2017-05-26
最近，派森諾生物和山東大學合作，在開放獲取期刊《PeerJ》（最新影響因子2.183）發表論文，探討了亞硝酸鹽依賴型厭氧甲烷氧化菌（Nitrite-dependent anaerobic methane oxidation，n-damo）在我國北部廢水處理廠和農田兩大生態環境中的分布特征。
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）”。
研究目的
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。
研究方法
測序技術：Roche 454 GS-FLX Titanium高通量測序平臺
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：我國北部的某稻田樣本（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污泥反應器樣本（EC）各一例
4例樣本的理化性質數據表
研究結果
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分析結果。
隨后，通過454高通量測序，4例樣本分別得到11,017~14,814條高質量序列。通過Alpha多樣性指數分析進一步發現，這4例樣本的多樣性水平按從高到低排序依次為：PF >CF >EC>WS。
4例樣本在門水平的組成分布。
屬水平最優勢的25個分類單元的豐度分布熱圖。
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。
本研究的測序和數據分析工作由上海派森諾生物科技股份有限公司完成。
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
點擊原文鏈接，查看原文獻：https://peerj.com/articles/2766
