus luteus(Subhash et al. 2014) Gupta et al. 2020的晚出异名。
这项研究的意义是多层面的。首先，它澄清了产碱球菌属内部及其与相近属间的分类学混乱，为嗜碱微生物的分类系统提供了更精确的基因组学依据。其次，对盐适应机制的解析不仅增进了我们对极端环境微生物生存智慧的理解，其发现的“盐入”、“盐出”相关基因资源也具有潜在的生物技术应用价值，例如在开发新型生物脱盐剂或耐盐作物基因工程方面。总之，该工作通过基因组学的透镜，成功解决了一个具体的分类学问题，并揭示了生命适应极端环境的分子蓝图，为相关领域的后续研究奠定了坚实的基础。
