海洋是大气温室气体和一氧化二氮(N2O)的净来源。大多数N2O是氨氧化过程中的微量副产物,主要由氨氧化古菌(AOA)产生,且在大多数海洋环境中,古菌在氨氧化群落中占主导地位。然而,N2O产生的途径及其动力学尚不清楚。研究人员使用15N-18O双同位素标记法来确定N2O产生的动力学,并追踪由海洋AOA典型物种Nitrosopumilus maritimus产生的N2O中氮和氧原子的来源。研究发现在氨氧化过程中,亚硝酸盐和N2O的表观半饱和常数具有可比性,表明这两个过程都是酶促控制的,并且在低氨浓度下紧密耦合。N2O的组成原子是由氨、亚硝酸盐、O2和H2O通过多种途径生成的。氨是N2O中N原子的主要来源,但其贡献因氨与亚硝酸盐的比例而异。45N2O与46N2O(即单标记或双标记N)的比率随培养基比率而变化,导致N2O中的同位素特征差异很大。O2是O原子的主要来源。除了先前证明的混合形成途径外,这项研究发现羟胺氧化对N2O有很大的贡献,而亚硝酸盐还原是N2O的一个不显著的来源。我们的研究强调了双15N-18O同位素标记在解开微生物中N2O产生途径方面的作用,这对解释海洋N2O来源的途径和调控具有重要意义。(李亚清 编译)