大气二氧化碳和臭氧浓度升高对植物挥发性有机化合物排放影响的研究进展

对流层大气中CO₂和O₃浓度变化可对植物挥发性有机化合物(VOCs)的排放产生一定影响,而植物VOCs具有很高的化学活性,可影响低层大气的化学组成,促进光化学污染的形成,对温室效应和全球变化具有潜在的影响.文中总结了大气CO₂和O₃浓度单独及复合作用对植物VOCs排放规律的影响,并对今后植物VOCs排放规律及多重环境胁迫下城市树木VOCs释放机制的研究进行了展望.     

植物源挥发性有机物的生态意义(综述)

植物释放的挥发性有机气体(volatile organic compounds, VOCs)在对流层大气中通过一系列氧化还原反应,改变大气的化学组成,对臭氧合成、一氧化碳生成、甲烷氧化等有重要作用,其氧化物质对区域乃至全球的环境和气候都产生一定的影响。本文综述植物释放的VOCs对大气化学、温室效应、光化学烟雾的影响;介绍VOCs释放机制、合成途径及排放速率;对今后研究方向和大面积种植林木、城市绿化提出建议。     

几种海南岛热带雨林优势种植物挥发性有机物排放对模拟氮沉降的短期响应

BVOCs(Biogenic Volatile Organic Compounds)是植物向大气释放的一类重要气态化合物，能参与大气化学过程和陆地生态系统碳素循环。分析环境因子对BVOCs排放的影响，对科学认识未来气候变化具有重要意义。氮素作为植物生长、发育所需的大量营养元素之一，其沉降增加是当前全球气候变化的主要驱动因素之一，但学者对BVOCs如何应对氮沉降增加知之甚少。因此以海南岛热带雨林树种：木荷(Schima superba)、厚壳桂(Cryptocarya chinensis)和线枝蒲桃(Syzygium araiocladum)为研究对象，通过温室盆栽实验模拟氮沉降对3个树种BVOCs释放的短期效应。主要结论如下：(1)自然状态下，从木荷、厚壳桂和线枝蒲桃的枝叶中鉴定出14、34和24种挥发性有机化合物，包括异戊二烯、单萜烯、倍半萜烯和其他挥发性有机化合物(烷烃、羰基、醛、醇、酯、醚和酸),此外三个阔叶树种释放BVOCs的速率呈厚壳桂>木荷>线枝蒲桃；(2)外源施氮均促进了三种植物幼苗VOCs释放，其中总VOCs释放速率和成分数量均随施氮浓度的升高而增加，且叶面...     

城市植物源挥发性有机化合物排放特征及其大气环境效应研究进展

在外界环境的刺激下，植物会通过释放挥发性有机化合物来维护自身生长。城市是人类活动的主要集聚地，剧烈的人为干扰导致城市环境特征呈现出复杂的变化趋势，从而使城市植物排放挥发性有机化合物的过程与自然界出现较大差异。城市中的植物源挥发性有机化合物(Biogenic Volatile Organic Compounds, BVOCs)会直接与城市中的氧化物质接触，生成二次污染物，并在高温、强光照的条件下发生光化学反应，严重破坏城市大气环境，危害居民健康。总结了城市BVOCs的常见类型、作用机制及现有研究方法，分析了不同时间、空间和人类活动背景下的城市BVOCs排放特征，并进一步梳理了当前研究的不足，提出未来重点研究方向，旨在为大气环境治理、环境空间规划、居民健康保障等方面的城市管理工作提供指导。     

植物挥发性气体(VOCs)研究进展

植物挥发性气体(VOCs)在植物一植食性昆虫-天敌三级营养关系、植物间信息传递及适应性改变上都发挥着重要作用.植物释放VOCs具特异性、系统性、时序性与节律性等特点,VOCs主要在寄主选择行为、产卵行为、求偶行为、引来昆虫夭敌干涉等方面影响植食性昆虫.VOCs-介导的植物间信息传递作用包括4个过程:"释放者"植物合成及释放气体、气体在空气中的运输、气体在植物表面的吸附及"接收者"植株对气体信号的感知.收集VOCs的方法主要有吸附-溶剂洗脱法和吸附-热脱附法.     

