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全球領(lǐng)先的微電極研究系統(tǒng)

微米級(jí)微電極適用穿刺動(dòng)植物組織、沉積物、生物膜的微電極

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溶解鐵增加對(duì)兩種地中海珊瑚光合作用及胃腔氧氣可用性的對(duì)比影響

該研究探討了不同濃度溶解鐵（Fe(III)）對(duì)兩種地中海珊瑚（Cladocora caespitosa和Oculina patagonica）光合作用、呼吸作用及胃腔氧氣動(dòng)態(tài)的影響。結(jié)果顯示，兩種珊瑚對(duì)鐵富集的響應(yīng)存在顯著差異：C. caespitosa在中等鐵濃度（50 nM）下光合和呼吸速率提高，但在高濃度（100 nM）下光合效率下降；而O. patagonica在所有鐵濃度下光合和呼吸速率均降低。鐵富集還導(dǎo)致兩種珊瑚胃腔內(nèi)夜間缺氧加劇，并延長(zhǎng)珊瑚收縮時(shí)間，影響氧氣交換。

EPR自旋捕獲技術(shù)用于監(jiān)測(cè)光合作用光保護(hù)過程中單線態(tài)氧的時(shí)間動(dòng)態(tài)

摘要提出了一種結(jié)合電子順磁共振（EPR）自旋捕獲和時(shí)間分辨熒光光譜的方法，用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)植物類囊體膜在光保護(hù)過程中單線態(tài)氧（1O?）的動(dòng)態(tài)變化。研究發(fā)現(xiàn)，在連續(xù)光照1小時(shí)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(xué)淬滅（NPQ）激活導(dǎo)致的葉綠素?zé)晒鈮勖s短同步；而使用跨膜質(zhì)子梯度解偶聯(lián)劑尼日利亞菌素（nigericin）會(huì)延遲NPQ和1O?的調(diào)節(jié)。NPQ飽和后，無(wú)論是否處理，1O?*濃度均上升，表明NPQ在短期內(nèi)（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(jìn)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(huì)形成根外層細(xì)胞壁的質(zhì)外體屏障，以限制氧氣通過徑向流失到根際環(huán)境，從而維持根尖的氧氣供應(yīng)以支持根系生長(zhǎng)。研究聚焦于LGF1（Leaf Gas Film 1）基因的功能，發(fā)現(xiàn)該基因不僅調(diào)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(dá)株系，發(fā)現(xiàn)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(fù)。這種屏障功能的差異與根外層細(xì)胞中甘油酯的積累相關(guān)，而非總木栓質(zhì)或木質(zhì)素含量的差異。

植物葉片N?O排放是大氣中重要的來(lái)源

陸地植物葉片在自然條件下普遍釋放N?O，主要由內(nèi)生細(xì)菌驅(qū)動(dòng)，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(dāng)前全球年排放量的6%-7%。

耐洪樹種落羽杉水下光合作用對(duì)光照、CO2、溫度和淹沒時(shí)間的響應(yīng)

研究探討了耐洪樹種落羽杉（Taxodium distichum）在水下光合作用的響應(yīng)機(jī)制。通過30天的完全淹沒實(shí)驗(yàn)，測(cè)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(jié)構(gòu)變化，并構(gòu)建了水下PN對(duì)CO2、光照和溫度的響應(yīng)曲線。研究發(fā)現(xiàn)，盡管氣膜厚度和葉綠素濃度隨淹沒時(shí)間顯著下降導(dǎo)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(zhǎng)期淹沒導(dǎo)致氣膜消失，同時(shí)針葉柵欄組織降解。

水稻根和根莖對(duì)土壤水分梯度的解剖和生理響應(yīng)

研究長(zhǎng)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(yīng)，重點(diǎn)關(guān)注根莖的生理整合作用以及根和根莖的結(jié)構(gòu)適應(yīng)性。

