水稻幼苗固定和还原CO_2问题的初步探讨

我們結合“有机肥优越性的生理基础”的研究,进行了水稻幼苗碳素同化問題的探討,本文是关于根系对CO_2固定和还原这一部分的初步結果。 CO_2能为根系吸收,已是确知的事实。但是根系固定和还原CO_2的机制目前向不了解,可能和叶绿体一样,需要“还原物质”或高能化合物如ATP、TPNH等,即所謂“合成能力”,这些“合成能力”的来源,我們认为有可能是光通过叶绿素在叶中形成这种物质后,再以直接或間接的方式轉递到根而引起CO_2固定。     

甲烷(CH_4)在水稻幼苗中的同化

前文曾报导甲烷(CH_4)对水稻幼苗根系吸收HC~(14)O_3~-的促进作用,并指出了甲烷做为新的碳源、氫給予体和能源的可能性。最近用标記甲烷(C~(14)H_4)进行的研究証明甲烷本身参加了这个碳素同化的过程,現将初步結果报告如下。供试的水稻幼苗如前文,每30株置于250毫升的密閉容器中,器內盛有50毫升0.05M. NaHCO_3的Espino培养液,pH是6.9,然后通以100毫升标記以C~(14)的甲烷(放射性比度为C~(14)H_4:CH_4=1:30,約0.07微     

水分条件对塔里木沙漠公路防护林植物幼苗生长及生物量分配的影响

设计了35kg·(株·次)-1(对照)、24.5kg(株·次)-1(处理1)和14kg·(株·次)-1(处理2)3种不同的灌溉量,对塔里木沙漠公路防护林植物梭梭(Haloxylon ammodendron)和多枝柽柳(Tamarix ramosissima)幼苗生长及生物量分配的影响开展了实验研究.结果表明:(1)随水分的减少,两植物幼苗主根垂直深度均呈增加趋势,且梭梭在处理2条件下主根垂直深度显著大于对照组,表明在塔克拉玛干沙漠腹地,两种植物幼苗通过根系的伸长生长来适应水分减少,(2)处理1和处理2地下生物量均比对照组有所增加,梭梭幼苗在处理2条件下增加了37.03%,而在处理1条件下只增加了14.51%;多枝柽柳在处理1条件下增加了68.19%,而在处理2条件下只增加了25.78%.表明梭梭幼苗对处理2具有更好的适应性,而多枝柽柳幼苗对处理1具有更好的适应性,(3)与对照组相比,两种植物幼苗在处理1和处理2条件下的细根生物量均有所增加.方差分析表明:两植物种在处理2条件下深层细根生物量显著大于对照组和处理1,这有利于植物幼苗对深层土壤水分的有效吸收,(4)根冠比因物种和水分条件而异,塔克拉玛干沙漠腹地梭梭...     

大气CO2浓度倍增对植物幼苗根系生长影响的分形分析

用分形几何的数学方法,以盒维数为指标,分析了ＣＯ２倍增对植物幼苗根系生长的影响。实验结果表明,ＣＯ２倍增促进了Ｃ３植物春小麦根系分枝,但对Ｃ４植物甜高梁根系分枝的影响不大。     

光敏色素影响赤霉素调控的水稻幼苗光形态建成特征

赤霉素(gibberellin, GA)是一种重要的植物激素, 它与光敏色素协同调节拟南芥植株的光形态建成特征. 但是GA对水稻幼苗光形态建成和暗形态建成的影响, 特别是在此过程中光敏色素与GA之间的相互作用仍不清楚. 本研究利用野生型和光敏色素突变体(phyA和phyB)水稻作为研究材料, 分析了GA生物合成抑制剂多效唑(PAC)对黑暗和光照下生长的水稻幼苗胚芽鞘、地上部分和主根延伸以及光调控基因LHCB表达的影响. 据此推测, 在暗生长条件下, PAC处理能够抑制野生型水稻幼苗胚芽鞘的生长, 诱导LHCB基因的表达; phyA突变体对PAC处理的反应不如野生型敏感; phyB突变体和野生型反应基本相同. 在光照条件下, PAC处理能够抑制水稻幼苗地上部分的生长, phyB突变体对PAC处理的反应不如野生型和phyA突变体敏感. 此外, phyB介导的光信号负调控PAC诱导的主根延伸反应. 据此推测, GA是维持水稻幼苗暗形态建成、抑制光形态建成所必需的; 另一方面, phyA和phyB或正或负调控PAC所诱导的光形态建成反应. 本研究结果揭示了光敏色素和GA在水稻幼苗生长发育中的相互作用, 为进一步研究光和GA协同调控水稻发育的分子机制奠定了基础.     

