导　　师： 庄莉; 汤佳

授予学位： 硕士

作　　者： (）;

机构地区： 中国科学院广州地球化学研究所

摘　　要： 在有机质厌氧发酵产甲烷过程中,种间直接电子传递（DIET）是区别于传统种间氢气/甲酸转移的一种新型电子转移途径,通常认为这种不需要借助扩散性能量载体的电子转移方式比种间氢气/甲酸转移更高效。研究表明,具有优良导电性的纳米磁铁矿能够介导电子供体微生物与电子受体微生物之间的DIET,其功能可能与导电性菌毛或细胞色素C相关,从而促进DIET的效率,进而加速产甲烷过程。这对碳铁元素的生物地球化学循环、生物质能源的产生以及生态修复等方面具有重要意义。本论文概述了现阶段关于DIET的研究进展,现有的研究主要以乙醇为电子供体探讨DIET机制。已有文献报道导电性磁铁矿能介导DIET过程,可加速乙酸、丙酸或丁酸的互营氧化产甲烷过程,但相关的微生物群落及功能的研究还非常欠缺,尤其是以丙酸为电子供体。因此,本文分别以厌氧消化污泥和稻田土壤为研究对象,以丙酸作为唯一电子供体,通过宏基因组、DNA-SIP和16S rRNA高通量测序等手段,研究了人工合成的磁铁矿和生物生成的磁铁矿对丙酸降解耦合产甲烷过程的影响,初步解析了磁铁矿介导的产甲烷体系中微生物群落结构及功能微生物。论文主要结论如下:1.人工合成的磁铁矿能够促进微生物的丙酸降解和产甲烷过程,添加的磁铁矿浓度越高,促进效果越明显。宏基因组分析结果表明,磁铁矿处理组和对照组中丙酸代谢氧化途径中的关键基因无明显差异,Methanoregula和Methanosaeta是在两个处理中的主要产甲烷菌,并发现两个处理中的Methanosaeta都具有CO2还原的成套基因,说明两个处理中都存在Methanosaeta参与的DIET产甲烷过程。磁铁矿对微生物的群落结构产生了一定的影响,主要表现为对照组的Candidatus Cloacimons acidaminovorans高于磁铁矿处理组,而磁铁矿处理组中Geobacter metallireducens的相对丰度高于�

关 键 词： 种间直接电子传递 磁铁矿 丙酸降解 产甲烷 功能微生物

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