植物氮代谢及其环境调节研究进展

氮代谢是植物的基本生理过程之一,也是参与地球化学循环的重要组成部分,植物氮素同化的主要途径是经过硝酸盐还原为铵后直接参与氨基酸的合成与转化,期间硝酸还原酶(NR)、谷氨酰胺合成酶(GS)、谷氨酰胺合酶(GOGAT)、天冬酰胺转氨酶(AspAT)等关键酶参与了催化和调节,以氨基酸为主要底物在细胞中合成蛋白质,再经过对蛋白质的修饰、分类、转运及储存等,成为植物有机体的组成部分,同时与植物的碳代谢等协调统一,共同成为植物生命活动的基本过程,文中概述了植物氮素同化的途径、几种关键酶的特性和调控机制,简述了氮素代谢的信号传导、植物细胞蛋白质的形成、转运、储存和降解过程,基于水分胁迫等关键生态因子对氮代谢的影响及其调节机制的评述,强调了未来需加强研究的7个方面。     

植物呼吸释放CO2碳同位素变化研究进展

稳定性碳同位素是研究碳循环的有效手段。植物呼吸释放CO_2的碳同位素(δ~(13)C_R)变化是研究植物或生态系统与大气碳交换的重要方法,并可以揭示植物的生理过程、碳分配方式及其对环境变化的响应。介绍了目前国内外关于植物δ~(13)C_R变化的研究概况,植物不同器官δ~(13)C_R值及其日变化幅度趋势一致:叶片根系树干/茎,不同功能群植物其呼吸释放CO_2碳同位素组成存在差异。但植物δ~(13)C_R值日变化与呼吸底物的相关性在不同的研究中结果并不一致。导致植物呼吸δ~(13)C_R发生变化的主要原因为光合同位素效应、呼吸底物的供给及呼吸代谢中间产物利用、碳代谢相关酶的活性、LEDR(light enhanced dark respiration)、植物的遗传特性及外部环境改变。目前国际上已有较多关于导致植物呼吸δ~(13)C_R发生变化原因的研究,但内在机制的研究尚未完善。该领域研究在国内鲜有报道,因此,亟需加强我国关于植物δ~(13)C_R短期变化及其潜在呼吸代谢机制的研究。     

植物挥发性有机物合成与代谢途径及其释放与感知调控机制的研究进展CSCD

植物释放的挥发性有机物(biogenic volatile organic compounds,BVOCs)是具有低沸点、易挥发的低分子量亲脂性化合物,在植物发育的整个过程中,它们通常通过不同底物的几个独立途径由不同的酶催化合成,并受关键基因及转录因子等调控代谢,随后在植物细胞内和细胞之间移动而被释放出来,最终作为植物内部信号被植物感知从而进行传递交流,影响着植物各种生理反应。本文对植物BVOCs参与合成及代谢途径的调控机制、释放的细胞生理和理化性质及植物对BVOCs的感知调控进行分析和解读,以期为BVOCs的合成与代谢、释放与被感知机制的进一步研究提供参考。     

植物苯丙氨酸解氨酶基因的研究进展

苯丙氨酸解氨酶(phenylalanineammonia-lyase,PAL)是连接植物初级代谢和苯丙烷类代谢、催化苯丙烷类代谢第一步反应的酶。综述植物PAL基因的研究进展,主要包括PAL基因的结构特点、表达特点和PAL基因表达的调控机制,并指出今后对PAL基因的研究方向。     

植物中钙信号介导的硝酸盐信号途径的研究进展

硝酸盐不仅是植物的主要氮源,而且是植物极为重要的信号分子,参与众多生理生化反应、代谢过程,调控植物的生长和发育.研究发现钙信号参与初级硝酸盐响应过程,然而关于钙信号如何参与硝酸盐信号的感知和硝酸盐信号的传递过程尚未清楚.本文综述了具有钙离子通道活性的环核苷酸门控通道与硝酸盐转运体复合体(Cyclic nucleotid...     

植物有氧呼吸作用中水平衡的教学

呼吸作用是指生活细胞中有机物在一系列酶的参与下,逐步氧化分解,同时释放能量的过程.无论是从能量代谢还是物质代谢来看,呼吸作用都居于植物代谢的中心地位.有氧呼吸是高等植物呼吸的主要形式,通常所说的呼吸作用,主要是指有氧呼吸,即在O2的参与下进行的呼吸作用.H2O不仅作为有氧呼吸的产物,而且也作为底物参与呼吸代谢.本文就潘瑞炽先生主编的<植物生理学>(第4版,以下简称潘书)中"植物的呼吸作用"的内容,从师范院校的教学角度,探讨植物呼吸作用中H2O的平衡问题.     

