近日，我所厌氧微生物创新团队与国内外科研机构合作，发现产甲烷古菌对氨耐受差异受产不同甲烷途径的由吉布斯自由能（ΔG）决定。相关研究成果发表在自然指数期刊《Water Research》，题为“Thermodynamic restrictions determine ammonia tolerance of methanogenic pathways in Methanosarcina barkeri”。

氨是含蛋白有机废弃物厌氧发酵产甲烷代谢中的常见代谢产物，也是沼气发酵过程中的常见抑制剂，主要通过抑制产甲烷古菌来影响沼气发酵效率。过去研究认为氨胁迫导致产甲烷古菌细胞内K+外排、或抑制产甲烷代谢相关基因。然而，这难以解释高氨胁迫下乙酸营养型产甲烷古菌菌群更容易受到抑制。该团队选择多重营养型产甲烷古菌Methanosarcina barkeri DSM 800，分别在乙酸、H2/CO2和甲醇为唯一碳源条件下进行氨胁迫试验。发现DSM 800最大游离氨的耐受浓度分别是39.1 ± 9.0、104.3 ± 7.4和85.7 ± 1.0 mg/L，证实氨胁迫对产甲烷活性的影响与产甲烷途径直接相关，发现吉布斯自由能是决定三种产甲烷途径耐氨性差异的关键因素。该研究拓展了我们对氨胁迫产甲烷古菌机制的认识，也为沼气发酵过程的氨胁迫应答调控提供了理论依据。

图1 NH3- N浓度与最大比产甲烷速率的关系(a)和标准吉布斯自由能与理论最大NH3耐受浓度的关系(b)

图2 图文摘要

厌氧微生物团队易悦为第一作者，承磊研究员和四川大学汤岳琴教授为共同通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金（92051108）、中国农业科学院科技创新工程（CAAS-ASTIP-2016-BIOMA）、中央级公益性科研院所基本科研业务费专项(Y2021PT02, Y2021XK06)和海南省科技厅重点研发项目资助(ZDYF2021XDNY300)。

原文链接：10.1016/j.watres.2023.119664