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珊瑚鈣化部位碳酸鹽化學的體內特征

作者:寅木   時間:2019-03-03 10:09   

造礁珊瑚在細胞外鈣化介質(ECM)中形成碳酸鈣骨骼。盡管ECM在珊瑚鈣化過程中發揮著關鍵作用,但ECM碳酸鹽化學在體內的約束條件較差,完整的ECM碳酸鹽化學從來沒有僅僅通過體內直接測量來表征。在這裏,新版快猫利用微傳感器和熒光染料f -1同時測量了雌蕊生長邊緣的pHECM,結果表明,在同一時間、同一地點測量,結果一致。然後斗奶视频進行microscope-guided微傳感器的測量pH值,[Ca2 +]和[CO32−)在ECM,由此,確定(DIC) ECM和霰石飽和狀態(Ωarag),顯示所有參數升高對周圍的海水。斗奶视频的研究提供了迄今為止在珊瑚物種中最完整的ECM碳酸鹽化學參數的體內表征,指出了鈣和碳富集機製在珊瑚鈣化中的關鍵作用。

介紹

珊瑚鈣化是一種生物礦化過程,它涉及到碳酸鈣骨骼(CaCO3)的形成,從而形成珊瑚礁的大規模生物構造。雖然這些生態係統隻占大約0.1%的海洋麵積,他們被認為是主要的生態和經濟價值(1)。珊瑚礁是海洋環境最具生物多樣性的棲息地之一,窩藏大約三分之一的已知的海洋生物(2)和密度最高的動物被發現在地球上任何地方(3)。他們還提供一係列的生態係統服務全球許多國家,包括保護海岸免受極端天氣情況下的強烈海浪作用(4,5)。

珊瑚骨骼的形成是在細胞外鈣化介質(ECM)中進行的,也稱為鈣化液、成冰下層介質或成冰下層間隙(6-8)。ECM是一個由幾納米到幾微米厚度的半封閉隔間,“夾在”骨架和鈣化杯狀上皮(CCE)之間(9)。CCE從而空間分離ECM從直接接觸周圍的環境(9)。ECM的化學成分普遍是一個至關重要的因素控製鈣化(9),其重要性在珊瑚鈣化和生理彈性環境變化導致了大量相關研究ECM參數(pH值、Ca2 +和CO32−,大多數描述pHECM關鍵參數)和派生ECM碳酸鹽化學(如。霰石,飽和狀態Ωarag =[Ca2 +][CO32−)/增殖和溶解無機碳濃度(DIC)]。

所有現有數據的基礎上,人們普遍認為珊瑚增加ECM pH值和碳酸鹽濃度提升Ωarag在上麵的ECM周圍海水的(8 - 15)。提升Ωarag以ECM好處霰石的形成,因此認為構成珊瑚生物礦化過程中關鍵的一步(16)。這一生理過程也可能是珊瑚和珊瑚礁生態係統的關鍵容忍減少海水Ωarag將發生在海洋酸化(11、14、17)。此外,最近的研究結果表明,ECM中Ca2+的上調對ECM碳酸鹽化學和珊瑚恢複力似乎具有顯著的重要性(14),並賦予[Ca2+]在珊瑚生物礦化研究中的重要作用。

然而,大多數的這些發現來自間接測量方法使用地球化學代理而不是在ECM(硼同位素分類學δ11B和B / Ca和拉曼光譜用於Ωarag)(13、14號)。值得注意的是,一些數據來自體內直接測量(共焦顯微鏡使用pH-sensitive熒光染料SNARF-1(carboxyseminaphthorhodafluor-1)和一對(8-hydroxypyrene-1 3 6-trisulfonic酸)或應用程序的微型pH值、Ca2 +,或者CO32−測量)(8、10、15、22、23)。在已發表的體內研究中,隻有微傳感器的應用導致了對多個參數的直接測量。缺乏直接方法的多參數數據集主要是由於在活體珊瑚中獲取ECM的技術挑戰,以及在共聚焦顯微鏡下缺乏碳酸鹽和可行的鈣染料。微傳感器,然而,可以製造所有相關的ECM參數,他們是微創的,他們測量秒和微米的規模。然而,盡管一個微傳感器的研究測量[Ca2 +](10)和一個測量[CO32−)(15)除了pHECM,從來沒有研究這三個特征參數在一個研究或物種。這排除了一個計算Ωarag碳酸和完整的描述係統完全基於直接測量。現有微傳感器研究的一個顯著的不確定性是,它們留下了一個問題,即測量是否真的在ECM中進行,這意味著它們是以一種“盲目”的方式進行的。因此,微傳感器測量是在刺穿珊瑚coenosarc組織測量pHECM(23),用手術刀切割(10)或將傳感器插入息肉口(15)後進行的,沒有光學驗證微電極是否正確放置在ECM中。這使得斗奶视频很難排除珊瑚體內其他部分(如腔腸)的影響。

