低温生物学的现状与展望

低温生物学是探索低温条件下生命现象的特征和规律以及研究生物体保存的一门新兴边缘科学,它在医学、生物学、优生学、农林牧渔业、商业、国防、空间、极地开发、高山考察,以及稀有动植物良种的保存繁衍等领域,均有重要的意义和显著的效益。在低温生物学技术开发中,应正确选择和运用抗冻剂、最佳储存温度、最佳降温和复温的程序和速度,加强低温损伤机制和低温生物工程的研究,大力开发低温生物学的理论和应用潜力。     

低温生物学的应用

低温生物学的应用张秀华（山东省临沂教育学院生物系２７６００３）低温生物学是研究低温对生物作用规律的科学，研究低温对生物的影响、作用机制及低温的生物学应用。低温生物学与工业、农业、医疗卫生及生命科学研究有着密切联系。１低温的损伤作用及其应用生物对低温的...     

红细胞低温显微动态图象处理技术的建立和应用研究

本文报道了一种新型的低温生物学实验系统——红细胞低温显微动态图象处理系统,该系统将先进的计算机控温、图象处理技术和低温显微镜及摄录象机有机地联成一体。将此技术应用于红细胞的低温冰冻保存实验,具有能实时记录血细胞在冰冻过程中的实验参数(如时间、温度、降温速率等)与细胞图象,能对其图象处理及面积、体积测量,也能使细胞呈现伪彩色及测定红细胞冰冻损伤程度。该系统是一新的综合性的低温生物学研究仪器,对研究器官保存与移植具有明显意义。     

植物组织培养物的超低温保存

引言十九世纪末,诞生了一门新的科学——低温生物学(Cryobiology)。气体液化技术使人类可以获得近乎生命的凝固状态。1949年发现了甘油可以防止冰冻对活细胞的伤害,对低温生物学有重要贡献。从而导致了在许多不同领域内广泛应用低温保护技术。超低温通常指低于-80℃的低温,常用的有干冰(-79℃)、深冷冰箱、液氮(-196℃)及液氮蒸汽相(-140℃)。这样低的温度下保存生物材料,可以大大减慢、甚至终止代谢和衰老过程,因而能     

低温微生物研究进展

低温微生物指生活在低温环境下的微生物。这类微生物可细分为两类。一类是必须生活在低温条件下,在0℃可生长繁殖,最适温度不超过15℃,最高温度不超过20℃的微生物,称之为嗜冷菌（邱yeh叶加ies）。另一类是能在低温条件下生长,在0—5℃可生长繁殖,最高温度可达20℃以上的微生物,称之为耐冷菌（psyChrotrophS）。这两类微生物的生态分布和低温生物学特性均存在差异,它们以独特的生理功能适应环境。研究这类微生物不仅具有重要的理论意义,而且在实际应用中已经产生了日益明显的经济意义,同时它们是生物技术和生物产业发展的十分重…     

低温胁迫对“繁景”杜鹃生理特性及叶片超微结构的影响

"繁景"杜鹃为杂交后代优良新种,研究其对低温的耐受能力,为宁波及周边城市将其作为绿化植物提供参考。该研究以一年生杂交后代优良株系"繁景"为材料,采用盆栽试验,利用人工降温的方法,研究不同低温(0℃,-3℃,-6℃,-9℃)对其生长状态、生理生化及叶片超微结构的影响。结果表明:在-3℃和0℃的低温胁迫下,叶绿素含量降低缓慢且与处理前变化不显著,在-9℃和-6℃的低温胁迫下,其叶绿素含量要显著低于处理前和对照组,不同低温处理下,叶片光合速率均呈下降趋势,至试验结束时,光合速率与温度成正比。在-9℃和-6℃低温胁迫下,其叶片相对电导率和丙二醛(Malondialdehyde,MDA)的含量增长最快,且过氧化氢酶(Cata-lase,CAT)、以及超氧化物歧化酶(Superoxide Dismutase,SOD)、过氧化物酶(Peroxidase,POD)活性下降幅度最大,在-3℃和0℃低温胁迫下,MDA的含量增长较明显,但可溶性蛋白,CAT,POD及SOD活性变化不明显。温度降低对其叶片超微结构的影响较大,在0℃和-3℃低温胁迫下,其细胞结构正常;在-6℃低温胁迫下,类囊体结构开始模糊,淀粉粒和嗜锇颗粒变大且增多;在-9℃低温胁迫下,细胞膜开始解体,叶绿体被膜破损缺失严重,空洞化程度严重,部分细胞甚至成为空细胞。综合各指标变化情况,杜鹃优良株系能耐受的较低温度为-6℃。因此,杜鹃该优良株系为较耐寒品种,可作为宁波及周边城市良好的杜鹃花绿化候选材料。     

