测定HepG2细胞内^13C标记氨基酸及代谢物同位素丰度的方法

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作者 李姣姣 赵旻 +4 位作者 柳姿羽 肇绅 王淼 赵春杰 徐海燕 《沈阳药科大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第11期990-997,共8页

目的利用稳定同位素和气相色谱-质谱(gas chromatography-mass spectrometer,GC-MS)衍生化法检测四君子汤(Sijunzi Decoction,SJZD)与丝裂霉素C(mitomycin C,MMC)联用对HepG2细胞内丙氨酸代谢的影响,探讨不同给药组与空白组HepG2细胞内... 目的利用稳定同位素和气相色谱-质谱(gas chromatography-mass spectrometer,GC-MS)衍生化法检测四君子汤(Sijunzi Decoction,SJZD)与丝裂霉素C(mitomycin C,MMC)联用对HepG2细胞内丙氨酸代谢的影响,探讨不同给药组与空白组HepG2细胞内丙氨酸代谢的差异及其意义。方法 HepG2细胞分4组(空白组、SJZD组、MMC组和SJZD与MMC联用组),分别给^13C标记丙氨酸(^13C-labeled alanine,^13C-Ala)培养12 h,回收细胞并加入体积分数为80%的甲醇溶液超声破碎后,离心取上清液,氮吹仪吹干,用体积分数为1%三甲基氯硅烷(trimethylchlorosilane,TMCS)的N-甲基-N-(三甲基甲硅烷基)三氟乙酰胺(N-methyl-N-(trimethylsilyl) trifluoroacetamide,MSTFA)衍生化,利用GC-MS检测并分析检测结果。结果 ^13C-Ala同位素丰度在10.00%~98.00%内均可以被准确测定,所建立的方法具有良好的准确度和精密度,用该方法对10组供试品进行测定,并根据EI图谱的离子碎片信息对^13C-Ala同位素丰度进行计算,统计分析结果显示,空白组与SJZD组无显著性差异(P>0.05),空白组与MMC组有极显著性差异(P<0.01),联用组与MMC组有极显著性差异(P<0.01);采用相对峰面积(Area%)比较各组之间的差异,所得结果与采用同位素丰度进行计算的结果一致。^13C-Ala下游产物乳酸的代谢采用同位素丰度进行计算,结果显示:各组之间无显著性差异。但Area%结果显示:SJZD组与空白组比较无显著性差异(P>0.05),MMC组与空白组有极显著性差异(P<0.01),联用组与MMC组相比有极显著性差异(P<0.01)。结论 SJZD单独作用对丙氨酸及其代谢产物乳酸的影响不大,与MMC联用给药后对MMC的干扰有明显的抑制作用,所得结果与前期靶向代谢组学的结论相一致,本方法可作为HepG2细胞内氨基酸更为精确的测定方法,具有良好的应用前景。 展开更多

关键词 气相色谱-质谱 四君子汤 丝裂霉素c HEPG2细胞 ^^13c标记丙氨酸 同位素丰度

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基于^(13)C同位素标记法探究连作对丹参生长及光合碳分配的影响 被引量：1

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作者 孟缘 付心雨 +5 位作者 鞠吉东 周冰谦 卢恒 王晓 郭兰萍 刘伟 《山东农业科学》 北大核心 2024年第2期95-103,共9页

以1年龄盆栽丹参为研究对象,设置^(13)C脉冲标记处理与^(12)C正常处理,应用^(13)C脉冲标记法研究连作与非连作丹参光合碳分配规律,比较植株标记40 d后的形态学与理化指标差异,分析丹参地上部、根部以及根际土壤碳的^(13)C丰度、碳同位... 以1年龄盆栽丹参为研究对象,设置^(13)C脉冲标记处理与^(12)C正常处理,应用^(13)C脉冲标记法研究连作与非连作丹参光合碳分配规律,比较植株标记40 d后的形态学与理化指标差异,分析丹参地上部、根部以及根际土壤碳的^(13)C丰度、碳同位素比率、^(13)C原子百分比以及单位干重样品的^(13)C总量,以明确连作对丹参生长与光合作用的影响机理。结果表明,连作条件下,丹参各部分生物量与叶绿素含量明显下降,抗氧化酶活性升高;有效成分中的丹参酮Ⅰ、丹参酮Ⅱ_(A)、二氢丹参酮Ⅰ以及迷迭香酸含量均降低;连作显著影响^(13)C-光合碳分配比例,非连作丹参地上部、根部以及根际土壤中^(13)C-光合碳比率分别为27.14%、72.80%和0.06%,连作丹参为59.38%、40.59%和0.03%。综上,连作后,丹参生长发育与次生代谢受到明显影响;光合产物向地下部的转移能力降低,导致连作丹参根部生长发育受到明显抑制;丹参光合作用的强弱是反映丹参生长状况的重要指标。 展开更多

