盐胁迫下丛枝菌根真菌和生物炭调节黑麦草碳氮代谢的路径

丛枝菌根真菌(AMF)和生物炭能够促进盐渍化土壤中的植物生长,但是对植物碳氮代谢的影响路径还不清晰,且缺乏对该路径的量化。本文通过水培实验,探究了不同盐胁迫(NaCl浓度0、10、20)下AMF和生物炭对黑麦草碳氮代谢关键酶和中间产物的调节作用。结果表明,AMF、生物炭分别显著提高了10‰盐胁迫下植物的株高(31.8%、19.6%)和鲜重(59.9%、21.6%),且两者联合具有协同作用;对20‰盐胁迫下的促生效果不明显。10‰盐胁迫下,AMF接种增强了植物碳代谢酶活性,蔗糖磷酸合成酶和蔗糖合成酶活性分别提高了33.9%和37.3%,积累可溶性糖含量达36.9%;生物炭添加使蔗糖磷酸合成酶和蔗糖合成酶活性分别提高了44.4%和48.3%,谷氨酰胺合成酶和谷氨酸合成酶(氮代谢酶)活性分别提高了36.9%和31.2%,积累可溶性蛋白含量达59.8%。使用偏最小二乘路径分析(PLS-PM)揭示并量化了AMF和生物炭调节植物碳氮代谢的不同路径：AMF主要调节植物的碳代谢,直接上调碳代谢关键酶的活性来影响碳代谢产物的积累;生物炭不仅调控碳代谢过程,还显著影响氮代谢,通过提高氮代谢关键酶活性,促进...     

基于蛋白组学分析杜氏盐藻对不同浓度CO2的响应

用气体混合仪设置不同的CO_2浓度处理组,测定了杜氏盐藻(Dunaliella salina)细胞密度、碳酸酐酶活性、甘油含量等生理指标,结合蛋白质组学分析方法,比较了不同CO_2浓度下细胞内主要代谢路径蛋白表达的差异。结果表明:在一定范围内,随着CO_2浓度的升高,杜氏盐藻的生理活性及光合活性提高;而CO_2浓度过高对盐藻生长呈抑制作用; 3%CO_2浓度最适于本实验杜氏盐藻藻株的生长。随着CO_2浓度的升高,胞外碳酸酐酶活性下降。低浓度的CO_2有利于β-胡萝卜素的积累,且光系统Ⅱ(PSⅡ)光合活性在CO_2浓度0.03%～3%范围内上升, CO_2浓度达9%时降低,与光合作用相关蛋白的表达趋势接近。上述结果说明杜氏盐藻可能通过调节光合作用中叶绿素等捕光色素的合成及相关蛋白的表达笼统,以响应CO_2浓度的变化;而过高浓度的CO_2可对细胞产生氧化损害,引起热激蛋白和超氧化物歧化酶等蛋白含量的上调以应对氧化胁迫。     

藻类光合固碳的研究技术与解析方法

藻类的光合固碳构成水域初级生产力的基础。藻类固碳的研究是藻类生理生态学的重要部分,对认识藻类在水域物质循环中的作用有重要意义。特别是近年来大气ＣＯ_２浓度升高与水域生物圈的关系倍受关注;大气ＣＯ_２浓度升高是否会通过影响水域中无机碳浓度和ｐＨ影响水域生态系统,藻类的光合固碳对大气ＣＯ_２浓度的作用如何等是目前科学界所关心的问题。因此,研究ＣＯ_２浓度变化与藻类的关系十分重要。开展此研究的基础是藻类固碳的研究技术与解析方法。尽管有关藻类光合作用以及固碳特性的研究已有很长的历史,但是目前尚没有任何专业书…     

