《PNAS》利用13C同位素技术揭示海草草甸甲烷排放及其微生物学机制 - Wuhan Spectral Isotope Technology Co., Ltd.

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《PNAS》利用13C同位素技术揭示海草草甸甲烷排放及其微生物学机制

[ Time: 2023-06-29 visits: 173 ]

海草草甸遍布世界各地的浅滩海岸线，存在着活跃的碳循环。由于其产生甲烷的能力，海草生态系统构成了甲烷进入大气的主要来源。来自德国马克斯·普朗克陆地微生物研究所的科研团队研究了地中海（Posidonia oceanica）海草草甸中的甲烷周转，确定了导致地中海海草覆盖的沉积物中甲烷形成的关键过程和微生物。

相关数据表明，这种甲烷仅由植物自身产生和释放的甲基化化合物形成，而不是通过埋藏有机碳的发酵。有趣的是，在植物死亡后很长时间内，甲烷的产生仍保持不变，这可能是由于甲基化化合物（例如胆碱、甜菜碱和二甲基巯基丙酸）在分离的植物叶子和根茎中的持久存在的原因。其科研成果以“Diversemethylotrophic methanogenic archaea cause high methane emissions from seagrassmeadows”为题，发表在了《美国科学院院报》上。

科研人员于2018年10月、2019年6月和2019年9月在意大利厄尔巴岛进行了三次采样活动，共收集了12个植被沉积物的核心和10个死亡约25年海草沉积物的核心。核心的长度通常为45厘米，并根据其组成分为三个深度，包括具有根茎和根的沙质顶层，深度为2-10厘米，更深层的植物根在10-30厘米，以及30-45厘米深度的泥炭层。并对采集的样品进行了稳定同位素实验，分别添加底物13C-甲胺、13C-二甲胺、13C-醋酸盐、13C-碳酸氢盐和氢气、13C-二甲基硫醚进行培养，以研究不同13C标记化合物的甲烷生成情况。

通过稳定同位素标记、16S rRNA和宏基因组测序等分析，综合数据表明，多种甲基营养型产甲烷古菌是导致海草草甸甲烷产生的原因。

结论

海草栖息地在世界范围内正在减少，这些生态系统正不断失去从大气中吸收二氧化碳的能力。然而这些沉积物产生甲烷的能力可能会在海草死亡后很长时间内持续存在。海草覆盖的沉积物排放到水体中的甲烷部分抵消了植物吸收二氧化碳的作用，从而影响这些生态系统的蓝碳功能。