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《地球与环境》论文写作参考

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2、使用国际标准的缩略词、符号和法定计量单位.符号及计量单位使用时应全文一致，正文中的缩略词在首次出现时应给出中英文全称, 后附缩略词, 并用括号括起，之后直接用缩略词，不再写全称.

3、公式、图表和参考文献不采用文件链接.

 

基于电生理信息的两种桑科植物叶片细胞代谢能比较

（简短明确）

邓智先¹, 李朝婵¹, 吴沿友^{2, *}（通讯作者有上标†）

（1.贵州师范大学 生命科学学院/贵州省植物生理与发育调控重点实验室，贵阳 550001； 2.中国科学院地球化学研究所 环境地球化学国家重点实验室，贵阳 550081）（全称到院或系）

 

摘 要：植物的细胞代谢能可以表征植物的生理活性和源库状况，而植物的细胞代谢能可由细胞的生理电容、生理电阻和生理阻抗来表征。本研究以桑科植物构树(Broussonetia papyrifera)和桑树(Morus alba)为例研究了不同夹持力下生理电阻、生理阻抗和生理电容的特征。先依据吉布斯自由能方程和Nernst方程构建模型，再基于模型的各个参数联合计算植物叶片细胞代谢能。结果表明，基于电阻计算和基于阻抗计算所获得的自由能相差不大；桑树叶片细胞的自由能（8.858×10^-12 J）与构树叶片细胞自由能（8.486×10^-12 J）相近，表明两种植物在实验环境下的生理活性相差不大；桑树叶片细胞的自由能绝对极差（10.865×10^-12 J）小于构树（19.684×10^-12 J），表明前者的生理活性变异性小于后者，后者叶片之间的源库关系较前者灵活；构树叶片比有效厚度绝对极差（6.380×10^-12 m）大于桑树（3.999×10^-12 m），表明构树叶片形态多样性与功能多样性相适应。本研究方法可以在线、快速、无损地表征植物叶片细胞代谢能，并为研究植物的生理活性和源库状况提供了新的方法和思路。[300—400字，摘要中不用缩略词，不用第一人称.中英文摘要的结构建议包括：（1）研究背景和目的；（2）方法；（3）主要结果；（4）结论.简明扼要不分段，突出结论、成果

关键词：电生理参数；细胞代谢能；源库关系(与英文Keywords一一对应)

中图分类号：Q945  文献标识码: A   doi:10.14050/j.cnki.1672-9250.2021.49.063（此部分内容由编辑在定稿时给出

Comparison of Metabolic Energy in Two Mulberry Species Based on

                            Leaf Electrophysiological Properties（与中文题目对应,居中）

DENG Zhixian¹, LI Chaochan¹, WU Yanyou²（姓全大写，名首字母大写）

(1.School of Life Science/Key Laboratory of Plant Physiology and Development Regulation, Guizhou Normal University, Guiyang 550001, China; 2.State Key Laboratory of Environmental Geochemistry, Institute of Geochemistry, Chinese Academy of Sciences, Guiyang 550081, China )