海洋微藻固碳及其培养技术的研究进展

<正>海洋微藻生物固定CO2是一种可持续性的处理温室气体的方法,海洋微藻不仅能吸收CO2,还能通过固碳产出高附加值产品,比如蛋白、多糖、生物质能[1]等。与传统的物理和化学法固定CO2技术相比,海洋微藻固碳具有光合速率高、生长速度快、环境适应性强,且不需要CO2的分离而直接利用等特点[2]。海洋微藻可以直接利用光合作用经过CCM机制捕捉和固定CO2,形成自身生物质能[3]。目前普遍认为海洋微藻生物制品的生产应该与微藻固碳结合进行综合发展,特     

碳源汇对渔业生态系统的影响（英文）

目前,由于化石燃料的燃烧,与土地利用方式的改变,人们向空气中排放了大量的CO_2,使空气中的CO_2量极具增加。据研究:CO_2是温室气体的主要组成部分,地造成温室效应的主要元凶。海洋是碳的一个巨大储存库,海水能够溶解大量的CO_2,海洋中大量的植物和浮游藻类吸收CO_2产生O_2,是CO_2非常大的聚集地(汇)。与此同时CO_2在海洋中的汇聚使海水酸度增大对渔业资源造成影响,本文主要对CO_2的源汇进行分析讨论。     

二氧化碳,海洋与气候

文章讨论了由于大气中CO_2浓度的增加所产生的“温室效应”和海洋与CO_2之间的相互作用。已有的研究表明,自从工业革命以来,大气中CO_2浓度已由290ppmv增至340ppmv左右,并且目前人类每年大约向大气输送180×10~8t的CO_2,大气的平均温度以0.1—0.5℃/10α的速度增加。据估计,截止本世纪末地球大气的平均温度将升高3±1.5℃。这种现象对地球的环境生态将产生明显的影响。海洋是碳的巨大贮存所(约390×10~11t溶解碳),海洋能够吸收和释放CO_2;CO_2在海洋的穿透深度为700m。已有的研究结果表明,CO_2在海洋和大气之间处于不平衡状态。本文提出,是否可以通过研究CO_2在大气与海洋之间的相互作用,海洋吸收、贮存和转移CO_2的能力来了解碳在海洋中的转移通道和大气中CO_2浓度的变化倾向,从而预测世界范围内气候的变化趋势,并初步予以探讨。     

藻类无机碳营养的研究进展(Ⅱ)——藻类利用无机碳的机理及其调节

许多研究结果表明,不具有C_4途径的海洋藻类却具有与C_4植物相似的特征:低光呼吸速率、低氧抑制、低二氧化碳补偿点。这是因为海洋植物可吸收利用海水中的HCO_3~-,使海水中可利用的无机碳浓度([CO_2]+[HCO_3~-])达到2.0mmol/L,相当于     

高固碳、高油脂产率微拟球藻筛选

随着全球经济快速发展,化石能源日益短缺、全球气候变暖问题日益突出,微藻生物柴油作为可再生能源逐渐取代传统化石能源,其研究已成为热点领域之一。微拟球藻(Nannochloropsis oceanica)生长速度快、油脂含量高且能固定一定浓度的CO_2,已经实现了规模化养殖。本研究通过向柱状光生物反应器中通入10%CO_2,从41株微拟球藻中筛选得到4株高固碳藻株,编号分别为E-099、Z-211、Z-213和Z-214。批次培养条件下,5株藻(4株高固碳藻株和出发藻株)分别通入空气、2%和5%CO_2,随着CO_2浓度升高,5株藻的生物量和固碳速率呈下降趋势,但总脂含量和油脂产率有所提高,总蛋白含量无显著差异。空气组(Air)中,出发藻株(WT)的生物量产率、固碳速率和油脂产率显著高于其它藻株,分别为0.07 g·L~(-1)·d~(-1)、0.16 g·L~(-1)·d~(-1)和49.012 mg·L~(-1)·d~(-1);2%CO_2下,藻株Z-213和Z-214的平均生物量产率、固碳速率和油脂产率显著高于其它藻株,分别为0.06 g·L~(-1)·d~(-1)、0.14 g·L~(-1)·d~(-1)和44.124 mg·L~(-1)·d~(-1);5%CO_2下,出发藻株的生物量产率、固碳速率和油脂产率显著低于其它藻株,而总蛋白含量却高达24%。本研究对藻株的固碳能力及经济价值进行了综合评价,为实现规模化利用提供参考。     

