大葉藻，多年生沉水草本，屬于唯一一種開花的水生植物。根莖發(fā)達(dá)或否，匍匐或偶近直立，呈單軸式，通常每節(jié)生有先出葉1枚，具葉片或無(wú)，節(jié)生須根2至多數(shù)。高濃度H2S是一種細(xì)胞毒素，對(duì)霉菌有毒性作用。本論文結(jié)合基于電化學(xué)原理制備的微電極研究系統(tǒng)與自制的實(shí)驗(yàn)箱模擬大葉藻在海洋的生活環(huán)境，分析了大葉藻微環(huán)境區(qū)域的變化情況，討論了大葉藻根際周圍形成的含氧微屏蔽區(qū)域是如何讓大葉藻根莖部分再生組織區(qū)域減少植物毒性代謝硫化氫的生成。

Unisense微電極系統(tǒng)的應(yīng)用

應(yīng)用了unisense氧微電極和pH微電極和硫化氫電極，所使用的氧微電極尖端直徑都為100微米，硫化氫電極尖端直徑為50微米，pH電極的尖端直徑為50微米，通過使用自動(dòng)馬達(dá)設(shè)備與微電極聯(lián)用測(cè)試了大葉藻根際區(qū)域的不同深度位置區(qū)域的氧氣的濃度，pH、以及硫化氫的濃度分布情況。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果

本論文研究了大葉藻根際周圍區(qū)域的環(huán)境變化對(duì)于大葉藻根系的生長(zhǎng)影響，研究發(fā)現(xiàn)，大葉藻能夠利用其中的根際的葉鞘區(qū)域產(chǎn)生的高速率的產(chǎn)氧量來(lái)改變其自身生長(zhǎng)的微化學(xué)環(huán)境，這也確保了能夠產(chǎn)生植物性毒素的硫化氫能夠被氧化，形成化學(xué)防御機(jī)制，保護(hù)大葉藻脆弱的根部分身組織，另外植物自身的pH調(diào)節(jié)導(dǎo)致的pH值變大的過程通過將硫化物以及降低植物性毒素H2S轉(zhuǎn)換為無(wú)植物毒性的HS-離子。

圖1、圖a表示的是模擬的分流實(shí)驗(yàn)箱設(shè)備圖，試驗(yàn)箱的另一端有流動(dòng)的水相以及缺氧的沉積物層。圖b表示的是應(yīng)用微電極測(cè)試人造模擬的具有三層結(jié)構(gòu)的沉積物底泥系統(tǒng)。圖b中可以看出模擬底泥系統(tǒng)中的最上層是一層含有10-12毫米厚的流動(dòng)水相，中間層是含有一定濃度硫化氫的無(wú)氧沉積物底泥最下層是植物性毒物底層（厚度為4mm），圖c表示的是大葉藻在地下的根際組織區(qū)域的空間分布示意圖。其中T代表的是根尖/根冠，A代表的是頂端分生組織區(qū)域，E代表的是根的伸長(zhǎng)區(qū)域，M代表的是根的生長(zhǎng)成熟區(qū)域，BM代表的是帶葉鞘的基底分生組織，N表示的是根的節(jié)點(diǎn)，IN表示的是植物的節(jié)間區(qū)域。

圖2、應(yīng)用Unisense微電極測(cè)試的大葉藻根際區(qū)域不同組織區(qū)域（葉鞘的基底分生組織區(qū)域、根的結(jié)點(diǎn)區(qū)域、根的間區(qū)域）的氧氣濃度、pH、硫化氫的剖面圖。其中t圖a和圖b分布表示的是所取的兩組不同根際區(qū)域。其中圖a，b中的四種不同顏色的線分布表示的是紅色線（低氧狀態(tài)下）、黑色線（無(wú)光照條件）、藍(lán)色線（使用了波長(zhǎng)為260nm的紫外光線光照）、綠色線（波長(zhǎng)為350n的紫外光線光照）。從圖中可以看出，在低氧狀態(tài)下的根據(jù)組織區(qū)域的各位區(qū)域中的氧氣濃度都很低，而在無(wú)光照條件、使用波長(zhǎng)為260n、350nm的紫外線的條件下，根際組織區(qū)域部分的氧氣濃度越靠近根際的表層，其氧氣濃度越大，而對(duì)于硫化氫來(lái)說(shuō)，根據(jù)的表層的硫化氫濃度較低，根際底部區(qū)域的硫化氫濃度較大。而pH則是靠近根際表層區(qū)域的pHj較小，遠(yuǎn)離根際的底部的pH值較大。

