锌对不同基因型玉米幼苗碳氮代谢的影响

选用不同耐锌玉米品种‘四单19’（低锌敏感型）和‘牡丹9’（低锌不敏感型）,采用营养液水培,研究不同锌浓度对碳酸酐酶（CA）活性、光合特性、可溶性糖含量等的影响。结果表明：玉米对锌具有选择运输的能力,当锌浓度过大对幼苗造成伤害时,根系吸收的锌向地上部运输的比例减少,以减少过量的锌对地上部造成的伤害。锌与CA活性密切相关,而CA活性与净光合速率的变化并非密切相关。低锌和高锌均显著增加了‘四单19’的可溶性糖含量,而‘牡丹9’的可溶性糖含量在缺锌与低锌处理下增加幅度并不明显,但在高锌处理下可溶性糖含量迅速增加。低锌和高锌处理都显著降低了‘四单19’叶片的蛋白质含量,而‘牡丹9’低锌处理下叶片可溶性蛋白含量下降并不明显,但在高锌处理下叶片可溶性蛋白含量大幅度下降。低锌处理下,‘四单19’的蛋白质合成受到抑制,而游离氨基酸大量积累,明显抑制了植株的生长;‘牡丹9’的蛋白质和氨基酸含量变化较小。     

砷对烤烟碳氮代谢及其产量和品质的影响

采用盆栽试验,系统地研究了砷对烤烟全生育期的碳氮代谢及其产量和品质的影响。结果表明,砷毒害对烤烟全生育期的碳代谢有显著影响,抑制了碳的同化和转化,降低了整个生育期的叶绿素含量、光合速率,造成了全生育期可溶性糖的积累,导致了生育后期淀粉含量的降低,最终使碳积累减少。砷毒害也改变了烤烟的氮代谢,造成生育前期氮同化能力的降低,表现出硝酸还原酶(NR)活性下降、总氮和蛋白质含量低于CK。砷毒害烤烟的氮转化表现活跃,提高了其中的游离氨基酸含量和谷氨酸-丙酮酸转氨酶(GPT)活性,最终导致烤烟生育中后期总氮和蛋白质的积累,但使整个生育期的烟碱含量降低。研究还表明,砷毒害降低了烤烟的产量和经济性状,增加了叶片中砷的积累,可溶性总糖含量的提高和糖氮比的协调虽好,但烟碱含量的降低和总氮、蛋白质含量的增加,以及糖碱比和氮碱比的失调,不利于碳氮代谢有关的化学品质形成。     

施氮对不同有机碳水平桉树林土壤微生物群落碳代谢的影响

土壤微生物群落碳代谢功能既受土壤氮素水平的影响,也与土壤有机碳水平密切相关,但二者如何共同影响土壤微生物群落碳代谢功能的研究尚不多见。以我国南方广泛种植的桉树林为对象,采用野外控制实验比较研究了4种施氮处理(对照:0kg/hm2,低氮:84.2 kg/hm2,中氮:166.8 kg/hm2,高氮:333.7 kg/hm2)对有机碳水平差异显著的两桉树林样地土壤微生物群落碳代谢功能的影响,结果表明:(1)两种有机碳水平桉树林土壤微生物群落碳代谢强度和代谢碳源丰富度显著不同,高有机碳水平桉树林土壤微生物群落碳代谢强度和代谢碳源丰富度显著高于低有机碳水平桉树林(P0.01);(2)施氮显著改变了桉树林土壤微生物群落的碳代谢强度和代谢碳源丰富度(P0.05),随着施氮水平的升高,土壤微生物群落碳代谢强度和代谢碳源丰富度均呈现先增加后降低的变化规律,但是高、低有机碳水平桉树林土壤微生物群落碳代谢强度和代谢碳源丰富度对施氮梯度的响应各不相同,高、低有机碳水平桉树林的土壤微生物群落碳代谢指标分别在中氮、低氮处理中达到最高值;(3)施氮影响土壤微生物群落代谢的碳源类型主要是碳水化合物类、氨基酸类和羧酸类,土壤微生物生物量是影响土壤微生物碳代谢强度和代谢碳源丰富度的重要因素。由此可知,施氮对土壤微生物碳代谢功能影响,也与土壤本底中有机碳水平的调节有关,所以在研究土壤微生物群落对施氮等条件的响应时,不能忽略土壤中有机碳水平。     

