导读
酸性矿山排水（AMD）环境中的真菌因具有分解有机碳、吸收重金属和降低AMD酸度的潜力而备受关注。形态学分析和ITS/18S高通量测序技术的应用，为AMD环境中真菌的多样性和群落组成提供了较为深入的见解。然而，有关于栖息在AMD环境中真菌的生理学、代谢潜力和转录组谱的了解仍不完备。本研究中，我们报道了Acidiella bohemica SYSU C17045的生理、基因组和转录组学特征，以提高我们对真菌适应AMD环境的生理、基因组和转录组学机制的理解。我们从AMD环境中分离出A. bohemica，并证明其为嗜酸性真菌。在AMD溶液中培养的A. bohemica表面覆盖了大量的黄钾铁矾等矿物质。因此，我们推断A. bohemica可能具有生物诱导矿化的潜力。利用PacBio单分子实时测序的优势，我们获得了高质量的A. bohemica基因组序列（50 Mbp）。据我们所知，这是首次尝试利用第三代测序技术来探索从AMD环境中分离的真菌的基因组性状。基于转录组学分析，本研究揭示了A. bohemica基因组中的一系列基因与C、N、S、Fe的代谢途径以及适应机制（包括对酸胁迫的响应和对重金属的抗性）有关。总的来说，本研究所获得的生理、基因组和转录组学数据为理解真菌在AMD环境中的代谢潜力和适应机制提供了基础。
原名：Physiological, Genomic and Transcriptomic Analyses Reveal the Adaptation Mechanisms of Acidiella bohemica to Extreme Acid Mine Drainage Environments
译名：Acidiella bohemica对极端酸性矿山排水环境的适应机制
期刊：Frontiers in Microbiology
IF：5.640
发表时间：2021.7.8
通讯作者：贾璞
通讯作者单位：华南师范大学生命科学学院
从凡口铅锌矿采集的沉积物样品中共获得31株真菌纯培养物，其中20株属于A. bohemica SYSU C17045。分类学上属于畸球腔菌科[Teratosphaeriaceae，煤炱目（Capnodiales）、座囊菌纲（Dothideomycetes）、子囊菌门（Ascomycota）]。丝状真菌A. bohemica的菌落生长缓慢，中央堆积。在酸性9 k的培养基中，菌丝体由分散的、无色或淡褐色菌丝组成。分生孢子破碎形成，呈椭圆形或肿胀，末端截短（图1A，B）。pH适应性实验结果表明，
A. bohemica
SYSU C17045能在pH 2-8范围内生长，pH=3是其最适生长pH，而pH为1或pH在9-10范围时，
A. bohemica
SYSUC17045生长会受到抑制。由于我们采用酸性矿山排水（AMD）溶液和葡萄糖液接种A. bohemica，其早期生长繁殖趋势良好，菌落表面出现黑褐色和黑色。除液体培养基中的聚集菌落外，部分菌落在锥形瓶壁上生长。10 d后菌落表面可见黄色物质。之后，未观察到明显的菌落生长和繁殖现象。25 d后菌落表面可见到大量黄色物质，但仍能观察到有一些棕黑色菌落。培养50 d后，菌落有明显的黄色物质包裹。拿出一部分黄色物质，用竹签戳黄色物质可以发现它们与该菌株的结合非常紧密，此外，这种黄色物质在酸性条件下不溶解。从SEM结果可以看出，部分真菌菌丝表面有部分颗粒（图1C），部分附着大量针状沉淀物（图1D）。在TEM显微照片中可以发现，矿化开始于真菌细胞壁表面，然后细胞被矿物质完全包围（图1E，F）。培养液的生理分析表明，与未接种对照相比，培养液中的Fe元素降低了20.7%，S和Ca元素也表现出显著降低的趋势。
