接种丛枝菌根(Arbuscular mycorrhiza,AM)真菌可以提高棉花对氮(N)的吸收,但光照强度和N素形态对棉花-AM真菌共生体生长及碳氮(C-N)代谢的影响鲜有报道.本研究以陆地棉(Gossypium hirsutum L.)和AM真菌异形根孢囊霉(Rhizophagus irregularis)为研究对象,以不同光照强度(20%2 390 lux、60%7 170 lux、80%9 598 lux)和总N浓度为4 mmol/L不同形态N素(硫酸铵、硝酸钾、尿素、谷氨酰胺)为试验因子,采用三室培养法和同位素示踪技术探究不同光照强度和N素处理对棉花-AM真菌共生体生长及C-N代谢的影响.研究发现硫酸铵或尿素处理下,菌根15N丰度随光照强度增强而升高,说明当光照强度增强时,寄主植物可能传递更多的C给AM真菌,从而使AM真菌根外菌丝同化和转运更多的外源N(特别是含NH4+的N源)给寄主植物.60%与80%光照处理下,各N素处理AM真菌侵染强度均显著高于 20%光照处理,但 60%与80%光照处理相比,各N素处理AM真菌侵染强度无显著差异.20%和60%光照处理下,施加尿素或硫酸铵更有利于菌根化棉花N、磷(P)、可溶性糖及叶绿素的积累,80%光照处理下,施加硫酸铵对共生体N、P积累最有利,施加硝酸钾对共生体可溶性糖和叶绿素积累最有利,但与各N素组内 20%光照处理对比,80%光照下,共生体N、P及叶绿素积累均有所下降.综上所述,60%光照强度,施加4 mmol/L 铵态氮(NH4+-N)更有利于棉花-AM真菌共生体的生长发育及C-N代谢.

气候变化对青藏高原高寒区生态系统带来潜在风险,而植物叶片性状能反映出植物对气候变化的响应过程和机制.本研究在青海海北高寒草甸群落采用 自由空气红外加热法模拟增温,以高寒草甸8种主要植物叶片为对象,研究了增温对8种植物叶片性状的影响.结果表明:经过8年模拟增温,部分植物的叶片大小、叶脉密度、叶脉率、比叶质量、叶片碳同位素千分值等5种性状发生显著的变化,而碳氮含量和碳氮比没有显著的变化.植物叶片大小比植物其他叶片性状对温度变化的响应更敏感.增温对叶片性状具有显著的长期影响,但不同植物叶片性状的响应方向和程度存在显著差异.增温对不同分布类型和叶脉类型植物的叶片性状的影响存在差异.植物应对环境变化的对策多样,这表现在不同植物的同一性状对于气候的差异化响应,同时也表现在同种植物不同性状对于气候变化的协同响应.

为深入了解不同大小脉红螺(Rapana venosa)的碳、氮稳定同位素特征,探究其在典型海湾和海岛水域生态系统所处营养位置,于2022年春季和夏季在胶州湾和长岛近海通过拖网和潜水采集160个脉红螺样本,详细分析了不同体长、体重脉红螺的δ13C和δ15N变化,并计算各研究区域的脉红螺核心生态位宽度及相关参数.结果显示,脉红螺δ13C值范围在-22.12‰--16.63‰,四组数据均值为-19.74‰—-17.42‰,δ15N值范围在8.77‰-13.48‰,均值为9.64‰-12.81‰,各组数据营养级均值在2.63-3.57;胶州湾春季脉红螺δ13C值与体长、体重呈显著负相关,夏季呈显著正相关,长岛近海区域无明显变化,表明不同季节和不同区域的食物多样性水平存在差异,胶州湾脉红螺δ13C、δ15N的变化更为突出;两个研究区域δ15N值和营养级与体长、体重呈显著正相关,主要由于脉红螺摄食偏好性差异,较大的脉红螺倾向于摄食高营养级生物,造成营养级较高.此外,胶州湾脉红螺营养级高于长岛近海,表明其15N来源更为广泛.营养生态位总面积、δ15N差值、δ13C差值、校正后标准椭圆面积等评价指标,揭示了不同区域、不同季节的脉红螺稳定同位素营养生态位的显著差异,反映了区域地理位置与食物来源对脉红螺δ13C和δ15N的影响.上述研究结果为近海生态系统食物网的构建提供了重要数据,并为区域生物资源的管理和生态系统修复工作提供了科学支撑.

根据 2015 年秋季珠江口南沙海域拖网渔业生物的调查,采用碳(C)、氮(N)稳定同位素技术,分析了珠江口南沙海域渔业生物的碳氮稳定同位素基本特征,构建了连续营养级谱,并探讨了食物网中鱼类营养级历史变化特征.结果表明:珠江口南沙海域秋季渔业生物 δ13C 介于-29.22‰—-20.67‰,均值为(-25.89±2.08)‰,δ15N 介于 10.55‰-15.66‰,均值为(12.44±1.41)‰.以小型浮游动物的氮稳定同位素平均值作为基准值构建渔业生物的营养级谱,发现珠江口南沙海域鱼类的营养级范围为 2.72-4.23,甲壳类的营养级范围为 2.99-3.99,且各种类生物营养级跨度大.与Fishbase鱼类生态学数据库记录进行对比,发现64%的鱼类其营养级均值位于历史营养级数据范围内,27%的鱼类营养级低于历史营养级水平,只有 9%的鱼类营养级高于历史营养级水平.珠江口南沙海域渔业生物总体处于受人类活动影响较大,食物网受干扰较多的状态.研究初步建立了珠江口南沙海域渔业生物群落营养结构,旨在为该海域的渔业资源科学管理和可持续利用提供理论依据.

