用于在原位条件下研究深海微生物的保压采样器与高压系统

黑暗海洋的远洋区域具有高流体静压、低温、高无机营养盐和低有机碳浓度的特征。由于在回收样本并将其维持在原位环境条件方面的技术局限性，深海细菌代谢活性的测定常常被低估。此外，由多个不同实验室开发的、能够在回收过程中将海水样本维持在原位压力下的大多数保压采样器仍处于原型阶段，因此尚未向科学界普及。在本文中，我们将介绍一种现成可用的保压采样器，该采样器可适用于 CTD-carousel 采样器。除了能够在原位压力下回收样本外，我们还提出了一种等压模式下的样本处理方法。利用受控压力发生器，我们展示了如何在等压模式下进行次级采样和样本转移，以安全高效地获取重复样本并开展高压实验（压力波动小于 2%）。作为概念验证，我们描述了在地中海 3000m 深度采集样本的现场应用（原核生物活性测定和培养实验）。采样、次级采样、转移和培养均在原位压力条件下进行，并与减压并在常压下培养的实验进行了比较。在每种条件下进行了三次连续培养，通过直接测定溶解氧浓度来确定培养时间。在每次培养结束时收集子样本，利用 16S-rDNA/rRNA 高通量测序监测原核生物多样性。我们的结果表明，原核生物在原位条件下的耗氧量始终高于减压并在常压下培养后的耗氧量。此外，随着时间的推移，原核生物群落组成和结构的变化显示是由不同的实验条件所驱动的。最后，在维持原位压力条件的样本中，活性（16S rRNA）原核生物群落以属于包含嗜压分离株的稀有科（如 Oceanospirillaceae 或 Colwelliaceae）的序列为主。这些结果证明了在深海环境中采样期间和采样后维持原位条件的生物学重要性。