微生物碳利用效率(Carbon Use Eficiency,简称CUE)是指微生物将吸收的碳(C)转化为自身生物量碳的效率,这一效率也被称作微生物的生长效率。CUE是生态系统碳循环中的一个关键生理生态参数,它影响着碳的固持、周转、土壤矿化以及温室气体排放等过程,了解土壤微生物CUE的变异及其影响机制对于更好地理解生态系统碳循环过程及其对全球变化的响应具有重要意义。


Soil Biology and Biochemistry:

18O-H2O方法测定土壤微生物碳利用效率


微生物碳利用效率(CUE)目前广泛用于评估微生物代谢,是碳循环模型中的重要参数。18O标记水方法是目前广泛应用的估算土壤微生物CUE的最新方法。这种方法假设用于微生物 DNA 合成的氧全部来自于添加的胞外水,但是微生物也可能利用由氧气(O2)合成的代谢水中的氧。因此,该方法的基本假设需要实验给予证明。


生物地球化学组以长白山温带森林土壤为研究对象,利用18O标记的氧气和18O标记的水作为两种不同的氧源,分析两者对微生物DNA合成过程中氧元素的贡献。


研究结果表明:

(1)通过混合模型计算得出,新形成的微生物DNA中0.75%的氧元素来自于O2,99.25%的氧元素来自于添加的H2O。

(2)O2对微生物DNA合成中的氧原子贡献不大,其可能原因是由标记O2合成的代谢水迅速扩散出细胞膜外,氧同位素信号被胞外水稀释;代谢水中的氧可能与某些含氧阴离子发生交换;由于其他路径也会产生代谢水,因此,由O2产生的代谢水占胞内总代谢水的比例可能很小,导致对微生物DNA合成中氧的贡献很低。但目前这些过程未得到很好的解释,应进一步研究。本研究结果表明:利用18O-H2O培养法来估算微生物生长和碳利用效率时的基本假设是可靠的。   

  微生物碳利用效率(CUE)目前广泛用于评估微生物代谢,是碳循环模型中的重要参数。18O标记水方法是目前广泛应用的估算土壤微生物CUE的最新方法。这种方法假设用于微生物 DNA 合成的氧全部来自于添加的胞外水,但是微生物也可能利用由氧气(O2)合成的代谢水中的氧。因此,该方法的基本假设需要实验给予证明。