研究发现厌氧微生物互作产甲烷新机制

近日，农业农村部成都沼气科学研究所厌氧微生物科技创新团队联合国内外多家单位发现了厌氧微生物产甲醇新途径，并提出了第四种细菌和古菌互作产甲烷模式——种间甲醇转移，为理解全球甲烷循环提供了全新认知，也为温室气体减排控制技术开发提供了新思路。相关研究成果发表在《自然（Nature）》上。

全球每年甲烷排放量高达5亿~6亿吨，其中70%通过产甲烷代谢产生。自然界中有机物代谢产甲烷过程类似沼气发酵，通常需要细菌和产甲烷古菌通过“互营代谢”合作才能完成。以往的研究认为，这种代谢是通过细菌与产甲烷古菌间的种间氢转移、种间甲酸转移或种间直接电子传递三种模式实现，主要由氢营养型和乙酸营养型产甲烷古菌负责甲烷产生，而对自然界普遍分布的甲基营养型产甲烷古菌，还不清楚其在产甲烷互营代谢中的生态功能。
该研究分析提出了生物甲醇生成的潜在代谢反应，并提出种间甲醇转移互营降解有机物产甲烷的模式，进而利用团队自主分离的新科细菌物种嗜甲酸赵氏杆菌（Zhaonella formicivorans）和新科古菌物种胜利甲烷嗜热微球菌（Methermicoccus shengliensis）构建了人工合成菌群，结合同位素示踪、多维组学等技术，证实了细菌和古菌通过种间甲醇转移来解除热力学限制，从而推动甲烷的持续产生。进一步研究还发现，嗜甲酸赵氏杆菌通过一种全新的甘氨酸-丝氨酸循环介导的代谢途径将甲酸转化为甲醇。这些发现阐明了厌氧微生物新资源的生理生态学功能，拓展了对全球碳素生物地球循环的认知，也为“地下沼气工程”技术开发提供了新的思路。
该研究得到国家自然科学基金、中国农业科学院科技创新工程和四川省自然科学基金等项目支持。

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