不同氮磷比和铁浓度对两种海洋微藻生产二甲基硫和二甲巯基丙酸内盐的实验研究

本文通过实验室培养研究了不同氮磷比(0∶1、5∶1、20∶1、50∶1)以及铁浓度(10、100、1 000nmol·L-1)对尖刺拟菱形藻、塔玛亚历山大藻二甲基硫(DMS)和二甲巯基丙酸内盐(DMSP)产生的影响。氮营养和磷营养对尖刺拟菱形藻释放DMSP和DMS没有明显的影响,但是塔玛亚历山大藻受N/P比的影响则很显著,低N/P比(0∶1)条件下的DMS浓度是高N/P比(50∶1)条件下的2.5倍。另外,培养液中不同初始铁浓度会影响到细胞内DMSP的合成和DMS的释放,且具有种间差异,高Fe3+浓度有助于尖刺拟菱形藻藻液中DMSPd的形成以及DMS的释放,却抑制了塔玛亚历山大藻细胞内DMSP的生产。总的来说,浮游植物产生DMSP先取决于对营养盐的总体需求,其次是营养盐的比例。

秋季东海二甲基硫和二甲巯基丙酸内盐浓度分布及降解速率研究

于2013年10~11月现场测定了东海中二甲基硫（DMS）及其前体物质二甲巯基丙酸内盐（DMSP,分为溶解态DMSPd和颗粒态DMSPp）的含量,研究其水平分布特征、DMSPp的粒径分布及DMSPd的降解速率,并对DMS的海-气交换通量进行了探讨。研究结果表明,表层海水中DMS、DMSPd和DMSPp的浓度平均值分别为（4.84±0.40）、（5.84±0.93）和（13.01±0.52）nmol·L-1。海水中DMSPd的降解速率在2.59~16.36nmol·L-1·d-1之间,平均值为（6.78±0.84）nmol·L-1·d-1。调查海域范围内,小型浮游植物（〉20μm）是DMSPp和叶绿素a（Chl a）重要贡献者。此外,秋季东海表层海水DMS的海-气交换通量为0.66~31.73μmol·m-2·d-1,平均值为（11.63±0.71）μmol·m-2·d-1。

不同氮磷比及铁浓度对球形棕囊藻二甲基硫和二甲巯基丙酸内盐生产的影响

本文通过实验室培养研究了不同氮磷比(0∶1、5∶1、20∶1、50∶1)以及铁浓度(10、100、1 000nmol·L-1)对球形棕囊藻二甲基硫(DMS)和二甲巯基丙酸内盐(DMSP)产生的影响。富磷浓度(36.12μmol·L-1)条件下的球形棕囊藻DMS和DMSP的产量明显高于贫磷浓度条件下(0.361 2μmol·L-1)的DMS和DMSP的产量,N/P比为50∶1时球形棕囊藻的DMS和DMSP产量明显高于其他N/P比(0∶1、5∶1、20∶1)的DMS和DMSP产量,但N/P比为50∶1时单位Chl-aDMS/DMSP产量在4个N/P比(0∶1、5∶1、20∶1、50∶1)中却最低。贫磷培养液的DMSPd在N/P比为0∶1时峰值显著高于其它N/P比(5∶1、20∶1、50∶1)条件下的DMSPd,并且N/P比为50∶1时DMS的释放量最大。低Fe3+浓度有助于球形棕囊藻藻液中DMSPd的形成,Fe3+浓度为1 000nmol·L-1时单位Chl-a的DMSPp产量最小,而单位Chl-a的DMS生产能力在Fe3+浓度为100nmol·L-1时得到加强。

