典型胞外呼吸细菌的胞内电子转移机制研究进展

胞外呼吸在污染物的降解转化和微生物产电过程中具有重要作用。微生物进行胞外呼吸时,其电子受体多以固态形式存在于胞外,氧化产生的电子必须通过电子传递链从胞内经细胞周质转移到外膜。S.oneidensis MR-1与G.Sulfurreducens作为微生物燃料电池中最常用的模式菌株,是现阶段研究最深入和系统的胞外呼吸细菌,其胞内电子传递过程目前研究最为清楚。这两种胞外呼吸细菌的电子传递需多种细胞色素c的参与,S.oneidensis MR-1位于内膜及周质上的细胞色素c-Cym A和MtrA可将电子由内膜上的醌池通过周质到外膜蛋白MtrC和OmcA,MtrC和OmcA接收电子后可直接还原胞外受体,Type Ⅱ secretion system对外膜蛋白中的MtrC和OmcA起到了转运及定位的作用。而在G.sulfurreducens中,电子由MacA传递到PpcA,最终由外膜蛋白OmcB、OmcE、OmcS及OmcZ接受电子,并在Type Ⅳ pili的共同作用下将电子传递到胞外电子受体。本文最后指出目前对Shewanella与Geobacter胞内电子转移研究尚不清楚的地方提出展望。     

模拟酸雨对土壤呼吸影响的研究进展

土壤呼吸是陆地生态系统与大气环境之间进行碳交换的主要途径,在全球碳循环和碳平衡中占有极其重要的地位。全球变化背景下,由于人类活动而导致日益严重的酸雨问题,其对土壤呼吸的影响越来越受到国内外学者的广泛关注。酸雨导致土壤酸化,对土壤微生物代谢活动、植物地上地下生长以及凋落物分解等产生影响,进而影响土壤呼吸。该文综述了模拟酸雨对森林生态系统和农田生态系统土壤呼吸影响的三种结果,即抑制、促进和无影响;酸雨影响土壤呼吸的差异受到酸雨酸性、酸雨处理持续时间以及植被类型、植物生长季节、植被演替阶段以及土壤理化性质等生物和非生物因素的综合影响。低强度和高强度酸雨都倾向于降低土壤呼吸的温度敏感性(Q_(10))。从影响土壤呼吸的四个关键的生物因子,即光合作用、凋落物、微生物、根系生物量,分析了模拟酸雨影响土壤呼吸的潜在机制;但是酸雨影响土壤呼吸的过程复杂,使得土壤呼吸对酸雨的部分响应机理仍存在不确定性。在此基础上总结了现有研究存在的不足,提出了今后需要给予重点关注的四个方面的研究:(1)不同类型生态系统对酸雨响应的研究;(2)土壤各组分呼吸对酸雨响应的研究;(3)模拟酸雨与其他外界因素的共同作用研究;(4)与土壤呼吸相关的生物因子对酸雨响应的研究。     

兼性厌氧细菌硫化氢的产生机理及其生理功能

硫化氢(H_2S)是继一氧化氮(NO)和一氧化碳(CO)后发现的第3种气态信号分子,但其细菌生理学研究才刚刚起步。本文根据作者对奥内达希瓦氏菌的研究,结合新近文献,就细菌的H_2S产生机理及其生理功能作了较为全面的阐述。细菌的H_2S产生途径主要有2条,一是通过降解半胱氨酸产生,二是通过厌氧呼吸产生。产生的H_2S除可为互生性微生物提供能源、供氢体和无机矿质营养外,还具有抑制竞争性微生物的生长,有效占领生态位的作用。H_2S在氧化应答中也起着重要的作用,一方面可抑制过氧化氢酶活性,增加过氧化氢对细菌的杀灭效果;另一方面可作为信号分子激活细菌的氧化应答,诱导拮抗系统的表达,保护细胞免受氧化损伤。这两种看似"矛盾"的作用与H_2S的处理时间有关:短时间处理以抑制为主,而延长处理时间则以保护为主。细菌H_2S产生机理及生理功能的阐明可为硫元素生物地球化学循环规律的揭示和感染性病原细菌的控制提供有益的参考。     

