Paludisphaera mucosa  sp. nov., a Novel Planctomycete of the Family  Isosphaeraceae  from a Boreal Fen

A. A. Ivanova; Иванова А. А.; D. G. Naumoff; Наумов Д. Г.; I. S. Kulichevskaya; Куличевская И. С.; A. A. Meshcheriakova; Мещерякова А. А.; S. N. Dedysh; Дедыш С. Н.

doi:10.31857/S0026365623600104

PALUDISPHAERA MUCOSA SP. NOV., новый планктомицет семейства ISOSPHAERACEAE из бореального низинного болота

Авторы: Иванова А.А.¹, Наумов Д.Г.¹, Куличевская И.С.¹, Мещерякова А.А.¹^,2, Дедыш С.Н.¹
Учреждения:
1. Институт микробиологии им. С.Н. Виноградского, Федеральный исследовательский центр “Фундаментальные основы биотехнологии” РАН
2. Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, почвенный факультет
Выпуск: Том 92, № 4 (2023)
Страницы: 347-357
Раздел: ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ СТАТЬИ
URL: https://journals.rcsi.science/0026-3656/article/view/138204
DOI: https://doi.org/10.31857/S0026365623600104
EDN: https://elibrary.ru/RKYILM
ID: 138204

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ
Доступ закрыт

Доступ предоставлен
Доступ закрыт

Только для подписчиков

Аннотация
Об авторах
Список литературы
Дополнительные файлы
Статистика

Аннотация

Планктомицеты являются типичными обитателями северных болотных экосистем. В настоящей работе новый планктомицет рода Paludisphaera, штамм Pla2^T, был выделен из низинного болота бореальной зоны России. Изолят был представлен розово-пигментированными, одиночными или собранными в небольшие группы неподвижными сферическими клетками, размножающимися почкованием. Штамм Pla2^T являлся хемоорганотрофным психротолерантным мезофилом с оптимумом роста при pH 5.5‒6 и температуре 15‒20°C. Предпочтительными ростовыми субстратами нового планктомицета являлись полисахариды ксилан, ксантановая камедь и фитагель, а также некоторые сахара. Наиболее высокое сходство последовательности гена 16S рРНК штамма Pla2^T (97.9%) наблюдалось с последовательностью планктомицета “Paludisphaera soli” JC670^Т, выделенного из почвы высокогорья Гималаев. С другими представителями рода Paludisphaera, “P. rhizosphae-rae” JC665^Т и P. borealis PX4^Т, это сходство составляло 97.0 и 93.8% соответственно. Геном штамма Pla2^T, размером 8.21 млн п.о., содержал около 6.5 тыс. белок-кодирующих генов и 3 копии оперона рРНК. Содержание пар Г + Ц в ДНК составляло 67 мол. %. Сходство нуклеотидных последовательностей генома штамма Pla2^Т и ранее описанных представителей рода Paludisphaera составило от 79.4 до 82.6%. Эти генотипические отличия, а также ряд фенотипических особенностей позволили отнести планктомицет из низинного болота к новому виду рода Paludisphaera, Paludisphaera mucosa sp. nov. с типовым штаммом Pla2^T (=KCTC92668^T = VKM B-3698^T).

Ключевые слова

планктомицеты, филум Planctomycetota, семейство Isosphaeraceae, род Paludisphaera, низинные болота, деструкция полисахаридов

