（环境科学专业论文）典型赤潮藻的二甲基硫化物的生物生产研究.pdf

摘要 期则较为平缓；d m s 在稳定生长期前期和衰老期含量较高，但变化稍滞 后于d m s p d 含量的变化。 c ) 东海原甲藻d m s p p 和d m s p d 含量随生物量增大而增大，稳定生长期有 最高含量：d m s o p 和d m s o d 含量在指数生长期和稳定生长期里随藻类 生物量增大而增大，稳定生长期后期d m s o p 的含量呈波动式下降，而 d m s o d 的含量变化则相对平缓；d m s 含量的变化趋势在指数生长期和 稳定生长期内与d m s p d 含量变化的趋势相似，但略滞后于d m s p d 的含 量变化，在衰老期出现d m s 大量释放的现象。 d ) 比较3 种藻在不同生长时期里的二甲基硫化物的单位藻细胞含量可以发 现，3 种藻之间有较大差异，表明二甲基硫化物的产生不仅受藻类种间 差异的影响，同时也受藻类不同生理状态差异的影响。 3 ) 3 种典型赤潮藻不同生长时期里二甲基硫化物的产生消耗速率的研究 选用中肋骨条藻、棕囊藻和东海原甲藻为研究对象，采用三氯甲烷抑制 剂加入法，估算了3 种藻不同生长时期里二甲基硫化物的产生消耗速率，结 果发现： a ) 中肋骨条藻1 i 同生长时期内d m s p p 和d m s o p 均为净消耗，衰老期具 有最高的消耗速率，分别为9 8 7 1 n m o l l h 和9 9 2 n m o l l h ：d m s p d 在 指数生长期和稳定生长期净增加，在衰老期则为净消耗：d m s o d 和d m s 在_ i 同生长时期都是净增加，且均在衰老期具有最大的产生速率，分别 为4 9 7 n m o l l h 和1 3 8 n m o l l - h 。 b ) 棕囊藻整个生长周期里，d m s r , p 和d m s o p 均为净消耗，d m s p p 消耗 速率较为稳定，但d m s o p 在不同生长时期里的消耗速率有较大差异； d m s p d 在指数生长期和稳定生长期是净增长，在衰老期里则是净消耗； d m s o d 在指数生长期和衰老期净增加，稳定生长期却是净消耗；d m s 在不同生长时期都是净增加，稳定生长期具有最大的产生速率，为 3 8 7 n m o l l h 。 c ) d m s p p 和d m s o p 存东海原甲藻1 i 同生长时期里都是净消耗，但消耗速 率有较大差异；d m s p d 和d m s o d 均为净增加，不同生长时期里的产 生速率也有差异；d m s 在4 i 同生长时期均为净增加，稳定生长期有最大 摘要 的产生速率，为3 4 5 n m o l l h 。 4 ) 不同藻类水华演替过程中二甲基硫化物的含量动态及环境参数对二甲基硫 化物含量的影响 采用海洋围隔生态实验方法，将采自养殖区的营养盐丰富的底泥投入围 隔，诱发未知藻水华一硅藻水华一甲藻水华，监测d m s p d 、d m s p p 、d m s 、 d m s o d 和d m s o p 在水华演替过程中的含量动态。结果表明不同藻类水华 对二甲基硫化物含量的贡献相差较大，甲藻水华的贡献最大，硅藻次之，未 知藻类水华的贡献最小。实验结果还表明p 0 4 3 。、n 0 2 - 和n h 4 + 主要通过影响 藻类生长状态，进而影响d m s p 和d m s o 的含量；n 0 2 和n h 4 + 亦可能通过 改变d m s p 和d m s o 在细胞内的生理功能，影响d m s p 和d m s o 的含量； p 0 4 3 。、n 0 2 和n h 4 + 与d m s 含量无显著相关。 关键词：二甲基硫；二甲基巯基丙酸；二甲亚砜；中肋骨条藻：棕囊藻：东海原 甲藻；围隔实验；水华；环境参数。 a b s t r a c t a b s t r a c t d i m e t h y l s u f i d e ( d m s ) i st h em o s ta b u n d a n tv o l a t i l eb i o g e n i cs u l f u rc o m p o u n d i nt h es u r f a c eo c e a n ，w h i c hp l a y sa l li m p o r t a n tr o l ei nt h eg l o b a ls u l f u rc y c l ea n d g l o b a lc l i m a t ec h a n g e d i m e t h y l s u l f o n i o p r o p i o n a t e ( d m s p ) i st h em a j o rp r e c u r s o ro f d m s ，a n dd m s pc a nb ed e g r a d e dt od m sa n da c r y l i ca c i dw i t hd m s pc l e a v a g e l y a s e d i m e t h y l s u l f o x i d e ( d m s o ) i ns e a w a t e ri su s u a l l yc o n s i d e r e da st h ep r o d u c to f p h o t o c h e m i c a la n db a c t e r i a lo x i d a t i o no fd m s ，a n da l s oa r i s e sf r o mp h y t o p l a n k t o n b i o s y n t h e s i s t h i sd i s s e r t a t i o nf o c u s e so nt h ep r o d u c t i o na n dt u r n o v e rr a t eo f d