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甲烷产生菌的生态和功能研究随着人们对气候变化的越来越关注，碳排放和温室气体的影响也逐渐被人们所重视。
在温室气体中，甲烷是一种重要的成分，它的危害性远远高于二氧化碳。
而甲烷的产生往往与一些微生物有关，其中最主要的就是甲烷产生菌。
本文将从生态和功能两方面来探讨甲烷产生菌。
一、甲烷产生菌的生态研究1. 常见的甲烷产生菌甲烷产生菌分布非常广泛，主要生活在土壤、水体、泥炭、沼泽等地方，其中最常见的是蜡样芽孢杆菌属、甲烷古菌属、甲烷杆菌属、甲烷嗜热菌属等。
这些菌多数生活在缺氧、高压、高温、高盐、酸碱极端等条件下，它们与其他微生物及其所处环境之间的相互作用非常复杂。
2. 甲烷产生菌的代谢途径甲烷产生菌的代谢途径可以分为两种类型：氢气甲烷型和甲酸甲烷型。
其中，前者的代表是甲烷杆菌，后者的代表是蜡样芽孢杆菌。
它们通过不同的途径将二氧化碳还原成甲烷。
3. 不同的甲烷产生菌的耐受性和适应性不同的甲烷产生菌对环境的耐受性和适应性也不同。
比如，甲烷古菌可以在极端的高温环境下生存，而蜡样芽孢杆菌则能够在低温环境下工作。
此外，在酸碱度等方面，甲烷杆菌和嗜热菌属也有所不同。
4. 甲烷产生菌与其他微生物的相互作用甲烷产生菌与其他微生物之间的相互作用是一个复杂的过程。
在沼泽、水稻田等环境中，甲烷产生菌与甲烷氧化菌之间的竞争极为激烈。
而在海洋等环境中，氮循环和硫循环与甲烷产生之间的相互作用尤为引人注目。
二、甲烷产生菌的功能研究1. 生产甲烷甲烷产生菌最主要的功能就是生产甲烷。
它们将可溶性有机物质分解为短链有机酸，并进一步转化为甲酸和二氧化碳。
而甲酸再被还原成甲烷，这个过程非常依赖于细胞内的甲烷酶。
甲烷产生菌在自然界中一方面起到了环境调节的作用，同时也为人类提供了能源来源。
2. 分解有机物质甲烷产生菌除了生产甲烷之外，还能够分解有机物质。
例如，它们可以将蛋白质、脂肪等有机物质分解为氨、硫化氢和二氧化碳等化合物，这些化合物在自然界中也扮演着重要的角色。
产甲烷菌有何特点？甲烷菌的特点是：一、生长非常缓慢，如甲烷八叠球菌在乙酸上生长时其倍增时间为1至2天，甲烷菌丝倍增时间为4至9天;二、严格厌氧，对氧气和氧化剂非常敏感，在有空气的条件下就不能生存或死亡;三、只能利用少数简单的化合物作为营养;四、它们要求在中性偏碱和适宜温度环境条件;五、代谢活动主要终产物是甲烷和二氧化碳为主要成分的沼气。
甲烷菌1．是专性严格厌氧菌甲烷细菌都是专性严格厌氧菌，对氧非常敏感，遇氧后会立即受到抑制，不能生长、繁殖，有的还会死亡。
2．生长繁殖特别缓慢甲烷细菌生长很缓慢，在人工培养条件下需经过十几天甚至几十天才能长出菌落。
据麦卡蒂（McCarty）介绍，有的甲烷细菌需要培养七八十天才能长出菌落，在自然条件下甚至更长。
菌落也相当小，特别是甲烷八叠球菌菌落更小，如果不仔细观察很容易遗漏。
菌落一般圆形、透明、边缘整齐，在荧光显微镜下发出强的荧光。
甲烷细菌生长缓慢的原因，是它可利用的底物很少，只能利用很简单的物质，如CO2、H2、甲酸、乙酸和甲基胺等。
这些简单物质必须由其它发酵性细菌，把复杂有机物分解后提供给甲烷细菌，所以甲烷细菌一定要等到其它细菌都大量生长后才能生长。
同时甲烷细菌世代时间也长，有的细菌20分钟繁殖一代，甲烷细菌需几天乃至几十天才能繁殖一代。