大气CO2浓度升高对鳗草植株生长的影响

在人工模拟大气CO_2浓度升高的调节系统条件下,研究了4个不同大气CO_2浓度(380×10~(-6)(对照组,当前大气CO_2浓度)、750×10~(-6)(对应21世纪末大气CO_2浓度)、1 900×10~(-6)(对应23世纪末大气CO_2浓度)、变化组(CO_2浓度由380×10~(-6)逐步升高至1 900×10~(-6)))对鳗草(Zostera marina)存活、生长、光合色素含量、过氧化物酶(POD)活力、可溶性糖含量及叶片和茎节气道面积的影响,分析了鳗草植株应对大气CO_2浓度升高的生长响应和生理适应过程。研究显示,经过30 d培育实验,大气CO_2浓度升高对鳗草植株的存活率( 98%)、生产力和叶片光合色素含量等指标无明显影响;大气CO_2浓度升高显著提高了植株叶片延伸率和茎节直径,均在1 900×10~(-6)时达到最大值,分别是对照组的1.4和1.1倍;随大气CO_2浓度升高,鳗草植株的叶绿素a/叶绿素b、可溶性糖含量和气道面积等指标均呈现逐渐升高的趋势,在1 900×10~(-6)时达到最大值,显著高于对照组(P0.05)。研究结果表明,大气CO_2浓度升高对鳗草植株的生长、光合作用、物质代谢和气体交换等生理过程具有促进作用,且CO_2浓度越高促进作用越显著。     

黄河三角洲湿地土壤、植物碳氮稳定同位素的组成特征

对黄河三角洲湿地表层土壤和植被进行了碳氮同位素调查,发现本区植物的碳氮同位素值域变化幅度较大,生态系统以喜湿的C3植被类型为主,也生长C4植物.植物的碳、氮同位素之间不存在相关关系.表层土壤中碳氮同位素组成存在着弱负相关关系,反映本区表层土壤中有机质有多种来源.土壤Corg/N比值差异很大,大部分地区土壤Corg/N比...     

厚壳贻贝(Mytilus coruscus)养殖区沉积物微生物多样性及固碳潜力研究

海洋蓝碳是海洋碳汇研究的重要领域,厘清不同蓝碳生境中沉积物有机碳组分格局是当前研究的热点之一。为更好地理解此问题,现以近海厚壳贻贝养殖区这一特殊蓝碳生境为对象,解析沉积物中的碳氮组分格局;进一步通过关联沉积物微生物群落、结合卡尔文循环和还原三羧酸循环的关键基因相对丰度分析,评估厚壳贻贝养殖区沉积物的固碳潜力。结果表明,相较于非养殖区,厚壳贻贝养殖区沉积物惰性碳的累积较大,氮组分主要以氨氮形式存在;同时养殖区高微生物量碳和微生物量氮指示了其沉积物中碳周转较快,碳氮组分特征差异明显。沉积物微生物高通量测序结果显示养殖区沉积物微生物主要以Gamma变形菌纲和Delta变形菌纲为主,且微生物类群与颗粒有机碳、惰性碳等碳组分存在明显的相关性。与惰性碳存在明显正相关关系的硫微螺菌科(Thiomicrospiraceae)丰度在养殖区沉积物中显著高于非养殖区沉积物。贻贝养殖区沉积物包含cbbL在内的6种关键功能基因,固碳潜力明显。研究结果将为进一步探究蓝碳生境的有机碳来源和微生物固碳效率提供基础依据。     

