科研进展|找寻“隐藏”的甲烷古菌

　　北京时间7月24日，农业农村部沼气科学研究所厌氧微生物创新团队联合荷兰瓦赫宁根大学等多家单位，发现并分离培养了一株非广古菌门的新型产甲烷古菌。相关研究成果发表在《自然（Nature）》。

图1　a-b：Verstraetearchaeota的分离，a为古菌引物（515f/915r), b为细菌引物341f/806r 16S rRNA扩增子测序结果； c： CARD-FISH照片（绿色为古菌ARCH-915探针，红色为EUB-338探针）；d，e为扫描电镜照片；f：透射电镜照片

　　产甲烷古菌在地球生命起源进化、全球气候变化和碳素循环中起着重要作用。传统观点认为产甲烷古菌隶属古菌域广古菌门。近年来通过高通量测序的宏基因组学研究，提出自然界中广泛分布着非广古菌门的产甲烷古菌, 并推测这些新型产甲烷古菌还具有发酵生长、硫氧化等非甲烷代谢潜能。但迄今为止，这些古菌处于“暗物质”状态，一直没有纯培养物，无法进一步研究它们的碳代谢功能。

 图2　a：二元培养物添加甲醇和氢气的生长和产甲烷；b：BES抑制产甲烷; c：不同梯度¹³C-标记甲醇浓度对应产生的¹³C-甲烷；d: LWZ-6的扫描电镜照片，e-f: LWZ-6添加¹³C-甲醇的Nano-SIMS照片，g:LWZ-6添加不同13C底物的脂质物

　　该研究历时7年，利用自主研发的鸡尾酒分离法，首次分离获得佛斯特拉门古菌纯培养物Methanosuratincola petrocarbonis LWZ-6。通过碳13同位素标记、模拟培养、膜脂分析等方法，证实了该古菌具有氢依赖代谢甲基类物质产甲烷的生理功能，但不具有发酵生长能力。该研究发现的新型产甲烷古菌，将为研究全球碳循环机理和低碳技术研发提供新型生物资源基础，是我国在厌氧古菌资源领域的一个重大发现和突破。

图3　LWZ-6基因组代谢通路构建和转录组表达

　　农业农村部沼气科学研究所为本研究第一完成单位。承磊研究员为论文通讯作者，博士生巫可佳和周雷为论文共同第一作者。该研究工作得到国家自然科学基金、中国农业科学院科技创新工程等项目支持。

　　（通讯员 王颢毅）

　　原文链接：

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