油松幼苗非结构性碳水化合物对干旱胁迫的阶段性响应

为探讨干旱胁迫对油松非结构性碳水化合物（NSC）的影响及其响应机制,以2年生油松幼苗为对象,设置适宜水分、轻度、中度和重度干旱胁迫处理（即80%、60%、40%和20%田间持水量）,比较幼苗在不同胁迫时间（15、30、45和60 d）各器官NSC含量的变化规律。结果表明：不同干旱胁迫处理程度与时间对油松幼苗当年生叶、1年生叶、茎、粗根和细根的可溶性糖、淀粉及总NSC含量均具有显著交互作用。干旱胁迫15 d时,当年生叶NSC含量在干旱胁迫处理显著低于适宜水分处理,细根NSC含量在轻度和重度胁迫处理显著高于适宜水分处理。干旱胁迫45 d时,随着胁迫程度增加,当年生叶、1年生叶、茎、粗根和细根淀粉含量均呈增加趋势。干旱胁迫60 d时,随着胁迫程度增加,细根淀粉含量呈下降趋势,细根可溶性糖及NSC含量在胁迫处理显著低于适宜水分处理。综上所述,油松幼苗胁迫初期,NSC优先供给细根以促进吸收水分,而长期胁迫,将导致NSC向下运输受阻,根系生长和吸收功能下降。这种NSC对干旱胁迫阶段性响应策略的揭示为东北地区油松幼苗造林最佳时间选择及水分管理提供数据支持。     

干旱胁迫下沙棘叶片细胞膜透性与渗透调节物质研究

研究了在干旱胁迫下沙棘幼林苗木渗透调节能力与沙棘耐旱性的关系。结果表明：长期轻度及中度干旱胁迫下渗透调节物质中可溶性糖、游离氨基酸、Pro在干旱中、后期累积显著增加而降低渗透势,使沙棘具备较强的渗透调节能力而表现为低水势耐旱特性;K^ 在干旱下无显著累积。渗透调节物质（可溶性糖、游离氨基酸、Pro）的共同作用,使长期轻度、中度干旱下沙棘叶片可溶性蛋白降解少,细胞膜透性和MDA含量增加缓慢,重度二进下也能在一定时间内保持稳定,这些物质是构成沙棘强耐旱性的内在基础。     

黄土高原常用造林树种水分利用特征

在适宜土壤水分、中度干旱和严重干旱3种土壤水分条件下研究了黄土高原干旱、半干旱地区常用的人工造林树种84k杨树（Populus spp．）、刺槐（Robinia pseudoacacia）、沙棘（Hippophae rhamnoides）和油松（Pinus tabulaeformis）苗木生长及水分利用特征。结果显示,干旱胁迫使各树种成活率、生长速率、光合速率均显著下降;84k杨树和刺槐单叶水分利用率（WUE）在适宜水分下最高,沙棘的在中度干旱下最高;在中度干旱下,4个树种的总水分利用率最高。而严重干旱下最低。无论干旱与否,4个树种中沙棘生长速率最高。在中度干旱条件下,4个树种均可良好生长,而严重干旱下生长均受到显著抑制,其中84k杨树受影响最大;4个树种中沙棘和油松的耐旱性较强,同时油松在各种土壤水分下其生长速度和干物质生产均显著低于其它3个树种;刺槐和84k杨树的耗水量、生物量及水分利用率在3种土壤水分下均显著高于沙棘和油松,84k杨树和刺槐均属于高耗水树种;研究结果表明。84k杨树和刺槐不适宜大面积栽植在黄土高原缺水地区,仅适合栽植在阴坡、沟道等适宜水分条件下。沙棘和油松则适宜栽植在土壤水分较低的地区,如阳坡、峁顶等立地条件上。     

成年侧柏和刺槐对春季干旱的适应策略

本研究以成年侧柏和刺槐为对象,分析春季干旱胁迫对叶片、根系形态和生理特性的影响,比较2树种在干旱胁迫下的适应策略。结果表明:春季干旱胁迫下,侧柏叶片脯氨酸和可溶性蛋白含量及SOD和POD活性显著低于刺槐叶片(P0.05),可溶性糖含量和CAT活性显著高于刺槐叶片(P0.05),两树种叶片丙二醛含量无显著差异(P0.05);侧柏根系脯氨酸和可溶性蛋白含量及POD和CAT活性显著低于刺槐根系(P0.05),可溶性糖和丙二醛含量显著高于刺槐根系(P0.05)。侧柏比叶重和根系活力显著高于刺槐(P0.05),刺槐根长密度和根面积指数显著高于侧柏(P0.05)。这说明春季干旱胁迫下成年侧柏和刺槐的渗透调节物质含量及抗氧化酶活性不同,春季干旱对两树种叶片伤害程度相似,而对侧柏根系伤害更大;成年侧柏主要采取耐旱策略,刺槐主要采用避旱策略。     

