石墨烯的环境行为及其对环境中污染物迁移归趋的影响

石墨烯是当前研究最热的碳纳米材料,具有独特的理化特性,在各领域具有广阔的应用前景.随着其生产和使用量的不断增大,石墨烯不可避免地会进入到环境中,从而给生态环境和人类健康带来风险.深入理解石墨烯在环境中的行为和归趋,探讨石墨烯对污染物环境行为的影响,对于科学客观评价石墨烯的环境风险具有十分重要的意义.本文对石墨烯的环境行为及其对污染物迁移归趋的影响进行了综述,主要介绍了石墨烯在水环境中的胶体特性和稳定性,以及在多孔介质中的迁移,重点探讨了石墨烯与重金属和有机物之间的相互作用,并从吸附机理、石墨烯与土壤组分之间的相互作用、石墨烯对污染物在环境中迁移及生物有效性的影响、石墨烯的定量方法等方面对该研究领域的前景和重点进行了展望,以期为该领域的深入研究提供借鉴并拓展新的思路.     

高温对仁用杏光合特性及PSⅡ光化学活性的影响

为探讨高温胁迫下仁用杏叶片的光合适应机制,以科尔沁沙地生长的4年生'超仁'仁用杏为试材,设置环境温度为25℃、30℃、40℃和50℃处理,利用气体交换技术和快速叶绿素荧光诱导动力学曲线分析技术(JIP-test),研究了仁用杏叶片光合特性和PSⅡ光化学活性.结果表明:在一定温度范围内,随着温度升高,仁用杏通过提高光合色素含量和比例来维持光能的吸收、传递和转换能力,从而保证光合机构正常运转;当高温超过叶片自身生理调节限度后,叶绿素发生分解、净光合速率(Pn)明显下降、胞间CO2浓度(Ci)上升,说明光合作用的下降是由叶肉因素造成的.温度40℃导致单位面积有活性反应中心数量(RC/CSo)显著下降;而50℃高温下荧光诱导曲线中K点(Wk)和J点(Vj)明显增加,高温对仁用杏叶片放氧复合体(OEC)、受体侧和PsⅡ反应中心造成了伤害.此外,50℃高温还导致初始荧光(Fo)显著升高,为对照的2.26倍,PSⅡ最大光化学效率(Fv/Fm)和光化学性能指数(PI/ABS)分别下降为对照的37.9%和10.3%.高温损害了PSⅡ供体侧和受体侧的功能,造成光合效率下降,这是高温胁迫对仁用杏叶片光合机构伤害的主要机制之一.     

高温胁迫对光系统Ⅱ异质性的影响

高温胁迫可诱导光系统Ⅱ（ＰＳⅡ）活性中心转化为无活性中心。本文讨论了在高温胁迫导致荧光猝灭的情况下如何用叶绿素荧光动力学计算ＰＳⅡ无活性中心相对含量的问题。正常的小麦叶片其ＰＳⅡ无活性中心相对含量（Ｆｖｉ／ＦＶ）约为０．１５５±０．０１１。小麦叶片经５０℃１分钟高温胁迫后,其Ｆｖｉ（相对于正常Ｆｖ）降至对照的７０％,在随后室温下６０分钟内又降至５０％。而５５℃５分钟和５５℃１０分钟高温胁迫后,在恢复期内其ＰＳⅡ无活性中心的含量从常温的１．４倍左右的基础上分别上升至２．４和２．９倍,说明高温胁迫对ＰＳⅡ中心除了起瞬时钝化作用外,还存在一个间接的较为缓慢的持续钝化作用。     

