厌氧微生物的胞外电子传递过程是驱动元素生物地球化学循环的重要引擎，直接控制着缺氧环境中有机物的降解、重金属或放射性污染的脱毒、矿物的形成与转化、温室气体排放等关键环境生态过程。长久以来，对于地杆菌、希瓦氏菌等厌氧电活性细菌的胞外电子传递过程已经深入研究，胞外细胞色素c与导电菌毛被认为是电活性细菌进行胞外电子传递的关键部件。近年来，作为缺氧环境中的主要产甲烷微生物类群，产甲烷古菌也被发现存在着活跃的胞外电子传递过程，产甲烷古菌的胞外电子传递机制与电活性细菌有何异同、以及产甲烷古菌的胞外电子传递影响甲烷动态通量的生态效应都是悬而未解的科学问题。
本文以产甲烷古菌模式菌株甲烷八叠球菌为研究对象，探究了甲烷八叠球菌以腐殖酸与生物炭作为电子受体的胞外电子传递过程，综合运用微生物生理生化与电化学等技术了发现了一类细胞表面醌基蛋白与胞外电子穿梭体在产甲烷古菌的胞外电子传递过程中扮演重要角色，阐明了产甲烷古菌不同于电活性细菌的胞外电子传递机制。另一方面，发现甲烷八叠球菌的胞外电子传递过程可以驱动产甲烷途径反向运行，即进行以甲烷作为唯一碳源和电子供体的生长代谢，揭示了产甲烷古菌胞外电子传递影响缺氧环境中甲烷动态通量的生态功能。以上研究推动了产甲烷古菌胞外电子传递驱动生物地球碳循环方向的基础理论研究，为以微生物胞外电子传递为靶点强化污染修复与调控温室气体排放提供了新的思路与策略。
 

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