氮肥对2个杨树品种碳氮代谢的影响

研究以‘丹红’杨(美洲黑杨)和‘通辽1号’杨(小叶杨)为材料,在田间进行施氮肥和不施氮肥处理,分析2个杨树品种的生长性状、碳氮相关代谢物和发育木质部转录组的变化特征,探讨不同杨树品种氮肥利用的生理机制,为杨树的氮高效利用遗传育种奠定基础。结果表明:(1)‘丹红’杨和‘通辽1号’杨的总生物量在施氮处理后分别比不施氮处理提高了1.69倍和1.10倍;‘丹红’杨的总生物量在施氮肥和不施氮肥条件下分别是‘通辽1号’杨的13倍和10倍。(2)施氮处理显著抑制‘丹红’杨和‘通辽1号’杨树皮和木质部中总氮和多种水解氨基酸的含量,但是没有明显影响木质部的总碳、纤维素、半纤维素和木质素含量。(3)施氮处理显著影响了2个杨树品种发育木质部碳固定、糖代谢、氨基酸合成等碳氮代谢途径的基因的高表达,从而促进了植株生物量的积累。研究发现,施氮处理可以显著促进杨树发育木质部碳氮代谢途径相关基因的高表达,从而促进了杨树生物量的积累和生长;‘丹红’杨的木材产量在不同的氮素环境下都远远高于‘通辽1号’杨,更加适合人工林的大面积推广和种植。     

植物光合碳和氮代谢之间的关系及其调节

概述了植物体内光合碳、氮代谢之间的相互作用及其代谢调控等方面的研究进展。     

施氮量对不同肥力水平下夏玉米碳氮代谢及氮素利用率的影响

以郑单958为材料,在高产田和中产田两种地力水平下,利用15N标记法研究了施氮量对夏玉米氮素分配率、利用率和碳氮代谢的影响.结果表明:高产田适量施氮可以提高玉米产量,过量施氮没有表现出进一步增产效果,其氮肥利用率较低(29 04%).中产田随施氮量的增加产量提高,但氮素利用率却降低.各个器官15N积累量依次为籽粒>叶片>茎>根>叶鞘>穗轴.在高产田,当施氮量超过300kg·hm-2时,玉米籽粒和叶片中积累15N有所下降,而茎和根中积累15N的量随施N量的增加而增加;在中产田,随着施N量的增加,籽粒和穗轴积累15N量均相应增加.高产田叶片的硝酸还原酶活性、谷氨酰胺合成酶活性和蔗糖磷酸合成酶活性以及籽粒中蔗糖合成酶活性和酸性转化酶活性均是施氮300kg·hm-2时最大,施氮450 kg·hm-2则抑制了其活性的增强,而中产田的各个酶活性则随着施氮量的增加而增加.     

抑制表达谷氨酸合酶基因对水稻碳氮代谢的影响

提高水稻的氮素利用率对农业生产极为重要,水稻谷氨酸合酶（GOGAT,EC1．4．1．14）被认为具有提高水稻氮素利用率的潜力,但该酶在水稻中的功能以及其对碳氮代谢的影响一直未被系统的报道．本研究以抑制表达谷氨酸合酶基因的转基因水稻为材料,结合谷氨酸合酶基因家族全生育期表达谱数据,研究该基因家族在水稻体内的功能及其对碳氮代谢的影响．结果表明,谷氨酸合酶家族基因成员的表达模式各不相同,具有明显的组织和器官特异性,表明其在体内行使着不同的功能．与野生型相比,抑制表达谷氨酸合酶基因的转基因植株的分蘖数、地上部干重以及单株产量显著下降．同时,转基因植株叶片中的硝酸盐、部分游离氨基酸、叶绿素、糖、糖磷酸以及吡啶核苷酸含量也显著降低,但游离铵、仅一酮戊二酸以及异柠檬酸含量上升．分析表明,谷氨酸合酶在水稻的碳氮代谢过程中扮演着重要角色,是水稻氮素高同化过程中必不可少的因子．     

