腐殖酸对亚硝酸盐依赖型甲烷厌氧氧化过程的生物作用机理研究

腐殖酸（Humic acid,HA）是土壤和沉积物中天然有机物的氧化还原产物,其独特的醌官能团可作为电子受体或电子穿梭器,与自然界中的甲烷厌氧氧化（Anaerobic Oxidation of Methane,AOM）过程耦合.反硝化型甲烷厌氧氧化（Denitrifying Anaerobic Methane Oxidation,DAMO）是以硝酸盐/亚硝酸盐作为电子受体的甲烷厌氧氧化与反硝化耦合过程.研究发现,许多自然生境中HA与N-DAMO系统共存.本研究以亚硝酸盐依赖型甲烷厌氧氧化（N-DAMO）系统为研究对象,考察750 mg·L^-1（促进）和2000 mg·L^-1（抑制）的HA对该系统的生物作用机理.研究结果表明,当外源腐殖酸存在时,系统中挥发性脂肪酸（Volatile Fatty Acid, VFA）含量明显降低,并促进了胞外聚合物（Extracellular polymers,EPS）的分泌.在高浓度HA影响下,细胞形态会发生变化.腐殖酸的加入导致N-DAMO系统菌群结构也发生了变化,OTU指数和Shannon指数分析结果显示促进组的生物多样性较空白组显著增加,而抑制组的生物多样性则较空白组显著降低,但优势菌种始终是Proteobacteria和Chloroflexi,并且Chloroflexi和Firmicutes丰度有所增加.宏基组测序结果发现促进组的氮代谢基因（NirK、NirS和NOD）丰度高于对照组,腐殖酸的加入会导致NO歧化作用的增强,与N₂O还原相关的基因（NosZ）受到了外源腐殖酸的抑制,且浓度越高越显著,导致了N₂O的累积.促进组和抑制组的甲烷代谢基因（pmoABC、mdhA和FDH）丰度均有提高,基因丰度的改变影响了N-DAMO系统反应代谢途径.