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全球領先的微電極研究系統

微米級微電極適用穿刺動植物組織、沉積物、生物膜的微電極

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植物致病性 Ralstonia 系統型進化出不同的呼吸策略和行為，在 Xylem 中茁壯成長

青枯菌復合體（RSSC）的四個系統發育群（I-IV）在番茄木質部定殖時演化出兩種呼吸代謝策略：完全反硝化型（Phylotype I/III）：通過完整的反硝化途徑（NO?? → N?）在低氧環境中高效生長，依賴終末酶NosZ（圖1C），形成厚生物膜（圖6），占據缺氧微環境。

己酸誘導的豌豆根中 O2 消耗受限與克雷布斯循環底物的耗竭有關

己酸（HxA）在淹水土壤中作為植物毒素，通過降低根系耗氧率抑制豌豆根系呼吸作用。這種抑制與代謝物泄漏相關（尤其有機酸和糖類），而非直接損傷線粒體功能。

光合速率沿微藻生物膜深度的量化趨勢

本研究通過Unisense微電極量化了微藻生物膜光合速率的垂直分布，首次建立 v 與 f′′(x) 的數學模型。結論揭示：生物膜內光衰減更平緩，深層微藻具巨大光合潛力

己酸誘導的豌豆根中 O2 消耗受限與克雷布斯循環底物的耗竭有關

己酸（HxA）在淹水土壤中作為植物毒素，通過降低根系耗氧率抑制豌豆根系呼吸作用。這種抑制與代謝物泄漏相關（尤其有機酸和糖類），而非直接損傷線粒體功能。機制：酸性條件下（pH 5.0），未解離的HxA進入細胞，觸發檸檬酸、蘋果酸和非結構性碳水化合物（NSC）從根系滲出（圖3, 5），導致克雷布斯循環底物耗竭，從而限制線粒體呼吸。

遷徙性微藻底棲生物膜的輻射能收支情況

論文通過微傳感器（溫度、O?）、反射光譜和葉綠素熒光測量，研究了潮間帶底棲硅藻生物膜的輻射能量收支（REB）。實驗對比了自然遷移組（Control）與運動抑制組（Latrunculin A處理）在不同暴露時間（1 h、3 h、5 h）和光照強度（400/800 μmol photons m?2 s?1）下的能量分配。

表征藻類-細菌共生生物膜：深入了解藻類和厭氧微生物共存

研究系統：構建了藻類/部分硝化/厭氧氨氧化（APNABS）生物膜系統，運行240天。關鍵性能：總氮（TN）去除率 >90%，無需曝氣或外加有機碳源。

EPR自旋捕獲技術用于監測光合作用光保護過程中單線態氧的時間動態

摘要提出了一種結合電子順磁共振（EPR）自旋捕獲和時間分辨熒光光譜的方法，用于實時監測植物類囊體膜在光保護過程中單線態氧（1O?）的動態變化。研究發現，在連續光照1小時期間，1O?的表觀濃度先下降后上升。光照初期，1O?濃度的下降與非光化學淬滅（NPQ）激活導致的葉綠素熒光壽命縮短同步；而使用跨膜質子梯度解偶聯劑尼日利亞菌素（nigericin）會延遲NPQ和1O?的調節。NPQ飽和后，無論是否處理，1O?*濃度均上升，表明NPQ在短期內（前10分鐘）通過耗散過剩能量減輕光氧化壓力。

葉面氣膜1促進水稻根部甘油酯積累及形成緊密的徑向氧損失屏障

水稻（Oryza sativa）在土壤淹水條件下會形成根外層細胞壁的質外體屏障，以限制氧氣通過徑向流失到根際環境，從而維持根尖的氧氣供應以支持根系生長。研究聚焦于LGF1（Leaf Gas Film 1）基因的功能，發現該基因不僅調控葉片疏水性，還參與根部屏障的形成。通過比較野生型、LGF1突變體（drp7）和LGF1過表達株系，發現突變體的屏障功能較弱，而引入功能性LGF1后屏障功能完全恢復。這種屏障功能的差異與根外層細胞中甘油酯的積累相關，而非總木栓質或木質素含量的差異。

植物葉片N?O排放是大氣中重要的來源

陸地植物葉片在自然條件下普遍釋放N?O，主要由內生細菌驅動，硝酸鹽是主要氮源。全球葉片N?O排放估算為1.21-1.01 Tg N?O-N/年，占當前全球年排放量的6%-7%。

耐洪樹種落羽杉水下光合作用對光照、CO2、溫度和淹沒時間的響應

研究探討了耐洪樹種落羽杉（Taxodium distichum）在水下光合作用的響應機制。通過30天的完全淹沒實驗，測量了其水下凈光合速率（PN）、針葉疏水性、氣膜厚度、葉綠素濃度及解剖結構變化，并構建了水下PN對CO2、光照和溫度的響應曲線。研究發現，盡管氣膜厚度和葉綠素濃度隨淹沒時間顯著下降導致PN降低，但即使淹沒30天后仍保留部分光合能力。氣膜的保留（初始厚度35μm）可提升2倍光合速率，但長期淹沒導致氣膜消失，同時針葉柵欄組織降解。

