长江口及毗邻东海区域异养古菌MGII对溶解有机碳利用类型的探究

The level of eutrophication in estuary and its adjacent coastal ocean increased significantly in over past 30 years in China. The increasing eutrophication would result the mobilization of DOC. The mobilized DOC would be degraded by those heterotrophic microorganisms, which account for the sources of atmospheric CO2. Understanding the interactions between the heterotrophic microorganisms and DOC is important for sinking the carbon in the estuary and its adjacent coastal ocean. Marine Group II (MGII), which is well known as a heterotrophic archaeon, was abundant in the estuary and its adjacent coastal ocean. MGII could transfer the labial DOC into refractory cell membrane, Glycerol Dialkyl Glycerol Tetraethers (GDGTs), which is a suitable candidate for studying the carbon sinking in the estuary and its adjacent coastal ocean. Our proposal will use the methods in molecular microbiology, organic geochemistry, water chemistry and lipid biochemistry to investigate the DOC selectivity of MGII in the Yangtze estuary and its adjacent East China Sea. Our study will unravel the DOC metabolism of MGII in the nature environment, provide a specific example for the research of Microbial Carbon Pump (MCP) and make progress on increasing the sinking of carbon in the estuary and its adjacent coastal ocean.

近30年来，河口及毗邻海域的富营养化现象越来越严重，导致这些区域异养微生物的呼吸作用加剧，海水中的溶解有机质会被降解成二氧化碳而释放到大气中去，使得这些区域成为大气二氧化碳的源，认识和理解不同异养微生物对有机质的代谢过程，对于增加河口及毗邻海域的碳汇功能有着重要意义，异养古菌MGII可将河口及毗邻海域区的易降解的溶解有机碳转化为难降解的醚酯类化合物，从而实现储碳的生态功能。本研究以环境变化剧烈的长江口及毗邻区域的异养古菌MGII为研究对象，综合利用分子微生物学、有机地球化学、水化学及脂类生物学等多学科研究方法，解析MGII对有机质的利用类型，并通过实验室培养实验进行验证，以期为微生物生物碳泵（MCP）研究提供一个具体的例证，进而为增加河口区及毗邻海域的储碳功能提供理论依据。

近30年来，河口及毗邻海域的富营养化现象越来越严重，导致这些区域异养微生物的呼吸作用加剧，认识和理解这些异养微生物对有机质的代谢过程，对于增加河口及毗邻海域的碳汇功能有着重要意义。异养古菌Marine Group II（MGII）是近几年发现的一类新的异养微生物类群，广泛分布于表层海洋，在海洋溶解有机质转化过程中发挥着重要作用，但由于富集培养菌株的缺失，限制了我们对其生理生化功能及其在海洋溶解有机质转化中作用机制的认识。本项目按计划完成了长江口及毗邻东海区域古菌群落结构组成分析，以及相应样品的溶解有机质的组成分析，并完成了相应样品的对应的盐度、温度、溶解氧、pH、硝酸盐、磷酸盐、硅酸盐、亚硝酸盐等各种水化学参数分析，通过生物信息及统计计算分析，研究结果显示，MGII古菌与一类类丝氨酸有机质组分呈现出较好的正相关关系，提示MGII可能能够代谢这类有机物。同时，本项目通过实验室培养结合单细胞拉曼光谱技术，发现MGII具有利用葡萄糖的潜在代谢特征，这些结果均为MGII的富集培养提供了重要的依据。此外，本项目还提出了指示溶解有机质陆源输入强弱的光谱新指标，为厘清河口及边缘海溶解有机质的源汇格局提供了新思路。