麻疯树(Jatropha curcas L.)幼苗生长和光合作用对盐胁迫的响应

为探讨盐胁迫对麻疯树幼苗生长和叶片光合生理的影响,在温室不同浓度NaCl处理下,对生长、光合色素含量、净光合速率Pn等光合参数、叶片MDA含量和电解质相对外渗率EL进行测定.结果表明:① 25～50 mmol·L-1 NaCl处理促进幼苗生长,尤其是50 mmol·L-1 NaCl处理,鲜重较对照显著增加44.3%,100～150 mmol·L-1 NaCl对生长影响不大,200～250 mmol·L-1 NaCl使生长受抑制,鲜重较对照分别显著下降39.3%和70.2%.② 50 mmol·L-1 NaCl时,Pn较对照显著增加17.2%,100～150 mmol·L-1 NaCl时与对照无显著差异,200～250 mmol·L-1 NaCl时分别比对照显著下降73.2%和77.9%,Gs和Tr呈相同趋势,MDA含量、EL则相反.③叶绿素Chl在 25～50 mmol·L-1 NaCl时递增,100～250 mmol·L-1 NaCl时递减,但Chl a/Chl b值变化小;类胡萝卜素Car 在25 mmol·L-1 NaCl时显著增加,100 mmol·L-1 NaCl后缓慢下降,但Car/Chl值呈上升趋势.④ 25～150 mmol·L-1 NaCl时幼苗水分利用效率WUE与对照无显著差异,200～250 mmol·L-1 NaCl时比对照显著下降.综上所述,25～50 mmol·L-1 NaCl时,麻疯树幼苗通过增加气孔开张、增强光合膜等细胞膜稳定性和膜功能,使Pn显著增加,促进植株生长和提高耐盐性,100～150 mmol·L-1 NaCl时,通过稳定的WUE使Pn下降不显著,生长受影响小,具有较好的耐盐性,200～250 mmol·L-1 NaCl时,光合膜等生物膜功能减弱,使Pn显著下降,幼苗诱导活性氧清除系统并通过减小生长来提高耐盐性,具有较好的耐盐适应性.150 mmol·L-1 NaCl以下是麻疯树幼苗生长的适宜浓度.     

NaCl和Na2CO3胁迫对桑树幼苗生长和光合特性的影响

以1年生“青龙桑”幼苗为试验材料,研究了中性盐(NaCl)和碱性盐(Na2CO3)胁迫下桑树幼苗的生长和叶片光合特性.结果表明:盐胁迫明显降低了桑树幼苗的株高、叶片数、生物量和叶片的光合能力.随着Na+浓度的增加,桑树叶片的气孔导度、蒸腾速率、净光合速率、实际光化学效率、电子传递速率和光化学猝灭系数明显降低,过剩光能以非光化学猝灭形式耗散的比例增加,桑树叶片的光能转化效率和光合能力下降.在Na+浓度＜150 mmol·L-1时,桑树幼苗的光合能力和生长受到的抑制较小,通过增加根冠比进一步适应盐胁迫,但这种保护机制随着盐浓度的增加逐渐降低.在Na2CO3胁迫下,＞50 mmol·L-1 Na+浓度对桑树的生长和光合能力表现出较强的抑制作用,并随Na+浓度的增加,抑制程度加大.在NaCl＜ 150mmol·L-1时,桑树的光合能力主要依赖植株形态和光合代谢双重途径适应中性盐逆境,而在NaC1浓度＞150 mmol·L-1和碱性盐胁迫下,其主要依赖光合代谢来适应逆境.     

8种盐生植物种子萌发特征与NaCl盐度的关系

耐盐植物的选育是盐渍土地生物改良的关键。通过对13个NaCl盐度梯度下,真盐生植物囊果碱蓬、盐地碱蓬、高碱蓬、盐角草、盐爪爪,泌盐植物大叶补血草、耳叶补血草、黄花补血草8种盐生植物的萌发试验,测定其种子发芽率、发芽势、发芽指数和相对盐害率等指标,研究不同NaCl盐度胁迫对其萌发特性的影响。结果表明：低盐度（50 mmol/L）能促进8种盐生植物的萌发;随着盐度的上升,盐角草、盐地碱蓬、囊果碱蓬、高碱蓬表现出较强的萌发耐盐性,发芽势和发芽指数优于其他植物;盐角草的萌发耐盐性最佳,在1000 mmol/L盐度下萌发率仍能达到54.0%。进一步通过S型生长曲线和线性模型分析得出,8种植物为对抗逆境大致分为"快速型"和"缓慢型"两种萌发策略;随盐度的升高,初始萌发时间和萌发高峰时间均不同程度的向后推迟。盐度≤200 mmol/L时,囊果碱蓬的萌发占据优势,其萌发速率大于其他植物,且差异显著;中盐度400 mmol/L左右时,盐地碱蓬和盐角草萌发最快,二者无显著差异;盐度≥600 mmol/L时,盐角草萌发速率较快,相比其他植物差异显著。泌盐植物的萌发耐盐适宜浓度和耐盐极限浓度均低于真盐生植物。8种植物均有作为氯化物为主盐渍土地区生物改良材料的潜力。     

