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                厦门大学海洋与№地球学院

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                深海微生物▂驱动碳氮循环耦合研究成果发表在《美国科∩学院院刊》
                COE COE 2020/2/20 678 返回上页

                2020年2月18日,海洋与地球学院张瑶教授等多个↘课题组在Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America (PNAS)(《美国科冷冷說道学院院刊》)合作发表题为“Nitrifier adaptation to low energy flux controls inventory of reduced nitrogen in the dark ocean”的研究呼了口氣论文,揭示了深海两步硝化过》程的耦合机制,量化了深海硝化过程对全球海洋碳循 老二环的贡献。

                深海(水深大于200米的黑暗◢海洋)是海洋的◆主体,是海洋有机碳矿化和长期储存的主要场所,在地球物质循环中起着重要的作用。然而,迄今我们ζ对深海系统物质与能量循环过程的研究还相对缺乏不知道是對是錯啊。

                浮游植物在表层获取女子靜靜光能固定CO2,形成颗粒有机♂碳(POC)往下沉降,在深海再矿化它們渴望戰斗后生成铵(NH4+),从而为♀深海化能自养细菌/古菌提供了能量来源。因此,氨氧化古菌和亚硝氧化细菌所』介导的两步硝化过程是实现光能传递到深海再被利用的重要途径,是深海重要的供能▲过程,支撑了海洋“黑暗固碳”——不依赖于光合作用的化能自养固碳,为深海生物圈提供了“新”的有机质,同时积累硝氮。由于亚硝氧化菌㊣群研究的长期滞后,氨氧化和亚硝氧▓化功能群在深海的协作㊣ 关系始终不明了,因此国际上对深海硝化菌群支顯現撑的碳(C)−氮(N)耦合机理(定性)的理←解仍极为有限,对C−N计↘量学关系(定量)的准确估算仍是空白。

                该研究工作结合速度急速暴漲多组学分析、生理学实〓验、现场原位速率及动力学观测和模拟,以及生态系统模型,阐释了氨氧化古菌和亚硝氧化细菌显著差异的代谢【策略,及两步氧化过程耦合、硝化与黑暗固碳耦合的☆生理生态学机制,建立了硝化菌群支撑的C−N、物质与能量转换的计量学关系,量化了深海硝化过程对深海那才是真正生物圈及全球海洋碳循环的贡献和影响。该工作为深海物质与能量循环研究提供了新的参数,对↘深入认识深海生物地球化学过程具有重要意义。

                图(A)氨氧化古菌和亚硝氧化细菌介导〇的氧化过程与黑暗固碳的关系;(B)表层至深海两步硝化▅过程热动力学▲模拟;(C)海洋(深蓝色图标⊙所示,其他颜色表示来▃自土壤、淡水召喚出幻心珠等其他生态系统)氨氧化和亚硝氧化菌∑群随深度逐渐升高的无机氮底物亲和力。

                该研究工作由我院微生物海洋学、海洋碳循环、氮循环等多个何林课题组,联合美国华盛顿劍無生這才低聲喃喃道大学、南加州大学、奥地利维也纳大学多个团队合作完成,张瑶教授为论文第一作者及通『讯作者。该研究得到而春長老身上則出現了密密麻麻了科技部国家重点研发计划、国家重点基础研究发展计划、国家自然你還是小心你自己吧科学基金重大研究计划、创新研究群嗤体等多个项目的资助。 

                论文来源:Yao Zhang, Wei Qin, Lei Hou, Emily J. Zakem, Xianhui Wan, ZihaoZhao, Li Liu, Kristopher A. Hunt, Nianzhi Jiao, Shuh-Ji Kao, Kai Tang, Xiabing Xie, Jiaming Shen, Yufang Li, Mingming Chen, Xiaofeng Dai, Chang Liu, Wenchao Deng, Minhan Dai, Anitra E. Ingalls, David A. Stahl, and Gerhard J. Herndl. Nitrifier adaptation to low energy flux controls inventory of reduced nitrogen in the dark ocean. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America2020, DOI: 10.1073/pnas.1912367117.
                全文链接:https://www.pnas.org/content/early/2020/02/14/1912367117