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Nature正刊!四川厌氧生物首席科学家承磊带领团队发现“隐藏”的甲烷古菌

甲烷古菌

NEWS TODAY


近日,农业农村部沼气科学研究所磊研究员带领的厌氧微生物创新团队联合荷兰瓦赫宁根大学等多家单位,发现并分离培养了一种非广古菌门的新型产甲烷古菌,2024年7月24日,相关成果以“Isolation of a methyl-reducing methanogen outside the Euryarchaeota”为题发表在Nature期刊。

产甲烷古菌在地球生命起源进化、全球气候变化和碳素循环中起着重要作用。传统观点认为产甲烷古菌隶属古菌域广古菌门(Euryarchaeota)。近年来基于高通量测序的宏基因组学研究,提出自然界中广泛分布着非广古菌门的产甲烷古菌,并推测这些新型的产甲烷古菌具有发酵生长、硫氧化等非甲烷代谢潜能。但迄今为止,这些古菌处于“暗物质”状态,一直没有纯培养物,无法进一步研究它们的碳代谢功能。


科研团队历时7年,利用自主研发的鸡尾酒分离法,在含有乙酸盐、丙酸盐、丁酸盐、烷烃等底物的基础培养基中,在45至65℃范围内厌氧培养下,Methanosuratincolia相对丰度达到8.1至82.5%。随后在55℃温度下在96孔板进行连续稀释,在持续数年的培养后古菌多样性减少到一种(图1a),后续通过连续稀释并补充抗生素的方式去除细菌,最终首次分离获得Verstraetearchaeota(佛斯特拉门)古菌纯培养物Methanosuratincola petrocarbonis LWZ-6(图1c-f)。

图1 Methanosauratinolia古菌的分离过程和Methanosaturatinolia共培养物的显微镜观察


通过13C-同位素标记培养、NanoSIMS和膜脂分析,证实了该古菌具有氢依赖代谢甲基类物质产甲烷的生理功能(图2),并摸索出菌株LWZ-6的最佳产甲烷条件为温度在55℃、pH值在6.0-7.0之间和NaCl浓度为9gl−1。通过Nanopore与Illumina测序获得菌株LWZ-6基因组完成图,发现包含了完整的mcrABG,mtaABC,hdrD和glcD等产甲烷基因,且转录组分析这些基因丰度表达在Top 1%,验证了菌株LWZ-6的氢依赖性甲基营养甲烷生成活性(图3)。

图2 LWZ-6的生长动力学和产甲烷活性


图3 LWZ-6代谢途径的构建


通过培养实验验证菌株LWZ-6可以利用甲醇和甲胺还原氢气进行产甲烷生长,但不具有发酵生长能力,意味着菌株LWZ-6为严格的依赖氢的甲基营养型产甲烷古菌。本研究发现的新型产甲烷古菌,将为研究全球碳循环机理和低碳技术研发提供了新型生物资源基础,是我国在厌氧古菌资源领域的一个重大突破,该研究工作得到国家自然科学基金、中国农业科学院科技创新工程等项目支持。


技术

高通量微生物分离培养服务


菌株分离从来都是微生物领域研究的重点和难点,需采用多种培养方案,结合MALDI-TOF质谱检测和16S rRNA基因测序为鉴定手段,从样本中大规模分离培养微生物的方法组学,被用于获得样本中大量微生物物种,包括“未培养微生物”或“难以培养微生物”。但传统的培养组学从复杂的微生物生态系统中分离微生物时仍存在劳动密集型、程序繁琐和效率低下等缺点。


四川厌氧生物提供高通量微生物分离培养服务该服务是以培养组学作为技术基础,同时利用高通量智能化设备,可以从人体、动物、土壤、水体、发酵食品、植物等多种来源中分离、鉴定和培养样品中所含微生物。其克服了传统培养组学的不足,极大提升交付速度和标准。获得的微生物实物可用于研究其生长特性、生理功能、代谢功能、与宿主和环境的相互作用等,或与测序结果互为补充以更真实全面反映样品的微生物组状态。


本服务包括【非定向微生物分离培养服务】和【定向微生物分离培养】。前者着重尽可能分离得到样品中存活的不同微生物物种,后者主要分离特定生物学分类或具有特定功能的目标微生物,如芽孢杆菌属、双歧杆菌属或乳杆菌科等。


 合作与交付

 合作方式

本服务广泛应用于各个领域,欢迎垂询:028-87059100


  交付标准:实物菌株+结题报告

实物菌株:以客户下单标准交付实物菌株,默认每株菌交付2支1ml 50%甘油管保藏菌液,可定制菌液、菌粉形式和规格。

题报告:含样品信息、实验人员及日期、各环节菌株数、交付结果总览、交付菌株拉丁名注释信息&培养条件信息、交付菌株16S全长信息、交付菌株全流程溯源表、本实验所有菌株全流程溯源表。


相关链接:细菌分离服务|四川厌氧生物半月分离数百物种,开创培养组学细菌分离新范式



 关于四川厌氧生物 


      企业于2019年由承磊博士联合农业农村部成都沼气科学研究所成立,致力于微生物活菌创新药研发,已建立超千种多样性的人体微生物菌株资源库,掌握菌株筛选+分离+保藏+检测+评价+生产的全链条“从菌到药”核心技术。

      人体微生物组是疾病治疗、预防和康养新范式,自2013年以来便被称“世界10大科学突破之一”。四川厌氧生物自成立以来,专注于微生态药物开发及微生物产业布局,陆续推进微生态产业化开发、FMT项目(粪菌移植)、科研服务合作等多方向业务模式,为客户提供菌株联合开发、菌群培养分离、工艺优化、粪菌移植、消费品研发等一站式益生菌科研合作服务。


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