                        英文单位名称（给出作者单位的公开专用英文全称，避免自造名称）

Abstract: The cellular metabolic energy of plants can be used to characterize the physiological activity and source-sink status of plants, while the cellular metabolic energy of plants can be characterized by the physiological capacitance, physiological resistance and physiological impedance of the cells. This study took Broussonetia papyrifera and Morus alba as examples to study the characteristics of physiological resistance, physiological impedance and physiological capacitance under different clamping forces. The model is first constructed based on the Gibbs free energy equation and the Nernst equation, and then the plant leaf cell metabolic energy is jointly calculated based on the various parameters of the model. The results showed that the free energy obtained based on resistance calculation and impedance calculation is not much different; and the free energy of Morus alba leaf cells (8.858×10^-12 J) is similar to that of Broussonetia papyrifera leaf cells (8.486×10^-12 J), which indicates that the physiological activities of the two plants in the experimental environment are not much different; the range of free energy of Morus alba leaf cells (10.865×10^-12 J) is smaller than that of Broussonetia papyrifera (19.684×10^-12 J), indicating that the former has a smaller variation in physiological activity, and the source-sink relationship between the leaves of the latter is more flexible than the former; the effective thickness of Broussonetia papyrifera leaves is extremely poor (6.380×10^-12 m) than that of Morus alba (3.999×10^-12 m), which indicates that the morphological diversity is compatible with the functional diversity. This research method can characterize plant leaf cell metabolic energy online, quickly and non-destructively, and provides new methods and ideas for studying plant physiological activities and source-sink status. [英文摘要一般与中文摘要对应，内容可更详细具体，字数一般为350—600，相当于文章的简写，以方便国外同行了解本文工作，促进学术交流]

Key Words: electrophysiological parameters; cell metabolic energy; source-sink relationship (与中文对应)

 

首页脚注处给出以下内容：

收稿日期：20**-**-**; 改回日期：20**-**-**.（此部分内容由编辑在定稿时给出）

基金项目：国家973项目(2013CB956702)；中国科学院战略性先导科技专项重大课题（XDA05070400）；国家自然科学基金创新群体项目（40721002）；国家自然科学基金项目(41001162)；贵州省科技计划(黔科合重大专项字﹝2012﹞6015号)。

第一作者简介：陈某某（1999 -），女，硕士研究生，主要研究方向为环境遥感。E-mail: chenweiyan0622@163.com.

*通讯作者：王否否（1984-），男，博士，研究员，研究方向为环境地球化学和喀斯特地质。E-mail: wangshijie@vip.skleg.cn.

1 基金项目及批准号（主要为省部级以上的项目）；

2 作者简介（第一作者和通讯作者）；包括姓名、性别、出生年、主要从事的研究内容及E-mail等。

 

      作为一种可以直接被细胞代谢利用的能量，代谢能是对生命运动作出反应的一种能量形式，也是生物体直接用来构建自身和维持生命活动的能量形式^[1-2]。植物的生长发育的过程是一种物质代谢过程，该过程需要植物的代谢能支持^[3]。它反映了植物中的一系列同化和异化过程。它包括氢交换，无机物同化和利用，有机物和能量的合成与转化以及体内所有其他生理和生化过程^[4]。植物生长发育所需的能量称为植物细胞的代谢能^[5]。

      细胞的代谢能主要被有机体以分解三磷酸腺苷（ATP）的方式使用。尽管目前使用细胞内能量的状态来反映体内细胞的代谢能^[6]，但对于许多物质的同化和异化而言，代谢能的需求和供应尚不清楚，许多代谢过程中代谢能的需求和供应也不清楚^[7] 。因此，简单地测量细胞内能荷的状态并不能真正代表植物细胞的代谢能。

      植物电生理早期具有代表性的研究是1873年Burdon在Dionaea muscipula的敏感毛中发现了电信号的传递^[8]。当植物受到环境或外界刺激时，植物所产生的电信号是其对环境和外界刺激的一种直接的响应，研究植物的电信号对植物生理的研究具有重大意义^[9]。植物的动作电位^[10-11]，生理电容^[12]和生理电阻^[13]等指标是研究植物电生理的重要研究对象。

        为探求一种便捷和全面表征植物细胞代谢能的方法，本研究通过对Nernst方程的推导^[14-15]，将细胞内的化学能通过电能来表征。基于此原理，通过将细胞的自由能以电能的形式表征，并将电能与细胞的生理电阻和生理阻抗偶联，进而用生理电阻和生理阻抗来表征细胞的自由能。相比测量细胞内的能荷状态来表征细胞自由能的方法，以电生理参数对自由能的表征更为实时便捷和全面。

