異養(yǎng)菌的生長(zhǎng)效率(BGE)，即消耗的碳與細(xì)菌的生物量的產(chǎn)生的比率。異氧菌的生長(zhǎng)效率（BGE）是理解水生生態(tài)系統(tǒng)中有機(jī)物流動(dòng)的一個(gè)關(guān)鍵因素。通常的方法通過(guò)估計(jì)細(xì)菌的呼吸需要長(zhǎng)時(shí)間的培養(yǎng)(24至36小時(shí))，在這個(gè)過(guò)程中來(lái)測(cè)量氧氣速率減少的非線(xiàn)性模式來(lái)計(jì)算出BGE值。這些測(cè)算出呼吸速率值估計(jì)一般采用了放射性示蹤劑摻入法測(cè)定的細(xì)菌產(chǎn)率。本研究了一種新的細(xì)菌呼吸速率的測(cè)定方法，以便更好地估計(jì)細(xì)菌的生長(zhǎng)效率(BGE)值。研究人員采用了unisense氧微呼吸系統(tǒng)結(jié)合氧微呼吸電極測(cè)算隨機(jī)獲得的海水樣本(海水經(jīng)過(guò)0.6μm過(guò)濾)，同時(shí)測(cè)定該海水樣品中細(xì)菌的豐度。氧微呼吸電極的使用使研究人員能夠連續(xù)不斷地在細(xì)菌的培養(yǎng)過(guò)程中監(jiān)測(cè)體系的氧氣濃度。

微電極的應(yīng)用

unisense微呼吸系統(tǒng)應(yīng)用于浮游細(xì)菌的呼吸速率測(cè)試，該微呼吸系統(tǒng)是由克拉克型氧氣微電極一個(gè)微呼吸瓶組成，微呼吸瓶底部含有磁子。氧氣微電極與呼吸瓶中的聯(lián)合使用可以檢測(cè)加入細(xì)菌后培養(yǎng)的氧的濃度變化情況得出呼吸速率的變化，然后通過(guò)對(duì)氧濃度隨時(shí)間的數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合一個(gè)指數(shù)衰減方程，和時(shí)間過(guò)程的一階導(dǎo)數(shù)計(jì)算處呼吸速率。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果

研究表明細(xì)菌的生長(zhǎng)率的計(jì)算的常規(guī)方法是基于加入放射性示蹤劑的方法獲得的，這種測(cè)試方法是一種很好原位測(cè)試BEG的方法，但是只是適合于孵化時(shí)間非常短的細(xì)菌。研究人員開(kāi)發(fā)了一種計(jì)算BGE值的新方法，是基于細(xì)菌長(zhǎng)時(shí)間的培養(yǎng)增長(zhǎng)過(guò)程的呼吸速率（細(xì)菌的呼吸速率采用了unisense微呼吸系統(tǒng)監(jiān)測(cè)）計(jì)算獲得的，此種方法適合在兩種不同的條件下并存在兩種代謝過(guò)程的細(xì)菌培養(yǎng)過(guò)程后的細(xì)菌的生長(zhǎng)率的計(jì)算，相比于添加放射性標(biāo)記的方法，此方法不好產(chǎn)生偏差，因此根據(jù)培養(yǎng)過(guò)程中細(xì)菌豐度的變化來(lái)估算凈細(xì)菌產(chǎn)量可以作為另一種解決方案來(lái)計(jì)算浮游細(xì)菌的生長(zhǎng)速率。這種方法使用的是非破壞性的方法測(cè)定氧的變化，能夠在細(xì)菌孵育結(jié)束時(shí)獲得準(zhǔn)確的凈細(xì)菌生產(chǎn)量。

圖1、在黑暗環(huán)境下培養(yǎng)孵化后的樣本經(jīng)過(guò)0.2um和0.6um的微濾膜過(guò)濾后的次級(jí)樣本的氧濃度隨時(shí)間的變化情況。

圖2、在黑暗環(huán)境下培養(yǎng)孵化后的樣本經(jīng)過(guò)0.6um過(guò)濾后（重復(fù)兩次實(shí)驗(yàn)）的次級(jí)樣本的氧濃度隨時(shí)間的變化情況。

