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重金属胁迫下四种红树植物幼苗生理响应特征

热带海洋学报 2022年第6期41卷 28-34页

作者：谢勇王友绍热带海洋环境国家重点实验室(中国科学院南海海洋研究所) 广东广州510301 中国科学院大亚湾海洋生物综合实验站广东深圳518121 中国科学院南海生态与环境工程创新院广东广州510301 中国科学院大学北京100049 南方海洋科学与工程广东实验室(广州) 广东广州511458

研究了四种红树植物红海榄、秋茄、木榄、角果木幼苗在不同浓度重金属水溶液胁迫28天后的生理生化指标变化特征,包括可溶性蛋白含量、超氧化物歧化酶(superoxide dismutase, SOD)、过氧化物酶(peroxidase, POD)活性和氧化损伤标志物丙二... 详细信息

研究了四种红树植物红海榄、秋茄、木榄、角果木幼苗在不同浓度重金属水溶液胁迫28天后的生理生化指标变化特征,包括可溶性蛋白含量、超氧化物歧化酶(superoxide dismutase, SOD)、过氧化物酶(peroxidase, POD)活性和氧化损伤标志物丙二醛(malondialdehyde, MDA)含量。研究结果表明四种植物叶片内的SOD、POD活性均呈现出先升高后下降趋势,10倍重金属水溶液中的红海榄,5倍重金属水溶液中的秋茄和木榄,以及1倍重金属水溶液中的角果木具有较好的抗氧化酶活性,能有效清除活性氧,减小氧化损伤。在同等浓度重金属水溶液处理下,MDA含量结果显示红海榄受损程度最轻,秋茄、木榄受损程度居中,角果木受损程度最重。红海榄抗重金属胁迫能力强于秋茄、木榄,角果木抗重金属能力最弱。上述四种红树植物对重金属的抗性结果说明红树科植物具有较强的抗污染能力,这对于我国红树林生态修复与保护具有重要的指导意义。

关键词：重金属胁迫红树植物生理响应特征

红海榄肉桂酸-4-羟基化酶基因的克隆与表达分析

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热带海洋学报 2022年第6期41卷 20-27页

作者：谢勇王友绍张维仕热带海洋环境国家重点实验室(中国科学院南海海洋研究所) 广东广州510301 中国科学院大亚湾海洋生物综合试验站广东深圳518121 中国科学院南海生态环境工程创新研究院广东广州510301 中国科学院大学北京100049 南方海洋科学与工程广东省实验室(广州) 广东广州511458 临沂市白沙埠中学山东临沂276035

肉桂酸-4-羟基化酶是木质素合成反应中的关键酶,木质素合成反应对于植物耐受重金属胁迫有重要作用。本研究利用同源克隆和cDNA末端快速扩增方法(rapid amplification of cDNA ends,RACE)从红海榄叶片中克隆得到一条肉桂酸-4-羟基化酶基... 详细信息

肉桂酸-4-羟基化酶是木质素合成反应中的关键酶,木质素合成反应对于植物耐受重金属胁迫有重要作用。本研究利用同源克隆和cDNA末端快速扩增方法(rapid amplification of cDNA ends,RACE)从红海榄叶片中克隆得到一条肉桂酸-4-羟基化酶基因,命名为RsC4H,生物信息学分析结果显示RsC4H基因的cDNA全长为2006bp,开放阅读框长1572bp,共编码523个氨基酸。该基因编码蛋白的相对分子质量为60.18kD,是亲水性的不稳定蛋白,二级结构以α螺旋(47.42%)和无规则卷曲(32.70%)为主,该蛋白在N端和C端分别包含一个跨膜结构,不含有信号肽,主要在膜结构或内质网上发挥功能,属于p450超家族。RsC4H蛋白与其他植物的C4H蛋白相似性较高,系统发育树结果显示其与笋瓜(Cucurbita maxima, XP_023007159.1)、南瓜(Cucurbita moschata, XP_022947682.1)的亲缘关系更近。qRT-PCR结果显示,红海榄能快速响应重金属胁迫,提高RsC4H基因的表达量,促进木质素生成并增加细胞壁厚度以阻止金属离子进入细胞。此研究结果丰富了红树植物抗重金属胁迫基因库,为从分子水平揭示红海榄耐受重金属胁迫机制提供了基础资料。

关键词：红海榄肉桂酸-4-羟基化酶基因克隆生物信息学分析

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红海榄幼苗根系呼吸代谢对水淹胁迫的响应

热带海洋学报 2022年第6期41卷 12-19页

作者：程皓王友绍马晓宇热带海洋环境国家重点实验室(中国科学院南海海洋研究所) 广东广州510301 中国科学院大亚湾海洋生物综合试验站广东深圳518121 南方海洋科学与工程广东省实验室(广州) 广东广州511458

