PO案例分享：活性物质与微生物群落对沉水植物根际活性氧的影响

本次分享一篇由复旦大学张继彪团队在《Science of the Total Environment》上发表的一篇学术论文“Coupled effects of redox-active substances and microbial communities on reactive oxygen species in rhizosphere sediments of submerged macrophytes”。

活性氧物质（ROS）在元素循环和污染物动态中发挥着至关重要的作用，但在沉水植物根际中的ROS变化及其机制研究较少。本研究调查了苦草（Vallisneria natans）根际中ROS、氧化还原活性物质和微生物群落的光暗循环波动和周期性变化。结果显示，O₂•−和•OH的产生持续且显著的昼夜波动，分别从27.6 ± 3.7到61.7 ± 3.0 μmol/kg FW和从131.0 ± 6.8到195.4 ± 8.7 μmol/kg FW，与氧化还原活性物质同时波动。在V. natans生长期，根际中的ROS含量高于非根际沉积物，呈现增加-减少趋势。冗余分析结果表明，水溶性酚类、真菌和细菌是影响根际中ROS产生的主要原因，分别贡献了74.0%、17.3%和4.4%。偏最小二乘路径建模的结果强调了氧化还原活性物质和微生物代谢的耦合效应。我们的发现还展示了ROS在沉水植物根际沉积物中的降解作用。本研究为ROS相关的根际效应提供了实验证据，并为基于沉水植物的生态恢复提供了进一步的见解。 

在本文中，平面光极（Planar Optodes）被用作一种技术工具，以在微观尺度上（亚毫米级空间分辨率）测定根际沉积物中的溶解氧（O₂）含量。这项技术是在光暗周期（12小时光照和12小时黑暗）下进行的，用于评估溶解氧在苦草（Vallisneria natans）根际剖面中的分布情况。通过这种技术，研究人员能够观察到在根际附近O₂含量的不均匀分布，这些分布模式呈现出类似根部的结构。

平面光极技术是当今先进的光电传感技术之一，智感环境团队基于这种技术，相继开发出了一种封闭式平面光极设备(PO2100)和一种便携式平面光极设备(PO1100)，可实现沉积物/土壤/植物根际/水体中pH、DO和CO₂的实时高分辨率检测，这在光电传感技术领域是一项重要的突破。