喀斯特地区土壤中的硝态氮占主导地位,但土壤中的硝态氮含量存在时间和空间上的异质性.因此,种植在喀斯特地区的桑树幼苗可能会遭受低氮胁迫.为了给种植在喀斯特地区的桑树幼苗提供科学的无机氮管理,该研究以桑树幼苗为材料,采用水培试验,以改进的霍格兰(Hoagland)营养液为培养基质,以815N值为22.35‰的硝酸钠提供唯一氮源,设置3个硝态氮浓度梯度(0.5、2.0、8.0 mmol·L-1),测定桑树幼苗的光合特征以及叶、茎和根的干重、碳含量、氮含量和815N值,分析不同供氮水平下桑树幼苗的生理响应,通过整个植株尺度的稳定氮同位素分馏值评估桑树幼苗的氮需求与氮供应的关系,通过植株的氮积累量与碳积累量研究碳氮耦合关系.结果表明:(1)当硝态氮浓度在0.5、2.0 mmol·L-1时,增加硝态氮的浓度能显著提高桑树幼苗的叶绿素含量和净光合速率,进而显著促进生物量的积累.然而,当硝态氮浓度超过2.0 mmol·L-1时,更多的硝态氮供应(8.0 mmol·L-1)并没有带来叶绿素含量、净光合速率和生物量的显著增加.(2)增加硝态氮的供应量能促进桑树幼苗的氮同化,桑树幼苗的氮积累量随着硝态氮供应量的增加而逐渐增加,然而,桑树幼苗的碳积累量在硝态氮浓度为2.0 mmol·L-1和8.0 mmol·L-1时无明显变化.(3)桑树幼苗的硝态氮同化产物的稳定氮同位素分馏值在硝态氮浓度为2.0 mmol·L-1时达到最小.综上所述,硝态氮浓度为2.0 mmol·L-1时的无机氮供应量接近桑树幼苗的无机氮需求量,外部氮供应量与植株氮需求量接近平衡意味着植物体内的碳氮代谢能够有效协调,进而实现了碳氮同化产物的同步增长.

浮游动物的碳、氮稳定同位素比值(δ13C和δ15N)能够反映海洋环境的变动,常用于建立稳定同位素基线.本研究以2019年3月(春季)和9月(秋季)在西北太平洋采集的桡足类为对象,结合其形态特征和采样海域的环境因子,探讨桡足类的稳定同位素特征及其影响因素.结果表明:春季挠足类个体的形态特征(体长、面积和体积)均显著高于秋季(P＜0.05),两个季节的δ15N值与形态特征均呈显著正相关,而δ13C值只在春季呈显著正相关,可能是因为秋季采样点与日本岛距离相近而具有相似的碳源.广义加性模型(GAM)分析显示,挠足类δ13C和δ15N值的季节性差异主要与叶绿素a浓度和50 m层水温有关.本研究结果可为西北太平洋其他海洋生物的稳定同位素生态学研究提供基础资料.

目的:筛选癫痫大鼠海马组织差异表达蛋白(DEPs),为进一步探索癫痫的发病机制和药物治疗靶点提供思路.方法:采用戊四氮(PTZ)诱导建立SD大鼠癫痫模型(PTZ组),利用同位素标记相对和绝对定量(iTRAQ)联合LC-MS/MS技术检测大鼠海马组织蛋白质谱,以PTZ组对control组蛋白表达量变化倍数＞1.5或＜0.67且P＜0.05为标准筛选DEPs,并对DEPs进行基因本体(GO)功能注释和京都基因与基因百科全书(KEGG)通路富集等生物信息学分析.结果:共筛选出80个显著DEPs,其中上调39个,下调41个.GO分析显示:上调的DEPs主要涉及细胞对神经生长因子刺激的反应、轴突发育、细胞表面受体信号通路、神经元迁移、肌动蛋白细丝解聚和信号转导等生物过程;下调的DEPs主要涉及三羧酸循环、柠檬酸盐代谢过程、丙酮酸-乙酰辅酶A生物合成过程、草酰乙酸代谢过程、粘附聚集体的调节等生物过程.KEGG通路富集分析显示:上调的DEPs主要参与腺苷酸活化蛋白激酶(AMPK)信号通路、肌动蛋白细胞骨架的调节、鞘脂信号通路、苯丙氨酸代谢和胰岛素信号通路等5条信号通路;下调的DEPs主要参与柠檬酸循环、碳代谢、乙醛酸和二羧酸代谢、代谢途径、氨基酸的生物合成和肌萎缩侧索硬化症等6条信号通路.结论:本研究通过iTRAQ蛋白质组学方法筛选出了癫痫海马组织的DEPs,对DEPs进行生物信息学分析所富集的代谢通路可能与癫痫的发病密切相关.

