结实期土壤水分亏缺影响水稻籽粒灌浆的生理原因

通过分析结实期土壤水分亏缺对水稻(Oryza sativa)籽粒中蔗糖向淀粉合成的生理代谢中关键酶活性及籽粒灌浆的调节作用, 探讨土壤水分亏缺影响水稻籽粒灌浆的生理机制。结果表明, 适度土壤水分亏缺诱导了灌浆高峰期(花后15-20天)水稻籽粒中蔗糖合成酶、腺苷二磷酶葡萄糖焦磷酸化酶、可溶性淀粉合成酶及淀粉分支酶活性的增加, 提高了籽粒灌浆中前期(花后10-20天)籽粒中淀粉积累速率和籽粒灌浆速率。但在灌浆后期(花后20-30天)籽粒中, 上述关键酶活性下降较快, 籽粒活跃灌浆期明显缩短, 灌浆前中期灌浆速率的增加不能完全补偿灌浆期缩短带来的同化物积累损失, 导致水分亏缺处理水稻籽粒充实不良, 结实率、籽粒重和产量显著降低。研究认为, 灌浆期土壤水分亏缺引起的灌浆后期籽粒中蔗糖向淀粉合成代谢中一些关键酶活性快速下降和籽粒内容物的供应不足是籽粒淀粉积累总量减少、粒重降低的主要生理原因。     

淀粉含量不同的玉米自交系籽粒淀粉积累及其关键酶活性

以2个高淀粉和2个低淀粉玉米自交系为材料,分析了玉米籽粒淀粉的动态积累规律,同时对高低淀粉玉米籽粒灌浆过程中淀粉生物合成关键酶活性的动态变化及其与淀粉积累动态的相关性进行讨论分析。研究结果表明:灌浆过程中4个自交系淀粉含量变化趋势均呈sigmoid型曲线。灌浆过程中ADPG-PPase(腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶)、SSS(可溶性淀粉合成酶)、GBSS(颗粒结合淀粉合成酶)活性均呈单峰曲线变化,峰值都出现在20～30DAP(授粉后天数)。2个高淀粉自交系的Q酶(淀粉分支酶)活性也呈单峰曲线变化,峰值也出现在20DAP,而2个低淀粉自交系的Q酶活性则呈双峰曲线变化,2个峰值分别出现在15～20DAP和30～35DAP。4个自交系籽粒淀粉的积累速率与各自交系ADPG-PPase、SSS和GBSS的活性变化呈极显著正相关。各自交系关键酶活性之间,ADPG-PPase、SSS和GBSS三者间活性变化呈极显著正相关,这3种酶活性变化与Q酶活性变化也呈不同程度的正相关。     

硫营养对小麦籽粒淀粉合成及相关酶活性的影响

在田间条件下,研究了施硫对小麦籽粒淀粉合成及相关酶活性的影响.结果表明:在0～20 cm土层土壤有效硫含量为5.84 mg/kg的地块上施硫不仅提高了小麦籽粒中蔗糖的含量,而且催化蔗糖降解代谢的蔗糖合成酶(SS)活性提高,利于籽粒蔗糖的降解.施硫显著提高了灌浆期间籽粒可溶性淀粉合成酶(SSS)活性,并使腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶(ADPGPPase)和束缚态淀粉合成酶(GBSS)活性在灌浆中、后期维持在较高水平,对直链和支链淀粉的合成都起促进作用, 使总淀粉积累增加,千粒重提高,产量增加.     

