【目的】研究不同温度条件下的石油烃降解产甲烷菌系中是否存在乙酸互营氧化产甲烷代谢途径。【方法】以3个不同温度条件的正十六烷烃降解产甲烷菌系Y15(15℃)、M82(35℃)和SK(55℃)作为接种物,通过乙酸喂养实验、并添加乙酸营养型产甲烷古菌的选择性抑制剂NH4Cl和CH3F,结合末端限制性片段长度多态性(terminal restriction fragment length polymorphism,T-RFLP)和克隆文库技术,分析乙酸产甲烷潜力及产甲烷古菌群落的演替趋势,推测产甲烷代谢途径的变化趋势。【结果】无论是否添加NH4Cl和CH3F,这3个菌系都可以利用乙酸生长并产生甲烷,但是添加NH4Cl和CH3F后产甲烷延滞期增加,最大比甲烷增长速率降低;只添加乙酸后,3个不同温度的菌系的古菌群落主要由乙酸营养型产甲烷古菌甲烷鬃毛菌属(Methanosaeta)组成,其丰度分别为92.8±1.4%、97.3±2.4%和82.8±9.0%;当添加选择性抑制剂NH4Cl,3个菌系中的Methanosaeta的丰度分别变为98.5±0.7%、87.4±4.8%和6.1±8.6%,中温菌系M82中氢营养型产甲烷古菌甲烷袋装菌属(Methanoculleus)的相对丰度增加到12.6±4.0%,高温菌系SK中另一类氢营养型产甲烷古菌甲烷热杆菌属(Methanothermobacter)增至84.3±1.5%;当添加选择性抑制剂CH3F,Methanosaeta丰度分别降至77.1±14.5%,86.4±6.1%和35.8±7.8%,低温菌系Y15中的甲烷八叠球菌属(Methanosarcina)增高(15.7±21%),这类产甲烷古菌具有多种产甲烷代谢途径,M82中Methanoculleus丰度上升到13.6±13.1%,SK中Methanothermobacter丰度增大到48.5±11.2%。【结论】在低温条件下,菌系Y15可能主要通过乙酸裂解完成产甲烷代谢,在中高温条件下,菌系M82和SK中可能存在乙酸互营氧化产甲烷代谢途径,并且甲烷的产生分别通过不同种群的氢营养型产甲烷古菌来完成。
为研究互营烃降解菌系的短链脂肪酸(VFAs)降解能力,并解析相关的功能菌群,以3种不同温度下生长的互营烃降解菌系SK、M82和Y15作为接种物,分别添加甲/乙/丙/丁酸钠进行传代培养,应用高通量测序技术分析细菌和古菌的16S r RNA基因多样性.除M82不能代谢丁酸外,3个烃降解菌系都可以代谢甲/乙/丙/丁酸产甲烷.添加VFAs富集培养后,3种互营烃降解菌系中的已知互营菌群的相对丰度提升.Tepidanaerobacter,Thermotoga和Thermosyntropha在SK细菌菌群中的丰度增加,Tepidanaerobacter在M82中的丰度增加,Syntrophomonas在Y15中的丰度增加;在古菌菌群中,Methanothermobacter,Methanosaeta和un_Thermoprotei在SK的丰度增加,Methanothermobacter和un_Thermoprotei在M82中的丰度增加,Methanosaeta、Methanobacterium、Methanosarcina和un_Euryarchaeota在Y15中的丰度增加.本研究表明高、中、低温3种互营烃降解菌系SK、M82和Y15均具有互营代谢VFAs的能力,不同的互营VFAs降解体系中的功能微生物不同,结果可为今后开展油藏互营微生物分离工作提供良好材料、为进一步研究互营烃降解分子机理奠定基础.(图3参50)