图1 A. bohemica的微观形态（A，B）、SEM观察（C，D）及TEM观察（E，F）。图中A-B代表A. bohemica的菌丝形态；C代表沉积在真菌菌丝上的颗粒；D代表收集的针状沉淀物；E代表在真菌细胞壁表面开始矿化；F代表真菌细胞被矿物质完全包围。
基于测序分析，我们获得了
A. bohemica
的全基因组数据（图2）。我们共获得了62个重叠群。其中原代重叠群全长26.8 Mbp，N50为1.16 Mbp，最长原代重叠群为2.1 Mbp。此外，原代重叠群的GC含量约为56.9%。与具有10 352个基因的A. richmondensis的基因组相比，A. bohemica基因组包括10,985个预测基因。A. bohemica基因组组装质量优于
A. richmondensis
。我们进行了两种不同的方法来评估A. bohemica基因组的完整性。一是将现有的248个真核同源基因根据其保守性分为4组。原代重叠群中93.0%以上的基因可与这4组基因集完全比对。基于这种方式进行评估，A. bohemica基因组的完整性可达到97.6%。另一种方法就是基于子囊菌单拷贝同源基因的数据库进行分析。该数据库包含1315个普遍存在的单拷贝基因。其中，我们在原代重叠群中共发现1260个完整基因，全基因组的评估达到了97.8%的完整性。这些结果证实了我们基因组组装的高度完整性。在从头预测中，GeneMark软件共预测了10 001个基因，Augustus软件共预测了10 127个基因。在转录组学数据中，共有86.2%的数据能够与全基因组结果相对齐。Cufflinks共组装了5912个转录本。此外，Trinity和PASA共预测了10 846个基因。经EVM和PASA整合和优化后，原代重叠群的预测基因数为10 985个，单倍体的预测基因数为9212个。基因注释和代谢分析主要集中于原代重叠群。NCBI-nr数据库中，共有90.7%的预测基因与参考基因同源；KOG数据库中可以注释到82.2%的信息，KEGG数据库中可分配到相应KEGG通路的占总数据的35.7%。
由于复杂碳水化合物的巨大结构和功能多样性，参与其分解的酶表现出显著的功能多样性。A. bohemica基因组共包含520个CAZymes，由100个糖基转移酶（GTs）、239个糖苷水解酶（GHs）、100个碳水化合物酯酶（CEs）、2个多糖裂解酶（PLs）、40个辅助活性（Auxiliary Activities，AAs）和39个碳水化合物结合模块（CMBs），以及45个纤维素酶基因（家族GH1、GH3、GH5、GH6、GH7、GH12、GH30和GH45）组成。此外，A. bohemica基因组中的许多基因是果糖、甘露糖、半乳糖、淀粉和蔗糖代谢所必需的。根据KEGG注释结果，GHs主要包含α-葡萄糖苷酶（GH31）、β-葡萄糖苷酶（GH1和GH39）、糖化酶（GH15）、α-淀粉酶（GH57）、内切葡聚糖酶和糖原脱支酶。基因组还包含编码甘油-3-磷酸脱氢酶和甘油激酶的基因。此外，基因组编码Embden-Meyerhof（EMP）通路、磷酸戊糖通路和三羧酸循环（TCA）。我们还在基因组中发现了许多与呼吸链相关的酶。由此可见，A. bohemica可能在寡营养AMD环境中分解多种大分子碳从而获得碳源。同样，我们在
A. bohemica
基因组中发现能够参与同化硝酸盐的硝酸盐还原酶基因（NR）和亚硝酸盐还原酶基因（NIT-6）。此外，我们在A. bohemica
