《生理科学进展》征稿简则

一、《生理科学进展》是综合报道国内外生理科学新进展的高级学术期刊。二、本刊主要刊登综述论文和小专论,并辟有:刊头专文、评述、生理科学与临床、专题讲座、诺贝尔奖工作回顾、生理科学家、争鸣园、教学与科研笔谈、科研新闻等栏目。     

不同温度及二氧化碳浓度下培养的龙须菜光合生理特性对阳光紫外辐射的响应

为了研究不同温度及CO₂浓度下培养的大型海藻对紫外辐射的生理学响应,选取龙须菜(Gracilaria lemaneiformis)作为实验材料。实验设置两个温度梯度(20 ℃和24 ℃),两种CO₂浓度(390 μL/L和1000 μL/L)以及3种辐射处理,即可见光(PAR)处理(滤除紫外线A(UV-A)、紫外线B(UV-B),400-700 nm)、可见光加紫外线A(PA)处理(滤除UV-B,320-700 nm)、PAB处理(全波长辐射280-700 nm)。结果表明,酸化、升温以及紫外辐射处理都未影响大型经济红藻龙须菜的叶绿素a和类胡萝卜素的含量。然而紫外辐射处理显著降低了龙须菜的有效光化学效率,其抑制水平在酸化处理的藻体中更为显著,并且随着温度的上升而进一步加剧;酸化与温度耦合使藻体对紫外辐射的敏感性增加,导致其较低的修复速率以及较高的损伤速率。     

兴安落叶松针叶解剖结构变化及其光合能力对气候变化的适应性

叶片易受环境因子影响,其形态解剖结构特征不但与叶片的生理功能密切相关,而且反映树木对环境变化的响应和适应。叶片结构的改变势必会改变树木的生理功能。同一树种长期生长在异质环境条件下,经过自然选择和适应,会在形态和生理特性等方面产生变异,形成特定的地理种群。另外,母体所经受的环境胁迫也会影响到其子代的生长、发育和生理等特征。因此,了解植物叶片形态结构对环境变化的响应与适应是探索植物对环境变化的响应适应机制的基础。兴安落叶松(Larix gmelinii Rupr.)是我国北方森林的优势树种,主要分布在我国东北地区,但日益加剧的气候变化可能会改变其现有的分布区。为了区分叶片对气候变化的可塑性和适应性,本研究采用同质园法比较测定了6个不同气候条件下的兴安落叶松种源的32年生树木的针叶解剖结构和光合生理相关因子,利用石蜡切片方法分析了针叶的解剖结构特征、光合能力（Pmax-a）、水分利用效率（WUE）之间的关系及其对气候变化的适应性。结果表明：表皮细胞厚度、叶肉细胞厚度、传输组织厚度、维管束厚度、内皮层厚度以及叶片总厚度均存在显著的种源间差异（P < 0.05）。叶肉细胞厚度与Pmax-a、气孔导度和WUE之间均存在显著的正相关关系（P < 0.05）。叶肉细胞厚度、表皮细胞厚度、叶片总厚度以及叶肉细胞厚度和表皮细胞厚度在叶片总厚度中所占比例均与种源地的干燥度指数（即年蒸发量与年降水量之比）呈正线性关系。这些结果说明：不同种源兴安落叶松针叶解剖结构因对种源原地气候条件的长期适应而产生显著的差异,从而引起其针叶光合作用、水分利用等生理功能发生相应的变化,从而有利于该树种在气候变化的情景下得以生存和繁衍。     

链状亚历山大藻赤潮衰亡的生理调控

研究了链状亚历山大藻在对数生长期、衰亡期、高氮、低氮条件下,藻细胞中可溶性蛋白含量、超氧化物歧化酶(SOD)活性、丙二醛(MDA)、过氧化氢(H2O2)和还原型谷胱甘肽(GSH)含量、光合速率和呼吸速率、DNA降解、端粒酶活性的变化。结果表明:在衰亡期、高氮、低氮条件下链状亚历山大藻细胞中可溶性蛋白、GSH含量、光合速率和呼吸速率下降;SOD活性(低氮条件除外)、H2O2、MDA含量上升;端粒酶活性和DNA Ladder随着藻细胞生长而变化,并在衰亡时期,出现了明显的DNALadder。研究结果显示链状亚历山大藻衰亡过程的反应表现为:蛋白质合成受阻或降解,产生大量氧化中间产物(MDA,H2O2等),抗氧化系统被激活,GSH等非酶抗氧化物质被大量消耗,SOD等酶抗氧化物被激活;另外表现为光合速率和呼吸速率下降;同时活性氧自由基(Reactive Oxygen Species,ROS)的积累诱发了细胞凋亡,核酸内切酶被激活,选择性降解染色质DNA。推测低氮、高氮条件均可以加快藻细胞的衰亡的生理过程,链状亚历山大藻的赤潮衰亡是一种有序的死亡过程。     

