高耐铝红酵母RS1的红外光谱和拉曼光谱研究

微生物菌株RS1是从江西鹰潭油茶酸性土壤中筛选获得的一株高耐铝红酵母,能够忍耐高达200 mmol/L以上的铝浓度。前期研究表明RS1可以把铝固定在细胞表面,阻挡其进入细胞内部,但是细胞表面何种基团参与铝的固定并不清楚。本文综合采用傅里叶红外光谱和拉曼光谱技术研究了铝胁迫下红酵母RS1细胞表面官能团变化,以期从光谱学角度来探索RS1的高耐铝机制。研究发现,70 mmol/L铝处理24 h后RS1红外光谱中1 403 cm^-1处的吸收峰红移到1 397 cm^-1处,这可能是羧基峰;在1 706 cm^-1处出现新的吸收峰,这可能是羰基峰;酰胺I带吸收峰强度显著上升,且甘露聚糖的吸收峰消失。拉曼光谱在779、856 cm^-1处和1270cm^-1处出现新的吸收峰,可能分别为核糖核酸、酪氨酸和酰胺Ш带的吸收峰。综合结果表明,RS1细胞表面与铝吸附相关的物质主要是细胞壁多糖和蛋白质,主要涉及的官能团包括羧基、羰基和酰胺基。这些细胞表面官能团对铝的固定作用可能是红酵母RS1高耐铝的一个重要机...     

磷对植物铝毒害作用研究中两种磷铝处理方法比较

由于磷和铝在溶液中的相互作用,研究磷对植物铝毒害作用的关键是选择合适的磷铝处理方法,本研究采用两种磷铝处理方法就磷对植物铝毒害的作用进行了比较。结果表明,采用计算铝活度的方法,磷能缓解铝对小麦的毒害,而采用磷铝交替处理的方法,磷则加重铝对小麦的毒害。尽管在计算铝活度的方法中不同磷浓度处理液中铝的活度相同(用GEOCHEM软件计算),但磷浓度越高的处理液,其毒性铝的浓度越低,在该方法中,磷可能是通过降低溶液中毒性铝的浓度而缓解铝毒的,不能很好地避免溶液中磷铝相互作用。磷铝交替处理彻底避免了磷铝在溶液中的相互影响,保证相同的磷和铝处理浓度,而且长期交替处理在一定程度上也降低了磷铝不能同时处理对试验结果准确性的影响,因而,该方法是一种研究植物磷铝关系比较可行的方法。在磷铝交替处理条件下,磷加重小麦的铝毒害,可能与磷促进铝在根尖的累积有关。     

土壤辐照灭菌对土壤中铵态氮和硝态氮行为的影响

拟通过土壤辐照灭菌的方法,研究土壤微生物对硝态氮和铵态氮在土壤中的相互转化、固持及损失的影响,为提高作物氮肥利用率提供理论依据。采用土壤纯培养的方法,通过外源添加~(15)N标记铵态氮肥[(~(15)NH_4)_2SO_4]和硝态氮肥(Na~(15)NO_3),结合γ辐照灭菌的方法,培养30 d后,测定分析了灭菌和未灭菌土壤中总的、来自于肥料的和来自于土壤的铵态氮和硝态氮含量,并定量评价了肥料氮在土壤中的残留、固持和损失情况。结果表明:灭菌显著抑制铵态氮向硝态氮的转化,激发土壤铵态氮的释放,对铵态氮在土壤中的残留、固持和损失没有显著影响;灭菌对土壤硝态氮转化为铵态氮的过程没有影响,降低了硝态氮在土壤中的残留和固持,增加了硝态氮的损失;与外源添加硝态氮相比,外源添加铵态氮促进了土壤自身无机氮的释放,外源添加的铵态氮在土壤中残留低、固持高、损失高。因此,总体来看,灭菌有利于土壤铵态氮的积累,却降低土壤硝态氮的积累。虽然外源铵态氮较外源硝态氮更能激发土壤无机态氮的释放,并更易被土壤固持,但是铵态氮肥较硝态氮肥在土壤中残留少、损失多。     