胶州湾及青岛近海微表层与次表层中二甲基硫(DMS)与二甲巯基丙酸(DMSP)的浓度分布

以胶州湾及青岛近海为研究区域,利用吹扫-捕集气相色谱法研究了二甲基硫(DMS)和二甲巯基丙酸(DMSP,分为溶解态DMSPd和颗粒态DMSPp)在微表层与次表层中的浓度以及它们在微表层中的富集行为。结果表明,DMS、DMSPd和DMSPp在微表层中的浓度高于次表层,它们在微表层中的富集因子分别为1.17、1.84和1.51。研究发现,DMS及DMSPp浓度与叶绿素a(Chl-a)浓度有很好的相关性,但它们的周日变化与Chl-a并不完全同步。DMS/Chl-a和DMSPp/Chl-a的比值在次表层和微表层分别为4.35、13.47mmol/g和3.99、15.88mmol/g。胶州湾及青岛近海生态环境受人为活动干扰严重,使本海域DMS含量较高,从而贡献出较大的DMS海-气通量。

冬、夏季长江口海域二甲基硫化物的时空分布及对海水酸化和铁添加的响应

本文于2022年2和7月测定了长江口及其邻近海域表层海水及重要断面海水中的二甲基硫(Dimethylsulfide, DMS)、二甲基巯基丙酸内盐(Dimethylsulfoniopropionate, DMSP)浓度;基于DMS生产速率、消耗速率和溶解态DMSP(DMSPd)降解速率,综合评价了DMS的迁移转化速率,并通过船基培养实验探究了二甲基硫化物对海水酸化和Fe添加的响应。结果表明:冬季长江口海域DMS、DMSPd、颗粒态DMSP(DMSPp)平均浓度分别为(1.55±0.96)、(3.55±2.38)和(4.42±3.11) nmol·L^(-1);夏季分别为(8.45±5.76)、(18.90±6.86)和(22.41±15.99) nmol·L^(-1)。冬、夏两季长江口二甲基硫化物高浓度主要出现在远岸,垂直方向上呈现出表层到底层逐渐降低的变化特征。冬季和夏季的DMS海气通量分别为2.23和22.96μmol·m^(-2)·d^(-1)。夏季DMSPd的转化率和DMS生物产率高于冬季,使得夏季DMS浓度较高。微生物消耗是长江口海域DMS的主要去除途径。船基培养实验表明,在pH=7.7、7.9条件下,海水酸化抑制了DMS和DMSP的产生,而Fe的添加促进了它们的释放。因此,未来海水酸化和Fe的输入会对长江口DMS的生物地球化学循环产生重要影响。

海洋中β-二甲基巯基丙酸内盐降解过程的研究进展

二甲基硫(DMS)是海水中一种最重要的、含量最丰富的还原态挥发性生源有机硫化物,前体β-二甲基巯基丙酸内盐(DMSP)的降解过程受各种因素影响。其中主要包括温度、DMSP的浓度、氧气、盐度、酸度、颗粒粒度、藻类生长期、季节变化、氧化压力、抑制剂等。它们均与DMSP降解速率呈一定的函数关系,并对DMSP的降解产物产生影响。藻类是DMSP的主要来源,因此着重讨论了温度、盐度、酸度等对不同浮游植物细胞内DMSP与DMS生物生产和转化过程的影响。结合海洋硫循环的研究现状和海洋化学发展的趋势,探究了用颗粒态DMSP与Chla的比率来量化碳和硫通量的方法及DMSP裂解酶活性的检验技术。大气中CO2压力持续增加导致的海洋酸化对藻类中DMSP降解过程的影响也是进一步研究的重点。

萃取预浓缩气相色谱法测定浮游藻体中二甲巯基丙酸

利用萃取预浓缩气相色谱法对藻体中二甲巯基丙酸进行研究， 探讨了色谱分离效 果、萃取效率等测定中的关键问题。在最佳条件下，此方法测定的精密度为４％，最低检测 浓度为 １ｎｇ（Ｓ）／Ｌ。用此方法实测了青岛近海表层水浮游藻中ＤＭＳＰ的含量。结果表明，此 法是一种灵敏度较高、干扰较少、简单易行的快速有效分析藻体ＤＭＳＰ的测试方法。

