基于^(31)P核磁共振探究退化高寒湿地土壤磷素演变特征及影响因素

探明高寒湿地不同退化程度土壤磷素组成特征及其形态演变的驱动机制对于湿地生态恢复过程中养分和碳汇的科学管理具有重要意义。以若尔盖自然保护区内相对原生沼泽(RPM)、轻度退化沼泽(LDM)、中度退化沼泽(MDM)、重度退化沼泽(HDM)为对象,采用液相31P核磁共振波谱技术、分段式结构方程模型研究了高寒湿地退化过程中土壤磷素演变特征及主要影响因素。结果表明,高寒湿地退化导致植物群落组成由湿生向中生演替,土壤有机质与氮含量降低。正磷酸盐和磷酸单酯含量随湿地退化呈先增加后降低的趋势,其中正磷酸盐在HDM中相较于RPM降低46.45%,磷酸单酯在LDM、MDM和HDM中相较于RPM分别增加27.02%、54.96%和41.74%;焦磷酸盐和磷酸二酯含量随湿地退化逐渐降低。分段式结构方程模型的拟合结果显示,植被生物量、土壤养分和微生物活性是影响湿地土壤磷素演变的主要因素,其中微生物活性是正磷酸盐、焦磷酸盐和磷酸二酯的正向影响因子,是磷酸单酯的负向影响因子,植物生物量是正磷酸盐和磷酸二酯的正向影响因子,土壤养分虽对各形态磷没有直接影响,但可通过调控微生物活性间接影响焦磷酸盐和磷酸二酯含量。综上所述,湿地退化通过改变植物群落组成、降低土壤养分含量和微生物活性,促进了土壤磷酸二酯分解;重度退化湿地土壤磷有效性因磷酸单酯矿化能力减弱、正磷酸盐含量降低而减小。

基于^(31)P NMR的自然成土过程中有机磷组分演变特征及影响因素研究进展

土壤有机磷(P_(o))是土壤中重要的磷库,其形态、含量与生物有效性随成土过程而发生变化,进而影响土壤磷素供应、养分平衡及生态系统生产力。然而,与土壤无机磷(P_(i))相比,以往的研究对P_(o)的重视不够,这主要是由于土壤中P_(o)的提取、分析和鉴定方法难于P_(i)。近年来,随着液相^(31)P核磁共振(^(31) P NMR)波谱技术在土壤学领域的应用,为定量分析土壤P_(o)组分及含量提供了新的技术手段,同时为更好地理解生态系统演化过程中不同形态P_(o)的转化特征奠定了基础。本文主要总结了土壤P_(o)的种类和性质,介绍了液相^(31)P NMR分析土壤P_(o)的原理和方法,在此基础上综述了自然成土过程中不同形态P_(o)的转化特征及其影响因素,并指出了需进一步研究的方向和关键科学问题:包括量化成土过程中不同形态P_(o)转化速率、途径与环境阈值,阐明不同发育阶段土壤P_(o)与C、N等养分之间的耦合关系及其固释机理,构建不同类型土壤P_(o)演化模型。回答上述问题有助于更好地理解地球关键带磷素生物地球化学循环,为不同发育阶段土壤养分管理与调控及土壤资源可持续利用提供理论依据。

土壤磷形态组分分级及^(31)P-NMR技术应用研究进展

农田生态系统中土壤磷形态转化,影响土壤磷对作物的有效供应。土壤磷分为无机磷和有机磷两大部分。化学连续提取法(chemical sequential fractionation,CSF)研究土壤磷形态分级,采用不同的化学提取剂,分级提取土壤中组成或分解能力接近的有机无机含磷化合物,是目前表征土壤磷素形态的重要方法。但该方法虽历经改进,仍难以确切反映土壤磷的实际组成,提取的不同磷形态间存在重叠,有机磷和无机磷组分分级存在一定的误差;不同分级磷组分对作物的有效性,需谨慎评估。核磁共振波谱技术(nuclear magnetic resonance,NMR)根据核磁共振波谱图上共振峰的位置、强度和精细结构来研究土壤中含磷化合物的分子结构。液相31PNMR可以同吋检测出土壤中多种磷组分,如正磷酸盐、磷酸单酯、磷酸二酯、膦酸脂、焦磷酸盐和多聚磷酸盐,识别土壤提取物磷形态,可将有机磷与无机磷分开。本文综述了应用31P-NMR技术研究土壤磷形态组分的一些进展,总结了样品制备过程、NMR测试参数及在土壤磷形态转化研究中的应用。二维31P-NMR技术发展为鉴定分析土壤中更多种类的含磷化合物提供了契机。