关键词 ^^(13)c脉冲标记法 光合碳 丹参 生长代谢 连作障碍

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^(13)C标记技术在土壤和植物营养研究中的应用 被引量：33

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作者 沈其荣 殷士学 +1 位作者 杨超光 陈巍 《植物营养与肥料学报》 CAS CSCD 2000年第1期98-105,共8页

过去研究有机物在土壤中的周转通常采用14 C标记技术 ,但由于人们对其放射性的关注 ,进入 80年代以来研究者趋于使用稳定性同位素13C标记技术。虽然13C标记技术相对来说还较年轻 ,但从已有有限的研究资料来看其优越性已经显示出来。一... 过去研究有机物在土壤中的周转通常采用14 C标记技术 ,但由于人们对其放射性的关注 ,进入 80年代以来研究者趋于使用稳定性同位素13C标记技术。虽然13C标记技术相对来说还较年轻 ,但从已有有限的研究资料来看其优越性已经显示出来。一是在一定的条件下可以利用自然丰度分异较大的天然材料作为标记材料 ,既可以省去标记的时间和费用 ,又可以做到真正的“原位”研究 ;二是利用13C和15N加富标记技术 ,结合核磁共振测定 ,不仅可以研究有机物分解的动态变化 ,还可以追踪有机物在周转过程中C、N组分化学结构的变化 ,能为揭示土壤养分循环和腐殖质形成机理提供更多的信息。本文根据已收集到的部分资料 ,对13C标记技术在土壤和植物营养中的应用情况作一简要综述 ,并在此基础上讨论了13C加富标记技术在研究植物光合作用、光合产物的去向以及标记秸杆在土壤中的分解等方面的应用及其注意点 。 展开更多

关键词 ^^13c标记技术 土壤 植物营养

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低丰度^(13)C标记的酿酒酵母代谢通量分析探讨研究 被引量：2

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作者 赵东东 钟其顶 +2 位作者 李国辉 王道兵 熊正河 《酿酒科技》 北大核心 2014年第3期13-15,20,共4页

通过对酿酒酵母发酵液进行低浓度的[1-13C]葡萄糖标记,并采用GC-C-IRMS测定发酵菌体中蛋白氨基酸的δ13C值,最终显示在0.5%~2%的标记浓度范围内,15种菌体蛋白氨基酸δ13C值与标记浓度呈现出很好的线性关系。证明了0.5%或者更低的浓度标... 通过对酿酒酵母发酵液进行低浓度的[1-13C]葡萄糖标记,并采用GC-C-IRMS测定发酵菌体中蛋白氨基酸的δ13C值,最终显示在0.5%~2%的标记浓度范围内,15种菌体蛋白氨基酸δ13C值与标记浓度呈现出很好的线性关系。证明了0.5%或者更低的浓度标记都可以用于13CMFA中,大大降低了碳同位素标记代谢流成本,为13CMFA应用于传统白酒和黄酒大生产发酵过程中的复杂代谢机理研究提供一种手段。 展开更多

关键词 白酒 ^^13c标记代谢通量分析 ^[1一^13c]葡萄糖 蛋白氨基酸 气相色谱-燃烧-稳定同位素比值质谱

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基于^(13)C脉冲标记法探究种植密度对侧柏幼苗生长及光合碳分配的影响 被引量：4

