我国学者与海外合作者在海洋细菌产生冷室气体二甲基硫方面的合作研究取得新进展

　　

图1 MddH蛋白的最大似然系统发育树

图2 全球海水和海洋沉积物中mdd基因及转录本的丰度

　　在国家自然科学基金项目（批准号：92251303、32370118、42376101）等资助下，中国海洋大学张晓华教授团队与英国东英吉利大学Jonathan D. Todd教授团队在海洋细菌产生冷室气体二甲基硫方面的合作研究取得新进展。研究成果以“广泛存在于多种海洋细菌中的新型冷室气体二甲基硫产生酶（An S-methyltransferase that produces the climate-active gas dimethylsulfide is widespread across diverse marine bacteria）”为题，于2024年8月28日在《自然?微生物》（Nature Microbiology）在线发表。论文链接：https://doi.org/10.1038/s41564-024-01788-6。

　　二甲基硫（dimethylsulfide，DMS）是海洋中主要的挥发性硫化物，其氧化产物可作为云凝结核促进云的形成，减弱太阳光辐射至地表的强度，起到“冷室气体”的效果，对全球气候变暖产生负调控作用。海洋中DMS的主要生物来源被认为是二甲基巯基丙酸内盐（dimethylsulfoniopropionate，DMSP）的裂解。此外，甲硫醇和硫化氢的甲基化也能够产生DMS，但介导这一过程的关键酶甲基转移酶MddA主要存在于陆地环境中，在DMS大量产生的海洋环境中丰度极低，因此长期以来，海洋环境中该途径对于DMS产生的贡献往往被忽略。张晓华教授和Jonathan D. Todd教授研究团队发现并鉴定了存在于海洋盐单胞菌中的一种全新的甲基转移酶MddH，并对其酶学性质进行了全面表征。该酶可高效利用甲硫醇和硫化氢产生大量DMS，其催化效率比已知的MddA高约一个数量级，且广泛存在于α-、γ-、β-变形菌门、拟杆菌门、酸杆菌门等多种海洋细菌中。mddH基因在全球海水和近岸沉积物细菌中的丰度分别高达5%和15%，远高于mddA基因的丰度，其转录水平与海洋中丰度最高的DMSP裂解酶DddP接近。

　　本研究证实海洋环境中甲硫醇和硫化氢的甲基化过程对DMS产生的贡献被大大低估，由MddH介导的这一甲基化过程是海洋中DMS的另一个重要来源。这一发现有助于更全面地理解海洋硫循环过程，为相关气候模型的优化提供新的理论基础，具有重要的科学意义。