旋链角毛藻和小普林藻对二甲基硫和二甲巯基丙酸的释放研究

通过实验室培养研究了旋链角毛藻(Chaetoceros curvisetus Cleve)和小普林藻(Prymnesium parvum Carter)生长周期内培养液中二甲基硫(DMS)和二甲巯基丙酸(DMSP)的含量。结果表明,2种微藻均能释放DMS,但小普林藻单细胞释放的DMS浓度约是旋链角毛藻的500倍。在藻类生长的不同阶段,它们释放DMS和DMSP的能力存在较大差异,但2种藻类DMS大量释放均出现在衰亡期。同时研究了盐度对2种微藻DMS释放的影响,结果表明高盐度会促进小普林藻DMS和DMSP的释放,而对旋链角毛藻DMSP的释放未有显著影响。

围隔藻类水华演替过程中二甲基硫化物的含量动态

于2005年6月至7月,研究了海洋围隔不同藻类水华演替过程中二甲基硫化物的含量动态,并考察了相关环境参数对二甲基硫化物含量的影响。2个围隔实验组均出现未知藻水华-硅藻水华-甲藻水华的演替过程,这3次不同藻类水华分别对应了二甲基硫化物含量的3次高峰,表明藻类水华对二甲基硫化物含量有重要贡献。不同藻类水华的贡献有较大差异,甲藻水华的贡献最大,硅藻次之,未知藻类水华的贡献最小。实验结果还表明PO34-、NO2-和NH4+主要通过影响藻类生长状态,进而影响DMSP和DMSO的含量;NO2-和NH4+亦可能通过调节DMSP和DMSO在藻细胞内的生理功能,影响DMSP和DMSO的含量;PO43-、NO2-和NH4+与DMS含量无显著相关。

海洋生物对二甲基硫生产的控制作用研究

二甲基硫(DMS)是参与全球硫循环的最主要的海洋生源硫化物,对全球气候变化和环境酸化产生重要影响。海洋中DMS的产生是一个极为复杂的生物学和生态学过程,主要涉及的生物过程包括浮游植物病毒感染、浮游动物摄食和DMSP裂解酶的活动。根据海洋生物活动在二甲基硫的全球生物地球化学循环中所起着的重要作用,作者综述了国际海洋科学工作者十几年来在DMS生物生产过程研究方面的进展。

海洋二甲基硫产生菌及其功能基因研究进展

二甲基硫(DMS,dimethyl sulfide)是海洋排放的占优势地位的生源硫气体,其在大气中的氧化产物能够引起环境酸化和气候变化,因而DMS已成为全球气候变化研究的热点之一。二甲基巯基丙酸内盐(DMSP,dimethylsulfoniopropionate)是DMS形成的主要前体,该化合物在海洋环境中广泛存在,它是很多浮游植物以及少数陆地被子植物中的可溶性溶质。本文综述了驱动海洋DMS产生的微生物类群;总结了最新报道的6个DMS产生相关功能基因,即dddD、dddL、dddP、dddQ、dddY、dddW,介绍了它们编码的蛋白质功能及活性特征。最后,对红树林生境中DMS产微生物、相关功能基因时空分布等研究动态进行了简介。

