【成果快讯】我院张宇老师指导的博士生杨姗姗在《Nature Communications》上发表深海冷泉碳循环研究最新进展
发布日期: 2020/08/08

近日,海洋学院张宇副研究员指导的博士生杨姗姗在《Nature Communications》上在线发表题为“Genomic and enzymatic evidence of acetogenesis by anaerobic methanotrophic archaea”的文章。张宇副研究员为通讯作者,杨姗姗博士生为第一作者,上海交通大学海洋学院为第一单位。研究提出了冷泉碳循环的新模型:ANME古菌将甲烷厌氧氧化为无机碳的同时也能产生有机碳,为生态系统中的异养微生物提供碳源。

冷泉是深海生命的绿洲。其中厌氧甲烷氧化古菌(ANME, ANaerobic MEthanotroph)介导的甲烷厌氧氧化过程(AOM, Anerobic Oxidation of Methane)每年消耗约4亿吨甲烷,屏蔽了海底约90%的甲烷释放,深刻影响了深海碳循环和全球气候变化。在传统的认知中,AOM过程将甲烷转化为无机碳,以此作为深海冷泉生态系统的主要能量来源。然而,冷泉生态系统存在大量的异养微生物,其生长所需要的有机碳来源一直是未解之谜。

课题组在前期工作中,利用深海环境模拟技术,在实验室模拟深海冷泉的喷发环境,经过十余年的培养获得了ANME-2a古菌的富集物。

深海冷泉环境模拟设备

本研究在模拟的冷泉环境中检测到了ANME-2a古菌将甲烷厌氧氧化为乙酸的活性,并通过同位素标记实验得以证实。基因组学分析确定了ANME-2a古菌利用甲烷合成乙酸的完整途径,体外生化实验鉴定了关键蛋白ADP-forming acetate-CoA ligase 和 acetyl-CoA synthetase 的酶学功能。据此,课题组提出了冷泉碳循环的新模型:ANME古菌将甲烷厌氧氧化为无机碳的同时也能产生有机碳,为生态系统中的异养微生物提供碳源。

冷泉碳循环的新模型

该项也工作得到了国家重点研发计划(2018YFC0309800)和自然科学基金(41476123, 91951117, 41921006, 41676177, 41902313, 91751205)的支持。

 

论文链接:

https://www.nature.com/articles/s41467-020-17860-8.pdf

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