青藏高原昆仑山垭口盆地冻土中甲烷合成关键酶甲基辅酶M还原酶A的多样性及系统地位

Methane is both cleaner energy and the second greenhouse gas. Microorganism is main producer for methane. Although methanogens in permafrost of Qinghai-Tibet Plateau plays an important effect in the world's methane cycle, their diversity and systematic status have not been elucidated. This project uses genome mining approach to discover the gene of the methyl-CoM reductase A which is a key enzyme in the methane biosynthesis at the different areas and different depth of permafrost in Kunlun Pass basin. The analysis of sequeneinformationindicated the diversity of the methyl-CoM reductase A and methanogens in the level and vertical spaces. The systematic status of methanogens in permafrost of Kunlun Pass basin can be elucidated by the analysis of methane production、methanogens abundance、physicochemical properties of permafrost sample . These scientific results will help to study the relation among methane cycle, exploitation of cleaner energy and change of global environment.

甲烷是清洁能源同时又是第二大温室气体，微生物是地球甲烷主要生产者，青藏高原冻土及岩芯中产甲烷古菌在全球甲烷循环中占重要作用，但其中产甲烷古菌在时空上的多样性特征及系统地位未被揭示。本项目拟以青藏高原昆仑山垭口盆地不同地点活动层、以及不同深度多年冻土及冻土层以下深至600米岩芯为研究对象，利用宏基因组的方法挖掘其中甲烷合成关键酶甲基辅酶M还原酶A基因, 揭示甲基辅酶M还原酶A在水平空间和垂直空间的多样性；同时以甲基辅酶M还原酶A基因mcrA为分子标记确定产甲烷古菌多样性的时空分布特征；结合冻土及岩芯中产甲烷古菌丰度、甲烷含量、土壤理化性质，阐明产甲烷古菌与地质年代偶联的系统地位；并利用厌氧分离技术探索分离纯化高效低温产甲烷古菌；为研究全球甲烷循环与清洁能源开发、气候变化相关机理提供理论支撑。

甲烷是自然界重要的气体，它除了可以作为人类的能源物质，也是影响环境的重要因子，甲烷的过量排放导致温室效应，微生物是地球甲烷主要生产者，青藏高原 冻土及岩芯中产甲烷古菌在全球甲烷循环中占重要作用，但其中产甲烷古菌在时空上的多样性特征及系统地位未被揭示。本项目研究人员前往青藏高原昆仑山垭口盆地，采集垭口不同地点活动层、以及不同深度多年冻土及冻土层以下深至600米岩芯冻土，提取宏基因组DNA，利用简并引物挖掘其中甲烷合成关键酶甲基辅酶M还原酶A基因, 发现基辅酶M还原酶A在垂直空间的呈现递减的分布在同一深度的水平空间呈现稳定分布，我们以甲基辅酶M还原酶A基因mcrA为分子标记揭示了所采集样品冻土中的甲烷古菌多样性的时空分布和酶的分布高度耦合；利用厌氧分离技术分离到了几株产甲烷古菌；我们的研究全球甲烷循环与清洁能源开发、气候变化相关机理提供理论支撑.