Bradyrhizobium zaerense sp. nov. 是一种高效的共生固氮细菌，从黄羽扇豆（Lupinus luteus）和Retama dasycarpa的根瘤中分离得到

《Systematic and Applied Microbiology》：Bradyrhizobium zaerense sp. nov., an efficient symbiotic nitrogen-fixing bacterium isolated from Lupinus luteus and Retama dasycarpa root nodules

本研究从摩洛哥Zaer地区豆科植物Lupinus luteus和Retama dasycarpa的根瘤中分离出3和7株Bradyrhizobium菌株。基因组分析显示其平均核苷酸身份（ANI）为88.4%，与近缘种亲缘关系较远。系统发育分析基于81个核心基因及全基因组序列，证实LLZ17^T和RDM4形成独立类群，符合新物种特征，命名为Bradyrhizobium zaerense sp. nov。

　　

佐赫拉·查达德（Zohra Chaddad）、考塔尔·卡杜里（Kaoutar Kaddouri）、穆阿德·拉姆拉贝特（Mouad Lamrabet）、苏菲安·阿拉米（Soufiane Alami）、巴塞姆·姆纳斯里（Bacem Mnasri）、丹尼尔·威普夫（Daniel Wipf）、皮埃尔-埃马纽埃尔·库尔蒂（Pierre-Emmanuel Courty）、穆斯塔法·米斯巴赫·埃尔·伊德里斯（Mustapha Missbah El Idrissi）

摩洛哥拉巴特穆罕默德五世大学（Mohammed V University）理学院植物与微生物生物技术中心、生物多样性与环境研究所，地址：Ibn Battouta大道4号，Agdal，拉巴特

摘要

从拉巴特周边农业土壤中Lupinus luteus的根瘤中分离出3个菌株LLZ，从Maamora森林土壤中Retama dasycarpa的根瘤中分离出7个菌株RDM，这些菌株被归类为Bradyrhizobium属的一个新谱系。本研究对代表菌株LLZ17^T进行了详细的分类分析。基因组分析显示，其与最接近的类型菌株B. hipponense、B. rifense和B. cytisi的平均核苷酸同一性（ANI）和数字DNA-DNA杂交（dDDH）值远低于阈值（分别为88.4%和34%）。利用81个最新的细菌核心基因和全基因组序列进行的系统发育分析将LLZ17^T和RDM4归为一个高度支持的谱系，该谱系与已描述的Bradyrhizobium物种不同。LLZ17^T的完整基因组由一条7.8 Mbp的染色体组成，GC含量为63.19%，含有形成根共生所需的固氮和结瘤基因。此外，还对LLZ13、LLZ15、RDM4、RDM7、RDM9、RDM14、RDM15、RDM18、RDM30和LLZ17^T进行了表型描述，并与它们最接近的Bradyrhizobium类型菌株进行了比较。基因组和表型特征确认这些菌株为新物种。LLZ17^T被指定为该新物种的模式菌株，我们建议将其命名为Bradyrhizobium zaerense sp. nov.

引言

根瘤菌-豆科植物共生关系提供的最重要的服务之一是大气氮（N₂）的固定，这是支持地球生命的重要生态系统服务（Marino和Howarth，2022）。氮（N）维持生态系统的生产力和可持续性，对植物的生长和发育至关重要（Eickhout等人，2006；Kunert等人，2016）。根瘤菌-豆科植物共生发生在豆科植物的根与能够固定氮的根瘤菌之间，从而为植物提供固定的氮。豆科植物包含许多具有重大经济、健康和环境价值的植物，因为它们富含蛋白质和膳食纤维。根瘤菌天然存在于根际，属于α-和β-变形菌门，包含数百个物种，分为20个属（Chen等人，2020）。

Lupinus luteus（黄羽扇豆）是一种属于豆科植物族Genisteae的草本植物，原产于地中海地区（Cardoso等人，2013）。Lupinus luteus是一种经济和环境友好的作物，被强烈推荐用于可持续农业实践。由于其与根瘤菌的关联，使用L. luteus的轮作系统减少了对外部化学肥料和植物保护产品的依赖（Dissanayaka等人，2017；Stoddard等人，2015）。这种植物以其适应沙质、酸性及贫瘠土壤的能力而闻名，能够为生态系统提供腐殖质和氮，并产出大量的绿色物质和种子。它也是一种营养价值很高的食物，对人类和动物都非常有益（Stoddard等人，2015；Alori等人，2017；Thami Alami和Al，1999）。在摩洛哥，它被用作绿肥或饲料，或其种子也被种植，通常与谷物轮作（Bounein等人，1994；Bouras等人，2020；Chentouf等人，2015）。黄羽扇豆主要与Bradyrhizobium属的物种形成根瘤，包括B. lupini、B. canariense、B. japonicum以及几种未鉴定的Bradyrhizobium物种（Missbah El Idrissi等人，2021；Msaddak等人，2017；Sánchez-Ca?izares等人，2011；St?pkowski等人，2011；Chaddad等人，2023）。

同样，Retama dasycarpa也是Genisteae族的一员，是摩洛哥高阿特拉斯山脉的特有灌木，能与不同的Bradyrhizobium物种形成共生关系并固定氮（Kaddouri等人，2024；Kaddouri等人，2025）。从Retama物种中分离出了许多本地Bradyrhizobium物种（Guerrouj等人，2013；Alami等人，2021；Lamin等人，2021）。然而，尽管摩洛哥的根瘤菌具有丰富的分类多样性，迄今为止只有一种新物种被正式描述并发表了有效名称：Bradyrhizobium retamae Ro19^T，它能够与Retama sphaerocarpa和Retama monosperma形成根瘤（Guerrouj等人，2013）。

