滨海盐生植物叶片δ13C与主要养分元素化学计量的关系

高盐环境与土壤贫瘠成为限制滨海湿地植被生长的主要因素,盐分稀释(salt-dilution)与盐分抵御(salt-exclusion)为盐生植物普遍的两种适生策略,这些策略影响植物水分与养分利用效率的权衡过程。以江苏盐城滨海湿地常见稀盐盐生植物、拒盐盐生植物为研究对象,通过探讨滨海湿地不同盐生植物叶片δ~(13)C(水分利用效率的直接反映参数),与主要养分元素(N、P、K)及化学计量特征的关系,以揭示不同盐生植物养分利用策略及养分利用效率与水分利用效率之间的权衡关系。研究结果表明:滨海湿地盐生植物叶片N/P为15.3,较全球陆生植物平均值低,表现出N、P共同限制特征。两种盐生植物叶片δ~(13)C与N、P含量显著正相关,表明盐生植物采取N、P光合相关型策略适应不良环境。拒盐盐生植物叶片δ~(13)C与K~+正相关,采取K~+渗透调节相关型策略,以减小细胞渗透势、增加水分吸收,减轻植物体内盐分毒害。两种不同耐盐型植物δ~(13)C与C/N成反比,表明植物采取扩大水分利用效率以代偿减小的N利用率策略。稀盐盐生植物δ~(13)C与C/P成反比,且叶片P含量较高,表明植物可以提高P利用率以增大低水分利用率环境下的C合成和生物量。研究可为滨海湿地生态系统恢复与重建提供理论依据。     

C3植物稳定碳同位素组成与盐分的关系

植物在盐生环境中δ13C值的改变可能包含两个成分:一个是盐分对CO2的扩散、传递或光合速率的影响而引起的δ13C值的改变;另一个是光合途径的转换引起的δ13C值的变化,δ13C值的大小与诱导发生CAM或C4代谢的程度有关.植物组织的δ13C值随盐度的变化趋势除了与植物本身固有的耐盐性有关以外,盐度和胁迫时间是影响植物δ13C的重要因素.根据盐生条件下同位素分馏特点可知,盐生植物与非盐生植物的δ13C随盐度的变化趋势有所不同.对非盐生植物而言,在低盐度和短期的盐处理下,随盐度的增加和胁迫时间的延长植物的δ13C值增大,这个阶段限制光合作用的主要因素是气孔导度;但是如果盐度过低,δ13C变化很小,则难以表现出应有的相关性;随着胁迫的加强,当限制光合作用的非气孔因素成为主导因素时,由于光合作用受到强烈抑制(光合结构遭到破坏),δ13C将随之降低.对盐生植物而言,其δ13C与最适盐度有关.最适盐度下,植物的δ13C低于其它盐度条件下的δ13C值.盐生条件下,有些C3植物可能发生光合途径的转换,无论诱导发生的是C4代谢还是CAM代谢,δ13C值均趋于增大.但是,一般情况下,盐处理诱导的光合途径的改变对植物组织整体的δ13C的影响很小.在密闭环境中或郁闭林地,植物和土壤呼吸释放的CO2再次参与光合作用,也会改变植物的δ13C值.为了更加全面地考察植物δ13C与盐度的关系,需要设置较大的盐度范围和进行长期的胁迫处理,才能够获得相对充分的数据,才有利于全面分析植物δ13C值与耐盐性的关系.     

