土壤微生物还原N2O机制及其研究进展

氧化亚氮(N_2O)的产生和消耗对气候变化有着重要影响。土壤是大气N_2O的重要来源,占全球N_2O总产量的60%左右,土壤表面的N_2O排放是N_2O产生和还原过程的结果。近年来发现土壤不仅能够产生和排放N_2O气体,还具有吸收和消耗N_2O的能力。土壤中N_2O通过被动扩散和气体对流在土壤结构中移动,然后经过物理、化学、生物等多种途径被消耗,相比较于其他消耗途径,由微生物介导的生物途径才能真正将N_2O还原转化为无害的N_2,这一过程只有反硝化菌中的nosZ基因编码的氧化亚氮还原酶(N_2OR)才能催化进行。近年来部分研究者揭示了一类新型nosZ基因(非典型nosZⅡ基因),其丰度和类型也影响着N_2O还原潜力。土壤微生物需要在适宜的环境条件下活动,土壤环境的改变也会影响土壤N_2O还原和消耗的能力。文章以土壤微生物消耗N_2O过程为核心,论述了土壤水分含量、土壤碳/氮含量、土壤深度、土壤类型、土壤pH值等关键因子对土壤中N_2O还原微生物活性的影响机理,以及对N_2O消耗能力和排放过程的调节机制。从而深入认识N_2O微生物消耗能力及其调控机制,并为控制土壤温室气体N_2O的排放、氮转化过程和提高氮素利用效率提供参考依据。     

GA_3对Cu胁迫下菠菜幼苗矿质元素吸收、细胞超微结构的调控效应及其耐Cu机理研究

为探究菠菜幼苗的耐Cu机理及赤霉素(GA_3)对Cu胁迫下菠菜幼苗耐Cu机理的调控效应,比较了正常生长、Cu胁迫以及Cu与GA_3复合作用(700 mg·kg~(-1) Cu+0、3、5、10、20、40、60、80 mg·L~(-1) GA_3)3种条件下,菠菜幼苗生长量、氧化应激反应、脯氨酸和可溶性蛋白含量、Cu2+积累、矿质元素吸收以及细胞超微结构等指标的变化。结果显示,与正常生长相比(C1),700 mg·kg~(-1) Cu胁迫下(C2处理),幼苗叶部、根部的Cu含量显著增加(P0.05),总鲜重和总干重分别下降了31.9%、40.9%,丙二醛(MDA)、O_2~-和H_2O_2含量增至对照的0.12、1.48、0.69倍,Ca、Mg含量减少,细胞器肿胀,核膜、核仁消失,而脯氨酸和可溶性蛋白含量分别增加了55.4%、17.3%,N、P、K、Fe、Zn含量也有增加趋势,表明该植物具有较强的耐Cu性。与Cu胁迫相比(C2处理),喷施低于5mg·L~(-1)的GA_3时(T1、T2处理),幼苗的叶部Cu含量显著下降(P0.05),根部Cu含量显著增加(P0.05),O_2~-和H_2O_2含量显著减少(P0.05),可溶性蛋白含量和植物生长量也显著增加(P0.05);叶部N、K、Ca、Mg的含量平均增加了3.4%、84.4%、90.7%和130%,Zn含量平均减少了23.8%,根部P、K、Ca、Mg、Zn含量平均增加了46.4%、92.3%、17.8%、98.2%和39.9%,Fe含量平均减少了19.5%;叶部细胞内叶绿体肿胀现象基本消失,基粒片层堆叠紧密,均匀分布在叶绿体内部,液泡面积缩小,线粒体清晰可见。继续增加GA_3浓度时,菠菜幼苗叶部Cu含量降幅减少、根部Cu含量增幅减少,氧化应激反应加剧,可溶性蛋白和矿质元素含量减少,生物量降低,叶肉细胞内叶绿体、线粒体、细胞核数量减少,结构模糊不清。综上所述,低于5 mg·L~(-1) GA_3能有效缓解Cu胁迫对菠菜幼苗的毒害作用,超过此浓度会导致Cu胁迫伤害加重。研究结果可为Cu污染地区蔬菜栽培管理和重金属耐性品种筛选提供试验依据。