氫化鎂通過促進(jìn)抗壞血酸-谷胱甘肽循環(huán)賦予綠豆幼苗滲透耐受性

研究證實(shí)氫化鎂（MgH2）作為工業(yè)儲(chǔ)氫材料，在滲透脅迫下通過增強(qiáng)抗壞血酸-谷胱甘肽（AsA-GSH）循環(huán)維持氧化還原穩(wěn)態(tài)，緩解綠豆幼苗的氧化損傷和生長(zhǎng)抑制。與傳統(tǒng)富氫水（HRW）相比，MgH2溶液具有更高的H2濃度和更長(zhǎng)的釋放時(shí)間，且能進(jìn)一步誘導(dǎo)植物內(nèi)源H2生成。

煙草PIP1;3的過表達(dá)增強(qiáng)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(dá)煙草的NtPIP1;3基因（一種推測(cè)參與氧氣運(yùn)輸?shù)馁|(zhì)膜水通道蛋白）于油菜（甘藍(lán)型油菜），探究其在根低氧脅迫下的生理和代謝響應(yīng)。結(jié)果顯示，轉(zhuǎn)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(dǎo)度、根氧濃度、葉片水勢(shì)、根系呼吸速率和ATP水平。代謝分析表明轉(zhuǎn)基因植株通過調(diào)控糖酵解、丙酮酸代謝和三羧酸循環(huán)（TCA cycle）增強(qiáng)有氧代謝。基因表達(dá)分析顯示，轉(zhuǎn)基因植株的缺氧信號(hào)通路基因（如RAP2.12、PCO1/2）表達(dá)模式與野生型不同，結(jié)合直接測(cè)量的根氧濃度數(shù)據(jù)，證實(shí)NtPIP1;3通過促進(jìn)根系氧供應(yīng)增強(qiáng)低氧耐受性。

根系對(duì)土壤淹水條件下優(yōu)質(zhì)水稻（Oryza sativa L.）水分虧缺的適應(yīng)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(kuò)散，還能減少水分流失，從而增強(qiáng)對(duì)后續(xù)干旱的耐受性。研究通過水培實(shí)驗(yàn)?zāi)M不同水分條件（通氣對(duì)照、淹水停滯、PEG6000模擬缺水），結(jié)合氧氣微電極、解剖學(xué)和生理學(xué)分析，發(fā)現(xiàn)ROL屏障在淹水和輕度缺水條件下均被誘導(dǎo)，且淹水預(yù)處理的植株在后續(xù)嚴(yán)重缺水條件下表現(xiàn)出更強(qiáng)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(huán)境下會(huì)缺氧，但在光照下通過光合作用產(chǎn)生氧氣從而緩解缺氧。研究通過組織化學(xué)分析、光合色素測(cè)定、氧氣濃度測(cè)量及葉綠素?zé)晒獬上竦确椒ǎC實(shí)蝴蝶蘭根部光合作用不僅參與碳代謝，還能通過產(chǎn)氧維持根部氧氣平衡，防止缺氧對(duì)根系的生理限制。

番茄果實(shí)成熟期間的缺氧：通過三維反應(yīng)擴(kuò)散模型進(jìn)行生物物理學(xué)解析

摘要指出番茄果實(shí)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(dòng)擴(kuò)散進(jìn)入果實(shí)內(nèi)部。由于果實(shí)體積大且組織致密，氧氣梯度可能導(dǎo)致局部缺氧，影響成熟的空間分布。研究通過結(jié)合磁共振成像（MRI）和微計(jì)算機(jī)斷層掃描（micro-CT）生成的多尺度幾何結(jié)構(gòu)，建立了三維反應(yīng)擴(kuò)散模型，預(yù)測(cè)番茄果實(shí)內(nèi)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(tài)，缺氧由組織擴(kuò)散阻力和呼吸速率共同導(dǎo)致。驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)通過微傳感器測(cè)量證實(shí)了模型的準(zhǔn)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(shù)和熒光壽命成像顯微鏡（FLIM），首次系統(tǒng)評(píng)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(duì)氧氣釋放的貢獻(xiàn)。研究發(fā)現(xiàn)，光照條件下莖部整體、樹皮和木材均能產(chǎn)生氧氣，且年輕莖的氧氣產(chǎn)量和暗呼吸速率高于老莖。樹皮是莖部?jī)粞鯕馍a(chǎn)的主要貢獻(xiàn)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(yīng)內(nèi)部光譜環(huán)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(fā)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(fā)需求及適宜儲(chǔ)存方法。結(jié)果表明：光照和高密度種子聚集顯著促進(jìn)萌發(fā)（光照下萌發(fā)率60.67%，黑暗28.40%；50粒聚集萌發(fā)率59.33%，單粒僅6%），而埋藏深度（0 cm萌發(fā)率50.4%，3 cm以上無(wú)萌發(fā)）抑制萌發(fā)。氧氣、水位和基質(zhì)對(duì)萌發(fā)無(wú)顯著影響。儲(chǔ)存方法中，濕沙儲(chǔ)存于環(huán)境水溫（4–25°C）效果最佳，2年后萌發(fā)率達(dá)92.8%；常溫干儲(chǔ)則無(wú)法萌發(fā)。研究為水生植物保護(hù)與恢復(fù)提供了關(guān)鍵數(shù)據(jù)支持。