     植物的生长发育是源库的相互转化及其动态发展的结果^[16]，在植物的生长发育过程中，植物的同一个器官对于不同物质而言，既可以是源也可以是库，充当物质和能量的来源体和接受体^[17-18]。对源库关系的研究可用于解释植物生长发育过程中的物质和能量分配过程，也有利于解释植物对逆境胁迫的响应和适应机制^[19]。

     构树(Broussonetia papyrifera) 和桑树(Morus alba)同属桑科(Moraceae)落叶乔木，其不同环境下的生理活性和生长状况并不相同，因此本文以构树和桑树为材料，通过测定其叶片细胞代谢能指标来表征其生理活性。代谢能越高，反映植物体内的生化反应和细胞过程越迅速，植物的生理活性越强。植物的叶片细胞代谢能变化范围和叶片比有效厚度的变化范围可反映植物的源库关系灵活性，植物的叶片细胞代谢能变化范围和叶片比有效厚度的变化范围越大，则植物叶片的源库关系灵活性越强。

 [引言的写作直接影响到读者对文章进一步了解的兴趣，建议包括以下内容：（1）本研究领域背景的综述；（2）其他学者已有研究成果的详细描述；（3）陈述为什么需要进行更多的或进一步的研究；（4）阐述作者本项研究的目的；（5）简述本文开展的研究工作；（6）本项研究结果的意义（可选项）.特别指出的是，希望在引言部分介绍和引用国内外物理类期刊中本研究领域的最新、重要研究成果，以帮助读者清楚了解该领域的最新进展及本文的创新点]

1. 材料与方法

1.1 实验材料

     从苗圃中取出三年生构树与桑树树苗，用标准霍格兰培养液正常培养两周后，选择植株生长状态相似的两种植株3株，分别从每株植株上选择一枝条，共3枝。

1.2 实验方法

实验在中国科学院地球化学研究所环境地球化学国家重点实验室温室中进行。实验仪器采用日本日置产HIOKI 3532-50 型LCR 测试仪。测定装置参照文献[20-21]。

      将测定装置与LCR测试仪连接；从同一枝条顶部的展开叶中随机采集2片，分别编号为构树Bp-1到Bp-6，桑树Ma-1到Ma-6；将采集的待测叶片放到蒸馏水中浸泡，确保每片叶片从采集到测定的浸泡时间为30 min；吸干叶片表面水，立即将待测叶片夹在测定装置平行电极板之间，电极板的直径10 mm，设置测定电压1.5伏，测定频率为3000 Hz，通过添加已知质量为0.1kg的铁块数目来改变装置的压力（单位：牛顿, N），并联模式同时测定不同夹持力下的植物叶片生理电容、生理电阻、生理阻抗。

1.3 构模和细胞代谢能获取方法

      依据不同夹持力下叶片的生理电容，生理电阻和生理阻抗的数据分别构建叶片的生理电容、生理电阻和生理阻抗随夹持力变化模型，获得模型的各个参数。

      以叶片中细胞液溶质作为电介质，将叶片夹在平行板电容器的两平行板电容器极板之间，构成平行板电容传感器。对平行板施加不同压力（夹持力）会导致叶片中细胞液溶质浓度的不同变化，从而改变叶片细胞的弹性及可塑性，引起两电容器极板间叶片组织细胞液溶质介电常数的变化，影响植物生理电容。植物细胞水分的多少关系着植物叶片细胞弹性的强弱，在不同夹持力下，不同植物生理电容是不同的。

吉布斯自由能方程表达为，植物细胞可看成球形电容器，其能量公式表达为， 为电容器的能量，等于吉布斯自由能转化的功，即W=ΔGΔH为系统（由细胞组成的植物叶片系统）的内能，P为植物细胞受到的压强，V为植物细胞体积，U为测试电压，C为植物叶片的生理电容；

植物细胞受到的压强可由压强公式求出，，其中F为夹持力，S为极板作用下的有效面积；植物叶片的生理电容C随夹持力F变化模型：

               （1）

[公式插入最好用Mathtype公式编辑器插入，避免以图片的形式插入，具体下载文章模板]