水分胁迫对杨树幼苗非结构性碳水化合物分配的影响

以1年生杨树幼苗为对象,采用盆栽控水法,设置适宜水分、轻度、中度和重度干旱胁迫处理,研究杨树幼苗叶、茎和根在处理15、30、45和60 d时非结构性碳水化合物(NSC)的变化。结果表明:与适宜水分处理相比,随着水分处理时间延长,水分胁迫导致杨树幼苗叶和茎的可溶性糖及NSC含量先增加后减少;根可溶性糖及NSC含量在轻度和中度胁迫处理呈下降趋势,在重度胁迫处理先增加后减少;叶淀粉含量在轻度胁迫处理先增加后降低,在中度和重度胁迫处理先减少后升高。水分处理45 d后,水分胁迫导致茎和根的淀粉及NSC含量显著下降。水分处理60 d时,NSC含量在各器官的下降率表现为根茎叶,淀粉含量下降率大于NSC含量。可溶性糖含量主要在叶中下降,在枝和根中保持稳定。水分胁迫导致杨树幼苗NSC储量降低,易遭受环境胁迫而导致死亡。     

油松幼苗对干旱胁迫的生理生态响应

在适宜水分(田间持水量为80%)、轻度干旱(60%)、中度干旱(40%)和重度干旱(20%)4种土壤水分条件下研究了油松的生理生态特征,结果显示; 油松各器官(根、茎、叶)的干物质积累量、干物质积累总量、相对生长率、株高和基径均表现为适宜水分＞轻度干旱＞中度干旱＞重度干旱,而根冠比大小顺序与其相反.气体交换参数(净光合速率、气孔导度、蒸腾速率) 随干旱程度的加剧显著下降,并且净光合速率的下降主要受气孔因素限制.油松的瞬时水分利用效率和长期水分利用效率(稳定碳同位素含量,δ13C)表现适宜水分＜轻度干旱＜中度干旱＜重度干旱,而且中度和重度干旱显著提高油松的水分利用效率.另外,单位干重叶片氮元素含量(N%)随胁迫增加呈下降趋势,而单位干重碳元素含量(C%)却与之相反,从而导致碳氮比随胁迫增加而增加,并且我们的结果显示光合速率与氮含量存在显著正相关. 结果表明,油松可以通过调节自身生长特征、生物量分配模式和叶片营养元素的含量及提高水分利用效率而增强应对干旱胁迫的能力.     

干旱对苗木萌芽期水分状况、ABA含量及萌芽特性的影响

 采用4种常见造林树种沙棘（Hippophae rhamnoides L.）、油松（Pinus tabulaeformis）、刺槐（Robinia pseudoacacia L.）和杨树(Populus simonii),研究水分胁迫下苗木移栽后萌芽过程中体内水分状况与ABA累积关系,探讨干旱使苗木致死的生理学机制。结果表明,土壤干旱导致苗木组织含水量、芽体生长速率、萌芽率及成活率显著下降;各树种在萌芽过程中其芽体和韧皮部中的脱落酸（ABA）含量随土壤干旱程度的加重而升高,并与苗体组织含水量、萌芽率及成活率呈显著负相关;抗旱性强的沙棘和油松芽体和韧皮组织中ABA绝对含量比杨树和刺槐高5～10倍左右;经统计分析发现,4种苗木的萌芽速度、萌芽率以及移栽成活率均与韧皮部的组织含水量显著相关。     