NaCl胁迫对西瓜幼苗生长和光合气体交换参数的影响

以早春红玉品种为材料,采用营养液水培法,研究了不同浓度NaCl胁迫对西瓜幼苗生长、叶片光合气体交换参数、质膜透性和脯氨酸含量的影响.结果表明:25 mmol·L-1NaCl处理9 d后对西瓜幼苗生长有促进作用,>75 mmol·L-1NaCl处理则显著抑制幼苗生长;NaCl处理显著提高了叶片光合色素含量,并在100 mmol·L-1NaCl处理下达到最大;叶片净光合速率、气孔导度和蒸腾速率均随NaCl浓度提高而显著降低;胞间CO2浓度随NaCl浓度提高呈先降低后升高的趋势,在75 mmol·L-1NaCl处理下降到最小;气孔限制值随NaCl浓度提高而增加,在75 mmol·L-1NaCl处理下达到最大值后趋于稳定;水分利用率随NaCl浓度提高呈先增加后降低的趋势,在75 mmol·L-1NaCl处理下达到最大;叶片质膜透性和脯氨酸含量均随NaCl浓度提高而显著增加.结果说明:NaCl胁迫显著抑制了西瓜叶片光合作用,且低浓度处理下光合速率降低的主要原因是气孔因素限制,高浓度胁迫下则转变为非气孔因素限制.     

蒺藜苜蓿叶片光合作用对盐胁迫的响应

为阐明蒺藜苜蓿(Medicago truncatula)叶片光合效率对盐胁迫的响应规律,明确其土壤盐分阈值,该研究以盆栽蒺藜苜蓿幼苗为研究对象,采用加盐的方式人工模拟盐胁迫环境,设置不同浓度NaCl处理(0、50、100、150、200、250、300、400mmol·L-1),利用Li-6400便携式光合测定仪分析了蒺藜苜蓿幼苗光合效率参数对土壤盐分浓度的响应特征。结果表明:(1)蒺藜苜蓿叶片净光合速率(Pn)和光合作用特征参数等具有明显的土壤盐分临界效应。在NaCl浓度为100~200mmol·L-1时,蒺藜苜蓿可维持较高光合生产力,此盐分范围内适宜的光合有效辐射(PAR)为600~1 300μmol·m-2·s-1,出现Pn最大值(20.7μmol·m-2·s-1)的NaCl浓度为150mmol·L-1,对应PAR为1 200μmol·m-2·s-1左右。(2)在NaCl浓度150mmol·L-1时,随着NaCl浓度的增加,表观量子效率(AQY)、光补偿点(LCP)、暗呼吸速率(Rd)和最大光合速率(Pnmax)逐渐增大;在NaCl浓度为150mmol·L-1时,AQY、Rd和Pnmax分别达到最大值0.030、0.605 7μmol·m-2·s-1、19.4μmol·m-2·s-1,而LCP达到最小值19.8μmol·m-2·s-1。(3)NaCl浓度为150mmol·L-1可作为导致蒺藜苜蓿净光合速率下降的气孔限制和非气孔限制因素的转折点,并且随着NaCl浓度升高,其光合速率由气孔限制转为非气孔限制的PAR降低。以上结果表明,蒺藜苜蓿对盐胁迫具有较强的适应性,在较高盐分浓度下可获得较高的光合生产力。     

红树DNA导入茄子获得耐盐性后代的研究

将海滩耐盐植物红树DNA经花粉管通道导入茄子,其后代在海滩试种,用海水直接浇灌,筛选出耐盐性转化株,约90%能开花结果,完成生长周期,并对其在盐胁迫下的生长情况、蒸腾速率、光合速率、磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶酶活以及叶片气孔的电镜观察等进行了研究。实验结果表明,通过花粉管通道导入红树DNA培育的茄子,其耐盐能力明显增强 。     