硼促进缺铁条件下拟南芥根系细胞壁铁的再利用

【目的】为了探讨在缺铁条件下外源施加硼对植株表型以及体内铁含量的影响,揭示拟南芥在缺铁状态下体内铁的再分配机理,为缓解植株缺铁症状提供一个新的策略。【方法】以模式作物拟南芥(野生型)为供试材料进行了水培试验。供试营养液以正常铁浓度为加铁(+Fe)处理,不含铁营养液为缺铁(-Fe)处理,在两种铁营养液中分别加入H_3BO_3 100、1000μmol/L,共形成6个处理。拟南芥幼苗在全营养液中培养3周后,在处理溶液中培养7 d,收集根系和地上部,分别测定植株全铁、有效铁以及细胞壁吸附的铁含量;剪下根尖部位检测内源NO含量,提取根系RNA检测铁运输相关基因的表达量。【结果】在缺铁条件下,外源添加硼(1000μmol/L H_3BO_3)后植株根系和地上部有效铁含量分别是不加硼时的1.56倍和2.65倍,拟南芥新叶缺铁黄化的症状受到显著缓解。细胞壁组分含量分析结果表明,与不加硼相比,添加1000μmol/L H_3BO_3后植株根系细胞壁铁含量、半纤维铁含量以及半纤维素含量分别降低了60%、52%和53%,同时与100μmol/L H_3BO_3相比也分别降低了41%、41%和43%,说明随着外源添加硼浓度的增加,细胞壁以及细胞壁铁的解析作用也愈加明显。通过对植株不同部位总铁含量以及铁运输相关基因表达量分析后发现,只有在添加1000μmol/L H_3BO_3时缺铁胁迫下铁运输相关的3个基因才能受到显著诱导,具体表现为:与不加硼相比,1000μmol/L H_3BO_3处理后AtFRD3、AtYSL2和AtNAS1 3个基因的表达量分别上调了1.44、1.15和0.75倍,并且伴随着植株体内总铁含量的升高;而100μmol/L H_3BO_3浓度处理对铁相关基因的表达以及总铁含量的积累影响不大。最后,通过对根系内源NO含量的检测分析显示,硼可以影响内源NO的代谢,且外源施加硼后根系NO含量是不施加硼时的1.5倍,暗示信号分子NO可能参与这一过程。【结论】硼主要是通过改变细胞壁中的半纤维素含量和半纤维素上结合的铁含量来增加拟南芥根系细胞壁铁的释放,进而提高植株体内有效铁的含量,促进植株在缺铁的条件下正常生长。在缺铁的条件下,外源添加硼(1000μmol/L H_3BO_3)可以通过促进拟南芥植株体内铁的再利用机制来缓解植物缺铁症状,而添加100μmol/L H_3BO_3则对植株体内铁的再分配过程影响不大。     

木本植物适应酸性土壤机理的研究进展——以胡枝子(Lespedeza bicolor)和油茶(Camellia oleifera)为例

综述了近年来木本植物适应酸性土壤的耐铝机理研究进展,重点以酸性土壤先锋植物胡枝子(Lespedeza bicolor)和铝累积植物油茶(Camellia oleifera)为例,总结了木本植物根系有机酸的分泌、铝吸收和运输机制及铝与氮磷胁迫的协同适应等。木本植物有铝累积和铝排斥植物之分;铝排斥植物胡枝子耐铝的重要机制是其根系同时分泌柠檬酸和苹果酸;铝累积植物油茶高效累积铝的原因在于其不仅可以高效吸收土壤和土壤溶液中广泛存在的铝(Al3+和Al-F),而且可以通过木质部运输和特定季节韧皮部运输的配合实现铝的高效分配和传输;铵态氮相对于硝态氮可缓解胡枝子的铝毒害;磷对不同胡枝子耐铝作用的影响明显不同。木本植物适应酸性土壤机理的深入研究将会有助于完善植物的耐铝机理及铝运输理论,并为酸性土壤中矿质养分管理提供理论基础。     

红壤上小麦对磷肥的响应及其机理

缺磷是酸性土壤上作物生长的重要限制因子之一,但在研究酸性土壤磷缺乏问题时大多不顾及铝毒害的问题.本试验研究了小麦在红壤上对磷肥的响应特点,并主要从磷和铝相互作用的角度对其响应特点的原因进行了探讨.结果表明,在红壤上小麦对磷肥没有明显的响应;在磷铝交替处理条件下,铝在高磷下对小麦的毒害比低磷下更严重,提高供磷水平能促进铝在小麦根系中的累积.在高磷下铝对小麦毒害更为严重可能是小麦对磷肥表现不出明显响应的原因之一.     