不同酸化条件对菜豆幼苗碳氮代谢酶系活性的影响

采用4个不同pH值(pH7,6,5,4)培养液模拟菜豆萌发和幼苗生长环境,研究了酸化条件下菜豆种子萌发和幼苗生长特性、幼苗根系和幼叶的抗氧化酶系活性以及叶片的碳氮代谢的主要酶系活性和产物水平,以期明确菜豆的碳氮代谢对酸化胁迫的响应机制。结果表明:随着pH的降低,菜豆发芽势和发芽率降低,幼苗和根系干物质量减少;谷氨酰胺合成酶活性降低,蔗糖磷酸合成酶活性增强,从而增加了蔗糖、果糖和总可溶性糖含量;根系的超氧阴离子自由基(O2ˉ·)和丙二醛(MDA)含量降低,叶片的O2ˉ·和MDA含量增加,而叶片和根系的抗氧化酶系活性同向变化,即超氧化物歧化酶和过氧化氢酶活性增强,过氧化物酶活性降低。酸化条件下,菜豆的碳代谢加强,氮代谢受到抑制;叶片过氧化物酶活性的降低和O2ˉ·含量的增加,导致了叶片膜脂过氧化程度的加剧。     

植物的光合作用与光合氮、碳代谢的耦联及调节

概述了光合作用反应与CO2同化和NO^-3/NO^-2还原的耦联关系,提出了应该从氮,碳代谢整合角度讨论作动和光合作用,以便根据生产目的,调节作物的氮,碳代谢,实现农业生产的高产,优质。     

长期低浓度SO2逆境条件下油桐的氮代谢和碳代谢的变化

对长期低浓度SO2熏气处理以后油桐叶片中氮和碳代谢进行了测定。结果表明：长期低浓度SO2熏气处理以后引起了油桐叶片中可溶性蛋白含量和脯氨酸含量的增加,而硝酸还原酶活性下降．可溶性糖含量和光合速率下降,呼吸速率增加。单位叶面积鲜重和干重均减少,由此得出结论：长期低浓度SO2熏气处理引起了油桐体内氮素代谢发生变化,碳素积累量减少,最终导致了油桐生长减缓。     

土壤有机碳和氮分解对温度变化的响应机制

土壤碳和氮分解对温度变化响应过程是气候变化对陆地生态系统碳汇影响的关键。本文针对土壤有机碳和氮分解对温度变化响应机制和假说进行了概括分析。土壤碳和氮分解对温度变化的响应机制主要包括：土壤有机质的稳定性、质量及有效性,微生物生物量和活性及群落结构或多样性,土壤湿度,以及植被生产力、凋落物和pH等因素的作用。对这些机制还存在很大不确定性,需要考虑土壤有机质组分或微生物属性,同时需要考虑土壤有机质组分与微生物属性间的相互作用,以及土壤碳和氮分解对温度变化短期和长期响应过程的差异。土壤碳和氮分解对温度变化的响应机制的3个假说包括有机质分解质量．温度假说、有机质物理化学过程假说和功能移动假说,这些假说还需要验证和补充完善。     

