首度證實水稻根部中單一細菌體內甲烷氧化和固氮作用可耦合發生
（圖示：水稻根內第二型甲烷氧化菌在甲烷氧化和固氮作用代謝上與寄主和其他細菌的可能生態交互作用。）
過去研究已知甲烷氧化菌可透過甲烷氧化作用移除溫室氣體甲烷，不僅如此，在基因體分析和純菌培養試驗下，第二型甲烷氧化菌也有能力進行固氮作用。然而甲烷氧化是需氧的代謝，但固氮作用卻是厭氧代謝，這兩種似乎衝突的代謝是否能在自然環境中單一菌體內同時發生一直都缺乏證據。
日本東北大學生命科學研究所Kiwamu Minamisawa教授團隊、本院生物多樣性研究中心湯森林研究員團隊，本院地球科學研究所與天文及天文物理研究所聯合維運的奈米級二次離子質譜儀（NanoSIMS）核心設施一起合作，研究甲烷氧化菌的甲烷氧化和固氮作用耦合進行的機制，尋找直接證據。本研究利用次世代基因定序、原位螢光雜交(FISH)、穩定同位素示蹤劑技術，精準地追蹤到水稻根部中的第二型甲烷氧化菌（type II methanotroph, 一群Alphaproteobacteria 細菌）是主要甲烷氧化與固氮作用執行者。在單一第二型甲烷氧化菌體中，利用FISH-NanoSIMS穩定同位素分析成功地直接證實在自然環境的第二型甲烷氧化菌可同時執行這兩種代謝功能。進一步，在42小時的培養實驗中也發現各個第二型甲烷氧化菌的甲烷氧化活性均呈指數成長，但是固氮能力成長至後期有部份個體開始減緩，可能將其固定的氮逐步分享給植物寄主。本研究首度證實了水稻田中甲烷氧化菌的甲烷氧化與固氮作用之間耦合機制，將有助於制訂水稻田的永續經營策略，尤其在甲烷溫室氣體的減量方面。
本研究發表於美國微生物學會的知名期刊mBio。
文章連結：https://journals.asm.org/doi/10.1128/mbio.01255-22
研究報告的貢獻者:
- 南澤究老師實驗室（Kiwamu Minamisawa’s Lab）: Dr. Shintaro Hara (Co-first author), Dr. Meng Zhang (Co-author), Dr. Zhihua Bao (Co-author), Dr. Kiwamu Minamisawa (Co-corresponding author)
- 湯森林老師實驗室（Sen-Lin Tang’s Lab）: 和田直久博士(Dr. Naoshia Wada, Co-first author) and 湯森林博士（Dr. Sen-Lin Tang, Co-corresponding author)
- 奈米級二次離子質譜儀核心設施(The NanoSIMS Core Lab): 蕭淞云博士(Dr. Silver Sung-Yun Hsiao, Co-corresponding author) and 李德春博士(Dr. Der-Chuen Lee, Co-author, Leader of the Core Lab)
- 電子微探儀實驗室：飯塚義之博士(Dr. Yoshiyuki Iizuka, Co-author)