5

作者 孔玉华 朱庆征 +2 位作者 曲安然 朱龙飞 杨小燕 《甘肃农业大学学报》 CAS CSCD 2022年第1期131-138,共8页

【目的】通过盆栽试验定量研究侧柏光合碳在地上部分、地下部分及土壤中的分配规律,探索人工林生态系统中植物-土壤的碳周转情况。【方法】以树龄1 a的侧柏幼苗为研究对象,设置3个种植密度水平(低密:1株/盆,中密:3株/盆,高密:5株/盆),... 【目的】通过盆栽试验定量研究侧柏光合碳在地上部分、地下部分及土壤中的分配规律,探索人工林生态系统中植物-土壤的碳周转情况。【方法】以树龄1 a的侧柏幼苗为研究对象,设置3个种植密度水平(低密:1株/盆,中密:3株/盆,高密:5株/盆),两个处理(^(13)C脉冲标记处理和未标记处理),采集地上部分、地下部分及根际土壤样品,对比分析植株生物量、^(13)C、全碳(TC)和全氮(TN)含量以及根际土壤理化性质的变化。【结果】随种植密度的提高,侧柏幼苗地上部分生物量、地下部分生物量和总生物量均呈递增的趋势,高种植密度显著提高了根际土壤溶解性有机碳和硝态氮的含量(P<0.05)。3个种植密度下植物-土壤系统各组分固定的^(13)C含量均表现为地上部分>地下部分>根际土壤(P<0.05)。种植密度显著影响了光合^(13)C含量在各组分的分配比例,且随种植密度的提高,分配在地上部分的比例呈递增趋势,变化范围为61.95%~64.92%;分配在地下部分的比例呈递减趋势,变化范围为38.04%~35.07%;而分配在土壤中的比例无显著差异(0.01%~0.02%)。【结论】种植密度显著影响侧柏幼苗的生长及光合碳在地上部分、地下部分和土壤中的分配比例,高密度种植提高了植株及土壤的碳固定,但也可能造成了种间竞争作用,使光合碳优先分配在植株的地上部分,而减少了向地下部分的转运。 展开更多

关键词 ^^(13)c脉冲标记 种植密度 侧柏幼苗 光合碳分配 碳周转

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基于^(13)C示踪的2个杉木家系幼苗光合碳分配动态

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作者 杨梦佳 邹显花 +7 位作者 郭志娟 彭钊 何妍 彭志远 姚必达 黄国敏 朱丽琴 黄荣珍 《林业科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第12期35-46,共12页

【目的】探究2个杉木家系幼苗在不同CO_(2)浓度下对外源碳的固定及其光合碳在不同器官中的运输与分配规律,为揭示杉木固碳及光合碳分配策略对CO_(2)浓度升高的响应机制提供理论依据。【方法】以南方林区广泛种植的洋口No.020和No.061杉... 【目的】探究2个杉木家系幼苗在不同CO_(2)浓度下对外源碳的固定及其光合碳在不同器官中的运输与分配规律,为揭示杉木固碳及光合碳分配策略对CO_(2)浓度升高的响应机制提供理论依据。【方法】以南方林区广泛种植的洋口No.020和No.061杉木幼苗为对象,设置对照CO_(2)浓度(400±50)μmol·mol^(-1)(C400)及CO_(2)浓度分别升高到(800±50)μmol·mol^(-1)(C800)和(1000±50)μmol·mol^(-1)(C1000)这3个CO_(2)浓度梯度,利用^(13)C标记法对不同浓度CO_(2)进行标记,量化示踪标记后不同阶段各杉木家系幼苗固定的光合碳在各组织器官的流向和分配,分析幼苗净光合速率、各器官生物量分配比例及生长差异,阐明不同CO_(2)浓度条件下各杉木家系幼苗的固碳能力及光合碳的体内分配规律差异。【结果】在不同CO_(2)浓度处理下,各杉木家系幼苗的各组织器官的^(13)C分配和生物量分配比例均大致呈现叶>茎>根的规律。随着CO_(2)浓度增加,各杉木家系幼苗的净光合速率与各器官δ^(13)C值总体上随之增加;No.020加快对根的^(13)C运输,表现为处理1天后,C800与C1000处理下根的^(13)C分配比例分别较C400处理增加50.40%和109.63%。CO_(2)处理浓度亦影响各杉木家系幼苗的光合碳分配策略,进而改变生物量分配。30天后,相较C400处理:C800与C1000处理下的No.020地上部^(13)C分配比例分别增加了6.23%和6.03%,No.020茎的^(13)C分配比例分别增加了39.50%和50.31%(P<0.05),No.061根系^(13)C分配比例分别增加了22.40%和70.26%(P<0.05),No.061茎的^(13)C分配比例分别减少了2.45%和15.10%(P<0.05);C1000处理下No.061茎的生物量分配比例减少12.44%,根的生物量分配比例增加5.22%。【结论】正常大气CO_(2)浓度下,No.020杉木幼苗具有更强的代谢转运能力。CO_(2)浓度升高促进2个杉木家系幼苗提高净光合速率,增加光合碳合成,促进No.020杉木幼苗加快对光合碳的向下运输,并影响2个基因型杉木的光合碳分配策略,其中,No.020倾向于向地上部尤其是茎中储存光合碳,而No.061倾向牺牲茎的光合碳分配以增加根系光合碳供给。 展开更多