高温胁迫对光系统Ⅱ异质性的影响

高温胁迫可诱导光系统Ⅱ活性中心转化为无活性中心。本文讨论了在高温胁迫导致荧光猝灭的情况下如何用叶绿素荧光动力学计算ＰＳⅡ无活性中心相对含量的问题。     

干旱胁迫对银杏叶片光合系统Ⅱ荧光特性的影响

为了探讨银杏叶片在长期干旱胁迫下光合性能的变化,采用盆栽控水法对银杏幼苗进行干旱处理,并分别在处理后第0、20、30、40、50天,对荧光动力学曲线和荧光参数进行了测定和JIP-test分析.结果表明:随着干旱的加剧,叶片叶绿素含量逐渐递减.由于干旱导致银杏叶片的光合系统Ⅱ(PSⅡ)结构破坏和稳固性减弱,其荧光动力学曲线出现了K相和L相的升高,在干旱处理40 d后升高加剧.PSⅡ结构的变化导致了一系列荧光参数的变化,初始荧光F0逐渐升高,最大荧光Fm逐渐降低;代表单位反应中心活性的参数ABS/RC、ET0/RC、TR0/RC逐渐升高;单位面积捕获的光能TR0/CS0高于对照,单位面积用于电子传递的光能ET0/ CS0后期下降;表示受体侧电子传递活性的参数Sm、Ψ0、(φ)E0逐渐下降,M0、VJ、VI逐渐升高;表示热耗散的参数DI0/RC、DI0/CS0随干旱时间延长而急剧升高;活性反应中心数目RC/CS0减少;代表PSⅡ光合效率的参数Fv/Fm、PIabs逐渐下降;代表PSⅡ供体侧活性的参数Wk随干旱时间延长而逐渐升高,OEC逐渐减少.干旱胁迫导致银杏叶片PSⅡ反应中心失活,能流分配失衡,电子传递受阻,PSⅡ放氧复合体失活和PSⅡ稳固性减弱,从而破坏PSⅡ光合功能.而反应中心失活和受体侧电子QA-的累积是造成PSⅡ电子传递活性减弱的主要原因.干旱条件下,银杏PSⅡ的PIabs比Fv/Fm对干旱的反应更灵敏,可作为银杏叶片受到伤害的指标.     

高温胁迫对转反义LeGPAT番茄PSⅡ光化学活性的影响

以冷敏感植物番茄(Lycopersicon esculentum Mill.)为材料,研究高温胁迫下转反义番茄甘油-3-磷酸酰基转移酶基因(LeGPAT)的番茄叶片膜脂含量、光合速率、荧光参数和叶黄素循环等的变化,以探讨LeGPAT表达与番茄植株耐热性的关系.结果表明:转反义基因株系磷脂酰甘油(PG)的饱和脂肪酸含量(16∶0+16∶1+18∶0)显著高于野生型;但不饱和脂肪酸含量(18∶1+18∶2+18∶3)却显著低于野生型.在45℃高温处理过程中,野生型和转反义基因的番茄植株净光合速率(Pn)、暗中最大光化学效率(Fv/Fm)和实际光化学效率ΦPSⅡ都显著降低,但野生型番茄降低幅度更大;同时野生型和转反义基因株系的非光化学猝灭(NPQ)及叶黄素循环脱环氧化状态(A+Z)/(V+A+Z)都增加,但反义株系比野生型增加更明显.研究发现,转基因番茄植株LeGPAT的表达被抑制,其饱和脂肪酸含量升高,而不饱和脂肪酸含量降低,高温胁迫下PSⅡ受到的伤害较轻光化学活性更高,植株抵抗高温的能力更强.     

外源亚精胺和精胺对NaHCO3胁迫下南蛇藤抗氧化系统的影响

研究了叶面喷施亚精胺和精胺对NaHCO₃胁迫下南蛇藤叶片抗氧化系统的影响.结果表明：外源亚精胺和精胺处理使NaHCO₃胁迫下南蛇藤叶片O₂^-·产生速率、H₂O₂、丙二醛(MDA)含量和电解质外渗率显著降低(P<0.05).亚精胺处理明显提高了盐胁迫下超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)等抗氧化酶的活性,以及还原型谷胱甘肽(GSH)、类胡萝卜素(CAR)和脯氨酸(Pro)等抗氧化剂的含量,但对还原型抗坏血酸(AsA)含量没有作用;精胺处理明显提高NaHCO₃胁迫下POD和APX的活性以及GSH、CAR和Pro的含量,但对SOD和AsA含量影响不显著,甚至引起CAT活性明显降低.亚精胺和精胺处理明显改善了NaHCO₃胁迫下南蛇藤的生长.外源亚精胺和精胺可以改善NaHCO₃胁迫下南蛇藤叶片的膜保护功能,减少叶片中活性氧的积累,从而提高南蛇藤对NaHCO₃胁迫的抗性.     