^（31）P－NMR谱在人急性早幼粒白血病HL－60细胞分化代谢研究中的应用

ＨＬ－６０细胞是目前研究诱导分化药物的常用细胞株，应用核磁共振^（３１）Ｐ谱，观察ＨＬ－６０细胞经分化诱导剂全反式维甲酸和新维甲类化合物ＳＬＭ９１２３作用前后的代谢改变，发现分化后的细胞对ＡＴＰ能量的需求明显增高，膜磷脂的合成前体──磷酸单酯也有明显增加，另外还发现分化后的细胞内ｐＨ值有从偏碱性转为偏酸性的趋势，文中对这些改变的可能机制作了探讨。

新型有机磷阻燃剂的^(31)P NMR分析

利用31P核磁共振仪对7种新型有机磷阻燃剂(CEPPA、DPPA、ODOPB、TODP、PPDC、PPD-CO和DCPP)进行了测定和分析,提供了这些阻燃剂的31PNMR化学位移数据,这些数据可用于鉴定阻燃剂结构,通过峰的数量及面积可测定阻燃剂的纯度和杂质含量。结果表明31PNMR分析是检验有机磷阻燃剂纯度的有效方法。

^(31)P核磁共振光谱及薄层色谱分析针剂大豆卵磷脂

本文采用薄层色谱(TLC)扫描法和^(31)p核磁共振光谱(^(31)P NMR)定性及定量地分析了针剂大豆卵磷脂的组份,薄层色谱采用钼蓝显色后在700nm扫描定量结果与^(31)p核磁共振光谱结果基本一致。这二种方法可应用于其他各种生物材料的磷脂分析。而^(31)P核磁共振光谱分析与其他分析磷脂化合物方法相比较,则更具有快速、灵敏、准确性。

急性低氧大鼠脑^(31)P核磁共振波谱研究

31 P磁共振波谱是目前唯一可以用作在体无损伤的检测细胞水平能量代谢变化的非侵入性技术 ,可测得脑内多种能量代谢产物 .目的 :急性低氧大鼠脑组织的31 PMRS检测 .方法 :(1 ) 2 0只成年SD大鼠分为 4组 :低氧 0min(对照 ) ,5min ,1 0min ,1 5min后 ,迅速液氮冷冻 ;(2 )将脑组织研碎后 ,加入高氯酸 (PCA) ,冷冻干燥 ;(3)将提取物用 0 .5mLD2 O溶解后进行MRS检测 .结果 :(1 )急性低氧早期即引起31 PMRS中PCr和ATP峰降低 ,ADP和Pi峰增高 ,PCr/Pi和ATP/Pi降低 ,而ADP/ATP增高 .可交换磷池 (EPP)中PCr的正常值为 42 .4% ,低氧 5min后降到 2 8.9% ,ATP从 33.8%降到 1 9.2 % ,Pi从 1 7.7%升到 42 .0 % .(2 )急性低氧时31PMRS中脑内磷酯分解代谢产物GPC、GPE含量增加 ,说明低氧早期脑内即有膜磷酯的分解增加 .结论 :31 P磁共振波谱可用于脑低氧性疾病的诊断 ,我们波谱中最敏感的指标是PCr/Pi和ATP/Pi,尤其早期降低更为显著 .

L_(7811)鼠腹水肿瘤细胞^(31)P核磁共振的研究

用^(31)P核磁共振技术(^(31)P-NMR)研究了L_(7811)鼠腹水肿瘤细胞和615系鼠胸腺细胞(正常对照细胞)。结果发现在肿瘤晚期阶段,L_(7811)腹水肿瘤细胞的含磷化合物未进入完全不活跃状态。此外,腹水肿瘤细胞的磷脂组成与含量亦有明显改变。因此,^(31)P-NMR谱可做为观察肿瘤细胞内能量生成和某些磷脂合成宏观动态过程的一项参考指标。