浙北地区常见绿化树种光合固碳特征

高固碳能力的树种选择是营造优质碳汇林,发展碳汇林业的重要基础工作.以浙北地区常见的30种造林绿化树种为研究材料,利用LI-6400便携式光合测定仪,测定树木光合日变化及不同光强梯度下光合作用的光响应特性,并根据实验观测值进行计算,对30个树种的日净固碳量和光合生理拟合参数进行Ward法聚类分析和因子分析.结果表明:香樟的固碳量最大((11.374±1.020) g·m-2·d-1),其次为碧桃、垂柳、石栎、无患子,固碳量最小的为红叶李((2.178±0.605) g·m-2·d-1),香樟和红叶李的日净固碳量有极显著差异(P＜0.01);树木的生理特性指标分析进一步反映了树种在浙北地区生长适应性及固碳能力大小,同时,根据树木的生理特性指标进行因子分析和聚类分析的结果,香樟、碧桃在浙北地区生长适应性较好,其次为无患子、垂柳、女贞等;根据树种固碳量及生理指标综合测定分析,建议在浙北地区造林绿化中可以优先选用香樟、碧桃、垂柳、无患子、石栎、女贞这些树种.     

玉米花生间作对玉米光合特性及产量形成的影响

为了进一步揭示玉米花生间作体系中玉米间作产量优势的光合机理,于2010—2011年在河南科技大学试验农场研究了间作玉米功能叶的光-光响应曲线和光-CO2响应曲线特点、荧光参数、叶绿素含量与构成、干物质积累及灌浆速率。结果表明:间作提高了玉米功能叶片的叶绿素含量,改变了叶绿素构成,显著提高了净光合速率,延缓衰老;间作提高了玉米光补偿点、光饱和点、光饱和时的最大净光合速率、表观量子效率和羧化效率,显著降低了CO2补偿点;PSⅡ的实际光化学效率、PSⅡ的最大光化学效率和光化学猝灭系数变化不明显。间作明显提高玉米生育后期单株干物质,主要在于促进了籽粒的生长,显著提高玉米产量,偏土地当量(PLER-M)高于其所占面积比例的106.6%—120.3%,表现出明显的间作产量优势。这说明间作玉米产量间作优势主要来源于其生育后期净光合速率的提高,促进光合物质向籽粒的分配,净光合速率的提高是通过羧化效率和表观量子效率的提高,增强CO2的固定能力实现的,而非是光能传递、转化效率的提高。     

根域限制下水氮供应对膜下滴灌棉花叶片光合生理特性的影响

在新疆气候生态条件下,采用管栽方法,选用棉花新陆早13号和新陆早33号2个品种为供试材料,通过人工限制根系垂直生长深度和水氮供应,测定棉花叶片气体交换和叶绿素荧光参数、光合物质积累等,探讨根域限制及水氮供应对棉花光合生理特性及产量形成的影响。结果表明:与对照相比,相同水氮供应条件下,根域限制处理棉花从开花期至盛絮期叶片净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)和光化学猝灭系数(qp)显著降低,尤其在盛铃后期至盛絮期表现明显,但潜在最大光化学效率(Fv/Fm)、实际光化学效率(ΦPSⅡ)未受到影响;盛花期和盛絮期根重均显著降低,但地上部总干物质、蕾铃干物质累积量及籽棉产量均显著高于对照。同一根域容积不同水氮处理棉花开花期至盛絮期的Pn、Gs和Fv/Fm、ΦPSⅡ、qp均表现为W1N1>W0N1>W1N0>W0N0;根域限制条件下适量水氮供应处理盛花期和盛絮期地上部总干物质和蕾铃干物质累积量均显著增加,最终单株铃数、单铃重和籽棉产量均显著高于其它处理。因此,在膜下滴灌棉花根域容积受限制条件下,通过优化生育期水氮供应,能改善叶片光合性能、增加地上部干物质积累量及其向生殖器官分配比例,是挖掘膜下滴灌棉花产量潜力和提高效益的有效途径。     