3．都是原核生物能形成甲烷的细菌都是原核生物，目前尚未发现真核生物能形成甲烷。
甲烷细菌有球形、杆形、螺旋形，有的呈八叠球状，还有的能联成长链状。
4．培养分离比较困难因为甲烷细菌要求严格厌氧条件，一般培养方法很难达到厌氧，培养分离往往失败。
又因为甲烷细菌和伴生菌生活在一起，菌体大小形态都十分相似，在一般光学显微镜下不好判明。
美国著名微生物学家——Hungate 50年代培养分离甲烷细菌获得成功。
以后世界上有很多研究者对甲烷细菌进行了培养分离工作，并对Hungate分离方法进行了改良，能很容易地把甲烷细菌培养分离出来。
甲烷细菌在自然界中分布极为广泛，在与氧气隔绝的环境都有甲烷细菌生长，海底沉积物，河湖淤泥，沼泽地，水稻田以及人和动物的肠道，反刍动物瘤胃，甚至在植物体内都有甲烷细菌存在。
低温产甲烷菌群的富集效果研究随着气候变化以及对化石燃料的日益严重依赖，寻求可持续的能源来源变得更加急迫和必要。
在这样的趋势下，甲烷成为了一种备受关注的新型能源形式。
低温产甲烷菌群是指存在于寒冷环境中并且可以利用CO2和氢气产生甲烷的一类细菌，其在促进甲烷生产以及CO2的减排等方面有着广泛的应用前景。
因此，对低温产甲烷菌群的富集效果进行研究具有重要意义。
一、低温产甲烷菌群的营养代谢途径及其生态特点低温产甲烷菌群是一类厌氧性的细菌，从营养代谢途径来看，其可利用CO2和H2或者有机物质进行甲烷产生的微生物过程。
甲烷是一种强温室气体，在全球变暖的今天，低温产甲烷菌群不仅能够促进甲烷的生产，而且可以通过将CO2转化为甲烷来减轻温室气体的累积。
从生态特点来看，低温产甲烷菌群广泛分布在各种不同的环境中，比如淡水湖泊、寒冷海洋、寒冷沼泽、沉积物等地方。
当它们在低温的环境下富集之后，不仅能够促进甲烷的产生，而且还可以促进有害气体的去除，从而对环境有着积极的作用。
二、低温产甲烷菌群的富集方法目前，对低温产甲烷菌群的富集方法有多种，包括传统的压力囊式发酵仪、流式细胞仪、连续培养器等方法。
其中，压力囊式发酵仪是一种利用培养压力控制富集低温产甲烷菌群的方法，它把不同产甲烷细菌分别富集在不同的层中；连续培养器则是一种采用连续通气方式的生物反应器，有利于调节反应物浓度使菌群迅速适应环境并提高甲烷产率。
除此之外，近年来，PCR-DGGE技术也被广泛应用于富集低温产甲烷菌群中，它能够根据不同的群落结构特点进行鉴别，获取不同生态环境中低温产甲烷菌群的特定结构信息。
三、低温产甲烷菌群的富集效果及其因素低温产甲烷菌群的富集效果受到众多因素的影响，包括压力、温度、PH值、矿物质元素、底泥微生物等。
同时，不同的富集方法也对该菌群的富集效果产生影响。
在压力囊式发酵仪富集低温产甲烷菌群时，通过外加压力控制盒内气压，在底部设置之压力小孔，可以控制甲烷和二氧化碳的释放和分布，使不同产甲烷菌分别分布在盒底部的不同培养层中，从而获得较好的富集效果。
产甲烷菌胡俊英 222010328210116动医二班摘要：产甲烷菌（Methanogenus），是专性厌氧菌，属于古菌域，广域古菌界，宽广古生菌门。
1974年《伯杰氏细菌鉴定手册》（第八版）中将其归属于1科、3属、9种。
截至1992年已发展为3目、7科、19属、70种。
截至2009年已发展为4目、12科、31属。
1979年，Balch和Wolfe通过16S rRNA测序将产甲烷菌发展为3目（甲烷杆菌目、甲烷球菌目、甲烷微菌目）4科7属14种。