圖3、經(jīng)過顯微鏡放大的大葉藻根束不用區(qū)域的（成熟區(qū)、伸長(zhǎng)區(qū)域、根冠區(qū)域、根的頂端分身組織區(qū)域）氧氣濃度、pH、硫化氫濃度的分布情況。其中圖b中的四種不同顏色的線分布表示的是大葉藻所處的不同環(huán)境紅色線（低氧狀態(tài)下）、黑色線（無(wú)光照條件）、藍(lán)色線（使用了波長(zhǎng)為260nm的紫外光線光照）、綠色線（波長(zhǎng)為350n的紫外光線光照）。從圖中可以看出，在大葉藻根束區(qū)域的氧氣濃度幾乎為零，而硫化氫的濃度在50-100umol/L，而pH的分布情況則是6.3-6.9。

圖4、大葉藻葉鞘的基底分生組織的含氧微屏蔽區(qū)(OM)的微剖面分析圖。其中藍(lán)色線表示的是氧氣濃度剖面分析圖，黑色的線代表的是硫化氫的濃度剖面分析圖，紅色的線代表的是pH濃度分布圖。從圖中可以看出，氧氣濃度的分布從0-30umol/L，而pH值的分布范圍為6.5~7.2，硫化氫濃度分布0~6.5umol/L。越靠近大葉藻的土壤表層，氧氣的濃度越大，而硫化氫則表現(xiàn)相反，表層的硫化氫濃度較低。

圖5、大葉藻根際區(qū)域的氧氣濃度分布、硫化氫濃度分布以及pH分布的形象示意圖，從圖中可以看出，在根際的縱向區(qū)域，氧氣濃度是由上倒下其濃度逐漸降低，而硫化氫濃度由上倒下則是逐漸增大，pH值表現(xiàn)為由上倒下逐漸增大，而對(duì)于根際的橫向區(qū)域位置，根際的中間區(qū)域的氧氣濃度從中間向兩邊逐漸變小，而硫化氫則是呈現(xiàn)相反的現(xiàn)象，從兩邊倒中間的區(qū)域，硫化氫的濃度逐漸減小。

總結(jié)

園藝植物在生長(zhǎng)的過程中與根際環(huán)境不斷進(jìn)行物質(zhì)和能量的交換，而根際微環(huán)境對(duì)根系從土壤溶液中吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)有較大的影響，H2S是一種植物性毒性，對(duì)于植物的生長(zhǎng)有一定的抑制影響，本論文通過unisense微電極與定制的實(shí)驗(yàn)箱結(jié)合聯(lián)用，用于分析海洋底下的大葉藻微生物生物地球化學(xué)微環(huán)境隨室外環(huán)境的變化情況，微電極測(cè)試了根際周圍區(qū)域的氧氣濃度、硫化氫濃度、pH值的分布情況，發(fā)現(xiàn)根際區(qū)域存在著一個(gè)個(gè)氧的微屏蔽區(qū)，能夠保護(hù)大葉藻的再生根組織區(qū)域免受植物性毒素硫化氫的侵害，從而達(dá)到調(diào)節(jié)大葉藻的生長(zhǎng)微環(huán)境，這說(shuō)明了unisense微電極系統(tǒng)測(cè)試的硫化氫、氧氣濃度的剖面數(shù)據(jù)為研究者提供了充分的數(shù)據(jù)支持，從而使相關(guān)研究者能夠準(zhǔn)確快速的分析出植物生長(zhǎng)受其根際周圍微環(huán)境的變化影響，這也表明微電極系統(tǒng)在研究植物根際組織生長(zhǎng)領(lǐng)域方面存在著非常好的而應(yīng)用。