不同干旱胁迫对山葡萄的光合作用和光系统II活性的影响

以山葡萄品种中抗性较强的‘左山一’和抗性较弱的‘双丰’品种为材料,利用气体交换分析和叶绿素荧光诱导动力学分析手段,研究了干旱胁迫对不同抗性山葡萄品种的光合作用和PSII活性的影响。结果显示,2种山葡萄叶片的净光合速率均随着干旱胁迫的加重而下降,并且细胞间隙CO2浓度升高,证明非气孔限制是干旱胁迫造成山葡萄光合速率下降的主要原因。JIP-test分析发现,干旱胁迫导致‘双丰’叶片相对荧光诱导动力学曲线中J点和I点相对可变荧光上升,同时出现了明显的K点,‘左山一’叶片的相对荧光诱导动力学曲线没有明显变化,说明干旱胁迫对‘双丰’叶片PSII电子供体侧和受体侧造成的伤害要显著大于对‘左山一’叶片的伤害,且干旱胁迫对‘双丰’叶片的最大光化学效率(Fv/Fm)、吸收光能为基础的光化学性能指数(PIABS)、单位面积有活性反应中心的密度(RS/CS)及单位面积用于电子传递的光能(ETo/CS)的改变幅度显著大于‘左山一’。干旱胁迫通过干扰山葡萄叶片PSII电子供体侧、受体侧以及电子传递链的功能,严重的伤害了叶片光合机构的正常功能。干旱胁迫对抗旱性较强的‘左山一’PSII活性的影响显著小于对抗旱性较弱的‘双丰’葡萄。     

间作对氮调控玉米光合速率和光合氮利用效率的影响

研究间作后作物光合碳同化和光合氮利用效率(PNUE)对氮投入的响应, 对阐释间作产量优势的氮调控效应, 指导间作氮肥管理有重要意义。本研究设置玉米(Zea mays)单作、玉米间作两种种植模式的4个氮水平(N0, 0 kg·hm ^-2; N1, 125 kg·hm ^-2; N2, 250 kg·hm ^-2; N3, 375 kg·hm ^-2), 分析间作与施氮量对玉米叶片特征、光合参数、PNUE和产量的影响。结果表明: 与单作相比, 间作显著增加玉米叶片的叶干质量和比叶质量; 各施氮水平(除N3)下, 间作中靠近马铃薯(Solanum tuberosum)侧的玉米叶面积均显著高于单作玉米。单间作对比发现, 间作提高了玉米光饱和点和暗呼吸速率。单作、间作靠玉米侧(I-M)、间作靠马铃薯侧(I-P)的玉米PNUE均随施氮量增加而降低, 降幅以I-P最大; 施氮量低于250 kg·hm ^-2时, 相同施氮量下的玉米PNUE和净光合速率(P_n)均以I-P最高, I-M和单作次之。间作显著提高了玉米产量(土地当量比>1)。该研究中当施氮量≤250 kg·hm ^-2时, 间作I-P的玉米叶片P_n和PNUE显著提高可能是间作玉米产量提高的重要原因。     

高温胁迫下外源NO对高灌蓝莓PSⅡ光化学活性和抗氧化系统的影响

以高灌蓝莓品种‘都克’试管苗移栽到田间6个月的植株为试材,研究了高温胁迫条件下,外源一氧化氮(NO)对高灌蓝莓幼苗生长、PSⅡ光化学活性和抗氧化系统的影响.结果表明:0.2、0.5和1.0 mmol·L^-1外源NO供体硝普钠(SNP)处理显著减缓了高温胁迫对高灌蓝莓光合系统Ⅱ(PSⅡ)的抑制,高灌蓝莓PSⅡ最大光化学效率(F_v/F_m)、实际光化学效率(Φ_PSⅡ)、光化学猝灭系数(q_P)和非光化学猝灭系数(NPQ)下降缓慢,使光合机构免受高温胁迫的伤害;叶片质膜透性和丙二醛含量降低,而超氧化物歧化酶和过氧化氢酶活性升高,从而促进了脯氨酸的积累.适当浓度的SNP能显著缓解高温胁迫对高灌蓝莓植株的伤害,其中0.5 mmol·L^-1 SNP的缓解效果最好.     

