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任南琪院士团队谢国俊课题组ES&T封面:亚硝酸盐依赖型厌氧甲烷氧化细菌的生态位分化机制

2023-04-28   哈尔滨工业大学   阅读量:232

      近日,任南琪院士团队谢国俊课题组与重庆大学陈一课题组合作在环境领域著名学术期刊Environmental Science & Technology上发表了题为“Microbial Niche Differentiation during Nitrite-Dependent Anaerobic Methane Oxidation”的封面论文。

      亚硝酸盐依赖型厌氧甲烷氧化(n-DAMO)已被证明在全球甲烷和氮循环中发挥重要作用。然而,尽管在环境中广泛检测到不同的n-DAMO细菌,但对其微生物生态位分化的生理机制知之甚少。该研究通过结合基因组学和动力学分析,在长期运行的生物膜反应器(MBfR)中观察到n-DAMO细菌的生态位分化现象。反应器MBfR-A和MBfR-B分别接种相同的n-DAMO富集培养物(培养物包含两种n-DAMO细菌:“Candidatus Methylomirabilis oxyfera”和“Candidatus Methylomirabilis sinica”),在低浓度NO2-进水条件下,MBfR-A反应器的n-DAMO细菌为“Candidatus M. oxyfera”,而以高浓度NO2-进水的MBfR-B的n-DAMO细菌为“Candidatus M. sinica”。转录组结果显示,“Candidatus M. oxyfera”在细胞趋化性、鞭毛组装和双组分系统具有更完整的功能,有助于其在寡营养条件下对NO2-的摄取;而“Candidatus M. sinica”具有更活跃的离子转运和胁迫响应系统,在NO2-还原方面具有更多的冗余功能,有助于缓解高浓度NO2-的抑制作用。“Candidatus M. oxyfera”和“Candidatus M. sinica”的NO2-半饱和常数(0.057 mM vs 0.334 mM NO2-)和底物抑制常数(0.932 mM vs 2.450 mM NO2-)响应组学结果推断的结论,证实n-DAMO细菌生态位分化机制,即细胞生化特性,特别是NO2-亲和性和抑制性共同决定了n-DAMO细菌的生态位分化。