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概括
微生物代謝是推動全球生物地球化學(xué)循環(huán)的引擎，但許多關(guān)鍵轉(zhuǎn)化是由微生物群落在短時空尺度上進行的，傳統(tǒng)分析方法無法檢測到。我們通過微生物規(guī)模的綜合研究調(diào)查了Sippewissett鹽沼“粉紅色漿果”財團中的共養(yǎng)硫循環(huán)。粉紅色漿果是宏觀的光合微生物聚集體，主要由兩種密切相關(guān)的物種組成：硫化物氧化紫硫細菌(PB-PSB1)和硫酸鹽還原菌(PB-SRB1)。使用宏基因組測序和34 S富集硫酸鹽穩(wěn)定同位素探測結(jié)合nanoSIMS，我們證明了還原硫代謝物從PB-SRB1到PB-PSB1的種間轉(zhuǎn)移。粉紅色漿果催化凈硫化物氧化并保持內(nèi)部硫化物濃度為0-500μm。漿果中的硫化物被銀線捕獲并使用二次離子質(zhì)譜儀進行分析，朝向漿果內(nèi)部豐度增加，而δ34 S-硫化物從漿果外部到內(nèi)部從6‰減少到-31‰。這些值對應(yīng)于硫酸鹽-硫化物同位素分餾(15–53‰)，符合硫酸鹽還原或還原和氧化代謝的混合。這種組合的宏基因組和高分辨率同位素分析表明，在由硫化物氧化缺氧光養(yǎng)菌和硫酸鹽還原菌組成的結(jié)構(gòu)良好的宏觀聚生體中，微觀尺度上的活性硫循環(huán)。
介紹
微生物氧化還原代謝驅(qū)動生物地球化學(xué)循環(huán)并對整個全球生態(tài)系統(tǒng)的能量通量產(chǎn)生深遠的影響（Schlesinger，1997；Falkowski等，2008）。最近在從深海到人類腸道等不同環(huán)境中的工作表明，許多這些重要的生態(tài)系統(tǒng)過程不是由單一物種介導(dǎo)的，而是由同養(yǎng)微生物群落的代謝相互作用介導(dǎo)的（Boetius等人，2000年；Orphan等人人。2002;Overmann和舒伯特，2002;Schink，2002;漢森等人。，2011）。Syntrophy是一種基于代謝物交換的共生相互作用，允許微生物利用單一物種無法進入的代謝生態(tài)位（Overmann和van Gemerden，2000年；Schink，2002年；Orphan，2009年）。
在密切相關(guān)的微生物群落中，電子供體和受體在細胞與細胞之間的微小距離內(nèi)轉(zhuǎn)移，并驅(qū)動微米級生物地球化學(xué)循環(huán)。這種緊密耦合的代謝活動發(fā)生在時空尺度上，通常無法通過傳統(tǒng)分析方法進行檢測。然而，這些“隱秘”的轉(zhuǎn)變對宏觀生態(tài)系統(tǒng)中生物地球化學(xué)循環(huán)的動態(tài)具有重大意義（Canfield等，2010；Holmkvist等，2011；Stewart等，2012）。了解這種復(fù)雜微生物代謝網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)和功能對于生物地球化學(xué)循環(huán)的準(zhǔn)確建模（Treseder至關(guān)重要等人，。2011年）、擾動后生態(tài)系統(tǒng)動態(tài)的預(yù)測（Allison和Martiny，2008年）以及微生物凈貢獻的解釋與地球化學(xué)環(huán)境批量測量的相互作用（Brüchert，2004年；Fike等人，2009年）。
光合微生物墊和聚集體提供了一個極好的系統(tǒng)來研究微生物代謝相互作用對微米尺度生物地球化學(xué)過程的影響（Canfield和Des Marais，1993年；Decker等人，2005年；Baumgartner等人，2006年；2009年；Fike和Grotzinger，2008年；Fike等人，2008年；Petroff等人，2011年）。“粉紅色漿果”（圖1）是在Little和Great Sippewissett鹽沼（馬薩諸塞州法爾茅斯）中發(fā)現(xiàn)的未培養(yǎng)微生物的視覺上引人注目的光合聚集體。這些聚集體的直徑可達一厘米，位于潮間帶水池的沉積物-水界面處，周圍環(huán)繞著高大的光滑繩草（互花米草）。在馬薩諸塞州伍茲霍爾海洋生物實驗室，作為微生物多樣性暑期課程的一部分，漿果已被研究了三十多年（Gibson等人，1984年）。初步表征表明，聚集體的主要生物量由無氧光養(yǎng)菌、科的紫硫細菌組成色（Seitz et al.,1993）。呼吸活動和致密的外聚體基質(zhì)在緊靠聚集體表面下方創(chuàng)造了缺氧條件，盡管尚未檢測到凈硫化物產(chǎn)生（Seitz等人，1993年）。
圖1
A.Little Sippewissett Salt Marsh的潮間帶水池在沉積物-水界面形成密集的粉紅色漿果聚集體。
B.大型聚集體的尺寸可以達到近一厘米。
C.從Little Sippewissett的潮間帶池中收集的沉積物（0-5厘米）中的粉紅色漿果。
D.漿果可以很容易地從沼澤沉積物中清除并在實驗室中進行處理。
E.漿果的橫截面顯示包裹在透明外聚合物基質(zhì)中的粉紅色小管，比例尺為0.5毫米。
F.粉紅色漿果小管的放大圖，比例尺為200μm。
我們表明，粉紅色漿果是由紫色硫細菌(PSB)和硫酸鹽還原細菌(SRB)組成的，它們形成特定的種間關(guān)聯(lián)，涉及硫物種的直接轉(zhuǎn)移。目前對粉紅色漿果的研究利用整體方法來跟蹤微生物規(guī)模的硫代謝相互作用，從基因組草圖到生態(tài)生理學(xué)。使用16S rRNA基因調(diào)查、顯微鏡和鳥槍宏基因組學(xué)對群落多樣性和代謝功能的研究產(chǎn)生了關(guān)于硫循環(huán)和聚集體內(nèi)營養(yǎng)物質(zhì)交換的假設(shè)。從微伏安法到放射性同位素和穩(wěn)定同位素方法的一套地球微生物學(xué)工具被用來詢問這些預(yù)測，說明這種神秘的微尺度硫循環(huán)的微生物動力學(xué)和地球化學(xué)特征。
《鹽堿地沼澤中的光養(yǎng)粉紅色貝類的微量硫循環(huán)》——概括 、介紹
《鹽堿地沼澤中的光養(yǎng)粉紅色貝類的微量硫循環(huán)》——結(jié)果