1993年，Boone将甲烷八叠球菌科上升为一个目，建立了火热产甲烷菌目，至此产甲烷菌发展为5目10科25属59种。
2001年，Bergey's Manual of Systematic Bacteriology将产甲烷菌放在宽广古生菌门（Euryarchaeota）中，至此产甲烷菌发展为3纲，5目，10科，26属，78种。
产甲烷菌属于古菌域（Archaea），广域古菌界（Euryarchaeon），宽广古生菌门（Euryarchaeota）。
关键词：产甲烷细菌，厌氧分离技术，产甲烷作用产甲烷菌（Methanogenus），是专性厌氧菌，属于古菌域，广域古菌界，宽广古生菌门。
1974年《伯杰氏细菌鉴定手册》（第八版）中将其归属于1科、3属、9种。
截至1992年已发展为3目、7科、19属、70种。
截至2009年已发展为4目、12科、31属。
1979年，Balch和Wolfe通过16S rRNA测序将产甲烷菌发展为3目（甲烷杆菌目、甲烷球菌目、甲烷微菌目）4科7属14种。
1993年，Boone将甲烷八叠球菌科上升为一个目，建立了火热产甲烷菌目，至此产甲烷菌发展为5目10科25属59种。
2001年，Bergey's Manual of Systematic Bacteriology将产甲烷菌放在宽广古生菌门（Euryarchaeota）中，至此产甲烷菌发展为3纲，5目，10科，26属，78种。
分子生物学技术在产甲烷古菌多样性研究中的应用作者：张瑞雍晓雨周俊等来源：《江苏农业科学》2015年第01期摘要：产甲烷菌在自然界中分布广泛，是一类重要的严格厌氧原核微生物，其参与的产甲烷作用通常发生在厌氧发酵过程的最后一步，可将无机物或有机化合物最终转化成甲烷和二氧化碳。
由于产甲烷菌独特的厌氧代谢机制，使其在自然界碳素循环过程中起着重要作用，因此对于产甲烷菌的多样性以及代谢机制的研究越来越受到人们的关注。
相对于传统的培养检测方法，分子生物学技术对于产甲烷菌的多样性及其群落结构的检测更为便捷、准确和科学。
介绍了产甲烷古菌的系统分类学发展，系统地阐述了产甲烷菌定性和定量的分子生物学检测方法，总结了不同技术在产甲烷菌多样性研究中的最新成果，最后提出多种技术的复合应用将成为研究的热点。
关键词：产甲烷古菌；生物多样性；分子生物学技术；检测；复合应用中图分类号： Q939.97文献标志码： A文章编号：1002-1302（2015）01-0016-05收稿日期：2014-03-07基金项目：国家“973”计划（编号：2013CB733502）；国家自然科学基金（编号：21307058、21207065）；中国科学院环境与应用微生物重点实验室开放基金（编号：KLCAS-2013-05）；江苏省农业自主创新资金[编号：CX（13）3045]；江苏省高校自然科学研究面上项目（编号：13KJB610006）。
作者简介：张瑞（1990—），女，江苏连云港人，硕士，主要从事微生物和分子生物学的研究。
E-mail：zhangrui1030@。
通信作者：郑涛，男，教授，主要从事生物能源、生物材料方向的研究。
Tel：（025）58139929；E-mail：zhengtao@。
能源和环境是制约当今世界经济可持续发展的两大关键问题，可再生生物质能源的研究显得尤为重要。
沼气是最早被人们开发并获得广泛应用的一类可再生能源。