 

假定以d代表植物叶片的比有效厚度，则d；（1）式可变形为：

                  （2）

令，，（2）式可变形为：

                     (3)

[公式插入最好用Mathtype公式编辑器插入，避免以图片的形式插入，具体下载文章模板]

(3)式是一个线性模型，其中和h为模型参数。由于，因此d。

由于电阻性电流是由离子传递引起的，所以它是由膜对各种离子通透性的大小和通透离子是否大量存在等因素决定的。外界激励改变离子的通透性，影响了内外离子的浓度，而内外离子浓度差服从Nernst方程，而生理电阻与电导率成反比，而电导率与细胞内离子浓度成正比，由此可推导出，细胞的生理电阻与外界激励的关系。

植物细胞水分的多少关系着植物叶片细胞弹性的强弱，在不同夹持力下，不同植物细胞膜的通透性发生不同的改变，因此其生理电阻是不同的。

能斯特方程的表达式如（4）式：

           （4）

[公式插入最好用Mathtype公式编辑器插入，避免以图片的形式插入，具体下载文章模板]

其中，E为电动势；E⁰为标准电动势；R₀是理想气体常数，等于8.314 570 J/(K·mol)，T是温度，单位K；C_i 为细胞膜内响应生理电阻的通透离子浓度，C_o为细胞膜外响应生理电阻的通透离子浓度，膜内外响应电阻的通透离子重量C_T= C_i +C_o，F₀是法拉第常数，等于96485 C/mol；n_R是响应生理电阻的通透离子转移数，单位mol。

。。。。。。。。。。

ΔG_B为基于生理电阻的植物叶片细胞代谢能ΔG_R和基于生理阻抗的植物叶片细胞代谢能ΔG_Z的平均值。

1.4 数据处理与分析统计

采用Sigma Plot和Microsoft Excel 2019对试验数据进行整理和分析，采用GraphPad Prism 8.4.2进行作图。

2. 结果与分析

2.1构树和桑树不同叶片的生理电容随夹持力的变化

对所测构树和桑树叶片的生理电容C和夹持力F作图，随着夹持力F的增大，构树和桑树的叶片生理电容C增大，且生理电容随夹持力的变化呈线性关系，如图1所示：

图1 桑树(a)和构树(b)不同叶片生理电容C随夹持力F的变化

Fig.1 Variation of physiological capacitance C with clamping force F in different leaves of Morus alba (a)and Broussonetia papyrifera (b)

[图件插入图中]

[图题要求中英文对照，中文在前，英文在后.具体下载文章模板]

[关于图的具体要求，可详见本刊“对图的要求”.]

试验数据经sigma plot动态拟合，求出方程中与的参数，获取构树与桑树不同叶片的生理电容C随夹持力F的函数参数及方程，同时获取方程契合统计数据R²,n和P值如表1所示：

表1 构树与桑树不同叶片生理电容（C）随夹持力（F）变化模型（C-F）方程和参数

Table 1 Equations and parameters of the physiological capacitance (C) with clamping force (F) change model (C-F) in different leaves of Broussonetia papyrifera and Morus alba

[表题中英文对照，中文在上，英文在下]

 

叶片 编号			方程	R2		n	P
Ma-1	3.62	2.88	C=3.62+2.88F		0.979 5	84	<0.000 1
Ma-2	1.11	4.64	C=1.11+4.64F		0.994 1	84	<0.000 1
Ma-3	2.16	2.71	C=2.16+2.71F		0.976 4	84	<0.000 1
Ma-4	2.57	3.57	C=2.57+3.57F		0.986 3	84	<0.000 1
Ma-5	4.49	2.68	C=4.49+2.68F		0.958 6	84	<0.000 1
Ma-6	0.79	1.09	C=0.79+1.09F		0.986 3	84	<0.000 1
Bp-1	-2.65	6.92	C=-2.65+6.92F		0.995 3	84	<0.000 1
Bp-2	-2.05	2.63	C=-2.05+2.63F		0.980 1	84	<0.000 1
Bp-3	-0.24	1.25	C=-0.24+1.25F		0.995 2	84	<0.000 1
Bp-4	5.39	1.69	C=5.39=1.69F		0.988 1	84	<0.000 1
Bp-5	6.80	3.28	C=6.80+3.28F		0.988 4	84	<0.000 1
Bp-6	4.20	1.93	C=4.20+1.93F		0.944 3	84	<0.000 1

