马里亚纳海沟深渊微生物胞外酶的保压酶活性特征

《中国科学：地球科学》发表了上海海洋大学海洋科学学院与生态环境学院青年教师曹军伟和方家松教授团队在深渊微生物保压酶学研究方面取得的研究成果。微生物胞外酶在海洋有机物的转化和矿化过程中起着至关重要的作用，并影响海洋碳封存等过程。然而，传统上在常压条件下测定的深海微生物胞外酶活性可能无法准确反映原位微生物群落的代谢活性，进而阻碍我们对深海微生物生命活动及海洋碳封存等过程的正确认识。为了解决这一局限性，方家松教授团队从马里亚纳海沟挑战者深渊同时采集了保压和非保压海水样品（深度50、1,000、4,000、6,000和10,903m），并利用自主研发的国内外首套"微生物胞外酶全海深保真酶学测定装置"（已获发明专利授权），对比分析了3种微生物胞外酶（氨肽酶、α-葡萄糖苷酶和β-葡萄糖苷酶）在常压和原位压力/温度条件下的酶活性。

研究发现深渊海水的保压酶活性通常比相应的释压酶活性高，表明传统上在常压条件下测得的酶活性不能真实代表原位微生物活性，突显了保压采样、保压转移和保压酶活性测定的重要性。随着深度的增加, 半饱和常数(K_m)总体呈下降趋势，表明深海微生物可能通过增强其胞外酶对底物的亲和力来适应高压和寡营养环境。与颗粒物附着胞外酶活性相比，非颗粒物附着胞外酶活性对深海总酶活性的贡献更为显著，揭示了游离细胞附着性和溶解性胞外酶在海洋生态系统中发挥重要作用。该研究为全面、准确理解海洋微生物胞外酶活性提供了重要研究基础，有助于我们更好地理解微生物胞外酶活性的影响因素及其在海洋生物地球化学循环中的作用。