植物组织中游离氨基酸在盐胁迫下响应的研究进展

氨基酸作为生物功能大分子蛋白质的基本组成单位和植物体中重要的氮代谢物,对植株的氮代谢以及压力胁迫下植株的抗性都具有重要的作用。由于土地盐碱化的加剧,近年来对盐胁迫下植物组织游离氨基酸的响应研究日益增多,但是研究盐胁迫对植物组织游离氨基酸的影响主要都在强调中性盐的作用,而很少有人关注碱性盐胁迫下的响应情况。文章将主要关注盐胁迫下植物中游离氨基酸所扮演的角色,综述了当前植物中游离氨基酸在盐胁迫下响应研究概况和最新进展,主要内容包括盐胁迫下植物中游离脯氨酸(Pro)、γ-氨基丁酸(GABA)的响应机制以及植物中其它游离氨基酸的响应情况,并且阐述了今后的研究应关注复合环境压力胁迫下植物组织游离氨基酸以及相应代谢物组的响应研究,提出了施加氨基酸肥料以增强作物在逆境胁迫下抗性的新思路。

气相色谱-燃烧-同位素比值质谱法分析氨基酸氮稳定同位素并初步评估水生生物体营养级

氨基酸稳定氮同位素(δ^(15)N)分析能准确有效地评估生物体的营养级以及氮在食物链中的流动。本研究优化了氨基酸氮同位素的分析方法:样品在酸性条件下水解后,释放出的蛋白质氨基酸经阳离子交换树脂纯化后,衍生为对应的N-新戊酰基,O-异丙醇(N-pivaloyl-isopropyl,NPP)酯,利用气相色谱-燃烧-同位素比值质谱仪(Gas chromatography-combustion-isotope ratio mass spectrometry,GC-C-IRMS)测定其δ^(15)N。经非极性气相色谱柱DB-5ms分离后,13种氨基酸NPP酯衍生物均可得到良好的基线分离。在样品量不低于20 ng N条件下,GC-C-IRMS方法的精密度优于1‰,测得的δ^(15)N值与EA-IRMS法测得的δ^(15)N值没有明显差异。阳离子树脂纯化前后各氨基酸δ^(15)N值差异低于1‰,表明没有产生明显的同位素分馏。采用本方法成功地估算了阿哈湖生态系统中常见水生生物的营养级,可作为研究氨基酸代谢以及生态系统特征的新方法。

贵阳秋季PM_(2.5)水溶性离子组成特征及来源解析

水溶性无机离子是PM_(2.5)的主要组分之一,对研究PM_(2.5)的物理化学性质,来源及其形成机理具有重要意义.本研究于2017年9月—2017年11月期间在贵阳城区采集了80个PM_(2.5)样品,并测定了8种水溶性离子浓度,探讨贵阳秋季PM_(2.5)水溶性离子组成特征及来源.结果表明贵阳秋季PM_(2.5)中无机离子的平均质量浓度为15.99μg·m^(-3),阴离子和阳离子的平均质量浓度分别为10. 90μg·m^(-3)、5. 09μg·m^(-3); SO_4^(2-)(8. 53±4.63μg·m^(-3))平均质量浓度最高,其次是NH_4^+(2.56±1.62μg·m^(-3))、NO_3^-(2.21±2.96μg·m^(-3))、Ca^(2+)(1.98±0.88μg·m^(-3)),最后依次是K^+(0.37±0.24μg·m^(-3))、Cl-(0.16±0.11μg·m^(-3))、Mg^(2+)(0.11±0.03μg·m^(-3))、Na^+(0.07±0.06μg·m^(-3)); NH_4^+、SO_4^(2-)、NO_3^-是主要水溶性离子,所占比例为83%; NO_3^-/SO_4^(2-)值平均为0.21±0.12,远小于1,说明贵阳秋季PM_(2.5)以固定源污染为主.相关性分析表明,PM_(2.5)中NH_4^+主要以(NH_4)_2SO_4、NH_4HSO_4、NH_4NO_3的形式存在,Ca^(2+)与Mg^(2+)来源可能相同.结合富集系数分析NO_3^-、SO_4^(2-)、Ca^(2+)、K^+、Mg^(2+)基本都是来源于陆源贡献,NO_3^-、SO_4^(2-)是人为源,Ca^(2+)、K^+、Mg^(2+)是地壳源,此外Mg^(2+)还有一部分海源贡献.

