在厌氧废水处理生态系统中，具有细胞外电子传递能力的扩增甲烷生成菌（其基因具有相应潜力）

《Nature Water》：Expanding methanogens with genetic potential for extracellular electron transfer capabilities in anaerobic wastewater treatment ecosystems

甲烷菌在废水处理中耦合水质控制与生物能源回收，但纯培养困难且其通过EET途径还原CO2的研究不足。通过分析378种甲烷菌基因组，发现质子泵Fpo复合体、导电鞭毛等EET相关结构，并识别84个潜在EET能力菌株。研究500余例厌氧消化样本（含废水处理系统），证实EET相关甲烷菌属广泛存在、环境关联性强，且在共生网络中起关键作用。成果深化甲烷菌多样性认知，为废水处理和可持续发展提供新视角，同时扩展了不同水生生态系统中甲烷生成机制的理解。

　　

摘要

甲烷菌在废水处理中起着关键作用，它们将水质控制与生物能源回收相结合。然而，我们对通过细胞外电子转移（EET）实现种间直接电子传递的理解仍然有限——这是一种新发现的用于二氧化碳还原的甲烷生成途径。由于纯培养难度较大且已确认的菌株数量较少，我们对这一过程的认识十分有限。本研究通过对378个甲烷菌基因组的分析，发现了与甲烷生成相关的关键基因以及广泛存在的与EET相关的结构，包括能够泵送质子的Fpo复合体、导电性鞭毛蛋白、导电性鞘以及多血红素c型细胞色素。我们确定了84个具有进行EET能力的基因组菌株，大大扩展了潜在候选菌株的范围。通过对500多个厌氧消化样本（包括来自废水处理系统的样本）的分析，发现具有EET能力的甲烷菌属广泛存在，且在环境生态系统中处于核心地位，是共生网络的重要组成部分。这些发现不仅加深了我们对甲烷生成多样性的理解，有助于推动废水处理的改进和可持续发展，还扩展了我们对不同水生生态系统中甲烷生成机制的认识。