近期，91自拍 杨志峰院士团队田海林教授课题组在Bioresource Technology上发表题为“Genome-centric metagenomic analysis revealed the microbial superiorityof the developed anaerobic digestion startup strategy based on combination of raw and concentrated digestate”的研究论文。田海林教授为论文通讯作者，91自拍 25级博士研究生熊吉森为论文第一作者。

中文摘要

新建厌氧消化工程往往面临启动周期长、接种物运输成本高的挑战，将浓缩后的消化液作为接种物启动新的厌氧消化罐具有一定可行性。然而，离心浓缩后的功能微生物在初期活性较差，产甲烷活性恢复周期较长。本研究在离心浓缩消化液的基础上添加不同比例原始消化液，旨在以最少的原始消化液快速恢复微生物活性，从而降低启动成本。结果表明，中等强度添加量Cen-18%（即在浓缩消化液基础上添加18%体积的原始消化液）是最适宜的启动策略，其产甲烷速率和甲烷得率相比于其他处理（Ctrl、Cen-0%、Cen-9%、Cen-27%）均最高。宏基因组绝对定量分析显示，随着厌氧消化的进行，Cen-18%组中甲烷代谢通路（ko00680）显著增强（达2.9×10¹⁰拷贝/克挥发性固体，而其他组为(1.5–1.8)×10¹⁰拷贝/克），同时碳水化合物代谢（gapA、fbaA和eno）和氨基酸代谢（carB、argG和argH）相关关键功能基因丰度上调。此外，以基因组为中心的宏基因组分析表明，Cen-18%处理组通过富集更多关键的碳水化合物和蛋白质降解菌（如Bacteroidales_MAG2和Bacteroidales_MAG8），显著加速了碳转化过程，其丰度高于其他实验组。在Cen-18%中，由Methanomicrobiales_MAG1和Methanomicrobiales_MAG2介导的氢营养型产甲烷是主要的产甲烷途径，并与乙酸氧化菌DUMP01_MAG3、DUMP01_MAG1以及Thermosediminibacterales_MAG2形成高度共生关系。本研究为新建沼气工程的启动提供了低成本技术方案。

创新发现

1.揭示了Cen-18%（18%原始消化液加浓缩消化液）是最佳的启动策略

2.发现了Cen-18%明显提升了碳转化（碳水化合物及蛋白质代谢）以及产甲烷代谢相关的基因表达水平

3.揭示了Cen-18%富集了关键的水解、产酸以及氢营养型产甲烷功能微生物群

关键图示

图1 厌氧消化过程中细菌（a）和古菌（b）在属水平的绝对丰度变化情况

图2生物强化对厌氧消化过程中碳水化合物代谢（a）、糖酵解（b）和氨基酸代谢（c）的影响

图3厌氧消化过程中与乙酸降解相关MAGs（DUMP01_MAG3、DUMP01_MAG1和Thermosediminibacterales_MAG2）（a）以及与甲烷生成相关MAGs（Methanomicrobiales_MAG1和Methanomicrobiales_MAG2）的代谢途径（b）

本成果得到了国家自然科学基金（52125902及52388101）以及国家重点研发计划（2026YFE0100500）项目的资助。

【原文链接】：//doi.org/10.1016/j.biortech.2026.136090

供稿：熊吉森

初审：陆丽莹

复审：徐超

终审：解玉磊