Verrucomicrobiota

Verrucomicrobiota (frühere Bezeichnung Verrucomicrobia) ist ein Phylum (Abteilung oder Stamm) gramnegativer Bakterien, das nur wenige beschriebene Arten enthält. Die identifizierten Arten wurden aus Süßwasser, Meerwasser, Boden und menschlichen Fäkalien isoliert. Eine Reihe noch nicht kultivierter Arten wurde in Verbindung mit eukaryotischen Wirten identifiziert, darunter extrusive explosive Ektosymbionten von Protisten und Endosymbionten von Nematoden, die in deren Gameten leben.[2]

Verrucomicrobiota

Verrucomicrobium spinosum. 'wp': warzenartige Gebilde („Prosthäkate“), 'fi': haarartige sog. „Fimbrien“, ausgehend von den Spitzen einiger Prosthäkate

Systematik
Domäne: Bakterien (Bacteria)
ohne Rang: Gracilicutes
ohne Rang: PVC-Gruppe (PVC group[1])
ohne Rang:  ?Planctobacteria
Abteilung: Verrucomicrobiota
Wissenschaftlicher Name
Verrucomicrobiota
Hedlund 2021[2]

Verrucomicrobiota kommen in der Umwelt häufig vor, sind aber relativ inaktiv.[3] Dieses Phylum hat zwei Schwesterphyla: Chlamydiota (ehemals Chlamydiae, mit den Chlamydien) und Lentisphaerota (ehemals Lentisphaerae) innerhalb des PVC-Superphylums.[4] Der Phylum Verrucomicrobiota lässt sich von benachbarten Phyla innerhalb der PVC-Gruppe durch das Vorhandensein mehrerer konservierter Signatur-Indels (englisch conserved signature indels, CSIs) unterscheiden.[5] Diese CSIs stellen charakteristische, synapomorphe Merkmale dar, die auf eine gemeinsame Abstammung der Verrucomicrobiota und eine von anderen Bakterienkladen unabhängige Abstammung hindeuten.[6][7] Es wurden auch CSIs gefunden, die Verrucomicrobiota und Chlamydiota ausschließlich mit allen anderen Bakterien gemeinsam haben. Diese CSIs belegen, dass die Chlamydiota die engsten Verwandten von Verrucomicrobiota sind, und dass sie enger miteinander verwandt sind als mit den Planctomycetales.[7] Die Verrucomicrobiota gehören möglicherweise zur Gruppe der Planctobacteria innerhalb der größeren Gruppe der Gracilicutes.[8]

Überblick über ausgewählte Merkmale von vier pflanzenbesiedelnder Stämme der Verruco­micro­biota. Merkmale, die diesen gemeinsam sind, sind blau dargestellt. Neben dem Kohlenhydratstoffwechsel, ausgewählten Transportern und Stickstoffkreisläufen sind auch vermutete Wechselwirkungen zwischen Pflanze und Mikrobe dargestellt.

Im Jahr 2008 wurde das gesamte Genom von Methylacidiphilum infernorum mit einer Größe von 2,3 Mbp (Megabasenpaarae) veröffentlicht. Auf dem einzigen zirkulären Bakterienchromosom wurden nach Vorhersage Gene für 2473 kodierte Proteine gefunden, von denen 731 keine nachweisbaren Homologe hatten. Diese Analysen ergaben jedoch viele mögliche Homologien mit den Pseudomonadota.[9][10]

Phylogenie

16S-rRNA-basiert nach The All-Species Living Tree Project, LTP_01_2022[11]

 ​ 

 Kiritimatiellota 

Kiritimatiellae


 Verrucomicrobiota 
 Opitutae 
 Opitutales 

Opitutaceae


 Puniceicoccales 

Alterococcus


   

Puniceicoccaceae




 "Verrucomicrobia" 

„Pedosphaerales“


   
 Terrimicrobiales 

Terrimicrobiaceae


 Verrucomicrobiales 

Verrucomicrobiaceae


   