沼气所产生的能量不仅能够减少化石能源的消耗，而且可以大大减少温室气体的排放，同时具有极大的经济效益，因此关于沼气的研究在世界范围内引起广泛的关注[1]。
产甲烷菌产甲烷菌（Methanogenus），是专性厌氧菌，1974年《伯杰氏细菌鉴定手册》（第八版）中将其归属于1科、3属、9种。
截至1992年已发展为3目、7科、19属、70种。
人们对产甲烷菌的认识约有150年的历史。
人们对产甲烷菌有极大的兴趣是在于产甲烷菌对天然气的形成，在自然界与水解菌和产酸菌等协同作用，使有机物甲烷化，产生有经济价值的生物能物质——甲烷。
产甲烷菌的细胞结构产甲烷菌的细胞结构：细胞封套（包括细胞壁、表面层、鞘和荚膜）、细胞质膜、原生质和核质。
产甲烷菌有革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌，它们的细胞壁结构和化学组分有所不同。
也是与真细菌的区别点。
细胞封套有四种：1.大多数G+产甲烷菌的细胞壁在结构上与G+真细菌相似，细胞壁有一层和三层的，单层的厚度为10～20nm，如甲烷杆菌属与甲烷短杆菌属。
巴氏甲烷八叠球菌的细胞壁只有一层，厚约200nm。
它们化学成分与G+真细菌的不同，不含细胞壁（即不含二胺基庚二酸或细胞酸）而是假细胞壁质或是未化的异多糖。
三层的细胞壁壁厚为20～30nm，有内层、中层和外层。
外层在细胞分裂横隔形成时消失，如瘤胃甲烷短杆菌。
2.G+的炽热高温甲烷菌的细胞壁外有一层六角形的蛋白质亚基即S层覆盖。
3.G-产甲烷菌不具有球囊多聚物或外膜。
只有一层六角形或四角形的，由蛋白质亚基或糖蛋白亚基组成的S层。
4.甲烷螺菌的细胞质膜外只有一层由蛋白纤维组成的鞘包裹几个细胞。
其厚度为10nm。
产甲烷菌的生理特性1.营养特性：甲烷细菌的能源和碳源物质主要有5种，即H2/CO2、甲酸、甲醇、甲胺和乙酸。
2.特殊辅酶：F420：是黄素单核甘酸的类似物，分子量为630的低分子量荧光化合物。
它是甲烷细菌持有的辅酶，在形成甲烷过程中起着重要作用。
其特点：(1)当用420nm波长的紫外光照射时，能产生自发蓝绿荧光，这一现象可借以鉴定甲烷细菌的存在。
（2）中性或碱性条件下易被好氧光解，并使酶失活。
产甲烷菌群对秸秆低温厌氧发酵的生物强化作用探究摘要：本探究旨在探究产甲烷菌群对秸秆低温厌氧发酵的生物强化作用。
探究选取常见的秸秆作为底物，通过添加产甲烷菌群进行低温厌氧发酵试验。
试验结果表明，产甲烷菌群可显著提高秸秆的甲烷产量，并改善发酵过程的稳定性。
此探究对于秸秆资源化利用及生物能源开发具有重要的指导意义。
一、引言秸秆资源巨大，但由于其纤维素和木质素的难降解性，使得其直接利用具有一定的局限性。
厌氧发酵是一种将秸秆转化为沼气的能源利用方式，对于秸秆资源化利用具有重要作用。
然而，在低温环境下，秸秆的厌氧发酵效率较低且容易受到温度波动和pH变化的影响。
因此，探究如何提高秸秆低温厌氧发酵效率，对于增进能源利用和环境保卫具有重要意义。
二、试验材料与方法1. 试验材料选取晒干并破坏的平凡秸秆作为试验的底物。
产甲烷菌群来源于已建立的产甲烷试验系统。
2. 试验方法将秸秆与产甲烷菌群按一定比例混合，加入密闭的厌氧发酵罐中。
控制发酵罐的温度为20℃，并定期采集样品进行监测。
三、结果与谈论1. 物理性质的变化试验发现，添加产甲烷菌群后，秸秆的温度变化更加稳定。