基因组
中还预测到了谷氨酸合成酶基因（GLT1）和谷氨酰胺合成酶基因（glnA），但未发现与固氮相关的基因。A. bohemica基因组中也发现了编码细胞色素P450一氧化氮还原酶（P450nor），但在反硝化途径中未发现亚硝酸盐还原酶（NirK，催化亚硝酸盐形成NO）。转录组学数据显示，上述预测基因均具有转录活性。我们在A. bohemica的基因组中同样发现了编码同化硫酸盐还原相关酶的相关基因，这其中包括硫酸盐腺苷酸转移酶（sat）、腺苷酸硫酸盐激酶（cysC）、磷酸腺苷磷酸硫酸盐还原酶（cysH）、硫酸盐还原酶（NADPH）黄素蛋白α组分（cysJ）、亚硫酸盐还原酶（NADPH）血红素蛋白β组分（cysI）、半胱氨酸合成酶A（cysK）等。此外，转录结果提供了这些基因由于其高表达水平可能在硫代谢中发挥重要作用的证据。A. bohemica
基因组具有广泛的针对铁的金属转运蛋白。还原状态的铁可通过A. bohemica质膜上的高亲和力或低亲和力系统被吸收。在A. bohemica中，高亲和力系统由铁转运多铜氧化酶（Fet3）和高亲和力铁转运蛋白（Fth1）组成。其转录活性较高，FPKM值分别为571和775。亚铁是该复合物唯一已知的底物。A. bohemica同样能够编码铜分子伴侣（Atx1）和Cu2+输出ATP酶（Ccc2），通过递送游离的铜离子为Fet3提供氧化活性。低亲和力系统由低亲和力亚铁转运蛋白（Fet4）和金属铁转运蛋白（Smf）组成。Smf1主要是膜上的锰转运蛋白，但其也能转运铁和钴。Fet4并不是特异性蛋白，其不仅可以转运铁，还可以转运锌、铜和钙。此外，在液泡中还发现了许多铁转运蛋白，包括液泡Fe2+/Mn2+转运蛋白（Ccc1）、铁还原酶（Fre6）、铁转运多铜氧化酶（Fet5）、高亲和力铁转运蛋白（Fth1）和金属铁转运蛋白（Smf3）。质膜上的Fet5、Fth1和高亲和力亚铁转运复合物（Fet3和Ftr1）具有同源蛋白。液泡中的这些蛋白质或酶并不特异性地转运铁，也能够转运锌、铜和锰。线粒体中有许多铁转运蛋白，包括线粒体铁转运蛋白（Mrs4）、frataxin（Yfh1）、谷蛋白氧还蛋白3（Grx3）、单硫醇谷蛋白氧还蛋白（Grx5）和铁调节转录激活因子（Aft2）。在低pH胁迫下，
A. bohemica
基因组编码KUP系统钾摄取蛋白、阳离子转运蛋白、H+转运ATP酶、Na+/H+交换器和几种转运体。例如，一般α-葡萄糖苷被视为是一种H+和尿素-质子转运体，其可以阻止质子的流入，并将多余的质子泵出细胞。转录组学数据表明，H+转运ATP酶的活性可能最高（FPKM值为1243）。而且，基因组中还存在编码低亲和力H+/Pi转运体（PHO87）和高亲和力H+/Pi转运体（PHO84）。此外，基因组编码液泡膜上的高亲和力Na+/Pi转运体（PHO89）和低亲和力磷酸盐转运蛋白（PHO91），这对于多聚磷酸盐的储存和使用至关重要。基因组中编码的丙酰辅酶A和乙酰辅酶A合成酶有助于有机酸的降解。A. bohemica基因组包含几个与DNA和蛋白质修复有关的基因，包括dnaK、
dnaJ
、ASF1、hscB、GRPE、PSMG3和HSP90A在内的许多基因编码分子伴侣，其中dnaK和HSP90A转录活性最高。这些基因的存在可能与维持细胞内pH平衡有关。A. bohemica编码众多与重金属转运和解毒相关的基因，以抵抗极端的环境胁迫，如多种重金属转运蛋白，包括铜转运蛋白、镁转运蛋白（ALR和MRS2）、锌转运蛋白、亚砷酸盐外排转运蛋白（ArsB）和亚砷酸盐转运蛋白（ACR3家族）。它们将金属离子从细胞质运输到细胞外。基因组中也发现了一些与解毒相关的蛋白，如砷抗性蛋白（ArsH）、砷酸盐还原酶（Arc2）、亚砷酸盐转位ATP酶（ArsA）、汞还原酶和氰酸盐裂解酶（cynS）等。其中编码ArsA的基因转录活性相对最高（FPKM值为1204）。在已发表基因组的物种中，