Akkermansiaceae


   

Rubritaleaceae








   
 Lentisphaerota​ 

Lentisphaeria




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Basierend auf 120 Einzelkopie-Markerproteinen GTDB, GTDB 08-RS214[12]

 ​Verrucomicrobiota 

 Kiritimatiellia 
 "Spyradenecales" 

„Spyradenecaceae“


 Kiritimatiellales 

Kiritimatiellaceae


   

Tichowtungiaceae


   

Pontiellaceae





 "Verrucomicrobiia" 

 Opitutales 

Opitutaceae


   


„Moanibacteraceae“


   

Verruco-01



   



„Merdousiaceae“


   

„Spyradosomataceae“



   

„Cerasicoccaceae“



   

„Coraliomargaritaceae“


   

Puniceicoccaceae







   

 "Limisphaerales"​ 

„Limisphaeraceae“


   

„Pedosphaeraceae“




   

 "Methylacidiphilales"​ 

„Methylacidiphilaceae“



   
 Terrimicrobiales 


„Chthoniobacteraceae“


   

„Udaeobacteraceae“



   

Terrimicrobiaceae


   

„Xiphinematobacteraceae“




 Verrucomicrobiales 

Akkermansiaceae


   

SLCJ01


   

Verrucomicrobiaceae









   
 Lentisphaeria​ 

 Lentisphaerales 

Lentisphaeraceae



   
 Oligosphaerales 

Oligosphaeraceae


 Victivallales 

Victivallaceae






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Systematik

Die gegenwärtig akzeptierte Taxonomie basiert auf der List of Prokaryotic names with Standing in Nomenclature (LPSN)[13] und des National Center for Biotechnology Information (NCBI),[1] ergänzt nach der Genome Taxonomy Database (GTDB). Es ist nur eine Auswahl der Gattungen und einige Spezies angegeben, Synonyme sind in eckigen Klammern angegeben:[12]

Phylum Verrucomicrobiota Hedlund 2021,[2] Synonyme:

„Verrucomicrobiota“ Whitman et al.. 2018
„Verrucomicrobaeota“ Oren et al.. 2015
„Verrucomicrobia“ Hedlund et al.. 1997 / Hedlund 2010 / Yoon et al.. 2010
  • Klasse Opitutae Choo et al.. 2007
    • Ordnung Opitutales Choo et al.. 2007
      • Familie „Cerasicoccaceae“ Pallen, Rodriguez-R & Alikhan 2022 [KCTC-12870]
      • Familie „Coraliomargaritaceae“ Pallen, Rodriguez-R & Alikhan 2022 [DSM-45221]
      • Familie „Merdousiaceae“ Pallen, Rodriguez-R & Alikhan 2022 [CAG-312]
      • Familie „Moanibacteraceae“ Pallen, Rodriguez-R & Alikhan 2022
      • Familie Opitutaceae Choo et al.. 2007
        • Gattung Albicoccus[14] [EW11(G)] mit A.flocculans[14] [EW11 sp003054665(G), Optitutaceae bacterium EW11(N)] – Stamm EW11
        • Gattung Alterococcus Shieh & Jean 1999
        • Gattung Cephaloticoccus Lin et al.. 2016
        • Gattung „Ca. Didemniditutus“ corrig. Lopera et al.. 2017
        • Gattung Ereboglobus Tegtmeier et al.. 2018
        • Gattung „Geminisphaera“ Wertz et al.. 2018
        • Gattung „Lacunisphaera“ Rast et al.. 2017
        • Gattung Nibricoccus Baek et al.. 2019
        • Gattung Oleiharenicola Rochman et al.. 2018
        • Gattung Opitutus Chin et al.. 2001 mit O. oryzae [O. sp. ER46(N)] – Stamm ER46[14]
        • Gattung Pelagicoccus Yoon et al.. 2007
        • Gattung Rariglobus Pitt et al.. 2020
        • Gattung „Ca. Synoicihabitans“ Murray et al.. 2021
      • TME-Aufnahme eines Stage-II-Epixenosoms an der Oberfläche von Euplotidium itoi (syn. Paraeuplotidium itoi)[15]
        Giovanna Rosati, 1999
        Familie Puniceicoccaceae Choo et al.. 2007
      • Familie „Spyradosomataceae“ Pallen, Rodriguez-R & Alikhan 2022
      • Familie Verruco-01
        • Gattung Oceanipulchritudo Feng et al.. 2020
  • Klasse „Methylacidiphilae“(N) (in der GTDB zur Klasse Verrucomicribiae)
    • Ordnung „Methylacidiphilales“ Op den Camp 2009 [„Limisphaerales“ Podosokorskaya et al.. 2022, ?Verrucomicrobia subdivision 2[14]]
      • Familie „Methylacidiphilaceae“ Op den Camp 2009
        • Gattung „Methylacidimicrobium“ van Teeseling et al.. 2014
        • Gattung „Ca. Methylacidiphilum“ Hou et al.. 2008 mit M. fumariolicum
        • Gattung „Ca. Methylacidithermus“ Picone et al.. 2021 mit Ca. M. pantelleriae
      • Familie „Limisphaeraceae“ Pallen, Rodriguez-R & Alikhan 2022 [NGM72-4]
      • Familie „Pedosphaeraceae“
      • Familie GAS474(G)[14]
      • Familie UBA1321
        • Gattung LW23(G) mit LW23 sp003054695 [Verrucomicrobia bacterium LW23(N))] – Stamm LW23[14]
    • Methylacidiphilae ohne nähere Zuordnung
      • Methylacidiphilae bacterium JGI 000193CP-F02(N)
  • Klasse „Spartobacteria“(N) [Xiphinematobacteriaceae,(N) Verrucomicrobia subdivision 2(N)] (in der GTDB zur Klasse Terrimicrobia)
    • Gattung Spartobacter(N) (in der GTDB zur Gattung Terrimicrobium) mit S. rhizophilus[14] [Spartobacteria bacterium LR76(N), Terrimicrobium sp003054655(G)] – Stamm LR76[14]
  • Klasse Terrimicrobia García-López et al.. 2020
    • Ordnung Terrimicrobiales García-López et al.. 2020 [„Chthoniobacterales“ Sangwan et al.. 2004]
      • Familie „Chthoniobacteraceae“ Sangwan et al.. 2004
      • Familie Terrimicrobiaceae García-López et al.. 2020
      • Familie „Udaeobacteraceae“ Pallen, Rodriguez-R & Alikhan 2022 [UBA10450]
      • Familie „Xiphinematobacteraceae“
        • Gattung „Ca. Xiphinematobacter“ Vandekerckhove et al.. 2000
      • Familie UBA10450(G)
  • Klasse Verrucomicrobiae Hedlund et al.. 1998
    • Ordnung Verrucomicrobiales Ward-Rainey et al.. 1996
      • Familie Akkermansiaceae Hedlund & Derrien 2012
      • Familie SLCJ01
        • Gattung „Sulfuriroseicoccus“ Feng et al.. 2022
      • Familie Verrucomicrobiaceae Ward-Rainey et al.. 1996 [Verrucomicrobia subdivision 1(N)]
        • Gattung „Fucophilus“ Sakai et al.. 2001b
        • Gattung Brevifollis Otsuka et al.. 2013
        • Gattung Phragmitibacter Szuróczki et al.. 2021
        • Gattung Prosthecobacter Staley et al.. 1976 ex Staley et al.. 1980
        • Gattung Roseimicrobium Otsuka et al.. 2013
        • Gattung Verrucomicrobium Schlesner 1988[16] mit V. spinosum
  • Gattungen ohne nähere Zuordnung
  • Gattung ?„Ca. Nucleicoccus“ corrig. Sato et al.. 2014
  • Gattung ?„Ca. Organicella“ Williams et al.. 2021 mit O. extenuata(N) – Isolat MAG_Ga0307966_1000010
  • Gattung ?„Ca. Rhizospheria“ Nunes da Rocha 2010

