海洋沉积物中深古菌的固碳潜能——基于DNA的稳定性同位素示踪研究  

作　　者：梁文悦 余甜甜[1] 董良[2] 贾仲君[3] 王风平[2] 

机构地区：[1]上海交通大学生命科学与技术学院,微生物代谢国家重点实验室,上海200240 [2]上海交通大学海洋学院,上海200240 [3]中国科学院南京土壤研究所,土壤与农业可持续发展国家重点实验室,南京210008

出　　处：《中国科学：地球科学》2023年第4期897-905,共9页Scientia Sinica(Terrae)

基　　金：国家科技部重点研发计划项目(编号:2016YFA0601102);国家自然科学基金项目(批准号:91751205、41525011、41867057)资助。

摘　　要：深古菌分布广泛、生境多样,是地球丰度最高的微生物之一,被认为在全球碳循环中扮演着重要角色.由于分离培养困难,深古菌的生理代谢功能尚不清楚.前期研究表明,深古菌具有降解木质素的功能;宏基因组分析也表明深古菌包含完整的无机碳固定途径(Wood-Ljungdahl pathway,WL途径),但尚未有直接的功能验证报道.本研究利用木质素与NaH^(13)CO_(3)对海洋沉积物样品进行长期培养,探究深古菌固定无机碳的能力.结果表明:在添加了木质素的培养体系中深古菌持续增长,10个月后其丰度增幅高达15.3倍,并在古菌中占比由30%上升为80%.为查明培养体系内微生物的固碳功能,监测了总有机碳δ^(13)C随时间的变化,发现两种添加了NaH^(13)CO_(3)的体系的总有机碳在最初的一个月均有升高,随后在未添加木质素的体系中基本保持不变,而添加了木质素的体系中δ^(13)C缓慢而持续地增长.对培养过程中不同处理和不同阶段的样品进行DNA提取,并通过超高速密度梯度离心获得不同浮力密度DNA后,利用Q-PCR分析其中深古菌与细菌的16S rRNA基因丰度.发现4个月后添加了木质素和NaH^(13)CO_(3)的体系中深古菌16S rRNA基因相较于细菌更明显集中出现在密度更重的层位,说明深古菌通过利用木质素和固定NaH^(13)CO_(3)大量增殖并导致其DNA被^(13)C标记,深古菌具有固碳代谢的能力.

关 键 词：深古菌 还原乙酰辅酶A途径 固碳 基于DNA的稳定性同位素示踪技术 

分 类 号：P736.41[天文地球—海洋地质]