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近日，中国科学院海洋研究所海洋生源物质循环与碳汇过程研究组在Limnology and Oceanography发表了题为“Bacteriochlorophyll reveals estuarine hypoxia and anoxygenic photosynthetic carbon fixation”的研究论文。该研究系统解析了长江口水体与表层沉积物中细菌叶绿素（Bchls）的分布、来源及其对低氧和水体分层的响应，揭示了厌氧光合细菌在河口固碳过程中的重要贡献，为全球缺氧海域碳循环途径提供了新的证据和视角。

在气候变化与人类活动叠加影响下，近海缺氧区持续扩张，与之相协同的厌氧光合细菌生长与固碳潜力日益引发关注，但至目前，关于近海缺氧区中细菌叶绿素的来源、降解过程及其对氧化还原环境的响应机制仍不清楚，限制了对其厌氧光合固碳贡献的准确评估。

该研究基于对长江口水体和表层沉积物中Bchls分布与来源的解析，揭示了其对低氧和水体分层的响应程度，评估了厌氧光合细菌在河口固碳过程中的重要贡献。结果显示，河口内表层水体中Bchls含量较高，且仅检测到与其来源相关的鞘氨醇单胞菌科（Sphingomonadaceae），表明该区域的Bchls主要来源于好氧不产氧光合细菌；而河口外底层水体Bchls含量偏高，仅检测到与其来源相关的着色菌科（Chromatiaceae）和外硫红螺菌科（Ectothiorhodospiraceae），表明该区域的Bchls主要来源于紫硫细菌。此外，水柱中Bchls浓度与溶解氧呈显著负相关，与表底层盐度差（ΔS）呈正相关，表明Bchls可作为指示低氧与水体分层的有效标志物。预估研究显示，在未来百年尺度内，随着长江口外低氧区持续扩展，厌氧光合细菌对该区域固碳的贡献将显著增加，最高可达浮游植物固碳量的16%，这是一个不可忽视的初级生产固碳途径。该研究不仅对确立Bchls作为低氧与水体层化的可靠生物标志物提供了理论支撑，也为重新评估全球近海缺氧系统的碳固定机制奠定基础。

图1 长江口水体Bchls及Chls的断面分布

图2 长江口水体低氧参数相关性

a.水体中Bchls与溶解氧（DO）的相关关系，阴影区域为95%置信区间；b. 基于温度和盐度数据的长江口水体分层状况。

中国科学院海洋研究所博士研究生阚家薇为论文第一作者，段丽琴研究员为论文通讯作者，宋金明、李学刚、袁华茂、王应霞等为论文的共同作者。本研究得到了国家自然科学基金、国家重点研发项目、山东省自然科学基金等项目的联合资助。

论文信息：

Kan,J.,Duan,L.*,Song,J.,Yin,M.,Li,X.,Liu,X.,Wang,Y.,2025. Bacteriochlorophyll reveals estuarine hypoxia and anoxygenic photosynthetic carbon fixation. Limnology and Oceanography,70(10):3089-3101. https://doi.org/10.1002/lno.70203.