NaCl胁迫对4种豆科树种幼苗生长和K~+、Na~+含量的影响

以合欢、刺槐、国槐和皂荚4种豆科树种盆栽实生幼苗为试验材料,研究了NaCl胁迫下4个树种幼苗的生长、耐盐临界浓度和Na+、K+含量的变化,并对其耐盐性进行了比较.结果表明:NaCl胁迫抑制了4个树种幼苗的生长,苗木的干物质积累量减小、根冠比增大,尤其对合欢和皂荚的影响较大;以相对干质量降至对照组50%时的NaCl浓度作为生长临界NaCl浓度(C50)指标,4个树种的耐盐强弱顺序为:刺槐(5.0‰)>国槐(4.5‰)>皂荚(3.9‰)>合欢(3.0‰);随NaCl浓度的增加,各树种幼苗根、茎、叶中Na+含量逐渐增加,K+含量先增加后减小(合欢根除外),而K+/Na+差异较大.相同浓度NaCl胁迫下,幼苗器官的Na+分布为根>茎>叶,K+因树种和NaCl浓度不同而各异,以叶片中较多,K+/Na+为叶>茎>根.NaCl胁迫下,刺槐的K+含量和K+/Na+较高,地上部分Na+含量较低,幼苗干物质量大,耐盐性较强;而合欢的K+/Na+较小,高浓度NaCl胁迫下地上部分的Na+含量较高,幼苗干物质量小,耐盐性较差.苗木地上部分对K+的积累和根部对Na+的滞留是影响豆科树种耐盐性能的主要因素.     

NaCl胁迫对白刺试管苗渗透调节物质及离子含量的影响

以西伯利亚白刺试管苗为材料,通过组织培养法研究了其在0、25、50、100和200 mmol·L-1 NaCl 胁迫40 d后的生长指标、有机渗透调节物质含量和Na+、K+、Ca2+、Mg2+离子含量的变化,以探讨其耐盐性.结果表明:(1)白刺试管苗地上部干重和根干重在50 mmol·L-1 NaCl胁迫下显著高于对照,而在100和200 mmol·L-1 NaCl胁迫下均显著低于对照.(2)随NaCl胁迫浓度增加,白刺试管苗叶片可溶性糖、脯氨酸含量和细胞质膜透性均呈持续上升趋势,叶片叶绿素含量和丙二醛含量分别呈先升后降、先降后升的趋势,并在50 mmol·L-1 NaCl处理时分别达到最高值和最低值.(3)随着NaCl处理浓度增加,白刺试管苗Na+含量和根系K+含量呈增加趋势且各处理均显著高于对照,幼苗Ca2+含量和地上部K+含量却呈减少趋势,而Mg2+含量较稳定;同时其Na+/K+ 、Na+/Ca2+和Na+/Mg2+随NaCl处理浓度增加而升高.研究发现,在低盐浓度(≤50 mmol·L-1NaCl)胁迫下,白刺试管苗能积累Na+离子和有机渗透调节物质,在根系中维持较高水平的K+和Ca2+含量以及较低水平的Na+/K+和Na+/Ca2+比,以降低白刺细胞渗透势来适应盐渍环境,从而保持其较高的生长水平.     