低温诱导水稻幼苗的光氧化伤害

通过分析MDA,GSH,Asc和Chl含量及质膜透性,探讨了低温诱导水稻幼苗的光氧化伤害。在5℃、白昼PFD为400μmol m~(-2)s~(-1)对,叶片光氧化伤害随低温处理时间的延长而加强,其程度并随温度下降而加剧;耐冷不同的品种表现也有差异。在昼夜10℃/0℃温度下,叶片光氧化程度随PFD的提高而增强。低温处理后恢复期间,470μmol m~(-2) s~(-1)光强会加剧光氧化伤害,而60μmol m~(-2) s~(-1)光强则有利于伤害的恢复。光是植物冷害研究中不可忽略的环境因子。     

低温微生物适应低温的分子机制

根据Ｍｏｒｉｔａ和Ｒｕｓｓｅｌ的定义 ,低温微生物可分为两类 :一类是其最高生长温度低于2 0℃的微生物称嗜冷菌 (ｐｓｙｃｈｒｏｐｈｉｌｅｓ) ,另一类是指在 0～ 40℃可以生长的微生物称耐冷菌 (ｐｓｙｃｈｒｏｔｒｏｐｈｓ)。这些微生物体内的温度与环境温度很接近。尽管低温对生化反应有着强烈的负效应 ,但低温微生物在低温下却能成功地生长与繁殖 ,它们因此产生了各种各样的适应机制 ,主要是细胞膜、蛋白质、酶分子水平上发生了精细的组成和结构的变化[1] ,因此弥补了低温对生长的有害影响。催化生物体内所有生化反应的酶是生物体适…     

低温对橘小实蝇羽化的影响

【背景】橘小实蝇是重要的检疫性害虫,发生危害严重。有关低温对橘小实蝇成虫羽化的影响尚未见报道。【方法】通过设置不同温度(8、4、0和-4℃)及处理时间(12、18和24 h),研究了橘小实蝇羽化率和羽化时间的变化。【结果】随着温度的降低,橘小实蝇羽化率和羽化时间显著降低和延长。羽化率可从正常温度(28℃)下的100.0%降低至6.7%(0℃);羽化时间可从正常温度(28℃)下的9.0 d延长至12.5 d(0℃)。当温度为-4℃时,橘小实蝇不能正常羽化。【结论与意义】橘小实蝇的耐寒性较差。本研究可为该虫适生区划定提供理论依据。     

低温酶冷适应的分子机制及其在生物技术中的应用

低温酶 (ｃｏｌｄ ａｄａｐｔｅｄｅｎｚｙｍｅｓ)是指在低温条件下能有效催化生化反应的一类酶。低温酶与中温酶相比有以下特点 :1 .酶的最适反应温度较同功能的中温酶低 0℃～ 3 0℃ ;2 .在较低温度下 (<40℃ ) ,酶的转换数 (Ｋｃａｔ)或生理系数 (Ｋｃａｔ Ｋｍ)高于来自中温菌中的同类酶 ;3 .低温酶的热稳定性差 ,低温酶主要是由低温微生物 (ｃｏｌｄ ａｄａｐｔｅｄｍｉｃｒｏｏｒｇａｎｉｓｍｓ)产生的。由于地球表面上存在大量的低温环境使低温微生物分布极为广泛 ,其在生态系统中起着重要作用 ;对低温微生物及其产生的低温酶的冷适…     