不同类型盐生植物适应盐胁迫的生理生长机制及Na+逆向转运研究进展

盐生植物是指能在离子浓度至少200 mmol/L以上的生境中生长并完成生活史的植物。盐生植物可分为稀盐盐生植物、泌盐盐生植物、拒盐盐生植物三类。本文从生长形态、生理和分子3个方面总结三类盐生植物响应盐胁迫的不同策略及研究进展,发现盐生植物在分子水平上主要通过Na⁺转运蛋白和为其提供能量的两类基因应对体内过高Na⁺,这可能是引起盐生植物生理和生长形态异于非盐生植物的重要因素。其中稀盐盐生植物主要通过液泡离子区隔化应对盐胁迫,并表现出肉质化生长形态;泌盐盐生植物通过将体内盐分排出体外应对盐胁迫,并进化出特有的生理结构——盐腺或盐囊泡;拒盐盐生植物通过将盐离子积累在皮层细胞液泡和根部木质部薄壁细胞中减少向上运输Na⁺,同时根部多栓质化减少Na⁺吸收。本综述旨在为今后研究盐生植物及其耐盐机制提供相关依据,为植物耐盐分子育种奠定基础。     

高寒草甸不同坡向条件下植物叶片δ~(13)C及水分利用效率的变化

通过对高寒草甸不同坡向条件下25科86种C3植物叶片稳定性碳同位素组成(δ~(13)C)的测定,研究了高寒草甸C3植物δ~(13)C和水分利用效率对坡向变化的响应以及环境因子对其产生的影响,分析了坡向上控制植物δ~(13)C变化的主要环境因子.结果表明:从北坡到南坡的生境梯度上,土壤含水量不断减少,而土壤温度及光照强度不断增加,植物群落结构也发生了相应变化.5个坡向中,植物叶片δ~(13)C值为-31.19‰~-21.80‰,均值为(27.18±0.13)‰;生长季植物叶片δ~(13)C均值在南坡最高,其次为西南坡、西坡、西北坡,最低值出现在北坡.坡向间δ~(13)C值的差异主要是由不同坡向土壤含水量和土壤温度,以及光照强度的不同导致的,其中土壤含水量是主要的限制因子.北坡-南坡梯度上植物叶片δ~(13)C值随土壤含水量下降、土壤温度及光照强度升高而变大,表明不同坡向植物的水分利用状况对干旱胁迫的响应不同,植物逐渐提高了水分利用效率以适应干旱胁迫的生境.     

红树植物盐分含量及其调节

本文分析了海南岛东北部15种红树植物不同叶龄叶片水分与盐分含量,探讨了红树植物的盐分调节方式。结果初步表明:红树植物是高度聚盐生植物,其叶内水溶性盐离子浓度多倍于海水;随着叶片衰老,硫酸盐均发生显著积累,但氯化物、钠盐和钾盐依种不同而呈现积累、稳定或减少;在衰老过程中,叶片多汁性通常保持稳定。红树植物主要调盐方式包括根系拒盐、盐腺泌盐、叶片中的盐分转移和富盐老叶脱落。     

盐生植物根冠区土壤盐分变化的初步研究

对植物根冠区土壤盐分和盐分组成的变化规律的研究表明,盐生草本植物根际土盐分有降低趋势,27个采样点中仅有7个样点根际土盐分是增加的;盐生灌木根冠区土壤盐分的变化与植株生长状况有关,幼龄树和生长旺盛的灌木根冠区盐分变化不明显,根际土盐分甚至略有下降,随着生长势的衰弱,根际土、冠下土和边缘土均表现出土壤盐分的增加,增加最明显的地带为树冠边缘。根冠区有逐渐形成“盐分岛”的趋势。盐生灌木具有生物积盐作用。稀盐盐生植物和泌盐盐生植物根冠区Na^+／K^+比均呈降低趋势,53个采样点中仅有14个采样点的根际土Na^+／K^+比高于背景土,在31个冠下土采样点中仅有10个采样点的冠下土Na^+／K^+比提高,但柽柳、白刺生长衰弱后边缘土Na^+／K^+比有回升趋势;拒盐盐生植物芦苇根际土Na^+／K^+比则有增加趋势,4个采样点中有3个采样点根际土Na^+／K^+比提高,SO4^-2／Cl^-比的变化在稀盐盐生植物、泌盐盐生植物和拒盐盐生植物间存在差异,稀盐盐生草本植物16个采样点中有10个样点根际土SO4^-2／Cl^-比增加,但稀盐盐生灌木根际土、冠下土SO4^-2／Cl^-比降低,边缘土增加;SO4^-2／Cl^-比在泌盐盐生植物根际土、冠下土和边缘土中均呈明显的降低趋势,20个根际土采样点中仅3个采样点SO4^-2／Cl^-比提高,13个冠下土采样点中只有1个采样点SO4^-2／Cl^-比提高,边缘土SO4^-2／Cl^-比在3个采样点中全部降低;拒盐盐生植物芦苇根际土SO4^-2/Cl^-比变化不明显。     

