海洋弱光层（twilight zone）包括真光层底部100m至1000 m水层。海洋真光层决定了海洋有机碳产量，而广阔的海洋弱光层则是海洋有机碳再矿化的关键场所，70%以上的颗粒有机碳在这一水层被原核微生物再矿化（Giering et al., 2014）。该水层有机碳的再矿化效率决定了海洋碳泵的运转速率和储碳能力，因此被称为控制海洋碳循环的“调节阀”（Buesseler et al., 2007）。广阔的海洋存在不同的生物地球化学区系，形成了复杂而多样的区域性生态系统，从而影响着区域内弱光层的微生物过程。因此，探索海洋弱光层有机碳再矿化关键过程和调控机制具有重要意义，它将有助于我们全面、深刻地了解海洋碳循环及其对全球气候的调控。

在海洋中，细菌扮演着十分重要的角色。细菌作为海洋生物群落的一个重要组成部分，可以分解海水中大量的有机质，释放矿物质，以满足海洋各类生物的需求。通过自身的代谢，细菌还可以将一部分容易吸收的活性有机碳，转化为不容易吸收的惰性有机碳，这些有机碳留存在海洋中，有利于缓解全球变暖的局势。细菌能合成和分泌特异性酶，如蛋白酶（protease）和水解酶（hydrolase）来降解有机碳。研究表明，细菌分泌的胞外水解酶活性直接决定了颗粒有机碳的降解速率（Enke et al., 2018）。早期海洋宏蛋白质组学研究在弱光层颗粒有机碳中也发现了一些特殊蛋白质，主要为一些来自细菌的蛋白酶和水解酶，它们可能直接参与有机碳降解（Dong et al., 2010）。近年来，随着蛋白质组学技术的逐步完善，为海洋有机碳中蛋白质的高通量表征及功能活性研究提供了强有力的工具，大大改善了人们对海洋有机碳的生源性来源和再矿化机制的认识，使得人们能够从分子水平上探索海洋弱光层这一广阔的有机碳再矿化舞台。（作者：陈诗）

                                                                                                                    

                                 图1. 微生物驱动海洋有机碳再矿化（Buchan et al., 2014）

                                  图2. 70%-90%的颗粒有机碳在弱光层再矿化（Giering et al., 2014）

参考文献：

Buesseler, K. O., et al. (2007). Revisiting carbon flux through the ocean's twilight zone. Science 316(5824), 567-570.

Buchan, A., et al. (2014). Master recyclers: features and functions of bacteria associated with phytoplankton blooms. Nat Rev Microbiol 12(10), 686-698.

Dong, H. P., et al. (2010). Characterization of particulate organic matters in the water column of the south china sea using a shotgun proteomic approach. Limnol Oceanogr 55(4), 1565-1578.

Enke, T. N., et al. (2018). Microscale ecology regulates particulate organic matter turnover in model marine microbial communities. Nat Commun 9(1), 2743.

Giering, S. L., et al. (2014). Reconciliation of the carbon budget in the ocean's twilight zone. Nature 507(7493), 480-483.