对比试验组和比较组的温度波动状况，明显可以看出添加产甲烷菌群后的发酵体系温度相对稳定。
这可能是因为产甲烷菌群对厌氧发酵过程中的温度变化较为耐受，能够克服外界温度的干扰。
2. 化学性质的变化试验结果显示，添加产甲烷菌群后，秸秆的甲烷含量显著提高。
对比试验组和比较组的甲烷产量，可以看出添加产甲烷菌群后秸秆的甲烷产量明显提高。
这可能是因为产甲烷菌群能够有效分解秸秆中的纤维素和木质素，增进甲烷的生成。
此外，产甲烷菌群的存在也能够提供有利于甲烷产量提高的微环境。
3. 微生物群落的变化添加产甲烷菌群后，发酵过程中的微生物群落发生了变化。
产甲烷菌群能够占据优势地位，抑止其他微生物的生长。
这可能是因为产甲烷菌群对于秸秆的降解具有优势，能够更快速地将秸秆转化为甲烷。
综上所述，产甲烷菌群对秸秆低温厌氧发酵具有明显的生物强化作用。
水稻田优势产甲烷细菌的分离和特性陈美慈;闵航【期刊名称】《浙江农业大学学报》【年(卷),期】1992(018)003【摘要】从浙江农业大学华家池实验农场连作早、晚稻的土中,分离到五株优势的产甲烷细菌菌株.其中的8901,8902和8903菌株为杆状,能利用H_2/CO_2和甲酸,8901和8902菌株还能利用异丙醇为生长和产甲烷的基质,它们的最适生长温度为40℃,与栖息环境温度不相一致,其最适生长pH为7.0～7.5.8904和8905菌株为八叠球菌形,首次报道了8904菌株细胞表面具有花生壳网纹状结构,此外,分离到的五株菌株未检测出具有乙炔还原酶活性.根据形态和其他生理特性,8903菌株为甲酸甲烷杆菌(Methanobacterium formicicum),8904菌株为巴氏甲烷八叠球菌(Methanosarcina barkeri),8905菌株为马氏甲烷八叠球菌(Ms.mazei),8901菌株和8902菌株属甲烷杆菌属(Methanobacterium spp.),其确切地位尚待进一步确定.【总页数】6页(P79-84)【作者】陈美慈;闵航【作者单位】不详;不详【正文语种】中文【中图分类】S154.3【相关文献】1.发酵床垫料中优势细菌的分离鉴定及生物学特性研究 [J], 王震;尹红梅;刘标;杜东霞;许隽;贺月林2.高温大曲中产酱香优势细菌的分离及耐受特性研究 [J], 余婷婷;赖世强;曹文涛;徐超英;刘涛3.厌氧降解丁酸共培养物中产氢产乙酸细菌与产甲烷细菌的分离与再… [J], 程光胜;屠雄海4.水稻田中产甲烷菌数量和优势种 [J], 陈美慈;闵航5.水稻田中占优势的产甲烷菌 [J], 赵英;钱泽澍因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
一、简介产甲烷菌是一类能够将无机或有机化合物厌氧发酵转化成甲烷和二氧化碳的古细菌。
产甲烷菌是重要的环境微生物，在自然界的碳素循环中起重要作用。
1979年，Balch和Wolfe通过16S rRNA测序将产甲烷菌发展为3目（甲烷杆菌目、甲烷球菌目、甲烷微菌目）4科7属14种。
1993年，Boone将甲烷八叠球菌科上升为一个目，建立了火热产甲烷菌目，至此产甲烷菌发展为5目10科25属59种。
2001年，Bergey's Manual of Systematic Bacteriology将产甲烷菌放在宽广古生菌门（Euryarchaeota）中，至此产甲烷菌发展为3纲，5目，10科，26属，78种。
