Quantifying the contribution of the deep biosphere in the marine sediment carbon cycle using deep-sea sediment cores from the Baltic Sea
使用波罗的海深海沉积物岩心量化深层生物圈在海洋沉积物碳循环中的贡献
基本信息
- 批准号:1431598
- 负责人:
- 金额:$ 36.21万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:Standard Grant
- 财政年份:2014
- 资助国家:美国
- 起止时间:2014-09-01 至 2017-08-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
Marine sediments contain a microbial population large enough to rival that of Earth's oceans, but much about this vast community is unknown. Innovations in total cell counting methods have refined estimates of cell concentrations, but tell us nothing about specific taxa. Isotopic data provides evidence that a majority of subsurface microorganisms survive by breaking down organic matter, yet measurable links between specific microbial taxa and their organic matter substrates are untested. The proposed work overcomes these limitations, with a particular focus on the degradation of proteins and carbohydrates, which comprise the bulk of classifiable sedimentary organic matter. The project will link specific taxa to potential extracellular enzyme activity in the genomes of single microbial cells, apply newly-identified, optimal methods for counting viable cells belonging to specific taxa using catalyzed reporter deposition fluorescent in situ hybridization (CARD-FISH), and measure the potential activity of their enzymes in situ. The resulting data will provide key evidence about the strategies subsurface life uses to overcome extreme energy limitation and contribute to the long-term carbon cycle. The Principal Investigators are employing novel,improved methods to quantify cells of specific taxa in the marine subsurface and to determine the biogeochemical functions of those uncultured taxa, including: 1)Determine the pathway of organic carbon degradation in single cell genomes of uncultured, numerically dominant subsurface microorganisms. 2)Quantify viable bacteria and archaea in the deep subsurface using an improvement on the existing technology of CARD-FISH. 3)Measure the potential activities (Vmax values) of enzymes in deep Baltic Sea sediments, and use the abundances of enzyme-producing microorganisms to calculate depth profiles of cell-specific Vmax values. The project combines these methods in order to identify and quantify the cells capable of degrading organic matter in deep sediments of the Baltic Sea, obtained from Integrated Ocean Drilling Program (IODP) expedition 347. These results will greatly expand our knowledge of the function and activity of uncultured microorganisms in the deep subsurface.
海洋沉积物中的微生物种群数量足以与地球海洋相媲美,但关于这个巨大群落的许多信息尚不清楚。全细胞计数方法的创新改进了细胞浓度的估计,但没有告诉我们有关特定分类群的信息。同位素数据提供的证据表明,大多数地下微生物通过分解有机物生存,但特定微生物类群与其有机物底物之间的可测量联系尚未经过测试。拟议的工作克服了这些限制,特别关注蛋白质和碳水化合物的降解,它们构成了大部分可分类的沉积有机物。该项目将把特定分类群与单个微生物细胞基因组中潜在的细胞外酶活性联系起来,应用新发现的最佳方法,利用催化报告沉积荧光原位杂交(CARD-FISH)对属于特定分类群的活细胞进行计数,并测量它们的酶在原位的潜在活性。由此产生的数据将为地下生命用来克服极端能量限制并促进长期碳循环的策略提供关键证据。主要研究人员正在采用新颖、改进的方法来量化海洋地下特定类群的细胞,并确定这些未培养类群的生物地球化学功能,包括:1)确定未培养的、数量上占优势的单细胞基因组中有机碳降解的途径地下微生物。 2)利用现有 CARD-FISH 技术的改进,量化地下深处的活细菌和古细菌。 3)测量波罗的海深处沉积物中酶的潜在活性(Vmax值),并利用产酶微生物的丰度来计算细胞特定Vmax值的深度剖面。该项目结合了这些方法,以识别和量化能够降解波罗的海深层沉积物中有机物的细胞,这些细胞是从综合海洋钻探计划(IODP)第 347 次探险中获得的。这些结果将极大地扩展我们对其功能和活性的了解。地下深处未培养的微生物。
项目成果
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专利数量(0)
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