A. bohemica
和
B. panamericana
彼此最接近。畸球腔菌科（Teratosphaeriaceae）聚集成一个分支，而球腔菌科（Mycosphaerellaceae）聚集成另一个分支。通过比较，A. bohemica基因组大小和基因数量大于大多数物种。在
A. bohemica
基因组中，具有大量不同细胞功能的基因参与转录后翻译、蛋白质转化、分子伴侣和碳水化合物转运和代谢。在基因组成上，A. bohemica与B. panamericana最接近（图3）。两者在抗酸环境和重金属胁迫机制中具有相同的功能基因，表明其生活生态位可能最近。一般而言，这些物种中各类基因的丰度比没有太大差异。与其他物种相比，A. bohemica在信息存储和处理中的基因数量最多。而且，A. bohemica还具有更多与细胞内运输、分泌和囊泡运输，以及无机离子运输有关的基因，这可能表明它在AMD环境中营养物质的吸收和转化中具有重要作用。通过对基因家族的比较分析，我们发现4个物种拥有5966个同源基因家族，这些基因多与基础代谢有关，表明这些真菌与A. bohemica相似。此外，A. bohemica有162个独特的基因家族，其中大部分是编码未知功能的预测蛋白。其中部分基因家族具有较高的转录活性（FPKM达到100以上），8个家族被注释为编码CAZymes的基因。进一步将
A. bohemica
基因组与相关物种的8个基因组进行比较时，基因数量最多的CAZyme家族也广泛存在于其他物种中，如GH3和GH18。A. bohemica基因组中并不包含其特有的GH家族，但GH7和GH62略多于其他物种。在比较的基因组中，A. bohemica所含有编码CAZyme的基因数量超过平均水平。相较于其他物种，A. bohemica、B. panamericana和
A. richmondensis
在碳水化合物降解上更相似（图4）。这三个菌种就CBM1、AA7、GH109、GH62、GH6、GH27和GH127方面与分属于煤炱目（Capnodiales）中的其他物种有所不同。显然，根据CAZymes中对纤维素的降解（如AA9）可以将煤炱目和纵裂菌目（Hysteriales）以及格孢腔菌目（Pleosporales）分为两组。纵裂菌目和格孢腔菌目平均有25个基因（最大为31个，最小为20个），而煤炱目只有1-3个基因。除AA9外，CBM1、AA7、CBM18、CBM50、GH45、GH7、GH64也显示出两组间的差异。除了这些分类群主要系统分类的差异外，明显的区别是煤炱目多具有半生物营养体（hemibiotrophs）（从植物营养阶段开始，随后杀死植物寄主）或生物营养体（与寄主植物形成良好的联系并以其为食）。A. bohemica、B. panamericana和A. richmondensis都是腐生菌，而纵裂菌目和孢腔菌目则多为食尸菌（杀死宿主植物细胞，获取食物来源）。因此，我们发现编码碳水化合物降解的基因可能与真菌不同的生活方式有关。
图3 A. bohemica和5种相关真菌的KOG分类。基于基因组中鉴定的蛋白质总数的百分比对分层聚类和热图进行着色。图中数值代表蛋白质的绝对数量。
图
4
座囊菌纲
（
Dothideomycetes
