三叶橡胶光合作用能力和抗氧化系统以及单萜类物质对茉莉酸的响应

用茉莉酸(JA)处理三叶橡胶,分别在JA处理1、24、48、72、96、120小时后,分析三叶橡胶光合作用能力和抗氧化系统活性以及单萜类物质的变化。结果发现,与对照相比,用JA处理的三叶橡胶的叶片最大净光合速率和气孔导度显著下降,光系统II潜在最大光化学效率和内在光化学效率也明显下降。光合作用能力的下降可能是由于JA处理导致的叶绿素、类胡萝卜素、可溶性蛋白质含量逐渐下降的结果。然而,JA处理却导致过氧化氢含量逐渐增加,过氧化氢含量的增加激活了抗氧化系统,结果导致超氧化物歧化酶、过氧化氢酶、过氧化物酶活性上升,抗坏血酸-谷胱甘肽循环加强。但是,α-蒎烯、β-蒎烯、桧烯以及总单萜这些潜在的抗氧化物的含量却先增加,而后逐渐下降。     

低温胁迫对广玉兰幼苗光合及叶绿素荧光特性的影响

以广玉兰幼苗为材料,对其进行0,-4℃、-8℃,-12℃和-16℃ 5个梯度低温处理,研究了广玉兰幼苗的光合作用与叶绿素荧光特性变化.结果表明:随着温度降低,广玉兰幼苗叶片的净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(G3)、叶肉细胞间隙CO2浓度(Ci)、叶绿素含量均逐步降低,最大光化学效率(Fv/Fm)、潜在光化学效率(Fv/F0)、最大量子产额(Yield)、光合电子传递速率(ETR)、光化学猝灭系数(qp)也均同时下降,而初始荧光(F0)、非光化学猝灭系数(qN)则逐步上升.可见,低温胁迫除导致光合作用的气孔抑制外,还直接损伤光合机构使PSⅡ反应中心失活,引起其光能原初捕捉能力和光能同化率减弱,增加了通过热辐射消耗的光能比例,最终导致广玉兰幼苗光合作用能力减弱.     

γ-氨基丁酸(GABA)对低氧胁迫下甜瓜幼苗光合作用和叶绿素荧光参数的影响

采用营养液水培方法,研究了低氧胁迫下外源γ-氨基丁酸(GABA)对甜瓜幼苗光合色素含量、光合作用及叶绿素荧光参数的影响.结果表明:低氧胁迫导致甜瓜幼苗光合色素含量显著下降,光合作用降低;外源GABA能显著提高正常通气和低氧胁迫下甜瓜幼苗的光合色素含量、净光合速率、气孔导度、胞间CO2浓度、CO2羧化效率、最大光化学效率、光化学猝灭系数、表观光合电子传递速率和PSⅡ光合电子传递量子效率,而气孔限制值、初始荧光和非光化学猝灭系数显著降低,GABA在低氧胁迫下的提高效果更明显;同时添加GABA和GABA转氨酶抑制剂γ-乙烯基-γ-氨基丁酸(VGB)处理显著降低了低氧胁迫下GABA对甜瓜幼苗光合特性的缓解效果.     