藻類分解加速反硝化作用：基于富營(yíng)養(yǎng)化湖泊沉積物-水界面氮組分高分辨率分布的證據(jù)

研究通過原位薄膜梯度擴(kuò)散技術(shù)（DGT）和高分辨率滲析技術(shù)（HR-Peeper）分析了中國(guó)太湖沉積物-水界面（SWI）氮組分（NH4+-N、NO3--N、NO2--N）的垂直分布，并結(jié)合環(huán)形水槽模擬實(shí)驗(yàn)，揭示了藻類分解對(duì)氮循環(huán)的影響。結(jié)果表明：藻類分解釋放的NH4+-N通過硝化作用轉(zhuǎn)化為NO3--N和NO2--N，導(dǎo)致SWI處硝酸鹽和亞硝酸鹽濃度顯著升高；藻類分解同時(shí)增加溶解有機(jī)質(zhì)（DOM，以腐殖酸和類腐殖質(zhì)為主），降低溶解氧（DO）滲透深度（減少7毫米）和SWI附近pH值，促進(jìn)沉積物反硝化過程。藻類分解改變了氮的分布模式及沉積物作為氮“源”或“匯”的功能轉(zhuǎn)換，為富營(yíng)養(yǎng)化湖泊氮遷移轉(zhuǎn)化機(jī)制提供了新證據(jù)。

在缺氧至低氧波羅的海沉積物中添加堿性礦物作為潛在高效二氧化碳去除技術(shù)

研究通過在波羅的海缺氧至低氧沉積物中添加橄欖巖（dunite）和方解石（calcite），評(píng)估其增強(qiáng)底棲風(fēng)化（EBW）對(duì)二氧化碳去除的潛力。實(shí)驗(yàn)?zāi)M夏季底層水低氧條件，發(fā)現(xiàn)方解石和橄欖巖的添加分別使堿度通量增加2.94和1.12 μmol cm?2 d?1，顯著高于冬季條件下的結(jié)果。缺氧階段堿度通量最高，鈣（Ca）和硅（Si）通量證實(shí)礦物溶解是主要貢獻(xiàn)。方解石溶解速率與北太平洋實(shí)測(cè)值一致，橄欖巖溶解速率符合實(shí)驗(yàn)室動(dòng)力學(xué)模型。研究提出在波羅的海季節(jié)性缺氧區(qū)域，方解石是更高效的EBW材料，底層水腐蝕性是礦物溶解的主要驅(qū)動(dòng)力。

在含氧光合細(xì)菌存在下發(fā)生甲烷可能有助于全球甲烷循環(huán)