i m e t h y l s u l f u rc o m p o u n d si nd i f f e r e n tg r o w t hs t a g e so fa l g a et h r o u g hl a b o r a t o r yc u l t u r e e x p e r i m e n ta n dm e s o c o s me x p e r i m e n t t h ed e t a i li n f o r m a t i o ni sa sf o l l o w s ： 1 ) e s t a b l i s h m e n to fa n n b ，f i c a lm e t h o d sf o rd m s p d m s d m s o as e q u e n t i a lm e t h o df o rt h ed e t e r m i n a t i o no fd i m e t h y ls u l f u rc o m p o u n d s ， i n c l u d i n gd m s ，d m s pa n dd m s o ，i ns e a w a t e rs a m p l e sh a db e e nd e v e l o p e d d e t e c t i o nl i m i to f2 5 p m o lo fd m si n2 5 m ls a m p l e ，c o r r e s p o n d i n gt o o 1 0 n r n o l l w a sa c h i e v e d r e c o v e r i e sf o rd i m e t h y ls u l f u rc o m p o u n d sw e r ei n t h er a n g eo f6 8 6 7 8 3 t h er e l a t i v es t a n d a r dd e v i a t i o n s ( r s d s ) f o rd m s d m s pa n dd m s od e t e r m i n a t i o nw e r e3 ，5 4 a n d7 4 ，r e s p e c t i v e l y t h i s m e t h o da v o i d st h eu s eo fc r y o g e n i ct r a pa n ds h o r t e n st h ea n a l y t i c a lt i m ef r o m h o u r st om i n u t e s 2 ) p r o d u c t i o no fd i m e t h y ls u l f u rc o m p o u n si nd i f f e r e n tg r o w t hs t a g e so ft h r e e t y p i c a lh a b sa l g a e t h ep r o d u c t i o n so fd i m e t h y ls u l f u rc o m p o u n d sw e r es t u d i e di nd i f f e r e n t g r o w t hs t a g e so fs k e l e t o n e m ac o s t a t u m ，p h a e o c y s t i ss p a n dp r o r o c e n t r u m d o n g h a i e n s e t h er e s u l t sa r es h o w na sf o l l o w s ： a ) t h ep r o d u c t i o n so fd m s p pa n dd m s p di n c r e a s e dw i t ht h eg r o w t ho f s k e l e t o n e m ac o s t a t u m ，a n dr e a c h e dt h e i rh i g h e s tc o n c e n t r a t i o n si nt h e s t a t i o n a r yg r o w t hs t a g e ；d m s o pa n dd m s o di n c r e a s e dw i t ht h ec u l t u r e t i m e ，a n dh a dt h eh i g h e s tc o n c e n t r a t i o n si nt h es e n e s c e n ts t a g e d m sh a dl o w c o n c e n t r a t i o ni nt h ee x p o n e n t i a lg r o w t hs t a g ea n ds t a t i o n a r yg r o w t hs t a g e ， a b s t r a c t b u tav e r yh i 曲c o n c e n t r a t i o ni nt h es e n e s c e n ts t a g e ， b ) d m s p de n h a n c e dw i t ht h eg r o w t ho fp h a e o c y s t i ss p ，a n d r e a c h e dt h e h i g h e s tc o n c e n t r a t i o n i nt h e s t a t i o n a r yg r o w t hs t a g e ；c o n c e n t r a t i o n o f d m s p dw a sh i g hi ns e n e s c e n tg r o w t hs t a g ea n dt h