中国西部从齐氏姬鼠粪便中分离出的李氏链球菌新种(Streptococcus lishijunsis sp. nov.)及其基因组功能分析

　　本研究针对从中国贵州威宁齐氏姬鼠粪便中分离的两株α-溶血性链球菌，通过多相分类学和全基因组分析技术，鉴定并描述了一个链球菌属新种——李氏链球菌(Streptococcus lishijunsis sp. nov.)。研究人员整合了MALDI-TOF MS、16S rRNA测序、全基因组测序(Illumina NovaSeq X Plus)、平均核苷酸一致性(ANI)和数字DNA-DNA杂交(dDDH)等分子鉴定技术，结合表型特征(Biolog GEN III、API 50CH、API ZYM)和化学分类学分析(脂肪酸组成、极性脂质、呼吸醌)，证实该新种与最近似种S. hyointestinalis的ANI值仅为72.01%、dDDH值为20.6%，显著低于物种划分阈值。基因组功能注释(CARD、KEGG、COG、NR、PHI、VFDB)揭示了其携带45个抗生素耐药基因(如vanH、mreA)和96个毒力因子相关基因，但毒力特征显示其更倾向于定植而非侵袭性感染。该研究拓展了链球菌属的物种多样性，为野生动物相关链球菌的生态适应和潜在临床意义提供了重要见解。

　　

在微生物分类学研究快速发展的今天，链球菌属(Streptococcus)的物种多样性不断被重新定义。截至2024年11月，LPSN数据库记录的链球菌属物种和亚种已达230个，其中有效发表的有198个。这类细菌不仅是临床感染性疾病的重要病原体，可引起子宫内膜炎、呼吸道感染、心内膜炎、脑膜炎、关节炎和乳腺炎等多种疾病，同时也是野生动物体内重要的共生微生物。近年来，从野生动物特别是高原地区动物体内分离新型链球菌物种的研究取得显著进展，例如从青藏高原的喜马拉雅旱獭和藏羚羊粪便中发现的S. marmotae、S. halotolerans、S. himalayensis等多个新种。

齐氏姬鼠(Apodemus chevrieri)是一种主要分布在中国西南云南、贵州高原地区的啮齿类动物。在这项发表于《BMC Microbiology》的研究中，周健等研究人员从贵州威宁县海拔2248米地区捕获的齐氏姬鼠粪便样本中分离到两株革兰氏阳性、无运动性、α-溶血性的链球菌菌株zg-JUN1979^T和zg-JUN1980。通过全面的多相分类学研究，研究人员鉴定并描述了一个链球菌属新种——李氏链球菌(Streptococcus lishijunsis sp. nov.)，并对其基因组功能特征进行了深入分析。

研究采用了多项关键技术方法：通过矩阵辅助激光解吸电离飞行时间质谱(MALDI-TOF MS)和16S rRNA基因测序进行初步鉴定；使用Illumina NovaSeq X Plus平台进行全基因组测序；采用平均核苷酸一致性(ANI)和数字DNA-DNA杂交(dDDH)进行基因组分类学分析；通过Biolog GEN III、API 50CH和API ZYM试验评估表型特征；利用气相色谱和二维薄层色谱分析脂肪酸组成和极性脂质特征；借助CARD、KEGG、COG、NR、PHI和VFDB等多个数据库进行基因组功能注释。所有样本来源于贵州威宁地区的齐氏姬鼠粪便样本。

结果

Cultural and morphological characteristics（培养和形态特征）

菌株zg-JUN1979^T和zg-JUN1980在含5% CO₂的37℃有氧条件下生长最佳，在哥伦比亚血琼脂平板上形成浅黄色、圆形、光滑、凸起、边缘整齐的菌落，并产生α-溶血环。显微镜观察显示为革兰氏阳性球菌，无运动性。透射电镜显示细菌细胞中央有圆形核区，细胞壁较厚，电子密度低，周边轮廓不规则，部分细菌细胞壁上观察到荚膜样和菌毛样结构。扫描电镜显示细菌细胞主要为球形或卵圆形，无鞭毛。