外源EBR对NaCl胁迫下燕麦幼苗无机离子吸收、运输和分配的影响

为了探讨外源2,4-表油菜素内酯(2,4-epibrassinolide,EBR)诱导燕麦(Avena sativa L.)幼苗抗盐性的效果及其生理调节机制,以"青引2号"和"加燕2号"燕麦为材料,研究NaCl胁迫下施用外源EBR对燕麦幼苗无机离子吸收、运输和分配的影响。结果表明:100mmol·L-1NaCl胁迫下,"青引2号"和"加燕2号"燕麦幼苗叶片和根系中的Na+、Cl-含量均显著升高,对阳离子的吸收产生了拮抗作用,导致燕麦幼苗叶片和根系中的K+、Ca2+、Mg2+、Mn2+、Fe2+、Zn2+、Cu2+含量显著降低,离子稳态平衡被打破;100 mmol·L-1NaCl胁迫下,施用0.01μmol·L-1外源EBR后,"青引2号"和"加燕2号"燕麦幼苗叶片和根系中的Na+和Cl-含量显著降低,促进了燕麦幼苗根系对K+、Ca2+、Mg2+、Fe2+、Mn2+、Cu2+和Zn2+的吸收,叶片和根系中K+/Na+、Cl-/Na+、Ca2+/Na+、Mg2+/Na+、Fe2+/Na+、Mn2+/Na+、Cu2+/Na+和Zn2+/Na+显著升高,并且有效调控燕麦幼苗体内无机离子的运输比和阳离子的运输选择性比率,离子稳态重新达到平衡状态;说明外源EBR能够缓解NaCl胁迫下Na+和Cl-对燕麦幼苗所造成的离子毒害作用,有效调控燕麦幼苗对无机离子的选择性吸收、运输和分配,对维持燕麦幼苗体内的离子稳态平衡具有正向调控作用。     

外源EBR对NaCl胁迫下燕麦幼苗无机离子吸收、运输和分配的影响

为了探讨外源2,4-表油菜素内酯(2,4-epibrassinolide,EBR)诱导燕麦(Avena sativa L.)幼苗抗盐性的效果及其生理调节机制,以"青引2号"和"加燕2号"燕麦为材料,研究NaCl胁迫下施用外源EBR对燕麦幼苗无机离子吸收、运输和分配的影响。结果表明:100mmol·L-1NaCl胁迫下,"青引2号"和"加燕2号"燕麦幼苗叶片和根系中的Na+、Cl-含量均显著升高,对阳离子的吸收产生了拮抗作用,导致燕麦幼苗叶片和根系中的K+、Ca2+、Mg2+、Mn2+、Fe2+、Zn2+、Cu2+含量显著降低,离子稳态平衡被打破; 100 mmol·L-1NaCl胁迫下,施用0.01μmol·L-1外源EBR后,"青引2号"和"加燕2号"燕麦幼苗叶片和根系中的Na+和Cl-含量显著降低,促进了燕麦幼苗根系对K+、Ca2+、Mg2+、Fe2+、Mn2+、Cu2+和Zn2+的吸收,叶片和根系中K+/Na+、Cl-/Na+、Ca2+/Na+、Mg2+/Na+、Fe2+/Na+、Mn2+/Na+、Cu2+/Na+和Zn2+/Na+显著升高,并且有效调控燕麦幼苗体内无机离子的运输比和阳离子的运输选择性比率,离子稳态重新达到平衡状态;说明外源EBR能够缓解NaCl胁迫下Na+和Cl-对燕麦幼苗所造成的离子毒害作用,有效调控燕麦幼苗对无机离子的选择性吸收、运输和分配,对维持燕麦幼苗体内的离子稳态平衡具有正向调控作用。     

水杨酸对NaCl胁迫下菊芋幼苗光合作用及离子吸收的影响

为探明水杨酸(SA)对NaCl胁迫下菊芋耐盐生理的调控作用,研究了100μmol·L-1水杨酸对不同浓度NaCl胁迫下菊芋幼苗光合响应特征及离子吸收运输的影响.结果表明:施用水杨酸不仅能够有效缓解NaCl胁迫对菊芋光合作用的抑制,促进NaCl胁迫下菊芋幼苗各种光合色素含量、净光合速率、蒸腾速率、气孔导度和水分利用效率的增加,降低细胞间隙CO2浓度,同时也能明显降低NaCl胁迫下菊芋体内Na+的积累,促进菊芋幼苗对K+和Ca2+的吸收和向上运输,其中在100 mmol·L-1 NaCl处理下施用水杨酸处理的菊芋叶片中K+和Ca2+含量分别比未施用水杨酸处理增加了12.9％和14.7％,而Na+含量则降低了30.6％.由此证明,一定浓度外源水杨酸的施用有利于促进NaCl胁迫下菊芋幼苗光合功能的改善,以及有效维持菊芋幼苗体内矿质营养元素含量平衡,从而增强菊芋对NaCl胁迫的抗性,提高NaCl胁迫下的生产力.     