ep r o p h a s eo fs t a t i o n a r y g r o w t hs t a g e ，b u tl o wi nt h ea n a p h a s eo fs t a t i o n a r yg r o w t hs t a g e ；d m s o p a l s o i n c r e a s e dw i t ht h eg r o w t ho fp h a e o c y s t i ss p ；d m s o dc h a n g ew a s s i m i l a ra sd m s o pi nt h ee x p o n e n t i a lg r o w t hs t a g ea n ds t a t i o n a r yg r o w t h s t a g e ，b u tr e l a t i v e l yc o n s t a n ti nt h es e n e s c e n tg r o w t hs t a g e ；d m sh a dh i g h c o n c e n t r a t i o n si nt h es t a t i o n a r yg r o w t hs t a g ea n ds e n e s c e n tg r o w t hs t a g e ，a n d t h ec o n c e n t r a t i o nv a r i a t i o nw a sb e h i n dt h a to f d m s p d c ) d m s p pa n d d m s p dk e p t g r o w i n g a st h e g r o w t ho f p r o r o c e n t r u m d o n g h a i e n s e ，a n ds h o w e dt h eh i g h e s tc o n c e n t r a t i o n si nt h es t a t i o n a r yg r o w t h s t a g e ；d m s o pa n dd m s o de n h a n c e dw i t ht h eg r o w t ho fp r o r o c e n t r u m d o n g h a i e n s ei nt h ee x p o n e n t i a lg r o w t hs t a g ea n ds t a t i o n a r yg r o w t hs t a g e ；b u t i nt h ea n a p h a s eo fs t a t i o n a r yg r o w t hs t a g e ，d m s o pd e c r e a s e di r r e g u l a r l y w h i l ed m s o dw a sr e l a t i v e l yc o n s t a n t ；d m sh a dt h es i m i l ev a r i a t i o na s d m s p di nt h et h ee x p o n e n t i a lg r o w t hs t a g ea n ds t a t i o n a r yg r o w t hs t a g e ，b u t s l o w e rt h a nt h a to fd m s p d h i g hr e l e a s eo fd m sa p p e a r e da tt h es e n e s c e n t s t a g e d ) c o m p a r i s i o no ft h ep r o d u c t i o no fd i m e t h y ls u l f u rc o m p o u n d sp e rc e l l o f t h r e ea l g a es h o w e dt h a tt h e r ew e r ed i f f e r e n c e si nd i f f e r e n tg r o w t hs t a g e ， w h i c hi n d i c a t e dt h es p e c i e sa n dp h y s i o l o g yo fa l g a ew o u l da f f e c tt h e p r o d u c t i o no f d i m e t h y ls u l f u rc o m p o u n d s 3 ) s t u d y o fp r o d u c f i o na n dc o n s u m p t i o nr a t e so fd i m e t h y ls u l f u rc o m p o u n d si n d i f f e r e n tg r o w t hs t a g e so ft h r e et y p i c a lh a b sa l g a e p r o d u c t i o na n dc o n s u m p t i o nr a t e so fd i m e t h y l s u l f u rc o m p o u n d si n d i f f e r e n tg r o w t hs t a g e sw e r ee s t i m a t e df o rt h r e ea l g a e ，s k e l e t o n e m ac o s t a t u m ， p h a e o e y s t i ss p a n d p r o r o c e n t r u m d o n g h a i e n s e ，c u l t u r e d w i t hi n h i b i t o r i n c