Список литературы

Наумов Д.Г. Филогенетический анализ α-галактозидаз семейства GH27 // Мол. биология. 2004. Т. 38. С. 463–476.
Naumoff D.G. Phylogenetic analysis of α-galactosidases of the GH27 family // Mol. Biol. (Moscow). 2004. V. 38. P. 388–399. https://doi.org/10.1023/B:MBIL.0000032210.97006.de
Наумов Д.Г. Иерархическая классификация гликозил-гидролаз // Биохимия. 2011. Т. 76. С. 764–780.
Naumoff D.G. Hierarchical classification of glycoside hydrolases // Biochemistry (Moscow). 2011. V. 76. P. 622–635. https://doi.org/10.1134/S0006297911060022
Наумов Д.Г. Семейство GH10 гликозилгидролаз: структура и эволюционные связи // Мол. биология. 2016. Т. 50. С. 151–160.
Naumoff D.G. GH10 family of glycoside hydrolases: structure and evolutionary connections // Mol. Biol. (Moscow). 2016. V. 50. P. 132–140. https://doi.org/10.1134/S0026893315060205
Наумов Д.Г., Куличевская И.С., Дедыш С.Н. Генетические детерминанты утилизации ксилана у планктомицета класса Phycisphaerae, Humisphaera borealis M1803T // Микробиология. 2022. Т. 91. С. 300–311.
Naumoff D.G., Kulichevskaya I.S., Dedysh S.N. Genetic determinants of xylane utilization in Humisphaera borealis M1803T, a planctomycete of the class Phycisphaerae // Microbiology (Moscow). 2022. V. 91. P. 249–258. https://doi.org/10.1134/S002626172230004X
Bondoso J., Albuquerque L., Nobre M.F., Lobo-da-Cunha A., da Costa M.S., Lage O.M. Aquisphaera giovannonii gen. nov., sp. nov., a planctomycete isolated from a freshwater aquarium // Int. J. Syst. Evol. Microbiol. 2011. V. 61. P. 2844–2850. https://doi.org/10.1099/ijs.0.027474-0
Chaumeil P.-A., Mussig A.J., Hugenholtz P., Parks D.H. GTDB-Tk: a toolkit to classify genomes with the Genome Taxonomy Database // Bioinformatics. 2020. V. 36. P. 1925–1927. https://doi.org/10.1093/bioinformatics/btz848
Chun J., Oren A., Ventosa A., Christensen H., Arahal D.R., da Costa M.S. et al. Proposed minimal standards for the use of genome data for the taxonomy of prokaryotes // Int. J. Syst. Evol. Microbiol. 2018. V. 68. P. 461–466. https://doi.org/10.1099/ijsem.0.002516
Dedysh S.N., Beletsky A.V., Ivanova A.A., Kulichevskaya I.S., Suzina N.E., Philippov D.A. et al. Wide distribution of Phycisphaera-like planctomycetes from WD2101 soil group in peatlands and genome analysis of the first cultivated representative // Environ. Microbiol. 2020. V. 23. P. 1510–1526. https://doi.org/10.1111/1462-2920.15360
Dedysh S.N., Ivanova A.A. Planctomycetes in boreal and subarctic wetlands: diversity patterns and potential ecological functions // FEMS Microbiol. Ecol. 2019. V. 95. Art. fiy227. https://doi.org/10.1093/femsec/fiy227
Donadio S., Monciardini P., Sosio M. Polyketide synthases and nonribosomal peptide synthetases: the emerging view from bacterial genomics // Nat. Prod. Rep. 2007. V. 24. P. 1073–1109. https://doi.org/10.1039/b514050c
Drula E., Garron M.-L., Dogan S., Lombard V., Henrissat B., Terrapon N. The carbohydrate-active enzyme database: functions and literature // Nucl. Acids Res. 2022. № Database issue (50). P. D571–D577. https://doi.org/10.1093/nar/gkab1045
Ferrer L., Mindt M., Suarez-Diez M., Jilg T., Zagorščak M., Lee J.H. et al. Fermentative indole production via bacterial tryptophan synthase alpha subunit and plant indole-3-glycerol phosphate lyase enzymes // J. Agric. Food Chem. 2022. V. 70. P. 5634–5645. https://doi.org/10.1021/acs.jafc.2c01042
Giovannoni S.J., Schabtach E., Castenholz R.W. Isosphaera pallida, gen. and comb. nov., a gliding, budding eubacterium from hot springs // Arch. Microbiol. 1987. V. 147. P. 276–284. https://doi.org/10.1007/BF00463488
Göker M., Cleland D., Saunders E., Lapidus A., Nolan M., Lucas S. et al. Complete genome sequence of Isosphaera pallida type strain (IS1B) // Stand. Genom. Sci. 2011. V. 4. P. 63–71. https://doi.org/10.4056/sigs.1533840
Helfrich E.J.N., Lin G.M., Voigt C.A., Clardy J. Bacterial terpene biosynthesis: challenges and opportunities for pathway engineering // Beilstein J. Org. Chem. 2019. V. 15. P. 2889–2906. https://doi.org/10.3762/bjoc.15.283
Ivanova A.A., Naumoff D.G., Miroshnikov K.K., Liesack W., Dedysh S.N. Comparative genomics of four Isosphaeraceae planctomycetes: a common pool of plasmids and glycoside hydrolase genes shared by Paludisphaera borealis PX4T, Isosphaera pallida IS1BT, Singulisphaera acidiphila DSM 18658T, and strain SH-PL62 // Front. Microbiol. 2017. V. 8. P. 412. https://doi.org/10.3389/fmicb.2017.00412
