冰川環境中微生物和溶解性有機物相互作用研究取得進展

摘要：在國家和江蘇省自然科學基金與中國科學院前沿重點項目的資助下，中國科學院南京地理與湖泊研究所張運林研究小組博士生周蕾等通過對青藏高原兩個不同冰川採集的冰川冰及下游融水中DOM的光學和分子組成以及細菌羣落組成進行研究，以及室內DOM生物培養實驗，揭示了在高山冰川環境中，細菌羣落通過產生和利用DOM，與DOM的組成變化密切相關。此外，實驗室生物培養實驗證實，微生物主要消耗類蛋白DOM，並在這一過程中產生類腐殖酸物質，由此提高了培養後樣品中類腐殖酸熒光組分佔比（圖2）。

冰川包含了地球上大約75%的淡水，並且對氣候變化非常敏感，因此，提高對冰川及其下游生態系統的生物地球化學循環的認識對評估這些環境將如何應對氣候變化至關重要。冰川融水爲下游河流等生態系統提供重要的碳源，而且冰川融水中的溶解性有機質（DOM）具有較高的生物可利用性被認爲與微生物來源與作用有關。然而，目前冰川環境中DOM組成與微生物羣落之間的相互作用尚未得到充分的研究。

在國家和江蘇省自然科學基金與中國科學院前沿重點項目的資助下，中國科學院南京地理與湖泊研究所張運林研究小組博士生周蕾等通過對青藏高原兩個不同冰川採集的冰川冰及下游融水中DOM的光學和分子組成以及細菌羣落組成進行研究，以及室內DOM生物培養實驗，揭示了在高山冰川環境中，細菌羣落通過產生和利用DOM，與DOM的組成變化密切相關。相關成果發表在水環境領域期刊Water Research上。

野外採樣結果顯示，由平行因子分析得到的4種類蛋白組分佔全部6種熒光組分的86.0±11.9%，說明冰川有色DOM （CDOM）主要來源於微生物作用。超高分辨率質譜分析（FT ICR-MS）結果表明，與微生物來源相關的脂類和蛋白質（即高H/C）物質在冰川冰和融水樣品中均有較大貢獻。多元線性迴歸模型表明，細菌羣落中相對丰度大於1%的門類分別解釋了微生物作用類腐殖酸、陸源類腐殖酸和類蛋白組分變化的64.2%、61.3%和65.0%。基於網絡分析確定了與不同類型熒光組分密切相關的細菌羣落（圖1）。此外，實驗室生物培養實驗證實，微生物主要消耗類蛋白DOM，並在這一過程中產生類腐殖酸物質，由此提高了培養後樣品中類腐殖酸熒光組分佔比（圖2）。