u b a t i o ne x p e r i m e n t t h er e s u l t sa r e ： a ) d m s p pa n dd m s o pw e r ec o n s u m e d i nt h ew h o l eg r o w t hp e r i o do f v a b s t r a c t s k e l e t o n e m ac o s t a t u m ，a n dr e a c h e dt h e i rh i 【g h e s tc o n s u m p t i o nr a t e si nt h e s e n e s c e n ts t a g e ，a s9 8 7 1 n m o l l ha n d9 9 2 n m o l l h ，r e s p e c t i v e l y ；d m s p d w e r ep r o d u c e di nb o 也t h ee x p o n e n t i a lg r o w t hs t a g ea n dt h es t a t i o n a r y g r o w t hs t a g e ，b u tc o n s u m e di nt h es e n e s c e n ts t a g e ；d m s o da n dd m s w e r e p r o d u c e di nt h ew h o l eg r o w t hp e r i o do fs k e l e t o n e m ac o s t a t u m ，a n dt h e h i g h e s tp r o d u c t i o nr a t e sa p p e a r e di nt h es e n e s c e n ts t a g ew e r e4 9 7 n m o l l + h a n d1 3 8 n m o t f l h ，r e s p e c t i v e l y b ) d m s p pa n dd m s o pw e r ec o n s u m e di nt h ew h o l eg r o w t hp e r i o do f p h a e o c y s t i ss p t h ec o n s u m p t i o nr a t e so fd m s p pi nd i f f e r e n ts t a g e sw e r e a l m o s tt h es a m e w h i l ed m s o pw e r ed i f f e r e n t ；d m s p dw a sp r o d u c e di nt h e e x p o n e n t i a lg r o w t hs t a g ea n ds t a t i o n a r yg r o w t hs t a g e ，b u tc o n s u m e di nt h e s e n e s c e n ts t a g e ；d m s o dw a sp r o d u c e di nt h ee x p o n e n t i a lg r o w t hs t a g ea n d s e n e s c e n ts t a g e ，b u tc o n s u m e di nt h es t a t i o n a r yg r o w t hs t a g e ；d m sw a s p r o d u c e di nt h ew h o l eg r o w t hp e r i o d a n dh a dt h e1 1 i g h e s tp r o d u c t i o nr a t eo f 3 8 7 n m o l l hi nt h es t a t i o n a r yg r o w t hs t a g e c ) d m s p pa n dd m s o pw e r ec o n s u m e d i nt h ew h o l eg r o w t h p e r i o d o f p r o r o c e n t r u md o n g h a i e n s e w i t l ld i f f e r e n tc o n s u m p t i o nr a t e si nd i f f e r e n t s t a g e s ，d m s p da n dd m s o d w e r ep r o d u c e di nt h ew h o l eg r o w t hp e r i o d ，w i t h d i f f e r e n tp r o d u c e dr a t e si nd i f f e r e n ts t a g e s ；d m sw t l sp r o d u c e di nt h ew h o l e g r o w t hp e r i o d a n dr e a c h e dt h eh i g h e s tp r o d u c e dr a t eo f3 4 5 u m o l l hi nt h e s t a t i o n a r yg r o w t hs t a g e 舢v a r i a t i o n si nt h ec o n c e n t r a t i o no fd i m e t h y ls u l f u rc o m p o u n d si nt h r e ea l g a l b l o o m sa n di n f l u e n c e so fe n v i r o n m e n t a lf a e t o r so nt h ec o n c e n t r a t i o no f d i