低温等因素对枇杷种质离体保存的影响

初步研究了低温条件下枇杷(Eriobotrya japonica Lindl.)试管苗离体保存的效果.结果表明:在常温(25℃)条件下,枇杷试管苗生长速度快,保存时间短,10个月后全部死亡;而在低温条件下,试管苗生长缓慢,保存时间较长.在11℃和15℃条件下,品种‘解放钟'和‘早钟6号'1 a后的死亡率分别为20%、25%和15%、20%,表明低温有利于枇杷种质资源的离体保存.在试管包扎物的选择中,白纸 塑料薄膜和锡箔纸等材料封口对保存有利,而棉花、软木塞、橡皮塞等封口材料不利于试管苗的保存.     

低温处理后4个越橘品种部分生理指标的比较及其抗寒性分析

以‘美登’(‘Blomidon ’)、‘北陆’(‘Northland ’)、‘蓝丰’(‘Bluecrop ’)和‘密斯梯’(‘Misty ’)4个越橘( Vaccinium spp.)品种为研究对象,对经-15℃、-20℃、-25℃、-30℃、-35℃和-40℃低温处理后各品种枝条的相对电导率( REC)、丙二醛( MDA)含量、过氧化物酶( POD)和过氧化氢酶( CAT)活性以及各指标的增长量进行比较;在此基础上,建立各品种REC值与温度的Logistic方程并获得各品种的低温半致死温度( LT50),初步确定各品种的抗寒性。结果表明：经不同低温处理后,各品种枝条的REC 值以及 POD 和 CAT 活性总体上极显著(P<0.01)高于对照(10℃),MDA含量极显著或显著(P<0.05)高于对照。随处理温度降低,各品种枝条的REC值和MDA含量逐渐升高,但不同品种间这2个指标的变幅不同;各品种枝条的POD和CAT活性随处理温度降低呈“单峰型”曲线,但不同品种枝条POD和CAT活性的峰值及其达到峰值的处理温度均存在差异,其中,经-25℃低温处理后品种‘密斯梯’枝条的POD和CAT活性最高,而其余3个品种的POD和CAT活性经-30℃低温处理后最高。总体上,品种‘密斯梯’枝条的REC值和MDA含量增长量处于较高水平,POD和CAT活性增长量处于较低水平;而品种‘美登’枝条的REC值和MDA含量增长量则处于较低水平,POD和CAT活性增长量处于较高水平。各品种的Logistic方程拟合度为0.8622~0.9778,且各品种间的拟合度差异均达到极显著或显著水平;REC值与温度的相关性极显著,其相关系数为0.9285~0.9888;品种‘密斯梯’、‘蓝丰’、‘北陆’和‘美登’的LT50值分别为-18.87℃、-26.85℃、-27.52℃和-30.83℃。综合分析结果显示：LT50值、MDA含量变化量、保护酶活性及其变化量均可作为越橘品种抗寒性的评价指标,据此初步确定供试4个越橘品种抗寒性由强至弱依次为‘美登’、‘北陆’、‘蓝丰’、‘密斯梯’。     

水稻幼苗叶片光合作用和量子产额对低温强光的响应

水稻(Oryza sativa)幼苗叶片光合作用及 CO_2吸收的量子产额有不同的最适温度。20℃以下,光合速率和量子产额降低,两者的变化趋势相似。6—12℃抑制量子产额34—74%、抑制光合速率46—89%。低温弱光不抑制量子产额,但处理后给予强光(低温),抑制率达33%。经强光(1000μmol m~(-2)s~(-1))低温(8℃)处理2小时的叶片,转入高温(30℃)弱光(120μmol m~(-2)s~(-1))中,出现了量子产额的可逆变化,从0.018(对照0.049)提高到0.034(恢复1小时)及0.039(恢复2小时)。低氧(2%)可减弱在大气中因强光低温产生的抑制作用。结果表明,高光强和高氧是与低温共同作用的重要因子。低温强光引起光氧化损伤,表现光抑制现象。     