Anmerkungen:

(N) = NCBI
(G) = GTDB

Namensherkunft

Der Name das Phylums, Verrucomicrobiota, leitet sich ab von der Typusgattung Verrucomicrobium, versehen mit der Endung „-ota“, um ein Phylum zu kennzeichnen: Die Verrucomicrobiota sind das Phylum der Gattung Verrucomicrobium[13] (in der früher vorgheschlagenen Bezeichnung Verrucomicrobaeota steckt lateinisch microbae ‚Mikroben‘, in der aktuellen Bezeichnung dagegen die Zusammensetzung ‚Micro-Biota‘).

Der Name der Typusgattung Verrucomicrobium leitet sich ab von lateinisch verruca ‚Warze‘ und neulateinisch microbium ‚Mikrobe‘ von altgriechisch μικρός mikrós, deutsch ‚klein‘, ‚eng‘; der Name bedeutet also eine warzige Mikrobe.[13]

Bildergalerie
Zellmorphologie von im Innern von Pflanzen lebende (endophytische) Verrucomicrobiota: Zeile 1: Albicoccus flocculans EW11, Zeile 2: Opitutus terrae ER46, Zeile 3: Spartobacter rhizophilus LR76, Zeile 4: Astrumicrobium roseum LW23. Spalten (A,B): TEM-Aufnahmen von Dünnschnitten. Spalten (C,D): Färbung mit SYBR-Grün, um kondensierte Nukleinsäuren im Zellinneren mittels konfokaler Laser-Scanning-Mikroskopie sichtbar zu machen. Weiße Pfeilspitze zeigen auf elektronendichtes Material. Balken: 500 nm (Bilder 1–2 A + B, 3–4 B), 1000 nm (Bilder 3–4 A) bzw. 2 µm (Spalten C,D). Endosporen wurden nicht beobachtet.

Siehe auch
Commons: Verrucomicrobiota – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien
Wikispecies: Verrucomicrobiota – Artenverzeichnis
Zu den fraglichen Mikroben der Erdwühlen-Art Herpele squalostoma gehören u. a. auch Verrucomicrobiaceae.

