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    我国学者与海外合作者在产甲烷古菌碳代谢功能研究方面取得进展

    日期 2021-12-24   来源:生命科学部   作者:薛岚 魏伟 冯雪莲  【 】   【打印】   【关闭

    图 古菌降解长链烷基烃产甲烷及相关代谢途径

      在国家自然科学基金项目(批准号:92051108、91851105、41802179、31970066、31570009、31970105)等资助下,农业农村部沼气科学研究所承磊研究员团队与深圳大学高等研究院李猛教授团队、德国马克斯普朗克海洋微生物研究所Gunter Wegener教授团队合作,在古菌降解长链烷烃产甲烷研究方面取得新进展。相关成果以“单一古菌降解石油烃产甲烷(Non-syntrophic methanogenic hydrocarbon degradation by an archaeal species)”为题,于2021年12月22日在线发表在《自然》(Nature)杂志上。论文链接:https://www.nature.com/articles/s41586-021-04235-2。

      产甲烷古菌是地球上生命起源最早的一类原核微生物,是全球大气甲烷排放的主要贡献者,也是缺氧环境有机质降解产甲烷(俗称沼气发酵)的关键功能微生物。过去的观点认为这种沼气发酵过程需要细菌和产甲烷古菌的互营代谢,才能协同完成复杂有机质的降解与甲烷的产生,产甲烷古菌仅能通过乙酸发酵、CO2还原、甲基裂解和氧甲基转化等四条途径产生甲烷。

      该研究通过稳定碳同位素标记培养、宏基因组和宏转录组测序和高分辨质谱分析,证实了一种新型的产甲烷古菌Ca. Methanoliparum,可以直接氧化长链烷基烃,并通过β-氧化、Wood-Ljungdahl途径进入产甲烷代谢,而不需要通过互营代谢来完成(图)。基于这些发现,该研究提出第五条甲烷产生途径。研究结果拓展了我们对产甲烷古菌的生理代谢功能的认知,并完善了碳循环的生物地球化学过程,为枯竭油藏残余原油的生物气化开采奠定了科学基础。




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