中國海洋大學、山東大學張玉忠教授團隊與英國華威大學、中國科學院煙臺海岸帶研究所、中山大學等單位合作，揭示了海洋細菌裂解二甲基巰基丙酸內鹽（DMSP）產生丙烯酸以抵禦纖毛蟲捕食的化學防禦機制。
北京時間2021年10月25日晚23時，國際學術期刊Nature Microbiology線上發表了這一研究成果。
捕食者與獵物之間的捕食和防禦是微生物領域重要的相互作用關係之一，細菌透過產生生物毒性物質以抵禦捕食的化學防禦機制廣泛存在於海洋系統中。因此，解析有毒物質發揮拒捕食功能的分子機制對全面理解海洋微型生態系統中生物間相互作用關係至關重要。
DMSP是海洋生態系統中含量最豐富的有機硫化合物之一，是全球硫迴圈的重要參與者，潛在參與全球氣候調節。除此之外，DMSP還發揮許多重要生理和生態功能。前期研究表明，當藻類被捕食時，破裂的藻體透過裂解釋放的DMSP產生高濃度的有毒物質丙烯酸，抵禦藻食性浮游動物的進一步捕食，然而在細菌中是否存在相似的防禦機制目前尚不清楚。
在張玉忠教授的指導下，研究團隊的博士研究生滕兆潔、王鵬副教授、陳秀蘭教授等發現海洋細菌能夠在DMSP裂解酶DddL的作用下，在細胞周質空間裂解DMSP產生並積累丙烯酸以抵禦纖毛蟲捕食，並使得纖毛蟲將捕食壓力轉移到群落中不含dddL基因的細菌上，從而獲得資源和空間上的競爭優勢。
圖：海洋細菌Puniceibacterium antarcticum SM1211以DMSP為前體物質的化學防禦策略
研究人員選擇含有膜蛋白DddL的海洋菌株Puniceibacterium antarcticum SM1211為主要研究菌株，並揭示了該菌在胞外積累丙烯酸的機制。在此基礎上，研究人員以纖毛蟲海洋尾絲蟲和菌株SM1211分別作為獵物和捕食者，建立基本捕食體系。透過生態捕食實驗研究發現，在DMSP存在的情況下，菌株SM1211可以透過裂解DMSP產生丙烯酸，降低海洋尾絲蟲短時間的捕食效率和長時間的生長速率，同時還能影響海洋尾絲蟲對食餌的選擇性，使得捕食壓力轉移到細菌群落中不含有dddL基因的細菌上，從而提高菌株SM1211在捕食過程中的存活率，調整細菌群落組成結構和不同營養級間能量流動。
該研究系統揭示了海洋細菌以DMSP作為前體物質發揮拒捕食功能的新機制，為深入探索海洋微型生態系統中生物間相互作用關係奠定基礎。
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https://doi.org/10.1038/s41564-021-00981-1
