厦大团队破解海洋固氮生物点石成金之谜

　　今年2月，近海海洋环境科学国家重点实验室史大林教授课题组与国内外合作者在ScienceAdvances发表研究论文，揭示了铁和氮供给比率是调控热带和亚热带西北太平洋生物固氮的重要因子，为全球海洋尺度上认识海洋生物固氮的时空格局及其调控机理提供了重要的观测和理论依据。
　　在海洋浮游植物中，固氮生物通过体内的固氮酶，将氮气转化为生物可利用的氮营养盐，从而给自己和其他浮游植物提供营养。据估算，固氮生物可贡献高达50的海洋外源生物可利用氮。有了固氮生物施肥，其他浮游植物便可获得养分执行光合作用、吸收大气中的二氧化碳，从而调节全球气候。
　　海上的痕量金属洁净实验室的搭建
　　所谓痕量，指的是极小的量，在海洋中，一些痕量金属（例如铁）的浓度往往低于1nmolL。研究对象越是精细、浓度越低，对实验环境、技术的要求就越高。为了做痕量金属研究，2012年，史大林和妻子洪海征决定在厦大建一个达到国际最高标准的洁净实验室。
　　甲板培养系统
　　这里的洁净是要求空气中金属颗粒的含量足够低。因此，在这间实验室里，所有的东西都得尽量使用非金属材质：塑料实验台，塑料灯罩，就连螺丝钉也得是塑料的。实验楼里有洁净实验室还不够，团队很快开始建立海上痕量金属洁净实验台和痕量金属洁净海水采集系统飞鱼拖体。为了模拟自然的光照条件，由飞鱼采集的洁净海水在痕量金属洁净实验台上进行实验处理后，装入密封的洁净培养体系，又返回露天、颠簸的甲板培养系统进行培养。在一次次test，一次次污染，一次次失败中海上的痕量金属洁净实验室终于诞生了。
　　固氮生物的特性与作用
　　在建立开展现场痕量金属研究需要的一系列装备后，史大林团队和合作者对包括南海北部海盆在内的热带西北太平洋海区的固氮速率和固氮生物群落开展了大尺度、高分辨率的观测。并在进一步研究中发现，真光层中铁和氮的供给比率，是调控生物固氮空间格局的重要因子。
　　就像刚才说的那样，大洋是很贫瘠的，虽然固氮生物不缺氮，但它们和其他生物一样，也缺铁和磷。温作柱介绍道。其中，铁是固氮作用中不可或缺的辅酶因子，当铁含量比较高时，本就不缺氮的固氮生物拥有了更强的生长优势，从而消耗环境中本就缺乏的磷，限制其他生物生长。就在这此消彼长的竞争关系中，生物固氮的总体效能也随之改变。
　　Fe：Nsupplyratio对西北太平洋固氮作用的调控（右）
　　该项研究系统阐明了西北太平洋从边缘海到开阔大洋的固氮速率和固氮生物的空间格局，发现固氮速率和固氮生物丰度与硝酸盐跃层深度以及Fe：N比值显著相关，并首次揭示了西北太平洋固氮作用的铁、磷营养盐限制及其空间变异性，填补了该研究领域的空白。