极端丙酸浓度下厌氧消化群落的渐进性演变：构建具有功能冗余的产甲烷微生物组

《Journal of Environmental Management》：The progressive shift in anaerobic digestion communities under extreme propionate levels led to a redundant microbiome capable of producing methane

　　本研究发现，在与鸡粪共消化的长期（1220天）富集过程中，即使丙酸浓度逐步升高至24 g L?1的极端水平，微生物组仍能通过适应性功能冗余（adaptive functional redundancy）过程实现稳定。令人惊讶的是，传统的互营丙酸氧化菌（SPOB）被替代，丙酸降解主要由Corynebacterium stationis和Corynebacterium casei通过ackA和pta酶完成，同时检测到潜在的乳酸途径（pct酶）。产甲烷古菌（主要是氢营养型，如Methanoculleus）丰度增加，甲烷产量维持在0.189至0.320 mL CH4 kgVSadded?1范围。这项研究为高有机负荷率（OLR）和氨氮抑制下厌氧消化（AD）系统的稳定性恢复提供了新的微生物学见解。

　　

Highlight

在鸡粪共消化中使用极端丙酸浓度进行富集，产生了一个微生物联盟，该联盟稳定了丙酸降解和甲烷生产，这可归因于一种适应性功能冗余。

Conclusions

经过1220天逐步增加的丙酸选择压力（饲料中含有3%的鸡粪），成功培育出了一个专门用于丙酸降解、且对富氨环境具有耐受性并能生产甲烷的微生物组。值得注意的是，这种新型微生物组遵循了一个适应性功能冗余过程，使其能够在极端丙酸浓度水平下保持其代谢能力，同时维持甲烷生产。因此，这项研究证明了微生物组在面对强烈选择压力时，能够通过功能冗余实现代谢稳定性的能力。