亚热带六种常见榕属植物日间呼吸特征

植物呼吸作用是生态系统碳循环的一个关键过程。陆地植被每年通过光合作用固定的碳有一半被呼吸作用释放,而释放的这部分又有大约一半来自叶片呼吸。植物不仅在夜晚进行呼吸作用(R_d, Dark respiration),白天也在呼吸,即日间呼吸(R_L, Light respiration)。有研究表明光照条件下植物叶片呼吸低于黑暗环境下叶片呼吸速率,通常受到的光照抑制程度为30%—40%左右。但在实际研究中,经常忽视植物叶片日间呼吸的光抑制,进而大幅高估生态系统呼吸,从而使得生态系统总初级生产力(Gross primary productivity, GPP)被高估,因此有必要对植物的日间呼吸特性进行研究。以中国南方亚热带六种常见榕属植物(垂叶榕、高山榕、黄金榕、菩提树、细叶榕、小叶榕)为研究对象,测量其叶片的日间呼吸速率(R_L, Kok方法)、暗呼吸速率(R_d)、比叶重(LMA)、叶片氮含量(N)、磷含量(P)、最大光合速率(A)、1800及80μmol m^-2 s^-1     

高寒草甸土壤呼吸及其组分对氮添加的响应

本研究比较了青藏高原高寒草甸土壤呼吸速率(Rs)、自养呼吸速率(Ra)和异养呼吸速率(Rh)随施氮梯度的变化,揭示土壤呼吸及其组分变化的主要影响因素,为评价未来氮沉降背景下高寒草甸土壤碳释放提供科学依据。于2014年在四川红原青藏高原高寒草甸建立长期氮素添加平台,采取完全随机区组试验设计,设置0(N0,对照)、2(N2)、4(N4)、8(N8)、16(N16)和32 g N·m^-2·a^-1(N32)6个水平氮素添加控制实验。于2020年生长季对Rs、Ra和Rh进行监测。结果表明：施氮显著降低了土壤呼吸及其组分(P<0.05),且Ra的下降幅度大于Rh,导致Rh/Rs随施氮水平逐渐上升;不同施氮处理下Ra和Rh与土壤温度均呈显著的指数正相关(P<0.05);施氮降低了Ra的温度敏感性(Q₁₀),但提高了Rh的Q₁₀值;土壤呼吸各组分与土壤湿度的关系均不显著,但土壤温度和土壤湿度双因子模型对Ra和Rh的解释度高于单因素模型。本研究揭示了高寒草甸土壤呼吸及其组分对氮添加的响应特征及机制,可为评...     

城市绿地土壤呼吸研究综述

土壤呼吸是生态系统碳循环的一个主要组成部分, 它与生态系统生产力、区域及全球碳循环以及碳储存和碳交易密切相关。深入研究城市绿地土壤呼吸机制, 确定调控土壤呼吸的主要因子, 能够有效控制城市生态系统的碳释放, 也有助于评估城市碳循环对环境变化的响应与反馈。该文综述国内外近年来(2007—2017)城市绿地土壤呼吸的研究现状和影响因素, 土壤呼吸的时空异质性, 分析未来城市绿地土壤呼吸的研究方向, 为准确评估城市生态系统的碳源汇贡献、降低温室气体的浓度以及改善城市生态环境提供理论依据。     

氮素添加对内蒙古草甸草原生态系统CO2交换的影响

氮沉降增加将影响草原生态系统固碳, 但如何影响草原生态系统CO₂交换目前为止还没有定论。同时, 不同类型和剂量氮素对生态系统CO₂交换影响的差异也不明确。选取内蒙古额尔古纳草甸草原, 开展了不同类型氮肥和不同剂量氮素添加条件下生态系统CO₂交换的野外测定。实验设置尿素和缓释尿素2种类型氮肥各5个剂量水平(0、5.0、10.0、20.0和50.0 g N·m^-2·a^-1)。结果显示, 生长季初期及中期降雨量低时, 氮素添加抑制生态系统CO₂交换; 而生长季末期降雨量较高时促进生态系统CO₂交换。随着氮素添加水平的提高, NEE和GEP均显著增加, 当氮素添加量达到10 g N·m^-2·a^-1时, NEE和GEP的响应趋于饱和。2种氮肥(尿素和缓释尿素)仅在施氮量为5 g N·m^-2·a^-1时, 缓释尿素对生态系统CO₂交换的促进作用显著大于尿素, 在其它添加剂量时差异不显著。研究结果表明: 氮素是该草甸草原生态系统的重要限制因子, 但氮沉降增加对生态系统CO₂交换的影响强烈地受降雨量与降雨季节分配的限制, 不同氮肥(尿素和缓释尿素)对生态系统CO₂交换作用存在差异。     