低温诱导对紫穗槐、刺槐抗寒性的影响

 通过3年的引种试验表明,紫穗槐和刺槐的地上部分在试验地区(年均温2.5℃、1月份气温-16.1℃)受到不同程度的低温伤害。但它们的根系可安全越冬。3年的自然低温诱导,提高了根系的抗寒性,它们的LT50分别降低了3.2℃和20℃;植物组织起始伤害温度也分别降低了2.0℃和2.6℃。低温伤害测定说明,它们的根系在低于某温度点时,会出观组织软化、褐变等现象,同时伴有甜味出观。用Logistic曲线方程可以较好地描述低温对组织的伤害过程。     

模拟低温或自然低温条件下牡竹属3种类抗寒性及生理指标的比较

以牡竹属(Dendrocalamus Nees)的清甜竹(D.sapidus Q.H.Dai et D.Y.Huang)、花吊丝竹[D.minor var.amoenus(Q.H.Dai et C.F.Huang) Hsueh et D.Z.Li]和勃氏甜龙竹[D.brandisii (Munro) Kurz]盆栽苗为实验材料,测定了模拟低温(0℃、-5℃、-10℃、-15℃、-20℃和-25℃)条件下3个竹种离体叶片的相对电导率和伤害率,在此基础上根据Logistic方程推算出3个竹种的低温半致死温度(LT50);对自然低温(15℃、10℃、5℃、3℃、0℃和-2 C)条件下3个竹种叶片的形态变化以及相对电导率、叶绿素和MDA含量及SOD活性的变化也进行了比较分析.结果表明:在模拟低温条件下,3个竹种离体叶片的相对电导率和伤害率均随温度降低逐渐增大,且总体上与对照(25℃)有显著差异(P＜0.05);根据Logistic方程推算出花吊丝竹、勃氏甜龙竹和清甜竹的LT50分别为-3.07℃、-1.83℃和-1.40 C.在日最低温度大于5℃的自然低温条件下3个竹种的叶片均能够正常生长,而随温度降低,叶片逐渐出现水浸斑点、失绿等症状直至干枯脱落,其中清甜竹叶片伤害症状最重;在自然低温条件下,随日最低气温的降低,3个竹种叶片的叶绿素含量总体呈下降趋势、相对电导率则逐渐升高、MDA含量和SOD活性总体上均呈波动的趋势;与日最低气温15℃相比,在日最低气温-2℃条件下清甜竹叶片叶绿素含量和SOD活性降幅最大而花吊丝竹降幅最小,清甜竹叶片相对电导率最高而花吊丝竹最低.根据LT50和叶片形态及生理指标的变化,可确定3个竹种的抗寒性均较差,其中清甜竹的耐寒能力最弱.     

低温微生物适冷特性及其在食品工业中的潜在用途

温度是影响生物生存的一个限制因素。所有微生物都具有一特征性的最适生长温度 ,此时它们具有最大的生长和繁殖速率。同时 ,微生物还具有一定的温度耐受范围 ,低于或高于这一生长温度范围的限度 ,它们就会因新陈代谢失活而不能生长。按照在不同温度条件下生长能力的不同 ,微生物可被大致分为 3类 :高温菌、中温菌和低温菌。其中低温菌又通常被分为嗜冷菌 (ｐｓｙｃｈｒｏｐｈｉｌｅｓ)和耐冷菌 (ｐｓｙｃｈｒｏｔｒｏｐｈｓ)。按照Ｍｏｒｉｔａ( 1 975 )的定义 ,嗜冷菌的最适生长温度 <1 6℃ ,其生长温度的上限为 2 0℃ ;耐冷菌则是指能在 0…     