微塑料对两种硅藻生长以及二甲基硫产生的影响

本论文研究了聚苯乙烯(Polystyrene,PS)微塑料对旋链角毛藻(培养16 d)以及聚乙烯(Polyethylene,PE)微塑料对中肋骨条藻(培养96 h)的生长和二甲基硫(Dimethylsulfide,DMS)产生的影响。结果表明,与0、0.05、0.5和5 mg·L^(-1) PS微塑料相比,50 mg·L^(-1)的80 nm PS微塑料显著抑制旋链角毛藻生长,而单细胞DMS浓度以及10~16 d的单细胞叶绿素a、单细胞叶绿素c和单细胞类胡萝卜素浓度却显著升高。80 nm PS荧光微塑料对旋链角毛藻暴露的观察结果显示,荧光微塑料附着在旋链角毛藻的角毛上。50 mg·L^(-1)的80 nm PS微塑料对旋链角毛藻2~16 d的生长抑制率为41.4%~93.2%。50和100 mg·L^(-1) PE微塑料暴露48 h时,生长抑制率达到最大值,分别为36.1%和40.0%。0~100 mg·L^(-1)的20μm PE微塑料暴露96 h对中肋骨条藻单细胞叶绿素a、单细胞叶绿素c、单细胞类胡萝卜素、单细胞DMS和二甲基巯基丙酸内盐(Dimethylsulphoniopropionate,DMSP)浓度两两之间均无显著性差异。因此,80 nm PS微塑料对旋链角毛藻的影响比20μm PE微塑料对中肋骨条藻的影响大。研究结果可以为进一步探究微塑料对海洋微藻的生态毒理学以及生源硫化物释放的影响提供参考依据。

不同氮营养盐对赫氏颗石藻和三角褐指藻中DMSP含量的影响

二甲基巯基丙酸内盐(dimethylsulfoniopropionate,DMSP)是地球上重要的有机硫化合物之一,在全球硫循环和气候调节等方面发挥着重要作用。浮游植物是海洋环境中DMSP的主要生产者,而氮营养盐是影响浮游植物产生DMSP的重要因素之一。本研究以赫氏颗石藻(Emiliania huxleyi)(DMSP高产量藻)与三角褐指藻(Phaeodactylum tricornutum)(DMSP中等产量藻)为对象,通过室内培养实验,对比分析了在不同氮营养盐浓度及不同氮营养盐类型条件下,2种藻培养液中颗粒态DMSP(DMSPp)的含量及其与藻密度、单细胞DMSPp含量的关系。研究发现,不同氮营养盐浓度或氮营养盐类型对赫氏颗石藻单细胞DMSPp含量影响较小(P>0.05),培养液中的DMSPp浓度主要受藻细胞密度影响;而不同氮营养盐浓度或氮营养盐类型对三角褐指藻单细胞的DMSPp含量影响显著(P<0.05),培养液中的DMSPp浓度主要受藻的单细胞DMSPp含量影响。例如,对于三角褐指藻来说,低NO_(3)^(-)浓度(0μmol/L)培养组单细胞DMSPp平均含量是高NO_(3)^(-)浓度(1764μmol/L)培养组的11倍;在不同氮营养盐类型下,NaNO_(3)培养组中总DMSPp的平均浓度分别为NH4Cl和CH4N2O培养组的3~4倍。推测以上差异可能与DMSP在不同藻类中的生理作用存在差异有关。

秋、冬季长江口及邻近海域生源二甲基硫化物的时空分布及其对海水酸化和营养盐添加的响应

本文于2020年10月和2021年3月分别对长江口及其邻近海域中二甲基硫(DMS)和二甲基巯基丙酸内盐(DMSP)的浓度分布特征及其与环境参数之间的关系进行了调查研究,并通过船基培养实验探究了海水酸化和不同营养盐比值对DMS和DMSP生物生产的影响。结果表明,秋季长江口表层海水中DMS、溶解态DMSP(DMSPd)和颗粒态DMSP(DMSPp)的平均浓度分别为2.91(0.06~16.10)、1.95(0.04~7.59)和15.44(0.39~80.02)nmol·L^(-1),冬季长江口表层海水中DMS、DMSPd和DMSPp的平均浓度分别为0.70(0.04~7.29)、1.80(0.15~4.24)和13.21(0.72~42.40)nmol·L^(-1)。秋季调查海域中DMS、DMSPd和DMSPp的浓度分布受浮游植物影响显著,浓度分布特征表现为由表层向底层逐渐降低,而冬季DMS、DMSPd和DMSPp均未表现出与浮游植物生物量的相关性,其分布主要受到温度的影响,在表层和底层均观测到浓度高值。船基培养实验结果表明,在pH为7.8的条件下,海水酸化会抑制DMS和DMSP的生成,但在N/P营养盐添加比为16和32时,营养盐的添加会抵消这种抑制作用。在酸化条件下,DMS和DMSP的平均浓度分别降低了16%和7%;二甲基硫化物的浓度在营养盐N/P比值为32时最高。