）
中
CAZyme
家族的热图。
本研究中，我们从极端AMD环境中分离出的A. bohemica在分类上与座囊菌纲、煤炱目和畸球腔菌科同源。据报道，座囊菌纲是地球上最大的真菌类群之一，具有高水平的生态多样性，包括大量的植物病原菌和多种感染宿主物种。形态学分析表明，A. bohemica为丝状真菌，经分生孢子繁殖。A. bohemica的形态特征与从煤矿酸性土壤中分离得到的相同物种的形态特征基本一致。系统发育和同源分析表明，A. bohemica与B. panamericana的亲缘关系最近，属同一科（畸球腔菌科）。B. panamericana是一种腐生真菌，可在极端环境中存活，栖息在酒窖和商业面包店附近的各种暴露基质中，这些环境中的乙醇蒸汽有利于其定植。除了生境的巨大差异，它们的形态特征也是多样的，主要表现在菌落的形状和菌丝的颜色上。据我们所知，极端嗜酸真菌在pH
<
3时生长最佳，而中度嗜酸真菌在pH 3-5时生长最佳。本研究中，pH适应性实验结果证实，A. bohemica在pH=3时生长最佳，可归类为中度嗜酸真菌。作为A. bohemica的另一个相关菌种，A. richmondensis也是一种嗜酸性真菌，分离自AMD生物膜，在pH 2-5生长最佳。与A. bohemica不同，A. richmondensis菌丝呈深色，有少数分枝。这些结果表明，尽管它与其他物种密切相关，但A. bohemica在形态上可能与其他物种不同。但形态差异作为本研究区分A. bohemica与其相关菌种的依据意义不大。模拟培养结果表明，A. bohemica生长过程中形成的黄色沉淀物中含有高含量的铁、硫、钾元素，这些元素都是AMD环境中常见矿物黄钾铁矾的成分。与未接种对照相比，接种A. bohemica的培养液中Fe元素降低了20.7%，S和Ca元素也显著降低。在一定的pH范围内，由于硫化物的溶解度通常低于氢氧化物，因此硫化物沉淀比氢氧化物沉淀更倾向于去除更多的金属。根据XRD测试结果，我们推测沉淀物为黄钾铁矾、氢氧化铜磷酸盐、石膏以及硬石膏（硬石膏）。因此，我们推测A. bohemica可能具有生物诱导矿化的潜力。生物诱导的矿化通常发生在生物体通过代谢活动改变其局部微环境时，或者仅仅是由于细胞壁、胞外聚合物甚至孢子等细胞成分产生带电表面作为环境中离子的吸附位点，导致矿物质成核和生长。本研究中，A. bohemica似乎生长非常缓慢。一个月后细胞表面只有一些针状物质；而在其他研究中，真菌细胞表面可以用厚的矿物质包裹。而且，我们的XRD测试结果未能有很好的结果，这可能是由于沉淀物中生物体过多，引起矿物的结晶状态较差所导致。基于基因预
测和功能注释结果证实，A. bohemica基因组中有许多编码CAZymes的基因。参与碳水化合物分解的酶表现出显著的功能多样性。在
A. bohemica
基因组中发现了大量参与水解果糖、甘露糖、半乳糖、淀粉和蔗糖的基因。这些基因在寡营养AMD环境中的糖水解中起关键作用，这在AMD微生物中很常见。先前的研究曾证实包括Sulfolobus acidocaldarius和Sulfolobus solfataricus在内的许多微生物可以在复杂的有机底物上生长。此外，A. bohemica基因组在有氧呼吸中存在编码EMP途径、磷酸戊糖途径、TCA和乙醛酸旁路的相关基因，可用于降解有机酸以获得能量。事实上，AMD环境中的大多数细菌和古菌可以使用反向TCA循环进行碳同化。然而，很少有嗜酸性真菌（属于煤炱目）可以进行反向TCA循环。主要可能的原因是它们具有不同的营养模式。前者为专性或兼性自养菌，而后者为异养菌。一般而言，A. bohemica可以分解大分子碳，为生命活动获得能量。硝酸盐是微生物可利用的重要无机氮源。
