对植物整体呼吸代谢和能力系统的探索

中国植物生理学会成立三十周年了。这恰好也是作者之一在国内完成的第一篇呼吸代谢的论文(汤佩松1936),发表的五十周年。我们愿意借此机会回顾一下,长期以来对植物整体呼吸代谢的研究工作。五十年来,作者之一和有关研究者一道对一个基础生理问题,做了时断时续的,然而是坚持不懈的探索,即“植物及细胞整体呼吸代谢的研究”。这是1933年在武汉大学一间简单的实验室里形成的研究体系,它的主导思想是,以尽可能简单的,正在进行正常生命活动的完整机体或细胞为对象,在尽量单纯的反应系统中,寻求以下问题的答案:一些无组织的物质如何通过呼吸代谢和能量转换而变成有形态结构,能进行生长发育和表现各种行为     

陆地植被暗呼吸的研究进展

全球变化背景下陆地植物的源汇效应一直是陆地生态系统研究的热点之一.暗呼吸在碳循环中占有重要的位置,是全球变化背景下碳循环过程研究的一个重要环节.目前国内外有关植物暗呼吸方面的研究还较少.本文就植物暗呼吸作用的生理过程、暗呼吸的观测方法,以及植物自身生物因素和环境因子对暗呼吸的影响进行了介绍,指出植物暗呼吸研究中存在的不确定性,并对后续研究的热点与方向进行了展望.     

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.     

雌蕊的呼吸作用比雄蕊强

植物的呼吸强度也和其他一切生理活动一样,有很大的差异,不仅不同种类的植物呼吸强度不同,在同一种植物各个器官、组织及不同生长发育时期中呼吸强度也都不同。以花为例,据测定,在花的各部分中,以雌蕊的呼吸作用最强。即雌蕊的呼吸作用比雄蕊强,雄蕊的呼吸作用比花瓣、花萼强,如表。     

植物呼吸作用教学小议

植物的分解代谢作为一种异化过程 ,与植物的生长发育、开花结实、抗病免疫及农产品的储藏保鲜等众多生理过程有着密切的联系 ,是植物代谢研究的中心之一。分解代谢的主要方式是呼吸作用[1,2 ] 。在植物生理学教学过程中 ,呼吸作用一般被看作是生活细胞经某些代谢途径使有机物氧化分解 ,释放出能量的过程 ,并根据氧气参与与否 ,将呼吸作用分为有氧呼吸和无氧呼吸两大类型。认为有氧呼吸是生活细胞在氧气的参与下 ,把有机物彻底氧化放出ＣＯ2 并形成Ｈ2 Ｏ ,同时释放能量的过程 ;而无氧呼吸是指在无氧的条件下 ,生活细胞的呼吸底物降解为不彻…     

植物根系呼吸代谢及影响根系呼吸的环境因子研究进展

根系呼吸是植物通过活根向环境释放CO2的过程。根系的呼吸作用集物质代谢与能量代谢为一体,构成了地下部代谢的中心。根系呼吸进行顺利与否是衡量植物根系功能和逆境胁迫的重要指标之一,相关代谢研究已成为目前植物生理、生化和生态学等领域的热点。该文对植物根系呼吸途径、呼吸代谢关键酶和中间产物、影响根系呼吸代谢的根域环境因子以及研究进展进行了综述,并对其研究前景进行展望。     

几种热带雨林与荒漠植物暗呼吸作用对高CO_2浓度的响应

使用 Ｌ Ｉ６４００ 便携式光合作用测定系统测定了美国生物圈二号内长期生长在高 Ｃ Ｏ２ 浓度（＞ １５００μｍ ｏｌ／ｍ ｏｌ）下 ５种热带雨林植物与 ５ 种荒漠植物暗呼吸强度的变化。结果表明：在 ３５０～４００μｍ ｏｌ／ｍ ｏｌ下 ５ 种雨林植物的平均暗呼吸强度为（０５６±０１９）μｍ ｏｌ Ｃ Ｏ２／ｍ ２·ｓ;荒漠植物平均为（０９８±０７２）μｍ ｏｌ Ｃ Ｏ２／ｍ ２·ｓ。在 Ｃ Ｏ２ 浓度升高时大部分 Ｃ３ 植物暗呼吸作用升高,并呈一定的线形关系。当 Ｃ Ｏ２ 浓度加倍时,雨林植物暗呼吸强度升高６１％ ;荒漠 Ｃ３ 植物升高１３４％ ,而 Ｃ４ 植物变化不明显或略有下降。因而认为,长期高 Ｃ Ｏ２ 浓度可促进 Ｃ３ 植物的暗呼吸作用。     

