《Marine Pollution Bulletin》文章：ORP主导、氮素调节：红树林沉积物微生物固碳机制新发现

红树林湿地是全球重要的“蓝碳”生态系统，其沉积物能够长期储存大量有机碳，在全球碳循环和气候调节中发挥关键作用。然而，潮汐淤积过程会不断改变沉积物的氧化还原状态和养分水平，从而影响微生物群落结构及其碳固定功能。尽管氧气和氮素被认为是调控微生物代谢的重要环境因子，但它们如何共同影响红树林沉积物中的固碳微生物及其代谢机制，仍缺乏系统认识。
北京大学工作组以深圳坝光银叶树湿地红树林沉积物为研究对象，结合宏基因组学、宏转录组学、稳定同位素（13C和15N）示踪以及富集培养技术，系统解析了氧化还原电位（ORP）和铵态氮（NH4+）对微生物群落组成、功能基因表达以及碳固定过程的影响机制。研究发现，ORP是驱动红树林沉积物微生物群落组成和多样性变化的首要环境因子，而NH4+则主要对特定功能类群产生选择性影响。在高ORP条件下，携带cbbL基因的微生物占据优势，并主要利用ccmG型CO2浓缩机制进行碳固定；随着NH4+浓度升高，固碳速率反而下降。相反，在低ORP条件下，携带cbbM基因的微生物成为优势类群，并主要依赖ccmE型CO2浓缩机制完成固碳，此时NH4+的影响显著减弱，而总有机碳成为更重要的调控因子。进一步研究表明，不同氧化还原条件下，氨氧化过程与碳固定过程表现出截然不同的耦合关系。高ORP环境中，两者存在竞争关系，氨氧化增强往往抑制碳固定；而在低ORP环境中，两者则呈现协同促进作用。此外，低氮条件能够促进微生物之间的互利共生和交叉喂养网络形成，而高氮条件则更有利于非氨氧化自养微生物的增殖。值得关注的是，该研究首次在红树林沉积物中同步定量测定了氨氧化速率和碳固定速率，并构建了“ORP—NH4+—群落组成—氮代谢—碳固定”的综合调控框架，揭示了潮汐淤积背景下微生物驱动碳氮循环的关键机制。
该研究不仅深化了对红树林湿地微生物代谢可塑性及生态适应机制的认识，也为评估沿海湿地碳汇功能、预测全球变化背景下蓝碳生态系统响应，以及制定红树林保护与管理策略提供了重要理论依据。

来源：Marine Pollution Bulletin