A Novel Integrated Method Tor Large-scale Detection,Identification, and Quantification of Widely Targeted Metabolites： Application in the Study of Rice Metabolomics

Liquid chromatography-mass spectrometry （LC-MS）-based metabolomics has been facilitated by the con- struction of MSz spectral tag （MS2T） library from the total scan ESI MS/MS data, and the development of widely targeted metabolomics method using MS/MS data gathered from authentic standards. In this report, a novel strategy called step- wise multiple ion monitoring-enhanced product ions （stepwise MIM-EPI） was developed to construct the MS2T library, in which stepwise MIM was used as survey scans to trigger the acquisition of EPI. A total number of 698 （almost） non- redundant metabolites with MS2 spectra were obtained, of which 135 metabolites were identified/annotated. Integrating the data gathered from our MS2T library and other available multiple reaction monitoring （MRM） information, a widely targeted metabolomics method was developed to quantify 277 metabolites, including some phytohormones. Evaluation of the dehydration responses and natural variations of these metabolites in rice leaf not only suggested the coordinated regulation of abscisic acid （ABA） with metabolites such as serotonin derivative（s）, polyamine conjugates under drought stress, but also revealed some C-glycosylated flavones as the potential markers for the discrimination of indica and japonica rice subspecies. The new MS2T library construction and widely targeted metabolomics strategy could be used as a tool for rice functional genomics.     

大叶黄杨叶片内部光能利用梯度

采用一种新方法来测量大叶黄杨叶片(Euonymus japonicus T.)内部的绝对光能利用效率梯度曲线.该方法基于光声光谱的深度分析(Depth-Analysis)理论,并结合了光纤微探测器的叶片光梯度测量结果.日本小檗(Berberis thunbergii D C.)叶片的光声光谱扫描显示了深度分析的精确性.实验结果表明:叶片内部利用光能效率最低处在栅栏组织和海绵组织之间(入射光能0.026%-660 nm红光);越靠近叶片的上表皮和下表皮,显示出叶片组织利用光能效率有上升的趋势(分别为0.092% 和0.036%).因此,不同叶肉组织绝对光能利用效率是不同的,该实验结果直接证实了Han和Vogelmann (1999)所提出的假设.     

植物叶片中δ—氨基乙酰丙酸的测定

绿色植物进行光合作用和积累光合产物必需有叶绿素的存在,因此对叶绿素形成过程中一系列的反应进行数量测定是很必要的。δ-氨基乙酰丙酸（ALA）是叶绿素形成的前体,在叶绿素生物合成中起重要的作用,它是叶绿素合成的限速步骤[2]。植物体在合成叶绿素的过程中,在脱水酶的作用下,两个分子ALA缩合成一个分子胆色素原[3]。由于这一反应的转化速率非常高,在一般情况下很难测出ALA的存在,因此必须先用乙酸雨酸处理植物材料。乙酰丙酸是ALA脱水酶的竞争性抑制剂,它使得ALA不能向胆色素原转化,从而在体内积累。对于整体材料,一般用…     

灰杨克隆繁殖、自身养分与土壤养分季节变化及其耦合关系的林缘——林内差异

阐明灰杨(Populus pruinosa Schrenk)克隆特征变化及受外界环境影响,是增强灰杨林生态服务功能的基础。本研究在中国新疆塔里木河上游灰杨河岸林,沿垂直河道方向在林缘(距河道200 m)、林内(距河道400 m)生境设置样方,于2014年4～10月,每隔20天调查两生境不定芽、未出土和出土克隆分株数量,测定横走侧根及土壤养分含量。结果表明:(1)横走侧根全氮、全磷、全钾、有机碳含量的变化趋势与不定芽和未出土分株数在4～6月逐渐增加、7～10月逐渐减少变化趋势基本一致,与土壤有机质、碱解氮、速效磷及速效钾含量在4～6月逐渐升高或保持最高水平,在7～10月逐渐降低的变化趋势同步;横走侧根碳氮比在4～6月初逐渐降低,随后呈现增大又减小的趋势;氮磷比在4～6月逐渐减小,7月显著减小后逐渐增大(林缘)或基本保持不变(林内)。(2)不论是林缘还是林内,不定芽数量受到横走侧根全氮和氮磷比的影响,未出土分株数受到横走侧根全氮、有机碳含量、碳氮比的影响;林缘不定芽数量与土壤有机质、碱解氮及速效钾含量相关紧密,未出土分株数与土壤碱解氮和速效磷显著相关,土壤养分也与横走侧根全氮、碳氮比、氮磷比紧密相关,而在林内受到土壤养分影响的主要是横走侧根全氮和氮磷比。(3)林内的不定芽、未出土及出土克隆分株数量显著低于林缘,土壤养分含量通过影响横走侧根养分含量而影响不定芽、未出土分株、出土分株数量。灰杨是杨属为数不多的国家保护植物,具有重要的生态服务功能,我们的结果对基于克隆繁殖的灰杨林保护策略提供基础数据支持。     