关键词 ^^(13)c标记 杉木 不同家系 cO_(2)浓度升高 光合碳分配

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^(13)C稳定同位素在陆地生态系统植物-微生物-土壤碳循环中的应用

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作者 白雪娟 翟国庆 刘敬泽 《林业科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期175-190,共16页

绿色植物通过光合作用吸收大气中的CO_(2),是陆地生态系统的主要碳(C)源,量化光合C在植物-土壤系统间的分配,对于明确C的周转与存留、预测气候变化背景下植被和土壤C库潜力具有重要意义。^(13)C稳定同位素技术具有准确性和易操作性,在C... 绿色植物通过光合作用吸收大气中的CO_(2),是陆地生态系统的主要碳(C)源,量化光合C在植物-土壤系统间的分配,对于明确C的周转与存留、预测气候变化背景下植被和土壤C库潜力具有重要意义。^(13)C稳定同位素技术具有准确性和易操作性,在C循环研究中被广泛应用,为探究植物-土壤系统C分配、土壤微生物群落结构、C利用效率和土壤C矿化为CO_(2)通量变化等特性提供重要技术支撑。本研究首先介绍^(13)C稳定同位素的发展和标记方法,主要有^(13)C脉冲(单次与多次)标记、^(13)C连续标记、借助C_(4)土壤种植C_(3)植物确定^(13)C丰度以及不改变植被条件鉴定自然^(13)C丰度等。其次总结该技术在植物-微生物-土壤系统C循环中的应用:主要包括^(13)C同位素标记在植物-土壤系统C分配,^(13)C自然丰度技术在树木生长轮和植物群落水平C循环、土壤有机C形成与分解过程中的应用;在土壤微生物方面,概述^(13)C稳定同位素在磷脂脂肪酸、氨基糖、芯片-稳定同位素探针、纳米二次离子质谱同位素成像、荧光原位杂交-纳米二次离子质谱技术等微生物标志物上的应用。接着总结^(13)C稳定同位素方法的缺点,即^(13)C样品检测价格昂贵、由于^(13)C分馏作用影响^(13)C丰度检测不准确及^(13)C标记与微生物标志物技术结合对^(13)C标记丰度要求较高等。最后,对未来^(13)C同位素示踪技术研究提出展望:在理论上,需探究^(13)C标记底物在植物-土壤-微生物系统C分配、转化和固持的作用机制和影响机制,构建统计与验证模型;在应用上,应注重交叉学科的运用,将地理信息系统、遥感等地学技术与^(13)C稳定同位素相结合,从更广泛、更全面的角度推进陆地生态系统C循环研究。 展开更多

关键词 ^^(13)c稳定同位素标记技术 陆地生态系统 碳循环 土壤有机碳 微生物标志物

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^(13)C同位素示踪法研究木素与纤维素连接键的形成 被引量：12

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作者 范建云 谢益民 +2 位作者 杨海涛 李松礼 王鹏 《中国造纸学报》 EI CAS CSCD 2006年第1期1-4,共4页

经润胀处理后的微晶纤维素,在β-葡萄糖甙酶、葡萄糖氧化酶及过氧化物酶存在下,与松柏醇葡萄糖甙发生聚和反应得到木素-纤维素复合体(DHPCC)。用高分辨率CP/MAS13C-NMR分析常规DHPCC和侧链α位被13C标记的DHPCC-13C时发现,DHPCC中木素... 经润胀处理后的微晶纤维素,在β-葡萄糖甙酶、葡萄糖氧化酶及过氧化物酶存在下,与松柏醇葡萄糖甙发生聚和反应得到木素-纤维素复合体(DHPCC)。用高分辨率CP/MAS13C-NMR分析常规DHPCC和侧链α位被13C标记的DHPCC-13C时发现,DHPCC中木素结构单元以-βO-4、β-β、β-5和β-1方式连接为主,还含有少量的松柏醇结构和肉桂醇结构;DHPCC中木素与纤维素之间以苯甲醚键、苯甲酯键及缩醛键连接,其中,缩醛键与酯键可能为主要的连接方式。 展开更多

关键词 纤维素 ^^13c标记 木素

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愈创木基丙三醇-β-愈创木基醚-[α-^(13)C]的合成新方法及结构分析 被引量：11

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作者 周燕 谢益民 +2 位作者 杨志勇 邵震宇 赵志法 《化学研究与应用》 CAS CSCD 北大核心 2006年第8期921-926,共6页