NaCl胁迫对2个杨树品系扦插苗生长及体内离子含量和运输的影响

以杨树(Populus spp.)品系“南杨1号”(Nanyang No.1)和“南杨2号”(Nanyang No.2)为实验材料,研究了不同浓度(0、75和150 mmol·L-1)NaCl胁迫条件下2个杨树品系扦插苗生长及不同器官中离子(N、P、K+、Na+、Ca2+、Mg2+和Cl-)含量与运输的差异.结果表明:随NaCl浓度的提高,2个杨树品系的单株干质量以及“南杨1号”的根冠比均逐渐降低,但“南杨2号”的根冠比呈现先增大后减小的趋势;除P和Mg2+含量外,2个品系根、新生枝条和叶片中营养元素的含量均逐渐降低,Na+和Cl-含量以及Na+/K+和Na+/Ca2+比值均逐渐增加,但Na+和Cl-含量以及Na+/K+和Na+/Ca2+比值的增幅在根中均最高、在叶片中均最小.在150 mmol·L-1NaCl胁迫条件下,2个品系的单株干质量和根冠比以及根、新生枝条和叶片中N、P、K+、Ca2+和Mg2+含量均最低,Na+和Cl-含量以及Na+/K+和Na+/Ca2+比值均最高,且与对照有显著差异.在NaCl胁迫条件下,2个品系从根到新生枝条、从新生枝条到叶片的离子运输相对选择性比率RSK+,Na+和RSCa2+,Na+基本上均小于对照,其中,从根到新生枝条的RSx+,Na+和RSCa2+,Na+均大于从新生枝条到叶片.总体上看,在NaCl胁迫条件下“南杨2号”的单株干质量和根冠比、各器官的N和P含量、不同器官间的RSK+Na+和RSCa2+,Na+均高于“南杨1号”,“南杨2号”各器官的Na+和Cl-含量以及Na+/K+和Na+/Ca2+比值的增幅均低于“南杨1号”.综合分析结果表明:NaCl胁迫对2个杨树品系扦插苗的生长及体内离子的分布及运输均有一定的影响,但总体上看,“南杨2号”对NaCl胁迫的耐性优于“南杨1号”.     

盐胁迫对二穗短柄草幼苗生长及不同器官中盐离子稳态的影响

采用4种浓度的NaCl溶液(50、100、150、200 mmol/L)处理二穗短柄草和拟南芥(对照)幼苗,测定不同浓度盐胁迫下2种植物幼苗的生长指标和离子分布,以探讨二穗短柄草在盐胁迫下主要阳离子平衡机制.结果表明:(1)盐胁迫显著抑制二穗短柄草根叶的生物量积累.(2)根冠比数据显示,在盐胁迫条件下二穗短柄草能够更好地维系地下部分的生物量积累.(3)在4种浓度盐胁迫下,二穗短柄草叶中Na+含量低于根系,而且K+、Cl-含量和K+/Na+比值始终高于根系,说明在二穗短柄草中Na+从地下到地上的转运受到抑制,但对Cl-的转运缺乏有效的调控.(4)回归分析发现,盐胁迫下二穗短柄草和拟南芥根部Na+与K+含量变化呈正相关关系,而在叶部则不相关,说明二穗短柄草和拟南芥Na+与K+在根部具有相同的离子通道,而在叶部却具有各自独立的转运途径.     

