Abstract Coccolithophores are a group of phytoplankton widely distributed in the ocean, which secrete extracellular calcite plates termed coccoliths. Coccoliths have been increasingly employed as an archive for geochemical, ecological and paleoclimate studies in recent years. A robust application of coccolith-based geochemical proxies relies on understanding the carbon acquisition strategies and the pathways of carbon supply for calcification. Carbonic anhydrase (CA) plays important roles in the carbon concentrating mechanism s of aquatic algae and potentially also in calcification. However, it is difficult to independently assess the role of CA in carbon supply for photosynthesis versus calcification. To fill this gap, we explored a new method to detect the CA activity inside coccolithophore. To achieve this, coccolithophores were cultured with oxygen and carbon isotope labeled dissolved inorganic carbon (DIC). By exploiting the different behavior of oxygen and carbon isotopes with (sea)water, this double label method can elucidate the significance of CA activity in the calcification pathway. Application of this method to Emiliania huxleyi shows that CA is present in the calcification pathway, and that there is no significant difference in the CA activity between a high and low CO2 treatment. However, under low CO2 treatment E. huxleyi enhanced the bicarbonate pumping rate on both cell and chloroplast membranes. This novel method could be performed on other species of coccolithophores in the future and have a potential to extend our knowledge on coccolith oxygen isotope vital effects.

中文翻译：

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一种同位素标记法经验检测球石藻 Emiliania huxleyi 钙化途径中的碳酸酐酶

摘要 球石藻是一类广泛分布于海洋中的浮游植物，它们分泌胞外方解石板，称为球石。近年来，球石越来越多地被用作地球化学、生态和古气候研究的档案。基于颗石的地球化学代理的稳健应用依赖于对碳获取策略和钙化碳供应途径的理解。碳酸酐酶 (CA) 在水生藻类的碳浓缩机制中起重要作用，也可能在钙化中起重要作用。然而，很难独立评估 CA 在光合作用与钙化的碳供应中的作用。为了填补这一空白，我们探索了一种新方法来检测颗石藻内的 CA 活性。为了达成这个，用氧和碳同位素标记的溶解无机碳 (DIC) 培养球石藻。通过利用氧和碳同位素与（海）水的不同行为，这种双标记方法可以阐明钙化途径中 CA 活性的重要性。将该方法应用于 Emiliania huxleyi 表明 CA 存在于钙化途径中，并且高和低 CO2 处理之间的 CA 活性没有显着差异。然而，在低 CO2 处理下，E. huxleyi 提高了细胞和叶绿体膜上的碳酸氢盐泵送率。这种新方法将来可以在其他种类的球石藻上进行，并有可能扩展我们对球石氧同位素生命影响的知识。通过利用氧和碳同位素与（海）水的不同行为，这种双标记方法可以阐明钙化途径中 CA 活性的重要性。将该方法应用于 Emiliania huxleyi 表明 CA 存在于钙化途径中，并且高和低 CO2 处理之间的 CA 活性没有显着差异。然而，在低 CO2 处理下，E. huxleyi 提高了细胞和叶绿体膜上的碳酸氢盐泵送率。这种新方法将来可以在其他种类的球石藻上进行，并有可能扩展我们对球石氧同位素生命影响的知识。通过利用氧和碳同位素与（海）水的不同行为，这种双标记方法可以阐明钙化途径中 CA 活性的重要性。将该方法应用于 Emiliania huxleyi 表明 CA 存在于钙化途径中，并且高和低 CO2 处理之间的 CA 活性没有显着差异。然而，在低 CO2 处理下，E. huxleyi 提高了细胞和叶绿体膜上的碳酸氢盐泵送率。这种新方法将来可以在其他种类的球石藻上进行，并有可能扩展我们对球石氧同位素生命影响的知识。这种双标记方法可以阐明 CA 活性在钙化途径中的重要性。将该方法应用于 Emiliania huxleyi 表明 CA 存在于钙化途径中，并且高和低 CO2 处理之间的 CA 活性没有显着差异。然而，在低 CO2 处理下，E. huxleyi 提高了细胞和叶绿体膜上的碳酸氢盐泵送率。这种新方法将来可以在其他种类的球石藻上进行，并有可能扩展我们对球石氧同位素重要影响的知识。这种双标记方法可以阐明 CA 活性在钙化途径中的重要性。将该方法应用于 Emiliania huxleyi 表明 CA 存在于钙化途径中，并且高和低 CO2 处理之间的 CA 活性没有显着差异。然而，在低 CO2 处理下，E. huxleyi 提高了细胞和叶绿体膜上的碳酸氢盐泵送率。这种新方法将来可以在其他种类的球石藻上进行，并有可能扩展我们对球石氧同位素生命影响的知识。huxleyi 提高了细胞膜和叶绿体膜上的碳酸氢盐泵送率。这种新方法将来可以在其他种类的球石藻上进行，并有可能扩展我们对球石氧同位素生命影响的知识。huxleyi 提高了细胞膜和叶绿体膜上的碳酸氢盐泵送率。这种新方法将来可以在其他种类的球石藻上进行，并有可能扩展我们对球石氧同位素生命影响的知识。