具有优良导电性能的含碳/铁等基质可以促进厌氧消化和产甲烷过程，多数研究解释为其促进种间直接电子传递（DIET），但是微生物机制仍存在争议。
山东省生物物理重点实验室于家峰教授团队前期研究显示导电纳米磁铁矿具有促进DIET以加强微生物群落互营产甲烷的能力（Environ. Sci.: Nano, 2018, 5, 436，WOS引用50+），同时综述了导电介质促进多群落环境甲烷产生的潜在策略（Fuel 2021, 305, 121577; Fuel 2022, 320, 123903）。近日，团队提出了磁铁矿纳米颗粒通过提高乙酸裂解进而促进甲烷产生的新机制。相关工作以“Promotion of methane production by magnetite via increasing acetogenesis revealed by metagenome-assembled genomes”为题发表在中科院一区Top期刊Bioresource Technology（IF 9.642）。
磁铁矿纳米颗粒促进乙酸裂解产甲烷
本研究探讨了磁铁矿纳米颗粒和V3O7⋅H2O纳米管在不同发酵阶段对甲烷产生的促进作用。研究表明，磁铁矿纳米颗粒促进了葡萄糖分解和乙酸的积累，而V3O7⋅H2O纳米管延缓了葡萄糖的分解。进一步的宏基因组分析阐明磁铁矿纳米颗粒提高了Parabacteroides chartae的含量从而促进了葡萄糖分解和乙酸的积累，为乙酸裂解途径提供了丰富的底物。因此，磁铁矿纳米颗粒通过增强细菌发酵，而不是产甲烷过程或DIET协作过程来促进甲烷产生。相对的，弱导电性V3O7⋅H2O纳米管增加了潜在产氢细菌Brevundimonas、产电微生物 Clostridium和Rhodoferax的数量，从而可能通过促进DIET增加甲烷产量。 本研究证明导电性可能不是DIET的关键因素，且金属氧化物纳米材料对甲烷产生的影响具有不同的策略。
本研究得到国家自然科学基金、山东省高等学校青年创新团队发展计划的经费资助。生物信息团队于家峰教授、刘健博士为本文共同第一作者。
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https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0960852421018630