大气二氧化碳浓度增加对木本植物BVOCs释放的影响

植物挥发性有机化合物(biogenic volatile organic compounds,BVOCs)在近地表臭氧和二次有机气溶胶生成中有重要作用,而大气CO2浓度上升对植物BVOCs释放有显著影响。利用Meta-analysis方法对已发表的数据进行整合分析发现:(1)总体而言,大气CO2浓度增加会导致不同木本植物(常绿与落叶)BVOCs释放降低;(2)就不同木本植物BVOCs释放而言,大气CO2浓度增加主要导致落叶植物BVOCs释放速率降低,而常绿植物则以增加为主;(3)就植物释放BVOCs种类而言,大气CO2浓度增加显著降低异戊二烯的释放速率,对单萜烯释放速率则无显著影响。结果可为阐明陆地生态系统BVOCs释放对全球CO2浓度增加的响应提供依据。     

植物源VOCs及其对陆地生态系统碳循环的贡献

综述了近20a来国内外关于植物源VOCs的研究进展。分析了植物源VOCs主要组成成分、生理-生态基础,以及影响植物VOCs释放速率的主要因素。重点探讨了植物源VOCs对陆地生态系统碳循环的潜在重要性,提出一些值得关注的问题。     

广聚萤叶甲取食对豚草挥发物组分的影响

植物在遭受植食性昆虫为害后,会系统性地释放虫害诱导挥发物(HIPVs).为探明广聚萤叶甲取食对豚草挥发物组分的影响,本研究采用动态顶空吸附法和气相色谱-质谱联用仪(GC-MS),收集并分析了豚草在受机械损伤和受广聚萤叶甲取食损伤前后挥发物组分及相对含量的变化.结果表明,豚草健康植株与损伤植株的挥发物组分和相对含量具有明显的差异.与健康植株相比,受机械损伤后的豚草挥发物中新出现了乙酸芳樟酯、桉树醇、十二醛、γ-木罗烯、植物醇、β-波旁烯,这些化合物在受损后立即释放,表明它们是组成型豚草挥发性有机化合物(VOCs);受取食损伤后,挥发物中大根香叶烯D的相对含量显著增加,表明大根香叶烯D为诱发型VOCs;而较于健康植株和机械损伤植株,取食损伤后的豚草VOCs中增加了桧烯、辛醛、β-罗勒烯、香茅醇,表明这些化合物为HIPVs.此外,机械损伤与取食损伤对豚草VOCs组分的影响有所不同.受机械损伤后,挥发物的种类减少后(损伤后第3天)很快又恢复到健康水平,而受取食损伤后,VOCs的种类逐渐减少(损伤后3d内).受损后不同时期挥发物的种类和相对含量亦有显著差异.受损后的早期(1 d),释放的多为一些豚草绿叶性物质,而在后期有一些诱导物释放.本研究结果为利用豚草VOCs和HIPVs组分提高广聚萤叶甲对豚草的防控效果奠定了重要基础.     

城市植物挥发性有机化合物排放与臭氧相互作用及其机制

近地面臭氧(O₃)已成为继PM_2.5后影响我国空气质量的一种重要二次污染物。随着氮氧化物浓度的持续下降和气候变暖的加剧,城市O₃的形成对挥发性有机化合物的浓度更加敏感。近年来城市绿色空间显著增长,植物源挥发性有机化合物(BVOCs)排放和浓度逐年增加。针对BVOCs与近地面O₃之间复杂的交互作用,从植物BVOCs的特性与作用出发,综述了不同因素尤其是O₃浓度增加对树木生理状态及BVOCs排放速率的影响,定量分析了已有研究中O₃对不同植物异戊二烯和单萜烯排放速率的影响,以及BVOCs对O₃形成的贡献,总结了BVOCs与O₃相互作用研究领域存在的不足。未来亟需加强的研究包括：(1)城市树种BVOCs排放因子的实测,建立物种的排放速率数据库,优化模型参数,提升精细尺度BVOCs排放量估算模型精度;(2)多种环境因子,比如污染物浓度、温湿度等对城市植物BVOCs排放的交互作用和综合影响的研究;(3)植物BVOCs对O     