盐胁迫对盐芥生长及硝酸还原酶活性的影响

盐胁迫处理导致盐芥植株鲜重、干重、含水量、肉质化程度和根冠比都下降;根中有机物含量上升,而无机物含量下降,叶的变化与根的相反;渗透调节能力、Na 含量和根系活力上升;硝酸还原酶活性显著增加;超氧阴离子(O2-)含量先降低后升高.表面扫描电镜图像显示:盐芥叶片表面没有盐腺或盐囊泡,所以它不是泌盐盐生植物.盐芥生长状况、Na 含量和Na X-ray微区分析结果表明:盐芥也不是拒盐盐生植物,而很可能是稀盐盐生植物.     

两种盐生植物解剖结构的生态适应性

结合对研究区域土壤水分和盐分的分析,对3种不同生境下梭梭和多枝柽柳两种荒漠盐生植物光合器官解剖结构的研究表明:梭梭(Haloxylon ammodendron)依靠当年生绿色同化枝进行光合作用,且同化枝具有发达的贮水组织,是典型的超旱生稀盐盐生植物;同化枝的栅栏组织富含叶绿体,是C_4高光效植物,提高了植物的光合作用效率,进一步增强了梭梭对荒漠干旱、盐渍化环境的适应能力.多枝柽柳(Tamarix ramosissima)同化枝及叶的表皮上均具下陷的气孔和泌盐腺,是旱生泌盐盐生植物;叶为全栅型,且同化枝具有发达的维管柱,占同化枝直径的60%以上,此外,其同化枝及叶的表皮细胞外凸形成乳状突,是一种环境胁迫指示结构.这些特征均能说明梭梭和多枝柽柳具有很好的抗旱、耐盐碱能力,且作为荒漠环境的优势树种,它们对荒漠生态系统的恢复和重建有积极意义.     

荒漠盐生植物根际土壤盐分和养分特征

中国西北地区是我国干旱、盐碱化土壤分布面积较广、土壤积盐较重的地区,这里发育着丰富的盐生植物。目前对于干旱荒漠区盐生植物根际特征的研究相对较少,而不同盐生植物的根际特征对于研究盐生植物适应盐渍环境的机制有着重要意义。本研究利采用盆栽根袋法对7种不同类型的荒漠盐生植物的根际盐分和养分特征进行了初步探索。结果表明:盐分在盐生植物根际发生富集,稀盐盐生植物和泌盐盐生植物根际土壤中总盐和8种主要盐分离子的含量都有所增加,而在拒盐盐生植物根际中增加不显著,其中Cl-和Na 的富集程度相对其它6种离子的富集程度要高。稀盐盐生植物和泌盐盐生植物根际土中的SO42-/Cl-比土体有显著的降低,表明在稀盐盐生植物和泌盐盐生植物根际土壤中Cl-的富集程度比SO42-高,拒盐盐生植物根际土盐分SO42-/Cl-比略有提高。7种盐生植物根际土中的Na /K ,Na /Ca2 ,Na /Mg2 比均较土体有显著的增加,芦苇根际土中的增加最小。在所有研究植物中,根际土壤中全N含量比土体的含量高,但全P和全K含量却比土体的含量低;根际土壤中有效态养分的变化则与全态相反,根际土壤中的有效N含量比土体中的都显著降低,除芦苇外,其他六种盐生植物根际土壤中有效P和有效K的含量都高于土体,但有效P的富集不及有效K富集的程度高。在研究的七种植物中,钠猪毛菜根际土壤的有效N亏缺量最高,有效P和速效K富集也最少。7种植物,尤其是稀盐盐生植物和泌盐盐生植物的地上部分的主要盐离子含量比地下部分高,如Cl-、Na 、Ca2 和K ,在根际富集程度最高的Cl-和Na ,在植株的地上部分也增加的最多。     

