产甲烷菌可以利用多种碳源作为底物和电子供体来形成甲烷。稻田作为重要的甲烷排放源，占到全球甲烷排放量的20%，对全球气候变化有着严重的影响。稻田土壤富含铁（Fe），其氧化还原过程对稻田系统的生物地球化学循环至关重要。然而，作为稻田中含量最丰富的氧化物，铁氧化物如何调节不同碳源的产甲烷能力尚不清楚。
基于此，中国科学院城市环境研究所姚槐应研究组以富含铁氧化物的水稻土为研究对象，探究四种不同链长的外源碳添加（葡萄糖、乙酸盐、淀粉及壬酸盐）对产甲烷过程及相关的铁还原菌和产甲烷古菌群落的影响。进行为期90天的微宇宙厌氧培养，通过气相色谱仪测定CH4产量并利用实时荧光定量PCR技术确定产甲烷过程的关键基因mcrA的相对丰度。结果表明，葡萄糖和淀粉的产甲烷速率显著高于乙酸盐，且乙酸盐的反应时间较晚，壬酸盐无明显的产CH4作用。细菌和古菌的16S rRNA基因高通量测序结果显示，优势的产甲烷古菌为甲烷八叠球菌目（Methanosarcinales）和甲烷杆菌目（Methanobacteriales）。与对照组相比，葡萄糖和淀粉处理组的铁还原菌属（Geobacter和Clostridium sensu stricto）具有更高的相对丰度，表明铁还原过程对于水稻土产CH4作用有重要影响。
上述结果以Effects of different carbon sources on methane production and the methanogenic communities in iron rich flooded paddy soil为题，发表于Science of the Total Environment, 2022, 823, 153636。罗旦博士研究生为第一作者，姚槐应研究员为通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金（42077036, 42021005）、国家重点研发计划（2020YFC1806900）和宁波市科技局（202002N3079）等项目的资助。
图1. 通过LEfSe分析不同碳源在三个不同培养时期的富集差异古菌
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