3.讨论（对研究结果进行恰当、充分而深入的物理解释和讨论）

   本文中基于生理电阻的植物叶片细胞单位代谢能ΔG_R-E和基于生理阻抗的植物叶片细胞单位代谢能ΔG_Z-E 的意义是分别通过生理电阻R和生理阻抗Z来构建其与叶片细胞单位代谢能ΔG_B的函数关系，通过两种方式表征的是同一个物理量。因此经两种方式所测得的叶片细胞单位代谢能ΔG_R-E和ΔG_Z-E应是相等的，而由表4中的测算结果差异较小，说明了本文所使用的方法是合理可信的。

  通过测定叶片的电生理指标，能快速定量检测不同环境下植物叶片细胞的代谢能，还可以用生物物理指标表征不同环境下不同植物叶片水分和物质在系统中的交流特征^[22]，以及表征植物在不同逆境胁迫下的抗逆能力^[23-24]。随着植物电生理数据量的不断增加，植物电生理的研究发展也随之加快，在线、快速、无损地测定植物相应电生理指标，将这些数据作为参数代入公式中，就能计算出所需的植物生理高阶数据，为今后的研究方法改进提供了新的思路。

从表4中可以看出，不同叶片比有效厚度d明显不同，叶片比有效厚度越大，反映其叶片细胞越大，液泡越大，表明其越趋于成熟，其水分储存能力越强^[25]。  

   由表5中的数据可知，桑树叶片细胞的平均代谢能和构树叶片细胞差异不大，这表明了在本实验的标准霍格兰溶液培养下，桑树的生理活性与构树差异不大，这解释了在实验条件下，桑树与构树均能正常生长。而构树叶片细胞的代谢能绝对极差大于桑树叶片细胞，反映了构树叶片细胞的代谢能变化区间大于桑树叶片细胞，表明相比桑树而言，构树叶片之间的源库关系更为灵活^[26]。另一方面，构树的叶片细胞平均代谢能高于桑树叶片细胞，从叶形上看，目前尚未有文献报道桑树的叶形有非正常状态变化，而已有文献报道构树叶形的多样性，并且构树叶片的形态呈正常叶和缺刻状态，构树的叶片形态与构树叶片的营养成分有关^[27]。此外，表5还表明了构树叶片细胞的叶片比有效厚度绝对极差大于桑树叶片细胞，反映了构树叶片细胞的叶片比有效厚度变化区间大于桑树叶片细胞，说明构树叶片在形态上的多样性是高于桑树的，构树叶片的多态性与其叶片的功能多样性可能相关，也能从另一个角度说明构树的适应性强于桑树。

  本文方法不仅可以快速、无损、在线定量检测不同环境下不同植物叶片细胞的代谢能，测定的结果具有可比性，而且还可以用生物物理指标表征不同环境下不同植物叶片水分和物质在系统中的交流特征，为阐明复杂的生物学规律和植物器官的源库关系提供科学数据。

4. 结论

  本文通过测定植物的叶片在不同夹持力下的生理电阻、生理阻抗和生理电容，依据吉布斯自由能方程和Nernst方程，分别构建叶片的生理电容、生理电阻以及生理阻抗随夹持力变化的模型，利用上述三个模型的各个参数联合计算植物叶片细胞代谢能的方法，是高效且可信的。