NaCl胁迫对坪山柚、福橘实生苗矿质营养吸收特性的影响

通过沙培和水培实验,采用原子吸收分光光度计法和离子吸收动力学方法,对NaCl胁迫下坪山柚(Citrus grandis Osbeck 'Pingshanyou')和福橘(C. reticulata Blanco 'Fuju')实生苗矿质营养吸收特性进行研究. 结果表明, 随NaCl浓度增加, 坪山柚和福橘幼苗地上部及根部Na 、 Cl-含量明显增加, K 、 Ca2 含量降低. 相同浓度NaCl胁迫下, 坪山柚地上部及根部Na 、 Cl-含量分别低于福橘, 而根部K 、 Ca2 含量及地上部K 含量、 K /Na 值、 Ca2 /Na 值均高于福橘.NaCl胁迫下,坪山柚、福橘幼苗Na 吸收量高于Cl-吸收量,Na 及 Cl-的吸收速率均随NaCl浓度的增大而增加.相同浓度NaCl胁迫下,坪山柚对Na 、Cl-的吸收速率低于福橘,这与坪山柚对Na 、Cl-的吸收具有较大的Km值及较小的Vmax值一致,表明坪山柚幼苗比福橘幼苗耐盐性强.     

NaCl胁迫对玉米幼苗不同器官离子含量的影响

在实验室水培条件下,研究了NaCl胁迫下玉米幼苗不同器官中Na+、K+,Ca2+,Mg 2+和Cl-含量的变化.结果表明:玉米各个部分Na+和Cl-含量、Na+/K+和Na+/Ca2+比值均随着培养液中NaCl浓度的增加而迅速提高,Na+,K+和Cl-含量的变化幅度为根系>成熟叶叶鞘>生长叶>成熟叶叶片,玉米幼苗根系最易受外界离子浓度的影响,叶片受外界环境影响较小;各器官中Ca2+、Mg2+对盐胁迫的响应不一致,NaCl胁迫使根系中Ca2+、Mg2+含量下降,成熟叶叶鞘中Mg2+含量变化规律性不明显,而NaCl胁迫下,成熟叶叶片中Ca2+、Mg2+含量增加;玉米幼苗具有拒Na+机制,具有一定的耐盐性,它的耐盐性是通过根和成熟叶叶鞘来实现的,Na+主要贮存在根系和成熟叶叶鞘中,而向成熟叶叶片和生长叶中运输较少;成熟叶叶鞘同时还具有拒Cl-能力.     

不同耐盐性药用甘草幼苗根对Na~+的响应及其维管组织变化

以甘草属2种耐盐植物胀果甘草、乌拉尔甘草为材料,用不同浓度(50、100、150、200、250mmol·L-1)NaCl处理幼苗21d后,分析其生物量和根、茎、叶中的Na+、K+含量以及K+/Na+,计算根的离子选择吸收和运输系数,并应用光学显微镜观察比较二者的维管组织结构变化,以揭示2种药用甘草幼苗根对Na+的响应及其维管组织结构的变化特征,探讨甘草的耐盐机理。结果表明:(1)NaCl胁迫使2种甘草幼苗生物量均下降,在NaCl浓度为250mmol·L-1时,胀果甘草、乌拉尔甘草幼苗生物量分别是对照的53.34%、46.21%,胀果甘草耐盐性强于乌拉尔甘草。(2)随着NaCl浓度上升,2种甘草根积累的Na+显著增多,其中胀果甘草在所有盐处理下,根Na+含量均高于其它器官,说明其根对吸收的Na+具有显著截留效应;而乌拉尔甘草只在0~150mmol·L-1 NaCl范围内,根Na+含量显著高于叶片,当NaCl为200、250mmol·L-1时,叶片Na+含量显著高于根,说明乌拉尔甘草根对Na+的截留能力有限。(3)在相同盐处理下,胀果甘草离子选择吸收系数SAK,Na、离子运输系数STK,Na均大于乌拉尔甘草,胀果甘草根抑制Na+、促进K+向地上部运输的能力强于乌拉尔甘草。(4)乌拉尔甘草在NaCl为150、200mmol·L-1、胀果甘草在250mmol·L-1时,根结构对盐胁迫产生应激性响应,维管组织比例显著上升,有助于提高根向上的运输能力,减少盐害。研究表明,2种药用甘草根对Na+截留作用和向上运输时促K+抑Na+能力的差异,是导致其耐盐能力不同的主要原因,根对Na+的积累和截留作用的差异与根的结构响应相吻合,能较好地解释二者的耐盐性差异。     

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