A. bohemica
可以参与硝酸盐的同化，但不能进行固氮。
在
A. bohemica中，谷氨酸在谷氨酰胺合成酶（glnA）的催化下可与硝酸盐同化过程中产生的NH4+形成谷氨酰胺。谷氨酰胺将成为生物合成中氨基酸的来源，最终参与微生物核酸和蛋白质的合成。A. bohemica具有P450nor蛋白，这种蛋白是真菌反硝化途径中催化NO形成N2O的关键酶之一。但我们在反硝化途径中并未发现亚硝酸盐还原酶，如NirK（催化亚硝酸盐形成NO）。然而，编码NirK和P450nor的基因在A. richmondensis中表达。过去，许多真菌被证实具有明显的反硝化活性。真菌反硝化系统最显著的特征是P450nor参与的将NO还原为N2O的过程。真菌可以利用同化途径中硝酸盐还原产生的亚硝酸盐进行反硝化，一般不生成N2。因此，我们推测A. bohemica可能进行硝酸盐的同化和反硝化作用。硫酸盐是自然界中硫的主要形式，容易被生物体同化。SO42-被还原为硫化物，最终通过硫酸盐同化通路形成半胱氨酸。A. bohemica具有编码参与同化硫酸盐还原的酶的相关基因。在转录组学数据中也发现了这些基因。在A. bohemica中，两种硫酸盐活性酶：硫酸盐腺苷酸转移酶（sat）和腺苷酸硫酸盐激酶（cysC）催化硫酸盐形成腺苷-5
´
-磷酸硫酸盐（APS），然后形成3´-磷酸腺苷-5´-磷酸硫酸盐（PAPS）。磷酸腺苷磷酸硫酸盐还原酶（cysH）和硫酸盐还原酶（NADPH）黄素蛋白和血红素蛋白（cysJ和cysI）参与PASA还原为亚硫酸盐，然后还原为S2-。最终，通过半胱氨酸合成酶A（cysK）将S2-掺入半胱氨酸中。半胱氨酸在蛋氨酸的合成中起着关键作用，而两者对所有细胞的生长和活性都是必需的。因此，硫酸盐同化对半胱氨酸和蛋氨酸的合成具有重要意义。此外，在A. bohemica中未发现与异化硫酸盐还原和硫氧化相关的基因。异化硫酸盐还原通常发生在专性或兼性厌氧菌中，如Ca.Acidulodesulfobacterales。综上，A. bohemica不是厌氧真菌，不具有氧化硫的能力。铁在微生物的生长和繁殖中具有重要意义，通常以血红素和铁-硫簇的形式存在。但铁在环境中的分布并不均匀。可能是由于与其他微生物竞争，导致铁的溶解和吸收不成比例。一般铁摄取的方法有两种：真菌细胞表面的还原和非还原摄取系统。非还原摄取系统依赖于铁离子螯合物，铁离子螯合物广泛存在于大多数真菌中，例如，子囊菌门的两个亚类：真子囊菌纲（Euascomycetes）分类下的粗糙脉孢霉（Neurospora crassa）和半子囊菌纲（Hemiascomycetes）分类下的白色念珠菌（Candida albicans）。它们可以合成和分泌铁载体，与三价铁特异性结合。尽管如此，在A. bohemica基因组中我们并未发现与非还原摄取系统相关的基因。A. bohemica基因组编码与铁摄取还原系统相关的基因（图5）。外部环境中的铁首先被质膜上的Fre还原为可吸收的亚铁。在被吸收之前，亚铁需要被Fet3氧化，随后铁通过渗透酶Ftr1转移到细胞质中。转运到细胞后，过量的Fe3+储存在液泡中，液泡可能与氨基和多聚磷酸相互作用。液泡膜上的Ccc1仅转运铁和锰。液泡膜上与铁相关的转运蛋白与质膜系统相似。在转运出液泡之前，铁需要被Fre6还原。一般而言，Fet5/Fth1和Smf3可以转运Fre6还原的亚铁，迫使铁从液泡进入细胞质。在这个过程中，Fre6的存在也表明液泡中的铁是以亚铁的形式存在的。液泡是储存许多金属离子的地方，包括铁、锌、铜和锰。大量的铁同样也可能通过线粒体中的Mrs4进行储存，但需要Yfh1、Grx5和谷胱甘肽来合成铁-硫簇。Yfh1可有利于形成多达60个亚基的聚合物，消耗超过3000个铁原子。
