近日，课题组周娜、利齐灏在Nature Communications上在线发表了题为“Microbially-mediated halogenation and dehalogenation cycling of organohalides in the ocean”的研究论文，基于1473个海洋宏基因组绘制了全球卤化-脱卤循环微生物及基因图谱。

        作为地球上溶解有机碳、硫和卤素的最大储库，海洋是微生物介导元素生物地球化学循环的热点区域，对全球食物网和气候具有潜在影响。在有机卤化物方面，目前从天然来源中鉴定出的8000余种有机卤化物主要源自海洋环境。这些有机卤化物可作为抗生素和信号分子，深刻影响海洋群落结构与生态竞争。例如海洋红藻产生的溴代呋喃酮通过改变细菌群体感应系统来抑制生物膜形成，而天然甲氧基化多溴二苯醚通过在海洋食物网中的生物累积作用，破坏高营养级生物的内分泌与免疫功能。此外，海洋源短寿命有机卤化物（如溴甲烷）对南极春季臭氧空洞的臭氧消耗贡献高达50%，表明其在影响全球气候变化中具有关键作用。然而，与已被深入研究的有机碳和硫循环相比，目前对海洋有机卤化物生物地球化学循环的探索仍处于起步阶段。

        本研究构建了有机卤化物循环基因数据库，基于1473个海洋宏基因组绘制了全球卤化-脱卤循环微生物及基因图谱。值得注意的是，在15,252个宏基因组组装基因组中，6,204个携带有机卤化物循环基因，其中84.30%为脱卤微生物群。Pseudomonadota的微生物在海洋中呈现均匀空间分布，同时主导卤化与脱卤功能；而Asgardarchaeota 和 Thermoproteota 谱系仅在北半球介导脱卤作用。尤为重要的是，80.91%的还原性脱卤酶基因和91.35%的含该酶原核生物代表未表征谱系，极大拓展了已知脱卤多样性。通过整合微生物培养、蛋白质结构预测与分子对接，研究揭示了海洋脱卤作用及其与碳/硫循环耦合的四种独特“微生物-脱卤酶-有机卤化物”作用模式，这些模式与陆地体系存在显著差异。该研究通过解析海洋卤化-脱卤微生物组，深化了我们对微生物有机卤化物循环的理解。