核心概念：什么是CUE？

微生物碳利用效率（Carbon Use Efficiency, CUE） 是指微生物將吸收的碳（C）轉(zhuǎn)化為自身生物量（Growth）的比例，

而不是通過呼吸（Respiration）釋放回大氣中的比例。


基于1?O-H?O（氧-18標(biāo)記水）摻入DNA的方法

這是一個目前非常前沿和先進的技術(shù)，用于測量整個微生物群落的總碳利用效率，而不是針對某一種特定外源添加物（如葡萄糖）的利用效率。

方法原理詳解：

  1. 標(biāo)記：向土壤樣品中添加1?O標(biāo)記的水（H?1?O）。微生物在生長繁殖、合成新DNA的過程中，會利用水環(huán)境中的氧原子。

  2. 摻入：1?O原子會被摻入到新合成的DNA鏈的磷酸基團中。微生物生長越快，合成的新DNA越多，摻入的1?O就越多。

  3. 提取與測量：培養(yǎng)結(jié)束后，提取土壤中所有微生物的總DNA。使用分子技術(shù)（如下一代測序）可以測量DNA中1?O的富集程度，從而計算出微生物的總生長速率。

  4. 關(guān)聯(lián)計算：同時，在培養(yǎng)期間測量土壤的基礎(chǔ)呼吸速率（釋放CO?的速率）。將測得的生長速率與呼吸速率相結(jié)合，通過模型計算出整個微生物群落的平均CUE。

計算公式可以簡化為：CUE = 生長速率 / (生長速率 + 呼吸速率)


土壤微生物碳利用效率（CUE）檢測，我們?yōu)槟贫ǖ膶嶒灧桨甘悄壳皣H上較為先進的基于1?O-DNA穩(wěn)定同位素探針技術(shù)。

該方法的核心原理是：
我們將向土壤樣品中添加無害的氧-18（1?O）標(biāo)記水。微生物在生長過程中會將其摻入到新合成的DNA中。通過精密測量DNA中1?O的富集程度，我們可以精確計算出微生物群落的總生長速率。同時，我們會監(jiān)測培養(yǎng)過程中土壤的二氧化碳釋放速率（呼吸速率）。最終，通過生長與呼吸速率的比值，計算出能反映土壤微生物群落整體代謝狀態(tài)的碳利用效率（CUE）。

該方法的優(yōu)勢在于：

  1. 更接近真實情況：它測量的是微生物對土壤中原有總有機碳的利用效率，而不是對單一外源添加物（如葡萄糖）的響應(yīng)，結(jié)果更能代表土壤真實的碳循環(huán)過程。

  2. 避免了添加底物的干擾：無需添加高濃度的糖類等底物，避免了因“糖沖擊”而可能帶來的測量偏差。

  3. 高通量且信息豐富：提取出的DNA后續(xù)還可用于微生物群落結(jié)構(gòu)分析，能更全面地 linking 碳循環(huán)功能與微生物種類。

檢測的成本主要構(gòu)成如下：