东北地区亚洲玉米螟野生滞育幼虫耐寒性研究

为明确东北地区亚洲玉米螟Ostrinia furnacalis(Guenée)野生滞育幼虫耐寒能力和耐寒性策略,利用比较过冷却点(supercooling points,SCP)和低温存活率的方法,对东北地区7个地理种群(佳木斯、德惠、公主岭、沈阳、瓦房店、普兰店和旅顺)亚洲玉米螟野生滞育幼虫的耐寒能力和耐寒性策略进行了研究。结果表明,试虫SCP介于-6.18^-29.98℃间,7种群SCP均值介于-13.95-29.98℃间,7种群SCP均值介于-13.95^-25.85℃间,种群间差异显著(P<0.05),但种群SCP高低与其纬度分布无关;7种群12 h低温暴露死亡率随纬度升高而降低,差异显著(P<0.05),其致死中温(LT50)介于-52.19-25.85℃间,种群间差异显著(P<0.05),但种群SCP高低与其纬度分布无关;7种群12 h低温暴露死亡率随纬度升高而降低,差异显著(P<0.05),其致死中温(LT50)介于-52.19^-68.19℃间,LT50亦随纬度升高而降低,种群间差异显著(P<0.05);试虫-30℃以上低温暴露12h无死亡,-30℃以下处理后死亡率随温度降低而升高,-80℃冷冻处理12 h后仍有部分能够复苏,表明东北地区亚洲玉米螟耐寒能力极强,以耐结冰的耐寒性策略越冬,SCP不能评价其耐寒性强弱,低温存活率和LT50可以作为界定其耐寒性强弱的指标。     

试论生物数学的特点与展望

在自然科学发展的历史上,生物学与数学长期以来各自独立、联系甚少。直到20世纪,两门学科才开始相互渗透。由此产生一支新兴的边缘学科——生物数学。 1901年Pearson创办《生物统计学》(Biometrika)杂志,标志着这门学科发展的起点。初期的生物数学研究工作局限于对生命现象作静止的、定量的描述。研究的手段仅仅是统计学、几何、代数和一些初等的解析方法。 30年代以后,生物物理学的发展促进了数学向生物学的进一步渗透。数学在生物学中的应用不再局限于静止地、孤立地描述生命现象,开始分析生命现象复杂的过程,探索其规律性。数学物理方法在生理学、生态学的研究中首先获得成功。以数学物理方法研究生物     

水环境低温噬菌体多样性研究进展

低温环境分布最广,生物圈约80%以上的部分为常年低于5℃的低温地区,而在水环境（包括深海、极地海洋、海冰和高纬度湖泊等）中病毒的分布和含量是非常丰富的。在这些低温环境中,噬菌体在生态系统调控、全球生物地球化学循环（尤其是碳循环）、深海代谢和生物基因多样性保存等方面扮演着重要角色。该文主要对海洋和淡水湖泊中低温噬菌体的多样性进行简要综述。     

西花蓟马和花蓟马在温度逆境下的存活率比较

以外来入侵害虫西花蓟马(Frankliniella occidentalis)和本地种花蓟马(F.intonsa)为对象,研究了高温和低温逆境下两种蓟马各虫态存活率的差异.结果表明:在36℃～44℃高温下暴露2h和4h,不论是西花蓟马还是花蓟马,各虫态的存活率均随温度的升高而降低,但在相同高温处理条件下,同一虫态西花蓟马的存活率要高于花蓟马;在-2℃～-10℃低温下暴露2h和4h,西花蓟马和花蓟马各虫态的存活率均随随温度的降低而下降;在相同低温处理条件下,同一虫态西花蓟马的存活率也要高于花蓟马.由此表明,2种蓟马对高温和低温的适应能力不同,本地种花蓟马对高温和低温均比较敏感,而外来入侵害虫西花蓟马对极端温度具有较强的适应性.