【摘要】：厭氧氨氧化反應(yīng)是指NH_4~+在缺氧條件下被NO_2~-氧化釋放N_2的過(guò)程，發(fā)生在厭氧氨氧化菌的厭氧氨氧化體中，是海洋中N_2的重要來(lái)源。梯烷脂是厭氧氨氧化菌特有的一種脂類，由三個(gè)或五個(gè)線性順式連接的四元環(huán)通過(guò)烷基鏈與甘油酯或醚連接而成，可以作為一種生物標(biāo)志物指示海洋環(huán)境中的厭氧氨氧化活動(dòng)。目前梯烷脂已在多個(gè)海域的水體顆粒物和沉積物中檢出，并被廣泛應(yīng)用于海洋水體和沉積物的氮循環(huán)研究及厭氧氨氧化活動(dòng)重建中。目前我國(guó)陸架海厭氧氨氧化的研究剛剛起步，尚未有利用生物標(biāo)志物研究我國(guó)東海厭氧氨氧化活動(dòng)的報(bào)道。我們分別對(duì)東海的表層沉積物、懸浮顆粒物和柱狀樣沉積物中的梯烷脂進(jìn)行了分析，并與常用有機(jī)質(zhì)指標(biāo)和溶解氧等進(jìn)行了對(duì)比，以明確東海厭氧氨氧化活動(dòng)的時(shí)空分布規(guī)律及其影響因素。 首先，在所有站位的東海表層沉積物和懸浮顆粒物中均檢測(cè)到了梯烷脂，證實(shí)了厭氧氨氧化活動(dòng)在我國(guó)東海海域的廣泛存在。梯烷脂的空間分布與東海缺氧區(qū)分布較吻合，表明低的溶解氧含量可能是厭氧氨氧化活動(dòng)的必需因素之一。沉積物中梯烷脂含量還與TOC（Total Organic Carbon）、海源有機(jī)質(zhì)指標(biāo)（A+B+D（Alkenones+Brassicasterol+Dinosterol）、GDGTs、crenarchaeol）和陸源有機(jī)質(zhì)指標(biāo)C_(27)+C_(29)+C_(31)n-alkane的分布趨勢(shì)基本一致，均在長(zhǎng)江口泥質(zhì)區(qū)、閩浙沿岸泥質(zhì)區(qū)和濟(jì)州島西南泥質(zhì)區(qū)附近有高值，這可能是由于長(zhǎng)江徑流、閩浙沿岸上升流、濟(jì)州島西南海域氣旋式冷渦引起的上升流及有機(jī)質(zhì)降解作用帶來(lái)的大量營(yíng)養(yǎng)鹽促進(jìn)了海洋生產(chǎn)力的增加及厭氧氨氧化活動(dòng)的增強(qiáng)。根據(jù)NL5指標(biāo)計(jì)算的厭氧氨氧化菌生存溫度推測(cè)，我國(guó)東海表層沉積物中的梯烷脂可能主要來(lái)自上層溫暖水柱中厭氧氨氧化菌的沉降，而沉積物中原位產(chǎn)生的梯烷脂相對(duì)較少。懸浮顆粒物中梯烷脂的大量測(cè)定也表明了東海水體中較強(qiáng)的厭氧氨氧化活動(dòng)，但由于我們所測(cè)顆粒物站位較少，還不能得到較明確的結(jié)論。 另外，我們分析了東海閩浙沿岸T06箱式柱狀樣中的梯烷脂，利用生物標(biāo)志物的方法重建了近百年來(lái)東海的厭氧氨氧化活動(dòng)。結(jié)果表明，在過(guò)去一百年來(lái)，該海域的厭氧氨氧化活動(dòng)呈逐漸加強(qiáng)的趨勢(shì)，1898-1960年期間厭氧氨氧化活動(dòng)相對(duì)較弱且強(qiáng)度變化不大，1960年開始逐漸增強(qiáng)，特別是80年代以來(lái)，厭氧氨氧化活動(dòng)強(qiáng)度迅速增大，與代表海洋生產(chǎn)力的甲藻、硅藻和顆石藻等浮游植物及奇古菌的變化趨勢(shì)相同。這可能是由于近年來(lái)陸地輸入營(yíng)養(yǎng)鹽的增加和海水富營(yíng)養(yǎng)化作用的急劇加強(qiáng)，導(dǎo)致海洋生產(chǎn)力迅速提高；同時(shí)浮游生物的呼吸作用及死亡碎屑的成巖作用的加劇導(dǎo)致了海洋水體嚴(yán)重缺氧，為厭氧氨氧化活動(dòng)提供了有利的生存環(huán)境。TOC隨時(shí)間變化整體也呈上升趨勢(shì)，但變化幅度不大。陸源有機(jī)質(zhì)指標(biāo)C_(27)+C_(29)+C_(31)n-alkane與梯烷脂的變化無(wú)明顯相關(guān)�？傊瑓捬醢毖趸顒�(dòng)與海洋生產(chǎn)力密切相關(guān)，溶解氧、NH_4~+和NO_2~-等營(yíng)養(yǎng)鹽可能是控制厭氧氨氧化活動(dòng)強(qiáng)度的內(nèi)在因素，但其機(jī)制仍需進(jìn)一步探討和研究。
【圖文】：