粮食作物产量对气候变暖的响应

玉米、小麦和水稻是主要粮食作物,总收获面积和总产量分别占全球禾谷类作物的79%和90%.气候变暖导致主要粮食作物减产.玉米对气候变暖的敏感性高于小麦,温度升高1℃导致全球玉米减产3%~12%,小麦减产3%~9%;温度升高有利于中、高纬度地区水稻生产,但导致低纬度地区水稻减产.作物产量对气候变暖的响应呈非线性,当温度高于作物生长的适宜温度时,产量对气候变暖的敏感性随温度升高的幅度进一步增强.热带地区作物产量对气候变暖的敏感性高于温带地区;雨养农业区作物产量对气候变暖的敏感性高于灌溉农业区,灌溉可有效降低高温对作物产量的负面影响.大气CO_2浓度升高促进作物生长,CO_2施肥效应能在一定程度上补偿由于气候变暖导致的粮食作物减产.气候变暖导致粮食作物减产以及CO_2浓度升高促进作物生长已有共识,但对气候变暖下CO_2施肥效应的认知存在极大的不足,其主要原因是自然状态下CO_2浓度升高和增温对作物生长的交互作用的实验研究太少.未来研究重点应拓展FACE(free-air CO_2 enrichment)条件下的增温实验,通过不同CO_2浓度梯度下的增温实验,结合其他因子(水分、氮素等)的调控,精细量化不同条件下的CO_2施肥效应,并据此发展和完善作物模型,进而客观评估未来气候变暖情景下CO_2的施肥效应及其对作物减产的补偿作用.     

自然信息

为世界降温植树美国的一个电力公司最近在危地马拉种植5.2千万棵树,用其吸收由正在美国新建的发电站将排入大气的大量CO_2。这项工程是弗吉尼亚灵斯顿的应用能源服务公司(AES)提出的。这是首次由发电站管理机构为降低因其排放CO_2而引起的全球升温所作出的实际努力。在40年里,该电站每年都将放出387000吨CO_2。AES认为,随着     

棉花叶片光合作用的光抑制和光呼吸的关系

光呼吸在光下释放CO_2,与固定CO_2的光合作用同时进行,是早已为人们所熟悉的事实,但其生理意义迄今仍不十分清楚.已有研究表明,在没有CO_2的条件下,抑制了光呼吸以后强光下叶片或叶绿体出现明显的光抑制,而其它条件不变,供给浓度接近CO_2补偿点的CO_2时,这种光抑制即可消除,因此推测在CO_2浓度为零或低于CO_2补偿点的强光条件下光呼吸对光合机构有保护作用.但是,在普通空气条件下是否如此,还未见研究报道,我们曾观察到,晴天中午强太阳光下,伴随光合作用的光抑制,田间棉花叶片的光呼吸增强.那么,在这种普通空气条件下,光呼吸是否有缓解光抑制的作用呢?我们通过观测叶片的气体交换、叶绿素荧光和无机磷含量,对这个问题进行了研究.     

从硝酸尾气制取氮气的试验

把硝酸尾气通过碱洗塔除去CO_2,再经过装有触媒的反应炉与加入过量的氢气,在适宜的反应温度与空间速度的条件下燃烧,以除去NOx及O_2等,试验证明利用这种方法来回收硝酸尾气中的氮气,在工业应用上是可以实现的。文献中虽有较多关于CO_2在NaOH溶液中吸收系数的记载,但对于少量CO_2与NOx共同存在时的吸收速度系数则未有类似的资料,因此须根据试验     

植物种子大小与幼苗对CO2倍增反应的关系

大气CO_2浓度到下世纪中叶可能增加到700μL/L。CO_2倍增及其引起的温室效应对植被和整个生态系统的影响已受到广泛关注。C3和C4植物对CO_2倍增的反应有着很大差异,CO_2倍增时,C3植物光合效率增长潜势可达66％,而C4植物则只有4％,因而在CO_2倍增后,C3物种将比C4物种占优势,可能显著地改变植物群落的组成。最近Diaz等曾观察到CO_2增加时,菌根侵染植物和非菌根侵染植物的反应差异很大,CO_2倍增使菌根及其被侵染植物Calluma vulgaris相互得益,而不利于非菌根侵染植物,如Rurnex obtusifolius和Cardamine flexuosa的生长,源于其根系与土壤微生物营养的竞争。它也是影响植物群落改变的重要因子。先前的工作中,我们曾注意到紫花苜蓿在苗期生长对CO_2倍增的反应较大豆更为明显。这使我们设想,植物早期生长对CO_2倍增的反应可能与种子大小有某种关系,而且可能影响大气CO_2增加导致的植物群落组成的变化。本文报告以7种草本植物为材料的研究结果。     