m e t h y ls u l f u rc o m p o u n d s am e s o c o s me x p e r i m e n tw a sc a r r i e do nb ya d d i n gs o m es e d i m e n t sc o l l e c t e d f r o m em a r i n ec u l t u r ea r e ai n t ot h ee x p e r i m e n t a le n c l o s u r e s t h r e el a r g ea l g a l b l o o m s ，u n k n o w na l g a eb l o o m ，d i a t o mb l o o m sa n dd i n o f l a g e l l a t eb l o o m s ， r e s p e c t i v e l y ，h a dd e v e l o p e d i nt h ee x p e r i m e n t a le n c l o s u r e s d i n o f l a g e l l a t e b l o o m sm a d et h em o s tc o n t r i b u t i o nt od i m e t h y ls u l f u rc o m p o u n d s ，u n k n o w n a l g a lb l o o mm a d et h el e a s t ，a n dd i a t o mb l o o mw a si n t e r m e d i a t e p 0 4 ，n 0 2 a n d v i a b s t r a c t n h 4 + w o u l da f f e c tt h ep r o d u c t i o n so fd m s pa n dd m s ot h r o u g ht h ei n f l u e n c e o nt h eg r o w t ho fa l g a e ，a n dn 0 2 a n dn h 4 + m i g h te v e na f f e c tt h ep r o d u c t i o n so f d m s pa n dd m s ot h r o u g ht h ec h a n g eo ft h ep h y s i o l o g i c a lr o l e so fd m s pa n d d m s oi nt h ea l g a lc e l l h o w e v e r , n os i g n i f i c a n te f f e c t so fp 0 4 3 ，n 0 2 a n dn h 4 + o l lt h ep r o d u c t i o no f d m sw e r ee v i d e n tf r o md a t a k e y w o r d s ：d i m e t h y l s u l f i d e ( d m s ) ；d i m e t h y l s u l p h o n i o p r o p i o n a t e ( d m s p ) ； d i m e t h y l s u l f o x i d e ( d m s o ) ；s k e l e t o n e m ac o s t a t u m ；p h a e o c y s t i ss p ；p r o r o c e n t r u m d o n g h a i e n s e ；m e s o c o s m ；a l g a lb l o o m s ；e n v i r o n m e n t a lf a c t o r s v 一 笙堕垦耋 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ - _ ，- _ _ _ _ _ - _ _ - - - _ _ - _ _ ，_ _ _ ，一 c c n c h l a d m s d m s p d m s p p d m s p d d m s o d m s o p d m s 0 d h a b s r s d s p & t 缩略语表 c l o u dc o n d e n s a t i o nn u c l e i c h l o r o p h y l la d i m e t h y l s u l f i d e d i m e t h y l s u l f o n i o p r o p i o n a t e p a r t i c l ed i m e t h y l s u l f o n i o p r o p i o n a t e d i s s o l v e dd i m e t h y l s u l f o n i o p r o p i o n a t e d i m e t h y l s u l f o x i d e p a r t i c l ed i m e t h y l s u l f o x i d e d i s s o l v e dd i m e t h y l s u l f o x i d e h a r m f u la l g a eb l o o m s r e l a t i v es t a n d a r dd e v i a t i o n s p u r g ea n dt r a p v l i j 云凝结核 叶绿素a 二甲基硫 二甲基巯基丙酸 颗粒态二甲基巯基丙酸 溶解态二甲基巯基丙酸 二甲亚砜 颗粒态二甲亚砜 溶解态二甲亚砜 赤潮 相对标准偏差 吹扫一捕集 厦门大学学位论文原创性声明 兹呈交的学位论文。是本人在导师指导下独立完成的研究成 果。本人在论文写作中参考的其他个人或集体的研究成果，均在 文中以明确方式标明。