红蓝光质对芹菜碳氮代谢及其关键酶活性的影响

为了探明红蓝光对芹菜生长的调控机理,以‘津南实芹1号’为试材,白光(W)处理为对照(CK),研究红蓝LED光质对芹菜碳氮代谢及其相关酶活性的影响。结果表明：白+红(WR)和白+红+蓝(WRB)处理芹菜的光合速率(Pn)及RuBP羧化酶(RuBPCase)活性显著高于CK,白+蓝(WB)处理的Pn低于CK,但RuBPCase活性高于CK。各处理相比,碳代谢产物多以WR处理的最高, WRB处理的其次, WB处理的最低。WR处理的蔗糖磷酸合成酶(SPS)活性显著高于CK,蔗糖合成酶(SS)活性明显低于CK;WB处理的SS活性较高。WR处理的总氮含量及谷氨酰胺酶(GS)活性显著高于CK,而蛋白质和氨基酸含量明显低于CK; WB处理的蛋白质含量较高,氨基酸含量较低,硝酸还原酶(NR)、GS和谷氨酸合成酶(GOGAT)活性明显高于CK;WRB处理的总氮和蛋白质含量及NR和GS活性均高于CK。可见,增加红光比例可促进芹菜碳的同化、转化及氮的吸收,加速物质积累,但对蛋白质的合成有一定的抑制作用;增加蓝光比例可使芹菜氮代谢增强,但碳的积累代谢下降,因此叶柄伸长受抑,单株产量降低。     

不同遮荫处理对杉木幼苗生长及土壤碳氮代谢酶活性的影响

遮荫是苗木培育的关键措施,它可以通过影响根系向土壤释放分泌物的量改变土壤碳氮酶活性,进而影响土壤碳氮循环过程。然而,有关遮荫对土壤碳氮酶活性的影响及其与苗木生长之间的关系如何,研究较为缺乏。以杉木1年生幼苗 "洋061"为研究对象,设置五个不同遮荫处理:不遮荫(CK)光强1157.82 μmol m^-2 s^-1、30%遮荫(T1)光强856.31 μmol m^-2 s^-1、55%遮荫(T2)光强542.68 μmol m^-2 s^-1、70%遮荫(T3)光强382.08 μmol m^-2 s^-1、85%遮荫(T4)光强219.56 μmol m^-2 s^-1,比较不同遮荫处理对杉木幼苗生长、土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)含量和土壤碳氮代谢酶活性的影响。结果表明:(1)杉木苗高、不同器官生物量、根冠比和苗木质量指数均随光强减弱呈先升后降的趋势,除苗高和根冠比分别在T3和T1时最大,其余指标均在T2时最大,而地径则随光强的减弱逐渐变小;(2)土壤SOC含量对遮荫响应存在差异,T3处理下SOC含量显著低于CK,而在T4时显著高于CK,遮荫不同程度降低土壤TN含量,但不同处理间不存在显著差异;(3)土壤碳氮代谢酶对不同遮荫处理的响应存在一定的差异。与CK相比,不同遮荫处理显著改变土壤酶活性,其中土壤纤维素酶(S-CL)、土壤蔗糖酶(S-SC)、土壤酸性转化酶(S-AI)、土壤木质素过氧化物酶(S-LiP)活性在T4处理时最高;土壤过氧化氢酶(S-CAT)、土壤β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶(S-NAG)、土壤几丁质酶(S-C)则在T3达到最大值;土壤多酚氧化酶(S-PPO)活性在T1处理下最大;T2遮荫强度时,土壤淀粉酶(S-AL)、土壤亚硝酸转化酶(S-NiR)活性最高;但遮荫还不同程度的降低了土壤脲酶(S-UE)、土壤硝酸转化酶(S-NR)活性。冗余分析发现,土壤酶活性对SOC、TN的解释度高达76.61%,表明S-LiP、S-AL、S-AI、S-PPO、S-CL与SOC具有较强的正相关关系,S-UE、S-NR对TN影响较大。综上所述,30%-55%遮荫即光照强度为542.68-856.31 μmol m^-2 s^-1是较适宜杉木幼苗生长的光照条件,这与该处理下提高土壤碳氮酶活性进而改善碳氮养分循环密切相关。     

