基于宏基因组技术获得的对厌氧氨氧化菌代谢的新理解

基于宏基因组技术获得的对厌氧氨氧化菌代谢的新理解http://www.cibj.com/应用与环境生物学报ChinJApplEnvironBiol2012，18(4):697~7042012-08-25DOI:10.3724/SP.J.1145.2012.00697基于宏基因组技术获得的对厌氧氨氧化菌代谢的新理解*丁爽郑平**陆慧锋唐崇俭（浙江大学环境工程系杭州310058）摘要厌氧氨氧化菌（Anaerobicammoniumoxidationbacteria，AAOB）是化能自养菌，由于其生理代谢的奇异性、细胞结构的特殊性以及对氮素循环的重要性，已成为环境工程、微生物以及海洋生物学等领域的研究热点.然而，AAOB未能实现纯培养的现状已成为AAOB代谢途径研究的巨大障碍.近年来兴起的宏基因组技术（Metagenomics）为AAOB代谢途径的研究提供了新手段.采用宏基因组技术，可直接研究微生物群体中某特定微生物基因组的结构与功能，摆脱了传统微生物学研究对纯培养的依赖，使未培养微生物的认识和开发成为可能.本文首先简述获取AAOB宏基因组信息的过程，然后通过比较由传统代谢研究方法和宏基因组技术获得的AAOB代谢途径的研究成果，论述基于宏基因组技术获得的对AAOB代谢的新理解，得出以下结果和结论：1）AAOB的碳素固定途径为乙酰辅酶A途径，碳素固定的还原力来自NADH或者QH2；2）AAOB氮素转化的重要中间产物是NO，而非NH2OH，并提出了以NO为核心的AAOB代谢的改进模型；3）AAOB的ATP合成途径为氧化磷酸化，推测的电子传递途径为N2H4—QH2—细胞色素bc1复合体；细胞色素bc1复合体再将电子用于NO2-还原和N2H4合成.AAOB的宏基因组技术使AAOB代谢途径的研究更具方向性.随着分子生物学理论和技术的不断发展，宏基因组学的升级技术（如宏转录组学、宏蛋白质组学）将为AAOB代谢途径的研究提供新的方法与平台.图3表1参51关键词宏基因组技术；厌氧氨氧化菌；碳素固定；氮素转化；ATP合成CLCX703:Q93-31NewUnderstandingonMetabolismofAnaerobicAmmoniumOxidationBacteriaBasedonMetagenomicsTechnology*DINGShuang,ZHENGPing**,LUHuif