ISME | 探究不同氮循环和广泛的化学梯度下Trichodesmium菌落的变化

推荐:江舜尧

编译:苏烨

编辑:小菌菌

瑞典斯德哥尔摩大学生态与环境植物科学系HellePloug教授等于2019年3月于在ISME 期刊发表题目为《Distinct nitrogen cycling and steep chemical gradients in Trichodesmium colonies 的文章,该文章通过对毫米级菌落中潜在的微生物N循环网络的定量研究,评估了Trichodesmium群落生态学的长期趋势。
文章摘要
Trichodesmium是海洋生态系统中一种重要的固定双氮(N2)的重要蓝藻。近期核酸分析表明,具有毛霉菌落及其多种外部附生生物支持除氮固定之外的各种氮(N)转化。然而,Trichodesmium落中转化速率和N类化合物的浓度梯度很大程度上仍不明确。我们利用同位素示踪孵育、微剖面分析和数值模拟技术相结合,以探索单个野外采样的Trichodesmium菌落中的碳固定、N循环过程以及氧、铵和硝酸盐的浓度梯度。菌落为自养型,碳和N2固定主要发生在白天。固定氮10%在孵育12小时后以铵态氮的形式释放出来。虽然无法检测到硝化作用,但添加硝酸盐时硝酸盐消耗量很高。消耗的硝态氮部分被还原为铵态氮,反硝化作用不明显。因此,潜在的氮转化网络的特征在于氮的固定和循环利用过程,而不是反硝化过程。菌落内氧浓度约为60 ~ 200%空气饱和度。此外,我们的模型预测浓度梯度比较广泛,铵盐浓度会比周围海水高出6倍,并且菌落中心的硝酸盐消耗也会增加。这样的梯度造成了化学上异质的微环境,据推测可以促进毫米大小的Trichodesmium菌落中多种代谢功能。

文中重要图片说明

图1. 基于稳定同位素检测日间和夜间培养的Trichodesmium群落中潜在氮转化网络的概念概述。

图2. 沿单个Trichodesmium菌落的中心z轴测量氧气分布。

图3. Trichodesmium群落和游离毛状体的浓度场(以环境浓度的百分比表示)。




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