異養菌的生長(cháng)效率(BGE)，即消耗的碳與細菌的生物量的產(chǎn)生的比率。異氧菌的生長(cháng)效率（BGE）是理解水生生態(tài)系統中有機物流動(dòng)的一個(gè)關(guān)鍵因素。通常的方法通過(guò)估計細菌的呼吸需要長(cháng)時(shí)間的培養(24至36小時(shí))，在這個(gè)過(guò)程中來(lái)測量氧氣速率減少的非線(xiàn)性模式來(lái)計算出BGE值。這些測算出呼吸速率值估計一般采用了放射性示蹤劑摻入法測定的細菌產(chǎn)率。本研究了一種新的細菌呼吸速率的測定方法，以便更好地估計細菌的生長(cháng)效率(BGE)值。研究人員采用了unisense氧微呼吸系統結合氧微呼吸電極測算隨機獲得的海水樣本(海水經(jīng)過(guò)0.6μm過(guò)濾)，同時(shí)測定該海水樣品中細菌的豐度。氧微呼吸電極的使用使研究人員能夠連續不斷地在細菌的培養過(guò)程中監測體系的氧氣濃度。

微電極的應用

unisense微呼吸系統應用于浮游細菌的呼吸速率測試，該微呼吸系統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)合使用可以檢測加入細菌后培養的氧的濃度變化情況得出呼吸速率的變化，然后通過(guò)對氧濃度隨時(shí)間的數據進(jìn)行擬合一個(gè)指數衰減方程，和時(shí)間過(guò)程的一階導數計算處呼吸速率。

實(shí)驗結果

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

圖1、在黑暗環(huán)境下培養孵化后的樣本經(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)境下培養孵化后的樣本經(jīng)過(guò)0.6um過(guò)濾后（重復兩次實(shí)驗）的次級樣本的氧濃度隨時(shí)間的變化情況。

圖3、兩種營(yíng)養環(huán)境下（富營(yíng)養化的水體和缺乏營(yíng)養的水體）培養的細菌樣本中的細菌豐度(○)、TdR(■)結合率和呼吸速率（-），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應的氧濃度隨時(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)察到的相應病例數。圖中的兩條線(xiàn)表示的是間隔時(shí)間(5h)內用于計算細菌呼吸速率值。對于模型b和模型c，起點(diǎn)是從最小值（氧濃度為0.5μM）開(kāi)始。

圖5、不同測量O2獲得細菌的呼吸速率的方法對比（離散呼吸法和連續呼吸法）。離散方法是根據培養開(kāi)始和結束時(shí)氧濃度的差異計算出細菌相應的呼吸速率值。

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

總結

異養菌的生長(cháng)速率BGE，即消耗的碳與細菌的增長(cháng)量的比值，是理解水生生態(tài)系統中有機物流動(dòng)的一個(gè)關(guān)鍵因素。本論文主要研究了如何應用細菌的呼吸速率來(lái)技術(shù)浮游細菌的生長(cháng)速率（BEG）的方法。常規方法是通過(guò)測量所添加的放射性標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 )受到細菌數量的尺寸變化影響，然而這種測試方法只是適合于孵化時(shí)間非常短的浮游細菌的生長(cháng)速率(BGE)測試。本論文的研究人員提出了一種新的測試異養菌的生長(cháng)速率(BGE)的方法，異養菌的生長(cháng)速率(BGE)值是基于細菌長(cháng)時(shí)間的培養增長(cháng)過(guò)程的呼吸速率計算獲得的，應用了unisense微呼吸系統并結合氧氣微電極實(shí)現了一種非破壞性的方法測定浮游細菌體系中細菌的氧呼吸速率變化，并在細菌孵育結束時(shí)得到確定的凈細菌生產(chǎn)量值，而unisense微呼吸氧電極在監測細菌呼吸過(guò)程中，能夠準確的測試出體系中氧氣的微小變化，從而準確的測定出細菌的凈生產(chǎn)量，通過(guò)應用unisense微呼吸系統從細菌的呼吸測量監測中觀(guān)察到的細菌數量的變化獲得異養菌的生長(cháng)速率BGE的方法還可以應用相似的細菌培養條件的BEG測試。相比之下，常規的利用放射性示蹤劑衍生的細菌增長(cháng)量地會(huì )導致了對BGE值的低估，這也說(shuō)明unisense微呼吸系統在計算異養菌的生長(cháng)速率BGE具有非常好的應用前景。