Evolutionary analysis based on 16 S rRNA gene（基于16S rRNA基因的进化分析）

获得菌株zg-JUN1979^T和zg-JUN1980近全长的16S rRNA基因序列(1536 bp)，与最近似种Streptococcus hyointestinalis的相似性为97.35%，与Streptococcus porcorum的相似性为97.17%。系统发育分析(NJ和ML重建)显示两个菌株形成一个独立的进化枝，自展值支持率为100%，确认它们是一个独立的分类单元。

Whole-genome sequencing（全基因组测序）

菌株zg-JUN1979^T和zg-JUN1980的全基因组测序读数分别组装成58和64个contig。zg-JUN1979^T的N50为71,984 bp，覆盖度为98.97%；zg-JUN1980的N50为134,472 bp，覆盖度为99.55%。两个组装的污染比均为0.09%。G+C含量分别为40.06%和40.13%，总序列长度分别为1,819,964 bp和1,815,486 bp。

ANI and dDDH analysis based on Whole-genome sequencing（基于全基因组测序的ANI和dDDH分析）

菌株zg-JUN1979^T和zg-JUN1980之间的dDDH值为90.6%(远高于70%的物种划分阈值)，ANI值为98.99%(高于95%阈值)，确认它们属于同一个物种。与S. hyointestinalis NCTC 12,224^T的dDDH值仅为20.9%，ANI值为74.53%；与S. caballi ATCC BAA-1485^T的dDDH值为21.1%，ANI值为72.26%，明显区别于这些已建立的链球菌物种。与所有198个已测序的链球菌物种/亚种的dDDH值在17.6-31.3%之间，均显著低于物种划分阈值。

Phenotypic and biochemical characteristics（表型和生化特征）

Biolog GEN III测试显示新菌株能够利用龙胆二糖、蔗糖、α-酮戊二酸等碳源，而S. hyointestinalis NCTC 12,224^T对这些碳源利用为阴性。API 50CH测试显示两个新菌株对D-半乳糖和N-乙酰葡糖胺的产酸能力存在差异。API ZYM测试显示zg-JUN1979^T具有碱性磷酸酶和酸性磷酸酶活性，而zg-JUN1980则显示β-葡萄糖苷酶活性。

Chemotaxonomic data（化学分类学数据）

脂肪酸分析显示主要脂肪酸为C_14:0(30.8%)和C_16:0(34.1%)。极性脂质分析显示主要包含二磷脂酰甘油(DPG)、磷脂酰甘油(PG)、磷脂酰乙醇胺(PE)和磷脂酰胆碱(PC)以及糖脂(GL)和未鉴定脂质(UL)。未检测到显著的呼吸醌。

Genome annotation and analysis（基因组注释和分析）

对菌株zg-JUN1979^T的基因组注释发现45个抗生素耐药基因，涵盖核糖体靶点突变(如rpsE突变介导的壮观霉素耐药)、外排泵系统(如Major Facilitator Superfamily转运蛋白efrB介导的大环内酯类药物外排)和酶靶点修饰(如RNA聚合酶β亚基rpoC突变导致达托霉素结合亲和力降低)三种主要耐药机制。毒力因子分析(VFDB)发现96个毒力相关基因，功能分类显示在三种关键领域显著富集：磷酸壁生物合成(tagB、ltaS共占毒力因子的18.3%)、粘附机制(srtA介导的表面蛋白锚定)和应激反应系统(clpP蛋白酶复合物促进蛋白质周转)。PHI数据库分析表明大多数毒力相关基因与降低致病性相关。

https://hunyuan-plugin-1258344706.cos.ap-nanjing.myqcloud.com/pdf_youtu/img/2b8958a832692fbff948da77b5c8a4f3-image.png' caption=''>