中藥紫河车中磷脂组分的^(31)P核磁共振光谱及薄層色谱-吸光度比例系数校正法研究

本文应用^(31)P核磁共振光谱和薄层扫描-吸光度比例系数校正法对補益中药紫河车中的磷脂组分进行了定性及定量分析。结果表明,两种方法检出的磷脂组分一致,薄层扫描定量结果与^(31)P核磁共振定量结果基本一致。两种方法都具有快速、灵敏、样品用量少的优点,^(31)P核磁共振光谱测定具有更高的准确度和重现性。

利用NMR技术测定小麦胚芽中的脂质成分

为深入探究小麦胚芽中的脂质成分,该研究采用不同溶剂分别提取小麦胚芽中的磷脂和中性脂质,利用核磁共振技术(nuclear magnetic resonance,NMR)对小麦胚芽中的脂质成分进行分析,结果表明:^(31)P NMR在小麦胚芽中检测到6种磷脂和相对应的5种溶血性磷脂,以及非脂质含磷化合物甘油磷脂酰胆碱(GPC);磷脂中含量最高的是磷脂酰胆碱(PC),其摩尔浓度为0.42μmol/g,摩尔分数为28.50%,质量浓度为0.31 mg/g,质量分数为30.20%;^(1)H NMR测定小麦胚芽中的多种中性脂质组成及含量,包括甘油三酯(TG)、甘油二酯(DG)、甘油单酯(MG)和游离脂肪酸(FA),其中含量最高的甘油酯是TG,占比为77.25%,含量最低的是2-甘油单酯(2-MG),占比为0.03%;小麦胚芽的甘油三酯和磷脂中检测出亚油酸(L)、油酸(O)和亚麻酸(Ln)等6种不饱和脂肪酸,其中亚油酸的含量最高,在甘油三酯中占比56.26%,在磷脂中占比45.37%。溶血性磷脂和GPC是磷脂的水解产物,DG、MG和FA是甘油三酯的水解产物,这些物质可以反映样品中脂质的水解程度。研究结果表明,利用NMR不仅能够对小麦胚芽脂质的组分进行定性定量分析,而且可以监测小麦胚芽脂质水解程度的变化。NMR技术在小麦胚芽相关产品的脂质分析研究具有重要作用。

核磁共振^（31）P谱研究川芎嗪对细胞高能磷酸盐代谢的影响

利用核磁共振￣（３１）Ｐ普测定鼠肌细胞内α－ＡＴＰ、β－ＡＴＰ、γ－ＡＴＰ、肌酸磷酸盐以及无机磷酸盐的相对含量随时间的变化时，发现注射川芎嗪的小鼠，其肌细胞前四种高能磷酸盐的代谢速率明显高于对照组。此法具有快速和非破坏性的优点，可进行细胞内高能磷酸盐代谢的动态观察。

用小角X射线散射法和^(31)P核磁共振技术研究液晶态油酸多相脂质体的结构

采用小角Ｘ射线散射法和３１Ｐ核磁共振技术研究液晶态油酸多相脂质体的结构。实验表明：胆固醇、油酸、非离子表面活性剂均对ＰＥ脂质体的结构有显著的影响。

31P核磁共振波谱表征高聚合度聚磷酸铵及其链结构

以液体定量^(31)P核磁共振波谱(^(31)P NMR)为主要表征手段,通过建立水中加盐促溶的高聚合度聚磷酸铵(APP)水溶液的制备方法,研究不同溶解温度、测试温度及NMR参数等对APP聚合度的影响,建立了^(31)P NMR准确表征APP的聚合度及其链结构的方法.研究结果表明,于36℃在水中加盐溶解APP,26℃下进行^(31)P NMR测试,既保证了APP溶液良好的溶解性,又在水溶液制备和^(31)P NMR测试过程中不引起APP降解,测得的APP聚合度稳定、准确.利用液体^(31)P NMR确定了不同温度下APP盐水溶液中端基磷和中间磷弛豫时间(T_1),发现T_1与温度呈线性关系,弛豫时间参数(D_1)的设置影响APP聚合度结果,D_1设置不满足磷所需的T_1时,APP的聚合度结果偏大.^(31)P NMR表征APP链结构结果显示,APP的端基磷存在3种化学环境,而溶液离子强度和温度会影响3种端基磷的化学位移;APP的中间磷中含有H^+.此外,提出了中国化工行业标准HG/T 2770-2008中APP高聚合度测定存在的问题.

