image: 基于原位采样调查和实验室内的培养实验，揭示了缺氧环境降低了微生物的代谢活性，有利于活性有机碳保存和近岸生态系统的储碳过程。 view more
Credit: 图片由史文卿绘制。
近日，《中国科学：地球科学》发表了一篇关于机质分子在低氧/缺氧环境下被微生物介导转化的文章。在水体富营养化加剧和全球变暖的背景下，海洋近岸水体缺氧现象频发，为探究低氧条件下微生物群落响应及其介导转化溶解有机质（DOM）分子特征的变化，该研究通过受控培养实验(分别以天然海水和人工海水为本底添加海带多糖)，对比不同溶解氧浓度(7mg L−1、5mg L−1和2mg L−1)和不同底物条件下微生物介导的DOM转化过程，并利用光谱学分析和超高分辨率质谱（FT-ICR MS）探究不同实验组的DOM组分变化。为深入研究近岸河口缺氧条件下微生物与DOM互作关系，以及DOM的储存过程和机制提供了实验证据。
研究人员发现在缺氧条件下(O2<2mg L−1)微生物群落结构、DOM的组分和分子特征发生了明显变化。在缺氧条件下，微生物对总有机碳的利用速率降低了36.9~46.7%。严格需氧的细菌类群如类假单胞菌科和鞘氨醇单胞菌科的生长被抑制，利用活性有机质的红杆菌科仍保持较高丰度。类酪氨酸和类色氨酸等蛋白类荧光DOM组分被保存，DOM腐殖化程度明显降低。此外，含硫的DOM分子占比在缺氧条件下显著升高，同时DOM分子芳香度指数（代表惰性程度）明显降低。这些实验结果证明了缺氧条件下微生物代谢活性下降、群落演替变慢，更多的活性有机质被保存。
当全球变暖和海水富营养化进一步加剧近岸水体缺氧区域扩张时，会有更多的活性有机质被保存于海洋水体或埋藏于沉积物中，这些过程可能会在在海洋碳循环和全球气候变化中提供更重要的负反馈调节作用。
研究详情请见原文：
仕聪, 陈佳欣, 沈渊, 陈奇, 王煜, 李运运, 何晨, 蔡阮鸿, 史权, 焦念志, 郑强. 2023. 缺氧/低氧环境下微生物介导转化的有机质分子特征. 中国科学: 地球科学, 53(4): 879–896
Journal
Science China Earth Sciences