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研究发现产甲烷古菌耐受氨胁迫差异的作用机制

作者: 发布时间:2023-02-13 来源 :
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近日,厌氧微生物创新团队与国内外科研机构合作,发现产甲烷古菌氨耐受差异受产不同甲烷途径由吉布斯自由能(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

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Methanosarcina barkeri DSM 800分别在乙酸、H2/CO2和甲醇为唯一碳源条件下进行胁迫试验发现DSM 800最大游离氨的耐受浓度分别是39.1 ± 9.0104.3 ± 7.485.7 ± 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沼气发酵过程的氨胁迫应答调控提供了理论依据。

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)

2 图文摘要

厌氧微生物团队易悦第一作者,承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)海南省科技厅重点研发项目资助(ZDYF2021XDNY300)

文链接:10.1016/j.watres.2023.119664

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