近日，国际生物学期刊mLife刊发了题为“A deep-sea sulfate-reducing bacterium generates zero-valent sulfur via metabolizing thiosulfate”的文章，报道了中科院海洋研究所孙超岷课题组在实验室及深海原位两个层面证实硫酸盐还原菌通过代谢硫代硫酸钠形成单质硫的研究成果，为研究我国南海冷泉喷口广泛分布硫单质的成因提供了新的思路。 

　　单质硫是硫地球生物化学循环中的重要中间体。在前期科考调查中，海洋所张鑫研究组基于拉曼光谱观测到我国南海冷泉环境中单质硫含量丰富，但是形成原因不清晰。孙超岷课题组在前期工作中从实验室（ISME J, 2020）和深海原位（mBio, 2022）两个层次证实了一株冷泉硫氧化菌能基于一条新型硫氧化途径将硫代硫酸钠转化成单质硫。综合其他科研人员的研究成果，硫氧化菌被认为是单质硫形成的重要贡献者。然而，深海硫酸盐还原菌是否介导单质硫形成及贡献有多大却鲜有报道。借助“科学号”科考船2018年南海冷泉航次获得的样品，孙超岷课题组分离培养了一株典型硫酸盐还原菌Oceanidesulfovibrio marinus CS1。结合拉曼光谱及扫描电镜结果证实该硫酸盐还原菌能通过代谢硫代硫酸钠形成单质硫；结合蛋白组学及蛋白体外表达和功能分析等手段证实硫代硫酸盐还原酶 (PhsA)及硫化:醌氧化还原酶(SQR)在驱动单质硫形成过程中起到关键作用。在这个过程中，硫代硫酸盐先被PhsA还原生成硫化物，然后硫化物被SQR氧化生成单质硫。借助“科学号”科考船2020年南海冷泉航次，科研人员将该硫酸盐还原菌布放在深海冷泉喷口附近并培养了10天，通过蛋白组学实验证实PhsA和SQR的表达显著上调，提示该菌株极有可能在深海冷泉环境中也形成单质硫。值得注意的是，通过宏基因组分析，研究人员发现在南海冷泉不同深度沉积物中的硫酸盐还原菌基因组中phsA和sqr的同源基因广泛存在。考虑到硫酸盐还原菌是深海冷泉环境的一类高丰度微生物，因此，研究人员认为硫酸盐还原菌是介导深海冷泉环境单质硫形成的重要类群。前期大部分研究主要考虑了硫氧化菌对单质硫形成的贡献，而忽略了硫酸盐还原菌在单质硫形成过程中的作用，后期研究需要综合评估其在单质硫形成中的贡献，并揭示相应分子机制及其对深海硫元素循环的驱动作用。 

　　实验海洋生物学重点实验室刘瑞博士为第一作者，孙超岷研究员为通讯作者。研究得到了青岛海洋科学与技术试点国家实验室“十四五”重大项目、中科院战略先导专项、中国科学院海洋大科学研究中心重点部署项目等项目联合资助。mLife是由中国科学院主管、中国科学院微生物研究所主办的我国微生物学领域第一本综合性高起点英文期刊，并于2021年荣获中国科技期刊卓越行动计划高起点新刊项目。 

　　论文信息：Rui Liu, Yeqi Shan, Shichuan Xi, Xin Zhang, Chaomin Sun^*. A deep-sea sulfate-reducing bacterium generates zero-valent sulfur via metabolizing thiosulfate. mLife, 2022. Doi: 10.1002/mlf2.12038. 

　　https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/mlf2.12038     

图1 深海硫酸盐还原菌O. marinus CS1代谢硫代硫酸钠形成单质硫 

图 2 PhsA和SQR的表达在深海原位得到显著上调 

图3 深海硫酸盐还原菌通过基于硫代硫酸钠形成单质硫代谢通路图