木质素是植物产生的复杂聚合物、由多种单酚构成，约占生物圈有机碳的三分之一。全球变暖加剧灌木丛入侵，增加了泥炭地的木质素输入量。通常，木质素在缺氧环境中难以被微生物降解; 近期，中国科学院微生物研究所东秀珠/李洁团队和中国科学院大学王艳芬团队合作基于微宇宙实验发现，低温灌丛泥炭地中的木质素及其主要单酚成分可被转化为甲烷。相关研究成果以"Methane production from lignin in the anoxic peatland”为题，于8月13日在线发表在《自然地球科学》（Nature Geoscience）上。
厌氧木质素代谢产甲烷过程
研究发现，与草本植物生长的土壤相比，中度灌木覆盖的泥炭地中的木质素含量更高，其甲烷排放量也高于草本土壤，暗示木质素可能是甲烷来源之一。在草本土壤微宇宙中添加较低浓度的木质素和单酚均能提高甲烷产量，计算表明木质素对总甲烷排放的贡献约为1.2% 至14.2%。同位素示踪和动态代谢组学分析显示，典型的木质素单酚--香草醛中的甲氧基首先转化为甲烷，然后，芳香环被厌氧细菌裂解开环、并发酵产生二氧化碳、乙酸盐、丙酸盐以及（异）丁酸盐，这些短链脂肪酸被互营细菌和产甲烷古菌协同转化成甲烷。木质素及其单酚的土壤培养物中均富集了甲基营养型的产甲烷菌Methanomassiliicoccus和Methanosarcina，表明它们参与氧甲基营养型产甲烷过程，并富集了具有苯环裂解的发酵细菌和互营细菌。该研究提示全球变暖加剧了灌木丛扩张，增加了土壤中的木质素含量；而这种巨量生物质木质素产甲烷的过程，又进一步加剧全球变暖。
中国科学院大学博士研究生刘拓、中国科学院微生物研究所李洁团队副研究员李凌燕和中国科学院大学薛凯教授为文章共同第一作者，微生物所东秀珠研究员与中国科学院大学王艳芬教授为论文共同通讯作者。中国科学院大学博士生王雪萌和李慧菊参与了此项研究。研究工作获得国家自然科学基金“水圈微生物驱动的地球元素循环机制重大研究计划”和国家重点研发计划“高寒泥炭地演化及其对气候变化的响应与适应机制”等项目支持。
原文链接：https://www.nature.com/articles/s41561-025-01758-5
