北极王湾夏季海水中DMSP降解基因的丰度及分布调查

作为海洋中最丰富的有机含硫化合物之一,二甲基巯基丙酸内盐(DMSP)不仅在浮游植物细胞内具有重要的生理生化及生态功能,同时也是海洋微生物的重要营养物,其分解产物二甲基硫(DMS)还是海洋中最重要的还原态挥发性生源有机硫化物,因此DMSP的代谢在全球硫循环中扮演着重要角色。细菌可通过脱甲基与裂解这两条途径降解海水中的DMSP,从而决定硫元素是以含硫蛋白形式进入微生物食物网还是以DMS形式进入大气。截至目前,在高纬度北极海域开展的有关细菌降解DMSP的相关研究报道很少。本文采用荧光定量PCR技术,首次对北极王湾夏季(2015及2016年)海水中涉及细菌降解DMSP的两条主要代谢途径中的脱甲基酶基因dmdA及裂解酶基因dddP的丰度及分布进行了检测。结果显示,2015-2016年海水中DMSP降解酶基因(dmdA、dddP)与细菌16S rRNA基因的丰度比值的平均值分别为0.25%±0.31%、0.32%±0.58%。2015年水样中,除K5站位的dddP基因之外,表层水中dmdA及dddP的丰度相对值从湾口至湾内均呈递增趋势。但2016年的结果却显示出很大差异:湾口附近dmdA基因丰度相对值总体高于湾内;表层水中的dddP基因丰度相对值变化趋势不明显,而深层水中dddP基因丰度相对值从湾口到湾内总体呈递减趋势。本次研究的结果初步表明,含有DMSP降解基因的浮游细菌在王湾夏季水体中丰度很低,而且参与不同代谢途径的DMSP降解菌在海水中的时空分布存在很大变化。对于王湾水域中细菌参与DMSP分解代谢及其在当地硫元素循环中的生态地位的进一步认识,尚待后续研究工作的深入开展。