5文章简介

河口是溶解有机物（DOM）动态转化的关键区域，细菌在DOM转化过程中扮演着重要角色。海洋负排放大科学计划（Ocean Negative Carbon Emissions, ONCE）团队首席科学家焦念志院士团队在《Environmental Science & Technology》（中科院1区TOP期刊，IF=11.3，自然指数）发表文章“Similar Drivers of Bacteria-Mediated Dissolved Organic Matter Transformation across Geographically Distinct Estuaries”，对四处地理分布迥异的河口（胶州湾-JZB、厦门湾-XMB、切萨皮克湾-CB和米申-阿兰萨斯河口-MAE）展开对比分析（图1），系统剖析了河口细菌介导的DOM分子转化机制及普遍环境调控因子。博士生郭桢丽为该文第一作者，肖喜林副研究员和焦念志院士为共同通讯作者。

图1. 四个河口采样点位置及水体理化参数

正文介绍

本研究运用三维荧光光谱与傅里叶变换离子回旋共振质谱技术解析了河口水体溶解性有机质的分子组成（图2），并通过16S rRNA高通量测序技术对细菌群落结构进行了系统表征（图3）。结果显示，JZB与XMB水体中DOM的自生源特征更为显著，且细菌多样性较高；而CB与MAE则表现出明显的陆源DOM输入特征，细菌多样性相对较低。细菌与DOM分子的共现网络分析表明，变形菌门（Proteobacteria）广泛参与河口DOM的代谢过程。细菌群落普遍对富羧基脂环族分子（CRAM）表现出代谢偏好，该类分子占共现网络中DOM分子的71.7% ± 7.1%。此外，结构更为复杂的细菌群落对难降解DOM组分的代谢能力更强（图4）。结构方程模型进一步揭示，升温或溶解无机氮限制将导致细菌多样性降低，并促进河口难降解DOM的积累（图5）。该调控路径在四处河口及厦门湾干湿季数据集中均得到验证，表明温度与溶解无机氮对细菌介导DOM转化的调控机制具有地理与季节普适性。研究结果也为“微生物碳泵”理论在河口界面的实际应用提供了实证依据。

图2. 河口溶解性有机物的光谱特征与分子组成

图3. 河口细菌群落的多样性及组成 

图4. 细菌-DOM 分子共现网络分析（a-j）及细菌群落拓扑参数与DOM组成的相关性分析（k）

图5. 河口水体理化性质、细菌群落特征与DOM分子组成的耦合分析

总结

该研究克服了单一河口调查的局限性，不仅在微观分子层面上深化了对河口DOM生物转化过程的认知，也从宏观角度阐释了气候变暖与无机氮限制对河口有机碳归宿的可能影响，有助于深入理解全球变化背景下微生物介导的河口有机碳命运与归宿（图6）。

图6. 河口细菌介导的溶解有机碳转化过程和机制

文章链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.est.5c14402

供稿：肖喜林课题组