单细胞蓝藻长聚球藻FACHB-1061对钼的同化过程及其同位素分馏机制研究

本研究通过培养长聚球藻（Synechococcus elongatus）并测定其在不同钼（Mo）浓度下的同位素分馏（Δ98Mocell-medium），揭示了两种Mo转运系统（ModABC和低亲和力系统）的动态协同机制，为古海洋生物地球化学重建提供了新的同位素示踪工具。

　　

Highlight

钼（Mo）是生命必需元素，但古海洋的低钼浓度限制了其生物可利用性，尤其是对贡献氧气和有机物的蓝藻而言。本研究通过钼同位素分馏技术，揭示了长聚球藻（Synechococcus elongatus）在动态适应不同环境钼浓度时的独特吸收途径与同位素分馏模式。

Results

长聚球藻的生长曲线显示（图1a），在低钼浓度（30–1500 nmol/L）下，快速生长期细胞表现出显著的轻钼同位素偏好（平均Δ⁹⁸Mo_cell-medium = ?2.20 ± 0.25‰），而在高钼浓度（如10000 nmol/L）下分馏减弱（Δ⁹⁸Mo_cell-medium = ?1.13 ± 0.13‰）。静止期时，所有组别均趋向于较重的平衡值，表明Mo吸收从动力学主导转向酶合成（Moco/FeMoco）驱动的平衡分馏。

Effect of ambient Mo concentration

蓝藻的Mo需求因物种而异：淡水聚球藻在Mo < 1 nmol/L时才受限，而本研究中长聚球藻在30 nmol/L仍能正常生长，暗示其高效Mo富集能力。ModABC转运系统在低浓度下引发强烈动力学分馏，而高浓度激活的低亲和力系统则削弱此效应。

Conclusions

长聚球藻通过双轨制Mo转运策略动态适应环境：快速生长期依赖ModABC系统导致显著动力学分馏，而静止期由酶合成主导平衡分馏。该发现为早期微生物金属利用机制及古海洋钼循环重建提供了同位素新视角。