尽管前人曾利用高丰度氧同位素标记来探究植物光合放氧的氧源，但经过重新评估，发现这些经典实验均存在明显的局限性。例如，氧同位素可能发生了快速交换，这极大地影响了实验结果的准确性。因此，有必要继续深入研究碳酸氢根离子在光合作用中的具体作用机制，以弥补现有研究的不足，推动光合作用研究的深入发展。微藻作为研究光合作用的模式生物，具有繁殖速度快和光合效率高等特点，在全球初级生产力中占据重要地位。为了深入探索微藻藻体碳和氧的渗入规律，借助碳氧双元素双向同位素示踪培养技术，观察并分析不同处理环境下各种微藻的同位素丰度变化以及无机碳氧的利用情况。这一过程不仅有助于揭示重碳酸盐在光合放氧中的直接作用，还为我们重新审视光合作用规律提供新的视角与思路。
本文选用了小球藻（Chlorella sp.）、铜绿微囊藻（Microcystis aeruginosa）和莱茵衣藻（Chlamydomonas reinhardtii），两种绿藻和一种蓝藻作为实验对象，通过碳氧双元素双向同位素示踪方法，探究在不同处理环境下微藻对重碳酸盐中的碳氧的利用特征。本文的主要研究内容和结果如下：
（1）使用高浓度碳酸氢钠和乙酰唑胺（Acetazolamide，AZ）完全抑制微藻的胞外碳酸酐酶活性进行双向同位素示踪培养。通过收集并测定微藻在处理前后的生物量与碳氧同位素丰度，探究微藻在光合作用过程中的碳氧同位素分馏，以及对重碳酸盐的利用。探究三种微藻对重碳酸盐吸收利用特征的差异，重新计算三种微藻在光合作用过程中的碳同位素分馏值。实验结果表明，三种微藻的碳同位素分馏值分别为：小球藻14.72 ‰、铜绿微囊藻16.91 ‰、莱茵衣藻15.45 ‰。
在不添加外源无机碳只利用大气二氧化碳时，三种微藻对HCO3-形式无机碳的利
用份额均为100 %。同时三种微藻十分显著的外源重碳酸盐碳利用率表也明双向同位素示踪技术在研究微藻光合作用对重碳酸盐的利用中的有效性。
（2）实验设置包括对照组以及三个添加不同抑制剂的处理组：阴离子通道抑制剂（4,4'-二异硫氰酸基-2,2'-二苯乙烯磺酸二钠，简称DIDS）、光系统Ⅱ抑制剂（3-（3,4-二氯苯）-1,1-二甲基脲，简称DCMU）以及胞外碳酸酐酶抑制剂（简
称AZ）。本实验以两种碳氧同位素丰度不同的低浓度的碳酸氢钠作为碳氧同位素标记，对实验前后微藻生物质的生物量和碳氧同位素丰度进行了测定。实验结果表明，微藻对重碳酸盐中的碳元素具有显著的利用能力，然而在氧的利用方面并未观察到明显的现象。表明在光合作用过程中，碳酸氢根离子与水之间存在快速的氧同位素交换，进一步说明使用18O 研究光合放氧的经典实验结果不能排除重碳酸盐作为光合放氧底物。

（3）本实验同样设置空白组与三种抑制剂处理组，使用碳酸钙作为同位素标记物。通过双向同位素标记法，探究微藻在外源碳源溶解度较低的情况下，对重碳酸盐的利用情况。实验结果显示，微藻对碳酸钙碳源的吸收与利用率均较低这表明碳酸钙溶蚀效应的高低对微藻重碳酸盐利用的影响较大。后续在使用碳酸钙作为碳氧同位素标记时，应去除培养液中原有的钙镁离子，以免对实验结果的干扰。