干旱胁迫下四倍体刺槐幼苗水分利用效率及稳定碳同位素组成的研究

在模拟自然干旱的条件下,测定2个四倍体刺槐品种(K2、K3)和普通二倍体刺槐(K1)一年生组培苗的长期和瞬时水分利用效率(WUE)及其稳定碳同位素组成(δ13C),以探讨四倍体刺槐的抗旱机理.结果表明,K2、K3的长期水分利用效率(WUEL)在不同水分胁迫条件下都显著高于K1,它们在同等供水条件下比K1具有更大的生物量产出;3个材料叶片的瞬时水分利用效率(WUEI)均随干旱胁迫的加剧表现先升后降的趋势,且胁迫处理均高于适宜水分处理.随水分胁迫的加剧,各品种刺槐苗木叶片的δ13C显著升高;K2、K3的δ13C在各水分条件下均高于K1;各材料叶片的δ13C与其WUEL有良好的正相关性,可以作为筛选高WUE刺槐品种的指标.     

Investigation of the mechanism of temperature sensitivity of the electroreceptors of ampullae of lorenzini

In experiments on Black Sea skates (Raja clavata), the potential of the receptor epithelium of the ampullae of Lorenzini and spike activity of single nerve fibers connected to them were investigated during electrical and temperature stimulation. Usually the potential within the canal was between 0 and –2 mV, and the input resistance of the ampulla 250–400 k. Heating of the region of the receptor epithelium was accompanied by a negative wave of potential, an increase in input resistance, and inhibition of spike activity. With worsening of the animal's condition the transepithelial potential became positive (up to +10 mV) but the input resistance of the ampulla during stimulation with a positive current was nonlinear in some cases: a regenerative spike of positive polarity appeared in the channel. During heating, the spike response was sometimes reversed in sign. It is suggested that fluctuations of the transepithelial potential and spike responses to temperature stimulation reflect changes in the potential difference on the basal membrane of the receptor cells, which is described by a relationship of the Nernst's or Goldman's equation type.I. P. Pavlov Institute of Physiology, Academy of Sciences of the USSR, Leningrad. I. M. Sechenov, Institute of Evolutionary Physiology and Biochemistry, Academy of Sciences of the USSR, Leningrad. Pacific Institute of Oceanology, Far Eastern Scientific Center, Academy of Sciences of the USSR, Vladivostok. Translated from Neirofiziologiya, Vol. 12, No. 1, pp. 67–74, January–February, 1980.     

Determination of stoichiometry of radioiodination of proteins

A sensitive method for the detection of small quantities of hydrophobic antioxidant free radical scavengers such as butylatedhydroxytoluene (BHT) and butylatedhydroxyanisole (BHA) in aqueous samples is described. The procedure involves extraction of the hydrophobic free radical scavenger into an organic solvent phase, followed by the subsequent reaction of an aliquot of this extract with the stable cation radical tris(p-bromophenyl)amminium hexachloroantimonate (TBACA). In experiments with BHT and BHA, the loss of TBACA absorbance at 730 nm was found to be linearly proportional to the amount of antioxidant added, with quantities of BHT as small as 200 pmol being easily detectable. In aqueous suspensions of dimyristoylphosphatidylcholine vesicles, assays of the aqueous BHT concentration showed that BHT partitioned strongly into the membrane phase, achieving very high BHT/phospholipid ratios. For a given concentration of BHT, partitioning into the membrane phase was greater in large, multilamellar liposomes than in either small, single-walled vesicles or in purified rat brain synaptic vesicle membranes. Direct assay of BHT and BHA in phospholipid membranes, however, was complicated by a nonspecific interaction between TBACA and the phospholipid.