摘要


异养细菌生长效率（BGE），即消耗的碳和产生的细菌生物量之间的比率，是理解水生生态系统中有机物质流动的关键因素。 通常用于估计细菌呼吸的方法需要长时间培养（24至36小时），以测量氧减少的非线性模式可能会影响BGE计算的显着速率。 这些呼吸估计值通常与通过较短培养时间的放射性示踪剂掺入测定的细菌产率进行比较。 本研究的目的是改进细菌呼吸的测定，以更好地估计BGE。 为此，我们在无捕食者（0.6µm过滤）的海水样品中使用了氧微探针，并平行测定了细菌丰度。 氧气微探针的使用使我们能够在培养过程中连续监测氧气浓度。 因此，只要观察到氧气显着减少，就可以调整培养时间。 在最具生产力的地点，呼吸从孵化开始就可测量，并随时间变化。 相比之下，在寡养场所，呼吸通常仅在5至10小时的滞后期后才可检测到，并在此后保持不变。 根据呼吸测量期间观察到的细菌丰度变化计算BGE。 这样，这两个过程都是在类似的培养条件下确定的。 相比之下，使用放射性示踪剂衍生的细菌生产系统性地导致低估BGE。 通常用于估计细菌呼吸的方法需要长时间培养（24至36小时），以测量氧减少的非线性模式可能会影响BGE计算的显著速率。这些呼吸估计值通常与通过较短培养时间的放射性示踪剂掺入测定的细菌产率进行比较。本研究的目的是改进细菌呼吸的测定，以更好地估计BGE。为此，我们在无捕食者（0.6µm过滤）的海水样品中使用了氧微探针，并平行测定了细菌丰度。氧气微探针的使用使我们能够在培养过程中连续监测氧气浓度。因此，只要观察到氧气显著减少，就可以调整培养时间。在最具生产力的地点，呼吸从孵化开始就可测量，并随时间变化。相比之下，在寡养场所，呼吸通常仅在5至10小时的滞后期后才可检测到，并在此后保持不变。根据呼吸测量期间观察到的细菌丰度变化计算BGE。这样，这两个过程都是在类似的培养条件下确定的。相比之下，使用放射性示踪剂衍生的细菌生产系统性地导致低估BGE。


异养细菌在水生生态系统中占主导地位。 就其数量丰度而言，它们是生物圈中有机物质转化和矿化过程中最重要的生物成分（Cho和Azam，1988年）。 众所周知，它们至少处理通过海洋浮游生物网络的总碳通量的一半（Fuhrman 1992）。 异养细菌以两种主要方式促进营养物和碳的循环：通过产生新的细菌生物量（二次生产）和通过重新矿化有机碳和营养物（del Giorgio和Cole，1998年）。 了解水生生态系统中浮游细菌的这种双重特性是当代微生物生态学的一个中心范例（Pomeroy等人，1991年；Ducklow和Carlson 1992年）。


因此，了解BGE（消耗的碳与产生的细菌生物量之间的比率）是评估水生生态系统碳收支的先决条件。


许多作者明确强调BGE在时间（Lemée等人，2002年）和空间（Griffith等人，1990年）上的变化。 事实上，BGE取决于多种因素，如有机质和矿物质的数量和质量。 更准确地说，BGE取决于底物C/N比（Kroer 1993；Jorgensen等人1994）和底物分子量（Tulonen等人1992；Amon和Benner 1996）。 BGE似乎也与无机营养物的可用性（Tulonen等人1992年；Krore 1993年；Zweifel等人1993年）、不稳定碳池的浓度（Barillier和Garnier 1993年；Middelboe和Sondergaard 1993年）以及浮游细菌的生长率（Middelboe等人1992年）呈正相关。 据报道，BGE与温度呈负相关（Bjornen 1986，Daneri et al.1994），但其他结果不支持这一假设（Barillier和Garnier 1993；Kroer 1993）。 因此，许多过程可能控制BGE，这些过程本身可以回答不同的控制因素（del Giorgio和Cole，1998）。 任何一个系统中BGE的巨大可变性表明，目前，在研究新生态系统时，可能无法从文献数据中推断BGE值。


BGE可以通过两种不同的方式确定。 第一次估算是基于放射性示踪剂使用简单的有机碳源（Hobbie和Crawford，1969年）。 尽管这种方法具有优势（高灵敏度、培养时间短、无解偶联），但使用简单化合物（通常不稳定）不能代表细菌使用的底物的多样性（del Giorgio和Cole，1998）。 因此，该方法存在高估BGE的主要缺点，根据使用的基板和测量条件，BGE值可达到97%（Bjornen 1986）。 其他方法需要解偶联（例如，细菌必须与其他浮游生物成分物理分离），以便专门确定异养细菌的活动。 这通常通过在2至0.6µm范围内进行过滤来尝试。 这些方法包括在原位测量可用有机物的细菌消耗量，并将其与细菌产量估计器进行比较。 细菌产量通常通过放射性示踪剂掺入（3H-胸腺嘧啶核苷或亮氨酸）来确定，但也可以通过细菌丰度的变化来估计。 为了测量有机物的细菌消耗量，提出了不同的指标：溶解有机碳（DOC）消耗量（Middelboe et al.1992；Kroer 1993；Zweifel et al.1993；Carlson and Ducklow 1996）、O2消耗量（Pomeroy et al.1994；Pomeroy et al.1995）或CO2产生量（Bjornen 1986）。 然而，这些方法通常需要较长的培养时间（24、36或72小时）来测量DOC、O2或CO2的显著变化。 因此，瓶效应可能导致细菌群落组成的变化（Masana等人，2001年；Gattuso等人，2002年）和/或营养资源的枯竭（Pradeep Ram等人，2003年）。 因此，结果可能不能代表最初的细菌组合。 因此，重要的是使用一种方法来估算BGE，该方法允许在小于24小时的培养时间内连续测量有机物的消耗量。


可使用不同的技术对氧气进行连续监测，例如在过去几年中开发的带有氧气宏观探针的呼吸计（Langdon 1993；Taylor等人，2003）。 最近，一种基于氧的质谱测定的半连续技术（Kana 1994）被用于测量河口水域的细菌呼吸（Bouvier和del Giorgio 2002；del Giorgio和Bouvier 2002）。 在这项研究中，我们提出了一种利用氧微探针估计细菌呼吸的方法，目的是确定细菌的生长效率。 氧微探针已经在底栖系统中使用了20多年，但这项技术尚未应用于浮游生物系统。 我们首先描述了这种方法的优点，它允许连续监测氧气浓度。 然后，我们利用这一程序估算了新喀里多尼亚西南泻湖对比营养状况下的BGE。


使用氧微电极来研究细菌的呼吸作用以确定浮游细菌的生长速率——摘要

使用氧微电极来研究细菌的呼吸作用以确定浮游细菌的生长速率——材料和程序

使用氧微电极来研究细菌的呼吸作用以确定浮游细菌的生长速率——看法

使用氧微电极来研究细菌的呼吸作用以确定浮游细菌的生长速率——讨论、意见和建议！