本研究利用人工潮汐系统(每天淹水0、6、12和18h),研究了红海榄幼苗根系呼吸代谢对水淹胁迫的响应。结果表明,每天淹水6h对红海榄幼苗的生长影响不大,但随着水淹时间的延长,红海榄幼苗的生长显著受到抑制。水淹时间的延长同样明显抑制... 详细信息

本研究利用人工潮汐系统(每天淹水0、6、12和18h),研究了红海榄幼苗根系呼吸代谢对水淹胁迫的响应。结果表明,每天淹水6h对红海榄幼苗的生长影响不大,但随着水淹时间的延长,红海榄幼苗的生长显著受到抑制。水淹时间的延长同样明显抑制了红海榄幼苗根系的产能效率,且根系三羧酸循环的有氧呼吸速率、三磷酸腺苷含量以及琥珀酸脱氢酶和苹果酸脱氢酶活性最小值均出现在每天水淹18h处理组中。相反,水淹胁迫下红海榄幼苗根系乙醇脱氢酶、乳酸脱氢酶活性以及乙醇和乳酸含量都呈上升的趋势。综上,尽管无氧呼吸可一定程度上缓解三羧酸循环受阻所导致的产能匮乏,但是过度的水淹胁迫仍会扰乱红海榄幼苗正常的生长和代谢,导致三磷酸腺苷产能效率的降低以及无氧发酵代谢产物的积累。

关键词：水淹胁迫红海榄无氧呼吸三羧酸循环

三种红树根部组织抗氧化酶活性对水淹胁迫的响应

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热带海洋学报 2022年第6期41卷 35-43页

作者：苏柏予张维仕王友绍热带海洋环境国家重点实验室(中国科学院南海海洋研究所) 广东广州510301 中国科学院大亚湾海洋生物综合试验站广东深圳518121 南方海洋科学与工程广东省实验室(广州) 广东广州511458 中国科学院南海生态环境工程创新研究院广东广州510301 中国科学院大学北京100049 临沂市白沙埠中学山东临沂276035

以自然种群高程分布为根据,选择对潮汐浸泡耐性存在一定差异的白骨壤(Avicennia marina)、桐花树(Aegiceras corniculatum)和木榄(Bruguiera gymnorrhiza)为实验树种。对3种红树幼苗进行为期0d、1d、3d、5d、7d、14d的水淹处理,测定其... 详细信息

以自然种群高程分布为根据,选择对潮汐浸泡耐性存在一定差异的白骨壤(Avicennia marina)、桐花树(Aegiceras corniculatum)和木榄(Bruguiera gymnorrhiza)为实验树种。对3种红树幼苗进行为期0d、1d、3d、5d、7d、14d的水淹处理,测定其根部组织的过氧化物酶(peroxidase,POD)活性、超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)活性、抗坏血酸氧化酶(ascorbic acid oxidase,APX)活性和过氧化氢酶(catalase,CAT)活性。水淹处理会导致植物根部组织受低氧胁迫从而破坏活性氧(reactive oxygen species,ROS)生产和消除的平衡,ROS大量累积给植物带来氧化损伤。实验测定与清除ROS有关的酶指标,结果表明POD活性在1d至14d的水淹周期内随时间呈现上升趋势,这可能与POD参与活性氧以及乙醇、乳酸等有毒物质的反应有关。CAT、SOD、APX活性均呈现应激上升后下降趋势,由此推断该系列抗氧化酶在水淹胁迫发生前中期对消除红树植物根部组织大量产生的活性氧具有重要意义。抗氧化酶系在3种红树植物中的表达存在一定差异,但整体仍呈相似的变化趋势。通过层次聚类法对各项酶活性指标分析后发现,白骨壤抗氧化酶系的活性模式与木榄和桐花树的存在一定差异,但没有发现木榄与桐花树抗氧化酶系统表达模式的明显差异。本研究旨在更好地了解红树林对水淹胁迫的生理适应机制,为红树林生态系统保护与管理提供理论依据。

关键词：红树植物水淹胁迫抗氧化酶系统聚类分析

广东沿海红树林区水质变化特征与富营养状态评估

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热带海洋学报 2022年第6期41卷 1-11页

作者： INYANG Aniefiok Ini 周月月王友绍热带海洋环境国家重点实验室(中国科学院南海海洋研究所) 广东广州510301 中国科学院大亚湾海洋生物综合试验站广东深圳518121 中国科学院南海生态环境工程创新研究院广东广州510301 中国科学院大学北京100049 南方海洋科学与工程广东省实验室(广州) 广东广州511458