Einzelnachweise
  1. Sayers et al.: Verrucomicrobia. National Center for Biotechnology Information (NCBI) taxonomy database, abgerufen am 9. September 2022 (englisch).
  2. Oren A, Garrity GM: Valid publication of the names of forty-two phyla of prokaryotes. In: Int J Syst Evol Microbiol. 71. Jahrgang, Nr. 10, 2021, S. 5056, doi:10.1099/ijsem.0.005056, PMID 34694987 (englisch).
  3. Richard Allen White, Eric M. Bottos, Taniya Roy Chowdhury, Jeremy D. Zucker, Colin J. Brislawn, Carrie D. Nicora, Sarah J. Fansler, Kurt R. Glaesemann, Kevin Glass, Janet K. Jansson: Moleculo Long-Read Sequencing Facilitates Assembly and Genomic Binning from Complex Soil Metagenomes. In: Morgan, Langille (Hrsg.): mSystems. 1. Jahrgang, Nr. 3, 28. Juni 2016, ISSN 2379-5077, S. mSystems.00045–16, e00045–16, doi:10.1128/mSystems.00045-16, PMID 27822530, PMC 5069762 (freier Volltext) – (englisch).
  4. Cho J, Vergin K, Morris R, Giovannoni S: Lentisphaera araneosa gen. nov., sp. nov, a transparent exopolymer producing marine bacterium, and the description of a novel bacterial phylum, Lentisphaerae. In: Environ Microbiol. 6. Jahrgang, Nr. 6, 2004, S. 611–21, doi:10.1111/j.1462-2920.2004.00614.x, PMID 15142250 (englisch).
  5. Gupta RS, Bhandari V, Naushad HS: Molecular Signatures for the PVC Clade (Planctomycetes, Verrucomicrobia, Chlamydiae, and Lentisphaerae) of Bacteria Provide Insights into Their Evolutionary Relationships. In: Front Microbiol. 3. Jahrgang, 2012, S. 327, doi:10.3389/fmicb.2012.00327, PMID 23060863, PMC 3444138 (freier Volltext) – (englisch).
  6. Gupta RS: Impact of genomics on the understanding of microbial evolution and classification: the importance of Darwin's views on classification. In: FEMS Microbiol Rev. 40. Jahrgang, Nr. 4, 2016, S. 520–53, doi:10.1093/femsre/fuw011, PMID 27279642 (englisch, oxfordjournals.org).
  7. Griffiths E, Gupta RS: Phylogeny and shared conserved inserts in proteins provide evidence that Verrucomicrobia are the closest known free-living relatives of chlamydiae. In: Microbiology. 153. Jahrgang, Pt 8, 2007, S. 2648–54, doi:10.1099/mic.0.2007/009118-0, PMID 17660429 (englisch, semanticscholar.org).
  8. M Wagner, M Horn: The Planctomycetes, Verrucomicrobia, Chlamydiae and sister phyla comprise a superphylum with biotechnological and medical relevance. In: Current Opinion in Biotechnology. 17. Jahrgang, Nr. 3, 2006, S. 241–9, doi:10.1016/j.copbio.2006.05.005, PMID 16704931 (englisch).
  9. S Hou, KS Makarova, JH Saw, P Senin, BV Ly, Z Zhou, Y Ren, J Wang, MY Galperin, Marina V Omelchenko, Yuri I Wolf, Natalya Yutin, Eugene V Koonin, Matthew B Stott, Bruce W Mountain, Michelle A Crowe, Angela V Smirnova, Peter F Dunfield, Lu Feng, Lei Wang, Maqsudul Alam: Complete genome sequence of the extremely acidophilic methanotroph isolate V4, Methylacidiphilum infernorum, a representative of the bacterial phylum Verrucomicrobia. In: Biology Direct. 3. Jahrgang, 2008, S. 26, doi:10.1186/1745-6150-3-26, PMID 18593465, PMC 2474590 (freier Volltext) – (englisch).
  10. Ludwig, W., Euzéby, J., & Whitman W.B.: Bergey's Taxonomic Outlines: Volume 4 - Draft Taxonomic Outline of the Bacteroidetes, Planctomycetes, Chlamydiae, Spirochaetes, Fibrobacteres, Fusobacteria, Acidobacteria, Verrucomicrobia, Dictyoglomi, and Gemmatimonadetes. In: Bergey's Manual Trust. 2008, S. 15 (englisch, bergeys.org (Memento des Originals vom 8. November 2016 im Internet Archive) [abgerufen am 22. Juni 2011]).
  11. The LTP. Abgerufen am 23. Februar 2022 (englisch). Dazu:
  12. GTDB release 08-RS214. In: Genome Taxonomy Database. Abgerufen am 10. Mai 2023 (englisch). Dazu:
  13. J.P. Euzéby: Verrucomicrobiota. List of Prokaryotic names with Standing in Nomenclature (LPSN), abgerufen am 9. September 2022.
  14. Wiebke Bünger, Xun Jiang, Jana Müller, Thomas Hurek, Barbara Reinhold-Hurek: Novel cultivated endophytic Verrucomicrobia reveal deep-rooting traits of bacteria to associate with plants. In: Nature: Scientific Reports, Band 10, 26. Mai 2020, S. 8692; doi:10.1038/s41598-020-65277-6 (englisch).
  15. Moselio (Elio) Schaechter: Ciliate 007. Auf: Schaechter Blog: Small Things Considered, American Society For Microbiology, 2014.
  16. Verrucomicrobium. Aug: MicobeWiki. Kenyon College, Department of Biology. Stand: 6. August 2010.
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