不同品种万寿菊对镉胁迫的生长和生理响应

以6个万寿菊品种为研究对象,研究了不同浓度的重金属镉（Cd）胁迫（0、200、400、600 mg/L）对万寿菊基径、株高以及百叶重、茎叶重和单花质量等生长指标及其质膜透性（丙二醛、相对电导率）、保护酶活性（SOD、POD、CAT、APX）以及光合特性(叶绿素含量、净光合速率、气孔导度、蒸腾速率、水分利用效率)等生理指标的影响。结果显示:(1)低于400 mg/L的Cd胁迫对6个万寿菊品种的基径、株高无明显影响,而百叶重、茎叶重和单花质量却随着Cd浓度的增加显著降低,尤其是‘大英雄’和‘迪阿哥’2个品种表现的抗性较差。(2)随着Cd胁迫浓度的增加,各品种丙二醛（MDA）含量和相对电导率（REC）显著增加,而其保护酶活性不同程度降低。(3)Cd胁迫降低了万寿菊的叶绿素Chl a+b含量和Chl a/b,且抗性差的品种降低的幅度更大;叶片净光合速率（Pⁿ）明显降低,但蒸腾速率(T^r)和气孔导度(G^s)相对降幅较小,对水分利用效率（WUE）影响较小。研究表明,不同品种万寿菊对Cd毒害响应存在明显的差异,且Cd胁迫下生理响应的差异是品种间耐性差异的重要原因之一;抗性差的品种在高浓度Cd胁迫下,光合作用能力降低,抗氧化系统酶的活性受到显著抑制,膜质过氧化加剧,且品种‘珍妮’和‘金门’的抗性强于其他品种,可选择作为Cd污染区栽植植物。     

AM真菌对盐胁迫下番茄幼苗生理特征及AVP1表达的影响

采用温室盆栽试验研究不同NaCl浓度（0、50 和85 mmol/L）持续胁迫接种摩西球囊霉和地表球囊霉 2种AM真菌对加工番茄耐盐性的影响。结果显示:（1）在0 mmol/L NaCl处理条件下,2种菌的番茄菌根化苗的根系活力、叶片中可溶性糖、可溶性蛋白、根系脯氨酸含量以及超氧化物歧化酶和过氧化物酶活性均高于非菌根植株,且丙二醛含量低于非菌根植株,但差异不显著。（2）在50、85 mmol/L NaCl浓度胁迫下,接种2种菌根真菌可显著提高番茄植株根系活力,促进叶片中可溶性糖、可溶性蛋白及根系脯氨酸含量的积累,显著提高叶片中与抗逆相关的超氧化物歧化酶和过氧化物酶的活性,减少丙二醛在根系中的积累;随着NaCl浓度的增加,效果更为明显。（3）RT-PCR分析显示,AM真菌和盐胁迫共同调控H⁺转运无机焦磷酸酶H⁺- PPase的表达,随NaCl浓度的增加,AVP1基因表达量下降,但菌根化番茄植株的AVP1基因表达量显著高于非菌根植株。研究表明,接种AM真菌后,菌根化植株可通过显著促进幼苗体内渗透调节物质积累和抗氧化酶活性的提高,有效降低体内膜脂过氧化水平,同时过量表达AVP1基因增加了番茄植株中离子向液泡膜的转运,从而缓解盐胁迫对植株的伤害,增强番茄幼苗对盐胁迫的耐性。     

低温胁迫对极度濒危植物中华水韭生理特性的影响

以人工繁殖的极度濒危级(CR)植物中华水韭(Isoetes sinensis Palmer)为试验材料,研究了0 ℃低温环境下胁迫0~20 d,沉水叶片中保护酶系统(POD、SOD、CAT)、渗透调节物质(可溶性糖和可溶性蛋白)、叶绿素以及丙二醛(MDA)和相对电导率的变化。结果显示:随着低温（0 ℃）胁迫时间的延长,中华水韭沉水叶片的相对电导率、可溶性糖含量、CAT活性先升高后下降,SOD活性呈逐渐上升的趋势,POD活性、可溶性蛋白含量、叶绿素含量下降,MDA含量一直低于CK,且在一定范围内波动。研究表明,中华水韭沉水叶片在0 ℃低温胁迫中受到一定程度的伤害,但能通过调节自身的膜透性、渗透调节物质含量和保护酶活性系统来减轻低温伤害,维持其正常生理代谢功能,从而表现出一定的抗寒潜力。