白菜官网李文均教授团队在深古菌的热适应性和功能多样性研究中取得重要进展

深古菌纲（Candidatus Bathyarchaeia，原为深古菌门）系统发育多样且功能特异，是深海沉积物中主要的古菌类群之一。其分布广泛，可生存于海洋、陆地等多种生态系统。国内外已有不少对海洋生态系统中深古菌的物种和功能多样性进行了深度探索研究，然而对陆生环境尤其是高温环境下深古菌类群的研究相对较为匮乏；并且当前深古菌的层级分类结构较为混乱，缺少完备的分类体系；此外，深古菌是首次于广古菌门（Euryarchaeota）外发现的具有编码mcrABG基因的微生物类群，该基因是甲烷生成和烷烃氧化作用的关键基因，其关于甲烷/烷烃代谢的起源与进化机理尚未可知。对于深古菌生命暗物质的研究，将为揭开深古菌的神秘面纱，拓展其多样性和进化认知具有重要意义。

图一 95个深古菌基因组的16S rRNA基因树与基因组树的差异

李文均教授团队从基因组层面对深古菌纲的分类进行重新梳理，将其划分成7个目和15个科（图一）；并选取位于中国云南省和西藏自治区的热泉作为研究样点，利用宏基因组学和比较基因组学手段，深度解析深古菌在热泉环境中的代谢潜能，并探究它们在高温极端环境的代谢特征、生存策略，和甲烷/烷烃代谢的起源与进化。结果显示，陆地热泉环境中的深古菌代谢多样性高，具有丰富的碳代谢潜能（图二）。嗜热深古菌的基因组更小、基因更少但注释密度更高，可能由基因组精简化过程驱动；而专性嗜热的类群具有更广谱的多糖降解能力（图三）。重构烷烃代谢的进化历史发现，深古菌的祖先不具备代谢烷烃和甲基化化合物的能力；而水平基因转移是其代谢多样性的重要驱动力（图四）。

近日，该研究成果“Comparative genomics reveals thermal adaptation and a high metabolic diversity in Candidatus Bathyarchaeia”发表在mSystems学术期刊上。白菜官网博士生戚雁玲和澳大利亚昆士兰大学Paul N. Evans为本论文的共同第一作者，李文均教授和中国科学技术大学花正双研究员为共同通讯作者。白菜官网博士生李昱娴、饶阳之、屈燕妮，博士后谭莎、焦建宇，内华达大学拉斯维加斯分校Brian P. Hedlund教授、华南师范大学束文圣教授为本文的共同作者。得到了国家自然科学基金（Nos. 91951205和32061143043）、广东省自然科学基金研究团队项目（No. 2016A030312003）、广州市民生科技计划（No. 201803030030）等项目的资助。

原文链接：https://doi.org/10.1128/mSystems.00252-21

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