本文研究了愈创木基丙三醇-β-愈创木基醚-[α-13C]的合成新路线,首次合成出α位带13C同位素标记的愈创木基丙三醇-β-愈创木基醚-[α-13C],并利用1H-NMR、13C-NMR等手段对其化学结构进行了分析。研究结果表明:利用乙醇作为反应溶剂使4... 本文研究了愈创木基丙三醇-β-愈创木基醚-[α-13C]的合成新路线,首次合成出α位带13C同位素标记的愈创木基丙三醇-β-愈创木基醚-[α-13C],并利用1H-NMR、13C-NMR等手段对其化学结构进行了分析。研究结果表明:利用乙醇作为反应溶剂使4-乙酰基愈创木酚-[α-13C]的溴代反应成为均相反应,溴代产物的产率可提高到90%以上。采用硅胶层析用乙酸乙酯和正己烷(1/2=V/V)做流动相可以分离得到该中间产物。通过利用过量愈创木酚和4-(α-溴代乙酰基)-愈创木酚-[α-13C]进行反应,可以得到β-0-4型木素模型化合物———愈创木基丙三醇-β-愈创木基醚-[α-13C]。 展开更多

关键词 ^愈创木基丙三醇-β-愈创木基醚-[α-^13c] 溴代反应 合成 ^^13c标记

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利用^(13)C标记和自然丰度三源区分玉米根际CO_(2)释放 被引量：4

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作者 孙昭安 张保仁 +4 位作者 何敏毅 王开永 胡正江 陈清 孟凡乔 《土壤学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第5期1256-1266,共11页

石灰性土壤中,根际土壤释放的CO_(2)有三个来源,即根源呼吸、土壤有机碳(SOC)分解和土壤无机碳(SIC)溶解,三源区分土壤释放的CO_(2)是量化土壤碳平衡的前提。分别在玉米拔节期、抽穗期和灌浆期进行7 h的^(13)O_(2)脉冲标记,经过27 d示... 石灰性土壤中,根际土壤释放的CO_(2)有三个来源,即根源呼吸、土壤有机碳(SOC)分解和土壤无机碳(SIC)溶解,三源区分土壤释放的CO_(2)是量化土壤碳平衡的前提。分别在玉米拔节期、抽穗期和灌浆期进行7 h的^(13)O_(2)脉冲标记,经过27 d示踪期后破坏性取样,测定^(13)标记与自然丰度处理中,玉米地上部、根系、土壤和土壤CO_(2)的碳含量和δ^(13)值,利用^(13)示踪并结合自然丰度法区分玉米土壤CO_(2)的来源。研究结果显示,随着玉米生长,根源呼吸对土壤CO_(2)的贡献呈降低趋势,从拔节期的66.7%降低至灌浆期的25.8%。整个玉米旺盛生育期内(从拔节期到生育期末),根源呼吸和土壤总碳释放对土壤CO_(2)具有同等贡献,SOC和SIC释放对土壤总碳释放的贡献率分别为30%和20%。玉米生长对土壤的碳输入(根系+根际沉积物)超过土壤总碳(SIC+SOC)的释放,总体表现为土壤碳汇。研究表明,SIC溶解对全球碳库稳定性和调节CO_(2)浓度的影响非常重要,若忽视石灰性土壤中SIC溶解,则会高估SOC的分解,进而影响SOC激发效应以及土壤碳平衡的评估。 展开更多

关键词 ^^(13)c脉冲标记 三源区分 土壤有机碳 土壤无机碳 根源呼吸

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^(13)C,^(15)N_3-盐酸氨基脲合成方法的优化 被引量：3

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作者 王伟 杜晓宁 +3 位作者 刘占峰 李良君 宋明鸣 李杰 《同位素》 CAS 2010年第4期206-210,共5页

采用13C,15N2双标记尿素和15N2标记水合肼为原料,经回流反应一步合成13C,15N3-盐酸氨基脲。通过单因素考察和正交实验对13C,15N3-盐酸氨基脲的合成工艺进行优化,得到最优反应条件为:15N2-水合肼与13C,15N2-尿素的进料摩尔比为1.4∶1,加... 采用13C,15N2双标记尿素和15N2标记水合肼为原料,经回流反应一步合成13C,15N3-盐酸氨基脲。通过单因素考察和正交实验对13C,15N3-盐酸氨基脲的合成工艺进行优化,得到最优反应条件为:15N2-水合肼与13C,15N2-尿素的进料摩尔比为1.4∶1,加热温度为135℃,反应时间为4.5 h。采用此优化合成条件单步合成反应收率>90%,13C,15N3-盐酸氨基脲纯度≥98%,13C丰度≥97%,15N丰度≥99%。结果显示,该方法具有反应周期短,产物收率高,后处理简便易行等优点。 展开更多