土地利用变化对盐城滨海湿地土壤有机碳库的影响

以盐城滨海湿地为例,基于遥感影像提取土地利用变化信息,估算了1987-2007年盐城滨海湿地表层(0~20 cm)土壤有机碳储存量和滨海湿地土壤固碳能力现状。结果表明:表层土壤有机碳储量1992年较1987年略有增长,1992~2002年间下降33.3%,2002~2007年间增加30.5%。自然湿地面积减少是湿地土壤有机碳储量减少的主要原因,而互花米草入侵和围垦造田造成了湿地土壤有机碳储量增加。农田、芦苇滩、碱蓬滩、互花米草滩和光滩有机碳埋藏速率分别为12.90、0.30、0.80、2.92和1.68×104 t/a。滩涂围垦造田在短期内有利于滨海湿地土壤有机碳储量增加,但淤泥质滨海湿地生态系统在淤长过程中的自然演替过程,能使整个湿地具有更高、更持久的固碳能力。本研究建议合理控制围垦速率,才能在获取经济社会利益最大化的同时,保证湿地土壤有机碳储量持续增加。     

大气CO2浓度升高对繁茂膜海绵滤食海水细菌能力的影响

通过模拟大气CO_2浓度升高,研究其对海绵滤食细菌功能的影响。在模拟大气CO_2浓度升高生态系统中,探究了大气CO_2浓度387、500、750和1 000mmol/mol环境下繁茂膜海绵(Hymeniacidon perlevis)滤食灭菌海水中大肠杆菌(Escherichia coli AS 1.1017)和灿烂弧菌(Vibrio splendidus)的能力。结果表明:在24 h实验期间,模拟大气CO_2从目前约387mmol/mol升高至500mmol/mol,繁茂膜海绵滤食大肠杆菌和灿烂弧菌效率提高了。当模拟大气CO_2 750mmol/mol时,繁茂膜海绵滤食海水中大肠杆菌和灿烂弧菌功能都下降了,说明繁茂膜海绵已经受到大气较高浓度CO_2损害。模拟大气CO_2为1 000mmol/mol时,繁茂膜海绵基本丧失了滤食海水中大肠杆菌和灿烂弧菌的功能。上述结果可为了解大气CO_2浓度对近岸海洋生态系统的影响提供科学依据。     

黄河三角洲退化湿地微生物特性的研究

本研究通过DAPI染色法、FDA染色法和稀释平板法对黄河三角洲退化湿地微生物特性进行研究,在分析土壤盐度和植物根际效应对微生物特性影响的基础上,探讨了微生物群落的垂直分布特征,并对可培养耐盐微生物进行了初步分离。结果表明,土壤盐度与微生物数量、活性及多样性呈显著负相关性(P<0.01)。耐盐细菌在耐盐微生物中占绝对优势,放线菌次之,真菌最少;微生物群落具有明显的垂直分布特征,数量、活性和多样性均随土层深度的增加而下降。五种植物(碱蓬、柽柳、芦苇、白茅、茵陈蒿)根际微生物群落的数量、活性及多样性明显高于非根际微生物群落;与柽柳、芦苇、白茅、茵陈蒿相比,碱蓬的根际效应最强。这些结果可为进一步开发利用滨海湿地微生物资源,形成修复退化湿地盐碱化土壤的植物-微生物耦合系统提供必要的理论依据。     

