微生物碳利用效率（CUE）目前广泛用于评估微生物代谢，是碳循环模型中的重要参数。18O标记水方法是目前广泛应用的估算土壤微生物CUE的最新方法。这种方法假设用于微生物 DNA 合成的氧全部来自于添加的胞外水，但是微生物也可能利用由氧气（O2）合成的代谢水中的氧。因此，该方法的基本假设需要实验给予证明。

　　生物地球化学组以长白山温带森林土壤为研究对象，利用18O标记的氧气和18O标记的水作为两种不同的氧源，分析两者对微生物DNA合成过程中氧元素的贡献。研究结果表明：（1）通过混合模型计算得出，新形成的微生物DNA中0.75%的氧元素来自于O2，99.25%的氧元素来自于添加的H2O（图1）。（2）O2对微生物DNA合成中的氧原子贡献不大（图2，a和b），其可能原因是由标记O2合成的代谢水迅速扩散出细胞膜外（图2，c），氧同位素信号被胞外水稀释；代谢水中的氧可能与某些含氧阴离子发生交换（图2，e）；由于其他路径也会产生代谢水（图2，f），因此，由O2产生的代谢水占胞内总代谢水的比例可能很小，导致对微生物DNA合成中氧的贡献很低。但目前这些过程未得到很好的解释，应进一步研究。本研究结果表明：利用18O-H2O培养法来估算微生物生长和碳利用效率时的基本假设是可靠的。

　　研究成果以“Oxygen gas derived oxygen does not affect the accuracy of 18O-labelled water approach for microbial carbon use efficiency”为题，发表在Soil Biology and Biochemistry上。生物地球化学组博士生王梓橦、杨静怡为共同第一作者，王超副研究员为共同作者，白娥教授为通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金资助项目和中央高校基本科研业务费基金的支持。　　　　

　　图1 添加不同丰度示踪剂后，土壤微生物 DNA 的18O原子百分超(APE-18O) 分别与土壤水(a) 和O2 (b) 的APE-18O的函数。

　　

图2 微生物DNA合成中潜在的氧原子来源示意图