光质对韭菜碳氮代谢、生长和品质的影响

以‘平韭2号’为试材,以白光(W)处理为对照(CK),研究白+红(WR)、白+蓝(WB)、白+绿(WG)、白+紫(WP)4种不同光质处理对韭菜碳氮代谢、生长和品质的影响.结果表明: WR处理韭菜的光合速率(P_n)显著高于CK,而WB、WG和WP与CK无显著差异,但RuBP羧化酶(RuBPCase)活性均显著高于CK.各处理相比,总糖含量以WR最高,WP其次,WB和WG最低.WR下韭菜蔗糖磷酸合成酶(SPS)活性显著高于CK,其余三者均显著低于CK,其中以WB最低,但蔗糖合成酶(SS)和淀粉酶(AMS)活性均以WB最高,WR最低,WG和WP的SS活性与CK无差异,但AMS活性显著低于CK.可见,增加红、紫光比例可促进韭菜碳的同化和转化,加速糖的积累.总氮、蛋白氮含量、硝酸还原酶(NR)、谷氨酰胺酶(GS)和谷氨酸合成酶(GOGAT)活性以WB最高,显著高于CK,但WB下谷氨酸脱氢酶(GDH)活性最低,显著低于CK;WR的蛋白氮和非蛋白氮含量、NR和GS活性最低,显著低于CK,GOGAT和GDH活性显著高于CK,且GDH在所有处理中最高;WG的全氮、非蛋白氮含量及GDH活性均显著低于CK,但蛋白氮含量、NR和GOGAT活性显著高于CK,WP的氮含量及相关酶活性呈现出与WG相同的趋势,且GS活性亦同样高于CK.说明增加蓝光、紫光和绿光可使韭菜氮代谢增强,而增加红光对蛋白质的合成有一定的抑制作用.红光和紫光下韭菜生长较好,而蓝光则抑制其加粗生长,叶片较薄,单株生长量较低.紫光下韭菜的粗纤维含量最低,营养品质最优,因此,紫光对韭菜的生长最有利.     

水稻永绿色基因超表达和突变对其叶片氮碳代谢若干指标的影响

通过水培实验,研究了水稻永绿色(Stay-green rice,SGR)基因超表达和突变对叶片氮碳代谢的影响。结果表明,在正常生长条件下,SGR基因超表达降低了水稻叶片可溶性蛋白、叶绿素及淀粉的含量,但可溶性糖和游离氨基酸含量增加,并提高了谷氨酰胺合成酶(GS)活性和谷氨酸合成酶(GOGAT)活性;SGR基因突变增加了水稻叶片淀粉和可溶性蛋白质含量,并提高了硝酸还原酶(NR)活性。在缺氮条件下,SGR基因超表达与野生型叶片各生理指标的变化趋势一致,但是SGR基因突变体叶片中淀粉含量的变化趋势与野生型及SGR基因超表达的不一致。这说明SGR蛋白水平的变化在一定程度上影响了水稻叶片的氮碳代谢。     

打顶后施用生长素(IAA)和钾肥对烤烟碳氮代谢的影响

研究了不打顶(T1)、打顶(T2)、打顶 追施K_2SO_4(T_3)、打顶 涂抹生长素1次(T4)、打顶 追施K2SO4 涂抹生长素1次(T5)、打顶 追施K2SO4 涂抹生长素2次(T6)等6种调控措施对烤烟碳氮代谢的影响。结果表明:由打顶当天到打顶后30d,烤烟淀粉酶活性总体上表现为下降后又略有上升的趋势,转化酶(INV)活性则逐渐降低;2种酶活性均以T6最高,T1最低,且差异达到极显著水平;除T1外,各处理在打顶后的淀粉含量逐渐升高,总糖含量则呈现上升后又逐步下降的变化,至打顶后30d,淀粉和总糖含量均以T6最高,T1最低;随生育时期延长,硝酸还原酶(NR)活性和蛋白质含量均表现为逐渐下降的趋势。打顶后30d,T6的NR活性和蛋白质含量均为最高;在打顶后30d,以T5的NR/INV比值最大。打顶当天在顶端涂抹生长素,同时追施K2SO4肥,可促进烤烟生长和碳氮代谢。     