红树植物拟海桑及其亲本的根际细菌群落特征分析

植物根际微生物群落能够从亲本传递给子代, 从而影响植物的表型。野外调查发现, 海桑属(Sonneratia)红树植物自然杂交杂种拟海桑在野外通常比亲本生长更为强壮, 表现出极强的生存优势。为探究这一现象的原因, 本研究从根际微生物角度出发, 利用细菌16S rRNA基因高通量测序技术, 对采自海南省东寨港的三种红树植物拟海桑(S. × gulngai)及其亲本海桑(S. caseolaris)和杯萼海桑(S. alba)的根际土壤进行根际细菌群落特征分析。结果表明, 三种红树植物根际细菌群落多样性高, 种类丰富, 分属于30门242科351属, 其中变形菌门(Proteobacteria)为最优势门, 在各个样本中丰度超过40%, 子代拟海桑继承亲本的根际微生物多数都属于这一类群。研究发现, 子代拟海桑与两亲本的根际细菌类群组成在门水平存在显著差异, 其中酸杆菌门(Acidobacteria)和放线菌门(Actinobacteria)在子代拟海桑中丰度分别为4.3%和6.5%, 显著高于亲本1%~2%的含量; 在亲本杯萼海桑中, 丰度高达19.8%的栖热菌门(Thermi)在子代中丰度仅有1%, 而热袍菌门(Thermotogae)(5%)甚至消失。总之, 子代拟海桑与亲本杯萼海桑的根际微生物群落组成相对于亲本海桑表现出更大的差异性。土壤理化性质分析发现, 子代拟海桑的土壤全氮(total nitrogen, TN)含量显著低于亲本, 含量相差3倍以上, 相关性分析表明, TN浓度与菌群中的浮霉菌门(Planctomycetes)、放线菌门(Actinobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)丰度显著负相关。通过功能预测分析发现, 子代拟海桑微生物群落中与基础代谢相关的碳水化合物、氨基酸、能量以及脂质代谢相关的功能基因丰度显著都高于亲本, 表现出代谢能力的增强。本研究认为, 子代拟海桑对亲本的根际土壤微生物进行了选择性继承, 菌群组成更为合理, 在保持菌群高度多样性的同时, 一些根际促生菌的含量增加, 使菌群基础代谢能力增加, 更有利于子代拟海桑的生长。     

溶解氧含量对人工湿地去除污染物效果的影响

通过自然跌水方式调节人工湿地系统中的溶解氧(DO)含量,探讨在不同氧浓度条件下湿地对污染物的去除效率以及湿地微生物群落组成的变化。结果表明,在不同溶解氧浓度条件下,DO值越大,污染物去除率越高。在跌水复氧DO值达到8mg/L后,COD的去除率达到86.56%,与对照组相比提高了2.14倍;氨氮的去除率达到94.70%;总氮的去除率达到91.00%;总磷的去除率达到80.13%。高通量测序分析发现,随着溶解氧浓度的提高,湿地表层土壤中变形菌门、放线菌门、酸杆菌门的微生物丰度有所下降,而拟杆菌门和厚壁菌门的微生物丰度种类增多。由此可见,溶解氧浓度越高越有利于污染物质的去除,土壤微生物种类对溶解氧的变化有明显的响应。     

硒对钝顶螺旋藻生长及固碳速率的影响

本实验采用添加硒的改良Zarrouk培养基培养钝顶螺旋藻(Arthrospira platensis)FACHB-834,测定了其叶绿素荧光参数、生物量及含碳率,探究硒对螺旋藻生长及固碳速率的影响。研究表明:较低的硒浓度(1和10 mg/L)促进螺旋藻生长,与对照组相比,生物量分别提高了21%和15%(P0.05),终生物量最高达1.04 g/L;固碳速率最高达153.32 mg/(L·d);最大光能转换效率(F_v/F_m)、最大电子传递速率(rETR_(max))和光能的利用效率(α)与对照组相比均有所提高,但差异不显著。较高的硒浓度(50和100 mg/L)抑制螺旋藻的生长,与对照组相比生物量分别降低了43%和48%、含碳率分别降低了10%和17%、固碳速率分别降低了53%和61%(P0.05),F_v/F_m分别最大降低了32.4%和31.2%、rETR_(max)分别最大降低了15.4%和11.2%、α值分别最大降低了48.2%和39.4%(P0.05)。综合考虑钝顶螺旋藻的生长和固碳速率,本实验培养钝顶螺旋藻的最佳硒浓度为1 mg/L。研究结果可为大规模培养富硒钝顶螺旋藻提供参考。     

