微(wei)電極(ji)分析(xi)系(xi)統案(an)例(li)分享(xiang)：沈水(shui)植物生(sheng)物膜(mo)中(zhong)活性氧(yang)的(de)時間變(bian)化

摘(zhai)要：

活性氧(yang)(ROS)在(zai)水(shui)生環境(jing)的(de)生物地(di)球(qiu)化學中起(qi)著(zhe)至(zhi)關重要的(de)作用(yong)，但(dan)其(qi)在(zai)沈水(shui)植物生(sheng)物膜(mo)中(zhong)的(de)發(fa)生(sheng)和積累(lei)卻鮮(xian)有(you)報(bao)道。本(ben)文研(yan)究(jiu)了(le)大型植(zhi)物葉(ye)片(pian)生(sheng)物膜(mo)演(yan)代過程中生(sheng)物膜(mo)微(wei)環境(jing)的(de)光(guang)暗循(xun)環(huan)波(bo)動(dong)和代表(biao)性ROS (O₂^•−)的(de)時間變(bian)化，並對(dui)生(sheng)物膜(mo)中(zhong)的(de)光(guang)化學過(guo)程進行了(le)量化(hua)。研(yan)究(jiu)結(jie)果表(biao)明(ming)，O₂^•−的(de)持續產出量在(zai)32.49±0.56 μmol/kg ~ 72.56±0.92 μmol/kg之(zhi)間呈現出明(ming)顯(xian)的(de)節律(lv)性波(bo)動(dong)，並與溶解(jie)氧(yang)、氧(yang)化(hua)還(hai)原(yuan)電位和pH同時(shi)波動，這(zhe)都(dou)是由生(sheng)物膜(mo)的(de)好氧(yang)-缺氧(yang)交替條(tiao)件(jian)驅動的(de)。在(zai)整(zheng)個生(sheng)物膜(mo)演(yan)替過(guo)程中，O₂^•−和ROS的(de)強度先升(sheng)高(gao)後降低。不同(tong)水(shui)體生物膜(mo)中(zhong)O₂^•−濃度的(de)變(bian)化順序(xu)為鄉(xiang)村(cun)河(he)水(shui)>景(jing)觀湖(hu)水(shui)>養殖(zhi)池塘(tang)湖(hu)水(shui)，其中葉(ye)片(pian)光(guang)合作用(yong)和微生(sheng)物群落發(fa)揮(hui)了(le)關鍵作用(yong)。放線菌(jun)門(men)(Actinobacteria)、變(bian)形菌(jun)門(men)(Proteobacteria)和擬桿(gan)菌(jun)門(men)(Bacteroidetes)對(dui)ROS的(de)貢獻(xian)顯著，分別為44.6%、32.8%和15.2%。偏最小二(er)乘(cheng)路(lu)徑建模結構方程分析(xi)表(biao)明(ming)，葉(ye)片(pian)生(sheng)物膜(mo)中(zhong)ROS的(de)產生主(zhu)要與微環(huan)境(jing)和微生(sheng)物代(dai)謝(xie)有關。這些發(fa)現將有助於管理部門(men)制(zhi)定(ding)相關水(shui)生環境(jing)生(sheng)態(tai)恢復策(ce)略(lve)。

本(ben)圖(tu)揭(jie)示(shi)了(le)生物膜(mo)中(zhong)ROS的(de)產生以(yi)及(ji)葉(ye)片(pian)微(wei)邊界層環境(jing)因(yin)子(DO、Eh和pH)在(zai)三(san)個光(guang)-暗循(xun)環(huan)中(zhong)的(de)變(bian)化，(a) 超(chao)氧(yang)自(zi)由(you)基(O₂^•−)；(b) 溶解(jie)氧(yang)(DO)；(c) 氧(yang)化(hua)還(hai)原(yuan)電位(Eh)；(d) pH。O₂的(de)產生表(biao)現出明(ming)顯(xian)的(de)光(guang)-暗循(xun)環(huan)波(bo)動(dong)，其(qi)中，光(guang)照9 h後達到峰值72.56 ±0.92 umol/kg FW，黑(hei)暗(an)12 h後(hou)下降(jiang)至(zhi)32.49 ± 0.56 mol/kg FW。與O₂的(de)振蕩類似(si)，葉片(pian)生(sheng)物膜(mo)微(wei)環境(jing)也(ye)存(cun)在(zai)明(ming)顯(xian)的(de)周期(qi)性波(bo)動(dong)。從(cong)黑暗到(dao)明(ming)亮的(de)條件下(xia)，DO從(cong)80增加(jia)到(dao)250 pmol/L，而Eh從大約160增(zeng)加(jia)到(dao)350 mV。值(zhi)得註(zhu)意(yi)的(de)是，O₂^•−生成(cheng)速(su)緩慢下降(jiang)後迅速(su)下降，這(zhe)與(yu)DO和Eh從光(guang)照到黑(hei)暗(an)的(de)快(kuai)速(su)下(xia)降(jiang)不同(tong)。pH值在(zai)8.3 ~ 9.5範(fan)圍內波(bo)動，光(guang)照後呈下降趨勢(shi)，天(tian)黑(hei)後呈上(shang)升(sheng)趨勢(shi)。

引用：