论文部分内容阅读
地质体中的类脂物源于地质时代中生物体的贡献。在生物死亡后，大部分生命大分子被微生物分解利用，丢失了原生物体的基本信息，而某些有机化合物因为具有较强的抗分解能力，在成壤和成岩改造作用中变化较小，因此保留了部分重要的信息，如生物体的种类、生物体生长的气候环境特征等。地质体类脂被广泛的应用于古生态和古环境的重建。植物叶蜡是地质类脂物的主要来源，目前，国内外主要通过研究植物叶蜡在现代过程中的变化特征来解译地质体类脂物的信息，然而却忽略了叶蜡类脂在植物生理衰老、土壤埋藏微生物分解过程中的变化方面研究。
本文选择长链正构烷烃和长链α-正构脂肪酮作为分析对象。长链正构烷烃主要来自于植物蜡质，它记录的信息比较丰富，并且由于其含量高，结构简单以及解译难度低等优势，应用最为广泛。虽然α-正构脂肪酮应用潜力较大，具有古气候研究意义，但是由于来源存在争议导致其应用比较局限。根据现有的研究结果推测α-正构脂肪酮有两个可能来源:
(1)由植物自身合成;
(2)真菌和细菌在降解植物叶蜡过程中将植物类脂通过自身的代谢系统转化形成，如正构烷烃、脂肪醇和脂肪酸的氧化。
据文献报道，泥炭藓(Sphagnum palustre)、青扦云杉(Picea wilsonii Mast)、石楠（Photinia serrulata Lindl）和山杨（Populus davidiana）不仅含有叶蜡中普遍存在正构烷烃，而且还有α-正构脂肪酮检出，因此这四种植物是本次对比研究中最佳实验对象。本文拟将自然过程和模拟实验相结合，对比分析植物叶片在衰老和腐烂分解过程中叶蜡长链正构烷烃、α-正构脂肪酮分布及正构烷烃单体碳同位素的分布和变化特征，以及引起这种变化的主要因素。另外，选择土壤中分离纯化的三种真菌Aspergillus flavus、Myrotbecium verrucaria和Cladosporium sp.降解栗树叶，观察类脂的变化特征，分析真菌对蜡质正构烷烃组成的影响，以及验证分解作用中α-正构脂肪酮是否产生。
利用气相色谱、气相色谱-质谱联用仪以及气相色谱测定实验样品中正构烷烃、α-正构脂肪酮的分布及正构烷烃单体碳同位素组成，研究结果可以概括如下:
(1)泥炭藓在衰老枯黄过程中，泥炭藓叶蜡的长链正构烷烃的CPI值（碳优势度指数）和ACL值（平均碳链长度）分别减小和增大，且C29，C31和C33单体碳同位素值相对于鲜叶分别负偏0.9‰、1.5‰和0.9‰。同时，我们的对比实验研究表明微生物参与泥炭藓叶的分解作用，且分解作用的底物主要是较低碳数的正构烷烃，而且在衰老过程中泥炭藓自身仍以不同的生物合成途径合成长链正构烷烃，如C29，C31和C33.
(2)在杉属植物衰老枯黄过程中，CPI值显著降低，ACL值增幅较小。青扦云杉自身代谢合成长链正构烷烃(＞C27)，碳同位素负偏0.4‰～1.9‰。在这个阶段中，真菌和革兰氏阳性细菌是参与分解植物叶和改变蜡脂组成特征的主要微生物群，且主要是分解较低碳数的正构烷烃，如C21和C23。土壤腐烂分解过程是杉属针叶蜡脂长链正构烷烃组成改变的主要阶段，CPI值和ACL值显著降低，单体同位素值均相对于鲜叶正偏1‰～2.7‰。
(3)石楠叶在衰老过程中长链正构烷烃的ACL值变幅较小，CPI值显著降低，且单体单体碳同位素相对于鲜叶均正偏0.2‰～1.4‰.对比实验研究结果表明在变黄过程中有微生物参与实验叶蜡脂的分解过程是石楠叶蜡长链正构烷烃分布特征改变的主要原因，且该微生物群主要是真菌与革兰氏阳性细菌。
(4)三种真菌A.flavus、M.verrucaria和C.sp分解栗树叶样品中均未检测出α-正构脂肪酮，说明真菌作用于树叶并不能合成α-正构脂肪酮。但是，分解作用对长链正构烷烃分布影响却很大，尤其是A.Flavus不仅促使ACL和CPI值显著降低，而且主峰碳数从C31转变为C29。三株真菌模拟分解作用过程对单体碳同位素的分馏影响较小，但C.sp降解能力较差但分馏能力强，说明真菌降解作用会产生同位素分馏，并且分解转化长链正构烷烃的能力与降解过程中单体δ13C的偏差大小之间没有明显的线性关系，降解能力与分馏能力不能相提并论。
(5)本次研究中仅在泥炭藓和山杨中发现有α-正构脂肪酮，青扦云杉、石楠和栗树中均未检出;泥炭藓绿叶在衰老过程中，α-正构脂肪酮含量相对于新鲜叶显著增加，说明合成作用仍在进行，且在腐烂中土壤微生物进一步参与了α-正构脂肪酮的转化和形成过程;另外，山杨鲜叶本身可以合成α-正构脂肪酮，在腐烂过程中微生物不仅参与长链α-正构脂肪酮降解转化，同时也肯参与它的合成。因此可以明确某些植物本身可以合成α-正构脂肪酮，而微生物叶在一定程度上参与了α-正构脂肪酮转化合成，两者可能是α-正构脂肪酮产生的不可或缺的因素。