pHECM是文獻中描述的各種方法獲得的數據中可用的參數。pHECM值的範圍很廣,通常微電極研究得到的值最高,而硼和f -1研究得到的值較低。目前尚不清楚不同的測量技術是否對文獻中pH值的範圍有影響。目前,還沒有研究試圖結合不同的技術。雖然Holcomb和他的同事(24)對相同的珊瑚樣本進行了硼和共焦測量,但是在樣本內部研究的不同區域(頂點、側向區域和生長邊緣)的技術並沒有結合起來。到目前為止,還沒有研究係統地比較在ECM中使用pH染料和H+選擇性微電極進行pH測量的結果。

除了文獻中pHECM值的這種差異外,關於珊瑚是否將DIC集中在ECM中也一直存在爭議。同時,基於一些假設,同位素研究Porites種蟲害表示,在ECM(DIC)可以兩個或更多倍海水(13日21),微電極通過Cai et al。(15)表示,迪拜國際資本在Orbicella faveolata,Turbinaria reniformis,鹿角並不是大大高於海水升高值。這個問題很重要,解決從的角度獲得更好的機械理解珊瑚鈣化和同位素地球化學特征的解釋(如δ13C)廣泛用於古記錄。

在本研究中,新抖音成人版app對雌蕊柱珊瑚進行了微傳感器調查,僅根據直接體內測量數據來量化全碳酸鹽體係的ECM。新抖音成人版app首先利用微傳感器和pH敏感染料f -1同時測量了雌蕊微菌落生長邊緣ECM內的pH值。然後新抖音成人版app使用微型傳感器測量這三個參數(pH值,[CO32−],[Ca2 +])在相同的ECM的邊緣珊瑚物種。在光和暗條件下測量各參數,通過倒置顯微鏡對微傳感器尖端在生長邊緣ECM內的正確位置進行光學驗證。這些數據被用來計算總(DIC)和Ωarag ECM。斗奶视频采用與早期研究類似的方法(15),也使用微傳感器測量珊瑚息肉下的pH值和CO32+。

斗奶视频的研究提供了最全麵的體內ECM碳酸鹽化學表征,揭示出珊瑚鈣,提升(DIC),並在ECMΩarag,除了增加pHECM。這些發現有力地支持了ECM碳酸鹽化學的生物調控作用,並突出了其在珊瑚鈣化中的重要作用。

結果

同時測量微傳感器的f -1和pH液體離子交換

ECM的調查驗證的應用微型化學日益增長的邊緣珊瑚一個個獨立王國,在美國放黄不收费十大免费直播測量pHECM pistillata一個個獨立王國種植在蓋玻片pH值通過同時使用微型傳感器和熒光共焦顯微鏡加上pH-sensitive染料SNARF-1(圖1)。共焦顯微鏡使ECM的成像,這是接觸霰石晶體的calicoblastic上皮(8,22)。將微傳感器插入ECM後(圖1、A、B), pH值立即升高,相對海水值最高可達0.51個pH單位。這些值與通過對f -1共聚焦分析得到的pH值非常接近(圖1C)。在整個實驗時間序列中,Microsensor和f -1 pH值的測量結果非常接近(圖1C),說明這兩種體內方法在相同的測量位置和時間範圍內產生了非常相似的結果(圖1C)。微傳感器時間序列還顯示ECM內部的時間pH動態,通常無法通過不連續測量來解決。