环境微生物-应用案例
《mBio》丨中科院沈阳应用生态研究所“污染环境微生物生态”研究团队揭示厌氧微生物维氏醋杆菌在共轭二烯烃转化中的作用与机制
发布时间：2026-01-05
2022年11月，中科院沈阳应用生态研究所“污染环境微生物生态”杨毅研究团队在《mBio》期刊发表了题为“Anaerobic biohydrogenation of isoprene by Acetobacterium wieringae strain Y”的研究论文。文章通过培养依赖性方法结合组学技术，分离获得可进行异戊二烯厌氧生物氢化的维氏醋杆菌Y菌株，发现该菌株可将异戊二烯氢化为甲基-1-丁烯混合物并伴随乙酸产生，异戊二烯未参与呼吸但能促进产乙酸作用；鉴定出负责异戊二烯生物氢化的候选烯还原酶，且异戊二烯可促进还原性乙酰辅酶 A 途径相关蛋白表达、影响厌氧环境碳循环。本研究揭示了产乙酸菌Acetobacterium wieringae参与的异戊二烯厌氧微生物转化机制，表明在厌氧环境下特殊功能的产乙酸菌深度参与到异戊二烯和CO₂等化合物的碳循环过程，同时生物源异戊二烯对不同微生物的生理生态影响（如产乙酸菌的生长促进，甲烷菌的生长抑制）表明其尚未完全揭示的微生物生态效应；这些结果不仅增进了对厌氧条件下异戊二烯微生物转化的理解，明确了厌氧环境的异戊二烯汇功能，也为认识异戊二烯对全球气候变化和生物能源生产的影响提供了新依据。
维氏醋杆菌作为严格厌氧菌，其活性维持、异戊二烯厌氧生物氢化功能发挥及伍德-永达尔途径介导的产乙酸代谢，高度依赖厌氧环境——有氧条件下不仅会导致菌株生长速率下降、代谢产物紊乱（如乙酸合成受阻、异戊二烯氢化效率降低），还会破坏其细胞膜完整性与生理稳态，直接影响候选烯还原酶的表达验证及异戊二烯对碳循环调控作用的研究准确性，干扰缺氧环境异戊二烯汇功能的判定。而本研究需实现维氏醋杆菌Y菌株的规模化纯培养，开展异戊二烯氢化速率检测、代谢组学分析及伍德-永达尔途径相关蛋白表达验证等核心实验，因此对厌氧环境的持续稳定供给与精确调控提出了明确要求。
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《Water research》丨广西大学轻工与食品工程学院与德国亥姆霍兹环境研究中心共同揭示水环境中六氯环己烷异构体的厌氧生物转化机制及双碳氯同位素分馏对微生物群落的影响
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2022年11月，中国科学院沈阳应用生态研究所“污染环境微生物生态”杨毅研究团队在《mBio》期刊发表了题为“Anaerobic biohydrogenation of isoprene by Acetobacterium wieringae strain Y”的研究论文。文章通过培养依赖性方法结合组学技术，分离获得可进行异戊二烯厌氧生物氢化的维氏醋杆菌Y菌株，发现该菌株可将异戊二烯氢化为甲基-1-丁烯混合物并伴随乙酸产生，异戊二烯未参与呼吸但能促进产乙酸作用；鉴定出负责异戊二烯生物氢化的候选烯还原酶，且异戊二烯可刺激还原性乙酰辅酶 A 途径相关蛋白表达、影响厌氧环境碳循环。
《iMeta》丨哈尔滨工业大学任南琪院士团队揭示厌氧微生物的靶向高通量分选方法
2025年9月21日，哈尔滨工业大学（深圳）任南琪、中国科学院天津工业生物技术研究所黄聪和中国科学院生态环境研究中心刘健峰等在《 iMeta》期刊发表了题为“Metagenomics and Digital Cell Modeling Facilitate Targeted High-Throughput Sorting of Anaerobic Hydrogen-Producing Microorganisms”的论文。文章围绕目标微生物的高效获取展开研究，提出 “功能识别优先 + 靶向高通量分选” 的新型策略；通过宏基因组测序与分箱分析从 12 个沼气样本中鉴定 215 株潜在厌氧产氢菌株，结合数字细胞模型设计 14 种选择性培养基，再经流式细胞术高通量分选获得 81 株目标菌株；指出该方法对不同环境中功能微生物的发现与分选具有广泛潜力，可助力工业合成微生物组开发。
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