中国土壤和植物养分管理现状与改进策略

针对当前我国农业生产面临增肥不增产、土壤养分过量累积、化肥施用过量和养分利用效率下降等重大问题, 本文综述了中国土壤养分与植物营养状况的历史演变和研究进展, 提出中国植物营养科学研究应在跟踪国际科学前沿的同时, 紧密结合中国农业生产实际, 通过大幅度提高养分效率和作物产量为农业可持续发展做出应有的贡献。     

外源褪黑素对干旱胁迫下黑麦草和苜蓿抗氧化能力及养分吸收的影响

以黑麦草和苜蓿为对象,分别叶面喷施和根施100 μmol·L^-1的褪黑素溶液,在干旱胁迫下测定了生物量、丙二醛(MDA)含量、相对电导率、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性、养分含量(有机碳C、全氮N、全磷P)等指标,研究外源褪黑素对干旱胁迫下植物抗氧化能力及养分吸收的影响。结果表明: 干旱胁迫下,黑麦草和苜蓿的地上、地下生物量显著降低,外施褪黑素能够有效缓解干旱胁迫对黑麦草和苜蓿生长的抑制作用,叶面喷施和根施褪黑素使干旱胁迫下黑麦草的生物量分别增加14.5%和29.6%,苜蓿的生物量分别增加36.6%和49.1%。干旱胁迫下,黑麦草的SOD、POD活性和苜蓿的SOD活性显著降低,外施褪黑素显著提高黑麦草和苜蓿的SOD、POD、CAT活性,减少叶片中MDA的积累,使叶片相对电导率显著下降,抗氧化能力显著提高。干旱和外施褪黑素对黑麦草和苜蓿有机碳含量无显著影响。干旱胁迫下,黑麦草叶片和根中的N、P含量以及苜蓿根中的N含量降低,外施褪黑素提高黑麦草和苜蓿根和叶片中的N、P含量,这表明褪黑素对干旱胁迫下黑麦草和苜蓿的养分吸收有一定的调节作用。施用褪黑素不仅能改善植物的抗氧化能力,还能调节养分吸收以增强植物对干旱胁迫的适应性,而且叶面喷施褪黑素效果好于根施。     