  在标准霍格兰溶液培养下，桑树与构树的叶片细胞平均代谢能差异不大，表明构树与桑树的生理活性差异不大，构树和桑树均正常生长。构树叶片细胞代谢能变化区间大于桑树，构树的叶片比有效厚度变化区间大于桑树，表明构树叶片之间的源库关系变化灵活性大于桑树。（在研究结果与讨论的基础上总结出本研究得到的重要论点，建议可包括以下内容：（1）解释结果；（2）将结果与之前提出的研究目的或假设相联系，阐明结果的重要性；（3）将结果与其他已有研究工作进行比较；（4）尽可能得出一个很清晰的结论.对每一个结论需要总结证据。同时也可以指出本工作的不足和将要开展工作的展望。请注意不能简单重复摘要和引言.）

参考文献

（请本着“最新、重要、必要”的原则，较为充分地列出近年来国内外同行发表的研究成果，一般不宜少于20条。） 

基本要求

1、作者及编排：作者数少于等于3个，全部列出，多于3个则第三位作者后用等表示；英文作者的姓用全称，名缩写，首字母大写，如Cornelissen G, Breedveld G D, Naes K, et al.

2、卷期信息：需要有完整的卷期信息。

3、大小写：英文文献的题名除第一个单词及专有名词的首字母大写外，其余用小写。

4、期刊名：英文期刊名用全称，其中每个单词的首字母均大写。

 

参考实例：                  

[1] Sun A C, Seider W D. Homotopy-continuation method for stability analysis in the global minimization of the Gibbs free energy[J]. Fluid Phase Equilibria, 1995, 103(2): 213-249. {英文期刊}

[2]Taylor S R, McLennan S M. The continental crust, its composition and evolution: an examination of the geochemical record preserved in sedimentary rocks[M]. Blackwell Scientific Publishing, Oxford, 1985: 12-29. {专著}

 [3]Ganzha V G, Mayr E W, Vorozhtsov E V. Computer algebra in scientific computing: CASC 2000: proceedings of the Third Workshop on Computer Algebra in Scientific Computing, Samarkand, October 5-9, 2000[C].Berlin: Springer,c2000. {会议论文}

[4]Gulson B L, Mizon K J, Korsch M J. Fingerprinting the source of lead in Sydney air using lead isotopes[A]. In the urban atmosphere of Sydney: A case Study[M]. Camas J N, Johnson M G. Sydney. 1983, 233-244. {专著中析出的论文}

[5]李兴伟, 周章义, 张俊楼, 等. 探测树势的电测技术--电容法[J]. 林业与环境科学, 2002, 18(1):19-24. {中文期刊}

[6] 易镇邪. 杂交稻不同节位再生稻源库关系研究[D]. 长沙:湖南农业大学, 2003. {论文}

[7]吴沿友,吴沿胜,方蕾,等.一种测定植物叶片细胞代谢能的方法[P].CN109060886A，2018-12-21. {专利}

[8]宋同清,王克林,曾馥平,等.西南喀斯特植物与环境[M].北京:科学出版社,2015. {专著}

[9] 周政贤.茂兰喀斯特森林考察报告[A].见:周正贤主编.茂兰喀斯特森林考察集[M].贵阳:贵州人民出版社,1987.1-20. {专著中析出论文}

[10]王世谦,罗启后,张华义, 等. 四川盆地油气资源评价研究[R]. 中国石油西南油气田分公司勘探开发研究院, 2002. {研究报告}

[11]全国量和单位标准化化技术委员会. GB3100～3102-93 量和单位[S]. 北京: 中国标准出版社, 1994. {技术标准}

[12]王明亮.关于中国学术期刊标准化数据系统工程的进展. [EB/OL]. http://www.cajcd.cdu.cn/pub.wml.txt/980810-2.html,1998-08-16/1998-10-04. {网络}

[13]国家林业和草原局.中国岩溶地区石漠化状况公报（简报）[N].人民日报，2018-12-14（12）. {报纸文章}