莳萝蒿适应盐渍环境的Na~+区域化方式和生理特征

莳萝蒿是广泛分布在我国北方的一种特殊类型的菊科盐生植物,阐明莳萝蒿特殊的耐盐机制和生理特征有助于丰富植物抗盐性研究的内容。用0、100、200、300、400 mmol/L Na Cl处理莳萝蒿7 d后,比较莳萝蒿盐处理植株与对照植株在生长和生理方面的差异,并详细分析了Na+在莳萝蒿体内的积累水平和区域化方式。结果显示:莳萝蒿虽然能够耐受400 mmol/L Na Cl,但盐处理显著抑制了莳萝蒿的生长,整株鲜重随着盐处理浓度的升高逐渐减小。在水分生理方面,随着盐处理浓度的升高,莳萝蒿叶片细胞的渗透调节能力逐渐增强,其叶片肉质化程度却呈逐渐降低的趋势。分析盐处理对光合作用的影响发现,盐处理后莳萝蒿叶片光合速率与气孔导度显著下降,而其PSⅡ光化学活性并未受到抑制,叶绿素含量甚至逐渐增大,说明盐处理后莳萝蒿叶片光合速率的降低主要是由于气孔因素造成的,而不是由于光合结构被破坏。莳萝蒿体内的Na+含量随着盐处理浓度的升高显著增加,400 mmol/L Na Cl条件下叶、茎、根中的Na+含量分别高达321.4、242.1和182.3μmol/g鲜重;莳萝蒿体内的Na+70%以上积累在叶片内,而叶片内98%左右的Na+积累在叶片原生质体中,叶片原生质体中的Na+平均浓度是质外体1.2—1.8倍,推测其叶片细胞内存在着有效的Na+区域化机制。盐处理后莳萝蒿叶片液泡膜V-H+-ATPase的质子泵活性比对照增加了30%—50%,液泡膜Na+/H+逆向转运活性则增加至对照的4—7倍,进一步证实莳萝蒿叶片具有较强的液泡Na+区域化能力。随着盐处理浓度的升高,Na+在叶片中的分布比例相对减少,V-H+-ATPase的质子泵活性和Na+/H+逆向转运活性增幅也减缓。这种Na+区域化能力使莳萝蒿获得了较强的耐盐性,有效保护了其光系统,降低了细胞汁液渗透势。但是盐处理后这种耐盐方式并不能阻止莳萝蒿叶片肉质化程度和光合活性下降,莳萝蒿生长仍然受盐抑制,说明Na+区域化是莳萝蒿适应盐渍环境的必要条件而非充分条件。     

盐胁迫对柳枝稷苗期生长和生理特性的影响

2010年,在人工气候室中设置了0、50、100、150和200 mmol·L-15种NaCl浓度处理,分析盐胁迫对柳枝稷苗期生长的影响.结果表明:随着NaCl浓度的增加,柳枝稷的生长明显受到抑制,株高降低、叶片变小、光合叶面积减少、净光合速率下降,干物质积累量显著降低,表现出甜土植物的特点.柳枝稷的耐盐能力较强,在200 mmol·L-1NaCl溶液中处理30 d后仍能存活,单株绿叶面积为491.9 cm2,净光合速率为0.93 μmol CO2·m-2·s-1.本试验条件下,以生长量下降50％为标准求得柳枝稷的耐盐阈值为178.6 mmol·L-1.     

红树DNA导入茄子获得耐盐性后代的研究

将海滩耐盐植物红树DNA经花粉管通道导入茄子,其后代在海滩试种,用海水直接浇灌,筛选出耐盐性转化株,约90％能开花结果,完成生长周期,并对其在盐胁迫下的生长情况,蒸腾速率,光合速率,磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶活以及叶片气孔的电镜观察等进行了研究,实验结果表明,通过花粉管道通导入红树DNA培育的茄子,其耐盐能力明显增强。     

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.     

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.     

Principles of organization and evolution of systems of regulation of functions

Evolution of living organisms is closely connected with evolution of structure of the system of regulations and its mechanisms. The functional ground of regulations is chemical signalization. As early as in unicellular organisms there is a set of signal mechanisms providing their life activity and orientation in space and time. Subsequent evolution of ways of chemical signalization followed the way of development of delivery pathways of chemical signal and development of mechanisms of its regulation. The mechanism of chemical regulation of the signal interaction is discussed by the example of the specialized system of transduction of signal from neuron to neuron, of effect of hormone on the epithelial cell and modulation of this effect. These mechanisms are considered as the most important ways of the fine and precise adaptation of chemical signalization underlying functioning of physiological systems and organs of the living organism