氮素水平对冬小麦籽粒灌浆过程中淀粉合成关键酶活性的影响

小麦籽粒灌浆过程中,淀粉合成关键酶腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶(ADPG-PPase)、可溶性淀粉合成酶(SSS)、淀粉分支酶(SBE)和束缚态淀粉合成酶(GBSS)均随着灌浆进程呈单峰曲线变化,峰值出现在花后25d;不同氮肥施用量对灌浆前期酶活性的影响较小,而在花后20d之后影响较大;随着氮肥施用量的增加,4种酶活性均呈增加趋势,但氮肥过量时酶活性下降,表明适当增加施氮量有利于淀粉合成关键酶活性的提高。     

糯性和非糯性小麦灌浆期胚乳直/支链淀粉积累及其相关酶活性研究

选用3份糯性和2份非糯性小麦材料,通过田间试验在灌浆过程中分别检测了各材料的籽粒直链和支链淀粉积累量、淀粉积累速率及淀粉合成关键酶活性的动态变化过程,探讨籽粒淀粉累积与相关酶活性的关系.结果表明:(1)非糯小麦在花后7 d前均未检测到直链淀粉存在,而此时已经检测到支链淀粉含量,并且糯小麦仅含有支链淀粉,支链淀粉早于直链淀粉合成.(2)糯性和非糯性小麦灌浆期籽粒的直、支链淀粉积累速率均呈先增加后降低的趋势,且直、支链淀粉最终积累量取决于最大积累速率和平均积累速率的大小,而积累活跃期的调节作用较小;糯性和非糯性小麦在淀粉合成过程中的腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶(AGPP)、可溶性淀粉合成酶(SSS)、颗粒结合型淀粉合成酶(GBSS)和淀粉分支酶(SEB)活性均呈单峰曲线变化,活性峰值基本上都出现在花后20～25 d左右.(3)直链淀粉积累速率与AGPP、SSS、GBSS和SBE活性变化显著或极显著正相关,而支链淀粉积累速率仅与SSS活性变化极显著正相关,总淀粉积累速率与AGPP和SSS活性变化显著或极显著正相关.     

云南野生稻籽粒淀粉合成关键酶活性测定

为研究云南3种野生稻直链淀粉合成机制并利用其直链淀粉含量较低的优良品质,以云南3种野生稻和4种当地栽培稻为材料,研究野生稻灌浆期籽粒4种淀粉合成关键酶(包括ADPG焦磷酸化酶、可溶性淀粉合成、颗粒凝结型淀粉合成酶、淀粉分支酶)活性变化。结果表明,野生稻中4种淀粉合成酶的变化趋势与栽培稻相似,但活性有较大差别。颗粒凝结型淀粉合成酶的活性与直链淀粉含量呈正相关,说明在野生稻中同样是由颗粒凝结型淀粉合成酶控制直链淀粉的合成。同时发现在同一灌浆期,同种材料中可溶性淀粉合成酶和淀粉分支酶的活性变化呈相反趋势,推测这两种酶之间可能在淀粉合成过程中存在某种反馈调节机制。     

转反义Wx基因水稻颖果中与淀粉合成和积累相关酶活性的变化

将反义Wx基因转入水稻,导致Wx蛋白不同程度减少,颖果中的直链淀粉含量不同程度下降,总淀粉含量显著降低,直链淀粉与总淀粉的比值极显著降低。在水稻颖果发育过程中,ADPG-PPase、GBSS、SSS和SBE的活性在灌浆前期迅速升高,达最大值后很快下降,在灌浆中后期下降趋缓。Wx蛋白减少后的转基因水稻颖果中的GBSS活性明显下降,下降幅度与直链淀粉含量相一致,而且活性高峰期比其亲本有所提前。转基因水稻颖果中ADPG-PPase和SSS的活性在颖果发育的前中期,SBE则在中后期高于相应的亲本。     

