高原湖泊是内陆水生态系统碳循环的关键节点，其碳埋藏速率远高于海洋，但频繁暴发的藻华正深刻重塑着溶解有机质动态与碳汇功能。尽管藻华被认为是富营养化湖泊中最剧烈的有机碳脉冲来源，不同类型藻华如何通过差异化分子组成预配置微生物降解网络，以及季节更替如何驱动微生物碳泵方向发生周期性转换，仍是尚未解决的关键科学问题。上海交通大学云南（大理）研究院与上海交通大学环境科学与工程学院王欣泽研究员团队，近期在国际权威期刊《Water Research》发表题为“Seasonal bloom alternation drives periodic shifts in carbon sink function via differential dissolved organic matter processing in a plateau lake”的研究论文，通过原位追踪与28天室内控制培养实验，从分子机制层面揭示了蓝藻华与甲藻华对高原湖泊碳汇功能的差异化调控机制，为突破以生物量简单评估碳汇的传统认知提供了重要理论依据。

图文摘要

全文速览

本研究整合傅里叶变换离子回旋共振质谱、宏基因组测序及微生物碳源代谢分析，系统解构了洱海夏季假鱼腥藻华与秋冬季多甲藻华驱动下的溶解有机质转化路径与微生物响应。结果表明，假鱼腥藻华释放富氮高分子溶解有机质，羧基富脂环分子占比达39.53%，微生物群落构建起合成主导的元代谢网络，糖基转移酶GT35与糖苷水解酶GH13等胞内储碳模块表达活跃，群落功能多样性随藻华进程持续递增，呈现广谱碳源利用的代谢特征。多甲藻华则产生低分子氧化态富硫溶解有机质，多环芳烃样组分达14%，微生物形成以移除反应为主的转化网络，多糖裂解酶与肽聚糖降解酶GH24及碳水化合物结合模块CBM50等胞外降解功能占主导，峰值期代谢活性激增而后期底物利用趋于专一。结构方程模型进一步显示，夏季升温促进蓝藻生物量与溶解有机质积累，但增强的微生物碳代谢对残留难降解碳形成呈现负效应，构成生产与周转并存的碳阀模式。相反，秋冬季低温虽抑制甲藻生物量，却通过激活从功能基因到碳代谢再到残留碳形成的完整微生物碳泵路径，实现溶解有机质向难降解碳库的高效转化。该研究证实，藻华类型通过溶解有机质化学异质性从根本上预配置微生物代谢景观，季节性更替在碳阀与碳泵两种模式间驱动碳汇功能周期性波动，为高原湖泊基于藻华群落结构的差异化碳管理提供了科学支撑。