调查了广东红树林区水质的时空变化,分别采集了红树林区表层水体水样旱季30个样点(2017年10月至2018年1月)和湿季20个样点(2018年7月至8月)进行分析。利用单一营养状态指数(TSI Chl a)评价红树林水质特征和营养状态,评价标准:0050为富营... 详细信息

调查了广东红树林区水质的时空变化,分别采集了红树林区表层水体水样旱季30个样点(2017年10月至2018年1月)和湿季20个样点(2018年7月至8月)进行分析。利用单一营养状态指数(TSI Chl a)评价红树林水质特征和营养状态,评价标准:0050为富营养,>70为高营养。红树林区环境参数的时空变化为:盐度(2.15‰~27.14‰)、p H(6.18~8.65)、电导率(10.87~90.52μs·cm)、浊度(0.0975~21.61FTU)、硝酸盐(0~127.2mg·L^(-1))、亚硝酸盐(0~12.0mg·L^(-1))、磷酸盐(0~34.5mg·L^(-1))、硅酸盐(1.22~2.88mg·L^(-1))和叶绿素a(0.19~38.08mg·m)。聚类分析表明,丰水期横跨雷州半岛右侧至广东沿海东部的水质相对较好,而左侧则处于中营养化状态。同时,在枯水期,红树林区水质较差,从雷州半岛周围的高中营养化状态,到广东沿海东部的富营养化状态。主成分分析表明,营养盐、盐度、p H、电导率(electrical conductivity,EC)和浊度对红树林区水质状况贡献显著,进而影响红树林生态系统中藻类群落的变化。

关键词：藻类丰度营养盐红树林营养状态广东沿海

大亚湾表层沉积物碳水化合物活性酶基因分布特征

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热带海洋学报 2023年第5期42卷 76-91页

作者：孙翠慈岳维忠赵文杰王友绍热带海洋环境国家重点实验室(中国科学院南海海洋研究所) 广东广州510301 大亚湾海洋生物综合实验站(中国科学院南海海洋研究所) 广东深圳518121 海洋环境工程中心(中国科学院南海海洋研究所) 广东广州510301 阳江海上风电实验室广东阳江529500 中国科学院大学北京100049

微生物的碳水化合物活性酶(carbohydrate active enzymes,CAZymes)是海洋沉积物有机碳降解过程中的关键。文章基于大亚湾2020年春季表层沉积物的宏基因组数据,分析鉴定编码CAZymes序列种类及其在微生物中的分布,并预测了微生物群落对不... 详细信息

微生物的碳水化合物活性酶(carbohydrate active enzymes,CAZymes)是海洋沉积物有机碳降解过程中的关键。文章基于大亚湾2020年春季表层沉积物的宏基因组数据,分析鉴定编码CAZymes序列种类及其在微生物中的分布,并预测了微生物群落对不同结构聚糖的利用。结果表明,表层沉积物微生物群落对不同结构聚糖的利用能力不同。δ-变形菌纲是编码降解肽聚糖和几丁质相关酶类序列的最大贡献者;γ-变形菌纲、拟杆菌门和浮霉菌门具有最高的CAZymes家族的α-生态多样性(香浓指数),是编码降解结构复杂多糖(岩藻聚糖、昆布多糖、纤维素等)的CAZymes基因优势种群;酸杆菌是编码裂解寡聚半乳糖醛酸多糖酶序列的优势菌群。古菌对大部分CAZymes贡献低于1%,但对编码降解纤维素和半纤维素的碳水化合物酯酶(carbohydrate esterase,CE)序列、结合模块(carbohydrate binding module,CBM)基因序列贡献较突出(贡献介于2.18%~11.1%)。CAZymes的底物主要源自于湾内自生的有机碎屑,降解藻源有机碎屑的CAZymes序列的相对丰度于湾口高于湾东北部。与木质素降解相关的辅助活性家族(auxiliary activity families,AAs)序列相对丰度在湾东北部最高,主导的AAs可能有助于增加木质纤维素的溶解度,进而提高糖苷酶对木质纤维素的生物利用度。大亚湾表层沉积物中微生物及其CAZymes序列组成主要与上层水体有机颗粒沉降以及水深相关。

关键词：微生物碳水化合物活性酶基因沉积物宏基因组大亚湾

全球气候变化对红树林生态系统的影响、挑战与机遇

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热带海洋学报 2021年第3期40卷 1-14页

作者：王友绍热带海洋环境国家重点实验室(中国科学院南海海洋研究所) 广东广州510301 中国科学院大亚湾海洋生物综合实验站广东深圳518121 南方海洋科学与工程广东省实验室(广州) 广东广州511458 中国科学院南海生态环境工程创新研究院广东广州510301

红树林是以红树植物为主体的常绿灌木或乔木组成的潮滩湿地木本植物群落,具有"四高"特性(高生产力、高归还率、高分解率和高抗逆性)的典型海洋生态系统;目前,全球约有红树林1700万公顷,主要分布在南北半球25℃等温线内。红树林生态系统... 详细信息