A. bohemica
基因组也编码Aft，它被认为是一种铁平衡的调节因子。
图5 根据基因组草图预测的与A. bohemica假定的铁利用途径（绿色）、应激响应（蓝色）和其他金属转运蛋白（黄色）相关的代谢能力。
酸性矿山废水是一个极端的酸性环境，低pH值将威胁微生物的生长。为了适应酸胁迫，微生物会形成一系列的防御机制来调节细胞内pH、K+、Na+浓度。A. bohemica可以通过以下方式维持细胞内pH稳态：(1) K+内流引起的细胞膜正电位；(2)通过ATP酶、逆向转运蛋白和协同转运蛋白转运细胞外的额外质子；(3)细胞质缓冲（如谷氨酸和磷酸）；(4)有机酸的降解。一般细胞静息状态下细胞膜内电位为负值，膜外电位为正值。嗜酸性细胞可能能够通过相反的膜电位阻止质子流入，这种相反的膜电位主要由钾离子内流产生。基因组和转录组学数据证实，A. bohemica具有质子外排系统，可将多余的质子泵出细胞，用于维持pH平衡。
细胞质的缓冲作用能够维持细胞内的
pH值，首先，细胞质的缓冲作用可以去除或释放H+。例如，细胞中的谷氨酸在谷氨酸脱羧酶下进行脱羧，释放H+。A. bohemica基因组在液泡膜上编码Pho84、Pho87、Pho89和Pho91，这对于多聚磷酸盐的储存和利用至关重要。由于有机酸（如乙酸和乳酸）在低pH值下可抑制呼吸链，因此其对细胞有害。A. bohemica基因组编码丙酰辅酶A合成酶和乙酰辅酶A合成酶，以降解有机酸达到pH稳定性。A. bohemica基因组含有与DNA和蛋白质修复有关的基因。这些基因的存在可能与维持细胞内pH平衡有关。分子伴侣可以修复低pH引起的DNA和蛋白质损伤。通常来说，真菌对重金属的耐受存在两种机制：细胞外和细胞内隔离。细胞外机制通过生物吸附或释放有机分子螯合金属离子阻止金属的进入。在细胞内机制中，重金属与金属转运蛋白或其他配体结合，将金属离子从胞质中排出细胞外或将金属离子转运至液泡中。本研究中，我们发现第二种机制是A. bohemica适应高重金属浓度环境的适应机制。A. bohemica基因组编码的蛋白质与一些重金属抗性机制有关，以抵抗极端的环境胁迫，如多种重金属转运蛋白。它们将金属离子从细胞质运输到细胞外。此外，我们在基因组中也发现了一些与解毒反应有关的蛋白质。这些蛋白的存在表明，A. bohemica可能在重金属含量较高的AMD环境中具有适应性。
本研究从AMD环境中分离培养
A. bohemica
。通过PacBio单分子实时测序法对A. bohemica的全基因组进行测序。本研究首次对这种嗜酸性真菌的基因组特征进行展示。我们的研究表明，
A. bohemica
可能具有生物诱导矿化的能力。低pH值和重金属响应的基因组性状证实了A. bohemica独特的耐受机制使其能够在极端的环境胁迫下生存。同时，我们重建了C、N、S和Fe代谢途径，基于基因组和转录组学数据，我们揭示了A. bohemica的生命过程。这些发现从形态学、生理学和基因组等方面拓宽了我们对AMD环境中嗜酸性真菌A. bohemica的认识。未来，我们期待这样的研究路线可以有助于AMD环境中微生物的鉴定。
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