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mLife | 剑走偏锋——扇贝共生菌裂解二甲基巯基丙酸（DMSP)
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中国海洋大学海洋生物遗传学与育种教育部重点实验室包振民院士团队的文章“A bacterial symbiont in the gill of the marine scallop Argopecten irradians irradians metabolizes dimethylsulfoniopropionate”在mLife 正式上线。该研究基于微生物多组学和分子实验联合分析，在扇贝鳃组织中发现了一种在分类学和功能上独特的共生细菌，该共生细菌具有二甲基巯基丙酸（DMSP）裂解能力，可能在浅海生态系统中发挥重要作用。
DMSP及其产物DMS在介导细菌与真核生物的相互作用中发挥重要作用，并且对大气环境具有显著影响。海洋细菌裂解DMSP是海洋有机硫循环的关键步骤。目前已知的DMSP裂解细菌绝大部分为浮游细菌，少数为附着细菌，如生物被膜细菌。然而，具有DMSP裂解能力的共生细菌，尤其是典型的海洋动物组织内共生细菌，仍未有报道。
1. 扇贝鳃组织共生细菌的发现与鉴定 通过16S rRNA基因扩增子分析，该团队发现OTU_322591在扇贝鳃组织微生物群落中占绝对优势，丰度高达92%，非常符合以往发现的典型共生细菌的丰度特征，即共生群落中有一种或少数几种菌占据绝对含量。荧光原位杂交和电镜结果证实该OTU细菌是扇贝鳃组织内部共生细菌（图1）。目前已发现的双壳贝类共生细菌大多属于Gammaproteobacteria纲，而与其它双壳贝类共生细菌不同的是，扇贝共生细菌属于Alphaproteobacteria纲。因此，扇贝共生细菌可能具有与其他双壳贝类共生细菌不同的独特起源。
图1 共生细菌在扇贝鳃组织中的荧光原位杂交
2. 扇贝共生细菌HWgs001能够代谢并利用DMSP
重建扇贝鳃组织共生细菌基因组，并将其命名为HWgs001。该共生细菌HWgs001基因组大小仅为1.7 Mb，符合以往动物共生细菌基因组的特征。研究发现，几乎所有的双壳贝类共生细菌都具有无机硫氧化途径，而HWgs001缺乏无机硫氧化、硝酸盐还原和无机碳代谢相关的基因，但含有DMSP代谢相关的基因，如dddP和dmdAB。
利用体外合成与异源表达等方法，该团队测定了共生细菌DddP裂解蛋白的体外酶活力。发现共生细菌HWgs001的DddP具有较强的DMSP裂解能力。因此，HWgs001具有一条完整的、由dddP基因主导的DMSP代谢途径，表明HWgs001能够利用DMSP通过有机硫氧化进行异养碳代谢（图2）。
图2 共生细菌HWgs001中相关代谢途径示意图
该研究发现并鉴定了一种在分类学上和功能上都很独特的、能够裂解DMSP的共生细菌，该共生细菌可能在浅海生态系统中发挥重要作用。此外，扇贝共生细菌中具有dddP基因，说明dddP介导的DMSP裂解途径可能比之前认为的更加普遍和重要。这些发现将有助于拓宽目前对动物-共生细菌相互作用关系的理解，并为海洋硫循环的研究提供新的视角
引用本论文：Shu Y, Wang Y, Wei Z, Gao N, Wang S, Li C‐Y, et al. A bacterial symbiont in the gill of the marine scallop Argopecten irradians irradians metabolizes dimethylsulfoniopropionate. mLife. 2023; 2: 178–189. 原文链接：https://doi.org/10.1002/mlf2.12072
第一作者
舒逸 硕士研究生
作者单位：中国海洋大学、海洋生物遗传学与育种教育部重点实验室、三亚海洋研究院热带海洋种质资源与育种工程实验室 作者简介：生物学硕士。主要从事海洋动物共附生微生物的研究，包括细菌与宿主的相互作用关系、细菌对海洋动物的致病机理研究等。以第一作者身份在mLife、IJMS 期刊发表论文2篇。 第一作者 王永明 博士研究生 作者单位：中国海洋大学、海洋生物遗传学与育种教育部重点实验室、三亚海洋研究院热带海洋种质资源与育种工程实验室 作者简介：研究方向聚焦于海洋动物肠道菌群在宿主应对环境胁迫时的响应及调控机制。在mLife、Nature Communications期刊参与发表论文2篇。 通讯作者 丁维 副教授 作者单位：中国海洋大学海洋生命学院、海洋生物遗传学与育种教育部重点实验室 作者简介：中国海洋大学海洋生命学院、海洋生物遗传学与育种教育部重点实验室副教授，硕士生导师。近五年主要研究泛生物被膜群落的组装机制及功能特点，主要围绕虾贝共附生微生物和近海生物被膜展开，揭示了以生物体和非生物体为介质的泛生物被膜群落的存在，并研究这些群落之间的连贯性和功能共性，从而交叉性地从生态学角度出发解决水产养殖的实际问题。以第一或通讯作者身份在Nature Communications、iMeta、MLST、mLife、Applied and Environmental Microbiology、Microbial Ecology等期刊发表论文10余篇。 mLife 期刊简介 mLife是由中国科学院主管、中国科学院微生物研究所主办（中国微生物学会为合作单位）的我国微生物学领域第一本综合性高起点英文期刊。mLife瞄准全球微生物学领域高水平科研成果和前沿进展，报道内容覆盖微生物学各个学科。mLife的办刊目标是打造微生物学领域国际旗舰期刊。 期刊网站： http://mlife.im.ac.cn/ https://wileyonlinelibrary.com/journal/mLife 投稿网站：https://mc.manuscriptcentral.com/mlife 扫码关注mLife mLife@im.ac.cn 010 - 64807055
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