Composition characterization and transformation mechanism of dissolved organic phosphorus in wastewater treatment using 31P NMR spectroscopy

The migration and transformation of phosphorus components in wastewater treatment plants(WWTPs)play a crucial role in the convergence and circulation of phosphorus.However,the composition and variation of dissolved organic phosphorus(DOP)in WWTPs were unclear because of its complex nature,hindering its efficient detection.In this study,the DOP species and their transformation during the treatment process in WWTP were comprehensively analyzed.First,two enrichment methods were assessed for their effectiveness at facilitating wastewater analysis:lyophilization and aluminum salt precipitation.Aluminum salt precipitation was found to be better because its application allowed 31P nuclear magnetic resonance(31P NMR)spectroscopy to identify more species in the secondary effluent:orthophosphate(Ortho-P)(81.1%–89.3%of the dissolved total phosphorus),pyrophosphates(Pyro-P)(0%–2.3%),orthophosphate monoesters(Mono-P)(7.0%–10.77%),orthophosphate diesters(Di-P)(1.0%–2.96%),and phosphonate(Phos-P)(1.7%–5.16%).Furthermore,the variation and transformation mechanism of phosphorus,particularly those of DOP,during the entire sewage-treatment process were elucidated.Among the treatment steps,biological treatment combined tertiary treatment achieved better DOP removal efficiencies.Therein,biological treatment mainly removed Mono-P and Di-P with removal efficiencies of 33.3%and 41.7%compared with the effluent of the grit chamber.Di-P has higher bioavailability and is more easily converted and utilized by microorganisms than Mono-P.However,Phos-P,with low bioavailability,was hardly utilized by microorganisms,which showed only 18.4%removal efficiency in biological treatment.In tertiary treatment,coagulation process exhibited higher removal ability of Ortho-P(69.1%)and partial removal efficiencies of DOP,resulting in an increase in the DOP proportion in TP.In addition,Phos-P could not be effectively removed through the biological treatment and was only partially reduced via the adsorption process by large particles,zoogloea or multinuclear hydroxyl complexes.The results of this study can provide a theoretical basis for efficient phosphorus removal in WWTPs.

血清31P－核磁共振波谱（NMRS）对胃癌诊断意义的研究

为探讨３１Ｐ－核磁共振波谱（ＮＭＲＳ）对胃癌诊断的可行性，采用ＶＸＲ－３００超导核磁共振仪测量人血清标本１１４例，其中胃癌５６例，健康对照５８例，分析比较了它们各自的三个主要谱峰ａ、ｂ和ｃ。结果发现，二组间谱峰的化学位移Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃ相差很小（０．５〉Ｐ〉０．２）。谱峰强度则有明显变化。计算谱峰ａ与谱峰ｂ和ｃ的总面积积分值之比（ａ／ｂｃ），胃癌组与对照组ａ／ｂｃ的均值分别为０．１８８±０．

Influence of climate warming and nitrogen deposition on soil phosphorus composition and phosphorus availability in a temperate grassland,China

Climate warming and nitrogen （N） deposition change ecosystem processes, structure, and functioning whereas the phosphorus （P） composition and availability directly influence the ecosystem structure under condi- tions of N deposition. In our study, four treatments were designed, including a control, diurnal warming （DW）, N deposition （ND）, and combined warming and N deposition （WN）. The effects of DW, ND, and WN on P composition were studied by 3~p nuclear magnetic resonance （3~p NMR） spectroscopy in a temperate grassland region of China. The results showed that the N deposition decreased the soil pH and total N （TN） concentration but increased the soil OIsen-P concentration. The solution-state 31p NMR analysis showed that the DW, ND and WN treatments slightly decreased the proportion of orthophosphate and increased that of the monoesters. An absence of myo-inositol phosphate in the DW, ND and WN treatments was observed compared with the control. Furthermore, the DW, ND and WN treatments significantly decreased the recovery of soil P in the NaOH-EDTA solution by 17%-20%. The principal component analysis found that the soil pH was positively correlated with the P recovery in the NaOH-EDTA solution. Therefore, the decreased soil P recovery in the DW and ND treatments might be caused by an indirect influence on the soil pH. Additionally, the soil moisture content was the key factor limiting the available P. The positive correlation of total carbon （TC） and TN with the soil P composition indicated the influence of climate warming and N deposition on the biological processes in the soil P cycling.

