微生物互营产甲烷研究进展

甲烷是仅次于二氧化碳的第二大温室气体，也是典型的可再生资源. 目前大气中的甲烷约有74%来自微生物互营产甲烷过程. 研究微生物互营产甲烷对于控制全球气候变暖和发展清洁能源都具有重要意义. 本文主要对产甲烷菌的类型、互营产甲烷的过程、电子传递等方面进行综述. 典型的有机物厌氧互营氧化要经历3个步骤，主要由3种不同的菌群完成，即发酵菌、互营菌和产甲烷菌. 互营产甲烷过程释放的能量很低. 在互营产甲烷过程中存在互营菌的种内电子传递和互营菌与产甲烷菌的种间电子传递. 反向电子传递是互营菌种内电子传递的一种方式，表现为电子歧化和电子聚合，都需要消耗能量使得热力学上不利的氧化还原反应得以发生. 种间电子传递包括种间氢气转移、种间甲酸转移和种间直接电子传递3种方式. 未来人们可以利用基因敲除、高通量测序、计算生物学等方法研究互营微生物间底物和电子的传递，以及互营菌群对环境变化的响应机制，以便将互营产甲烷过程应用于实际生产. （图4 表1 参77