海洋微生物裂解二甲基巯基丙酸内盐(DMSP)的酶促催化机制

二甲基巯基丙酸内盐(dimethylsulfoniopropionate,DMSP)是全球硫循环和碳循环的重要载体物质。海洋浮游植物、大型藻类和临海被子植物是DMSP的主要生产者。每年DMSP的产量可以达到1×10~9吨。在北大西洋表面的某些区域,DMSP的产量可以达到碳固定总量的10%。微生物介导的DMSP的裂解是全球硫循环和碳循环的重要步骤。目前,8种参与裂解DMSP的DMSP裂解酶已被报道。在已发现的8种DMSP裂解酶中,3种DMSP裂解酶的催化机制得到了研究和阐明。本文根据国内外研究成果,主要对DMSP裂解过程的酶促催化机制的研究进展进行综述,认为在今后工作中需要继续发现新的DMSP裂解酶,并进一步揭示海洋微生物裂解DMSP的分子机制。

中国东海二甲基巯基丙酸内盐(DMSP)合成与降解菌的水平和垂直分布

【目的】二甲基巯基丙酸内盐(dimethylsulfoniopropionate,DMSP)及其裂解产物二甲基硫(dimethyl sulfide,DMS)在海洋硫循环中发挥重要作用。目前关于DMSP降解细菌的分布已有部分报道,但其合成细菌的研究才刚刚起步。本文拟研究中国东海水体DMSP合成与降解菌及基因的水平和垂直分布(1000 m水深)差异,分析其对环境梯度变化的响应。【方法】利用流式细胞仪计数海水样品中微微型浮游生物的数量,通过荧光定量PCR和高通量测序手段定量测定DMSP合成基因(dsyB和mmtN)及物种、DMSP降解基因(dddP和dmdA)及物种的丰度,分析其在东海海域水平及垂直方向上的分布差异。【结果】在垂直方向上,聚球藻、原绿球藻、微微型真核生物和异养细菌丰度随着水深的增加而先增后减,最大值位于30–50 m附近。表层(4 m左右)水体的DMSP合成及降解基因丰度最高,DMSP合成菌(如Alteromonas、Phaeobacter和Pelagibaca等)丰度也最高;随着水深增加,表层以下水体中DMSP合成及降解基因和物种丰度先增加后降低,峰值均出现在100–150 m;100 m以下,DMSP降解基因丰度迅速下降,而合成基因丰度下降程度较低,而且接近底层(>500 m)时出现随水深逐渐增加的趋势。水平方向二者变化规律不明显。浅层水体(≤100 m)和深层水体(>100 m)细菌群落结构存在显著差异,前者拥有较高比例的黄杆菌纲、放线菌纲和蓝细菌纲细菌,后者α变形菌纲细菌丰度较高。【结论】100 m及以浅和100 m以深的浮游细菌群落结构存在显著差异。表层水体中DMSP合成和降解细菌的丰度最高,100–150 m水体次之,但100–1022 m介导的DMSP合成和降解细菌丰度的变化趋势有较大差别。