論文挑戰(zhàn)了傳統(tǒng)觀點(diǎn)，即地表水中的甲烷主要來(lái)源于有機(jī)物的厭氧轉(zhuǎn)化。研究發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)氧光合細(xì)菌（如藍(lán)藻）與產(chǎn)甲烷古菌（如Methanosarcina barkeri）通過鐵氧化還原循環(huán)，在周期性光暗交替條件下觸發(fā)產(chǎn)甲烷作用。光照條件下通過非生物甲烷生成（氧化條件），黑暗條件下通過共生甲烷生成（缺氧條件）。該過程涉及光合細(xì)菌產(chǎn)生的有機(jī)物和中間產(chǎn)物作為甲基供體，以及活性氧（ROS）介導(dǎo)的化學(xué)反應(yīng)。研究還驗(yàn)證了其他光合細(xì)菌與不同產(chǎn)甲烷古菌組合的普適性，表明這種光驅(qū)動(dòng)產(chǎn)甲烷機(jī)制在自然界廣泛存在。

用氧微傳感器測(cè)量韓國(guó)黃海 Garolim 灣優(yōu)勢(shì)橈足類的呼吸

研究于2014年10月至2015年6月在韓國(guó)Garolim灣進(jìn)行，測(cè)量了四種優(yōu)勢(shì)橈足類（Acartia hongi、Calanus sinicus、Labidocera euchaeta、Paracalanus parvus sensu lato）的呼吸速率，使用克拉克型氧微傳感器。個(gè)體呼吸速率范圍為0.003-0.366μL O?/個(gè)體/小時(shí)，體重特異性呼吸速率（WSRRs）為0.623-7.789μL O?/個(gè)體/毫克干重/小時(shí)。結(jié)果表明，大型橈足類呼吸速率較低，小型物種呼吸速率相近；呼吸速率與海水溫度和體重呈正相關(guān)，可通過溫度和體重函數(shù)表達(dá)。研究驗(yàn)證了微傳感器技術(shù)在代謝研究和缺氧影響評(píng)估中的應(yīng)用潛力。

現(xiàn)代海洋中被忽視的大陸架沉積物還原匯對(duì)溶解錸和鈾的影響

該研究指出錸（Re）和鈾（U）是重建古海洋氧化還原歷史的關(guān)鍵指標(biāo)，但此前研究低估了大陸架沉積物作為其還原匯的作用。通過東海陸架沉積物的224Ra/228Th不平衡方法，發(fā)現(xiàn)Re和U的去除通量與沉積物氧消耗速率、有機(jī)碳分解速率呈正相關(guān)。全球尺度評(píng)估顯示，大陸架沉積物的還原匯規(guī)模與深海缺氧/次氧化匯相當(dāng)（Re）或更高（U，達(dá)4倍），暗示現(xiàn)代海洋Re和U預(yù)算可能存在源匯不平衡或現(xiàn)有源項(xiàng)被嚴(yán)重低估。

西班牙力拓河酸性礦物沉淀中pH1以下的微生物墊中耐酸藍(lán)藻的關(guān)聯(lián)

這篇論文首次報(bào)道了在西班牙力拓河（pH常年低于1的極端酸性環(huán)境）的酸性礦物沉淀中，發(fā)現(xiàn)與微生物墊相關(guān)的耐酸藍(lán)藻。研究通過多方法（電子顯微鏡、熒光原位雜交、免疫檢測(cè)和宏基因組分析）驗(yàn)證了藍(lán)藻的存在，并揭示了其在酸性環(huán)境中的適應(yīng)機(jī)制及其與礦物沉淀（以鈉鐵礬為主）的生態(tài)關(guān)聯(lián)。

微污染物及其降解對(duì)沉積物-水界面原核生物群落的聯(lián)合影響

研究分析了三種微污染物（二甲雙胍、異丙甲草胺、特丁津）單獨(dú)或混合存在時(shí)在沉積物-水界面微宇宙中的消散過程及其對(duì)原核生物群落的影響。結(jié)果顯示，二甲雙胍和異丙甲草胺在70天內(nèi)完全消散，而特丁津具有持久性；混合污染未顯著改變單一污染物的消散速率。微生物群落結(jié)構(gòu)的變化主要由基質(zhì)（沉積物/水）和時(shí)間驅(qū)動(dòng)，但混合污染中的異丙甲草胺和特丁津?qū)μ囟惾罕憩F(xiàn)出協(xié)同或拮抗的非加性效應(yīng)。

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