国际微生物生态学旗舰杂志《The ISME Journal》2024年第一期发表了我院王保战教授、蒋建东教授和高萍博士生，与厦门大学郑越副教授、俄克拉荷马大学秦玮教授、周集中教授、华盛顿大学David A. Stahl教授等国内外多位科学家联合，发现氨氧化古菌（AOA）新类群的研究工作。文章题为《Novel order-level lineage of ammonia-oxidizing archaea widespread in marine and terrestrial environments》。

AOA是全球氮素循环最重要和核心的功能微生物类群之一，它占海洋浮游微生物的30%，占土壤微生物类群可高达5%，在全球氮循环中扮演着重要角色。目前领域内把地球上已知的AOA分为三个主要目水平的类群：Nitrosopumilales（海洋类群）、Nitrososphaerales（陆地类群）、Ca. Nitrosocaldales（热泉类群）。本研究发现了第四个单独的AOA目水平类群，命名为Candidatus Nitrosomirales。（“mirus”是amazing的意思, 突出了这一支惊人的广泛生境分布）。本研究有以下四点主要发现：

[1] Ca. Nitrosomirales作为一支独立的目水平AOA分支：尽管氨氧化微生物amoA gene是NCBI数据库中序列数最多的功能基因，但是之前AOA的进化分析完全忽略了这一早期分化出来的基础分支。这个新分支与嗜热Ca. Nitrosocaldales形成姊妹支。总之，本研究新发现的Ca. Nitrosomirales的加入，完善了AOA进化图谱的基本骨架。

[2] Ca. Nitrosomirales在陆地和海洋中广泛分布：通过针对30万个左右的微生物组样品系统分析发现，Ca. Nitrosomirales拥有广泛的生境分布，在陆地、海洋和热泉中均有分布，尤其是在陆地地下水和深海某些海绵共生的AOA类群中占有很高的比例，可分别高达96.1%和100%。

[3] Ca. Nitrosomirales具备使用甲酸作为还原力和还原硝酸根的潜力：与AOA经典三大分支不同的是，新分支拥有一套完整的以硝酸为电子受体，以甲酸作为电子供体的代谢基因、转运蛋白和电子传递链。这扩展了AOA的代谢多样性，暗示Ca. Nitrosomirales可能在缺氧和缺氨的情况下有特殊的适应机制。

[4] 重塑对全球AOA物种进化和生境扩张路径的认知：之前领域内对AOA进化路径的共识是，AOA共同祖先只有一条从热泉到中温陆地再到中温海洋的单一生境扩张和进化途径。通过我们更加细致的研究发现，原本认为只限于分布在陆地热泉环境的Ca. Nitrosocaldales AOA，也包含了了海洋热液口的海洋类群。并且四个AOA目水平的分支都跨越了陆地和海洋生境，Ca. Nitrosomirales跨越了嗜热和嗜温的生境。这些证据强烈挑战了已有的AOA物种单一进化路径，强调AOA物种进化路径不止经典认识的一条路径，推测AOA从陆地到海洋，从嗜热到嗜温的进化途径可能有多条。

郑越副教授和王保战教授是论文共同一作，蒋建东教授、Willm Martens-Habbena教授、秦玮教授为共同通讯作者。国内参与该项工作的还有南京农业大学高萍博士生、青岛大学苏晓泉教授、厦门大学王大志教授、张瑶教授、深圳大学李猛教授、南方科技大学张传伦教授、中国科学院城市与环境研究所赵峰研究员等。

文章正文链接如下

https://doi.org/10.1093/ismejo/wrad002