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     

零上低温对喜温植物黄瓜幼苗氧化磷酸化影响的初步探讨

某些研究者证明,喜温植物受零上低温的作用后引起呼吸强度剧烈变化;也指出,这种呼吸变化同正常条件下与呼吸有关的各个生理过程不相适应。因此,当喜温植物在受害的初期往往出现根系吸收离子的能力减弱,光合作用强度下降,有机物转化缓慢以及生物合成受阻。随     

植物涝渍胁迫应激机制研究进展

涝渍胁迫使植物从有氧呼吸转变为无氧呼吸,为了适应水淹环境,植物会根据自身特点启动应激机制。从植物形态、植物生理代谢、植物应激反应以及植物根际土壤微生物的变化阐述了植物对涝渍胁迫的应激机制,并对微生物生态响应机制与涝渍胁迫的关系方面的研究提出了展望,以期为植物抗性应激机制研究提供参考。     

一位中国植物生理学家执着奉献的一生北大核心

汤佩松先生出生于1903年,他是中国现代植物生理学奠基人之一。也许你会对他的一些学术成就有所耳闻：他是第一个在植物中发现呼吸酶（细胞色素氧化酶）的人;他证明了水稻中呼吸代谢途径和电子传递系统的多样性;他首次通过实验证明了植物中碳酸酐酶的存在;     

光呼吸突变体研究进展

光呼吸（photorespiration）是绿色植物在光下吸收氧气并释放CO2的过程。C3植物光呼吸可消耗25%光合产物,故合理改良光呼吸可望提高植物的光合效率。筛选与利用光呼吸突变体是研究光呼吸代谢及其功能的最为有效的途径。该文对光呼吸代谢途径、光呼吸突变体的筛选以及研究进展进行综述,以期为深入探讨植物光呼吸的生物学功能及进行植物分子改良提供帮助。     

Substrate availability regulates the suppressive effects of Canada goldenrod invasion on soil respiration

基质有效性调节加拿大一枝黄花入侵对土壤呼吸的抑制作用 外来植物入侵不仅会降低河边近岸湿地生态系统植被多样性,而且会改变湿地生态系统的地下碳过程。外来入侵植物加拿大一枝黄花(Solidago canadensis L.)已广泛入侵我国东南部地区,但加拿大一枝黄花入侵对入侵地生态系统地下土壤碳循环过程的影响却知之甚少。本研究通过野外原位观测实验和温室模拟入侵实验,探究外来植物加拿大一枝黄花入侵对入侵地土壤呼吸的影响规律及其驱动因素。野 外原位观测实验开展于2018年7月21日至12月15日,期间每周测定样地土壤呼吸。温室模拟入侵实验开展于2019年7月15日至12月15日,期间每月1日与15日上午测定土壤呼吸、自养呼吸和异养呼吸。土壤呼吸、自养呼吸和异养呼吸通过静态箱结合深埋根系隔离法测定。野外原位观测实验和温室模拟入侵实验结果均显示,加拿大一枝黄花的入侵降低了土壤二氧化碳的排放通量。加拿大一枝黄花入侵对土壤呼吸的抑制作用可能归因于其入侵引起的土壤可利用底物质量与数量的变化,表明外来入侵植物加拿大一枝黄花可通过改变植物释放基质以及与本地植物和/或土壤微生物争夺土壤有效基质而影响土壤碳循环。这些研究结果对于评估外来入侵植物对入侵地地下碳动态的影响以及对全球变暖的贡献具有重要意义。     

《西游记》中植物多

《西游记》作为我国四大古典小说之一,以其独特的艺术风格脍炙人口。作者吴承恩不仅在文学上博大精深,而且在以唐僧四众取经途中,所描写的山水树木、花鸟虫鱼,更体现了作者对大自然的实践精神。在小说中作者涉及的植物非常丰富,对200多种植物展开大量的文学修饰,这在小说界也是少见的。植物的名称。形态和特点被作者传神入画的笔墨描述的逼真有趣。同时,作者因物起兴,以植物名赋诗即兴。在我们欣赏文学艺术的同时,也就跟着取经的路线进入一个植物的风景园地。在这些描述的植物中撷取两段如下。第三十六回中描写唐僧感叹路途艰难,…     

