增温下直接种间电子转移对泥炭地甲烷产生的作用

　　

摘要：

目的 探究直接种间电子转移（direct interspecies electron transfer, DIET）机制在增温下青藏高原若尔盖泥炭地甲烷排放中的作用，探索全球变暖背景下基于DIET机制的甲烷减排措施。 方法 以若尔盖泥炭地3种优势植物根部土壤为研究对象，构建室内土壤果胶和纤维素厌氧富集物（18 ℃），通过添加电子传输介质——生物炭及电化学实验，探究直接种间电子转移对植物有机碳来源产甲烷过程的作用及增温（28 ℃）对甲烷产生的效果。 结果 添加生物炭提高了18 ℃培养物从纤维素和果胶来源的甲烷产量1.1-9.8倍，提高了产甲烷速率1.4-12.3倍；添加生物炭后温度敏感性提高了2倍。计时电流法检测到电化学培养物中从细菌产生的胞外电子，其电流密度为33.7 μA/cm²，及产甲烷古菌介导的电流消耗（21.2 μA/cm²）。16S rRNA基因多样性分析发现，生物炭添加显著富集了已知的电活性细菌——地杆菌科（Geobacteraceae）和产甲烷古菌——甲烷八叠球菌科（Methanosarcinaceae）、嗜甲基甲烷菌科（Methanomethylophilaceae）及未培养的产甲烷古菌类群Rice Cluster Ⅱ。泥炭地中的Geobacteraceae和纤维素单胞菌科（Cellulomonadaceae）均与Rice Cluster Ⅱ具有显著共现性，推测它们可能通过直接种间电子转移介导植物有机碳产甲烷的过程。 结论 直接种间电子转移机制在若尔盖泥炭地植物有机碳产甲烷过程中发挥重要作用，尤其在增温下该作用更显著。因此抑制种间电子转移是泥炭地甲烷减排的措施之一。