Amino acid carbon isotope fingerprints are unique among eukaryotic microalgal taxonomic groups
Amino acid carbon isotope fingerprints are unique among eukaryotic microalgal taxonomic groups
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氨基酸碳同位素指纹在真核微藻分类群中是独特的
DOI：
10.1002/lno.12350
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发表时间：
2023
影响因子：
4.5
通讯作者：
McMahon, Kelton W.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Stahl, Angela R.;Rynearson, Tatiana A.;McMahon, Kelton W.
真核微藻在海洋食物网的结构和功能中起着至关重要的作用。微藻对食物网的贡献可以通过氨基酸的化合物特定同位素分析(CSIA-AA)来追踪。以前的CSIA-AA研究将真核微藻定义为食物网混合模型中的单一功能基团，尽管它们具有广泛的分类学和生态多样性。使用受控培养，这项工作描述了四种主要真核微藻群体的氨基酸δ13C(δ13CAA)指纹-氨基酸碳同位素值的多变量度量：硅藻、甲藻、金藻和裸藻。我们发现必需氨基酸δ13C(δ13CEAA)指纹图谱在四类微藻中有很好的分离(平均后验概率重分类99.2 ± 2.9%)。我们还量化了温度对δ13CAAfingerprint保真度的影响，温度是微藻整体碳同位素变异的主要驱动因素。温度条件在10℃范围内对δ13CAA值的变化或诊断微藻δ13CEAAfingererprint没有显著影响。这些δ13CEA指纹被用来在支持消费者的食物网的底部识别初级生产者，在两个截然不同的系统中：(1)企鹅在基于硅藻的食物网中觅食，(2)混合营养珊瑚直接从自养内共生甲藻接受氨基酸，可能通过异养摄食浮游动物间接从水柱硅藻、蓝藻和蓝藻获得氨基酸。本文开发的CSIA-AA指纹图谱的分类特异性提高将极大地改善未来重建各种真核微藻对食物链动力学和生物地球化学循环研究中有机质来源和循环的贡献的努力。
Eukaryotic microalgae play critical roles in the structure and function of marine food webs. The contribution of microalgae to food webs can be tracked using compound‐specific isotope analysis of amino acids (CSIA‐AA). Previous CSIA‐AA studies have defined eukaryotic microalgae as a single functional group in food web mixing models, despite their vast taxonomic and ecological diversity. Using controlled cultures, this work characterizes the amino acidδ13C (δ13CAA) fingerprints—a multivariate metric of amino acid carbon isotope values—of four major groups of eukaryotic microalgae: diatoms, dinoflagellates, raphidophytes, and prasinophytes. We found excellent separation of essential amino acidδ13C (δ13CEAA) fingerprints among four microalgal groups (mean posterior probability reclassification of 99.2 ± 2.9%). We also quantified temperature effects, a primary driver of microalgal bulk carbon isotope variability, on the fidelity ofδ13CAAfingerprints. A 10°C range in temperature conditions did not have significant impacts on variance inδ13CAAvalues or the diagnostic microalgalδ13CEAAfingerprints. Theseδ13CEAAfingerprints were used to identify primary producers at the base of food webs supporting consumers in two contrasting systems: (1) penguins feeding in a diatom‐based food web and (2) mixotrophic corals receiving amino acids directly from autotrophic endosymbiotic dinoflagellates and indirectly from water column diatoms, prasinophytes, and cyanobacteria, likely via heterotrophic feeding on zooplankton. The increased taxonomic specificity of CSIA‐AA fingerprints developed here will greatly improve future efforts to reconstruct the contribution of diverse eukaryotic microalgae to the sources and cycling of organic matter in food web dynamics and biogeochemical cycling studies.
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