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“致微论坛”2022年首讲:产甲烷古菌代谢新功能研究进展

作者: 发布时间:2022.01.05 文章来源:

  1月4日,“致微论坛” 2022年首讲如期举行。此次论坛邀请了农业农村部沼气科学研究所承磊研究员。他以“产甲烷古菌代谢新功能研究进展”为题,与大家分享了他所带领的科研团队在产甲烷菌相关领域的科研攻关最新进展。报告由资源室郑艳宁研究员主持,钱韦所长、向华副所长、东秀珠研究员等100余名科研人员参加了此次论坛。 

  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。产甲烷古菌是地球上生命起源最早的一类原核微生物,是全球大气甲烷排放的主要贡献者,也是缺氧环境有机质降解产甲烷(俗称沼气发酵)的关键功能微生物。过去的观点认为,这种沼气发酵过程需要细菌和古菌的互营代谢,才能协同完成复杂有机质的降解与甲烷的产生。并且这种古菌仅能通过乙酸发酵、二氧化碳还原、甲基裂解和氧甲基转化等四条途径产生甲烷。 

  承磊研究员详细介绍了自己带领研究团队经过20余年潜心研究,发现一种新型的产甲烷古菌,并证实其可以直接氧化长链烷基烃产生甲烷,突破了产甲烷古菌只能利用简单化合物生长的传统认知,拓展了对产甲烷古菌碳代谢功能的认知。该研究通过稳定碳同位素标记培养、宏基因组和宏转录组测序和高分辨质谱分析,证实了一种新型的产甲烷古菌(Candidatus Methanoliparum)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,从而提出第五条甲烷产生途径。该研究完善了碳素循环的生物地球化学过程,为枯竭油藏残余原油的生物气化开采奠定了科学基础。 

  此次论坛采取“线上线下相结合”的方式举办,报告结束后现场进行了热烈而深入地交流互动。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。同时,报告让年轻科研人员深深体会到科学研究的本质是人们向未知领域发起的不懈挑战,只有坚持不懈、探究真理、潜心钻研才能达到科学的顶峰。