代谢分工驱动河口沿岸 N2O 排放

《The ISME Journal》：Metabolic division of labour drives estuarine-coastal N2O emissions

　　

摘要

河口和沿海系统是海洋一氧化二氮（N₂O）排放的全球热点，其中微生物硝化和反硝化是调节 N₂O 动态的主要过程。然而，不同与 N₂O 相关的微生物之间的相互作用如何影响生态系统尺度的 N₂O 排放，目前仍知之甚少。本研究结合了原位 N₂O 浓度、基于 ¹⁵N 的潜在速率、宏基因组学、宏转录组学以及基因组规模代谢模型分析，以探索河口和沿海系统中 N₂O 的生产和还原过程。潜在 N₂O 生产和还原速率，连同原位浓度、相关基因的相对丰度和转录活性，在低盐度处显著较高，并向沿海地区递减。基于 974 个回收的与 N₂O 相关基因组的基因内容，微生物被分为三个功能群：净 N₂O 产生者、净 N₂O 消耗者和自我维持的 N₂O 参与者。这些功能群的丰度、组成和活性沿着河口 - 沿海梯度发生了变化。在低盐度处发现了较大的 NO/N₂O 交换缺口，反映了模型推断的 NO 和 N₂O 交接潜势之间的不平衡，这与底层水中 N₂O 浓度的升高有关。总之，群落水平的分工以及相关的交换缺口提供了一个概念框架，用于将 N₂O 相关功能群与河口 - 沿海生态系统中的 N₂O 积累联系起来。