成都生物所在高寒針葉林非結(jié)構(gòu)性碳與地上-地下經(jīng)濟(jì)策略的協(xié)調(diào)模式研究中獲新進(jìn)展

日期： 2024-03-18

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碳是構(gòu)成有機(jī)體的基本元素。植物如何儲(chǔ)存、分配和利用碳以適應(yīng)多變的自然環(huán)境，一直是植物學(xué)和生態(tài)學(xué)領(lǐng)域關(guān)注的核心問題之一。非結(jié)構(gòu)性碳水化合物(NSC，主要包含可溶性糖、淀粉等不穩(wěn)定、可被利用的碳源)，作為植物生命活動(dòng)最直接的能量貨幣參與多種生理代謝功能，是植物響應(yīng)和適應(yīng)環(huán)境變化的重要緩沖劑，在調(diào)控植物生長和環(huán)境適應(yīng)性方面發(fā)揮著重要作用。盡管如此，目前基于功能性狀的植物資源策略研究框架卻很少考慮NSC的重要功能，這極大地限制了植物生態(tài)適應(yīng)機(jī)制的深入認(rèn)識(shí)。葉經(jīng)濟(jì)學(xué)譜和根二維性狀譜是近年來植物功能性狀領(lǐng)域的重要發(fā)現(xiàn)，尤其是根二維性狀譜已成為根系性狀研究的主流范式。這些重要的發(fā)現(xiàn)為探究NSC與植物地上和地下資源獲取策略的協(xié)調(diào)關(guān)系提供了絕佳的視角。然而，目前缺乏相關(guān)的野外試驗(yàn)研究，針對(duì)NSC與葉和根性狀譜的關(guān)聯(lián)差異及其環(huán)境驅(qū)動(dòng)機(jī)制等科學(xué)問題的認(rèn)識(shí)尚屬空白。

基于此，中國科學(xué)院成都生物研究所尹華軍研究員團(tuán)隊(duì)與河南農(nóng)業(yè)大學(xué)孔德良教授合作，以青藏高原高寒森林代表性針葉樹種為對(duì)象（圖1），通過分析葉片和細(xì)根關(guān)鍵功能性狀、非結(jié)構(gòu)性碳水化合物含量及環(huán)境因子，基于目前廣泛認(rèn)知的葉經(jīng)濟(jì)譜和根系經(jīng)濟(jì)空間策略框架，系統(tǒng)探討了NSC與植物地上-地下經(jīng)濟(jì)策略間的協(xié)調(diào)關(guān)系差異及其關(guān)鍵環(huán)境驅(qū)動(dòng)因子。研究結(jié)果表明，葉片和根系存在差異化的NSC-經(jīng)濟(jì)策略協(xié)調(diào)關(guān)系（圖2,3）。具體地，在地上，葉片NSC含量，尤其是可溶性糖的儲(chǔ)存，與葉經(jīng)濟(jì)譜的資源保守端相對(duì)應(yīng)，并主要受到氣溫與降雨所驅(qū)動(dòng)，體現(xiàn)了植物生長速率與低溫、干旱耐受性之間的權(quán)衡。而令人意外的是，在地下，根系NSC的變化獨(dú)立于細(xì)根經(jīng)濟(jì)譜，而NSC中兩個(gè)主要組分——糖和淀粉與根系覓食維度呈現(xiàn)相反的協(xié)調(diào)關(guān)系，并主要由降雨所驅(qū)動(dòng)，即隨著降雨量減少，根系覓食效率增加，同時(shí)傾向于儲(chǔ)存更多的淀粉和較少的糖，這表明不同NSC組分在調(diào)控細(xì)根覓食功能的投資權(quán)衡。該研究首次將植物非結(jié)構(gòu)性碳納入植物地上和地下經(jīng)濟(jì)策略框架，系統(tǒng)揭示了NSC在塑造地上和地下多維經(jīng)濟(jì)學(xué)性狀空間中的獨(dú)特作用，對(duì)于科學(xué)認(rèn)識(shí)植物響應(yīng)和適應(yīng)環(huán)境變化的生態(tài)策略提供了新的見解。

