《PNAS：氢同位素分馏受球石藻脂质中CO2控制》

• 来源专题：中国科学院文献情报系统—海洋科技情报网
• 编译者： liguiju
• 发布时间：2024-08-20
• 原文来源：https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2318570121

氢同位素比值（δ²H）是代谢过程的重要天然示踪剂，当前，缺乏对控制水生光合生物中氢同位素分馏过程的定量模型。苏黎世联邦理工学院的一项研究通控制温度、光照和CO2（aq）浓度，揭示了海藻脂质中²H/¹H分馏的生理过程及机制。

科学家以海洋小球藻（Gephyrocapsa oceanica）为研究对象，分析了烯酮类（α烯酮）脂质的氢同位素分馏，烯酮是该物种和其他触生藻类特有的一类酰基脂质。研究发现，随着CO2（aq）浓度的增加，α烯酮显著减少，同时α烯酮与温度和光照呈现出相关性。基于已知的生物合成途径，研究者开发了一个海藻酰基脂质氢同位素（δ²H）的细胞模型，以评估这些控制机制的影响。模拟结果显示，叶绿体中烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氢（NADPH）的驻留时间越长，越有利于NADPH与富含²H的细胞内水分子交换，从而导致α烯酮的含量增加。较高的叶绿体CO2（aq）浓度和温度则会增强碳固定和脂质合成速率缩短NADPH的驻留时间。培养物中的α烯酮与CO2（aq）的负相关性表明，碳浓缩机制（CCM）并未在Rubisco位点实现CO2的恒定饱和，而是叶绿体CO2随外部CO2（aq）的变化而变化。现代和前工业海洋中α烯酮与CO2（aq）的普遍负相关性也表明，自然群体可能无法在CCM下达到Rubisco的恒定饱和状态。相反，α烯酮可能是揭示光合作用碳限制的有力工具，而非重建生长水环境的指标。（王琳 编译；熊萍 责编）