西伯利亚蝗越冬卵的呼吸代谢规律研究

[目的]西伯利亚蝗Gomphocerus sibiricus L.是新疆亚高山草原和林间草地重要的指示物种,本研究主要探讨西伯利亚蝗卵越冬过程中的呼吸生理变化。[方法]采用多通道昆虫呼吸系统,逐月测定越冬卵的呼吸率、代谢率和呼吸商等指标,分析其变化特征,并监测其环境温度变化,同时解剖蝗卵以观察胚胎发育进度。[结果]越冬过程中,蝗卵的呼吸代谢水平总体呈上升趋势,高低顺序为越冬前期越冬期间越冬后期。越冬前(8—10月)和越冬期间(11—2月),同阶段各月份之间的呼吸代谢水平无显著差异(P0.05);越冬后期(3—4月)呼吸率和代谢率显著升高(P0.05)。越冬前蝗卵的平均呼吸商为0.66,说明其代谢底物主要为脂质;越冬期间蝗卵的平均呼吸商为0.80,表明其代谢底物除脂质外还有部分糖类参与;越冬后期,呼吸商显著升高(P0.05),平均值为1.01,表明其呼吸代谢底物主要为糖类物质。早期胚胎发育主要发生在越冬前期,此时头、胸、腹和附肢等结构已分化完全;越冬期间胚胎发育停滞;越冬后胚胎发育迅速恢复。[结论]越冬过程中,西伯利亚蝗卵的呼吸代谢水平与胚胎发育进度密切相关。为适应胚胎发育需要,蝗卵通过调节呼吸代谢水平及代谢底物来调整其生理状态,以适应外界环境条件的周期性变化,从而顺利越冬。     

利用生物传感技术研究微生物底物间相互作用

建立了以生物传感技术为基础的微生物代谢研究的新方法。以微生物传感器的响应表示微生物对底物的外源呼吸,采用动态响应模型(初始响应斜率R_x=dI/dt),迅速获得细胞相对呼吸速率,由此观察到苯酚和葡萄糖作为共存底物时在不同的微生物代谢过程中表现不同的相互作用类型(抑制、协同或无作用)。传统的底物降解实验与生物传感器法所得结果相吻合。     

大庆盐碱地九种植物根际土壤微生物群落结构及功能多样性

盐碱土是陆地表面生态脆弱区域。它与荒漠化过程相伴而生,不但造成了资源的破坏、农业生产的巨大损失,而且还对生物圈和生态环境构成威胁。研究盐碱地植物根际土壤微生物群落的多样性,对于盐碱土壤的植被恢复和生态重建具有重要意义。运用PCR-DGGE技术和Biolog微平板法,对大庆盐碱地9种不同植物根际土壤微生物结构和功能的多样性进行了分析。结果表明,不同植物根际土壤微生物组成不同,同一科的植物具有相似的微生物组成。对11个克隆进行了序列测定,发现这一地区植物根际优势微生物菌群为变形菌门(Proteobacteria)和酸杆菌门(Acidobacteria)。利用Biolog微平板法分析了微生物群落功能多样性。结果表明,不同植物根际土壤细菌群落对底物碳源的代谢特征存在着一定的差异,其中豆科的野大豆根际土壤细菌对底物碳源的代谢能力最强。     

内生真菌X1-2次级代谢产物研究

在从神农架地区特有植物内生真菌中寻找各种活性次级代谢产物的过程中,从濒危植物珙桐叶片中分离得到一株内生真菌X1-2。经过高效液相色谱(HPLC)和薄板色谱(TLC)分析其固体发酵产物多样性,通过正相硅胶柱层析、重结晶、高效液相色谱制备等手段纯化次级代谢产物,从该真菌中分离获得四个次级代谢产物。经核磁共振波谱(NMR),质谱(MS)等波谱学方法鉴定其结构,四个化合物分别为icosalide A1(1),militarinone A(2),(+)-N-deoxymilitarinone A(3),β-hydroxytetradecanoyl-β-hydroxyl tetraecanoyl-Rha-Rha-C_(14)-C_(14)(4),其中icosalide A1(1),militarinone A(2),(+)-N-deoxymilitarinone A(3)为三个复杂的生物碱类化合物,而化合物4是首次从真菌中获得。