近日，福建农林大学周顺桂教授团队分别在《Nature Communications》（1区，IF=17.694）和《Angewandte Chemie International Edition》（1区，IF=16.823）发表了微生物光电产甲烷研究的系列成果。
微生物光电产甲烷是一种新型的微生物产甲烷模式，即产甲烷菌利用半导体（矿物）等光活性物质产生的还原力（光生电子、氢气等）进行自养代谢产甲烷。其中，生物-无机界面是微生物光电产甲烷的核心。然而目前，关于界面电子/质子传递及其能量转移机制尚缺乏深入研究。周顺桂教授团队在《Nature Communications》发表题为“Solar-driven methanogenesis with ultrahigh selectivity by turning down H2 production at biotic-abiotic interface”的研究论文。该研究通过构建Methanosarcina barkeri (M. b)-NiCu@CdS微生物光电化学产甲烷系统，首次证实双活性位点能够调控界面产氢并通过M. b胞外和胞内的氢循环促进甲烷生成。相关研究成果突破了微生物光电产甲烷以氢气作为主要电子供体的传统认识局限，对于深入认识产甲烷菌的能量利用和转化过程具有重要意义。
图1. 微生物光电产甲烷：生物-无机界面产氢调控驱动超高选择性产甲烷
牺牲试剂是微生物光电产甲烷不可缺少的电子供体，驱动反应的持续高效进行。然而目前，对于微生物光电产甲烷牺牲试剂的研究还处于初步阶段，特别是寻找新型廉价易得的牺牲试剂以替代传统昂贵的化学牺牲试剂，是微生物光电产甲烷研究的重点及难点。周顺桂教授团队在《Angewandte Chemie International Edition》发表题为 “Sustainable Conversion of Microplastics to Methane with Ultrahigh Selectivity by Biotic-Abiotic Hybrid Photocatalytic System”的研究论文。该研究通过产甲烷菌模式菌株Methanosarcina barkeri（M. b）和聚合氮化碳（CDPCN）构建了M. b-CDPCN光电产甲烷，首次证实微塑料能够作为微生物光电产甲烷的牺牲试剂，有效实现微塑料的高效甲烷化。相关研究成果拓展了微生物光电产甲烷的科学内涵，也为环境废弃物的资源化再利用提供了新的途径和思路。
图2微生物光电产甲烷：实现微塑料高选择性甲烷化
以上研究成果福建农林大学为第一完成单位，叶捷副教授为第一作者，福建农林大学周顺桂教授和中国科学技术大学熊宇杰教授为共同通讯作者。相关研究得到了国家杰出青年科学基金（41925028、21725102）、国家自然科学基金（42177206）和福建省自然科学基金会（2020J06017）的资助。
原文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-022-34423-1
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202213244