长沙市秋季PM_(2.5)中水溶性离子特征及其来源解析

为探究长沙市秋季PM_(2.5)水溶性无机离子组成特征和来源,于2017年9月～11月在长沙城区连续采集大气颗粒物PM_(2.5)样品共85个,并用离子色谱仪分析样品中的9种水溶性无机离子(F^-、Cl^-、NO_3^-、SO_4^(2-)、K^+、Na^+、Ca^(2+)、Mg^(2+)、NH_4^+)。结果表明,长沙市秋季PM_(2.5)质量浓度的平均值为56. 3±39. 6μg/m^3,总水溶性无机离子质量浓度平均值为29. 47±19. 10μg/m^3,占PM_(2.5)的52. 3%,其中NO_3^-、SO_4^(2-)、NH_4^+是PM_(2.5)中最主要的离子成分。霾天PM_(2.5)平均质量浓度约是清洁天的3倍,NO_3^-、NH_4^+、K^+、Cl^-四种离子的快速增长对霾天PM_(2.5)中离子的贡献最大。由PMF模型解析可知,秋季大气PM_(2.5)主要来源于机动车尾气和燃煤源,而扬尘、生物质燃烧源、工业源和海盐的贡献不到30%。长沙市秋季大气污染呈现机动车尾气等移动源和燃煤等固定源的混合型污染为主。

焦作市冬季PM2.5中水溶性离子组成特征及来源解析

为探讨焦作市冬季PM2.5中水溶性离子特征及其来源,于2017年12月至2018年2月在焦作市区连续采集大气颗粒物PM2.5样品,测定其中9种水溶性离子浓度。结果表明,焦作市冬季PM2.5质量浓度为(99.11±73.26)μg/m3,总水溶性离子质量浓度为(66.88±48.68)μg/m3,其中NO3-、SO42-、NH4+是水溶性离子的主要成分,3者合计占总水溶性离子的81.5%(质量分数)。与清洁天相比,污染天NO3-、SO42-、NH4+在PM2.5中的占比显著增加,表明人为活动排放的二次污染物是焦作市冬季污染天PM2.5的主要贡献成分;随着相对湿度的增加,大气中存在明显的气溶胶二次转化过程;焦作市大气PM2.5移动源贡献大于固定源。焦作市PM2.5中水溶性离子在清洁天主要受工业和生物质燃烧影响,而在污染天主要受气态污染物二次转化影响;后向轨迹聚类显示,采样期间焦作市主要受京津冀地区、西北地区气团影响。

中国陆地生态系统叶凋落物分解的格局及控制因素

分析我国大空间尺度下气候对叶凋落物分解的调控机制,可以为预测中国生物地球循环对未来气候变化的响应提供理论基础和数据支持。针对我国大空间尺度下叶凋落物的分解建立数据库,中国叶凋落物平均分解速率为0. 726y-1,其中阔叶>草本>针叶。分解速率与年均温、年均降水、凋落物N、P和K含量正相关,而与凋落物C、纤维素和木质素含量负相关。本研究证明气候可以直接影响凋落物分解,但是并不支持气候通过凋落物性质而间接影响凋落物分解这一观点。年均降水和凋落物养分含量解释了全部叶凋落物分解速率85. 4%的变异,而年均降水和凋落物纤维素含量解释了阔叶凋落物分解速率84%的变异。这些结果表明,大空间尺度下,气候和凋落物性质直接影响着中国陆地叶凋落物分解,且气候比凋落物性质更重要。

高效液相色谱法测定桂花叶片中游离氨基酸浓度

建立了自动在线柱前衍生反相高效液相色谱法同时测定桂花叶片中21种游离氨基酸的方法。样品超纯水超声提取,经阳离子交换树脂柱纯化,有效降低了色素、糖类等杂质对定量的影响,同时减轻了样品对液相色谱柱的损害。以邻苯二甲醛(OPA)与9-芴甲基氯甲酸酯(FMOC)为衍生剂,Agilent Zorbax Eclipse-AAA色谱柱分离,梯度洗脱,荧光检测器检测,在19min内完成桂花叶片中21种氨基酸的分析,双内标法定量。结果 21种氨基酸线性关系、精密度、准确性、重现性良好。标准氨基酸的保留时间和峰面积平均相对标准偏差分别为0.14%和2.99%,加标回收率平均为91.09%。桂花叶片游离氨基酸中,含量最多的是谷氨酸,占总游离氨基酸的24%。本实验方法保证了氨基酸浓度定量的准确可靠性,可用于高等植物叶片中游离氨基酸浓度的测定。