关键词 ^^13c ^^15N双标记 盐酸氨基脲 合成

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矿区复垦地接菌驱动植物-土壤系统中光合碳分配与稳定机制

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作者 毕银丽 张可 +1 位作者 肖礼 王董董 《煤炭学报》 北大核心 2025年第1期572-583,共12页

接种丛枝菌根真菌(Arbuscular Mycorrhizal Fungi,AMF)与植被恢复联合已成为矿区沉陷地生态修复关键复垦技术,探究菌根修复多年后矿区植物光合碳在植物-土壤系统中的积累与分配现状及稳定机制,对于深入明晰矿区菌根复垦后植物-土壤碳固... 接种丛枝菌根真菌(Arbuscular Mycorrhizal Fungi,AMF)与植被恢复联合已成为矿区沉陷地生态修复关键复垦技术,探究菌根修复多年后矿区植物光合碳在植物-土壤系统中的积累与分配现状及稳定机制,对于深入明晰矿区菌根复垦后植物-土壤碳固定流动过程、实现矿区固碳增汇具有重要意义。为此,在大柳塔菌根修复试验示范区紫穗槐样地的接菌区与对照区,设计原位^(13)C同位素脉冲标记试验,结合碳同位素及代谢组学的方法,研究长期菌根复垦下矿区光合碳在植物-土壤系统中的分配及稳定策略。结果表明:叶片光合固碳后沿叶—茎—根—土的路径向下运移,长期菌根修复能增加光合碳在矿区植物-土壤系统中的积累量,标记接菌区平均光合碳富集总量是标记对照区的1.3倍;接菌提高光合碳向地下部(植物根系及土壤)的分配比例,标记接菌区地下部分配比例及平均富集量比标记对照区多13.4%,299.3%。光合碳^(13)C进入土壤后,更多地以矿物结合态有机碳(MAOC)形式存在,其中光合碳^(13)C在MAOC中的平均富集量标记接菌区比标记对照区多分配了246.8%,标记接菌区^(13)C-MBC净富集量是标记对照区的4.5倍,维持了土壤碳库的稳定,同时菌根提高土壤有机碳转化的能力,有利于光合碳在土壤中的固存。结合代谢组学的结果发现,AMF菌丝网络通过调节脂质和类脂分子、有机杂环化合物、有机氧化物、苯丙烷和聚酮类等相关化合物的代谢,影响了酪氨酸代谢、糖解与糖代谢合成、氨基糖和核苷酸糖等碳代谢途径,最终实现土壤中光合碳^(13)C的富集以及有机碳库的稳定。综上,微生物菌根复垦既可以促进土壤有机碳库积累,又可以调控有机碳库的转化与稳定,是矿区土壤实现固碳增汇的优选方法之一。 展开更多

关键词 丛枝菌根真菌 矿区生态复垦 ^原位^(13)c标记 代谢组学 光合碳分配 碳组分

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不同生育期光合碳在水稻-土壤系统中的分配 被引量：12

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作者 于鹏 张玉玲 +6 位作者 王春新 安婷婷 邹洪涛 付时丰 李双异 汪景宽 张玉龙 《土壤学报》 CAS CSCD 北大核心 2017年第5期1218-1229,共12页