本人依法享有和承担由此论文产生的权利 和责任。 声明人( 签名) ： 巷猛 伽6 年g 月3 日 自广， 厦门大学学位论文著作权使用声明 本人完全了解厦门大学有关保留、使用学位论文的规定。厦 门大学有权保留并向国家主管部门或其指定机构送交论文的纸 质版和电子版，有权将学位论文用于非赢利目的的少量复制并允 许论文进入学校图书馆被查阅，有权将学位论文的内容编入有关 数据库进行检索，有权将学位论文的标题和摘要汇编出版。保密 的学位论文在解密后适用本规定。 本学位论文属于 1 、保密( ) ，在年解密后适用本授权书。 2 、不保密( ) ( 请在以上相应括号内打“4 ”) 作者签名：痞易氍 导师签镑缸涛 日期：阢旧6 年g 月岁日 日期：旦汐口6 年8 月歹日 第1 章绪论 第1 章绪论 生物生产的挥发性硫化合物是全球硫化物的重要组成部分，存在于几乎所有 的水环境中。淡水中主要含有甲硫醇、二甲基二硫，及一定量的硫化氢、二硫化 碳和羰基硫。在海洋中，二甲基硫( d i m e t h y l s u l f i d e ，d m s ) 被公认为最主要的 挥发性硫化合物。全球每年d m s 的释放量约占总生源硫排放量的5 0 以上，其中 5 5 9 0 的d m s 来自于海洋的排放。前人研究表明，d m s 的海气通量约为 1 3 x 1 0 2 - - 3 7 x 1 0 2 9s a 2 1 。由海洋进入大气层的d m s 与o h ，0 3 ，i o 等自由基 反应生成s 0 2 和甲磺酸( m s a ) ，再通过同相或异相反应生成非海盐硫酸盐 ( n o n s e a s a l ts u l f a t e ，n s s 8 0 4 2 ) 。这些化合物是非污染海区硫酸盐气溶胶的主 要来源，它们使雨水的p h 值下降，是酸雨的重要贡献者脚。这些由d m s 氧化生 成的非海盐硫酸盐和甲磺酸气溶胶还具有吸湿特性，能够充当云凝结核( c l o u d c o n d e n s a t i o nn u c l e i ，c c n ) 。在远洋非污染海区上空，n s s s 0 4 2 气溶胶是大气 c c n 的主要来源，云的多少主要取决于n s s s 0 4 2 - 的数量【4 】o 在此基础上，c h a r l s o n 等1 5 l 提出有关“d m s c c n 一云反照率一气候”负反馈循环的假设。由d m s 氧 化所生成的n s s s 0 4 2 。和m s a 气溶胶会增加水汽的凝结核数量，或使原有的结核 颗粒增大，影响云的形成和太阳辐射的漫散射系数，进而影响地球的表面温度。 地球表面辐射光强的减少、海水表面温度下降，反过来又将影响生物产生d m s ， 这就是d m s 对气候的负反馈效应。 由于海洋d m s 在全球硫循环中有重要的地位，且与全球的气候变化密切相 关，2 0 世纪8 0 年代以来，d m s 及其相关硫化物卢2 一二甲基巯基丙酸 ( d i m e t h y l s u l f o n i o p r o p i o n a t e ，d m s p ) 和二甲亚砜( d i m e t h y l s u l f o x i d e ，d m s o ) 的研究受到各国科学家的关注，并成为国际上海洋研究的热点之一。 1 1 海洋中二甲基硫化物的产生与去除 1 1 1 海洋中d m s p 的产生与去除 d m s p 是d m s 的主要前体化合物，广泛存在于海洋浮游植物中，是一种藻类 的硫代谢产物。1 9 4 8 年，c h a l l e n g e r 和s i m p s o n 6 1 首次从海洋红藻( p o 咖i p h o n i a f a s t i g i a t a ) 中分离丑d m s p 。1 9 5 3 年，b y w o o d , f 1 c h a l l e n g e r l 7 1 又在两种海洋绿藻 ( e n t e r o m o r p h ai n t e s t i n a l i s 和s p o n g o m o r p h aa r c t a ) 中发现了d m s p 的存在。此后， 许多学者先后发现海洋环境中的微型、大型藻类以及盐生高等植物都是d m s p 的 第1 章绪论 丰富来源，但不同的藻类和盐生植物的d m s p 含量有很大的区别，而单位细胞内 d m s p 的含量受各种环境条件影响。 海洋植物吸收海水中硫酸盐，通过系列生化还原反应，合成为含硫氨基 酸，含硫氨基酸再经过一系列的变化得到d m s p 。具体过程为海水中的硫酸盐经 主动运输进入植物细胞，在细胞质中被吸收，然后存叶绿体中与三磷酸腺苷 ( a d e n o s i n t r i p h o s p h a t e ，a t p ) 结合，被a t p 硫酸化酶( s u l f u r y l a s e ) 催化后形成 腺嘌呤5 磷酸硫酸( a d e n o s i n e 一5 p h o s p h o s u l p h a t e ，a p s ) 。a p s 中所携带的被 激活的磺基在a p s 巯基转移酶的作用下，转移给巯基载体c a r - s h ，并将其还原 成s 0 3 2 。游离态s 0 3 2 - 在硫代磺酸盐一还原酶( t h i o s u l f o n a t er e d u c e t a s e ) 的催化 作用下，被还原态的铁氧化还原蛋白( f d ) 所提供的电子( 有时由吡啶核苷酸提 供电子) 还原成s ，s 2 与o 乙酰丝氨酸化合形成半胱氨酸引。半胱氨酸有2 条 重要的代谢途径：合成蛋白质：或将巯基转移给o 磷酸高丝氨酸，产生高半胱 氨酸，高半胱氨酸经甲基化反应形成蛋氨酸，蛋氨酸是海洋藻类细胞和海洋高等 植物体内d m s p 的前体物质 8 1 。 