近日，海洋生命學院張曉華教授團隊、劉曉收教授以及海洋化學理論與工程技術教育部重點實驗室趙美訓教授團隊在萬米深淵沉積動力過程及深部生物圈方面取得最新研究成果。研究團隊從馬裡亞納海溝“挑戰者深淵”10816米水深處獲得了一根長約7.5米的柱狀沉積物樣品，針對該巖芯開展了有機地球化學和微生物學分析，首次提供了馬裡亞納海溝“挑戰者深淵”海底深部沉積物（>1.5米）的有機碳表觀年齡框架，發現萬米深淵海溝沉積物的非連續沉積特徵及其塑造的世界最深處海洋與眾不同的深部生物圈。
深淵海溝具有特殊的“漏斗”型地貌特徵，強力、高速的沉積事件偶有發生，導致原有沉積次序改變，進而對深部生物圈產生顯著影響。本研究透過測量沉積物樣品的總有機碳（TOC）δ13C和14C同位素，揭示了馬裡亞納海溝“挑戰者深淵”沉積物的非連續沉積特徵，特別是淺層0-28釐米的TOC-δ13C相比深層樣品明顯偏負，且TOC-14C年齡更老。相應地，淺層~27釐米的微生物群落組成及胞外酶學活性與深層沉積物具有顯著區別，這可能與突發的沉積事件引入的有機質組分和微生物細胞，以及氧化還原條件變化密切相關。在更深層沉積物中，儘管受額外非連續沉積事件的影響，微生物丰度及群落組成發生一定程度變化，但有機質的可得性使其整體維持穩定。這些結果強調了獲取深淵海溝深部沉積物樣品對研究深淵底棲微生物的重要性，表明發生於世界最深處海洋的高速沉積事件對其深部生物圈具有重要調控作用。
上述成果以“A unique subseafloor microbiosphere in the Mariana Trench driven by episodic sedimentation（馬裡亞納海溝非連續沉積驅動的獨特海底微生物圈）”為題發表在中國海洋大學和嶗山實驗室聯合主辦的權威國際期刊Marine Life Science & Technology，通訊作者為張曉華教授、趙美訓教授及劉曉收教授，第一作者為海洋生命學院劉吉文教授、海洋化學理論與工程技術教育部重點實驗室李大偉副教授和海洋生命學院在讀博士生何新新同學。該項工作同時得到了學校海底科學與探測技術教育部重點實驗室、船舶中心以及英國東英吉利大學相關科研人員的鼎力支援，顯示出學科交叉與國際合作的重要性。
本研究中的馬裡亞納海溝“挑戰者深淵”柱狀沉積物樣品由中國海洋大學“東方紅3”船於2020年7月採集。這也是目前國際上在萬米深淵採集的最長的柱狀沉積物樣品，彰顯了學校在全海深高質量長巖芯樣品採集技術方面的優勢地位。研究團隊還對該巖芯中微生物驅動的有機硫DMSP迴圈進行了研究，成果發表於Applied and Environmental Microbiology。這些研究結果是課題組在前期發現馬裡亞納海溝深淵水體具有特殊的烷烴降解菌（Liu et al. Microbiome, 2019, 7: 47）、多糖降解菌（Zhu et al. Microbiome, 2023, 11: 175）和氨氧化古菌新譜系（Zhong et al. Microbiome, 2020, 8: 78），以及DMSP對深淵微生物具有壓力保護作用（Zheng et al. Nature Communications, 2020, 11: 4658）後所取得的又一項重要研究成果，為深入理解萬米深淵微生物的群落形成、生命特徵及驅動元素迴圈的機制提供了重要理論依據。
圖1 馬裡亞納海溝萬米深淵沉積物取樣站位、沉積物總有機碳δ13C和14C同位素含量及微生物丰度和群落組成的垂直變化
論文連結：
https://link.springer.com/article/10.1007/s42995-023-00212-y
資訊來源：中國海洋大學 海洋生命學院 作者：劉吉文。
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