胞外ATP通过H_2O_2对菜豆叶片光系统Ⅱ光化学特性的系统性影响

研究了细胞外ATP对菜豆叶片光系统Ⅱ(PSⅡ)光化学特性的系统性影响及可能的内在机制。研究发现,用外源ATP处理菜豆叶片的一侧,处理侧和同叶未处理侧潜在最大光化学效率(F_v/F_m)、非调节性能量耗散量子产量(Y(NO))与对照相比无显著变化;而实际光化学效率(Y(Ⅱ))、电子传递速率(ETR)和光化学猝灭系数(q P)与对照相比显著上升,但非光化学猝灭系数(q N)和调节性能量耗散量子产量(Y(NPQ))则显著下降。表明了细胞外ATP能够系统性地提高菜豆叶片PSⅡ光化学效率。用外源ATP处理菜豆叶片的一侧,检测叶片处理侧与同叶未处理侧过氧化氢的含量,发现与对照相比,叶片处理侧与未处理侧过氧化氢含量均显著上升。用外源过氧化氢(H2O2)处理菜豆叶片一侧也导致了处理侧与同叶未处理侧Y(Ⅱ)、ETR和q P的显著上升,以及q N和Y(NPQ)的显著下降。因此,过氧化氢和ATP能够对处理侧与同叶未处理侧叶片的光化学特性产生相似的影响。进一步研究表明,用过氧化氢的淬灭剂N,N'-二甲基硫脲(DMTU,dimethylthiourea)可以减弱ATP对菜豆叶片处理侧与未处理侧Y(Ⅱ)、ETR、q P、q N和Y(NPQ)产生的影响。这些结果表明:菜豆叶片局部细胞外ATP的增加可加强邻近组织PSⅡ的光化学效率,并且胞外ATP对叶片PSⅡ光化学特性的这种系统性影响依赖于H_2O_2调节的下游信号途径。     

食用黑粉菌侵染对茭白植株抗氧化系统和叶绿素荧光的影响

研究了茭白(Zizania latifolia Turcz.)受食用黑粉菌(Ustilago esculenta)侵染后的生长、抗氧化特性和叶绿素荧光的变化.结果表明,食用黑粉菌侵染导致植株的株高、叶长、叶宽、叶片厚度、根长、茎鲜重、根鲜重和地上部鲜重下降,但分蘖数提高;同时提高了茭白叶片的抗坏血酸过氧化物酶(APX)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)、谷胱甘肽还原酶(GR)、超氧化物歧化酶(SOD)的活性和过氧化氢(H2O2)含量,但却引起超氧自由基(O2-)产生速率和丙二醛(MDA)含量降低.食用黑粉菌侵染提高了叶片的PSⅡ实际光化学效率(ΦPSⅡ)和电子传递速率(ETR),同时降低了非光化学猝灭(NPQ),但对PSⅡ最大光化学量子产量(Fv/Fm)的影响不大.     

NaCl胁迫下交替呼吸途径对叶绿素含量及其荧光特性的影响

以菜豆幼苗作为试验材料,分析了NaCl胁迫下交替呼吸对叶绿素含量以及叶绿素荧光特性变化特征的影响,以探讨交替呼吸途径在逆境下的生理学作用以及植物在盐胁迫下光系统Ⅱ(PSⅡ)的调节作用机制。结果表明:(1)随着NaCl胁迫浓度(0、100、200、300mmol/L)的增高,菜豆幼苗叶片叶绿素含量显著下降,叶片光系统Ⅱ(PSⅡ)潜在最大光化学量子效率(Fv/Fm)、光适应下最大光化学效率(Fv′/Fm′)、PSⅡ光适应下实际光化学效率[Y(Ⅱ)]和光化学荧光猝灭(qP)与对照相比均显著性下降,而非光化学猝灭(NPQ)较对照组显著增加,同时交替呼吸容量在NaCl胁迫下也显著上升。(2)与单独NaCl胁迫相比,在NaCl胁迫下施加交替呼吸的抑制剂水杨基氧肟酸(SHAM)会导致菜豆幼苗叶片叶绿素含量、Fv/Fm、Fv′/Fm′、Y(Ⅱ)和qP进一步显著下降、NPQ进一步显著增加。研究认为,NaCl胁迫导致菜豆叶片光系统Ⅱ光化学效率下降和光能耗散增加,交替呼吸途径可有效缓解NaCl胁迫下菜豆叶绿素含量的减少以及光系统Ⅱ光化学反应效率的下降。     

基于光子学技术研究弱光胁迫早期拟南芥光合损伤机理

弱光限制植物的光合作用,降低了光合作用效率,造成农业产量下降.本文主要研究了弱光处理早期,拟南芥光合作用相关指标的变化.研究中发现在弱光处理的早期,植株生长表型和最大光化学效率（Fv/Fm）没有明显变化,实际光化学效率Y（Ⅱ）以及光系统电子传递效率（ETR）下降较明显.此外,弱光处理原生质体,利用2 ＇,7＇-二氯二氢荧光素二乙酯（dichlorofluorescin diacetate,H2DCF-DA）染色,共聚焦显微镜观察,发现细胞中有较明显的活性氧（ROS）合成,且定位于叶绿体.该研究结果为植物弱光耐受性的研究提供理论依据.     

