产甲烷条件下正十六烷烃代谢途径及其相关功能蛋白研究

厌氧烃降解机理研究是国际上关注的前沿和难点。理论分析和实验研究已证实产甲烷条件下石油烃的厌氧生物降解需要不同类群的微生物参与，但迄今为止，产甲烷条件下烃降解的代谢过程还不清楚，其降解机理更是知之甚少。.本研究以课题组多年培养的烃降解产甲烷富集物为研究材料，应用稳定同位素示踪方法分析产甲烷条件下正十六烷烃降解的中间代谢产物，揭示烃降解的代谢途径；应用双向差异凝胶电泳技术筛选与正十六烷烃降解产甲烷代谢相关的蛋白，应用质谱技术、N末端测序和生物信息学方法鉴定与烃代谢相关的蛋白，揭示参与烃降解、转化的关键功能酶。这将为深入开展产甲烷条件下石油烃降解的分子机理研究奠定基础，对促进"油藏变气藏"的工程技术的研发具有重大的理论意义和应用价值。

如何最大限度地开发低品位油藏资源已成为我国石油工业领域关注的重大课题。通过厌氧生物转化，将难以开发利用的低品位油藏转化为气藏的“油变气”技术，是进一步有效开发低质油藏、缓解能源短缺的重要途径。因此，阐明石油烃厌氧生物降解的微生物学机理将为油变气开发提供重要的理论支撑，这也是国内外研究的热点领域。.本项目采用Hungate厌氧操作技术，发现不同温度下（15℃、35℃和55℃），石油烃降解产甲烷菌系（Y15、M82和SK）降解乙酸产生甲烷的代谢途径不同，在高温条件下互营乙酸氧化产甲烷代谢可能占主导；发现磷酸盐和碳酸氢盐缓冲液会显著影响菌系M82降解乙酸产甲烷的菌群结构；发现互营烃降解菌Syntrophaceae可分为三个类群，其中Sublineage I主要代表的是耐低温互营烃降解菌，生长温度可能在15-30℃, Sublineage II可能代表中温互营烃降解菌。采用宏基因组和生物信息学方法，拼接获得了代表Sublineage II的互营烃降解菌，并命名为“Candidatus Smithella cisternae”，发现其通过延胡索酸激活启动了烷烃降解，GC-MS分析也发现了烷烃降解的中间代谢产物methylpentadecysuccinic acid (MPA)或methyltetradecysuccinic acid (MTA)。这些研究初步揭示了石油烃降解产甲烷菌（系）的生理生态学功能，初步阐明了互营烃降解菌Syntrophaceae的起始代谢机制，这些为我们进一步开展环境胁迫下石油烃降解产甲烷的机理研究奠定了基础。.