金属配位(螯合)型离子液体在二氧化碳吸收和转化中的研究进展

金属配位型离子液体(ionic liquids, ILs)是一类由金属离子与有机或无机配体通过配位作用形成的低温熔盐.其中,当金属离子与配体具有多齿配位点时,将其称为金属螯合型ILs.目前,金属配位(螯合)型ILs已经被广泛用于气体吸收和有机催化等领域,显示出了优异的性能.本文首先对近年来金属阴离子配位型ILs和金属阳离子螯合型ILs在二氧化碳(CO_2)吸收中的应用进行综述,重点讨论了金属离子、配体和阴离子种类对CO_2吸收性能的影响;其次,总结了金属阴离子配位型ILs、金属阳离子配位型ILs、金属阴阳离子配位型ILs和金属阳离子螯合型ILs催化CO_2化学转化的研究进展,分析比较了不同类型金属配位(螯合)型ILs催化CO_2与环氧、末端炔烃、炔丙醇等底物的反应性能与机理;最后,阐述了金属配位(螯合)型ILs应用于CO_2吸收与化学转化时存在的问题与面临的挑战与机遇.     

喜马拉雅山脉和藏南高原:大气CO_2的储藏地

正对全球气候变化施以重大影响的喜马拉雅山脉和青藏高原,在全球碳循环过程中究竟扮演何种角色?它究竟是向大气排放CO_2的"碳源",还是大量吸收大气CO_2的"碳汇"?当前一种主流观点认为:大气二氧化碳(CO_2)浓度的快速增加会产生温室效应,给人类的生存与发展带来极为严重的负面影响。一些影视作品,如《后天》、《2012》等以艺术形式将此观点进一步发扬光大,"全球变化"因此成为现代社会一个颇受关注的"热点"议题。深入认识地球历史时期大气圈CO_2浓度及其变化规律,无疑是理解现今大气圈CO_2浓度及其未来变化规律     

抗洪水稻

生物学家们已经找到一种可以使水稻在水下更长时间地存活的基因。用改基因培育的水稻可以在水下存活长达两星期之久。而之前的水稻却只能存活数天。这个发现将可能为“抗洪水稻”的推广铺平道路。并为世界上数百万最贫穷的农民带来福音，因为他们每年都会因为洪水而遭受严重的损失。     

海洋植物如何影响气候变化

对植物来说,颜色显得更绿并不一定就表示生长得更为茁壮。科学家发现,海洋当中一种被称作浮游植物的海藻,在受到压力的时候会呈现出更深的绿色。一项新的研究结果显示,在太平洋的很大一部分区域,浮游植物虽然颜色很绿,但是,并没有像正常的情况一样吸收大量的CO_2。植物必须有CO_2才能生长,就像动物需要氧气一样,这对我们的空气是有好处的,因为汽车、工厂和森林焚烧所释放的CO_2大部分会被植物吸收,使剩余的CO_2不至于过多地聚合阳光热度并促使地球加速变暖。     

光敏色素B介导光信号影响水稻的脱落酸途径

研究表明,拟南芥中光敏色素介导的光信号与植物激素脱落酸(abscisic acid,ABA)途径相互作用.但水稻光敏色素与ABA途径之间是否相互影响仍不清楚.利用野生型和phyB突变体水稻作为研究材料,分析phyB介导的光信号对ABA生物代谢和ABA反应的影响.结果表明,ABA合成代谢相关基因OsNCED1,OsNCED2,OsNCED3和OsNCED4在phyB突变体中的表达水平明显高于野生型,而ABA降解代谢基因OsABAOX1则相反,这可能解释了phyB突变体积累较多内源ABA的原因.外源ABA处理明显抑制黑暗和光照下生长的水稻种子的萌发,但光照条件下ABA对phyB突变体种子萌发的抑制效果更明显.据此推测,phyB感受的光信号消弱了ABA对种子萌发的抑制效果.通过分析部分已报道的种子萌发相关基因在正常或ABA处理的野生型和phyB突变体中的表达水平,结果表明,phyB介导的光信号对水稻种子萌发的调控作用可能与这些基因无关.此外,在红光条件下,ABA处理能够抑制水稻幼苗地上部分的生长,野生型和phyB突变体对ABA处理的反应基本相同;但是ABA对phyB突变体主根生长的抑制效果显著高于野生型,这个结果表明phyB介导的光信号不影响ABA对水稻幼苗地上部分生长的抑制效果,但负调控ABA对主根生长的抑制效果.上述研究结果表明,phyB介导的光信号负调控水稻ABA的积累和ABA反应.本研究揭示了水稻光敏色素对ABA途径的影响,为深入研究光信号途径和ABA途径之间协同调控水稻发育的分子机制奠定了基础.     

