微生物碳利用效率（CUE）目前廣泛用于評估微生物代謝，是碳循環(huán)模型中的重要參數(shù)。18O標(biāo)記水方法是目前廣泛應(yīng)用的估算土壤微生物CUE的最新方法。這種方法假設(shè)用于微生物 DNA 合成的氧全部來自于添加的胞外水，但是微生物也可能利用由氧氣（O2）合成的代謝水中的氧。因此，該方法的基本假設(shè)需要實驗給予證明。
生物地球化學(xué)組以長白山溫帶森林土壤為研究對象，利用18O標(biāo)記的氧氣和18O標(biāo)記的水作為兩種不同的氧源，分析兩者對微生物DNA合成過程中氧元素的貢獻。研究結(jié)果表明：（1）通過混合模型計算得出，新形成的微生物DNA中0.75%的氧元素來自于O2，99.25%的氧元素來自于添加的H2O（圖1）。（2）O2對微生物DNA合成中的氧原子貢獻不大（圖2，a和b），其可能原因是由標(biāo)記O2合成的代謝水迅速擴散出細(xì)胞膜外（圖2，c），氧同位素信號被胞外水稀釋；代謝水中的氧可能與某些含氧陰離子發(fā)生交換（圖2，e）；由于其他路徑也會產(chǎn)生代謝水（圖2，f），因此，由O2產(chǎn)生的代謝水占胞內(nèi)總代謝水的比例可能很小，導(dǎo)致對微生物DNA合成中氧的貢獻很低。但目前這些過程未得到很好的解釋，應(yīng)進一步研究。本研究結(jié)果表明：利用18O-H2O培養(yǎng)法來估算微生物生長和碳利用效率時的基本假設(shè)是可靠的。
研究成果以“Oxygen gas derived oxygen does not affect the accuracy of 18O-labelled water approach for microbial carbon use efficiency”為題，發(fā)表在Soil Biology and Biochemistry上。生物地球化學(xué)組博士生王梓橦、楊靜怡為共同第一作者，王超副研究員為共同作者，白娥教授為通訊作者。該研究得到了國家自然科學(xué)基金資助項目和中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費基金的支持。
微生物碳利用效率（CUE）目前廣泛用于評估微生物代謝，是碳循環(huán)模型中的重要參數(shù)。18O標(biāo)記水方法是目前廣泛應(yīng)用的估算土壤微生物CUE的最新方法。這種方法假設(shè)用于微生物 DNA 合成的氧全部來自于添加的胞外水，但是微生物也可能利用由氧氣（O2）合成的代謝水中的氧。因此，該方法的基本假設(shè)需要實驗給予證明。
生物地球化學(xué)組以長白山溫帶森林土壤為研究對象，利用18O標(biāo)記的氧氣和18O標(biāo)記的水作為兩種不同的氧源，分析兩者對微生物DNA合成過程中氧元素的貢獻。研究結(jié)果表明：（1）通過混合模型計算得出，新形成的微生物DNA中0.75%的氧元素來自于O2，99.25%的氧元素來自于添加的H2O（圖1）。（2）O2對微生物DNA合成中的氧原子貢獻不大（圖2，a和b），其可能原因是由標(biāo)記O2合成的代謝水迅速擴散出細(xì)胞膜外（圖2，c），氧同位素信號被胞外水稀釋；代謝水中的氧可能與某些含氧陰離子發(fā)生交換（圖2，e）；由于其他路徑也會產(chǎn)生代謝水（圖2，f），因此，由O2產(chǎn)生的代謝水占胞內(nèi)總代謝水的比例可能很小，導(dǎo)致對微生物DNA合成中氧的貢獻很低。但目前這些過程未得到很好的解釋，應(yīng)進一步研究。本研究結(jié)果表明：利用18O-H2O培養(yǎng)法來估算微生物生長和碳利用效率時的基本假設(shè)是可靠的。
研究成果以“Oxygen gas derived oxygen does not affect the accuracy of 18O-labelled water approach for microbial carbon use efficiency”為題，發(fā)表在Soil Biology and Biochemistry上。生物地球化學(xué)組博士生王梓橦、楊靜怡為共同第一作者，王超副研究員為共同作者，白娥教授為通訊作者。該研究得到了國家自然科學(xué)基金資助項目和中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費基金的支持。
圖1 添加不同豐度示蹤劑后，土壤微生物 DNA 的18O原子百分超(APE-18O) 分別與土壤水(a) 和O2 (b) 的APE-18O的函數(shù)。
圖2 微生物DNA合成中潛在的氧原子來源示意圖
