我国学者与海外合作者在产甲烷微生物的环境生物地球化学研究领域取得进展

　　

图 不同温度和底物的产甲烷速率与微生物种群的对应关系

　　在国家自然科学基金项目（批准号：42020104005、32170014、41977266、92251305、42107010）等资助下，复旦大学王梓萌教授、中国科学技术大学花正双教授、中国地质大学（武汉）王焰新教授、中山大学李文均教授、俄勒冈大学金曲生教授等学者跨学科合作，在产甲烷微生物的环境生物地球化学领域的最新研究成果，以“非传统mcr基因编码的古菌参与热泉产甲烷的证据（Evidence for non-traditional mcr-containing archaea contributing to biological methanogenesis in geothermal springs）”为题，于2023年6月28日在线发表于《科学进展》（Science Advances），论文链接：https://doi.org/10.1126/sciadv.adg6004。

　　甲烷是重要的温室气体，对于地球气候演变有重要意义。深入理解微生物产甲烷过程的类型、代谢路径和通量是环境生物地球化学、微生物学和气候科学共同关注的问题。传统产甲烷菌多分布于广古菌门的少数几个纲内，近年来高通量测序技术的发展显著拓展了产甲烷古菌的多样性，发现了新型微生物类群编码甲烷/烷烃代谢核心基因，即可能具有产甲烷功能的甲基辅酶M还原酶（Mcr）。

　　然而，目前对其甲烷代谢相关功能缺乏有效的实验验证，亟待跨学科的研究手段联合攻关。本研究以云南腾冲热泉为研究对象，利用¹³C同位素示踪技术、开展了野外原位实验和长期监测以及异位微宇宙实验，并结合宏基因组与宏转录组学，揭示了非传统型产甲烷古菌在高温热泉中的活动和效用，证明了在高温热泉生态系统中甲烷生成主要由非传统型产甲烷古菌驱动，进而厘清了其对底物和温度的响应规律，揭示了各种含有甲基辅酶M还原酶基因的非传统古菌是以前未被识别的甲烷来源（图）。

　　验证不可培养的古菌微生物的环境生物地球化学功能通常被认为是具有相当挑战性的基础科学问题。该工作将生物地球化学实验、分子生物学和生物信息学技术紧密结合，为探索新类群微生物的生态功能提供了新思路，为未来研究新型产甲烷微生物的生态效应、及其对全球气候演化的影响提供了新的视角。