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原文鏈接：https://news.sciencenet.cn/htmlnews/2023/10/510870.shtm

中國科學院廣州能源研究所研究員李穎課題組在菌群定向重組解除酸抑制產(chǎn)甲烷過程機理方面取得進展。近日，相關(guān)成果發(fā)表于Water Research。

研究人員通過逐步提高有機負荷誘導揮發(fā)性脂肪酸（VFAs）累積，分析了VFAs脅迫下微生物菌群結(jié)構(gòu)演變特征，并著重闡述了高濃度VFAs下細菌和產(chǎn)甲烷菌對壓力環(huán)境的差異性響應(yīng)。在此基礎(chǔ)上，利用馴化獲得的耐酸產(chǎn)甲烷菌系對VFAs抑制厭氧消化反應(yīng)器進行菌群定向重組，評價其人工調(diào)控效果，并揭示菌群重組解除VFAs抑制產(chǎn)甲烷過程機理。

研究發(fā)現(xiàn)，隨著有機負荷的逐步提高，累積的VFAs降低了丙酸鹽氧化產(chǎn)乙酸菌及產(chǎn)甲烷菌的豐度，并允許水解酸化細菌占主導地位，有序的微生物代謝網(wǎng)絡(luò)失衡，從而擾亂了甲烷的產(chǎn)生過程。

宏基因組技術(shù)分析結(jié)果顯示，高濃度VFAs促進了系統(tǒng)中與活性氧代謝途徑相關(guān)的功能基因豐度，表明持續(xù)增高的VFAs濃度為微生物施加了壓力環(huán)境，激發(fā)了微生物的應(yīng)激反應(yīng)。相比于古菌，細菌能夠編碼更多種抗氧化代謝基因，說明產(chǎn)甲烷菌抵抗壓力環(huán)境能力較弱，這被認為是產(chǎn)甲烷菌活性受抑制的主要原因之一。因此定向重組菌群，提高反應(yīng)器中耐酸產(chǎn)甲烷菌群的豐度是促進高負荷廚余垃圾產(chǎn)甲烷的關(guān)鍵。

論文通訊作者李穎表示，該研究揭示了高濃度VFAs刺激微生物產(chǎn)生活性氧的抑制機理，并證實了通過人工群落組裝可提高系統(tǒng)內(nèi)微生物群落對壓力環(huán)境的抵抗能力，促進產(chǎn)甲烷過程，從而提高廚余垃圾厭氧發(fā)酵性能，為緩解高有機負荷厭氧消化過程提供了理論基礎(chǔ)及技術(shù)指導。

相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1016/j.watres.2023.120711