Kanehisa M., Sato Y., Morishima K. BlastKOALA and GhostKOALA: KEGG tools for functional characterization of genome and metagenome sequences // J. Mol. Biol. 2016. V. 428. P. 726–731. https://doi.org/10.1016/j.jmb.2015.11.006
Kaushik R., Sharma M., Gaurav K., Jagadeeshwari U., Shabbir A., Sasikala C. et al. Paludisphaera soli sp. nov., a new member of the family Isosphaeraceae isolated from high altitude soil in the Western Himalaya // Antonie van Leeuwenhoek. 2020. V. 113. P. 1663–1674. https://doi.org/10.1007/s10482-020-01471-w
Kovaleva O.L., Elcheninov A.G., Toshchakov S.V., Novikov A.A., Bonch-Osmolovskaya E.A., Kublanov I.V. Tautonia sociabilis gen. nov., sp. nov., a novel thermotolerant planctomycete, isolated from a 4000 m deep subterranean habitat // Int. J. Syst. Evol. Microbiol. 2019. V. 69. P. 2299–2304. https://doi.org/10.1099/ijsem.0.003467
Kulichevskaya I.S., Ivanova A.A., Detkova E.N., Rijpstra W.I.C., Sinninghe Damsté J.S., Dedysh S.N. Tundrisphaera lichenicola gen. nov., sp. nov., a psychrotolerant representative of the family Isosphaeraceae from lichen-dominated tundra soils // Int. J. Syst. Evol. Microbiol. 2017. V. 67. P. 3583–3589. https://doi.org/10.1099/ijsem.0.002172
Kulichevskaya I.S., Ivanova A.A., Suzina N.E., Rijpstra W.I.C., Damsté J.S.S., Dedysh S.N. Paludisphaera borealis gen. nov., sp. nov., a hydrolytic planctomycete from northern wetlands, and the proposal of Isosphaeraceae fam. nov. // Int. J. Syst. Evol. Microbiol. 2016. V. 66. P. 837–844. https://doi.org/10.1099/ijsem.0.000799
Kulichevskaya I.S., Ivanova A.O., Baulina O.I., Bodelier P.L.E., Damsté J.S.S., Dedysh S.N. Singulisphaera acidiphila gen. nov., sp. nov., a non-filamentous, Isosphaera-like planctomycete from acidic northen wetlands // Int. J. Syst. Evol. Microbiol. 2008. V. 58. P. 1186–1193. https://doi.org/10.1099/ijs.0.65593-0
Kumar S., Stecher G., Li M., Knyaz C., Tamura K. MEGA X : molecular evolutionary genetics analysis across computing platforms // Mol. Biol. Evol. 2018. V. 35. P. 1547–1549. https://doi.org/10.1093/molbev/msy096
Lane D.J. 16S/23S rRNA sequencing // Nucleic Acid Techniques in Bacterial Systematic / Eds. Stackebrandt E., Goodfellow M., New York: John Wiley & Sons, 1991. P. 115–175.
Lhingjakim K.L., Smita N., Kumar G., Jagadeeshwari U., Ahamad S., Sasikala C. et al. Paludisphaera rhizosphaereae sp. nov., a new member of the family Isosphaeraceae, isolated from the rhizosphere soil of Erianthus ravennae // Antonie van Leeuwenhoek. 2022. V. 115. P. 1073–1084. https://doi.org/10.1007/s10482-022-01758-0
Medema M.H., Blin K., Cimermancic P., De Jager V., Zakrzewski P., Fischbach M.A. et al. AntiSMASH: rapid identification, annotation and analysis of secondary metabolite biosynthesis gene clusters in bacterial and fungal genome sequences // Nucl. Acids Res. 2011. V. 39 (Web Server issue) P. W339–W346. https://doi.org/10.1093/nar/gkr466
Moore E.K., Villanueva L., Hopmans E.C., Rijpstra W.I.C., Mets A., Dedysh S.N. et al. Abundant trimethylornithine lipids and specific gene sequences are indicative of planctomycete importance at the oxic/anoxic interface in Sphagnum-dominated northern wetlands // Appl. Environ. Microbiol. 2015. V. 81. P. 6333–6344. https://doi.org/10.1128/AEM.00324-15
Naumoff D.G. β-Fructosidase superfamily: homology with some α-L-arabinases and β-D-xylosidases // Proteins. 2001. V. 42. P. 66–67. https://doi.org/10.1002/1097-0134(20010101)42:1<66::AID- PROT70>3.0.CO;2-4
Seemann T. Prokka: rapid prokaryotic genome annotation // Bioinformatics. 2014. V. 30. P. 2068–2069. https://doi.org/10.1093/bioinformatics/btu153
Serkebaeva Y.M., Kim Y., Liesack W., Dedysh S.N. Pyrosequencing-based assessment of the bacteria diversity in surface and subsurface peat layers of a northern wetland, with focus on poorly studied phyla and candidate divisions // PloS One. 2013. V. 8. P. e63994. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0063994
Staley J.T., Fuerst J.A., Giovannoni S., Schlesner H. The order Planctomycetales and the genera Planctomyces, Pirellula, Gemmata, and Isosphaera // The Prokaryotes / Eds. Balows A. et al. New York, NY: Springer New York, 1992. P. 3710–3731.
Wick R.R., Judd L.M., Gorrie C.L., Holt K.E. Unicycler: resolving bacterial genome assemblies from short and long sequencing reads // PLoS Comput. Biol. 2017. V. 13. P. e1005595. https://doi.org/10.1371/journal.pcbi.1005595
Wiegand S., Jogler M., Jogler C. On the maverick Planctomycetes // FEMS Microbiol. Rev. 2018. V. 42. P. 739–760. https://doi.org/10.1002/adsc.201