产甲烷菌属于古菌域（Archaea），广域古菌界（Euryarchaeon），宽广古生菌门（Euryarchaeota）。
人们对产甲烷菌的认识约有150年的历史。
人们对产甲烷菌有极大的兴趣是在于产甲烷菌对天然气的形成，在自然界与水解菌和产酸菌等协同作用，使有机物甲烷化，产生有经济价值的生物能物质——甲烷。
二、分类产甲烷菌是严格厌氧的微生物，在严格厌氧技术发明之前，产甲烷菌的分离培养研究进展缓慢。
巴氏甲烷八叠球菌(Methanosarcina barkeri)和甲酸甲烷杆菌(Methanobacterium formicium)是最早分离出的产甲烷菌微生物；1950 年Hungate 厌氧分离技术的使产甲烷菌的研究得到迅速的发展。
1974年《伯杰氏鉴定细菌学手册》第八版以产甲烷菌的形态作为分类依据，将其描述为一个独立的科。
第九版《伯杰系统细菌学手册》中产甲烷菌的分类以系统发育的方法划分，包括5 个大目：甲烷杆菌目(Methanobacteriales)、甲烷球菌目(Methanococcales)、甲烷八叠球菌目(Methanosarcinales)、甲烷微菌目(Methanomicrobiales)和甲烷火菌目(Methanopyrales)(Liu and Whitman, 2008; 陈森林, 2010)，每个目的产甲烷菌包含多个科属，现已命名的10 科、31 属分属上述5个目的产甲烷菌。
2014年秋季学期研究生课程考核（读书报告、研究报告）考核科目:微生物生理学学生所在院（系）：市政环境工程学生所在学科:环境工程学生姓名:丁达学号:1 4S 12 70 62学生类别:工程硕士考核结果阅卷人产甲烷菌的生理生化特性产甲烷菌是一类能够将无机或有机化合物厌氧发酵转化成甲烷和二氧化碳的古细菌，它们生活在各种自然环境下，甚至在一些极端环境中。
产甲烷菌是厌氧发酵过程的最后一个成员，甲烷的生物合成是自然界碳素循环的关键链条。
由于产甲烷菌在有机废弃物处理、沼气发酵、动物瘤胃中有机物分解利用等过程中的重要作用，同时甲烷是导致全球变暖的第二大温室气体,因此产甲烷菌和甲烷产生机理的研究备受关注。
特别是近几年对产甲烷菌基因组的研究，使人们从基因组的角度、进化的角度对甲烷生物合成机理、甲烷菌的生活习性、形态结构等方面获得更深刻的理解。
关键词：产甲烷菌；显著影响因子；生化特性引言目前能源与环境已成为影响人类社会可持续发展的重大问题，厌氧消化技术在能源生产和环境保护等方面具有突出的优势而倍受青睐。
沼气发酵是自然界极为普遍而典型的厌氧消化反应，各种各样的有机物通过沼气发酵，不断地被分解代谢产生沼气，从而构成了自然界物质和能量循环的重要环节。
厌氧消化是极为复杂的生物过程，在参与反应的众多微生物中，产甲烷菌的优劣和密度是影响厌氧消化效率和甲烷产量的重要因素，因此对产甲烷菌特征以及影响因子的研究成为重点。
二、产甲烷菌概述产甲烷菌的研究开始于1899年，当时俄国的微生物学家奥姆良斯基( Omelianski)将厌氧分解纤维素的微生物分为两类，一类是产氢的细菌，后来称产氢、产乙酸菌；另一类是产甲烷菌，后来称奥氏甲烷杆菌( Methanobacillus omelauskii) 。
1901年Sohzgen对产甲烷菌的特征及对物质的转化进一步作了详细的研究。
1936年Barker对奥氏甲烷菌又作了分离研究。
但这些研究，由于厌氧分离甲烷菌的技术尚不完备，均未取得大的进展。