圖3、兩種營(yíng)養(yǎng)環(huán)境下（富營(yíng)養(yǎng)化的水體和缺乏營(yíng)養(yǎng)的水體）培養(yǎng)的細(xì)菌樣本中的細(xì)菌豐度(○)、TdR(■)結(jié)合率和呼吸速率（-），所以水體樣本都經(jīng)過(guò)0.6um微濾膜過(guò)濾。

圖4、表示采用不同模型法對(duì)應(yīng)的氧濃度隨時(shí)間的變化情況以及呼吸速率隨時(shí)間的變化情況。n代表本研究中觀(guān)察到的相應(yīng)病例數(shù)。圖中的兩條線(xiàn)表示的是間隔時(shí)間(5h)內(nèi)用于計(jì)算細(xì)菌呼吸速率值。對(duì)于模型b和模型c，起點(diǎn)是從最小值（氧濃度為0.5μM）開(kāi)始。

圖5、不同測(cè)量O2獲得細(xì)菌的呼吸速率的方法對(duì)比（離散呼吸法和連續(xù)呼吸法）。離散方法是根據(jù)培養(yǎng)開(kāi)始和結(jié)束時(shí)氧濃度的差異計(jì)算出細(xì)菌相應(yīng)的呼吸速率值。

圖6、測(cè)量浮游環(huán)境中氧濃度的不同方法的精確度對(duì)比，從表中可以看出，使用卡拉克型的氧氣微電極測(cè)試水體中氧弄的方法精度較好，幾乎和Winkler法的精度相識(shí)，而且卡拉克型氧微電極測(cè)試水體系中的氧具有響應(yīng)快的特點(diǎn)。

總結(jié)

異養(yǎng)菌的生長(zhǎng)速率BGE，即消耗的碳與細(xì)菌的增長(zhǎng)量的比值，是理解水生生態(tài)系統(tǒng)中有機(jī)物流動(dòng)的一個(gè)關(guān)鍵因素。本論文主要研究了如何應(yīng)用細(xì)菌的呼吸速率來(lái)技術(shù)浮游細(xì)菌的生長(zhǎng)速率（BEG）的方法。常規(guī)方法是通過(guò)測(cè)量所添加的放射性標(biāo)記的亮氨酸合成蛋白質(zhì)或DNA或胸腺嘧啶的速率，該方法不會(huì)受到細(xì)菌數(shù)量的尺寸變化影響，然而這種測(cè)試方法只是適合于孵化時(shí)間非常短的浮游細(xì)菌的生長(zhǎng)速率(BGE)測(cè)試。本論文的研究人員提出了一種新的測(cè)試異養(yǎng)菌的生長(zhǎng)速率(BGE)的方法，異養(yǎng)菌的生長(zhǎng)速率(BGE)值是基于細(xì)菌長(zhǎng)時(shí)間的培養(yǎng)增長(zhǎng)過(guò)程的呼吸速率計(jì)算獲得的，應(yīng)用了unisense微呼吸系統(tǒng)并結(jié)合氧氣微電極實(shí)現(xiàn)了一種非破壞性的方法測(cè)定浮游細(xì)菌體系中細(xì)菌的氧呼吸速率變化，并在細(xì)菌孵育結(jié)束時(shí)得到確定的凈細(xì)菌生產(chǎn)量值，而unisense微呼吸氧電極在監(jiān)測(cè)細(xì)菌呼吸過(guò)程中，能夠準(zhǔn)確的測(cè)試出體系中氧氣的微小變化，從而準(zhǔn)確的測(cè)定出細(xì)菌的凈生產(chǎn)量，通過(guò)應(yīng)用unisense微呼吸系統(tǒng)從細(xì)菌的呼吸測(cè)量監(jiān)測(cè)中觀(guān)察到的細(xì)菌數(shù)量的變化獲得異養(yǎng)菌的生長(zhǎng)速率BGE的方法還可以應(yīng)用相似的細(xì)菌培養(yǎng)條件的BEG測(cè)試。相比之下，常規(guī)的利用放射性示蹤劑衍生的細(xì)菌增長(zhǎng)量地會(huì)導(dǎo)致了對(duì)BGE值的低估，這也說(shuō)明unisense微呼吸系統(tǒng)在計(jì)算異養(yǎng)菌的生長(zhǎng)速率BGE具有非常好的應(yīng)用前景。