Metagenomic characterization of the metabolism, evolution, and global distribution of Candidatus Accumulibacter members in wastewater treatment plants

生物 基因组 环境生物技术 利基 生态学 克莱德 念珠菌 生态位 系统发育树 污水处理 微生物生态学 系统发育多样性 进化生物学 进化动力学 多元化(营销策略) 生态选择 竞赛(生物学) 基因组学 自然选择 进化生态学 生物信息学 系统发育学 计算生物学 社区 物种丰富度 群体感应 背景(考古学) 基因组 系统生物学 全生物 上位性 比较基因组学 代谢网络 微生物种群生物学 生态网络 基因 实验进化
作者
Xiaojing Xie,Liping Chen,Jiayue Yuan,Haixin Zheng,Lanying Zhang,Xiaokai Yu,Xianghui Liu,Chaohai Wei,Guanglei Qiu
出处
期刊:The ISME Journal [Springer Nature]
卷期号:19 (1)
标识
DOI:10.1093/ismejo/wraf278
摘要

Deciphering the genomic basis of ecological diversification in activated sludge microbiomes is essential for optimizing treatment technology and advancing microbial ecology. Here, we present a global genome-resolved investigation of Candidatus Accumulibacter, the primary functional agent of enhanced biological phosphorus removal, based on 828 metagenomes from wastewater treatment plants across six continents. We recovered 104 high-quality Candidatus Accumulibacter metagenome-assembled genomes, discovering a new clade (Clade IV), substantially expanding the known phylogenetic diversity and revealing a ubiquitous yet geographically heterogeneous global distribution. Phylogenomic and pangenome analyses uncovered extensive clade-specific gene gain and loss, particularly in nitrogen metabolism, suggesting divergent evolutionary trajectories shaped by relaxed selection and niche adaptation. Genome-wide patterns of convergent streamlining and enriched antiviral defense systems indicate selective pressures from strong competition and viral predation. Constraint-based metabolic modeling revealed pervasive amino acid autotrophies and metabolic complementarity, coupled with distinct carbon utilization strategies that support ecological specialization across operational settings. Experimental validation reconciled model-phenotype discrepancies, highlighting the importance of transporter promiscuity and gene regulation in carbon substrate assimilation. Collectively, our findings redefine Candidatus Accumulibacter as a dynamic model of microbial genome plasticity, metabolic adaptation, and ecological resilience, providing an insight into understanding how microbial communities adapt and respond under engineered environmental conditions.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
传奇3应助YOWIE采纳,获得30
1秒前
稳重的傲芙完成签到,获得积分10
2秒前
3秒前
4秒前
赘婿应助qqq采纳,获得30
4秒前
諵来北往完成签到,获得积分10
5秒前
chenjian完成签到,获得积分10
6秒前
厨子今晚不做饭完成签到 ,获得积分10
6秒前
lius完成签到,获得积分10
7秒前
8秒前
8秒前
在木星发布了新的文献求助10
9秒前
9秒前
lin0u0完成签到,获得积分10
9秒前
朱加凤完成签到,获得积分10
10秒前
13秒前
AA完成签到,获得积分10
13秒前
dinghongzhen完成签到,获得积分10
14秒前
科研通AI6.1应助在木星采纳,获得10
14秒前
16秒前
rongliangyang完成签到,获得积分10
17秒前
HUHU应助miemie采纳,获得10
17秒前
好家伙完成签到,获得积分10
19秒前
20秒前
老何发布了新的文献求助10
20秒前
21秒前
眯眯眼的枕头完成签到,获得积分10
22秒前
满家归寻完成签到 ,获得积分10
25秒前
wuhu完成签到 ,获得积分10
26秒前
Zz完成签到,获得积分10
26秒前
风中志泽完成签到,获得积分10
28秒前
万能图书馆应助唐浩采纳,获得10
29秒前
30秒前
JamesPei应助风清扬采纳,获得10
31秒前
煲煲煲仔饭完成签到 ,获得积分10
32秒前
张有志完成签到 ,获得积分10
33秒前
33秒前
momo完成签到,获得积分10
33秒前
dingyushu完成签到,获得积分10
34秒前
得己完成签到 ,获得积分10
36秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Les Mantodea de Guyane Insecta, Polyneoptera 2000
Emmy Noether's Wonderful Theorem 1200
Leading Academic-Practice Partnerships in Nursing and Healthcare: A Paradigm for Change 800
基于非线性光纤环形镜的全保偏锁模激光器研究-上海科技大学 800
Signals, Systems, and Signal Processing 610
Research Methods for Business: A Skill Building Approach, 9th Edition 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6410798
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8230031
关于积分的说明 17464253
捐赠科研通 5463763
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2886993
邀请新用户注册赠送积分活动 1863440
关于科研通互助平台的介绍 1702532