丛枝菌根真菌领域专利情报分析

丛枝菌根真菌 (AMF) 与植物共生在提高植物的抗逆性、抗病性和维护植物健康方面发挥着关键作用,其在农业、林业和生态环境等方面的应用受到广泛关注。本研究基于incoPat科技创新情报平台,检索了2019年前国内外丛枝菌根真菌的专利产出,对专利申请数量、主要申请人、技术构成等方面进行了分析,以揭示国内外丛枝菌根真菌领域的研发状况、技术发展趋势和产学研合作情况。近年来,中国丛枝菌根真菌领域专利数量急剧增加,AMF产品化不断加强,AMF应用领域从农业领域向污染修复领域拓展,结合现代生物、信息技术等新兴技术的AMF检测技术和研究方法正在快速发展,新的研发充分考虑了AMF产品化和应用的结合;我国在丛枝菌根真菌领域的专利申请人多隶属高校和科研院所,企业参与度较低。AMF菌种扩繁和污染修复领域的应用已成为焦点,生物和信息新技术成果正引入AMF检测技术的开发;中国在丛枝菌根真菌领域的产学研合作研发亟需加强。     

土壤磷含量对黄瓜幼苗生长和磷素吸收的影响

用育秧钵育苗的方式研究了Olsen -P含量为40.9 mg/kg( P1)、87.9 mg/kg(P2)、213 mg/kg( P3)和414 mg/kg(P4)的土壤上黄瓜幼苗的生长和磷素吸收状况.结果表明,土壤磷含量增加促进了黄瓜幼苗的生长,但过高的磷含量(P4)对幼苗生长无显著改善:相比P1,P2处理幼苗生长无显著改善,P3显著促进幼苗生长;相比P3,P4无显著促进作用.磷素吸收方面,随土壤有效磷含量的升高,幼苗地上部磷含量显著升高.因此,适当的土壤有效磷含量可显著促进黄瓜幼苗的生长和地上部磷的吸收,提高幼苗的质量,使幼苗在定植后更容易度过缓苗期,从而促进植株的生长和产量的提高.     

中国土壤环境监测装备领域专利情报分析

土壤环境动态数据可为农业可持续发展和环境管理决策提供科学依据。研发成本低、性能稳定且精度高的土壤监测装备是实现土壤数据快速获取的关键。基于incoPat科技创新情报平台,检索了2000年至2019年期间国内外土壤环境监测装备的专利产出,对专利申请数量、技术构成、区域分布、主要申请人、法律状态等方面进行了分析,以揭示中国土壤环境监测装备领域的研发状况、技术发展趋势和产学研合作情况。结果表明,近年来,中国土壤环境监测装备领域专利数量急剧增加;土壤监测指标从土壤肥力指标向污染物和生物监测指标拓展,结合现代信息技术等新兴技术发展智能化的原位监测装备正在发展,新的研发充分考虑了定性与定量的结合;我国在土壤环境监测装备领域的专利申请人多隶属高校和科研院所,企业参与度较低。综上,土壤污染物和生物指标的监测已成为焦点,生物和信息新技术成果正逐步引入土壤环境监测设备的开发;中国在土壤环境监测装备领域的产学研合作研发亟需加强。     

高磷胁迫对黄瓜幼苗生长及养分吸收和分配的影响

在不同磷水平(0、0.1、0.5、1.0、10.0、20.0 mmol/L)下培养黄瓜幼苗,研究磷素对黄瓜生长及养分吸收和分配的影响.结果表明,①随磷浓度增加,黄瓜根、茎和叶干重呈先增加后降低的趋势;供磷浓度为10.0 mmol/L时开始产生高磷胁迫症状,症状首先出现在老叶,沿叶脉两侧发黄、有光泽、向上凸起,子叶出现红色坏死斑点,严重时老叶坏死,新叶会出现叶脉间失绿症状.②随供磷水平增加,植株体内磷浓度增加,最高达到干重的1.28％;钾浓度在茎中呈先增加后降低的趋势,铜浓度降低,钙、镁、锰、锌等元素浓度及其在根、茎及叶间分配趋势无显著变化.