深海热液口化能自养菌Sulfurimonas hydrogeniphila MCCC 1A13987可分泌胞外环状单质硫S8

相关菌株：

Sulfurimonas hydrogeniphila NW10=MCCC 1A13987

背景：深海热液口是地球上最极端的环境之一，为多种微生物提供了独特而多样的栖息地。在热液口生态系统中，生物量的产生主要由还原性硫化合物和氢气的氧化驱动，通过化能自养微生物进行碳固定，这些微生物构成了该环境中的优势细菌类群。化能自养菌是深海热液区生态系统的初级生产者，在全球热液环境中广泛分布，栖息于热液羽流、低温热液流体、热液烟囱、热液沉积物，并与热液盲虾等大型生物形成共生关系。在这些化能自养菌中，硫化单胞菌属的成员代表了全球深海热液环境中最广泛分布和占优势的嗜温细菌之一。它们被描述为严格的化能自养、代谢多样化的硫和/或氢氧化菌，广泛分布于各种热液生境，包括烟囱体、沉积物、羽流和扩散流热液流体中。目前其代谢机制、环境适应性与生态贡献有待进一步研究。

研究结果：

团队深入研究发现硫单胞菌NW10 在以硫代硫酸钠作为能源生长过程中，会在胞外积累大量的单质硫。进一步研究发现pH 和氧气是影响胞外硫产生的关键因素。扫面电镜和能谱分析确定了胞外硫的形态结构和元素组成。此外，采用拉曼光谱解析了单质硫结构，为环状S₈。这是首次发现硫单胞菌在硫氧化过程中可以胞外分泌单质硫作为产物，揭示硫单胞菌在热液区新的生态功能。结合组学数据解析了该菌的能量代谢机制，利用还原三羧酸(rTCA)循环进行碳固定，含有参与无机硫氧化的基因（soxXA, soxYZ, soxB 和soxCD)和 [Ni,Fe]-氢酶。进一步通过比较基因组学分析，初步阐明了硫单胞菌的进化及环境适应机制。硫单胞菌属具有开放型泛基因组，这符合该属生存环境多样性特征。核心代谢分析发现热液区来源的菌株中含有特有的代谢基因，如V型Sqr, II型和Coo氢酶。同时首次发现该属菌株在以氢气和硫代硫酸钠作为混合能源时，会在胞外积累大量的单质硫。并对其形态结构及组成进行了分析（如图）。相关研究结果已发表在Frontier In Microbiology（SCI2区，top期刊，2021）。

图. Sulfurimonas hydrogeniphila NW10胞外单质硫的扫描电镜、能谱及拉曼分析

(A) 菌株NW10^T在不含(a)和含有10 mM硫代硫酸钠(b)的MMJHS培养基中的生长情况；(B, C) 菌株NW10^T产单质硫颗粒的SEM；(D) 胞外硫的能谱分析；(E) 菌株NW10胞外单质硫和标准S₈的拉曼光谱

相关论文：Wang S, Jiang L, Hu Q, Cui L, Zhu B, Fu X, Lai Q, Shao Z, Yang S. Characterization of Sulfurimonas hydrogeniphila sp. nov., a Novel Bacterium Predominant in Deep-Sea Hydrothermal Vents and Comparative Genomic Analyses of the Genus Sulfurimonas. Front Microbiol. 2021 Feb 26;12:626705. doi: 10.3389/fmicb.2021.626705. PMID: 33717015; PMCID: PMC7952632.

汇编：Li G.

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