本中心湯森林研究員團隊和台灣大學、中山大學和高雄 科技大學合作，發現在健康珊瑚的優勢細菌（Endozoicomonas acroporae) 基因組中攜帶有代謝氣候冷化氣體先驅物二甲基巰基丙酸 (Dimethylsulfoniopropionate, DMSP) 的基因 dddD。進一步，實驗證實該菌可分解 DMSP 並產生氣候冷化氣體(Climate-cooling gas)二甲基硫 (Dimethyl sulfide, DMS)。 研究結果對於珊瑚優勢細菌 E. acroporae 於珊瑚宿主中所扮演的生態角色有突破性的發現，此篇論文於 2020 年 2 月 13 日刊登於國際微生物生態學會期刊 The ISME Journal。（圖一）

圖一、 E. acroporae 降解 DMSP 示意圖。

　　DMSP 為地球上最豐富的有機硫化合物之一，也是全球硫循環中重要的化合物之一，最受注意是其分解物 DMS 為知名的氣候冷化氣體，可促進雲朵形成，造成冷化。DMSP 主要由珊瑚礁、植物性浮游生物、細菌等產生，每年全球的產量可達十億噸。DMSP 對珊瑚本體具有保護的作用，可協助緩和逆境下珊瑚組織受到環境壓力產生的自由基傷害。

　　在珊瑚共棲菌群中，Endozoicomonas 屬細菌是相對豐度最高和最受研究矚目的珊瑚細菌之一。該屬菌群的生態功能仍不清楚，有假說提出該菌在珊瑚的硫代謝扮演了重要的角色，可將 DMSP 代謝為 DMS，然而長期以來，在所有已知的珊瑚及其他海洋無脊椎動物分離出來的同屬菌株，都未發現任何與代謝 DMSP 相關的基因。

　　本研究使用軸孔珊瑚 (Acropora sp.)分離出的兩株 E. acroporae 新種，和先前我們團隊發表的模式菌株 (type strain) E. acroporae Acr-14T ，利用比較基因組方法，發現了 DMSP acyl CoA-transferase/lyase 的同源基因 dddD，這是第一次在 Endozoicomonas 屬細菌中發現代謝 DMSP 的相關基因。透過 qPCR 及氣相層析實驗也證實 E. acroporae dddD 基因的功能和活性。再者，分析 DMSP 相關代謝基因和中心碳代謝的可能關聯，推測該菌屬在降解 DMSP 的生態意義等。此外利用總體基因體分析（metagenomic approach），發現含有 E. acroporae 和親近物種的宿主種類及分布區域非常廣泛，包括西太平洋、紅海等，顯示該菌屬可能對珊瑚礁的 DMSP 代謝和珊瑚礁硫循環扮演著重要角色。

　　此研究以基因組及功能分析的證據，首次證實 Endozoicomonas 參與珊瑚宿主硫循環的潛力，對於 Endozoicomonas 屬細菌長久以來對於宿主功能上的不確定性有突破性的了解（圖二）。

圖二、湯森林老師研究團隊。

　　本研究由中研院和科技部提供經費。第一作者 Kshitij Tandon 為本院國際研究生學程生物資訊學暨國立清華大學博士生， 全文請見：https://www.nature.com/articles/s41396-020-0610-x