常规好氧甲烷氧化菌在缺氧条件下具有代谢多样性

甲烷(CH4)是一种强效温室气体，其全球变暖潜能值在百年时间尺度上是二氧化碳的28-34倍。微生物CH4氧化充当生物过滤器，防止90%以上的CH4进入大气。

传统上，好氧CH4氧化细菌(MOB)依赖于O2以CH4作为它们唯一的碳源和能源来生长。越来越多的研究表明，MOB在缺氧环境中存在甚至活跃，它们并没有利用O2作为电子受体，但它们的生存策略和生态贡献仍然是个谜。

中国科学院南京地理与湖泊研究所(NIGLAS)吴庆龙教授团队李飚博士带领的研究人员及其合作者研究了缺氧条件下MOB的生存策略。他们的研究结果发表在《水研究》杂志上。

经过两年的富集，研究人员获得了一个以γ-MOB、甲基单胞菌和其他几种异养细菌为主，但没有厌氧甲烷氧化菌的富集菌群。

他们发现MOB聚生体可以在缺氧条件下使用核黄素等电子穿梭偶联CH4氧化和Fe(III)还原。在MOB聚生体内，MOB将CH4转化为醋酸盐等低分子量有机物，供聚生菌作为碳源，而后者分泌核黄素以促进细胞外电子转移。

“在这种传统上被认为依赖O2的微生物MOB中观察到代谢灵活性。鉴于铁是地球上第四大最丰富的元素并且在湖泊沉积物中普遍丰富，使用氧化铁作为电子受体可能是一种重要的生活方式MOB和一个重要的CH4汇在早期地球上，缺氧条件无处不在，”李博士说。

在原位缺氧沉积物中，与聚生体相关的几种微生物，包括甲基单胞菌，具有转录活性。此外，由MOB聚生体介导的Fe(III)还原和CH4氧化减少了富铁沉积物中40.3%的CH4排放。

“中国南方有许多富铁地区，这些富铁地区的MOB即使在缺氧条件下也可能在缓解CH4排放方面发挥至关重要的作用。我们的研究揭示了MOBs如何在缺氧条件下生存，并扩展了对这一先前被忽视的知识CH4沉入富含铁的沉积物中，”李博士说。

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