上述研究結(jié)果近期以“Contrasting coordination of non-structural carbohydrates with leaf and root economic strategies of alpine coniferous forests”為題發(fā)表在植物學(xué)領(lǐng)域國際著名期刊New Phytologist (2024)上。該論文第一作者為成都生物研究所特別研究助理張佩佩和鄭州大學(xué)丁俊祥博士，通訊作者為尹華軍研究員和河南農(nóng)業(yè)大學(xué)孔德良教授。論文的合作者還包括美國西北太平洋國家實(shí)驗(yàn)室Nate G. McDowell研究員和成都生物所特別研究助理汪其同。本研究得到了國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目、中科院“西部之光”交叉團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目、四川省科技計(jì)劃項(xiàng)目和西藏自治區(qū)科技計(jì)劃等項(xiàng)目的聯(lián)合資助。

本研究成果是團(tuán)隊(duì)近年來關(guān)注高寒針葉林植物功能性狀及其資源獲取策略以來（Journal of Ecology 2020, 2023；Functional Ecology, 2023），在該領(lǐng)域取得的又一重要研究進(jìn)展。上述系列研究成果豐富和拓展了高寒針葉林多樣化生態(tài)適應(yīng)策略的理論認(rèn)知，并為多變環(huán)境下高寒森林適應(yīng)性機(jī)制的科學(xué)認(rèn)識(shí)提供了新的見解。

成都生物所在高寒針葉林非結(jié)構(gòu)性碳與地上-地下經(jīng)濟(jì)策略的協(xié)調(diào)模式研究中獲新進(jìn)展

圖1?90個(gè)高寒針葉林采樣點(diǎn)分布圖

成都生物所在高寒針葉林非結(jié)構(gòu)性碳與地上-地下經(jīng)濟(jì)策略的協(xié)調(diào)模式研究中獲新進(jìn)展

圖2葉片和根系NSC與關(guān)鍵經(jīng)濟(jì)性狀的相關(guān)性

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圖3地上/地下NSC存儲(chǔ)與植物經(jīng)濟(jì)策略的協(xié)調(diào)關(guān)系

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土壤酶活的分類與方法分析

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2024 - 11 - 21

土壤酶活性，是指土壤酶催化物質(zhì)轉(zhuǎn)化的能力。常以單位時(shí)間內(nèi)單位土壤的催化反應(yīng)產(chǎn)物量或底物剩余量表示。土壤酶活性既包括已積累于土壤中的酶活性，也包括正在增殖的微生物向土壤釋放的酶活性，它主要來源于土壤中的微生物，動(dòng)物和植物。土壤酶活的分類：已知的酶根據(jù)酶促反應(yīng)的類型可分為六大類。即水解酶、氧化還原酶、轉(zhuǎn)移酶、裂合酶、異構(gòu)酶和連接酶。1. 水解酶類：酶促各種化合物中分子鍵的水解和裂解反應(yīng)。主要包括蔗糖酶、淀粉酶、纖維素酶、脲酶、蛋白酶、磷酸酶等。2.氧化還原酶類：指催化兩分子間發(fā)生氧化還原作用的酶的總稱。主要包括脫氫酶、過氧化氫酶、過氧化物酶、硝酸還原酶、亞硝酸還原酶等。3.轉(zhuǎn)移酶類：指能夠催化除氫以外的各種化學(xué)官能團(tuán)從一種底物轉(zhuǎn)移到另一種底物的酶類，包括轉(zhuǎn)氨酶、果聚糖蔗糖酶、轉(zhuǎn)糖苷酶等。4.裂合酶類：指催化由底物除去某個(gè)基團(tuán)而殘留雙鍵的反應(yīng)、或通過逆反應(yīng)將某個(gè)基團(tuán)加到雙鍵上去的反應(yīng)的酶的總稱，主要包括谷氨酸脫羧酶、天門冬氨酸脫羧酶等。5.異構(gòu)酶類：酶促有機(jī)化合物轉(zhuǎn)化成它的異構(gòu)體的反應(yīng)。6.連接酶類：是一種催化兩種大型分子以一種新的化學(xué)鍵結(jié)合一起的酶。測定方法分析：1.生化培養(yǎng)法作為酶活測定的重要方法之一，其又細(xì)分為分光光度法和滴定法。分光光度法：其基本原理是酶與底物混合經(jīng)培養(yǎng)后產(chǎn)生某種帶顏色的生成物，可在某一吸收波長下產(chǎn)生特征性波峰，再用分光光度計(jì)測定設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)物及生成物的吸光值，由此確定酶活性的含量。滴定法：如果產(chǎn)物之一是自由的酸性物質(zhì)可用此法。如脂肪酶催化脂肪水解釋放出脂肪酸，脂肪酸的含量可以通過滴定進(jìn)行定量，通過計(jì)算反應(yīng)過程中脂肪酸的增加量就可以計(jì)算出脂肪酶的酶活力。2.熒光法熒光法是一種基于熒光信號(hào)的酶活測定方法，其原理是通過測量酶促反應(yīng)中熒光物質(zhì)的變化來推算酶活性。熒光法具有較高的靈敏度和選擇性，...
青藏高寒草甸氮磷供應(yīng)調(diào)控土壤有機(jī)碳的穩(wěn)定性