大气CO_2浓度倍增对植物根系表面积和泡囊-丛枝菌根侵染活力和强度的影响

以小麦、大豆和玉米幼苗为材料 ,应用最新的根研究方法 ,首次检测了大气CO2 浓度倍增对根系表面积和泡囊 丛枝菌根 (VAM )真菌的侵染强度和活力的影响 ,结果表明倍增CO2显著增加根系表面积 ,并显著提高VAM真菌的侵染强度和活力 ,但这些响应在物种之间存在很大差异 .根的这些特性可能影响未来全球气候变化时植物群落的演替 .     

海水变酸危及珊瑚

大气层内积聚的CO_2导致了海洋酸化,这预示着未来50年内将有大约50%的珊瑚面临死亡威胁。全球海水正在变酸科学家研究指出,海水变酸是一个自然发生的漫长过程。海洋原本是碱性的,但海水与CO_2的相互反应则会促使它的酸性成分升高。海洋吸收CO_2可以缓解温室效应对人类产生的影响,这原本是一件对人类有利的事情。但是,海水的酸度长期增加,将威胁到海洋生物的生存,破坏海洋生态环境。近年对海水的监测结果表明,自工业革命以来200年间排放到大气中的CO_2,有近50%溶解到了海洋     

用“改良陆床”培育水稻秧苗

为了解决渤海地区水稻育秧中烂秧死苗現象严重的問題,根据当地老农在水床育秧时适当撤水落干的經驗,以及我們最近几年关于水稻幼苗生长特性的研究,今年我們在天津市新立村人民公社与农民全面合作,进行了“改良陆床”培育水稻秧苗的試驗,取得了較好的效果。“改良陆床”育秧与当地习用时“水床”育秧的最大     

快速融冰背景下北冰洋夏季表层海水CO_2分压的变异假设

近几年来,夏季北冰洋融冰出现明显加快的态势.融冰过程引起了表层海水CO_2浓度的变化,在2008年中国国家北极科学考察(CHINARE)航次通过深入到88°N的北冰洋中心区的170°W断面观测,发现表层海水中CO_2在冰覆盖下,融冰区和融冰后开阔水域等不同状况下出现了明显的变异性.针对所观测到的表层海水二氧化碳分压(pCO_2)变异性现象,我们提出了北冰洋快速融冰情景下的表层海水pCO_2变异的"低-低-高"假设,即海冰覆盖下的海水是"低"p CO_2,刚融冰的海水是"低"pCO_2,而融冰后的开阔海水会出现"高"pCO_2.出现这种"低-低-高"pCO_2变异现象是由不同驱动过程引起的.冰覆盖下海水低pCO_2,控制因素可能是水体受到不同水团的混合过程、温度变化、冰-水CO_2交换和生物冰藻微吸收CO_2过程控制,其主要诱因还需要进一步探索;现场观测表明刚融冰时海水的低pCO_2主控因素可能是生物的CO_2吸收,以及CaCO3溶解共同作用;而融冰后开阔海水的高CO_2已被论证为由于大气中CO_2快速进入海水和水体增温引起的.     

CO2电化学还原过程中电解质研究现状及趋势

随着工业化的迅速发展,大气中CO_2含量逐步增加并造成日益严重的环境问题.合理利用CO_2并将其转变为有用的燃料或化学品,成为国际学术界和工业界共同关注的热点.电化学还原CO_2因反应条件温和、反应产物可调,且利用可再生或分布式电能,而受到研究者青睐.在CO_2电化学还原体系中,电解质为CO_2分子的传输及电化学还原提供了重要的环境,且作为导电介质,构成了闭合电路.研究表明,电解质种类、浓度和pH等均会改变电极表面反应环境的性质,影响产物的电流密度和选择性,在CO_2电化学还原过程中起到重要的作用.本文针对国内外CO_2电化学还原过程中各类电解质的研究现状及性能等进行了论述,重点总结了碱金属盐和离子液体两类电解质对电化学还原CO_2反应的电流密度、产物选择性和过电势等的影响,分析了CO_2还原生成不同产物的机理,展望了CO_2电化学还原电解质体系的研究和发展趋势.