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趋磁细菌 (Magnetotactic
bacteria，MTB) 是一类独特的微生物，它们通过生物矿化磁性纳米粒子来感知和穿越地磁场。趋磁细菌属于硝化螺旋菌门 (以前称为硝化螺旋菌目)，生长在多样化的水生生态系统中。因为它们每个细胞可产生数百个磁铁矿 (Fe3O4 ) 磁小体纳米粒子，远远超过其他 MTB而备受关注。人们对硝化螺旋菌MTB 的形态、系统发育和基因组多样性进行了广泛研究。然而，由于缺乏培养技术，人们对硝化螺旋菌 MTB 的代谢和生态生理学知之甚少。
中国科学院地质与地球物理研究所林巍研究员团队建立了一种方法，使用纳米级二次离子质谱 (NanoSIMS) 结合基于 rRNA 的原位杂交和针对特定目标的微型宏基因组学，在单细胞水平上将未培养的硝化螺旋菌 MTB 种群 (名为 LHC-1) 的形态学、基因组学和代谢研究联系起来。相关文章发表在权威期刊Microbiome上，题目：Linking morphology, genome, and metabolic activity of uncultured magnetotactic Nitrospirota at the single-cell level。![]()
作者利用磁性方法从淡水湖中分离出 LHC-1，并使用基因组解析微型宏基因组学重建了 LHC-1 的草图基因组。结果发现 10 个 LHC-1 细胞足以作为模板来获得高质量的草图基因组。基因组分析表明LHC-1 具有 CO2固定和 NO3−还原的潜力，通过结合稳定同位素孵育和随时间推移的 NanoSIMS 分析，在单细胞水平上进一步表征了这一点。此外，NanoSIMS结果揭示了 LHC-1 中特定的元素分布，并且不同 LHC-1 细胞之间 CO 2和 NO3−代谢的异质性随着孵育时间的增加而增加。该研究构建的程序提供了一种有前途的策略，可以同时研究自然环境中未培养微生物的形态、基因组和生态生理学。
Ji, R., Wan, J., Liu, J. et al. Linking morphology, genome, and metabolic activity of uncultured magnetotactic Nitrospirota at the single-cell level. Microbiome 12, 158 (2024). https://doi.org/10.1186/s40168-024-01837-6
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