基于液相^(31)P核磁共振分析的沉积物样品制备方法研究

液相31P核磁共振(phosphorus-31 nuclear magnetic resonance,31P-NMR)是近年来用于分析沉积物有机磷组成的新技术.本研究围绕31P-NMR分析沉积物样品的制备过程(包括样品前处理方法、提取时间、提取剂比例、样品浓缩等)进行探讨.结果表明,采用风干的沉积物样品进行提取,磷的提取效率明显提高.提取过程中,沉积物磷的释放主要在前8 h,为提高磷的提取效率,可将提取时间延长至12～16 h.提取比例[m(沉积物)∶V(提取剂)]1∶8与1∶20相比,在浓缩倍数相同的情况下,前者获得的31P-NMR信号峰多于后者,因此提取比例倾向于使用1∶8.提取液样品在28℃下旋转蒸发浓缩,并经低温离心后,磷无显著损失.

一种脑代谢研究的有效方法——高分辨率磁共振波谱分析

介绍了一种脑代谢研究的有效方法 .成年大鼠脑经漏斗法液氮冷冻 ,制备脑组织高氯酸提取物并冷冻干燥 ,所得固体溶于D2 O后用1 H和31 P磁共振波谱 (MRS)检测 .结果表明 :脑高氯酸提取物的磁共振波谱有着极好的分辨率 ,31 PMRS可以分辨出ATP、ADP、磷酸肌酸(PCr)、无机磷以及多种磷酯和糖磷 ;1 HMRS可以分辨出乳酸 (Lac)、N 乙酰天冬氨酸 (NAA)、胆碱 (Cho)、肌酸 (Cr)、GABA、肌醇 (Ino)、琥珀酸 (Suc)以及多种氨基酸 .各波峰积分后得到各种物质的相对含量 ,而这些代谢中间产物的相对含量变化可以反应脑内的代谢状况和脑受损伤情况 .

近三十年农田土壤磷分子形态的研究进展

农田土壤磷的赋存形态决定迁移、转化及归趋过程,单单通过全磷或有效磷含量并不能全面、准确、长效地评估土壤磷的养分供应能力和生态环境风险,探索可持续的农田磷素管理措施迫切需要能够科学表征、准确认识土壤磷形态。随着分析测试技术发展,农田土壤磷形态领域经历了以传统连续提取法为主的分级组分研究,到目前基于先进光谱技术的分子形态研究的发展历程。液相磷-31核磁共振技术(P-NMR)、基于同步辐射的X射线吸收近边结构谱技术(P-XANES)是当今土壤磷分子形态表征的主流技术,分别促进土壤多种有机磷和无机磷(铁磷/钙磷/铝磷)分子形态的有效识别。借助Histcite软件进行引文网络分析,梳理了近三十年(1990—2019年)土壤磷分子形态研究发展历程中具有重大借鉴意义的关键性成果,基于此综述了该领域的发展脉络,归纳发现农田土壤磷分子形态研究最初主要借助P-NMR技术侧重有机磷分子形态表征,而后过渡至与同步辐射XANES以及X射线微探针技术相结合,实现了土壤磷分子形态的全面认识。最后,对多谱学技术联用推动土壤磷分子形态研究的发展趋势进行了展望。

利用核磁共振研究脂肪氧合酶酶促氧化蛋黄磷脂

利用^(31)P核磁共振比较酶促氧化前后蛋黄磷脂的组成,通过^(1)H核磁共振监测并比较空白组(未氧化)与脂肪氧合酶酶促氧化及95℃水浴加热氧化过程中脂肪酰基的相对物质的量、一级和二级氧化化合物含量的变化。结果表明:磷脂酰胆碱和磷脂酰乙醇胺是蛋黄磷脂的主要成分;蛋黄磷脂氧化后,磷脂酰胆碱和磷脂酰乙醇胺含量均下降,而溶血性磷脂含量增加;所有被氧化的蛋黄磷脂样品中总不饱和脂肪酸相对物质的量均下降,而饱和脂肪酸相对物质的量均上升;其中在pH 6酶促条件下,亚油酸降解速率最快。脂肪氧合酶在pH 6条件下催化氧化蛋黄磷脂生成更多的氢过氧化物,加热后主要生成(Z,E)-2,4-二烯醛;而在pH 9条件下蛋黄磷脂生成氢过氧化物后快速降解,在加热后生成较多正构烷醛。因此,可以利用脂肪氧合酶在pH 6条件下催化氧化蛋黄磷脂生成更多的2,4-二烯醛类风味化合物。