Deltaproteobacteria, now proposed to be the phyla Desulfobacterota, Myxococcota, and SAR324, are ubiquitous in marine environments and play essential roles in global carbon, sulfur, and nutrient cycling. Despite their importance, our understanding of these bacteria is biased towards cultured organisms. Here we address this gap by compiling a genomic catalog of 1 792 genomes, including 402 newly reconstructed and characterized metagenome-assembled genomes (MAGs) from coastal and deep-sea sediments. Phylogenomic analyses reveal that many of these novel MAGs are uncultured representatives of Myxococcota and Desulfobacterota that are understudied. To better characterize Deltaproteobacteria diversity, metabolism, and ecology, we clustered ~1 500 genomes based on the presence/absence patterns of their protein families. Protein content analysis coupled with large-scale metabolic reconstructions separates eight genomic clusters of Deltaproteobacteria with unique metabolic profiles. While these eight clusters largely correspond to phylogeny, there are exceptions where more distantly related organisms appear to have similar ecological roles and closely related organisms have distinct protein content. Our analyses have identified previously unrecognized roles in the cycling of methylamines and denitrification among uncultured Deltaproteobacteria. This new view of Deltaproteobacteria diversity expands our understanding of these dominant bacteria and highlights metabolic abilities across diverse taxa.

Deltaproteobacteria，现在被认为是 Desulfobacterota、Myxococcota 和 SAR324 门，在海洋环境中无处不在，并在全球碳、硫和养分循环中发挥重要作用。尽管它们很重要，但我们对这些细菌的理解偏向于培养的生物体。在这里，我们通过编译 1792 个基因组的基因组目录来解决这一差距，其中包括来自沿海和深海沉积物的 402 个新重建和表征的宏基因组组装基因组 (MAG)。系统基因组学分析表明，这些新型 MAG 中有许多是未被充分研究的粘球菌门和脱硫杆菌门的未培养代表。为了更好地描述 Deltaproteobacteria 的多样性、新陈代谢和生态学，我们根据其蛋白质家族的存在/缺失模式对 ~1500 个基因组进行了聚类。蛋白质含量分析与大规模代谢重建相结合，分离出八个具有独特代谢特征的 Deltaproteobacteria 基因组簇。虽然这八个聚类在很大程度上对应于系统发育，但也有一些例外，其中更远相关的生物似乎具有相似的生态作用，而密切相关的生物具有不同的蛋白质含量。我们的分析已经确定了以前未被认识到的在未培养的 Deltaproteobacteria 中甲胺循环和反硝化作用中的作用。这种对 Deltaproteobacteria 多样性的新观点扩展了我们对这些优势细菌的理解，并突出了不同分类群的代谢能力。虽然这八个聚类在很大程度上对应于系统发育，但也有一些例外，其中更远相关的生物似乎具有相似的生态作用，而密切相关的生物具有不同的蛋白质含量。我们的分析已经确定了以前未被认识到的在未培养的 Deltaproteobacteria 中甲胺循环和反硝化作用中的作用。这种对 Deltaproteobacteria 多样性的新观点扩展了我们对这些优势细菌的理解，并突出了不同分类群的代谢能力。虽然这八个聚类在很大程度上对应于系统发育，但也有一些例外，其中更远相关的生物似乎具有相似的生态作用，而密切相关的生物具有不同的蛋白质含量。我们的分析已经确定了以前未被认识到的在未培养的 Deltaproteobacteria 中甲胺循环和反硝化作用中的作用。这种对 Deltaproteobacteria 多样性的新观点扩展了我们对这些优势细菌的理解，并突出了不同分类群的代谢能力。