• 1.摘要
  • 2.基本信息
  • 3.生理生化特性
  • 3.1.进化地位和菌株分布
  • 3.2.生长速率和营养性
  • 3.3.菌株活性的影响因素
  • 4.基因组特性
  • 4.1.缺失的尿素转运蛋白
  • 4.2.基因组大片段的翻转
  • 4.3.头孢菌素水解酶
  • 5.菌株价值
  • 6.参考资料

污泥细小亚硝化菌

污泥细小亚硝化菌

污泥细小亚硝化菌,学名Nitrosotenuis cloacae,是第一株来源于污水处理系统的可培养氨氧化古菌(AOA)。随着其生理生化特性和基因组特性的揭示,该菌株对于研究污水处理系统中的AOA起到了至关重要的参考作用。

基本信息

  • 中文名

    污泥细小亚硝化菌

  • 外文名

    Nitrosotenuis cloacae

  • 古菌界(Archaea)

  • 奇古菌门(Thaumarchaeota)

  • 细小亚硝化菌属(Nitrosotenuis)

  • 发现地

    污水处理厂

生理生化特性

进化地位和菌株分布

污泥细小亚硝化菌的进化地位

Nitrosotenuis cloacae的第一个菌株名为SAT1,经过amoA基因系统发育鉴定,该菌属于古菌中的Group I.1a。按照park等人的分类方法,可进一步归属于污水AOA分支B(Wastewater Cluster B,原文中简称WWC-B)。该分支的AOA在世界各地的多个污水处理系统中均被发现,是污水处理系统中AOA的一个比较重要分支。

根据目前已有的资料分析,该菌目前广泛分布于淡水湖泊,污水处理系统,饮用水处理系统等低盐度的环境中。

生长速率和营养性

生长曲线和自养性试验

通过生长试验,测定出菌株SAT1的比生长速率为0.25 d-1,比氨氧化速率为3.8 fmol cell-1d-1,与其他氨氧化古菌相当。由稳定同位素标记(SIP)试验,证实了该菌可以利用13C标记的NaHCO3,因而可以进行自养生长。

菌株活性的影响因素

菌株活性的影响因素

该菌株SAT1最适pH为6.0,最适温度为29℃,氨氮和亚硝态氮耐受上限均为3mM。盐度耐受上限仅为0.03%,等价于电导率约647µS/cm,无耐盐能力,但能适应175µS/cm的低渗透压环境。对氨氧化抑制剂烯丙基硫脲(ATU)的耐受极限较高,大于500µM。其余一些生理生化特性请见文献原文。

基因组特性

Nitrosotenuis cloacae SAT1的基因组圈图

除了试验测定其生理生化特性之外,研究者还在同一篇文献中完整地测定了该菌的全基因组序列。完整序列总长为1.62Mb,采用NCBI的PGAP注释流程对基因组进行注释,注释结果中包含1855个基因。目前全部基因组序列已经上传到GenBank数据库,登录号为CP011097.21

缺失的尿素转运蛋白

Nitrosotenuis cloacae SAT1的尿素相关基因

很有意思的是,与目前已经发现的其他AOA基因组不同,SAT1的基因组中虽然包含一整套尿素降解相关基因,但其中的尿素转运蛋白基因(UT)却是一个被重组打断的假基因。这导致SAT1菌株失去了尿素转运的功能,因而也无法利用尿素。这也得到了尿素培养试验的证实。据推测,这一假基因是进化过程中的遗迹,在其他AOA中尚未出现这样的情况。

基因组大片段的翻转

图1 SAT1与其他AOA的可视化共线性比较分析