基于全基因組學的皮特不動桿菌JW535甲烷氧化代謝途徑分析

摘要：畜禽養殖和水稻種植是溫室氣體甲烷（CH4）的重要排放源。甲烷氧化菌是大氣CH4的重要匯，從垃圾填埋場覆土中分離出1株甲烷氧化菌JW535，經生理生化、16S rRNA及平均核苷酸一致性分析，鑒定其為皮特不動桿菌（Acinetobacter pittii）。批式培養試驗表明，與對照菌株Methylosinus trichosporium OB3b相比，培養120 h后，JW535的D600 nm和CH4氧化效率均顯著高于對照（Plt;0.05），分別為0.48和83%。采用三代PacBio結合二代Illumina全基因組測序解析了JW535的CH4氧化代謝通路，其基因組大小為8 012 886 bp，經直系同源蛋白數據庫（COG）和基因組百科全書數據庫（KEGG）注釋到的基因分別為4 916、3 073個。JW535全基因組序列中注釋到甲烷氧化單加氧酶、甲醇脫氫酶和甲酸脫氫酶的編碼基因pmoA、mxaJ和fdoI，推測其具有相對完整的CH4異化代謝通路。JW535同化代謝與絲氨酸循環有關，且具有完整的三羧酸循環。基于JW535的pmoA基因序列構建系統發育樹，分析出其pmoA為低CH4親和力型，其pmoA蛋白含有AMO氨單加氧酶，在進化中相對保守。本研究解析了Acinetobacter pittii JW535的甲烷氧化代謝通路，可為進一步豐富和完善甲烷氧化菌種資源、減少農業CH4排放提供理論和數據支持。

關鍵詞：皮特不動桿菌；甲烷氧化；pmoA；全基因組學分析

中圖分類號：X172；X511文獻標志碼：A

文章編號：1002-1302（2025）02-0229-11

大氣中溫室氣體濃度不斷上升是全球氣候變暖的關鍵驅動因素［1］。甲烷（CH4）在100年內全球變暖潛能值（GWP）高達CO2的28倍［2］，在發布的《全球甲烷評估報告》中顯示，有60%的CH4排放來源于人為活動，其中農業的CH4排放占40%，主要為畜禽養殖業和水稻種植業［3］。在稻田淹水期間，由于微生物、動物或植物根系的O2消耗，土壤形成了厭氧環境，這種環境促使產甲烷菌利用土壤中的有機物進行發酵，從而產生CH4氣體［4］。……