为探究辽宁省浑太河流域水生生物营养结构特征及其变化,分别于2020年秋季(10月)和2021年春季(5月)对该流域开展渔业资源调查,依据主要消费者及饵料生物样品的碳、氮稳定同位素值(δ13C和δ15N),利用SIBER和MixSIAR模型分析渔获物群落营养结构的时空差异,并初步构建该流域的食物网.结果表明,主要渔获物的δ13C和δ15N值分别为-37.18‰——19.28‰和7.98‰-16.51‰,且季节性差异不显著(P＞0.05),但δ13C值空间差异极显著(P＜0.01).浑太河流域渔获物的营养级为1.71-4.39,同种鱼类营养级具有极显著的时空差异(P＜0.01).与春季相比,鱼类在秋季摄食的食物资源更丰富、所占的生态位更宽,同时太子河的各项群落营养结构指标均优于浑河.基础食源分析结果表明水生植物与陆生植物分别为浑太河两个季度的主要碳源,陆生植物和POM分别为浑河和太子河中鱼类的主要碳源.研究填补了对浑太河流域水生生物食物网及群落营养结构研究的空缺,为该流域后续的保护、修复及进一步开发提供参考依据.

为调查山谷型水库的鱼类群落营养结构及其食物资源利用情况,基于碳(δ13C)、氮(δ15N)稳定同位素技术研究了湖北省洈水水库2020年夏季与秋季鱼类群落结构特征,并运用贝叶斯混合模型评价4种潜在碳源(颗粒有机物、陆生植物、周丛藻类和有机碎屑)对不同食性鱼类的贡献.结果表明:洈水水库鱼类群落的营养结构存在季节差异,鱼类群落的营养层次(NR)、基础食物来源(CR)、生态位总空间(TA)、群落的整体密度(NND)、聚集均匀程度(SDNND)和核心生态位空间(SEAc)等参数为夏季高于秋季,表明夏季食物源多样性高、营养冗余程度低、食物网结构更加复杂而稳定.洈水水库夏季和秋季鱼类均依赖外源性碳源,但两个季节的利用方式存在显著差异(P＜0.05).整体上,陆生植物在两个季节对洈水水库鱼类的碳源贡献最大,但夏季周丛藻类为次重要碳源,秋季有机碎屑为次重要碳源,颗粒有机物(POM)在两个季节均不重要.夏季和秋季对外源碳的依赖程度最高的鱼类均为黄尾鲴(碎屑食性鱼类),对外源碳的依赖程度最低的鱼类为鳙(滤食性鱼类)和团头鲂(植食性鱼类).在夏季和秋季共有的9种鱼类中,肉食性鱼类(鳜、蒙古鲌)、杂食性鱼类(鲤、鲫)与碎屑食性鱼类(黄尾鲴)营养级变化显著.夏季鱼类营养级范围为2.5-3.5,平均3.01,而秋季鱼类营养级范围为2.9-3.8,平均3.32.基于稳定同位素技术分析不同食性鱼类的营养级发现,秋季鱼类的营养级普遍高于夏季(P＜0.05).研究揭示洈水水库鱼类夏季和秋季的碳源利用存在显著差别,鱼类的营养级秋季普遍高于夏季,这主要是由于洈水水库秋季的低水位不利于陆生植物进入水生食物网,鱼类食物资源竞争加剧、捕食作用加强所致.基于贝叶斯混合模型分析鱼类食物资源的利用情况表明:植食性鱼类和杂食性鱼类的鱼苗投放时间应选在早春(2-3月),碎屑食性鱼类鱼苗的投放时间在秋、冬季更加合适,这将为研究山谷型水库鱼类群落的营养结构及渔业结构调整方案提供科学依据.

目的:利用稳定同位素比率及碳氮含量差异,结合化学计量学,探讨太子参产地溯源应用的可行性,为太子参产地溯源识别提供新方法.方法:测定采自贵州、安徽、福建3个主产区太子参药材的稳定同位素比率以及碳氮含量.采用主成分分析(PCA)、正交偏最小二乘判别分析(OPLS-DA)和Fisher判别分析(FLDA)对太子参进行产地判别.结果:不同产区太子参中的δD表现出产地差异;贵州太子参中碳含量平均值较高,福建太子参中氮含量平均值较高.采用稳定同位素比率和碳氮含量为指标进行PCA,样品基本上按照产地各自聚为一类.经OPLS-DA分析,差异成分为δ18O、δ13C、δD.根据主成分精简模型,仅以δ18O和δ13C为指标进行PCA和OPLS-DA,发现3个产区可以良好区分.δ18O和δ13C作为判别变量的FLDA经回代检验和交叉验证,产地判别准确率达100％和97.2％,对外部样品预测准确率达100％.结论:太子参中δ18O和δ13C具有产地特征,利用稳定同位素比率结合化学计量学可以实现对太子参产地的有效溯源,判别准确率较高,可作为太子参产地溯源的有效方法.