Investigating the metabolic cooperation between a phototrophic bacterium and a methanogenic archaeon

研究光养细菌和产甲烷古菌之间的代谢合作

基本信息

  • 批准号:
    2300081
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 80万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2023
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2023-07-01 至 2026-06-30
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

Methane is a powerful greenhouse gas and methanogenic archaea are important microbial contributors to biological methane production. Methane produced by some methanogenic archaea is facilitated by interactions with other microorganisms. The goal of this project is to use a model microbial community to better understand not only these interactions, but also how microbial organisms contribute to methane found in the environment. This project will be the inspiration for educational modules for undergraduate and high school students and for a workshop for local high school teachers.This project seeks to understand the metabolic cooperation or “syntrophy” between a phototrophic bacterium and a methanogenic archaeon to shed light on this interaction’s potential role in carbon and energy flow in anoxic (lacking oxygen) environments, and to develop it for light-dependent methane production. The research will investigate how this process influences the nitrogen cycle via nitrogen fixation. The work will test the hypothesis that phototrophs and methanogens interact in anoxic ecosystems and that this syntrophy can be harnessed for light-driven methanogenesis from CO2 and/or other waste organic carbon sources. Studying the syntrophy between a phototrophic bacterium and a methanogenic archaeon is important for two interconnected reasons. First, a detailed understanding of this growth strategy, co-metabolic activity, and interspecies electron transfer mechanisms would shed light on how these features contribute to carbon and electron flow in marine anoxic settings. Second, the studies will set the stage for creating and optimizing engineered communities for applications such as CO2 sequestration, and sustainable light-dependent bioproduction of methane. Anticipated scientific impacts will be to expand the fundamental understanding of both phototroph-methanogen interactions and light-driven methanogenesis from CO2 and organic carbon.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
甲烷是一种强大的温室气体,而产甲烷古菌是生物甲烷产生的重要微生物贡献者。一些产甲烷古菌通过与其他微生物的相互作用来促进甲烷的产生。该项目的目标是使用模型微生物群落来更好地了解这些相互作用,以及微生物如何对环境中发现的甲烷做出贡献。该项目将为本科生和高中生的教育模块以及当地高中教师的研讨会提供灵感。该项目旨在了解光合细菌和产甲烷古菌之间的代谢合作或“合成”,以阐明这种相互作用在缺氧环境中碳和能量流动中的潜在作用。(缺氧)环境,并将其开发用于光依赖性甲烷生产。这项研究将研究这一过程如何通过固氮作用影响氮循环。这项工作将测试这一假设,即光养生物和产甲烷菌在缺氧生态系统中相互作用,并且这种互养可以利用CO2和/或其他废物有机碳源进行光驱动的甲烷生成。研究光合细菌和产甲烷古菌之间的互养关系有两个相互关联的原因。首先,详细了解这种增长策略,共代谢活动和种间电子转移机制将揭示这些功能如何有助于海洋缺氧环境中的碳和电子流。其次,这些研究将为创建和优化工程社区奠定基础,以应用于二氧化碳封存和可持续的光依赖性甲烷生物生产等应用。预期的科学影响将是扩大对光养产甲烷菌相互作用和光驱动的二氧化碳和有机碳产甲烷的基本理解。该奖项反映了NSF的法定使命,并被认为值得通过使用基金会的知识价值和更广泛的影响审查标准进行评估来支持。

项目成果

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  • 通讯作者:
    F. Murilo Zerbini
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知道了