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产甲烷古菌的碳代谢新途径被发现

作者: 发布时间:2021-12-23 来源 :
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北京时间12月23日,《自然(Nature)》在线发表农业农村部沼气科学研究所能源微生物创新团队的最新研究成果。该团队与深圳大学、德国马克斯普朗克海洋微生物研究所和中石化微生物采油重点实验室等单位合作,发现一种新型的产甲烷古菌,并证实其可以直接氧化长链烷基烃产生甲烷,突破了产甲烷古菌只能利用简单化合物生长的传统认知,拓展了对产甲烷古菌碳代谢功能的认知。

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。并且这种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、伍德-永达尔(Wood-Ljungdahl)途径进入产甲烷代谢,而不需要通过互营代谢来完成,从而提出第五条甲烷产生途径。该研究完善了碳素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(“地下沼气工程”)奠定了科学基础。

该项目得到国家自然科学基金、中国农科院科技创新工程、中央级公益性科研院所基本科研业务费专项等项目资助。

论文链接:https://www.nature.com/articles/s41586-021-04235-2.

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