不同水分胁迫对绵毛水苏幼苗形态和生理特性的影响

以绵毛水苏幼苗为试材,以正常供水为对照,研究不同水分胁迫(淹水、渍水、中度干旱、重度干旱)对绵毛水苏形态和生理指标的影响。结果表明:(1)绵毛水苏植株在淹水处理3d后外围叶片坏死,根系死亡,但茎基部有不定根萌生;渍水处理植株地上部始终无明显变化,但部分根系根尖变褐色;干旱处理7d时叶片萎蔫,且重度干旱处理叶片萎蔫程度大于中度干旱。胁迫解除后,除淹水处理在第13天恢复生长外,其余处理均在第2天恢复正常生长。(2)绵毛水苏叶片含水量和根系活力在淹水处理下显著降低,在渍水处理下无明显变化;在干旱胁迫下,叶片含水量迅速下降,而根系活力升高。(3)在各水分胁迫条件下,绵毛水苏植株叶、根的相对电导率和MDA含量均较对照显著升高,且根部受损程度均重于叶片,其中淹水胁迫受损最严重。(4)淹水处理叶片可溶性蛋白含量下降,可溶性糖、游离脯氨酸持续积累;渍水和干旱处理叶和根的可溶性糖、可溶性蛋白和游离脯氨酸均升高。研究认为,绵毛水苏具有较强的渗透调节能力,在渍水和干旱胁迫解除后迅速缓解膜质过氧化伤害,恢复正常生长;绵毛水苏虽不能在长时间淹水条件下生长,但可在渍水条件下正常生长,且能忍受干旱胁迫,可应用于滨水消落带等水分变化较大的区域。     

小叶锦鸡儿幼苗非结构性碳水化合物积累及分配对干旱胁迫的响应

以2年生小叶锦鸡儿幼苗为研究对象,采用盆栽控水法,设置适宜水分、轻度、中度和重度胁迫处理(即田间持水量的80%、60%、40%和20%),探讨小叶锦鸡儿幼苗在干旱胁迫历时15、30、45和60 d各器官非结构性碳水化合物(NSC)的响应规律。结果表明:不同干旱胁迫处理程度与时间对小叶锦鸡儿幼苗叶片、茎、粗根和细根可溶性糖、淀粉及总NSC含量均具有显著交互作用。轻度胁迫下,各器官可溶性糖、淀粉及总NSC含量在胁迫30 d时均显著低于适宜水分处理,细根可溶性糖和粗根淀粉含量在胁迫60 d时显著高于适宜水分处理。中度胁迫下,随着胁迫时间延长,茎和粗根可溶性糖含量先低于适宜水分处理,而后逐渐增加;与轻度胁迫处理相比,叶片、茎和细根可溶性糖含量增加,茎和粗根淀粉含量降低。重度胁迫下,各器官淀粉含量在胁迫15 d时显著低于适宜水分处理;在胁迫60d时显著高于适宜水分处理。以上结果说明,小叶锦鸡儿幼苗通过调整各器官NSC积累及分配应对不同干旱环境。     

栓皮栎幼苗对土壤干旱胁迫的生理响应

以栓皮栎一年生盆栽苗为实验材料,采用称重控水的方法,设置不同土壤水分胁迫梯度,系统分析其幼苗在不同干旱胁迫条件下的生理生化响应特征,以探索栓皮栎耐旱特性.结果显示:(1)栓皮栎幼苗叶片中3种保护酶(SOD、POD、CAT)活性在对照(CK,土壤相对含水量19.5％～21.5％)条件下保持稳定,而中度干旱(T2,9.5％～11.5％)和重度干旱(T3,5.5％～7.5％)条件下,随着胁迫时间的延长呈先增高后降低的趋势,且变化的幅度在不同胁迫强度下存在差异.(2)在整个干旱胁迫过程中,各胁迫处理叶片丙二醛(MDA)含量均呈上升趋势,不同胁迫强度的变化幅度不同;叶片中的可溶性蛋白含量和根系活力随着干旱胁迫程度的增强呈先增高后降低的趋势.(3)栓皮栎幼苗叶片的脯氨酸含量随着干旱胁迫时间的延长表现出先增加后降低的趋势;叶片叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素含量以及叶绿素a/b值均呈逐渐降低的趋势.研究表明,栓皮栎幼苗在短期和轻度干旱胁迫下通过提高自身的保护酶活性、增加可溶性蛋白和脯氨酸含量、提高根系活力等来抵御干旱环境的伤害,从而表现出较强的耐旱特性;而在重度干旱胁迫条件下,栓皮栎幼苗自我调节能力丧失,体内代谢紊乱,导致保护酶活性、可溶性蛋白、脯氨酸含量和根系活力等下降,从而受到干旱伤害.     

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