幻灯二

深大李猛教授团队在《Nature》发表研究论文,深入分析一类新型产甲烷古菌,首次证实了其独立降解长链烷基烃产甲烷的功能。

近日,深圳大学高等研究院李猛教授团队与农业农村部沼气科学研究所承磊研究员团队、德国马克斯普朗克海洋微生物研究所Gunter Wegener教授团队合作,在古菌降解长链烷烃产甲烷研究方面取得突破性进展,在国际顶尖学术期刊《Nature》发表了研究论文。该研究结合稳定碳同位素标记培养、宏基因组和宏转录组测序、高分辨质谱等技术,深入分析了一类新型产甲烷古菌(Candidatus Methanoliparum),首次证实了其独立降解长链烷基烃产甲烷的功能。

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石油是一种重要的能源物质,经过一个多世纪的开采,出现了大量的“老旧”油井,常规开采手段已经无法有效进行原油开采,大量原油“沉睡”在地下。利用微生物将石油转化为天然气甲烷,是一种廉价、清洁的开采方式。过去的研究认为,降解石油烃产甲烷的过程由细菌和古菌通过互营代谢完成,具有耗时久、体系不稳定等问题。

本研究通过对胜利油田样品的长时间富集培养,获得了一类新型的产甲烷古菌(Candidatus Methanoliparum)。通过荧光原位杂交、稳定碳同位素标记培养、宏基因组和宏转录组测序、高分辨质谱等一系列分析结果,证明该类型的产甲烷古菌可以直接氧化长链烷基烃,并通过β-氧化、Wood-Ljungdahl途径进入产甲烷代谢,而不需要通过互营代谢来完成(图1)。即这类新型的产甲烷古菌可以不与其他微生物合作,绕过复杂过程,直接“吃掉”石油产生甲烷。

该研究证实了该古菌可以独立降解复杂石油烃产甲烷,并提出了一种新的古菌甲烷产生类型,即长链烷烃代谢产甲烷,区别于传统的氢营养型、乙酸还原型和甲基营养型。《Nature》期刊认为,这一发现令产甲烷古菌的研究迈出了一大步,无论是对基础研究,还是未来应用都提供了新的认知。

据悉,该研究结果拓展了现有对产甲烷古菌的生理代谢功能的认知,完善了碳循环的生物地球化学过程,为地下枯竭油藏残余原油的生物气化开采奠定了科学基础。据初步估算,未来如能将这种新型古菌应用于我国现存的地下枯竭油藏开采,利用微生物将石油转化为天然气甲烷,不仅让油气共采成为可能,其所产油气的总量可相当于再造一个大庆油田,对保障我国能源安全将具有重要意义。


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