2017-07-03
最近，派(pai)森諾生(sheng)物(wu)和山(shan)東大(da)學合作，在開放獲取(qu)期刊《PeerJ》（影(ying)響因(yin)子2.183）發表論文(wen)，探(tan)討了(le)亞(ya)硝(xiao)酸鹽依賴型(xing)厭(yan)氧甲烷氧化(hua)菌（Nitrite-dependent anaerobic methane oxidation，n-damo）在我國(guo)北(bei)部廢水(shui)處理廠和農田兩大(da)生(sheng)態環境中(zhong)的分布特(te)征。
研究背景
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）具有不同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(yan)究目的(de)
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(fa)
測序技(ji)術：Roche 454 GS-FLX Titanium高(gao)通量測序平臺
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：我國(guo)北部的(de)某稻田(tian)樣(yang)本（PF）、玉米地樣(yang)本（CF）、廢水(shui)處理廠污泥(ni)(ni)樣(yang)本（WS）和實驗室規模的(de)厭氧污泥(ni)(ni)反應器樣(yang)本（EC）各一例
4例樣本的理化性質數據(ju)表(biao)
研(yan)究(jiu)結果(guo)
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(ding)量(liang)PCR分析(xi)結果
隨(sui)后，通過(guo)454高(gao)通量測序(xu)(xu)，4例(li)(li)樣本(ben)分(fen)別得到11,017~14,814條高(gao)質(zhi)量序(xu)(xu)列(lie)。通過(guo)Alpha多(duo)樣性(xing)(xing)指數分(fen)析(xi)進一(yi)步發現(xian)，這(zhe)4例(li)(li)樣本(ben)的多(duo)樣性(xing)(xing)水平按從高(gao)到低排序(xu)(xu)依次為(wei)：PF >CF >EC>WS。
4例(li)樣本(ben)在門水(shui)平的(de)組(zu)成分布
屬水平優勢(shi)的25個分(fen)類(lei)單元的豐度分(fen)布熱圖
總(zong)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(ben)研(yan)究(jiu)的測序和數據分析工作由上海派森諾生物科(ke)技股份有(you)限公司(si)完成。
文(wen)章索引(yin)
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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