在海洋环境中,由初级生产力产生的高分子聚合物无法被微生物直接利用,只有经过胞外酶水解形成小分子化合物之后才能被异养微生物吸收利用。因此,胞外酶作为高分子有机质矿化的起始驱动者,在海洋碳的循环速率和空间分布等方面发挥着决定性作用,是海洋碳循环的核心参与者。深海生态系统为寡营养无光区域,深海微生物的有机物的主要来源从透光层向深海传送的颗粒有机物（POM）。附着在颗粒物上的微生物（附生菌）所释放的胞外酶参与颗粒有机物的分解从而释放溶解有机物（DOM）,进而为附生菌和生活在水体中的自由菌提供有机碳和营养物。有研究显示,附生菌与自由菌的群落结构和生物多样性随深度而变化,且两者产生的胞外酶在活性上有明显差异。酶促反应效率在深海水域的物质循环中具有重要影响,表现为胞外酶酶活性越大,越有利于其参与POM分解释放DOM的过程,从而提高了可供生物利用的有机碳的量,增强了海洋中微生物对溶解有机碳（DOC）的降解和碳循环潜力。深海微生物大多是耐压或嗜压微生物,因此可作出假设,深海微生物具有很高的生物活性,可以产生丰富的胞外酶来降解海洋中的各种有机物,微生物胞外酶在深海碳循环中起关键作用。目前,有关海洋微生物胞外酶的大多数研究集中在浅海或沿海海区,关于深海胞外酶的特性如何仍是未知的。深海胞外酶研究,有助于我们了解微生物是如何控制海洋中有机质的形成、转化和降解过程以及深海微生物胞外酶活性随深度变化特点。因此,进行深海微生物胞外酶研究对进一步理解深海碳循环具有重要的意义。本文通过模拟马里亚纳海沟颗粒有机物沉降过程,基于荧光底物法对垂直梯度下胞外酶活性进行研究,分别测定马里亚纳海沟不同模拟深度（50m,1000m,4000m,6000m和10000m）下培养样品的四种胞外酶（氨肽酶、碱肽酶、α-葡萄糖苷酶和β-葡萄糖苷酶）的活性。同时测量培养体系中颗粒有机碳和溶解有机碳含量,分析其随深度动态变化的特点,从而对深海微生物胞外酶降解有机物的特性进行解释。通过对比附生菌和自由菌释放的胞外酶活性,得到不同深度条件下附生菌酶活与自由菌酶活对总酶活的贡献,进而分析附生菌和自由菌在深海碳循环中的作用。最后结合高通量测序结果,分析颗粒有机物沉降过程中微生物胞外酶活性变化与群落组成的关系。主要研究结果如下:1.首先是总胞外酶活性随深度变化特点:四种胞外酶在全部深度水层均可检测到酶活性,且按照酶活性大小排序依次是氨肽酶,碱性磷酸酶,α-葡萄糖苷酶和β-葡萄糖苷酶;四种胞外酶表层Km均大于深层,说明表层可利用底物浓度高,且微生物胞外酶会提升对底物的亲和力来应对深海寡营养环境;氨肽酶酶活随深度的增加始终呈稳定的下降趋势,碱性磷酸酶,α-葡萄糖苷酶和β-葡萄糖苷酶活性在深度小于6000m呈下降趋势,深度大于6000m略有升高。说明高静水压力对氨肽酶的影响最为显著。部分酶活在大于6000m处升高可能与Psychrobacter有关。2.附生菌酶活与自由菌酶活随深度变化特点:在POM从表层沉降至深海的过程中,磷酸酶的自由菌酶活始终大于附生菌酶活;氨肽酶,α-葡萄糖苷酶和β-葡萄糖苷酶在表层附生菌酶活大于自由菌酶活,当深度大于1000m后自由菌酶活逐渐占据主导地位。3.有机碳浓度随深度动态变化与胞外酶活的关系:DOC随深度呈上升趋势,POC随深度呈下降趋势。深海微生物分解POM的速度比它们吸收利用DOC的速度要快。结合胞外酶活结果,深海酶活小于表层酶活,即微生物代谢能力受到抑制,导致DOC积累。4.有机碳浓度变化结果与全部水层检测到酶活这一结果相对应,即胞外酶在POM沉降过程中始终发挥作用,印证了微生物胞外酶是深海碳循环的重要参与者。5.POC与胞外酶活性呈正相关,DOC与深度与胞外酶活呈负相关。且对于分析胞外酶活性来说,DOC的结果是最有意义的。6.在本研究中,各种高酶活性的测量结果可能与拟杆菌、红杆菌、假交替单胞菌和冷杆菌等细菌相关。7.在POM沉降过程中,与PAM相比,FLM可能发挥着更为重要的作用。