微生物碳利用效率(Carbon Use Eficiency,簡稱CUE)是指微生物將吸收的碳(C)轉化為自身生物量碳的效率,這一效率也被稱作微生物的生長效率。CUE是生態系統碳循環中的一個關鍵生理生態參數,它影響著碳的固持、周轉、土壤礦化以及溫室氣體排放等過程,了解土壤微生物CUE的變異及其影響機制對于更好地理解生態系統碳循環過程及其對全球變化的響應具有重要意義。


Soil Biology and Biochemistry:

18O-H2O方法測定土壤微生物碳利用效率


微生物碳利用效率(CUE)目前廣泛用于評估微生物代謝,是碳循環模型中的重要參數。18O標記水方法是目前廣泛應用的估算土壤微生物CUE的最新方法。這種方法假設用于微生物 DNA 合成的氧全部來自于添加的胞外水,但是微生物也可能利用由氧氣(O2)合成的代謝水中的氧。因此,該方法的基本假設需要實驗給予證明。


生物地球化學組以長白山溫帶森林土壤為研究對象,利用18O標記的氧氣和18O標記的水作為兩種不同的氧源,分析兩者對微生物DNA合成過程中氧元素的貢獻。


研究結果表明:

(1)通過混合模型計算得出,新形成的微生物DNA中0.75%的氧元素來自于O2,99.25%的氧元素來自于添加的H2O。

(2)O2對微生物DNA合成中的氧原子貢獻不大,其可能原因是由標記O2合成的代謝水迅速擴散出細胞膜外,氧同位素信號被胞外水稀釋;代謝水中的氧可能與某些含氧陰離子發生交換;由于其他路徑也會產生代謝水,因此,由O2產生的代謝水占胞內總代謝水的比例可能很小,導致對微生物DNA合成中氧的貢獻很低。但目前這些過程未得到很好的解釋,應進一步研究。本研究結果表明:利用18O-H2O培養法來估算微生物生長和碳利用效率時的基本假設是可靠的。   

  微生物碳利用效率(CUE)目前廣泛用于評估微生物代謝,是碳循環模型中的重要參數。18O標記水方法是目前廣泛應用的估算土壤微生物CUE的最新方法。這種方法假設用于微生物 DNA 合成的氧全部來自于添加的胞外水,但是微生物也可能利用由氧氣(O2)合成的代謝水中的氧。因此,該方法的基本假設需要實驗給予證明。