目前，对于海洋藻类和海洋高等植物中的蛋氨酸如何经过一系列的生物化 学过程转化成d m s p ，有3 种不同的观点【9 1 。其中被广泛接受的观点来自g a g e 等 人f j 0 ，他们发现d m s p 在海藻中与在海洋高等植物( 如互花米草) 中的合成路径 不同。他们用同位素示踪法对浒苔藻( e n t e r o m o p r h a i n t e s t i n a l i s ) 细胞内的d m s p 合成过程做了详细研究，发现蛋氨酸首先经过转氨基作用生成m t o b ( 4 - m e t h y l t h i o 一2 o x o b u - t y r a t e ) ，m t o b 被还原和甲基化，生成4 一二甲基巯基2 羟基丁酸( 4 - d i m e t h y l s u l p h o n i o 一2 h y d r o x y b u t y r a t e ，d m s h b ) ，d m s h b 经过氧化， 脱去羧基生成d m s p 。在整个过程中，m t o b 转化生成d m s h b 是关键的步骤， d m s h b 被认为是d m s p 的中间产物。他们还在其它3 种释放d m s 的藻类 ( e m i l i a ”蛔h u x l e y i ，m e l o s i r an u m m u l o i d e s 和t e t r a s e l m i ss p ) 中检测到中间产物 d m s h b ，因此认为这种反应途径广泛适用于不同的海洋藻类。 d m s p 在海洋藻细胞内的合成途径如图1 1 所示。 第l 章绪论 n h 3o s c 。o s c o o il i m e t o h i s v c o o 姗m 一 世c o 。一 图1 1d m s p 在海洋藻类细胞中的合成示意图( 引自文献1 1 0 1 ) f i g 1 - 1p r o p o s e dp a t h w a yo fd m s ps y n t h e s i si nm a d n ea l g a e ( c i t e df r o mr e f 1 1 0 1 ) 海水中d m s p 的降解主要有两种方式，一是经藻细胞或细菌的d m s p 裂解酶 ( d m s p l y a s e ) 分解，产生d m s f l l 】。其降解途径如式l l 所示： 瞒c 、八咖竺i 璃c 十 l蚴 c 玛 骗e v c 砸 l h d i m e t h y i s u l f o n i o p r o p i o n a t ed i m e t h y l s u l f i d ea c r y l a t e + i l + 另一种是经细菌去甲基化作用生成3 一甲基巯基丙酸( 3 - m e t h i o p r o p i o n a t e ， m m p a ) ，m m p a 进一步去甲基化生成3 巯基丙酸( 3 一m e c r a p t o p r o p i o n a t e ，m p a ) 或甲硫醇( m e t h a n e t h i 0 1 ) 1 1 1 。在以上两种降解方式中，后者为主要方式。这两 种降解都能产生含3 个碳的化合物( 丙烯酸盐和3 巯基丙酸) ，以满足生物体对 碳和能量的需求旧1 3 1 。 第1 章绪论 1 1 2 海水中d m s 的产生与去除 海水中d m s 主要由d m s p 分解产生。d m s p 在d m s p 裂解酶的作用下分解产 生d m s 和丙稀酸，如式l 一1 所示。水体中d m s p 裂解酶的多少直接影响水体中 d m s 的含量。d m s p 裂解酶广泛存在于各种海洋细菌中【1 4 1 ，一些海洋藻类，如 棕囊藻和球石藻等，也含有d m s p 裂解酶盼1 6 i 。研究表明，这是一种胞外酶，它 只对溶解态的d m s p ( d i s s o l v e dd m s p ，d m s p d ) 起作用，将其转化为d m s l l “。 水体中d m s p d 的浓度受水体温度、藻的生长状况、浮游动物对藻的捕食以及病 毒对藻细胞的感染等因素影响 1 8 - 2 0 】。j o n k e r s 等人2 1 l 的实验室研究发现，d m s o 也可以被某些海洋细菌还原生成d m s ，成为d m s 的另一潜在来源，但是该推沦 在实际海域尚未被证实。 海洋中d m s 的去除是一个复杂的动态过程，主要有3 个途径：光化学氧化、 向大气排放及微生物降解【2 2 ，2 3 1 。在天然光敏剂作用下，海水中的d m s n 可经光化 学氧化生成d m s o ，实验研究表明d m s o 是d m s 光化学氧化的唯一产物。据估计， 表层海水中d m s 光氧化速率约为0 1 5 m g ( m 2 d ) s 【2 4 1 。研究表明，全球每年d m s 的 释放量约占总生源硫排放量的5 0 以上，其中5 5 9 0 的d m s 来自海洋排放，全 球平均海一气通量约为0 2 0 m g ( m 2 d ) s ，故认为大气是海洋q ，d m s 的重要汇【1 ，2 1 。 根据k i e n e 等人 2 3 】报道，无论在缺氧或富氧的环境中，d m s 均可被细菌氧化或代 谢，在太平洋的热带海域，d m s 的微生物降解速率比海气交换速率大3 - - 3 4 0 倍， 因此认为微生物降解是海水中d m s 去除的最主要途径。最近，s i m 6 等人1 2 ”总结 了众多研究者在9 个不同海区的研究成果，认为5 0 一8 0 的d m s 经过微生物降 解的途径去除，其它的2 0 - 5 0 贝j j 主要通过光化学氧化和海气交换去除。 1 1 3 海水中d m s o 的产生与去除 d m s o 极易溶于水，在海水中以溶解态( d m s o d ) 和颗粒态( d m s o p ) 的 形式广泛存在。目前，d m s o 的来源与去