ODURESEARCH人员因氰酸盐分析创新而获得认可

2014年6月12日

威德纳(左)与莫珀和穆赫兰

bet8体育娱乐入口的科学家们发明了一种新方法来测量水生环境中微量的氰酸盐, 这一进展被誉为海洋氮循环和地球微生物进化RESEARCH的突破.

氰酸盐的代谢似乎在地球历史的早期就已经进化出来了，这表明这种化合物被包含在“原始汤”中，最早的微生物生命就是从这种汤中出现的.

ODU海洋学家玛格丽特·穆赫兰和化学家肯尼斯·莫珀的RESEARCH, 以及Ph值.D. 学生布列塔尼·威德纳, 是美国国家科学基金会(NSF)的一篇重点文章的主题吗, 工程与教育创新网站. 看到 http://go.usa.gov/8MwY.

ODU的科学家们与伍兹霍尔海洋生物实验室的安东·波斯特合作开展了这个项目, 质量.

正如重点文章所述, “以前, 评估氰酸盐在水生环境中的重要性是不可能的，因为检测方法缺乏在像海洋这样的化学稀释环境中识别这种化合物的灵敏度. 氰酸盐是有机氮的一种简单形式，浮游植物可以通过适当的酶来代谢它."

文章补充说，RESEARCH小组测量了海水中类似营养物的氰酸盐浓度，相对于表达吸收和代谢它的基因的生物体的丰度. “这是了解氰酸盐在全球氮循环和海洋食物网生产力中所起作用的第一步,文章中写道.

氮是世界海洋中重要的营养物质，因为, 除此之外, 它是生物体的主要组成部分. 这种元素经常限制海洋浮游植物的生长，而浮游植物是海洋食物网的基础.

近二十年来, 穆赫兰, 海洋教授, 地球与大气科学, 一直在追踪水生氮. 她RESEARCH了氮可利用性与浮游植物生长之间的复杂动态关系, 在某些情况下会导致有害藻类大量繁殖和缺氧水域的形成. 她还分析了气候变化与天然水体和大气之间的氮循环之间的关系.

她对营养循环和藻华的RESEARCH使她当选为切萨皮克湾项目的科学和技术咨询委员会成员, 它是大西洋中部各州和美国的联盟.S. 环境保护署. 这项工作还获得了包括美国国家科学基金会在内的众多资助机构的支持.

这一实验室方法学上的最新偶然突破有望为全球氮循环RESEARCH提供重大推动.

《bet8体育娱乐入口》杂志去年发表了一篇由维德纳博士撰写的论文.D. 穆赫兰和莫珀指导的学生, 化学和生物化学教授, 这描述了他们开发的测量海洋环境中低浓度氰酸盐的方法.

尽管RESEARCH人员的突破始于一个简单的想法, 在实际测量海水中这种简单化合物所需的步骤中有很多巧妙之处, 正如他们的期刊文章标题所暗示的那样:“用柱前荧光衍生化色谱法测定海洋和河口水域中纳摩尔氰酸盐浓度.拥有化学学士学位的威德纳坚定地领导了这一指控.

天然水体中氰酸盐的潜在来源包括有机物的分解, 光化生产, 作为微生物细胞代谢副产物的氰酸盐的释放, 工业废水输入, 以及城市和农业景观中的除草剂或尿素径流.

氰酸盐可能是水生氮循环的重要组成部分. 它可以在一个氮贫乏的环境中提供氮的来源，很容易被浮游植物利用. 如果氰酸盐确实能促进微生物生长，这可能有助于初级生产.

几个因素形成了氰酸盐(一种氧的化合物), 碳和氮)几乎不可能在海水中测量. 海洋是一种化学成分被稀释的环境, 海水中通常存在的氰酸盐含量非常少，海水中的盐会干扰大多数化学分析. 因此, 大多数化合物在海水中比在环境中的其他地方更难检测到.

ODU的RESEARCH人员专注于另一种测量氰酸盐的方法, 这是基于生物医学界用来检测血液中氰酸盐的荧光检测. 他们利用了水中2-氨基苯甲酸和氰酸酯之间的反应，产生一种高荧光化合物，这种化合物可以很容易地从其他化合物中分离出来，并通过高效液相色谱(HPLC)进行定量。. “我们应用这种方法来测量切萨皮克湾和大西洋中部地区沿海水域的河口和海水样本中的OCN(氰酸盐)浓度,RESEARCH人员在他们的《bet8体育娱乐入口》文章中写道. OCN浓度范围从0.9 ~ 41 nM(纳摩尔).“纳摩尔是一摩尔的十亿分之一, 液体中物质浓度的标准测量方法是什么. 其他氰酸盐测量方法通常在微摩尔水平上具有检测极限, 1,比纳摩尔水平高1000倍.

ODURESEARCH人员在切萨皮克湾及其周围发现的氰酸盐水平远远高于他们在大西洋中部沿海的大西洋水样中发现的氰酸盐水平. 这并不奇怪，因为离岸越远，营养物浓度越低.

穆赫兰说，莫珀在“解决开发高效液相色谱方法的问题”方面发挥了关键作用. 他是利用HPLC等方法对天然水体进行化学分析的专家, 他是海洋和全球碳循环的资深RESEARCH者.

帖子, 他是海洋生物实验室的RESEARCH员，参与了这个项目, 他告诉《化学与工程网站登录》，ODU科学家的工作是“不小的成就”,“它最终使RESEARCH人员能够测量与海洋环境相关的氰酸盐水平, 他一直怀疑这是基于逆向基因组学的.

除了她在实验室的工作, 威德纳最近一直在北大西洋和东部热带北太平洋和南太平洋进行RESEARCH考察. 在那里，她用她的新方法测量了不同海洋环境中的氰酸盐浓度，并沿着垂直梯度测量了海洋环境的特征. 在这些RESEARCH中，她还测量了自然存在的微生物对氰酸盐的吸收率. 这次海洋考察是由美国国家科学基金会和美国国家航空航天局资助的RESEARCH项目的一部分，穆赫兰是该项目的首席RESEARCH员.

说穆赫兰, “Widner在方法论上的进步使我们能够开始探索氰酸盐在海洋环境中的作用, 还有微生物的进化."

2011年，Widner获得了ODU海洋学硕士学位，并获得了该校Jacques S. Zaneveld捐赠奖学金和Dorothy Brown Smith旅行奖学金(三次).