铁依赖型甲烷厌氧氧化(Iron-dependent anaerobic oxidation of methane,FeAOM)是指微生物催化的以高价铁为电子受体的甲烷厌氧氧化过程,对温室气体甲烷减排具有一定作用,同时可促进铁的地球生物化学循环。目前,对Fe-AOM微生物知之甚少,Fe-AOM过程的影响因素至今未见报道。本研究直接从水稻土中富集培养Fe-AOM微生物,获取了不同基质条件下的Fe-AOM富集物,揭示了不同溶解度铁化合物、不同晶体形态铁矿物、金属螯合剂和腐殖酸等对FeAOM过程的影响,并分析了富集物中微生物的群落结构。取得的具体研究结果如下:(1)以不同溶解度铁化合物为基质,通过420 d培养,成功获得了Fe-AOM富集物,并发现不溶的水铁矿对土壤Fe-AOM微生物的富集效果优于可溶的EDTA-Fe(III),EDTA-Fe(III)虽然可以短期刺激Fe-AOM活性,但长期并不能显著提高富集物的Fe-AOM活性。根据群落分析结果推测,富集物中微生物实现Fe-AOM过程的两个可能机理如下:一是古菌Methanomassiliicoccaceae或古菌p Grf C26完成甲烷氧化,电子传递给细菌Geobacter、Geothrix等铁还原菌,由细菌完成铁还原;二是古菌Methanomassiliicoccaceae或古菌p Grf C26单独实现甲烷氧化和铁还原过程,不需要细菌参与。(2)以不同晶体形态铁矿物为基质,探明了四种环境相关铁矿物对Fe-AOM微生物富集物的影响。微生物比活性为:针铁矿>水铁矿>赤铁矿>磁铁矿。针铁矿在自然土壤中大量存在,暗示针铁矿诱导的Fe-AOM过程具有很重要的环境意义。水铁矿实验组的微生物群落结构与其他铁矿物组结果差距较大,与接种物的差别最大,磁铁矿组与赤铁矿组富集前后群落结构变化最小,且与接种物最接近。(3)金属螯合剂(EDTA)和腐殖酸(humic acids,HA)对Fe-AOM过程都具有一定程度的促进作用,且EDTA优于HA,甲烷氧化活性是后者的1.2倍。定量PCR结果显示HA能够刺激古菌和细菌的同时增长,而EDTA刺激下mcr A拷贝数大量增加,其Fe-AOM反应可能由古菌介导。