第七届青年地学论坛

甲烷氧化菌以甲烷作为碳源和能源，在全球甲烷平衡和温室效应控制中扮演着重要角色。在高氧生态位，以变形菌门和疣微菌门甲烷氧化菌为主。在厌氧生态位，以甲烷氧化古菌（ANME）和NC10甲烷氧化细菌为主。在缺氧生态位，宏基因组学调查数据表明：传统好氧型甲烷氧化细菌在该生态位占主导。
变型菌门甲烷氧化菌最早于1906年被发现，但其相关研究主要集中在以氧气作为电子受体，缺氧环境的能量代谢机制尚不清楚，在缺氧条件下是否有其他替代电子受体？如何完成缺氧能量代谢？以缺氧条件为代表的湿地环境是自然界中甲烷的最大排放源，弄清其缺氧下的能量代谢过程为甲烷控制提供理论指导，具有重要的生态环境意义。
本研究从纯菌水平探讨了以铁矿作为替代电子受体，驱动传统好氧型甲烷氧化细菌进行缺氧代谢。缺氧环境下 Methylomonas sp. LW13 可利用水铁矿作为电子受体氧化甲烷，通过¹³CH₄标记实验发现反应过程中二氧化碳的生成量与铁矿中 Fe(III) 的还原量成正相关。通过生物电化学技术分析表明 Methylomonas sp. LW13 具有胞外电子传递能力，并基于电势建立电子传递模型。基于转录组学分析Methylomonas sp. LW13在好氧和缺氧环境下分别以氧气和AQDS为电子受体时的基因表达，发现在缺氧环境下大部分基因下调，甲烷单加氧酶和甲醇脱氢酶基因上调，缺氧代谢过程中仅核心基因表达工作，能量更加集中的去完成甲烷氧化。
 

甲烷氧化菌,缺氧生态位,胞外电子传递,铁还原