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2024 - 11 - 14

草原土壤儲(chǔ)存有439 Gt有機(jī)碳（SOC），在調(diào)節(jié)區(qū)域乃至全球氣候變化進(jìn)程中起著重要作用。然而，全球氣候變化背景下，大氣氮沉降的“施肥效應(yīng)”強(qiáng)烈地影響著土壤碳儲(chǔ)存。因此，明確高寒草甸SOC組分對(duì)氮、磷富集的響應(yīng)和潛在機(jī)制至關(guān)重要。西南民族大學(xué)高寒濕地生態(tài)保護(hù)研究創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)馬文明副研究員課題組依托青藏高原生態(tài)保護(hù)與畜牧業(yè)高科技研究示范基地和四川若爾蓋高寒濕地生態(tài)系統(tǒng)國家野外科學(xué)觀測研究站以紅原高寒草甸為研究對(duì)象進(jìn)行了長期氮磷添加實(shí)驗(yàn)。采取隨機(jī)區(qū)組用尿素(CO(NH2)2)和過磷酸鈣(Ca(H2PO4)2·H2O)設(shè)計(jì)7個(gè)施肥梯度，氮肥施尿素(46.65%N)，磷肥施過磷酸鈣(16%P2O5)，施肥梯度分別為（0g尿素+0g過磷酸鈣）/m2(CK)、（10g尿素）/m2(N10)、（30g尿素）/m2(N30)、（10g過磷酸鈣）/m2(P10)、（30g過磷酸鈣）/m2(P30)（5g尿素+5g過磷酸鈣）/m2(NP10)、（15g尿素+15g過磷酸鈣）/m2(NP30)。研究發(fā)現(xiàn)，氮和磷添加導(dǎo)致 SOC含量增加19.95%–36.66%；在相同施肥條件下，SOC含量隨著施肥梯度的增加而增加，在N30處理下達(dá)到最高；N和P添加促進(jìn)了脂肪族碳和芳香族碳的富集；與其他處理相比，NP30處理下SOC的穩(wěn)定性最高，而P10處理下SOC的穩(wěn)定性最低。表明N和P添加促進(jìn)了不穩(wěn)定碳的損失和穩(wěn)定碳的富集，從而提高了SOC的穩(wěn)定性，促進(jìn)了高寒草甸SOC的封存?？傮w而言，氮磷添加改變了高寒草甸土壤有機(jī)碳的理化性質(zhì)以及SOC的官能團(tuán)組成，進(jìn)而促進(jìn)了SOC積累。因此，在退化的生態(tài)系統(tǒng)中添加氮和磷可能是改善土壤碳固存的有效措施。該項(xiàng)研究近期以題為Nitrogen and phosphorus supply controls stability of soil organic carbon in...
同位素指標(biāo)測定