盐胁迫下菊芋根系脱落酸对钠离子转运和光系统Ⅱ的影响

通过根系施加脱落酸(ABA)合成抑制剂钨酸钠,研究盐胁迫(150 mmol·L^-1 NaCl)下菊芋根系ABA信号对根系Na⁺转运、叶片Na⁺积累和光系统Ⅱ(PSⅡ)的影响。结果表明:钨酸钠抑制盐胁迫下根系ABA合成,降低根系Na⁺外排,提高根系Na⁺向叶片的转运系数。盐胁迫增加叶片Na⁺含量,没有影响叶片膜脂过氧化、PSⅡ反应中心蛋白合成和PSⅡ最大光化学效率(F_v/F_m)。根系ABA合成受抑制,显著增加盐胁迫下叶片Na⁺积累,加剧叶片膜脂过氧化,损伤PSⅡ反应中心蛋白,显著降低F_v/F_m,诱发PSⅡ光抑制。总之,盐胁迫下菊芋根系ABA信号诱导根系Na⁺外排,抑制Na⁺向地上部转运,有利于减少叶片Na⁺积累,防御PSⅡ氧化损伤。     

不同波长脉冲LED光源的频率和占空比对植物光合速率和光碳能力的影响（英文）

本文分析了脉冲发光二极管(LED)光源的研究进展,制作了不同波长的脉冲LED光源面板;测量了灯面板下方25 cm处光合光子通量密度(PPFD)随光源波长、频率和占空比的变化;在固定光源工作周期条件下,研究了光合速率随频率的变化,发现在不同波长下,植物光合速率具有最佳频率;在固定光源频率条件下,研究了光合速率随占空比的变化,发现在不同的占空比下,植物的光合速率有其最佳的占空周期;由于在固定频率或固定占空比条件下,其PPFD不能随着占空比和频率的变化而保持恒定,因此提出了光碳能力的概念(光碳能力=光合速率·PPFD^-1=P_n·PPFD^-1,其中P_n为光合速率,其生物学意义是一个光子能量转换多少二氧化碳分子进行光合作用);在固定光源占空比条件下,研究了光碳能力随频率的变化。每种光源,均有对应优化的频率,对应得到此种光源下最大的光合速率;每种光源,均有对应优化的频率,对应得到此种光源下最大的PPFD;每种光源,均有对应优化的频率,对应得到此种光源下最大的光碳能力。本文通过提出光碳能力来衡量植物光照参数与碳减...     

夜间高温胁迫对水稻叶片光合机构的影响

The net photosynthetic rate (Pn), the apparent quantum yield (AQY), the photochemical efficiency of PSⅡ(Fv/Fm), the quantum yield of PSⅡ electron transport (Ф PSⅡ) and the coefficient of photochemical quenching (qp) were decreased in rice (Oryza sativa L.) leaves under high nocturnal temperature (42±1) ℃ stress, but the relative reduction state of PSⅡ (1-qp) was increased. With the increment of stress time, the chlorophyll content and the binding degree of chlorophyll-protein complex declined gradually, the O2(superoxide radical) production rate and H2O2 content in leaves elevated. The activities of superoxide dismutase (SOD), peroxidase (POD) and catalase (CAT) increased for 2-3 days under high temperature stress yet decreased afterwards. The results showed that the photosynthetic efficiency declined in rice leaves under high nocturnal temperature stress with concurrent emergence of the symptom of oxidative damage. The gradual increase of the SOD, POD and CAT activities, as well as that of the ratio of Pr (photo-respiration rate) to Pr+Pn and non-photochemical quenching of chlorophyll fluorescence (NPQ) indicates that those mechanisms related to the changes of these parameters may play an important role in protecting rice leaves from oxidative damage under high nocturnal temperature stress.     

