藍(lán)細(xì)菌生物標(biāo)志物
——2-甲基藿烷類(lèi)化合物研究進(jìn)展及其應(yīng)用

張俊杰 ，邢 磊 ，侯 笛

1.中國(guó)海洋大學(xué) 海洋化學(xué)理論與工程技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，青島 266100

2.中國(guó)海洋大學(xué) 海洋有機(jī)地球化學(xué)研究所，青島 266100

藍(lán)細(xì)菌（cyanobacteria）是一類(lèi)可以進(jìn)行產(chǎn)氧光合作用的古老原核自養(yǎng)型微生物，分布廣泛，數(shù)量龐大，具有極強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)能力，在海洋湖泊（Bergman，2001；Farrimond et al，2004；Talbot and Farrimond，2007）、極地凍土（H?fle et al，2015）甚至熱液溫泉（Zhang et al，2007）中都有發(fā)現(xiàn)。其起源可以追溯到27億年前，早在元古代時(shí)期，藍(lán)細(xì)菌就作為海洋中主要的初級(jí)生產(chǎn)者在碳循環(huán)過(guò)程中發(fā)揮重要作用（Summons et al，1999；Tomitani et al，2006）。現(xiàn)代研究顯示：僅微微型藍(lán)細(xì)菌，例如聚球藻屬（Synechococcus）和原綠球藻屬（Prochlorococcus），就貢獻(xiàn)了全球海洋一半的生產(chǎn)力（Bergman，2001）。此外，部分藍(lán)細(xì)菌還具有固氮能力（Capone et al，1997；Neveux et al，1999；Bergman，2001），并且在全球海洋固氮貢獻(xiàn)中占有巨大比例。例如：全球海洋每年的總固氮量大概為 240 Tg · a-1（以氮計(jì)）（1 Tg = 1012g），而藍(lán)細(xì)菌束毛藻屬（Trichodesmium）的固氮量就達(dá)到 87.4 Tg · a-1，約占海洋總固氮量的36%（Gallon，2001）。因此研究地質(zhì)時(shí)期海洋藍(lán)細(xì)菌的分布與含量變化對(duì)了解海洋碳、氮循環(huán)及重建古環(huán)境具有重要意義。

由于藍(lán)細(xì)菌大多個(gè)體微小，生存周期極短，想要了解其在地質(zhì)時(shí)期的演變和生物地球化學(xué)作用，需要借助沉積物中的微生物分子化石——生物標(biāo)志物（Ricci et al，2014）作為研究媒介。通常講，生物標(biāo)志物是指一種由特定生物產(chǎn)生的性質(zhì)相對(duì)穩(wěn)定的有機(jī)化合物，能記錄特定的母源信息，并且基本結(jié)構(gòu)能在顆粒物沉降和成巖過(guò)程中較好地保存（Schubert et al，1998）。對(duì)于藍(lán)細(xì)菌而言，目前所研究的生物標(biāo)志物涵蓋了一些支鏈烷烴（K?ster et al，1999；Kenig，2000；Jahnke et al，2004）、異形胞糖脂（heterocystous glycolipids，HGs）（Schouten et al，2013；Bale et al，2015；Rush and Sinninghe Damsté，2017）和 2-甲基藿烷（多醇）（2-Methylhopanoids）（Summons et al，1999；Talbot et al，2003a；Bechtel et al，2007；Talbot and Farrimond，2007）等。支鏈烷烴主要是某些含有1 — 3個(gè)甲基的短鏈支鏈烷烴（C17— C20），這些烷烴在大量的藍(lán)細(xì)菌和微生物席中都有發(fā)現(xiàn)（Shiea et al，1990；……