变形菌视紫质携带菌对于海洋酸化的响应研究

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海洋细菌是海洋生态系统中生物量最大的组成部分,它们种类繁多、数量巨大,在全球的物质循环及能量代谢中发挥着举足轻重的作用。变形菌视紫质携带菌(PRCB)是一类具有特殊功能的海洋细菌,它们在利用现成有机物的同时,通过变形菌视紫质(PR)蛋白将H+泵到细胞膜外,由此产生的H+浓度梯度耦合如ATP合成酶等,可实现将光能转化为化学能,进而帮助其度过诸如碳源匮乏、营养物质稀少、无机离子不足,氧气分压降低等不利环境。PR蛋白是PRCB应对复杂多变的自然环境所携带的“工具包”。  人类活动造成大气二氧化碳浓度的持续升高,由此带来的一个严重环境问题就是海洋酸化。海洋酸化会引起海水碳酸盐体系发生变化,H+浓度升高。海洋微型生物面对海洋酸化所做出的反应也是不同的,甚至是相反的。海洋酸化对于大部分存在于海洋表层,即受到海洋酸化影响最剧烈的区域,且PR蛋白发挥功能需要耦合H+的PRCB是如何影响的,目前还未见诸报道。本研究中,我们考察了包括PRCB在内的厦门近岸酸化实验菌群结构变化、北极酸化实验中的PRCB菌群结构变化、典型PRCB Vibrio harveyi ATCC BAA-1116在酸化条件下的反应,得出了以下几点认识:  1、通过酸化模拟实验发现,对比CO2浓度在2100年和目前条件下,CO2浓度分别为380μatm和1000μatm的两种体系中,厦门近岸海区表层海水中的微型生物,包括自养生物、异养细菌和浮游病毒的数量与对照组相比未发生明显变化。  2、在目前最大规模的酸化模拟实验下,CO2浓度分别为165μatm、560μatm和1500μatm的三种体系中,PRCB菌群组成及相对丰度都未发生明显的、有规律的改变。这表明受海洋酸化影响最严重的北极海区,其表层海水中PRCB群落结构受海洋酸化影响较小。  3、通过考察PRCB典型菌株Vibrio harveyi ATCC BAA-1116在CO2浓度为380μatm和750μatm的两种体系中时的吸光度、细胞丰度、细胞形态等指标,发现高CO2环境对于该菌株的影响较小。  4、综合以上考察结果,我们认为海洋酸化对于PRCB的影响较小。推测原因为,PRCB多栖息于环境复杂多变的海洋表层,经过长期的进化,其已具备应对多种变化的能力,包括海洋酸化带来的诸多变化。
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