近日，深圳大学高等研究院李猛教授课题组在国际微生物学权威期刊《The ISME Journal》（Nature Index 收录期刊，2019年影响因子：9.18，中科院一区）发表了题为“Gammaproteobacteria mediating utilization of methyl-, sulfur- and petroleum organic compounds in deep ocean hydrothermal plumes” 的研究论文。该论文结合基因组、转录组和化学光谱分析技术深入探讨了三类γ-变形菌在深海热液羽流中对甲基化合物、含硫有机物及石油有机物的降解功能。深圳大学高等研究院李猛教授为论文通讯作者，团队成员周之超博士为第一作者，深圳大学为第一完成单位。同时，该工作还有美国威斯康星大学、密西根大学、明尼苏达大学等研究学者参与，共同合作完成。

深海热液羽流系统由热液化能提供原始生产力，在深海底部形成相对封闭的生态系统。这为研究其中微生物介导的生态和环境地化循环提供了良好的研究体系。以往的研究内容往往集中在还原性无机物代谢和化能自养型细菌，而较少关注于有机物的循环和代谢。

研究从三个深海热液羽流环境的宏基因组中构建出9个γ-变形菌门基因组，分属于三类细菌: 甲烷球菌目（Methanococcales）、噬甲基菌属（Methylophaga）和解环菌属（Cycloclasticus）。结合比较基因组学和宏转录组学的分析表明他们对单碳有机物、石油有机物和含硫有机物的降解有较高的转录水平活性。同时，基因组和转录组数据表明甲烷球菌和解环菌包含具有表达活性的甲硫醇氧化基因（methanethiol oxidase, mto gene），通过对含硫微粒的光谱学分析证明甲硫醇化学键在羽流含硫有机物中广泛存在。文章首次在深海热液羽流中发现具有转录表达的甲硫醇氧化基因, 揭示了微生物介导的甲硫醇氧化对降解深海热化生成含硫有机物扮演着非常重要的作用。此外，研究首次组装了一株高度完整的深海热液羽流噬甲基菌（Methylophaga aminisulfidivorans, 98.9%完整度）基因组，转录组揭示其对有机物小分子具有较高的趋化活性。通过对NCBI SRA数据库中371个海洋宏基因组的分析表明γ-变形菌在全球海洋水体广泛存在。解环菌具有甲基和石油化合物趋化活性，这使得他们在海洋水体里面能够有效地对该类物质做出反应，在深海热液羽流和石油泄露区域快速繁殖。

此研究结果对γ-变形菌转化有机物和含硫化合物、多底物代谢功能和在海洋系统中的趋化机制提供了新的认识，对微生物介导的深海热液系统和全球海洋地化循环功能带来了新的理解（图1）。原文链接: https://www.nature.com/articles/s41396-020-00745-5。

研究得到国家自然科学基金委、深圳市科创委和广东省教育厅等项目支持。同时该研究得到了Nature Microbiology Community论坛的通讯稿邀请，通讯链接：https://naturemicrobiologycommunity.nature.com/posts/gammaproteobacteria-transform-organic-compounds-in-deep-sea-hydrothermal-plumes

图1. 三类γ-变形菌对甲基化合物、含硫有机物及石油有机物的降解潜能示意图。