一位中国植物生理学家执着奉献的一生

<正>汤佩松先生出生于1903年,他是中国现代植物生理学奠基人之一。也许你会对他的一些学术成就有所耳闻:他是第一个在植物中发现呼吸酶(细胞色素氧化酶)的人;他证明了水稻中呼吸代谢途径和电子传递系统的多样性;他首次通过实验证明了植物中碳酸酐酶的存在;     

光呼吸突变体研究进展

光呼吸(photorespiration)是绿色植物在光下吸收氧气并释放CO₂的过程。C₃植物光呼吸可消耗25%光合产物, 故合理改良光呼吸可望提高植物的光合效率。筛选与利用光呼吸突变体是研究光呼吸代谢及其功能的最为有效的途径。该文对光呼吸代谢途径、光呼吸突变体的筛选以及研究进展进行综述, 以期为深入探讨植物光呼吸的生物学功能及进行植物分子改良提供帮助。     

大气CO2浓度倍增对植物暗呼吸的影响

以长期生长于350和700μmolCO_2·mol~(-1)空气的开顶式培养室的杜仲(Eucommia ulmoides Oliv.)、紫花苜蓿(Medicago sativa L.)、玉米(Zea mays L.)等10种植物的离体成熟叶片或整株为材料,研究不同测定温度(15～35℃)下,CO_2浓度倍增对植物暗呼吸的影响。结果表明:在较低温度(15℃、20℃)下,CO_2浓度倍增对植物暗呼吸没有显著效应,在较高温度(30℃、35℃)下多数被测植物的暗呼吸显著增强。讨论了实验所得结果在未来全球气候变化中的可能的意义。     

急性逐步低氧对中华绒螯蟹呼吸率的影响

本文用密闭式呼吸仪研究了急性逐步低氧对中华绒螯蟹（又名河蟹）呼吸率的影响。研究发现,河蟹是一种很好的氧调动物。当溶氧在一定范围内下降时,河蟹能维持其呼吸率不变,直到临界氧浓度,或临界点。而后,随着溶氧的进一步下降,其呼吸率迅速降低,并在溶氧未至零值时,呼吸率为零。作者将呼吸率为零时的氧浓度称为零呼吸氧浓度,或零呼吸点。鉴于零呼吸点的存在,作者提出了一种能更好地描述水生动物呼吸率和溶氧关系的双曲线方     

秦岭火地塘林区油松林土壤呼吸时空变异

土壤呼吸是陆地生态系统碳循环的关键生态过程,土壤呼吸的时空变异及其影响因子已成为生态学研究的主要内容之一。采用红外线开路气室法和便携式微气象站,连续测定了秦岭火地塘林区天然次生油松林地不同部位土壤呼吸速率和不同土层深度土壤温度和土壤体积含水率,结果表明:(1)植物生长季,试验地上部与中部、中部与下部,土壤呼吸日均值间存在显著差异。植物休眠季,全坡面土壤呼吸日均值差异不显著。同一观测部位植物生长季与休眠季,土壤呼吸日均值差异显著。观测期内全样地土壤呼吸日均值为(38.64±6.43)gm-2d-1;(2)同一地形部位不同观测月中和不同地形部位同一观测时间,土壤呼吸月均值大多存在显著差异,植物生长季和休眠季,全样地土壤呼吸均值分别为(46.98±2.21)gm-2d-1和(35.94±1.01)gm-2d-1,全样地土壤呼吸月均值为(1.18±0.20)kgm-2月-1,休眠季土壤日均呼吸约为整个观测季的43.34%;(3)当土壤温度9.0℃时,土壤温度与土壤呼吸速率间均存在显著的指数关系。回归模型的决定系数均大于0.87,均方差根不超过0.21,模型有效性系数不小于0.85,残差系数的绝对值不超过0.007。(4)植物生长季0-5cm和5-10cm土层及植物休眠季0-5cm土层,土壤呼吸日累积值均值与相应土层深度土壤体积含水率均值间存在三次函数关系,回归模型的决定系数分别为0.456,0.513和0.143;植物休眠季5-10cm土层,土壤呼吸日累积值均值与土壤体积含水率均值间存在幂函数关系,回归模型的决定系数为0.650。