ミクロンスケールの単一フロックのハイスループットシーケンスによって明らかにされた熱愛好家の嫌気性消化器における電気誘導性微生物相互作用

微生物の相互作用を変更することにより、導電性材料は嫌気性消化（AD）の効率を改善することが示されていますが、熱性条件下での相互作用ネットワークは調べられていません。熱性嫌気性消化（TAD）微生物叢内の真の分類群 - タクソンの関連を特定し、炭素布（CC）添加の影響を明らかにするために、ラボスケールの熱放体消化器からランダムに分離されたミクロンスケールの単一フロック（40-70μm）をサンプリングしました。結果は、CCの添加がメタン収量を25.3％増加させるだけでなく、スラッジ媒体のコミュニティの空間的不均一性を増加させたことを明らかにしました。CCの添加後、培地からバイオフィルムへのシュードモナスの明らかな転座が観察され、バイオフィルム形成の顕著な能力が示されました。さらに、クロストリジウムと熱科科はしっかりと集約され、固有の細胞外糖の代謝スタイルに関連する可能性のあるTADミクロビオームの培地とバイオフィルムに着実に併用されます。最後に、CCは、シントロフォモナスとロドシク科のデニトリンとの間のシントロフィー相互作用を誘導しました。これらの共同パートナーの細胞膜における上方制御された呼吸関連電子移動遺伝子（CYST-C、複合体III）は、直接種間電子移動（食事）を介したシントロフィーアセテート酸化との脱和化経路の潜在的な結合を示しています。これらの発見は、導電性材料が熱性消化性能を促進する方法についての洞察を提供し、生物療法システムのコミュニティ監視を改善するためのパスを開きます。

Although conductive materials have been shown to improve efficiency in anaerobic digestion (AD) by modifying microbial interactions, the interacting network under thermophilic conditions has not been examined. To identify the true taxon-taxon associations within thermophilic anaerobic digestion (TAD) microbiome and reveal the influence of carbon cloth (CC) addition, we sampled micron-scale single flocs (40-70 μm) randomly isolated from lab-scale thermophilic digesters. Results revealed that CC addition not only significantly boosted methane yield by 25.3% but also increased the spatial heterogeneity of the community in the sludge medium. After CC addition, an evident translocation of Pseudomonas from the medium to the biofilm was observed, showing their remarkable capacity for biofilm formation. Additionally, Clostridium and Thermotogaceae tightly aggregated and steadily co-occurred in the medium and biofilm of the TAD microbiome, which might be associated with their unique extracellular sugar metabolizing style. Finally, CC induced syntrophic interaction between Syntrophomonas and denitrifiers of Rhodocyclaceae. The upregulated respiration-associated electron transferring genes (Cyst-c, complex III) on the cellular membranes of these collaborating partners indicated a potential coupling of the denitrification pathway with syntrophic acetate oxidation via direct interspecies electron transfer (DIET). These findings provide an insight into how conductive materials promote thermophilic digestion performance and open the path for improved community monitoring of biotreatment systems.