睡眠呼吸暂停综合征患者血脂水平的研究

目的:了解阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合征(OSAHS)患者血浆脂质代谢情况。方法:分别检测健康对照组、睡眠呼吸暂停综合征患者组甘油三酯、总胆固醇、高密度脂蛋白胆固醇、低密度脂蛋白胆固醇、载脂蛋白A、载脂蛋白B、脂蛋白a、载脂蛋白E含量。进行统计学对比及分析。结果:睡眠呼吸暂停综合征患者的甘油三酯、总胆固醇、高密度脂蛋白、总胆固醇/高密度脂蛋白、载脂蛋白A、载脂蛋白B及载脂蛋白E与健康对照组比较有显著差异,且与其睡眠监测指标有明显相关。结论:OSAHS可导致血浆脂质代谢紊乱,与动脉粥样硬化发生及发展的存在重要的相关性,是独立于年龄、体重、饮食、遗传等原因的冠心病、高血压、脑卒中等心脑血管疾病的发病因素之一。因此,提高对OSAHS的警惕是非常重要的。     

不同生长期盆栽大豆的土壤呼吸昼夜变化及其影响因子

通过盆栽试验 ,用静态箱法采样 ,气相色谱测定样品 CO2 浓度 ,分别在大豆开花期、结荚期和鼓粒期测定土壤呼吸速率 ,研究大豆不同生长期土壤呼吸的昼夜变化规律及其主要影响因素。在结荚期灌水后测定土壤呼吸速率 ,以研究水分对土壤呼吸昼夜变化的影响。结果表明在大豆不同生长期中 ,土壤呼吸均具有明显的昼夜变化规律 ,且均呈单峰曲线型 ,峰值出现在 12 :0 0到 16 :0 0之间。6 :0 0～ 18:0 0的 CO2 排放占总排放的 6 1%～ 6 9% ,昼夜平均土壤呼吸速率最接近于 18:0 0～ 2 1:0 0之间的速率。如果忽略大豆生长对土壤有机质分解的激发效应 ,大豆根际呼吸占总土壤呼吸的 85 %～ 96 %。裸土土壤呼吸与温度呈极显著的指数和线性相关 ,种大豆的土壤呼吸与温度的关系因生长期而异 ,鼓粒期的相关性最好 ,结荚期最差。这些都说明大豆生长和生长阶段影响土壤呼吸及其与温度的关系。灌水后使大豆土壤呼吸昼夜变化增强 ,平均土壤呼吸速率增大。由此可见植物生长时期、温度和水分是影响土壤呼吸昼夜变化的主要因素     

组胺H1和H2受体在新生大鼠离体延髓脑片呼吸节律性放电调节中的作用

本研究探讨组胺H1和H2受体在新生大鼠基本节律性呼吸的发生和调节中的作用.以改良的Kreb's液恒温灌流新生Sprague-Dawley大鼠离体延髓脑片标本,稳定记录与之相连舌下神经根的呼吸节律性放电活动(respiratory-related rhythmical discharge activity, RRDA).实验分为5组:第1、2、3组分别单独给予组胺(histamine, HA)、 H1受体特异阻断剂pyrilamine和H2受体特异阻断剂cimetidine;第4组分别先后给予HA和HA pyrilamine;第5组分别先后给予HA和HA cimetidine,观察舌下神经根RRDA的变化.结果显示,单独给予HA后呼吸周期(respiratory cycle, RC)及呼气时程(expiratory time, TE)明显缩短,而吸气时程(inspiratory time, TI)及放电积分幅度(integral amplitude, IA)无明显变化;给予pyrilamine后RC、 TE明显延长,TI、 IA也无明显变化,且HA的作用可以被pyrilamine逆转;给予cimetidine后RC、 TE、 TI、 IA均无明显变化,且HA的作用不能被cimetidine逆转.结果提示,H1受体参与哺乳动物基本呼吸节律的产生和调节,H2受体对哺乳动物基本节律性呼吸的调控无明显影响.