东北亚冬季PM2.5水溶性离子空间分布特征及来源

为探讨东北亚冬季PM2.5水溶性离子空间分布特征及来源,测定了2017~2018年沈阳冬季PM2.5水溶性离子浓度.结果显示:沈阳冬季PM2.5水溶性离子平均质量浓度为28.5±11.9μg/m^3,二次离子(SO4^2-、NO3-和NH4^+)的浓度最高,分别占总水溶性离子质量浓度的31.0%、22.4%和19.2%.运用离子化学计量学关系、相关性和主成分分析,探讨了沈阳冬季PM2.5水溶性离子的可能来源.并整合了东北亚冬季(中国东北、韩国、日本)近20a来PM2.5水溶性离子数据,发现沿着东亚冬季风,东北亚冬季PM2.5水溶性离子浓度从中国东北,经韩国海岸、韩国和济州岛,日本海岸至日本整体呈下降趋势,在韩国和日本出现局部上升,且在不同区域,不同水溶性离子占比明显不同.其中,韩国冬季PM2.5中SO4^2-、Ca^2+和K+受外来源影响显著,NO3-和NH4+主要来自本地源,Cl^-、Na^+和Mg^2+主要来自本地源或海源;日本中部冬季PM2.5中SO4^2-、NO3^-、NH4^+和K^+主要来自本地源,Cl^-、Ca^2+、Na+和Mg^2+主要来自本地源或海源.

中部城市秋冬季PM_(2.5)水溶性离子的化学特征及来源

PM_(2.5)是影响空气质量、引发灰霾污染发生的关键污染物.本研究以南昌为主要采样对象,分析了南昌市2017—1018年秋、冬季PM_(2.5)和水溶性无机离子(WSIIs)的化学组成及其来源,并同时期采样和对比分析了中部城市(武汉和长沙)秋冬季(10月和1月)PM_(2.5)及WSIIs化学特征及其来源.结果表明,南昌市采样期间WSIIs平均占PM_(2.5)质量浓度的60%以上,PM_(2.5)和WSIIs组成在秋、冬季差别明显,在秋季,PM_(2.5)为(22.5±9.1)μg·m^(-3),空气质量较清洁,以SO_(4)^(2-)为WSIIs中最高含量的组成离子;NO_(3)^(-)的氧同位素(δ;0)值为+72.2‰±5.5‰,贝叶斯同位素混合模型表明NO_(3)^(-)以OH氧化为主要生成路径(占比54%,N_(2)O_(5)水解路径占比46%);以SO_(4)^(2-)和过量的NH_(4)^(+)作比较表明秋季一般亏损NH_(4)^(+).而在冬季,PM_(2.5)和WSIIs浓度水平比秋季有较大提高,分别为(57.6±20.9)μg·m^(-3)和(47.2±16.2)μg·m^(-3),冬季以NO_(3)^(-)为WSIIs的最高含量组成离子,δ^(18)O-NO_(3)^(-)值明显提高为+86.1%±5.1‰,NO_(3)^(-)以N_(2)O_(5)水解为主要生成路径(占比为75%);SO_(4)^(2-)和过量的NH_(4)^(+)作比较表明富NH_(4)^(+),冬季NO_(3)^(-)的快速增长和NH_(4)^(+)富余是PM_(2.5)浓度增加的重要驱动因素.基于PMF和后向轨迹分析,气团在中部城市的环流是三大城市PM_(2.5)和SNA共同污染的重要因素,说明中部城市的大气污染区域效应明显,尤其是在冬季.南昌秋季PM_(2.5)主要由二次源和扬尘贡献(共占78%),冬季主要由二次源和工业贡献(共占69%).武汉和长沙PM_(2.5)秋冬季都以二次源和工业贡献为主.

赣江南昌段水体尿素时空分布及其来源

于2017年1月至2月和6月至7月对赣江南昌段6个采样点进行了水样采样,用二乙酰一肟硫氨脲分光光度法测定了水样中尿素的浓度。结果显示,赣江南昌段上游支流锦江水体中浓度在丰水期尿素(3.2±1.6)μmol/L高于枯水期(1.7±0.8)μmol/L,表明农业尿素肥料是锦江丰水期尿素的主要来源。无论是丰水期还是枯水期,赣江南昌段上游市汊至中游的外洲,尿素浓度呈下降趋势,表明该水段受人为源尿素的影响较小。从外洲至赣江南昌段下游的3条支流中,尿素浓度都呈上升趋势,表明南昌市生活污水排放是赣江南昌段下游水体中尿素的主要来源。

叠氮化钠氧化法测定生物组织中半胱氨酸含量

生物组织中的巯基活性重金属主要与半胱氨酸结合,是其代谢过程(如储存、转运和排泄等)主要存在形式。由于水解过程中半胱氨酸会被破坏,因此建立了一种氧化水解预处理方法,定量分析生物组织中的半胱氨酸。胱氨酸/半胱氨酸通过叠氮化钠氧化为磺基丙氨酸后,用氨基酸分析仪检测。结果表明,胱氨酸和磺基丙氨酸的定量限较低,分别为15 pmol和12 pmol;在10~200 nmol/mL浓度范围内有较好的线性关系(R 2>0.99)。胱氨酸和半胱氨酸的加标回收率均在90%以上。初级生产者半胱氨酸含量较低,然而不同消费者(如鱼类)肌肉组织中半胱氨酸含量差异不明显。综上所述,建立的基于叠氮化钠氧化水解法测定半胱氨酸含量的方法成熟可靠,可用于生物组织中胱氨酸/半胱氨酸含量的测定。