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2024 - 11 - 11

栢暉生物特色檢測指標(biāo)——同位素的測定：更所檢測相關(guān)訊息so栢暉生物了解更多
文獻(xiàn)解讀| 林冠和林下氮素添加對(duì)溫帶森林土壤微生物殘?bào)w碳的影響不同

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2024 - 10 - 18

栢暉文獻(xiàn)解讀原名：Canopy and understory nitrogen additions differently affect soil microbial residual carbon in a temperate forest譯名：林冠和林下氮素添加對(duì)溫帶森林土壤微生物殘?bào)w碳的影響不同期刊：Global Change BiologyIF：10.8發(fā)表日期：2024.7（網(wǎng)絡(luò)首發(fā)2024.7）第一作者：Yuanqi Chen，湖南科技大學(xué)1背景對(duì)森林的研究主要集中在林下加氮對(duì)微生物和微生物殘?bào)w的影響上，但對(duì)自然界氮沉積的主要途徑——植物冠層氮沉積的影響還沒有明確的探討。本文研究了10年N添加量(25和50 kg N ha?1yr?1)和模式(冠層和林下)對(duì)溫帶闊葉林土壤微生物殘?bào)w的影響。2假設(shè)（1）N的添加減輕了微生物對(duì)N的限制，增加了土壤中微生物生物量和微生物殘?bào)w碳；（2）冠層氮的截留減少了直接進(jìn)入土壤的氮量，所以林下N的添加對(duì)微生物殘?bào)w的影響比冠層N的添加更強(qiáng)。3材料與方法（1）本研究在中國河南省雞公山國家級(jí)自然保護(hù)區(qū)大別山國家級(jí)森林生態(tài)系統(tǒng)野外觀測研究站(北緯31°46′~ 31°52′，東經(jīng)114°01′~ 114°06′)進(jìn)行；（2）共隨機(jī)設(shè)4個(gè)區(qū)組。每個(gè)塊包含5個(gè)處理：CT(對(duì)照，不添加氮素)、CN25 (25 kg N / ha?1yr?1冠層添加氮素，低氮)、CN50 (50 kg N /ha?1yr?1冠層添加氮素，高氮)、UN25 (25 kg N / ha?1yr?1林下添加氮素，低氮)和UN50 (50 kg N / ha?1yr?1林下添加氮素，高氮)；（3）施氮方式為NH4NO3溶液，4 ~ 10月每月施氮(每年7次)。為了增加樹冠N，在每個(gè)地塊的中心設(shè)置了一個(gè)35米高的塔，以支持灑水裝置和抽...

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案例名稱：孵化中心

說明：栢暉生物科技有限公司項(xiàng)目孵化中心成立于2015.06.01日，研發(fā)領(lǐng)域涉及生物試劑耗材、儀器、新產(chǎn)品開發(fā)及各生物科技服務(wù)類項(xiàng)目等。自成立以來，陸續(xù)吸引了大批專家教授加盟合作，并與全國數(shù)十家高校及知名企業(yè)建立了良好的合作關(guān)系。中心共有博士及以上學(xué)位骨干人員10人，專門負(fù)責(zé)公司新產(chǎn)品研發(fā)等工作，已成功研發(fā)出無線溫度監(jiān)控器及NO檢測試劑盒等產(chǎn)品（詳情見成功案例），另有細(xì)胞分選儀等三個(gè)項(xiàng)目正在積極孵化當(dāng)中。

2017 - 05 - 31

案例名稱：孵化中心流程

說明：

2017 - 07 - 17