《Systematic and Applied Microbiology》：Using the SeqCode to validate the names of reclassified lineages of rhizobia and agrobacteria
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梅兰德雷·范·利尔（Melandré van Lill）、艾玛·T·斯廷坎普（Emma T. Steenkamp）、玛丽克·帕尔默（Marike Palmer）、克里斯泽尔·W·比克斯（Chrizelle W. Beukes）、斯蒂芬努斯·N·文特尔（Stephanus N. V
梅兰德雷·范·利尔（Melandré van Lill）、艾玛·T·斯廷坎普（Emma T. Steenkamp）、玛丽克·帕尔默（Marike Palmer）、克里斯泽尔·W·比克斯（Chrizelle W. Beukes）、斯蒂芬努斯·N·文特尔（Stephanus N. Venter）
南非比勒陀利亚大学林业与农业生物技术研究所（FABI）生物化学、遗传学和微生物学系
摘要
基于基因组的分类学为解决农杆菌（agrobacteria）和根瘤菌（rhizobia）分类中的长期歧义提供了一种强有力的手段。这两种细菌群体在生态学和农业方面具有重要意义。我们应用了一个稳健的系统基因组学框架，分析了Bartonellaceae和Rhizobiaceae科的基因组，以全面重新评估其演化关系。通过使用92个保守基因的核苷酸序列和120种普遍存在的蛋白质的氨基酸序列构建了物种树，澄清了以往由于标记限制而模糊的关系。这些分析揭示了多个属之间的分类不一致性，尤其是在Mesorhizobium属中，该属形成了一个包含多个不同谱系的并系群。全基因组相似性指标——平均氨基酸同源性（AAI）进一步支持了属和种级别的重新分类，反映了谱系之间的自然不连续性。我们建议对八个物种和五个新属进行重新分类，并主要根据《基于序列数据的原核生物命名法规》（SeqCode）验证它们的名称。随着基于基因组的资源的扩展以及新的命名框架（如SeqCode）的可用性，基于基因组的分类学为将这些细菌群体划分为具有生物学意义的正式可识别分类单元提供了一种强有力的方法。本文提出的修订分类法为农杆菌和根瘤菌的系统学提供了更大的连贯性，并为未来对这些在农业和生态学上重要的细菌群体的演化研究提供了框架。
引言
在过去三十年中，已有数千种原核生物的基因组被测序（Zhang等人，2020年）。除了揭示它们的生物多样性（Tyson等人，2004年；Greenlon等人，2019年；Gavriilidou等人，2022年）外，基因组序列的可用性也改善了古菌和细菌的系统学（Parks等人，2018年，2020年；Zhu等人，2019年）。这些微生物的分类不再仅仅基于表型数据和少数标记基因序列，而是可以通过基于基因组的方法来进行（Richter和Rosselló-Móra，2009年；Orme?o-Orrillo等人，2015年；Zhu等人，2019年），其中基因组分类数据库（GTDB）是一个著名的例子（Parks等人，2018年，2020年，2022年）。因此，目前大多数关于细菌和古菌的正式描述都包含了基于基因组推断的系统发育树或基因组相关性测量（Vandamme和Peeters，2014年；Riesco和Trujillo，2024年）。因此，基因组测序提供了识别和描述新分类单元以及完善和修订现有分类所需的基本“原材料”。
有两个细菌群体受到全基因组序列信息的显著影响：农杆菌和根瘤菌（门Pseudomonadota）。农杆菌通常与植物根部的膨大（Gelvin，2009年）和根瘤病（Keane等人，1970年；Mafakheri等人，2021年）有关，而根瘤菌是许多豆科植物（Fabaceae科）的固氮共生体（de Lajudie等人，2019年）。历史上，农杆菌物种被归类为Alphaproteobacteria类和Rhizobiaceae科（Lassalle等人，2011年；Orme?o-Orrillo等人，2015年），但最近在玫瑰根瘤中发现了第一个属于Bartonellaceae科的农杆菌分离株（Hooykaas和Hooykaas，2025年）。根瘤菌物种也存在于Rhizobiaceae和Bartonellaceae科中，但许多也存在于Alphaproteobacteria的其他科（Devosiaceae、Nitrobacteraceae、Xanthobacteraceae和Methylobacteraceae）以及Betaproteobacteria类的Burkholderiaceae科中（Orme?o-Orrillo等人，2015年；diCenzo等人，2024年）。由于这些科内部的分类不一致性普遍存在，农杆菌和根瘤菌的分类常常需要系统基因组学数据（Laranjo等人，2012年；Young等人，2021年）。因此，所有当代的农杆菌和根瘤菌分类方法都包括全基因组比较（De Lajudie等人，2019年），几项最新的系统基因组学研究指出了错误或不一致的分类（Kuzmanovi?等人，2022年；Ma等人，2023a；diCenzo等人，2024年；Li等人，2024年；Naranjo-Robayo等人，2026年；van Lill等人，2026年）。
