ArrayJet芯片點(diǎn)樣儀助力生物碳循環(huán)的研究

藻類是海洋生態(tài)系統(tǒng)中極為重要的初級生產(chǎn)者，同時(shí)也是海洋食物鏈的基礎(chǔ)。藻華現(xiàn)象作為海洋浮游植物增殖的短暫事件，全球每年常有發(fā)生，往往占地?cái)?shù)千平方公里。在藻華結(jié)束時(shí)，大部分藻類固定的碳會(huì)通過草食性捕食者或異養(yǎng)細(xì)菌進(jìn)行代謝循環(huán)，一小部分會(huì)沉降到深海中。藻華現(xiàn)象的終止影響著相關(guān)微生物種群和碳的循環(huán)，病毒感染是導(dǎo)致藻華停止的常見原因。然而，目前仍然缺乏對病毒如何在藻華期間改變微生物組成和影響碳的循環(huán)進(jìn)行定量評估。同時(shí)，海洋藻華的不可預(yù)測性使得在高時(shí)間分辨率下監(jiān)測其微生物演替具有一定的挑戰(zhàn)性，而中型生態(tài)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)由于接近海洋微生物生態(tài)系統(tǒng)的復(fù)雜性，因此是研究浮游生物生態(tài)學(xué)的一個(gè)重要手段。

 

該文章于2023年1月發(fā)表在Nature Communication雜志，作者來自于以色列魏茨曼科學(xué)研究所植物與環(huán)境科學(xué)系，為了定量的研究病毒感染對海洋碳流動(dòng)的影響，作者設(shè)計(jì)了一個(gè)中型生態(tài)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)來研究鈣化微藻的藻華動(dòng)態(tài)過程，7個(gè)大型的圍欄建在挪威卑爾根附近的一個(gè)峽灣中，內(nèi)部充滿了1.1萬升海水，同時(shí)含有自然浮游生物群落，并連續(xù)幾天給予含有氮和磷的營養(yǎng)物質(zhì)誘導(dǎo)藻華現(xiàn)象產(chǎn)生，同時(shí)記錄監(jiān)測過程中各微生物群落之間的動(dòng)態(tài)變化，結(jié)果顯示，不同圍欄中總病毒載量與宿主（E. huxleyi）和食草動(dòng)物（纖毛蟲）的濃度呈顯著負(fù)相關(guān)，但與微納米浮游生物或細(xì)菌豐度不相關(guān)。

藻華可覆蓋超過10萬平方公里的海洋，占光合浮游植物的75%，其形成的鈣化球石藻外殼對海洋碳循環(huán)和碳酸鈣的形成有著深遠(yuǎn)的影響。透明胞外聚合顆粒物(transparent exopolymer particles,TEP)是一類主要成分為酸性多糖的高黏性有機(jī)微凝膠，TEP是海洋中普遍存在的一種有機(jī)顆粒物,其生產(chǎn)速率可達(dá)海洋初級生產(chǎn)的5-10%，是海洋顆粒有機(jī)碳(POC)的重要組成部分，除此之外，鈣化產(chǎn)生的顆粒無機(jī)碳（PIC）對碳循環(huán)也有著深遠(yuǎn)的影響。因此，為了研究病毒感染對碳釋放的影響，作者采用芯片技術(shù)來對TEP和PIC定量，首先從鈣化外殼中提取多糖，然后使用英國ArrayJet生物芯片點(diǎn)樣儀進(jìn)行碳水化合物微陣列點(diǎn)樣，樣品點(diǎn)印在0.45微米孔徑的硝化纖維素膜上，每個(gè)樣本一個(gè)重復(fù)，點(diǎn)樣環(huán)境20攝氏度、50%濕度，每個(gè)微陣列使用一種糖特異性單克隆抗體進(jìn)行檢測，隨后對結(jié)合信號進(jìn)行分析，結(jié)果表明，病毒感染導(dǎo)致球石藻釋放的碳（TEP和PIC）增加2-4倍，見圖。

圖.a.碳水化合物芯片分析，隨著時(shí)間的推移，顆粒有機(jī)質(zhì)（POM）中藻酸鹽和脫氧半乳聚糖的豐度。BAM1、2、6和7為糖特異性單克隆抗體，用于測量POM提取物中已識(shí)別的多糖表位的相對豐度；b.TEP建模方案，作為浮游植物數(shù)量和降解速率的函數(shù)，可以預(yù)測球石藻對TEP的貢獻(xiàn)；c阿爾新藍(lán)染色測定TEP的濃度；d.預(yù)測TEP在每個(gè)袋中的總病毒載量函數(shù)；e.預(yù)測感染和未感染的球石藻細(xì)胞的TEP分泌量；f.藻華演替過程中PIC的相對豐度；g.預(yù)測球石藻細(xì)胞的PIC在每個(gè)袋中總病毒載量的函數(shù)；h.預(yù)測感染和未感染的球石藻細(xì)胞PIC的產(chǎn)生量。

綜上所述，在藻華期間，只有高水平的病毒感染，自由生活的細(xì)菌和真核生物種群的組成才會(huì)發(fā)生顯著變化，并且在病毒感染后，真核生物作為有機(jī)物質(zhì)的潛在回收者會(huì)與細(xì)菌進(jìn)行競爭，同時(shí)球石藻細(xì)胞釋放的酸性多糖和顆粒無機(jī)碳增加2-4倍，這不僅表明了自然藻華過程的生物復(fù)雜性，也為病毒感染對碳循環(huán)的影響提供了強(qiáng)有力的證據(jù)。

原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-023-36049-3

Arrayjet位于英國愛丁堡，專注于提供生物芯片應(yīng)用領(lǐng)域的解決方案及服務(wù)。自2000年公司成立即致力于開發(fā)新型生物樣品噴點(diǎn)方案–噴墨式液體處理平臺(tái)，該系統(tǒng)于2006年上市，目前用戶遍布全球27個(gè)國家。

Mercury系列產(chǎn)品采用獨(dú)特的飛行噴墨點(diǎn)樣技術(shù)實(shí)現(xiàn)行業(yè)第一的快速、非接觸式微量液體處理。同時(shí)上萬種不同樣品可以進(jìn)行快速點(diǎn)樣，專利的上樣模塊配合高通量的點(diǎn)樣噴頭保障您的點(diǎn)樣操作快速、無污染，更低的上樣體積可有效減少樣品損失，使您的珍貴樣品物盡其用。

▼更多 Mercury系列產(chǎn)品 詳情，請聯(lián)系我們▼
環(huán)亞生物科技有限公司
地址：上海市閔行區(qū)友東路358號閔欣大廈1號樓701/703/705室
電話：021-54583565
郵箱：info@apgbio.com
網(wǎng)址：www.apgbio.com
 

▼更多精彩內(nèi)容，請掃碼關(guān)注我們▼