结瘤根瘤菌的好处不仅在于它们能够固定豆科植物中的氮，还通过改善磷和铁的吸收以及提高植物对生物和非生物胁迫的耐受性来促进植物生长（Cavalcanti等人，2020；Chaddad等人，2024；Gericó等人，2020；Kumar等人，2019）。这些好处对于开发使用Bradyrhizobium的有效生物肥料至关重要，突显了进行深入的基因组和表型研究的必要性，以了解它们的潜力和功能能力（Adedayo和Babalola，2023）。

在之前的研究中，我们从摩洛哥Zaer地区种植的L. luteus的根瘤中分离出了3个Bradyrhizobium菌株（Chaddad等人，2023）。其中，LLZ13、LLZ15和LLZ17^T在无氮条件下显著促进了L. luteus的生长。这些菌株还在体外产生了生长素和铁载体（Chaddad等人，2023）。通过对16个rDNA基因（s rDNA、atpD、dnaK、glnII、gyrB、recA、rpoB）的多基因位点序列分析（MLSA），将这些菌株与其他已知的Bradyrhizobium物种区分开来，最接近的亲缘物种是B. cytisi CTAW11^T、B. hipponense aSej3^T和B. rifense CTAW7^T（Chaddad等人，2023；Kaddouri等人，2024；Chahboune等人，2012；Chahboune等人，2011a；Rejili等人，2020）。在另一项研究中，我们从摩洛哥Zaer地区的Maamora森林中Retama dasycarpa的根瘤中分离出了其他Bradyrhizobium菌株，这些菌株也能有效促进L. luteus的生长。系统发育分析表明，RDM4、RDM7、RDM9、RDM14、RDM15、RDM18和RDM30这7个菌株形成了一个高度一致的谱系，具有99%的稳健自助支持度，与其他Bradyrhizobium属的谱系明显不同（Kaddouri等人，2024）。然而，所有这些菌株的分类地位尚未确定，这表明它们可能是新的物种。

在这项工作中，我们对代表从Lupinus luteus中分离出的菌株LLZ17^T和代表从Retama dasycarpa中分离出的菌株RDM4进行了详细的表型和基因组分析，证明了它们的独特性，并提出将它们分类为新物种。利用81个最新的细菌核心基因和全基因组序列进行的系统发育分析将LLZ17^T和RDM4归为一个高度支持的谱系，该谱系与已描述的Bradyrhizobium物种不同。基因组和表型特征确认这些菌株为新物种，LLZ17^T被指定为该新物种的模式菌株，我们建议将其命名为Bradyrhizobium zaerense sp. nov.

小节片段

根瘤菌菌株的分离和MLSA分析

我们从摩洛哥Zaer地区Moulay Driss Aghbal农业用地（33° 48′ 50.8″ N, 6° 30′ 7.5″ W）沙质土壤（pH 5.9）中表面消毒的L. luteus根瘤中分离出了LLZ13、LLZ15和LLZ17^T菌株（Chaddad等人，2023）。RDM4、RDM7、RDM9、RDM14、RDM15、RDM18和RDM30菌株是从摩洛哥Zaer地区Maamora森林土壤（34° 02′ N, 6° 38′ W）中R. dasycarpa的根瘤中分离出来的（Kaddouri等人，2024）。

为了确认这些LLZ菌株之间的亲缘关系

16S rDNA和nodC基因及MLSA分析

我们从摩洛哥Zaer地区Moulay Idriss Aghbal社区的L. luteus根瘤中分离出了LLZ菌株（Chaddad等人，2023），并从摩洛哥Zaer地区Maamora森林的Retama dasycarpa根瘤中分离出了RDM菌株（Kaddouri等人，2024）。我们之前的研究表明，这些菌株具有相同的16S rDNA基因，并且与最接近的类型菌株B. cytisi CTAW11^T、B. hipponense aSej3^T和B. rifense CTAW7^T的相似度在99.93%到99.57%之间（表S2）

CRediT作者贡献声明

佐赫拉·查达德（Zohra Chaddad）：撰写初稿、软件使用、实验研究、数据分析、数据管理。考塔尔·卡杜里（Kaoutar Kaddouri）：方法学设计、数据管理。穆阿德·拉姆拉贝特（Mouad Lamrabet）：方法学设计、实验研究、数据管理。苏菲安·阿拉米（Soufiane Alami）：软件使用、实验研究、数据分析。巴塞姆·姆纳斯里（Bacem Mnasri）：撰写与编辑、资金获取。丹尼尔·威普夫（Daniel Wipf）：项目管理、资金获取、概念构思。皮埃尔-埃马纽埃尔·库尔蒂（Pierre-Emmanuel Courty）：数据可视化、验证、监督、方法学设计、资金获取

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文所述的工作。

致谢

作者感谢所有为这项工作的完成做出贡献的人。这项工作是在摩洛哥、阿尔及利亚、突尼斯和法国之间的多边项目PHC-Maghreb（项目编号：34MAG21-45983TE）的框架下进行的。佐赫拉·查达德（Miss Zohra Chaddad）还获得了摩洛哥高等教育、科学研究与创新部的优秀博士论文资助。