二甲基巯基丙酸内盐（dimethylsulphoniopropionate, DMSP）在海洋环境中广泛分布，是海洋细菌的重要营养物质，也在全球硫循环中发挥着重要作用。海洋中的微生物可以通过不同种类的DMSP裂解酶将DMSP代谢为挥发性的二甲基硫（dimethyl sulfide, DMS）。DMS被认为是一种“冷室效应气体”，大气中的DMS可能对全球气候变化产生影响。
本研究系统分析了极地海洋与低纬度海洋海水来源的宏基因组样品和宏转录组样品中微生物来源的DMS/DMSP循环相关基因的生物地理特征。结果表明，与低纬度海洋相比，极地海洋中DMS/DMSP循环相关基因的丰度更高，并具有独特的生物地理分布特征。DMSP脱甲基酶（DmdA）、DMSP裂解酶（DddD、DddP和DddK）和三甲胺单加氧酶（Tmm，将DMS氧化成二甲基亚砜）的编码基因是参与全球DMS/DMSP循环的最普遍的细菌基因。在极地海洋DMS/DMSP循环中，α-变形菌纲和γ-变形菌纲发挥着重要作用。进一步研究发现，极地海洋中DMS/DMSP循环中的生物地理特征与采样深度显著相关，而与地理距离无明显相关性。在极地海洋中，影响DMS/DMSP循环生物地理分布的关键因素并非扩散限制，而是表层和深水生境的差异。
极地和非极地低纬度海洋中细菌DMS/DMSP代谢概念图张玉忠教授领衔的研究团队长期从事海洋微生物学与微生物海洋学研究，近年来在海洋微生物驱动的碳、氮、硫元素循环领域取得了系列研究成果。该论文由山东大学、中国海洋大学、青岛海洋科学与技术试点国家实验室、英国University of Warwick等单位的相关****合作完成。研究工作得到了科技部重点研发计划、国家自然科学基金项目、中央高校基本科研基金、山东省重大科技创新工程和泰山****攀登计划等项目的资助。