Na2CO3胁迫下青海星星草种子萌发过程中淀粉酶活性等的变化

对Na2CO3胁迫下青海星星草种子萌发过程中淀粉酶活性、可溶性糖含量、呼吸强度的变化进行了研究。结果表明在Na2CO3胁迫下,种子萌发过程中淀粉酶活性、可溶性糖含量、呼吸强度与空白对照相比均下降,当Na2CO3浓度大于5.00%时,青海星星草种子在播种后至测量结束时,淀粉酶活性、可溶性糖含量、呼吸强度几乎都没有变化,三者与Na2CO3胁迫浓度的负相关关系均极其显著。在播种后的1～8d可溶性糖含量的变化与淀粉酶活性的变化基本趋于一致,两者呈显著的正相关关系。第8天以后,可溶性糖含量开始降低,而淀粉酶活性继续升高,说明可溶性糖已被利用、转化或合成新物质,Na2CO3胁迫下可溶性糖含量减少主要是因为淀粉酶活性受到了抑制。水解酶活性降低、储藏物质不能动员导致其不能水解、呼吸代谢受抑制是Na2CO3胁迫下青海星星草种子萌发受抑制的主要原因。     

葛根淀粉合成关键酶活性动态及其与块根产量和淀粉积累的相关性研究

为探讨葛根发育过程中淀粉合成关键酶活性与块根产量和淀粉积累的关系,以初步揭示其内在的生理机制。该研究以‘桂葛1号’粉葛和‘桂葛8号’野葛为材料,采取生理测定法对农艺性状、直链和支链淀粉的含量、淀粉合成关键酶活性等进行测定,并对葛根发育过程中淀粉合成关键酶活性、农艺性状和淀粉含量动态变化的关系进行相关性分析。结果表明：(1)块根发育过程中,两品种葛根腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶(AGPase)、可溶性淀粉合成酶(SSS)、束缚性结合淀粉合成酶(GBSS)和淀粉分支酶(SBE)的活性呈现先增大后降低的单峰曲线变化,与直链淀粉、支链淀粉和总淀粉含量由缓慢增长到快速增长后趋于稳定的变化趋势基本一致,即在块根形成期至膨大期逐渐增长,至膨大后期达到最大,之后迅速下降,至成熟期缓慢下降,并维持在较高水平。(2)‘桂葛8号’的淀粉含量和产量显著高于‘桂葛1号’,其酶活性也均显著高于‘桂葛1号’。(3)葛块根的根长、根粗、单株重、干物质含量、产量表现为“缓慢-快速-稳定”的变化趋势,淀粉含量表现出类似变化。(4)相关性分析结果显示,4个淀粉合成关键酶活性与块根直链淀粉、支链淀粉及总淀粉含量、根长均呈显著或...     

蒙古莸幼苗干旱致死过程中非结构性碳水化合物的变化

以一年生蒙古莸幼苗为对象,设置适宜水分、慢速干旱致死和快速干旱致死3个处理,研究不同干旱强度致死下蒙古莸幼苗各器官中非结构性碳水化合物(NSC,包括可溶性糖和淀粉)的含量变化及其分配规律.结果表明:慢速干旱致死胁迫下各器官可溶性糖含量与适宜水分组无显著差异.随时间的推移,茎可溶性糖含量先增加后减少,淀粉和NSC含量增加;粗根可溶性糖含量减少,淀粉和NSC含量增加;叶可溶性糖含量增加,淀粉和NSC含量减少.致死时(80 d),叶、茎、粗根和细根的NSC含量分别为6.2%、7.8%、8.3%和7.4%.快速干旱致死胁迫下,各器官可溶性糖含量均高于适宜水分处理组,而淀粉和NSC含量均低于适宜水分组.随时间的推移,根可溶性糖含量下降,淀粉和NSC含量上升;茎可溶性糖、淀粉和NSC含量均上升;叶可溶性糖含量上升,淀粉和NSC含量下降.致死时(30 d),叶、茎、粗根和细根的NSC含量分别为5.9%、6.6%、8.9%和7.7%.应对不同的干旱致死情况,蒙古莸幼苗各器官间非结构性碳水化合物呈现出不同的动态变化.在慢速干旱致死胁迫下,NSC优先为维持各器官生理代谢活动提供能量;而在快速干旱致死下,NSC主要以可溶性糖形式维持植物代谢,调节渗透势,促进吸水,应对急剧的干旱胁迫.     

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