我校孙军教授团队在《The ISME Journal》发文 首次揭示寡营养海域尿素驱动的硝化作用是温室气体N2O的重要来源

近日，我校海洋与环境学院孙军教授团队在寡营养开阔大洋生态系统研究中取得重要进展，相关成果《Urea-driven nitrification contributes to N2O production in the oligotrophic euphotic ocean》发表于国际顶级期刊《The ISME Journal》。孙军教授为论文通讯作者，团队博士研究生谷挺为第一作者，合作者包括团队博士后陈卓与美国南加州大学David Hutchins教授。

该研究首次系统揭示了尿素在海洋氮循环与温室气体N2O生成中的关键贡献，并阐明了其对海洋酸化的响应机制，对准确预测全球变化背景下海洋氮循环与温室气体收支具有重要科学价值。

在寡营养海域，氨氧化古菌（AOA）如何在铵盐极低的环境中维持硝化作用，一直是未解之谜。孙军教授团队针对这一科学问题，在西热带太平洋进行了系统性研究，研究团队通过15N稳定同位素标记培养、N2O同位素来源解析和宏基因组测序及定量PCR等技术手段，定量揭示了AOA尿素代谢作为替代氮源的关键作用。

尿素型氨氧化古菌的代谢机制和全球分布

本研究取得了一系列重要发现，真光层微生物来源的N2O主要来自AOA介导的硝化作用；尿素驱动的硝化作用贡献了显著比例的氮转化与N₂O产量，是此前被低估的重要再生氮源与N2O来源；海洋酸化下尿素氧化路径的硝化速率和N₂O产率显著增强；“尿素型AOA”在全球海洋广泛分布，证明利用尿素是AOA在寡营养环境中一种普遍且重要的生态适应策略。

该研究改变了对寡营养海区氮循环动力学的传统认知，首次定量阐明了尿素氧化途径对温室气体的贡献。成果指出，未来的地球系统模型需要纳入该路径，并考虑其对海洋酸化的差异响应，以提升对海洋氮循环与温室气体通量预测的准确性。

论文信息：Gu, T., Chen, Z., Hutchins, D. A., Sun, J. (2025). Urea-driven nitrification contributes to N2O production in the oligotrophic euphotic ocean. The ISME Journal, wraf281.

链接：https://doi.org/10.1093/ismejo/wraf281

编辑：田珺  张晓飞