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沼气科学研究所最新Nature!研究人员发现一株新的产甲烷菌

2024-07-25 11:52:24来源:iNature

产甲烷古菌是甲烷排放的主要贡献者,在碳循环和全球变暖中起着至关重要的作用。直到最近,产甲烷菌仅限于Euryarchaeota,但宏基因组学研究显示,在其他古细菌分支中存在编码甲基辅酶M还原酶复合体的基因,从而开辟了甲烷生成在分类学上更为广泛的前提。然而,这些非euryarchaeal产甲烷菌的实验室培养缺乏证实其潜在的产甲烷能力和生理。

2024年7月24日,农业农村部沼气科学研究所承磊、荷兰瓦赫宁根大学Diana Z. Sousa共同通讯在Nature线发表题为“Isolation of a methyl-reducing methanogen outside the Euryarchaeota”的研究论文,该研究从某油田分离到的一株嗜热古菌LWZ-6。该古菌属于热变形门Methanosuratincolia纲(最初隶属于“Candidatus Verstraetearchaeota”)。LWZ-6是一种严格依赖氢的甲基营养化产甲烷菌。

虽然先前的宏基因组研究推测了甲烷菌成员的发酵潜力,但菌株LWZ-6不发酵糖,肽或氨基酸。它的能量代谢只与甲烷生成有关,甲醇和一甲基胺是电子受体,氢是电子供体。比较(meta)基因组分析证实,氢依赖的甲基营养化产甲烷是甲烷菌中普遍存在的性状。该研究结果证实了产甲烷菌的多样性超越了传统的Euryarchaeota,并暗示了氢依赖的甲基营养化产甲烷在全球甲烷排放和碳循环中的重要性。

产甲烷作用是地球上最古老的新陈代谢之一,仅由产甲烷的古细菌进行。产甲烷菌是全球甲烷排放的主要贡献者,在气候变化中起着重要作用。几十年来,人们普遍认为产甲烷菌仅限于Euryarchaeota—一个最初由C. Woese提出的古细菌门。然而,能够从未培养的微生物群落中对宏基因组进行深度测序的技术的出现挑战了这一观点。

众所周知,产甲烷菌将产甲烷作为唯一的能量保存机制。迄今为止,根据代谢底物的类型,已划分出5种甲烷生成途径,即醋酸化、烷基营养型、氢营养型、甲氧营养型和甲基营养型。已经推测了来自Ca的潜在产甲烷菌的发酵代谢。深海archaeia '和' Ca。基于基因组分析的甲基甲烷菌。此外,含有MCR的MAGs来自Ca。高丽菌编码异化硫代谢所需的基因。然而,目前还没有从这些新系中获得甲烷菌的栽培代表,它们的生理机能尚不清楚。

该研究分离并鉴定了Euryarchaeota-M菌外的一种产甲烷菌。热变形门中烃类LWZ-6。进一步证明,它使用氢依赖的甲基营养甲烷生成作为唯一的能量节约途径,而不是先前从宏基因组学分析中预测的替代代谢。菌株LWZ-6产生甲烷的速率和产量与euryarchaeal产甲烷菌相当,进一步表明它是一种真正的产甲烷菌。其他栽培研究也证实了Methanosuratincolia和Ca。宏基因组数据分析显示,潜在的氢依赖甲基营养化产甲烷菌,包括甲烷菌群的一部分,全球分布在各种缺氧的地下环境中。这表明,氢依赖的甲基营养化产甲烷在甲烷排放环境中的作用值得重新评估,因为它可能会影响全球甲烷排放模型的努力。

参考信息:
https://www.nature.com/articles/s41586-024-07728-y