2月16日，我院林炜铁教授和罗剑飞副教授课题组在mSystems（IF=6.633）杂志上发表了一篇题为Production and Excretion of Polyamines To Tolerate High Ammonia, a Case Study on Soil Ammonia-Oxidizing Archaeon “Candidatus Nitrosocosmicus agrestis”的研究论文，博士生刘亮霆为论文第一作者。（论文链接：https://msystems.asm.org/content/6/1/e01003-20）。

氨氮是氨氧化微生物唯一/主要能量来源，由于物种、进化和栖息环境差异，不同种类氨氧化微生物对氨氮的耐受能力各异。其中，氨氧化细菌(AOB)耐受能力最强，可达1200mM氨氮；大部分氨氧化古菌(AOA)耐受能力小于20mM，只有新近发现的CandidatusNitrosocosmicus属的菌株(Ca. N. franklandus C13、Ca. N. oleophilus MY3、Ca. N. agrestis SS)可耐受50~200mM的氨氮；厌氧氨氧化菌(AnAOB)所有菌株均处于未培养状态，根据Anammox活性推测它们可耐受200mM的氨氮；完全氨氧化菌(Comammox)的氨氮耐受能力鲜有报道，但研究表明长期施氮肥有利于农田土壤中Comammox的生长。当前，人们对AOB耐高氨氮的能力已有很多的认识，但对它们的耐氨氮机制却知之甚少，更遑论AOA、AnAOB、Comammox等新型氨氧化微生物。

该研究基于课题组利用两步法富集策略(Front. Microbiol. 2019, 10: 875)得到的AOA菌株Ca. N. agrestis SS为研究对象，通过(1)比较基因组分析发现该菌株存在NH₄⁺→谷氨酰胺→精氨酸→多胺合成途径，(2)基因表达分析发现该途径上的基因在高氨氮培养时均显著上调，(3)UPLC-MS检测发现腐胺、亚精胺等多胺在高氨氮培养下的生成量均显著高于低氨氮培养时，(4)能量代谢分析表明高氨氮下氨氧化产生的能量仅有~10%(相较于低氨氮)用于了蛋白质的合成。基于上述研究结果，推测多胺的合成与外排可能是菌株Ca. N. agrestis SS及其它耐氨氮AOA耐受高氨氮的潜在机制。该研究对阐明AOA在农田土壤或其它环境中所扮演的角色、发挥的生态作用等有重要意义。

该研究得到了国家自然科学基金（41977034）和中央高校基本科研业务费项目（2019ZD33）的资助。

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