微生物二甲基巯基丙酸内盐(DMSP)合成途径中关键酶的研究进展

二甲基巯基丙酸内盐(dimethylsulfoniopropionate,DMSP)是全球重要的有机硫化合物之一,参与全球硫循环、信号传递及气候调节。全球DMSP的产量每年高达109 t。DMSP的主要生产者是海洋浮游植物及大型藻类,近年来发现一些海洋细菌也可以产生DMSP,是海洋中DMSP的一个重要来源。目前已报道的DMSP合成途径有3条:甲基化途径、转氨途径和脱羧途径,其中有5种DMSP合成关键酶被鉴定出来。根据近年来的研究成果,本文对DMSP合成过程中关键酶的研究进展进行综述,以期为进一步的研究提供思路。

氮磷营养盐添加对二甲基巯基丙酸内盐合成与降解细菌及其功能基因的影响

【目的】二甲基巯基丙酸内盐(dimethylsulfoniopropionate,DMSP)是海洋中主要的有机硫化物之一,是海洋细菌硫的主要来源,海洋细菌将其分解成“冷室气体”二甲基硫(dimethylsulfide,DMS),对调节全球气候变化和驱动地球硫循环有重要作用。本研究通过中国东海水体的现场围隔实验模拟海水富营养化对DMSP、DMS产量以及DMSP合成基因(dsyB和mmtN)和降解基因(dddP和dmdA)及相关功能细菌的影响。【方法】通过流式细胞仪计数92个围隔海水样品中微微型浮游生物的数量,采用Illumina MiSeq测序技术对海水样品中细菌的16S rRNA基因进行高通量测序,利用荧光定量PCR技术定量测定16S rRNA基因、DMSP合成及降解基因的丰度。【结果】研究发现,同时添加硝酸盐(6.00μmol/L)和磷酸盐(0.375μmol/L)能促进叶绿素a、DMSP、DMS的浓度上升。对于DMSP合成基因,只加磷酸盐能促进dsyB及Phaeobacter等相应物种的富集,虽然同时添加硝酸盐和磷酸盐使dsyB富集,但相对只加磷酸盐却不利于dsyB积累;同时添加硝酸盐和磷酸盐也抑制Alteromonas的生长,进而抑制了mmtN的富集。对于DMSP降解基因,同时加入硝酸盐和磷酸盐促进了dddP及Thalassococcus、Thalassobius、Loktanella和Shimia等物种的富集,却抑制了SAR11、Sulfitobacter等的富集,从而导致dmdA无法被富集。【结论】氮限制能更好地促进DMSP合成基因的表达,从而迫使细菌增加DMSP的合成以应对氮营养条件不足的生存环境,并进而提高DMSP脱甲基化的比例为细菌提供更多能量;而在硝酸盐和磷酸盐充足情况下,细菌相对减少DMSP的合成且更倾向于裂解DMSP产生DMS来降低硫同化的比例。本研究结果强调了海水富营养化对细菌合成与降解DMSP过程的影响。

海水中痕量DMS和DMSP分析方法的研究

二甲基硫(DMS)是海洋排放的占优势地位的生源硫气体,其在大气中的氧化产物能够影响到环境酸化和世界的气候变化。因此,测定海水中的DMS对于准确地评价其在全球硫循环所起的重要作用具有重要意义。本文中作者研究了海水中DMS的痕量分析技术。海水中的DMS首先采用气提-冷阱捕集技术进行预浓缩,然后用带有火焰光度检测器的气相色谱(GC-FPD)进行分析。该方法的精确度在5%以内,平均回收率为85.6%(82.8%—90.5%),最小检出限为0.15ngS。β-二甲基巯基丙酸内盐(DMSP)的分析是通过将其在碱性溶液中分解成DMS来进行。作者采用此方法实测了黄海中DMS和DMSP的含量,获得了理想的结果。

海洋中DMSP的研究进展

DMSP(dimethylsulfoniopropionate ,β 二甲基巯基丙酸内盐 )作为DMS(dimethylsulfide ,二甲基硫 )的前体 ,是 1种重要的生源硫化物。根据其在海洋生态系统和生物地球化学循环中所起着的重要作用 ,作者综述了国内外海洋科学工作者十几年来在DMSP研究方面的进展。