论文部分内容阅读
本论文主要研究的是水体中溶解性无机碳(DIC)的存在形式和浓度对微藻稳定碳同位素分馏的重要影响。DIC的存在形式和浓度受水体pH的影响，并影响微藻碳酸酐酶胞外酶(CAex)活性的大小。CAex是CO2浓缩机制(CCM)的重要组成部分，是可能影响微藻稳定碳同位素分馏的一个因素。而DIC对微藻供给的量会影响微藻对稳定碳同位素的选择，进而影响其δ13C值。为探究这个因素对微藻δ13C值的影响，在试验材料上选择了易于培养和研究的模式微藻，莱茵衣藻(Chlamydomonasreinhardtii和普通小球藻(Chlorellavulgaris)。设计了四个处理，并添加AZ(乙酰唑胺，碳酸酐酶抑制剂)来研究微藻CAex活性对δ13C值的影响。这四个处理分别是pH梯度(5.3，6.0，6.5，7.5，8.0，9.0)处理;NaHCO3浓度梯度(0，0.5，2，8，16，20mmol/L)处理;NaHCO3浓度梯度(0，0.5，2，8，16，20mmol/L)添加饱和AZ处理;AZ浓度梯度(0，0.01，0.1，0.5，1mmol/L)添加0.5mmol/LNaHCO3处理。本论文的一个创新点是提取了微藻光合作用中一个稳定中间产物，3-磷酸甘油酸(PGA)。PGA是Calvin循环的第一个中间产物，直接测定它的稳定碳同位素值δ13CPGA，可以减少后续代谢的分馏作用产生的误差，能更准确的反映微藻吸收DIC的δ13C值产生分馏的影响。为了与室内培养的微藻处理结果进行比较，作者还进行了岩溶湖泊的野外微藻验证，获得了以下认识:
1.在偏酸性环境(pH为5.3-6.0)和偏碱性环境(pH为7.5-9.0)下微藻CAex活性较低，在pH为6.5时微藻CAex活性最高。这是pH值影响无机碳存在形式和浓度的结果。而微藻的δ13C值和δ13CPGA值均在pH为7.5时最大，这是微藻的生长与无机碳供给不平衡形成的结果。而在pH为6.5时高活性CAex会使得微藻δ13C值和δ13CPGA值偏高。小球藻在pH为5.3时δ13C值达到最高，这可能是酸性环境下生长代谢产生的结果，而微藻的δ13CPGA值能较为准确的反映DIC与稳定碳同位素组成的关系。
2.在低浓度HCO3-(0-2mmol/L)中，CO2与HCO3-之间的自然转化会产生大约10‰的分馏，因此添加AZ的藻体δ13C值要比未添加AZ的藻体δ13C值偏负10‰。无论添加AZ与否，在高浓度HCO3-(8-20mmol/L)中微藻细胞主要利用的是添加的HCO3-。稳定碳同位素分馏是随培养液中的pH和HCO3-浓度的升高而增大的。微藻在AZ浓度梯度处理下其CAex活性是随AZ浓度的增加而减少。0.1mmol/L是转折点。AZ浓度小于0.1mmol/L时，CAex活性较大，δ13C值偏正;当AZ浓度浓度大于0.1mmol/L时，CAex活性变小，δ13C值偏负。这是CAex活性影响微藻稳定碳同位素分馏的结果。
3.岩溶湖泊微藻δ13C值大都与水体HCO3-浓度成反比关系，验证了水体无机碳供给的平衡对微藻稳定碳同位素分馏的影响。