我国地表臭氧生态环境效应研究进展

针对当前我国大部分地区夏季出现的高浓度地表臭氧污染,综述了目前在地表臭氧的生态环境效应方面取得的研究进展及未来的研究展望。主要进展包括地表臭氧的污染水平,及其对植物的影响机制,具体包括地表臭氧对植物叶片的表观伤害、光合固碳能力、植物源挥发性有机化合物(BVOCs)释放、土壤微生物和土壤温室气体排放等方面的影响;在此基础上,提出了减少臭氧生态环境效应的管理措施。此外,对我国未来的研究进行了展望,建议加强在农田和森林布设臭氧浓度监测点、开展多因子同时存在的交互作用、气孔臭氧吸收量-响应(生物量或产量)关系以及臭氧对地下生态过程累积效应的长期定位等方面的研究,以期为我国地表臭氧污染的生态环境效应研究起到一定的推动作用。     

植物防御的新发现: 植物-植物相互交流

 植物和昆虫在长期的相互作用过程中形成了复杂的防御体系。近年来, 人们发现植物在受到外界伤害后, 它们邻近的健康植物能够感受到威胁来临, 并积极表达抗性基因和产生防御物质。这种现象被称为“植物-植物相互交流”。一系列的相关研究表明: 绿叶挥发物和萜烯类物质是受伤害植物对邻近健康植物发送的主要信号, 邻近的健康植物在接收到这些挥发性有机化合物信号后, 直接防御和间接防御能力都能够迅速提升。人们猜测植物挥发性有机化合物“启动”了邻近健康植物的多种防御反应, 使它们在面临真正威胁时迅速做出防御反应。然而, 植物-植物交流的分子机制至今尚不清楚。我们运用拟南芥(Arabidopsis thaliana)全基因组芯片技术和突变体材料, 对植物-植物交流的分子机理进行了探讨。结果发现: 有效的挥发性有机化合物并不限于绿叶挥发物和萜烯类物质, 且挥发性有机化合物的种类和节律能够相互配合, 从而达到最佳效果; 邻近健康植物的乙烯信号途径在植物-植物交流过程中是不可或缺的, 茉莉酸信号起到了辅助和信号放大的作用。     

藻类挥发性有机化合物研究进展

在水域生态系统中, 藻类释放的挥发性有机化合物(VOCs)种类众多, 主要有萜烯类、醛类、醇类、酯类、酮类、脂肪族烃、芳香族、硫化物和卤化物。这些VOCs通过不同的次生代谢途径形成, 可为多种环境因素所诱导产生。在逆境胁迫下, VOCs具有提高藻细胞抗逆性的作用。当VOCs释放到水体中后, 可为同种藻细胞传递胁迫信息, 使感受细胞做好防御准备。对于异种藻细胞, VOCs通过化感作用抑制其生长, 从而保证VOCs释放者的竞争优势。此外, VOCs还可驱避捕食者, 保护藻细胞免受伤害。未被感受者利用的VOCs经挥发进入大气层后, 会参与水域上空二次有机气溶胶的形成。通过对藻类VOCs的种类、形成途径、诱导释放因素及其生态作用进行综述, 以期对藻类VOCs的研究有所帮助。     

植物间挥发物信号的研究进展

植物VOCs信号是植物间进行信息交流的“语言”, 可由多种生物和非生物因素诱导产生。非寄生植物释放的VOCs信号可影响其所在群落中其它植物的种子萌发与幼苗生长; 而寄主植物释放的VOCs信号却是诱导寄生植物种子萌发和幼苗生长的信号物质。VOCs作为植物间的伤害信息可以诱导临近的同种或异种植物做好防御准备, 从而通过主动或间接防御以减少外界的伤害。植物间通过VOCs信号进行信息交流, 从而实现其繁衍与防御。该文通过对VOCs信号的种类、诱导产生因素、传递及作用进行综述, 以期对VOCs信号的研究有所帮助。     