不同植物来源可溶性有机质对亚热带森林土壤酶活性的影响

探究不同植物来源可溶性有机质(DOM)进入土壤后对酶活性的影响, 可以为降水淋溶下亚热带地区不同森林生态系统土壤碳循环提供科学依据。该研究提取杉木(Cunninghamia lanceolata)、木荷(Schima superba)和楠木(Phoebe zherman) 3种植物鲜叶中的DOM分别输入杉木人工林土壤中, 以等量的去离子水添加为对照, 进行25天的室内培养。培养结束后测定土壤理化性质、微生物生物量和酶活性等指标。结果表明: 与对照处理(CT)相比, 添加3种叶片DOM后, 土壤总有机碳(SOC)、总氮(TN)含量和碳氮比均无显著变化。杉木叶片DOM添加处理(CL)的TN含量显著低于木荷叶片DOM添加处理(SL)和楠木叶片DOM添加处理(PL), 碳氮比显著高于SL和PL。3种叶片DOM输入整体上提高了土壤溶解有机碳(DOC)和溶解有机氮(DON)的含量。叶片DOM输入后土壤微生物生物量碳(MBC)含量无显著变化, 然而CL和SL的土壤微生物生物量氮(MBN)含量分别比CT降低了50.9%和51.1%, PL的MBN含量比CT提高了54.0%。与CT相比, 不同植物来源DOM输入后, β-葡萄糖苷酶(βG)、纤维素水解酶(CBH)和过氧化物酶(PEO) 3种酶活性均显著上升, 而多酚氧化酶(PPO)活性则显著下降; 此外, βG和CBH活性均表现出CL > SL > PL的特征。相关性分析的结果表明, 添加叶片DOM 3种处理的SOC、TN、MBN含量和βG、CBH活性都与所输入DOM的DOC含量和腐殖化指数(HIX)显著相关, 此外, 土壤MBN含量和PPO活性与输入叶片DOM的pH呈正相关关系。冗余分析(RDA)结果表明, 叶片DOM输入后引起土壤酶活性变化的关键因子是DON和DOC含量。总体来说, 不同植物来源DOM性质的差异会影响土壤碳循环水解酶的活性, 而叶片DOM输入后增加了土壤碳和氮的有效性, 引起4种碳循环酶的不同响应。     

竞争对马尾松和木荷觅取异质分布养分行为的影响

为了研究邻株竞争对马尾松(Pinus massoniana)和木荷(Schima superba)觅取异质分布养分机理和行为的影响, 我们设计单植、双株纯栽和两株混植3种栽植方式, 构建了同质和异质养分环境开展盆栽实验。结果表明: 单植时, 马尾松和木荷苗木生长对斑块养分反应敏感, 与同质养分环境相比, 两树种在异质养分环境中具有苗高生长量大、干物质积累量高、根系在富养斑块中大量增生, 根系N、P含量和吸收效率高等特点。在异质养分环境中, 木荷与马尾松邻株竞争时的生长表现优于双株纯栽模式而与单植处理相近, 根系形态可塑性和生理可塑性在其觅取斑块养分中的作用显著增强; 与木荷邻株竞争时, 马尾松苗高生长也表现出较单植和双株纯栽模式一定的优势, 这与其根系的广布性、觅养精确性和反应敏感度变化较小及富养斑块中根系P素含量和吸收效率较高等有关。相反, 同种邻株竞争则使得异质养分环境中马尾松和木荷的根系广布性减小, 反应敏感度减弱, 富养斑块中根系N、P含量降低, 苗高生长量和干物质积累量减小。与马尾松相比, 同种邻株竞争对异质养分环境中木荷生长的负向影响更为强烈。建议在生产中采用混交造林的方式促进马尾松和木荷生长。若要营造人工纯林, 可通过适当降低初植密度或及时调控林分密度促进林木生长。     

芽孢杆菌菌肥和菌剂对连作条件下桃幼树生长和土壤环境的影响

研究向桃树连作土壤中添加芽孢杆菌菌肥和菌剂对再植幼树生长、土壤养分、酶活性和真菌群落的影响,可为缓解桃树连作障碍提供理论依据.在盆栽条件下,以一年生普通桃'圆梦'和连作10年的桃园土壤为试材,设置8个处理,即连作土常规处理(RS)、客土常规处理(NS)、连作土常规处理基础上分别添加1％、4％、8％的芽孢杆菌菌肥(BF1...     

两种南亚热带林下灌木叶片水分特性的比较研究

鼎湖山南亚热带针叶—阔叶混交林下灌木桃金娘和三叉苦叶片气孔导度的日进程多为单峰形。一天中出现气孔导度高值的时间随季节而异,从3月到10月逐渐提前。夏季气孔导度最大,冬季最小。8月份生长于坡顶群落中的两种灌木叶片气孔出现“午睡”现象。不同生长地点中,桃金娘的气孔导度均明显高于三叉苦。叶片水势从早晨起逐渐降低,中午达最低值,随后有所回升。 3月和8月的水势较高,12月水势最低。水势与气孔导度间呈双曲线关系。压力—体积曲线的测定表明叶片水势低值时仍能维持正膨压。