水稻根和根莖對土壤水分梯度的解剖和生理響應

研究長雄野生稻（Oryza longistaminata）的根和根莖在土壤水分梯度（淹水、正常澆水和缺水）下的解剖與生理響應，重點關注根莖的生理整合作用以及根和根莖的結構適應性。

氫化鎂通過促進抗壞血酸-谷胱甘肽循環賦予綠豆幼苗滲透耐受性

研究證實氫化鎂（MgH2）作為工業儲氫材料，在滲透脅迫下通過增強抗壞血酸-谷胱甘肽（AsA-GSH）循環維持氧化還原穩態，緩解綠豆幼苗的氧化損傷和生長抑制。與傳統富氫水（HRW）相比，MgH2溶液具有更高的H2濃度和更長的釋放時間，且能進一步誘導植物內源H2生成。

煙草PIP1;3的過表達增強低氧脅迫下油菜根系通氣及氧代謝能力

該研究通過過表達煙草的NtPIP1;3基因（一種推測參與氧氣運輸的質膜水通道蛋白）于油菜（甘藍型油菜），探究其在根低氧脅迫下的生理和代謝響應。結果顯示，轉基因植株在淹水脅迫下維持了更高的生物量、光合速率、根水導度、根氧濃度、葉片水勢、根系呼吸速率和ATP水平。代謝分析表明轉基因植株通過調控糖酵解、丙酮酸代謝和三羧酸循環（TCA cycle）增強有氧代謝。基因表達分析顯示，轉基因植株的缺氧信號通路基因（如RAP2.12、PCO1/2）表達模式與野生型不同，結合直接測量的根氧濃度數據，證實NtPIP1;3通過促進根系氧供應增強低氧耐受性。

根系對土壤淹水條件下優質水稻（Oryza sativa L.）水分虧缺的適應性

摘要指出水稻根部在淹水條件下形成的徑向氧流失屏障（ROL屏障）不僅限制氧氣向缺氧土壤擴散，還能減少水分流失，從而增強對后續干旱的耐受性。研究通過水培實驗模擬不同水分條件（通氣對照、淹水停滯、PEG6000模擬缺水），結合氧氣微電極、解剖學和生理學分析，發現ROL屏障在淹水和輕度缺水條件下均被誘導，且淹水預處理的植株在后續嚴重缺水條件下表現出更強的存活能力，葉片萎蔫顯著減少。

附生蘭花蝴蝶蘭根部光合作用防止缺氧

摘要指出附生蘭花蝴蝶蘭的根部具有光合能力，其肥大的綠色根部在黑暗環境下會缺氧，但在光照下通過光合作用產生氧氣從而緩解缺氧。研究通過組織化學分析、光合色素測定、氧氣濃度測量及葉綠素熒光成像等方法，證實蝴蝶蘭根部光合作用不僅參與碳代謝，還能通過產氧維持根部氧氣平衡，防止缺氧對根系的生理限制。

番茄果實成熟期間的缺氧：通過三維反應擴散模型進行生物物理學解析

摘要指出番茄果實成熟過程中，呼吸作用為生理變化提供能量，而氧氣通過被動擴散進入果實內部。由于果實體積大且組織致密，氧氣梯度可能導致局部缺氧，影響成熟的空間分布。研究通過結合磁共振成像（MRI）和微計算機斷層掃描（micro-CT）生成的多尺度幾何結構，建立了三維反應擴散模型，預測番茄果實內部的氧氣和二氧化碳分布。模型顯示，在常壓下，柱狀組織（locular tissue）處于缺氧狀態，缺氧由組織擴散阻力和呼吸速率共同導致。驗證實驗通過微傳感器測量證實了模型的準確性。

不同莖部組織在黑暗和光照條件下的凈氧氣交換速率

本研究通過微傳感器技術和熒光壽命成像顯微鏡（FLIM），首次系統評估了木本植物（以花楸樹為例）莖部不同組織（樹皮和木材）的光合作用能力及其對氧氣釋放的貢獻。研究發現，光照條件下莖部整體、樹皮和木材均能產生氧氣，且年輕莖的氧氣產量和暗呼吸速率高于老莖。樹皮是莖部凈氧氣生產的主要貢獻者，但木材葉綠體也具有光合活性。FLIM分析顯示木材葉綠體的PSI比例低于樹皮，表明莖部葉綠體能夠適應內部光譜環境。研究揭示了莖部光合作用在維持局部氧氣平衡中的作用。

水葫蘆種子的發芽要求及適宜貯藏方法

本研究探討了浮葉植物_Hydrocharis dubia_種子的萌發需求及適宜儲存方法。結果表明：光照和高密度種子聚集顯著促進萌發（光照下萌發率60.67%，黑暗28.40%；50粒聚集萌發率59.33%，單粒僅6%），而埋藏深度（0 cm萌發率50.4%，3 cm以上無萌發）抑制萌發。氧氣、水位和基質對萌發無顯著影響。儲存方法中，濕沙儲存于環境水溫（4–25°C）效果最佳，2年后萌發率達92.8%；常溫干儲則無法萌發。研究為水生植物保護與恢復提供了關鍵數據支持。

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