红树林是以红树植物为主体的常绿灌木或乔木组成的潮滩湿地木本植物群落,具有"四高"特性(高生产力、高归还率、高分解率和高抗逆性)的典型海洋生态系统;目前,全球约有红树林1700万公顷,主要分布在南北半球25℃等温线内。红树林生态系统的净初级生产力高达2000gC·m^(-2)·a^(-1),具有高强度的物质循环、能量流动以及丰富的生物多样性,对热带、亚热带海洋生态系统的维持与发展起到关键作用,并在全球变化过程中扮演着十分重要的角色。近30年来,全球气候变化已引起了国内外学者的极大关注。红树林生态系统位于热带、亚热带海岸潮间带,是一个脆弱的、敏感的生态系统,也是首先受全球气候变化影响的典型海洋生态系统之一。作为全球海岸带地区应对全球气候变化最为重要的生态屏障之一,气候变化将严重影响着全球红树林的生存和分布方式。本文将从全球变暖、海平面上升、大气中CO_(2)浓度的增加和极端天气4个主要方面,揭示全球气候变化对红树林生态系统的影响与变化特征,阐述红树林对全球变暖、海平面上升、大气中CO2浓度增加和极端天气响应与适应的生态学机制,并简要概述了红树林在减缓全球气候变化危害中的重要作用。全球气候变化也将为红树林的研究、保护和发展带来机遇与挑战。

关键词：海洋生态系统红树林全球气候变化响应与适应机遇与挑战

萘胁迫下秋茄MnSOD基因和C4H基因的实时定量表达分析

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生态科学 2012年第2期31卷 104-108页

作者：宋晖王友绍中国科学院南海海洋研究所热带海洋环境国家重点实验室广州510301 中国科学院大亚湾海洋生物综合实验站深圳518121

研究首次探讨了萘胁迫下红树植物秋茄不同组织C4H基因和MnSOD基因的表达特征。研究结果表明,两个基因在叶茎根中的表达量有明显的差异,C4H基因在叶茎中的表达量明显大于根,MnSOD基因的表达量为叶最大,茎次之,根最小。在5个不同浓度的萘... 详细信息

研究首次探讨了萘胁迫下红树植物秋茄不同组织C4H基因和MnSOD基因的表达特征。研究结果表明,两个基因在叶茎根中的表达量有明显的差异,C4H基因在叶茎中的表达量明显大于根,MnSOD基因的表达量为叶最大,茎次之,根最小。在5个不同浓度的萘胁迫下,C4H基因和MnSOD基因的表达普遍被诱导,转录水平都随着处理浓度的升高而增强,而且在叶组织中的表达量和萘处理浓度表现出明显的相关关系,相关系数分别达到0.846和0.902(p<0.05),而在根和茎中并不具有显著的相关关系。在萘胁迫下秋茄叶子是最敏感的部位,而C4H基因和MnSOD基因在叶子中的表达量则为指示萘胁迫强度的良好生物学指标。

关键词：秋茄实时定量PCR 萘肉桂酸-4羟化酶基因锰氧化物歧化酶基因

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红树林固氮微生物及其生态功能研究进展

热带海洋学报 2023年第4期42卷 1-11页

作者：董俊德黄小芳龙爱民王友绍凌娟杨清松中国科学院南海海洋研究所中国科学院热带海洋生物资源与生态重点实验室广东省应用海洋生物学重点实验室广东广州510301 南方海洋科学与工程广东省实验室(广州) 广东广州511458 海南省热带海洋生物技术重点实验室三亚海洋生态环境工程研究院中国科学院海南热带海洋生物实验站海南三亚572000 中国科学院南海生态环境工程创新研究院广东广州511458 中国科学院大学北京100049

微生物固氮是红树林生态系统中氮素循环的一个关键环节,其产生的新氮源对红树林生态系统的氮素营养供给和初级生产力的提高有着重要意义。本文聚焦红树林固氮微生物的研究历史和现状,综述了红树林固氮微生物的群落结构、固氮速率及其测... 详细信息

微生物固氮是红树林生态系统中氮素循环的一个关键环节,其产生的新氮源对红树林生态系统的氮素营养供给和初级生产力的提高有着重要意义。本文聚焦红树林固氮微生物的研究历史和现状,综述了红树林固氮微生物的群落结构、固氮速率及其测定方法,探讨了固氮微生物在红树林生态修复中的应用及其对红树林生境的指示作用,阐述了固氮微生物在耦合红树林碳、氮、硫元素循环的重要角色,并展望了红树林固氮微生物的研究前景和新视角。

关键词：红树林微生物固氮固氮速率生态修复环境指示