通过盆栽试验方法,采用13C脉冲标记技术和稳定同位素质谱分析技术,研究了三个生育期(返青期、分蘖期和抽穗期)光合碳在"水稻-土壤"系统中的同化率、分配比率及其在土壤中增加率的动态变化,探讨三个生育期光合碳在"水稻-... 通过盆栽试验方法,采用13C脉冲标记技术和稳定同位素质谱分析技术,研究了三个生育期(返青期、分蘖期和抽穗期)光合碳在"水稻-土壤"系统中的同化率、分配比率及其在土壤中增加率的动态变化,探讨三个生育期光合碳在"水稻-土壤"系统中的运转、分配规律,为明确稻田生态系统中碳素循环过程提供理论依据。结果表明,分别在返青期、分蘖期和抽穗期进行一次13C脉冲标记(持续5 h)后,光合碳在"水稻-土壤"系统中的总同化率均随标记后天数的延长呈逐渐下降趋势,从标记后2 d至收获时,总同化率分别为75.92%~39.53%、70.01%~52.02%、86.38%~69.60%,且收获时与2 d时的同化率差异均达显著水平(p<0.05),其被同化光合碳的损失率分别为47.93%、25.70%和19.43%;抽穗期光合碳同化率明显高于返青期和分蘖期,被同化光合碳的损失也明显低于返青期和分蘖期。三个生育期被同化的光合碳向水稻地上部分和地下部分(包括根和土壤)的运转呈互相消长关系,但向水稻地上部分的分配比率(平均为85.04%~73.10%)远大于向根的分配比率(平均为12.50%~22.04%)和土壤的分配比率(平均为1.70%~5.04%),且抽穗期光合碳向水稻地上部分中的分配比率大于分蘖期和返青期,向地下部分的分配比率则正好相反;此外,三个生育期被同化的光合碳在土壤中的增加率分别为0.08%~0.21%、0.09%~0.17%和0.19%~0.27%,抽穗期土壤中光合碳的增加率要大于返青期和分蘖期,且光合碳在土壤中也相对稳定。 展开更多

关键词 水稻 光合碳 ^^13c脉冲标记 同化率

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长期复种绿肥下光合碳在水稻-土壤系统中的分配与稳定 被引量：1

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作者 刘伟民 舒业勤 +6 位作者 夏银行 向红坤 高鹏 赵紫薇 黄晶 高菊生 张振华 《土壤学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第4期1067-1076,共10页

冬季复种绿肥是我国南方稻区传统的培肥增产模式,探究长期冬种绿肥下光合碳在水稻-土壤系统中的分配规律,对深入解析稻田土壤碳循环、充分发挥绿肥的生态功能具有重要意义。基于稻-稻-绿肥复种长期定位试验(38年),针对稻-稻-紫云英、稻-... 冬季复种绿肥是我国南方稻区传统的培肥增产模式,探究长期冬种绿肥下光合碳在水稻-土壤系统中的分配规律,对深入解析稻田土壤碳循环、充分发挥绿肥的生态功能具有重要意义。基于稻-稻-绿肥复种长期定位试验(38年),针对稻-稻-紫云英、稻-稻-油菜和稻-稻-休闲三种处理,采用^(13)C-CO_(2)脉冲标记技术,研究长期冬季复种绿肥下光合碳在早稻季分蘖期水稻-土壤系统中的分配特征。结果表明,与冬季休闲处理相比,复种紫云英和油菜处理使早稻地上部^(13)C-光合碳积累量每穴分别增加19.9 mg和80.6 mg;复种紫云英处理使早稻地下部^(13)C-光合碳积累量每穴降低2.7 mg,而复种油菜处理对早稻地下部^(13)C-光合碳积累量无显著影响。同时,冬季复种紫云英和油菜减少了早稻^(13)C-光合碳向土壤的分配,积累量每穴分别降低7.6 mg和7.8 mg;复种紫云英处理对水稻^(13)C-光合碳在土壤颗粒有机碳(POC)和矿物结合态有机碳的分配比例无显著影响,复种油菜处理促进了水稻^(13)C-光合碳向土壤POC中的分配,使^(13)C-POC的占比增加35.3%。综上,长期复种绿肥促进了水稻分蘖期光合碳在水稻-土壤系统中的积累,与冬季休闲处理相比,冬季复种绿肥使光合碳在水稻-土壤系统中积累量增加3.7%~28.0%;增加了光合碳向水稻地上部的分配,减少了其向水稻地下部及土壤中的分配比例;且复种油菜处理减弱了土壤中水稻光合碳的稳定性;从增加有机碳总量和光合碳稳定性的角度可知,复种紫云英是相对较好的一种冬季复种绿肥模式。 展开更多

关键词 稻田 绿肥 光合碳 ^^(13)c脉冲标记 有机碳组分

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秸秆添加对石灰性土壤有机与无机碳释放的影响 被引量：7

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作者 孙昭安 王方 +2 位作者 张珊 张轩 孟凡乔 《土壤学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第6期1520-1529,共10页