植物间挥发物信号的研究进展

植物VOCs信号是植物间进行信息交流的"语言",可由多种生物和非生物因素诱导产生。非寄生植物释放的VOCs信号可影响其所在群落中其它植物的种子萌发与幼苗生长;而寄主植物释放的VOCs信号却是诱导寄生植物种子萌发和幼苗生长的信号物质。VOCs作为植物间的伤害信息可以诱导临近的同种或异种植物做好防御准备,从而通过主动或间接防御以减少外界的伤害。植物间通过VOCs信号进行信息交流,从而实现其繁衍与防御。该文通过对VOCs信号的种类、诱导产生因素、传递及作用进行综述,以期对VOCs信号的研究有所帮助。     

樟树叶片挥发性有机物释放季节动态和日动态变化规律

采用动态顶空采集法和热脱附-气质联用技术,对不同季节和一天内不同时间点樟树叶片释放的挥发性有机物(VOCs)成分含量及其变化规律进行了分析。结果表明:全年樟树叶片释放的VOCs共计78种,其中萜烯类(19种)和烷烃类(18种)化合物种类较多; 32种樟树叶片释放的挥发性成分相对含量在不同季节存在显著差异(P0.05); 3月份释放的VOCs种类最为丰富,萜烯类化合物相对含量最高(43.49%),主要为1-石竹烯、D-柠檬烯和α-蒎烯,其他月份释放的VOCs则以烷烃类和醇类为主;春季,樟树叶片在绝大多数时间点释放VOCs以萜烯类化合物为主,且早上8:00释放的萜烯类化合物相对含量最大。综上结果认为,樟树是营造保健型生态园林的理想树种,其叶片释放的VOCs中富含多种对人体健康有益的萜烯类化合物,春季的早晨是进行森林康养活动的最佳时间。     

挥发性有机化合物(VOCs)对IVF实验室影响的研究进展

体外受精-胚胎移植技术已成为当今治疗不育症的主要手段,为取得令人满意的临床妊娠率,体外受精(IVF)实验室的空气质量控制成为生殖助孕工作者关注的重点。胚胎培养室的挥发性有机化合物(volatileorganiccompounds,VOCs)含量对配子-胚胎发育的影响至关重要,体外胚胎对VOCs的耐受能力差,其含量超过一定界限时则会对配子和胚胎造成影响。本文概述了IVF实验室VOCs的来源,VOCs的生殖毒性,VOCs的测定方法以及胚胎培养室内VOCs的控制途径等,旨在更严格的进行IVF实验室的空气质量控制,尽可能杜绝VOCs的污染,提高IVF的成功率。     

耐阴植物对空气污染在相应功能空间中的应用

甲醛是室内空气中的有害挥发性有机化合物(VOCs)之一,不仅能引起感觉刺激,而且能诱发鼻咽癌。本研究的目的是研究耐阴植物从室内空气中去除甲醛的能力以及耐阴植物景观对人体健康、生态环境等方面的作用,并对现阶段耐阴植物景观在不同功能空间的应用进行研究。采用室内棕榈树为研究对象。在48 h内将不同浓度的甲醛连续通入室内(0.66±16.4) mg/m~3来评估整株植物、生长培养基和根对去除甲醛的贡献。研究表明,长时间暴露于空气中的情况下,该植物能有效地从被污染的空气中去除65%～100%的甲醛,但是去除效果取决于入口浓度。与对照植物相比,观察到处理植物的叶绿素含量,类胡萝卜素和水含量的微量降低。因此,本研究测试的耐阴棕榈植物显示出高耐受性和从内部环境中去除甲醛的良好潜力。     