γ-氨基丁酸（GABA）对低氧胁迫下甜瓜幼苗光合作用和叶绿素荧光参数的影响

采用营养液水培方法,研究了低氧胁迫下外源γ-氨基丁酸（GABA）对甜瓜幼苗光合色素含量、光合作用及叶绿素荧光参数的影响.结果表明：低氧胁迫导致甜瓜幼苗光合色素含量显著下降,光合作用降低;外源GABA能显著提高正常通气和低氧胁迫下甜瓜幼苗的光合色素含量、净光合速率、气孔导度、胞间CO₂浓度、CO₂羧化效率、最大光化学效率、光化学猝灭系数、表观光合电子传递速率和PSⅡ光合电子传递量子效率,而气孔限制值、初始荧光和非光化学猝灭系数显著降低,GABA在低氧胁迫下的提高效果更明显;同时添加GABA和GABA转氨酶抑制剂γ-乙烯基-γ-氨基丁酸（VGB）处理显著降低了低氧胁迫下GABA对甜瓜幼苗光合特性的缓解效果.     

2,4-表油菜素内酯对高温胁迫下甜瓜幼苗抗氧化酶活性和光合作用的影响

以耐热甜瓜品种红绿早脆和热敏感品种白玉香为材料,在人工气候箱内采用基质栽培法,研究了2,4-表油菜素内酯(EBR)处理对高温胁迫下甜瓜幼苗抗氧化酶活性和光合作用的影响.结果显示:EBR能有效促进高温胁迫下甜瓜幼苗的生长,增加保护酶活性,增强植株抗氧化能力,使脯氨酸和可溶性蛋白含量升高,丙二醛(MDA)含量下降,能有效缓解高温胁迫引起的膜脂过氧化伤害;同时,光合指标净光合速率(Pn)和气孔导度(Gs)升高,胞间CO2浓度(Ci)和蒸腾速率(Tr)下降;叶绿素荧光参数初始荧光(F0)下降,最大光化学效率(Fv/Fm)、光系统Ⅱ光能捕获效率(Fv′/Fm′)和实际光化学效率(ФPSⅡ)升高,且热敏感品种白玉香变化幅度大于耐热品种红绿早脆.研究结果说明,EBR有利于甜瓜幼苗在高温胁迫下抗氧化酶活性的提高和对光能的捕获与转换,促进了甜瓜幼苗的生长,降低高温胁迫对甜瓜幼苗的抑制作用,且对热敏感品种白玉香效果大于耐热品种红绿早脆.     

模拟氮沉降对紫苏叶挥发油主要成分的影响

我国为世界三大高氮沉降区之一,氮沉降严重影响了植物生长发育。该研究采用喷施硝酸铵(NH4NO3)模拟氮沉降,分析了不同浓度氮沉降作用下紫苏叶中紫苏醛、D-柠檬烯、α-蒎烯等3种挥发油成分的变化规律。结果表明:随喷施氮盐浓度不断提高,紫苏叶挥发油的3种主要成分含量均有显著下降趋势;氮盐浓度升至0.044 mol·L~-1时,紫苏醛、D-柠檬烯、α-蒎烯的含量降至最低,之后趋于稳定;氮盐浓度对3种挥发油成分含量的比例也有影响;不同氮盐浓度处理下,3种挥发油成分的变异系数不同,紫苏醛的变异系数为0.692 9,D-柠檬烯的变异系数为0.460 1,而α-蒎烯的变异系数为0.271 6,即紫苏醛含量变化最大,α-蒎烯含量最为稳定。大气氮沉降浓度对紫苏叶挥发油主要成分含量有显著影响,随氮盐浓度不断提高,紫苏醛、D-柠檬烯、α-蒎烯等3种挥发油成分含量呈降低趋势,尤以紫苏醛含量的降低最为剧烈。氮沉降增加对紫苏叶有效成分含量有降低的作用。     

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