产甲烷分离物中Clostridium spp.与Methanosarcina barkeri潜在的种间直接电子传递

【目的】革兰氏阴性菌Geobacter metallireducens可以与乙酸型产甲烷菌Methanosaeta harundinacea或Methanosarcina barkeri通过种间直接电子传递(DIET)还原CO2产甲烷。本实验室前期的研究发现Methanosarcina mazei和Geobacteraceae在铁还原富集培养中形成团聚体,可能存在直接电子传递。然而,革兰氏阳性菌(如Clostridium spp.)与产甲烷菌是否存在种间直接电子传递尚不明确。【方法】采用Hungate厌氧滚管法,以乙醇为唯一电子供体从铁还原富集培养体系中获得产甲烷分离物(S6)。通过T-RFLP及克隆文库分析群落多样性,结合循环伏安法等电化学方法研究产甲烷分离物的电活性。【结果】Clostridium spp.(与C.tunisiense相似性最高)和M.barkeri分别在S6细菌和古菌群落中占优势。S6与G.metallireducens共培养后铁还原和产甲烷能力未明显增加,Clostridium spp.可能与G.metallireducens类似,将电子直接传递给产甲烷菌M.barkeri产甲烷。此外,电化学检测发现,在用透析袋包裹电极阻碍微生物与电极表面通过直接接触形成生物膜的条件下,电流密度显著降低,并且循环伏安扫描无明显氧化还原峰。【结论】产甲烷分离物S6中存在直接电子传递途径。本工作提出在产甲烷分离物中占优势的革兰氏阳性菌Clostridium spp.和M.barkeri之间可能存在种间直接电子传递。

可见光驱动Methanosarcina barkeri-天然碳基半导体产甲烷性能及机制

利用半人工光合系统(非光合微生物-纳米半导体生物杂化体系)将二氧化碳转化为高热值的甲烷有助于缓解全球温室效应和能源危机.作为生物杂化体系的关键组分,纳米半导体颗粒的结构及性质显著影响生物杂化体系的性能.本研究以油菜花粉为原料,成功构建Methanosarcina barkeri-天然碳基半导体生物杂化体系(M. barkeriNCS),并将其应用于二氧化碳还原产甲烷过程.结果表明,所制备的天然碳基半导体具有可见光响应好、孔体积大等优势.在可见光(1.0±0.2 mW/cm2)照射下, M. barkeri-NCS生物杂化体系具有良好的光电性能,其甲烷产量最高可达51±4.5μmol/g.实时荧光定量多聚合酶链式反应结果进一步显示, M. barkeri膜结合氢酶和细胞色素相关基因表达显著上调,尤其是EchB(2.47±0.25倍)和VhtC(2.83±0.15倍),这表明这些基因在生物杂化体系光生电子传递-捕获-利用过程中起着关键作用.该研究结果有望为构建高效的半人工光合系统提供理论支撑.

巴氏甲烷八叠球菌BTC菌株的鉴定

本文报告了巴氏甲烷八叠球菌 BTC 菌株的鉴定结果。该菌株在生活周期内均呈大小不等的团块聚集,8个不规则的球形细胞聚集在一起是团块构成的基本单位,未见单细胞阶段。在紫外线照射下,菌落荧光为蓝绿色,菌体荧光为蓝白色,活细胞或干制标本均可发出荧光。在以甲醇为生长基质时,其倍增时间为9.85h。可以利用甲醇、乙酸钠、三甲胺及 H_2/CO_2为碳源;不能利用甲酸、乙醇、丙醇和丁醇等。最适生长 pH 为7.0。DNA 的 G+c mol%含量为41.5%。该菌株与巴氏甲烷八叠球菌近似或相同,而与马氏甲烷八叠球菌不同。其倍增时间较巴氏甲烷八叠球菌227菌株短,DNA 中 G+c mol%含量也与已报道过的各菌株有所差别,所以定名为巴氏甲烷八叠球菌 BTC 菌株(Methanosarcina barkeri BTC)。