马尾松针叶组织稳定硫同位素地球化学特征及来源示踪

对贵州地区(贵阳)和云南地区(昆明、曲靖)的马尾松针叶组织中的无机硫(S SO4)和总硫(S T)的含量及其δ34S值进行了测定.结果表明,贵阳地区针叶组织中的无机硫和总硫含量明显高于云南地区,各采样地大气SO2浓度和针叶无机硫含量存在较好的正相关关系,但和总硫不存在显著相关关系,说明针叶组织无机硫含量的变化相对于总硫更能可靠地反映大气硫输入.贵阳地区针叶中无机硫δ34S平均值为-7.22‰,明显低于云南地区针叶中的无机硫δ34S(3.85‰),这与贵阳地区燃煤的硫同位素组成低于云南燃煤的硫同位素组成有关.无机硫和总硫含量在昆明钢铁厂和曲靖火电厂附近针叶中都表现为与离工厂距离呈反比,而δ34S则表现为在昆明钢铁厂附近随距离变大而偏负;在曲靖火电厂附近随距离变大而偏正,这主要是由工厂燃煤来源的大气硫沉降所决定的.

维管束植物樟树和马尾松叶组织氮、硫含量指示贵阳地区大气氮、硫沉降的空间变化

同时测定了从贵阳市区到农村3个方向采集的樟树叶、马尾松叶、根际土以及苔藓共计296个样品的氮、硫含量，结合苔藓氮、硫含量估算了相应区域大气氮沉降量和 SO2浓度.结果表明樟树叶氮含量（1.01％～2.37％）和马尾松叶氮含量（0.99％～2.42％）在市区最高，往外明显降低，而在较远农村区域（﹥24 km）又出现回升，反映了农村地区大气输入的氮有所增加；叶硫含量变化范围分别为0.16％～0.43％和0.18％～0.32％，均呈现在市区最高，向外逐渐降低的趋势，在距市区最远处（30～36 km）达到最低值，表明市区的生产生活向大气输入了较高的硫.各区域土壤氮、硫含量均无显著差异，将樟树、松树叶氮、硫含量分别与大气氮沉降量和 SO2浓度（由苔藓氮、硫值计算）进行线性回归分析，发现樟树、松树叶氮含量与大气氮沉降量以及樟树、松树叶硫含量与大气 SO2浓度均呈显著正相关（P 〈0.05）.研究表明维管束植物樟树与马尾松叶组织氮、硫含量的变化特征能同时很好地指示贵阳区域大气氮、硫沉降的空间变化.

洞庭湖PM2.5重污染期水溶性离子污染特征和来源

于2017年9—12月在我国中部大气背景点洞庭湖采集PM2.5,分析水溶性离子成分,以研究其组成、分布特征及来源等。结果表明,采样期间洞庭湖PM2.5浓度平均值超过日均一级标准限值,主要成分是水溶性离子,其中NO3-、SO42-、NH4+在总离子浓度中分别占42.7%、27.4%、23.7%。NO3-、SO42-的摩尔浓度与NH4+拟合度较好,NH4+的量比酸性离子略占优势,说明NO3-和SO42-基本被NH4+中和。线性拟合表明NH4+与NO3-和SO42-主要以NH4NO3和NH4HSO4的形式存在。硫氧化率和氮氧化率说明SO42-和NO3-主要来自SO2和NOx的二次转化。二次转化受气象条件的影响;冬季比秋季更加有利二次转化,尤其是NO3-和NH4+的生成。后向轨迹气团分析发现,采样期间大气污染主要受中部地区和局地区域气团的影响,从山东半岛附近传输的气团对洞庭湖区域可能会产生海源的影响。本研究可为中部地区尤其是农业区域的大气污染成因和治理措施提供理论基础。

基于单体氨基酸氮同位素的鄱阳湖水生生态系统食物网结构

过去的数十年内,利用单体化合物(尤其是氨基酸)氮同位素分析技术追踪氮的来源、转化和归宿,已经成为生态学和生物地球化学研究中的重要手段.在氨基酸代谢过程中,以苯丙氨酸为代表的“源”氨基酸分馏极小(<0.5‰),而以谷氨酸为代表的“营养”氨基酸极度偏正(+6‰^+8‰),因此比较不同氨基酸氮同位素差异可以用来高精度定量生物营养级位置.本研究应用成熟可靠的氨基酸氮同位素测定方法,解析了鄱阳湖水生生态系统中主要生物的营养级位置,结合不同食物来源的相对贡献,建立了从初级生产者到顶级捕食者的水生生物网营养结构图.作为一种前沿的手段,单体氨基酸氮同位素方法建立在氨基酸代谢的生物化学理论基础上,因此能够可靠地确定生物体营养级位置.