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海底沉积物中的产甲烷菌的富集

来源:环保网

由于存在缺氧、高盐等极端条件,所以在海底环境中有大量产甲烷菌的富集.  在已知的产甲烷菌中,大约有1/3的类群来源于海洋这个特殊的生态区域.   一般在海洋沉积物中,利用H2/CO2的产甲烷菌的主要类群是甲烷球菌目(Methanococcales) 和甲烷微菌目(Methanomicrobiales),它们利用氢气或甲酸进行产能代谢.  在海底沉积物的不同深度里都能发现这两类氢营养产甲烷菌,此类产甲烷菌能从产氢微生物那里获得必需的能量. 
 
Strapoc  D等对Illinois海峡里产甲烷菌类群的分析显示出Methanocorpusculum是其中的优势类群,同时研究还发现该海域里还存在有大量未培养产甲烷菌类群,其分类地位并未明确指出.  研究者通过进一步建立产甲烷微生物群落对大分子的海底沉积物煤进行生物降解的模型,得出氢营养产甲烷菌的甲烷合成代谢是该海峡里大分子有机质的生物降解产甲烷的主要生化过程.  另一些研究发现,甲基营养产甲烷菌也是海底沉积物中甲烷产生的主要贡献者,其主要类群有Methanococcoides和Methanosarcina,它们所利用的甲基化合物一般来自于海底沉积物中的海洋细菌、藻类和浮游植物的代谢产物. 
 
硫酸盐在海水中的浓度大约为20~30 mmol/L,这种浓度对产甲烷微生物来说是一种较适宜的底物浓度.  但是海洋底部还存在大量的硫酸盐还原菌,它们和产甲烷菌相互竞争核心代谢底物,如氢气和醋酸盐等.  在美国南卡罗纳州的Cape海底沉积物中,氢气主要是被硫酸盐还原菌所利用,氢气的浓度分压大约维持在0.1~0.3  Pa ,而这样的浓度已经低于海底沉积物中氢营养产甲烷菌的最低可用浓度.  因此,在硫酸盐还原菌落聚集的沉积物上层,产甲烷菌的种类和菌落数量是相对有限的.  在一些富含有机物的沉积物中,由于随着深度的增加硫酸盐浓度降低,因此在沉积物底部硫酸盐还原菌生长受限,从而使得产甲烷菌成为优势菌.  Kendall 等研究发现二甲硫醚和三甲胺分别来源于二甲基亚砜丙酸盐和甜菜碱,这些化合物并不能直接有效地被硫酸盐还原菌所利用,相反却是这类菌的“非竞争性”代谢底物.  正是由于此类硫酸盐还原菌的“非竞争性”底物的存在,使得专性的甲基营养产甲烷菌才得以出现在不同深度的沉积物中.