在富含碳酸盐的石灰性土壤上,土壤本身CO_(2)释放不仅来自土壤有机碳(SOC)的分解,也源于无机碳(SIC)的溶解。在秸秆还田下,石灰性土壤CO_(2)释放来源达到三个(秸秆碳、SOC和SIC),由于区分技术的限制,当前区分CO_(2)释放三源的研究,尚少... 在富含碳酸盐的石灰性土壤上,土壤本身CO_(2)释放不仅来自土壤有机碳(SOC)的分解,也源于无机碳(SIC)的溶解。在秸秆还田下,石灰性土壤CO_(2)释放来源达到三个(秸秆碳、SOC和SIC),由于区分技术的限制,当前区分CO_(2)释放三源的研究,尚少见报道。以华北石灰性农田土壤为研究对象,采用^(13)C标记玉米秸秆添加土壤进行室内培养32周,设置4个处理,分别为无添加对照(CK)、低量秸秆添加(S1,相当于田间秸秆还田量9.6 t·hm^(-2))、中量秸秆添加(S2,秸秆还田量28.8 t·hm^(-2))和高量秸秆添加(S3,秸秆还田量48.0 t·hm^(-2)),利用秸秆碳、SOC与SIC之间的δ^(13)C差异,借助稳定同位素溯源模型IsoSource,区分土壤CO_(2)的释放来源,明确秸秆添加对石灰性土壤有机与无机碳释放的影响。结果表明,随着培养时间的进行,土壤释放CO_(2)中源于秸秆的贡献呈下降趋势;秸秆分解对土壤CO_(2)释放的贡献随着秸秆添加量增加而增加,对于S1、S2和S3处理,土壤释放CO_(2)中源于秸秆、SOC和SIC的贡献比值约分别为3︰3︰4、5︰2︰3和6︰2︰2;与CK相比,S1处理降低SOC分解的激发效应(程度为9%),S2和S3处理反而增加了SOC分解的激发效应(程度分别为22%和57%);秸秆和SOC矿化增加SIC溶解的释放,随秸秆添加量增加而增加,S1、S2和S3处理提高SIC源CO_(2)的释放程度分别为368%、561%和652%。因此,秸秆添加不仅影响SOC源CO_(2)的释放,也增加了SIC源CO_(2)的释放,若忽略SIC溶解对土壤CO_(2)释放的贡献,可能导致SOC矿化量的高估,进而影响SOC激发效应评估的准确度。 展开更多

关键词 土壤有机碳 土壤无机碳 秸秆分解 稳定同位素溯源模型 ^^(13)c标记

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土壤微生物碳利用效率对农田管理措施响应的机制

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作者 张晨阳 孙力扬 +2 位作者 徐明岗 李建华 蔡岸冬 《土壤学报》 2025年第1期177-188,共12页

为明确农田生态系统中土壤微生物碳利用效率(CUE)对不同管理措施的响应及驱动因素,深刻理解土壤有机碳周转、快速提升土壤肥力和有效减缓气候变化。收集全球已公开发表的198组文献数据,通过整合分析(Meta-analysis)和皮尔森(Pearson)分... 为明确农田生态系统中土壤微生物碳利用效率(CUE)对不同管理措施的响应及驱动因素,深刻理解土壤有机碳周转、快速提升土壤肥力和有效减缓气候变化。收集全球已公开发表的198组文献数据,通过整合分析(Meta-analysis)和皮尔森(Pearson)分析方法探究不同农田管理措施对土壤微生物CUE的影响和主控因素。结果表明:添加生物质炭能够增加^(13)C标记底物(CUE_(13C))和^(18)O标记水(CUE_(18O))方法测量(计算)的土壤微生物CUE,而降低化学计量模型(CUE_(ST))方法计算的土壤微生物CUE。施用化肥降低土壤微生物CUE_(18O)(–4.71%),但提高土壤微生物CUE_(ST)(28.20%)。秸秆还田导致土壤微生物CUE_(18O)和CUE_(ST)分别降低14.08%和28.64%。免耕/少耕使通过三种方法评估的土壤微生物CUE均得到显著增加。特定气候、土壤属性和试验年限显著影响了土壤微生物CUE的变化趋势。干旱指数和土壤pH是影响土壤微生物CUE_(13C)效应值的关键因素。土壤微生物CUE_(18O)效应值随着土壤微生物生长速率和微生物生物量碳的增加而增加。土壤微生物CUEST效应值与土壤有机碳和微生物细胞外酶活性呈显著正相关关系(P<0.05),与土壤黏粒含量呈显著负相关关系(P<0.01)。因此,充分考虑特定地点的气候、土壤化学性质以及微生物活性和功能对农田管理措施的响应有利于调节作用于微生物群落或者细胞层面的土壤微生物CUE,从而更有效地促进农田生态系统中土壤有机碳的形成和积累。 展开更多

关键词 微生物碳利用效率 农田管理 ^^(13)c标记底物 ^^(18)O标记水 化学计量模型 整合分析

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