2017-05-26
最近，派森(sen)諾(nuo)生物和山東大(da)(da)學合作，在開放獲取期刊《PeerJ》（最新影響因子(zi)2.183）發表論文(wen)，探討(tao)了亞硝酸鹽(yan)依賴型厭氧甲烷氧化菌（Nitrite-dependent anaerobic methane oxidation，n-damo）在我國北(bei)部廢水處理廠和農田(tian)兩大(da)(da)生態環境中的分(fen)布(bu)特征。
研(yan)究背景
甲烷和一氧化二氮都是重要的溫室氣體，而廢水處理廠和農田是溫室氣體產生的兩大重要來源。厭氧甲烷氧化菌（Anaerobic methane oxidation，AMO）是最近才發現的一類微生物，被認為具有減少溫室氣體排放的應用潛力。其中，亞硝酸鹽依賴型厭氧甲烷氧化菌（n-damo）具有獨特的碳代謝和氮代謝機制，能將甲烷和一氧化二氮分別轉化為二氧化碳和氮氣。分類學上，目前認為n-damo微生物屬于NC10門下的“Candidatus Methylomirabilis oxyfera（M. oxyfera）”。
研究(jiu)目(mu)的
目前，人們已從多種自然環境來源中富集培養獲得了M. oxyfera，但是對于廢水處理廠和農田這兩大產生溫室氣體的重要來源中，該類群微生物的多樣性特征和物種組成分布仍缺乏足夠的認識。本研究即通過多種分子生物學方法，結合高通量測序技術，對我國北部廢水處理廠和農田中的n-damo微生物群落的多樣性組成譜進行了深入研究。
研究方(fang)法
測序技術(shu)：Roche 454 GS-FLX Titanium高(gao)通量測序平臺(tai)
測序模式：基于巢式PCR方法的M. oxyfera特異性16S rRNA基因片段測序
實驗對象：我(wo)國北(bei)部的某稻田樣本（PF）、玉米地樣本（CF）、廢水處理廠污泥樣本（WS）和實驗室規模的厭氧(yang)污泥反應器(qi)樣本（EC）各一(yi)例
4例(li)樣(yang)本的理(li)化性(xing)質(zhi)數據表
研究(jiu)結果
本研究首先通過FISH熒光原位雜交分析發現，不同樣本中的M. oxyfera細菌含量差異巨大。其中，EC樣本中的n-damo微生物含量明顯極其豐富。熒光定量PCR的結果也印證了這一發現。
FISH熒光原位雜交分析結果。紅色表示M. oxyfera特異性探針的雜交結果，綠色為細菌總體的雜交結果。A & E，PF；B & F，CF；C & G，EC；D & H，WS。
熒光定量PCR分(fen)析結果。
隨后(hou)，通(tong)過454高(gao)通(tong)量(liang)測序，4例(li)樣(yang)本分別得到(dao)11,017~14,814條高(gao)質量(liang)序列。通(tong)過Alpha多樣(yang)性指數分析進一步(bu)發現，這(zhe)4例(li)樣(yang)本的多樣(yang)性水平按從高(gao)到(dao)低排序依次為：PF >CF >EC>WS。
4例樣本(ben)在(zai)門水平的組(zu)成(cheng)分布。
屬(shu)水平(ping)最優勢的(de)25個分類(lei)單元的(de)豐度分布熱(re)圖。
總結
本研究通過一系列分子生物學實驗、富集培養實驗，并結合高通量測序技術，闡明了n-damo微生物類群在不同環境樣本中的多樣性水平、分布特征和數量差異，并通過實驗摸索發現了M. oxyfera的生物學活性和最適生長條件，為進一步探究該類群微生物在減少溫室氣體排放方面的應用價值提供了實驗依據。
本研究的測序和(he)數據分析工作由上海派森諾生(sheng)物科技(ji)股份有限公司(si)完成(cheng)。
文章索引
Hu and Ma (2016), Distribution and characteristic of nitrite-dependent anaerobic methane oxidation bacteria by comparative analysis of wastewater treatment plants and agriculture fields in northern China. PeerJ 4:e2766; DOI 10.7717/peerj.2766
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