基于基因组的系统发育分析反复表明，Bartonellaceae和Rhizobiaceae（包含农杆菌和根瘤菌的最大两个科）中的几个谱系并不代表目前所定义的单系群（Willems，2014年；H?rdt等人，2020年；Ma等人，2023a；diCenzo等人，2024年；Li等人，2024年；Naranjo-Robayo等人，2026年）。特别是Bartonellaceae中最大的属Mesorhizobium的并系性得到了单基因数据（Willems，2014年）和基于基因组的数据（H?rdt等人，2020年；Li等人，2024年）的独立支持，多项研究也确认了存在演化上不同的谱系（Willems，2014年；H?rdt等人，2020年；diCenzo等人，2024年；Li等人，2024年）。Bartonellaceae和Rhizobiaceae中的多个属也报告了类似的系统发育不一致性和未解决的谱系边界问题（Kuzmanovi?等人，2022年；Ma等人，2023a；diCenzo等人，2024年；Naranjo-Robayo等人，2025年；van Lill等人，2026年）。尽管这些系统发育模式一致地表明需要重新评估Bartonellaceae和Rhizobiaceae中的多个谱系，但许多相应的分类单元仍未命名或未被正式提出（H?rdt等人，2020年；Naranjo-Robayo等人，2026年；van Lill等人，2026年）。这导致基于基因组的分类与这些生物的正式命名之间存在持续的不匹配。
造成这种不匹配的一个主要原因是，由于与模式材料和相关培养物的可获得性相关的要求，许多谱系尚未根据《国际原核生物命名法规》（ICNP）得到正式验证（Oren等人，2023年）。为了解决这一限制，我们采用了《基于序列数据的原核生物命名法规》（SeqCode），该法规为基于高质量基因组序列表示的分类单元提供正式验证的框架（Hedlund等人，2022年）。我们还处理了一个最近才根据ICNP得到验证的分类单元的分类问题。因此，本研究的目的是：（i）使用基于基因组的分析重新评估Bartonellaceae和Rhizobiaceae中农杆菌和根瘤菌谱系的分类；（ii）主要根据SeqCode，必要时根据ICNP，正式验证所得的分类结果。通过这样做，这项工作弥合了系统基因组学证据与命名实践之间的长期差距，使得那些反复被识别但往往仅“有效发表”的生物学上连贯的分类单元得以正式认可。
章节片段
基因组数据集
所有属于Bartonellaceae和Rhizobiaceae的农杆菌和根瘤菌物种，根据diCenzo等人（2024年）的定义，并基于2024年12月8日访问的《具有命名学地位的原核生物名称列表》（LPSN）进行鉴定（Parte等人，2020年）。为了减少下游系统发育分析中的随机误差（Steenwyk等人，2023年），我们纳入了全面的分类单元采样和两组不同的细菌标记基因。
为了研究Bartonellaceae和Rhizobiaceae中的农杆菌和根瘤菌的分类（diCenzo等人，2024年），我们从NCBI构建了一个包含283个基因组组装的数据集。这些基因组代表了根据ICNP规则有效发表名称的农杆菌和根瘤菌物种。我们排除了缺乏基因组数据或基因组数据表明属于GTDB中Bartonellaceae和Rhizobiaceae之外的物种群的物种（详见补充材料）
讨论
我们的基于基因组的分析为澄清Bartonellaceae和Rhizobiaceae科中农杆菌和根瘤菌之间的分类关系提供了坚实的基础，并重新审视了包含这些分类单元的属之间的界限。对92个UCBGs的核苷酸序列（Na等人，2018年）和120种蛋白质的氨基酸序列（Parks等人，2020年）进行的系统发育分析支持了与先前分类大致相符的支系（Ma等人
梅兰德雷·范·利尔（Melandré van Lill）：撰写——初稿，研究，正式分析，数据管理，概念化。艾玛·T·斯廷坎普（Emma T. Steenkamp）：撰写——审稿与编辑，监督，资源管理，概念化。玛丽克·帕尔默（Marike Palmer）：撰写——审稿与编辑，概念化。克里斯泽尔·W·比克斯（Chrizelle W. Beukes）：撰写——审稿与编辑，监督，概念化。斯蒂芬努斯·N·文特尔（Stephanus N. Venter）：撰写——审稿与编辑，监督，资源管理，概念化。
作者感谢比勒陀利亚大学和国家研究基金会-德国学术交流服务（NRF-DAAD）提供的学生资助（资助编号：PMDS240626233069）。
Baldwin和Fred，1929年
Chuvochina等人，2023年
Ferraz Helene等人，2022年
Frank，1889年
Graham等人，1991年
Hameed等人，2015年
Konstantinidis和Rosselló-Móra，2015年
van Lill等人，2024年
Muema等人，2025年
Otten等人，1992年
Teulet等人，2020年
Thompson等人，2021年
Viver等人，2023年
Weisberg等人，2023年
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报道的工作。
作者感谢比勒陀利亚大学林业与农业生物技术研究所（FABI）的植物健康生物技术卓越中心（CPHB）提供的基础设施支持。