高温胁迫下黄瓜幼苗的某些光合特性和PSⅡ光化学活性的变化

以三叶一心期的黄瓜品种‘津春4号’(耐热)为试材,研究其在高温(处理I35℃/20℃、II42℃/27℃,光照强度350μmol·m~(-2)·s~(-1))胁迫1、3、5 d及恢复2d后的某些光合特性和PSⅡ光化学活性。变化的结果表明:高温胁迫下黄瓜幼苗的净光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)显著下降;叶绿素荧光参数,F_v/F_m、Φ_(psⅡ)与q_p均下降,而NPQ上升;恢复2d后35℃/ 20℃下的各项指标均有所恢复,但仍不能恢复到未作高温处理的水平,而42℃/27℃下的各项指标比恢复前更严重。     

模拟水分胁迫对水曲柳光合速率及水分利用效率的影响

经过3年人工模拟水分胁迫,研究了不同水分处理下水曲柳光合特征及其水分利用效率的变化.结果表明,在中度水分胁迫(MW)下,水曲柳的光合速率和水分利用效率比对照组均有所提高,而在重度水分胁迫(LW)下则分别降低了7.26%和1.13%.长期的中度水分胁迫使水曲柳的光合潜力得到充分发挥,其适应性也好于重度水分胁迫.对照组水曲柳的光合速率日变化呈单峰曲线,MW组和LW组则均呈"双峰"曲线;对照组水曲柳水分利用率的日变化呈现双峰曲线,而MW组和LW组则呈现波动趋势,无明显的波峰和波谷.这与水曲柳在不同水分处理下的生理特性和环境因子的日进程密切相关.     

硅对低温胁迫后檀香紫檀苗木生长和光合生理的影响

为探究硅(Si)对檀香紫檀(Pterocarpus santalinus)抗寒性的影响,对1年生苗木施Si后经(–3±0.5)℃胁迫24 h恢复栽培90 d的生长、叶片光合参数和4种碳同化关键酶活性进行了研究。结果表明,施Si的檀香紫檀苗木发育健壮,抗寒性提高,显著促进低温胁迫后的生长恢复;施Si显著抑制低温胁迫导致的檀香紫檀苗木叶绿素含量降低和叶绿素a/b减小,促进表观光合电子传递速率(ETR)、实际光量子效率Y(Ⅱ)和PSⅡ调节性能量耗散Y(NPQ),降低PSII非调节性能量耗散Y(NO)和非光化学荧光淬灭(NPQ);施Si提高受低温胁迫檀香紫檀苗木的光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)和水分利用效率(WUE);施Si的檀香紫檀苗木在低温胁迫后,核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶(Rubisco)、果糖-1,6-二磷酸酶(FBP)、果糖-1,6-二磷酸醛缩酶(Ald)、磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)活性显著提高。适量施Si有利于保持低温胁迫下苗木光合膜结构的完整性和生理功能的稳定性,是提高檀香紫檀苗木抗寒性、有效应对低温胁迫的营养管理措施。     

夏季自然高温对桉树光合速率和暗呼吸速率的影响

在湖南夏季的自然高温下,所测7种桉树的日平均净光合速率在12.56～27.85mg·dm     

葛仙米光合活性对盐胁迫的反应

收集人工条件下培养的葛仙米球形群体,以不同浓度的NaCl溶液处理,当浓度超过0.2mol/L后,叶绿素a荧光的可变部分(Fv)与最大荧光(Fm)之比值(Fv/Fm)与NaCl浓度呈负相关,光合放氧速率也随着NaCl浓度升高而降低。这两者随氯化钠浓度升高而降低的趋势均呈现出两个阶段性:低NaCl浓度时的缓慢降低阶段和高NaCl浓度时的快速降低阶段。Fv/Fm比值的转折点在0.2mol/L,而光合放氧速率的在0.4mol/L,后者与海水的浓度接近。呼吸作用几乎不受NaCl的影响。光系统I(PSI)和光系统II(PSII)活性随着NaCl浓度的提高均有降低。