迷迭香对干旱胁迫的生理响应及其诱导挥发性有机化合物的释放

为探讨干旱胁迫对迷迭香(Rosmarinus officinalis)生理生化特性及挥发性有机化合物(VOC)释放规律的影响, 该文采用盆栽称重控水法研究了轻度(LD)、中度(MD)和重度(SD)干旱胁迫对迷迭香二年生实生苗叶片细胞膜透性、可溶性糖、可溶性蛋白质和丙二醛(MDA)含量以及脂氧合酶和抗氧化保护酶活性的影响, 并采用热脱附/气相色谱/质谱联用技术对不同干旱胁迫下迷迭香释放的挥发性有机化合物成分进行了分析。结果表明: 干旱胁迫对迷迭香叶片可溶性糖和可溶性蛋白质含量有明显的影响, MD和SD处理12天时其含量极显著地增加(p < 0.01), 与对照相比可溶性糖分别增加了51.5%和87.4%, 可溶性蛋白质含量分别增加了0.82和1.40倍。在MD和SD胁迫下, 超氧化物歧化酶、过氧化物酶和过氧化氢酶对干旱胁迫的响应存在一定差异, 表现为相互协调的作用。随着干旱胁迫时间的延长, 迷迭香体内MDA含量极显著地增加(p < 0.01), 细胞膜损伤率显著增加。分析显示, 迷迭香释放的VOC主要是萜烯类化合物, 占总量的46.0%以上; 随着干旱胁迫增强, 迷迭香释放的VOCs总量减少, 种类增多; LD、MD和SD胁迫处理萜烯类化合物相对含量与对照相比分别增加了14.4%、17.0%和23.7%; 干旱胁迫还明显诱导绿叶挥发物(green leaf volatiles)和醛类化合物的释放, 诱导产生了2-己烯醛、叶醇、山梨醛和癸醛4种新组分。研究表明: 干旱胁迫条件下, 迷迭香能够通过调节保护酶活性、渗透调节物质含量和释放VOCs来提高抗旱性。     

NaNO3胁迫对两种微囊藻VOCs释放的影响

为了揭示硝酸盐过量积累对藻类产生胁迫后对藻类挥发性有机化合物(VOCs)释放以及水体气味的影响, 研究以形成蓝藻水华的主要种类铜绿微囊藻和水华微囊藻为材料, 在NaNO3胁迫下, 对其细胞生长和释放的VOCs进行测定分析。结果表明, NaNO3胁迫24h后, 铜绿微囊藻和水华微囊藻细胞生长均受到明显影响, 与对照相比细胞密度分别降低了29.6%和43.0%。在正常条件下, 铜绿微囊藻和水华微囊藻分别释放出26和27种化合物, 其主要类型是硫化物、烃类、萜烯类、苯类、醛类和酯类化合物。在NaNO3胁迫下, VOCs含量均明显增加, 其中铜绿微囊藻释放的此6类VOCs含量分别增加了60.5%、14.3%、136.6%、92.1%、730.0%和120.7%, 水华微囊分别增加了172.7%、162.5%、154.0%、55.9%、51.2%和109.4%。此外, 铜绿微囊藻VOCs中出现4种新成分, 水华微囊藻VOCs中出现1种新成分。由此可见, 硝酸盐过量积累对藻细胞产生胁迫后会诱导其释放出大量VOCs, 从而增加水体气味、破坏水质。       

环境因子对植物释放挥发性化合物的影响

对近年来有关环境因子与植物释放挥发性化合物关系的研究进展进行了综合和概括。本文主要包括3类挥发性化合物。（1）异戊二烯是由叶绿体产生并且直接释放到大气中的C5化合物。（2）单萜类化合物是一类环状或非环状的C10化合物,它在植物体内合成后首先贮存于体内的特殊结构中（如树脂道、油腺）,然后由此通过气孔向大气中释放。（3）含氧挥发性化合物以各种形式释放到大气中。它包括醇、醛、酮、酯和有机酸。本文的重点是前两者, 主要阐述了二方面内容：(1)植物挥发性化合物的生物合成和释放机理。(2)环境因子（如温度、光照、水分胁迫、营养、CO2浓度、空气湿度）及植物的发育阶段、机械损伤和昆虫取食等对植物挥发性化合物合成与释放的影响机制。