圖 1-1 氮循環(huán)示意圖[27]Fig. 1-1 Schematic processes of marine nitrogen cycle including anamm 世紀(jì) 80 年代中后期開始，研究者陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了一系列新的氮氧化過(guò)程（anaerobic ammonium oxidation, anammox）、硝酸圖 1-1，dissimilatory nitrate reduction to ammonia, DNRA）[28]化過(guò)程（oxygen-limited autotrophic nitrification-denitrificatio學(xué)反硝化作用[31]等。這些過(guò)程使人們對(duì)氮循環(huán)有了新的認(rèn)循環(huán)平衡提供了新思路。氨氧化過(guò)程的發(fā)現(xiàn)使人們認(rèn)識(shí)到海洋中無(wú)機(jī)氮的脫除不僅這一途徑進(jìn)行，還可以通過(guò)厭氧氨氧化菌在厭氧條件下將氨氧氨氧化過(guò)程是海洋中一個(gè)巨大的氮匯途徑，是整個(gè)氮循分，對(duì)碳循環(huán)和全球氣候變化也有重要影響。近年來(lái)全球變

didatus “K. stuttgartiensis”細(xì)胞總體積的 60%[60, 63]。Vande Graaf 等利用15N 同位素標(biāo)記培養(yǎng)技術(shù)研究了厭氧氨氧化的可能代謝途徑(圖1-2)[64]。研究表明，作為電子受體的 NO2-被還原為羥胺（NH2OH），NH2OH 和電子供體 NH4+在聯(lián)氨水解酶（HH）的作用下形成肼（N2H4）。N2H4在聯(lián)氨氧化酶（HZO）作用下被氧化生成 N2，并伴隨產(chǎn)生 4 個(gè)質(zhì)子和 4 個(gè)電子。而 NO2-又在亞硝酸鹽還原酶（NR）的作用下被這 4 個(gè)電子和來(lái)自核糖體的 5 個(gè)質(zhì)子還原為 NH2OH。由于厭氧氨氧化菌生存環(huán)境中氧含量很低（<1 uM），它們的新陳代謝緩慢，繁殖速率低，細(xì)胞分裂周期約為 2 周左右[38, 52]，這導(dǎo)致單位時(shí)間內(nèi)只有少量的質(zhì)子被轉(zhuǎn)運(yùn)，而主動(dòng)輸運(yùn)引起的電化學(xué)梯度的耗散卻會(huì)以正常的速率進(jìn)行；同時(shí)，厭氧氨氧化的中間有毒產(chǎn)物肼和羥胺也很容易透過(guò)它們的生物膜。因此，限制擴(kuò)散活動(dòng)、維持厭氧氨氧化體膜兩側(cè)的物質(zhì)濃度梯度對(duì)厭氧氨氧化菌顯得至關(guān)重要。Sinninghe Damsté 等對(duì)厭氧氨氧化菌進(jìn)行富集培養(yǎng)并分析厭氧氨氧化體的膜脂，發(fā)現(xiàn)了一類特殊的磷脂結(jié)構(gòu)，這類特殊的磷脂結(jié)構(gòu)上包含有順式聯(lián)接的環(huán)丁烷，這是人們首次在自然界中分離出這種結(jié)構(gòu)，并將其命名為梯烷脂（ladderanelipid，，圖 1-3）[65]。由于梯烷脂特殊的化學(xué)性質(zhì)
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)海洋大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：P734

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本文編號(hào)：2638072