CO_2浓度升高对三角褐指藻和旋链角毛藻种群生长的影响

采用室内模拟CO2加富培养的方式研究了2种pCO2(395和1 000μatm)对三角褐指藻(Phaeodactylum tricornutum)和旋链角毛藻(Chaetoceros curvisetus)这2种硅藻的种群生长和溶解性无机碳的影响。研究表明:CO2浓度升高显著促进了三角褐指藻和旋链角毛藻种群的生长。三角褐指藻实验组的平均比生长率比对照组高出33.1%,旋链角毛藻实验组的平均比生长率比对照组高出13.4%。同时,CO2加富引起培养环境中溶解性无机碳(DIC)浓度升高,据此推测,未来海洋酸化将使藻生长的碳限制得到缓解。海洋酸化会促进旋链角毛藻种群密度增加,这预示着在未来酸化的环境下暴发赤潮的概率将增加,这将对海洋生态系统的稳定性和生物多样性构成威胁。     

养殖贝类碳汇价格核算研究

养殖贝类是最有效的生物固碳方式之一,其碳汇功能作为海洋生态系统功能的一部分,兼具生态和经济属性,碳汇价格的核算可为海水贝类养殖产业补贴提供数据参考,提高碳汇养殖产业的生产积极性,对海洋GEP核算等提供一定借鉴。目前碳汇价格研究较为缺乏,碳汇价格受限于碳汇计量方法的不完善,因此文章基于碳储量变化原理,对养殖环境中的养殖贝类固碳基础公式进行改进,补充了附着贝类固碳与生物沉积物固碳两个计算参数,以此为切入点选取并改进海洋牧场碳汇定价方法,以东方云溪海洋牧场作为研究区进行案例计算,结果为：海湾扇贝、栉孔扇贝与褶牡蛎的碳汇价格分别为165元/t、185元/t和272元/t;使用改进后的碳汇计量方法得到的养殖贝类单位个体固碳量较高,其中生物沉积固碳对提高单位个体固碳量的作用最为突出,约占贝类自身固碳的91%,主要与养殖海域的水文条件有关;较高的固碳量形成了较低的碳汇价格,固碳量与成本收益因素共同影响养殖贝类的碳汇价格;长远来看,碳汇价格会随着固碳计量的愈加完善而降低。     

绿潮藻浒苔光合固碳与防治海水酸化的作用Ⅰ.光合固碳与海水pH值提高速率研究

以黄海绿潮暴发的主要漂浮种类浒苔 (Ulva prolifera)为材料,在实验室条件下研究了浒苔光合参数、固碳速率及提升海水pH的作用,结果表明:浒苔光合作用半饱和常数K_m为0.25 mmol/dm3,光合作用饱和时海水溶解无机碳(DIC)浓度也只需1.2 mmol/dm3,为正常海水DIC浓度(2.4 mmol/dm3)一半,故黄海绿潮暴发时藻体可以一直保持光合作用饱和与旺盛生长状态。水生条件下浒苔藻体主要吸收海水中的DIC,0.5 g/dm3培养密度下,1个光周期内净光合固碳速率为10.92 mg /(g·d)(鲜重)。连续培养5 d,0.5,1.0和2.5 g/dm3培养密度组的DIC浓度从22 mg/dm3分别降为4.85,2.62和0.66 mg/dm3,表明DIC去除率随藻体培养密度提高而增强,分别可达77.78%,88.00%,96.98%;藻体吸收海水中无机碳的同时可使海水pH升高,0.5 g/dm3培养密度下,1个光周期内净提升pH速率高达0.96/(dm3·g·d)。连续培养5 d,0.5,1.0和2.5 g/dm3培养密度组第1天其pH分别可达到9.1,9.2和9.7,表明藻体密度越高pH提升越快,而且第5天pH均可稳定在9.9左右。浒苔暴露在空气中可直接吸收空气中CO₂,1个光周期内其光合固碳速率约为46.14 mg/(g·d),而在海水中的光合固碳速率为10.92 mg/(g·d),可见浒苔在空气中的光合固碳速率是水中的4.23倍。水生和气生时单位质量藻体的固碳效率因藻体间相互遮蔽而下降。结果可为今后黄海绿潮暴发机制及CO₂减排和防止海洋酸化作用的评估提供技术支撑。