水竹花后更新及地下茎碳氮代谢

为了抑制水竹的开花进程,促进开花水竹林的复壮和更新,2006-2007年,以中国大熊猫保护中心雅安碧峰峡繁育基地水竹林为对象,采用5种处理[竹林始花时皆伐、次年始花时砍除新发竹林内的开花竹;连续两年始花时砍除开花竹;第一年开花盛期皆伐、次年始花时砍除开花竹;连续两年于发笋及开花前分别对竹林进行施肥;不采取任何干预措施(对照)]进行开花水竹林更新试验,并对不同处理水竹地下茎中主要碳氮代谢物质及相关酶活性进行分析.结果表明:水竹最佳更新措施为始花时皆伐并于次年砍除开花竹,与其他处理组相比,其新发竹数和成竹存活率分别为207株和69.33%,为各处理组最高,抑制开花进程和促进竹林恢复的效果最显著;该处理组水竹地下茎中可溶性糖、总糖、总糖/总氮含量最高,谷氨酰胺合成酶活性最大,分别是10.89%、20.39%、34.56和104.52 mg·g-1·h-1.竹类植物地下茎碳氮代谢状态与开花进程和复壮效果之间有一定的联系,且对其发笋成竹起关键作用.     

不同渍水时间对苗期和花期大豆生长及碳氮代谢的影响

以大豆品种南农99.6为材料,通过盆栽试验研究了苗期和花期渍水对大豆生长及碳氮代谢的影响.结果表明: 渍水显著抑制了大豆的生长,植株生物量、叶面积、叶片色素含量和光合速率均显著下降,而丙二醛(MDA)含量显著升高;随着渍水时间的延长,各生理指标的变化幅度增大;渍水胁迫解除后有一定的恢复,渍水10 d处理后恢复能力较渍水20 d处理强.可溶性碳、氮物质及关键酶对渍水反应不同,可溶性糖含量以及叶片谷氨酰胺合成酶和蔗糖合成酶的活性上升,而可溶性蛋白含量下降.渍水对苗期大豆植株生物量、叶面积和MDA含量的影响比花期小.苗期和花期渍水时间越短,大豆受到的伤害越小,其恢复能力也越强.渍水时间在10 d内,大豆植株能够通过自身的调节逐渐恢复.     

不同渍水时间对苗期和花期大豆生长及碳氮代谢的影响

以大豆品种南农99.6为材料,通过盆栽试验研究了苗期和花期渍水对大豆生长及碳氮代谢的影响.结果表明: 渍水显著抑制了大豆的生长,植株生物量、叶面积、叶片色素含量和光合速率均显著下降,而丙二醛(MDA)含量显著升高;随着渍水时间的延长,各生理指标的变化幅度增大;渍水胁迫解除后有一定的恢复,渍水10 d处理后恢复能力较渍水20 d处理强.可溶性碳、氮物质及关键酶对渍水反应不同,可溶性糖含量以及叶片谷氨酰胺合成酶和蔗糖合成酶的活性上升,而可溶性蛋白含量下降.渍水对苗期大豆植株生物量、叶面积和MDA含量的影响比花期小.苗期和花期渍水时间越短,大豆受到的伤害越小,其恢复能力也越强.渍水时间在10 d内,大豆植株能够通过自身的调节逐渐恢复.     

好氧反硝化细菌碳氮代谢特点及途径的研究进展

好氧反硝化作用的发现打破了反硝化只能在严格厌氧条件下进行的传统认知,为生物脱氮提供了一条新的途径,已成为近些年的研究热点。碳源可为好氧反硝化过程提供能量和电子供体,其代谢难易程度直接影响着好氧反硝化细菌的脱氮效率,因此有必要明确碳源在好氧反硝化脱氮过程中的代谢机理。基于此,本文阐述了好氧反硝化细菌的种类及其对硝态氮与亚硝态氮的代谢途径;系统分析了不同好氧反硝化细菌对碳氮源代谢的差异与代谢机理;综合分析了碳代谢差异对好氧反硝化脱氮过程的影响,并对未来的研究方向进行了展望,旨在深入理解好氧反硝化细菌同时去除碳氮的机理,为提高废水生物脱氮除碳效率提供理论依据。