硒对水稻的生态毒理效应及临界指标研究

通过土壤添加硒盆栽试验,研究了黄棕壤不同浓度Se对水稻生物量、叶绿素含量、抗氧化酶系统的影响.结果表明,低浓度Se(<8mg·kg^-1)对水稻根和地上生物量、叶绿素a含量、叶绿素a/b有促进作用,并整体提高了作物抗氧化酶系统,使MDA下降,SOD、CAT、POD、GSHPx活性相应提高.而高浓度Se(>16mg·kg^-1)对水稻根和地上生物量、叶绿素a含量、叶绿素a/b有明显的抑制作用,对抗氧化酶系统产生胁迫效应,使GSHPx明显上升,MDA上升,SOD、CAT、POD酶活性明显下降.各项生理指标与土壤Se处理浓度之间相关分析表明,土壤Se浓度与地上部干重相对百分率、根干重百分率、叶绿素a/b、MDA、SOD、CAT、POD之间有显著相关性.比较胁迫效应10%值的临界指标EC10值表明,作物地上部干重抑制率作为土壤临界值制定的依据更为可靠,EC10为21mg·kg^-1.     

铜污染对野艾蒿生长发育的胁迫及伤害

通过水培试验,研究了Cu污染对野艾蒿生长发育的胁迫伤害.试验设Cu浓度为2.5、5、10、20和40 mg·L^-1,以植物生长指标及生理指标为测试指标,试验周期14 d.结果表明, 低浓度Cu处理(2.5 mg·L^-1)对野艾蒿生长有促进作用,但随Cu浓度增高(5～40 mg·LL^-1)则产生抑制效应.各项生长指标均与Cu浓度呈极显著负相关,叶绿素含量也产生类似变化.几种光合色素对Cu的敏感性顺序为：叶绿素a＞叶绿素a+b＞叶绿素b＞类胡萝卜素.叶细胞膜渗透性、O₂^-·产生速率和丙二醛(MDA)含量在Cu浓度为2.5 mg·L^-1时较对照略有下降,再随Cu浓度升高而不断上升.POD、SOD和CAT活性随Cu浓度升高先上升,后下降,与根系耐性指数变化一致.在Cu浓度不超过20 mg·L^-1情况下,根系耐性指数＞0.5;Cu浓度为40 mg·L^-1时,根系耐性指数降低为0.36.     

镉胁迫对金银花生理生态特征的影响

采用水培试验方法,研究了不同浓度镉(Cd)(0、5、10、25和50 mg·L^-1) 胁迫条件下藤本植物金银花的生长和生理特性.结果表明: 与对照相比,Cd胁迫对金银花的生长未造成明显影响,在5～50 mg·L^-1 Cd处理下,其生物量无明显差异(P>0.05),在低浓度Cd(5 mg·L^-1)处理下生物量有所增加,叶、根生物量和总生物量分别增加了2.88%、2.33%和1.25%,说明金银花对Cd具有较强的抗性.在低浓度Cd胁迫下,植物各器官的含水量和可溶性蛋白含量均有所降低,而根系和叶片的丙二醛含量分别增加51.90%和23.07%,叶绿素和类胡萝卜素含量则增加15.87%和24.89%,超氧化物歧化酶活性也显著增强.随着Cd浓度的增高,金银花体内的叶绿素和类胡萝卜素含量,以及超氧化物歧化酶活性均有所降低.     

匍茎翦股颖对Cu2+、Zn2+、Cd2+与Pb2+ 胁迫的生长响应与阈限浓度

采用砂培法,研究了匍茎翦股颖对Cu2+、Zn2+、Cd2+与Pb2+胁迫的生长响应及阈限浓度,结果表明:种子萌发率随着4种重金属浓度的增加而下降。对株高的影响是当重金属浓度小于100mg/L时会促进株高生长,高于100mg/L则产生抑制作用。Cu2+显著抑制根系生长,并随浓度的增加抑制效应愈加显著;在Cu2+浓度为600mg/L时匍茎翦股颖的根长比对照下降了93.75%。Cu2+、Zn2+、Pb2+浓度小于200mg/L时会促进地上生物量的增加,但高于200mg/L时,地上生物量会随着3种重金属的增加而减少。Cu2+、Zn2+浓度小于100mg/L或Cd2+、Pb2+浓度小于200mg/L会增加叶绿素的含量,高浓度会降低叶绿素的含量;Cd2+在浓度为600mg/L时显著降低叶绿素含量,与对照相比,下降了43.55%。匍茎翦股颖生长的综合效应分析表明,匍茎翦股颖对Cu2+胁迫最敏感,具有较低的阈限浓度,而Zn2+胁迫对匍茎翦股颖的生长影响最小,阈限浓度相对较高。     

镉胁迫对小报春幼苗生长及生理特性的影响

该研究采用盆栽控制试验,测定不同浓度(0、5、50、100、150、200 mg/kg)土壤Cd胁迫下小报春幼苗生长及生理生化指标,以探究小报春(Primula forbesii Franch.)对重金属镉(Cd)污染的抗性和敏感性,为新型香花地被植物应用于Cd污染土壤提供理论依据。结果表明:(1)低浓度(5 mg/kg)Cd胁迫能促进小报春株高和根长的伸长,高浓度(≥150 mg/kg)Cd胁迫下株高、根长和生物量明显降低。(2)随Cd胁迫浓度增加,小报春幼苗叶片光合作用、叶绿素含量、SOD和CAT活性先上升后下降,而其超氧阴离子产生速率、过氧化氢、丙二醛含量、叶相对电导率和POD活性持续升高。(3)在Cd胁迫条件下,小报春体内K、Zn含量降低,叶和根中Ca、Mg含量显著增加,体内Cd含量明显升高,且根系Cd含量远远高于叶和叶柄。研究发现,小报春幼苗对Cd胁迫具有一定的耐性,低浓度(5 mg/kg)Cd胁迫对小报春生长影响较小,但高浓度(≥150 mg/kg)Cd胁迫对小报春产生明显的毒害作用,影响其正常生长;小报春可能通过增强体内抗氧化酶系统活性、增加叶和根中Ca、Mg含量和根系截留镉来减轻镉胁迫的伤害,提高自身耐受镉胁迫能力。     

不同浓度氨氮对轮叶黑藻的生理影响

在实验室条件下,比较研究了不同浓度（0.5、1、2、4、8、16mg/L）的氨氮（NH4＋-N）对沉水植物黑藻（Hydrilla verticillata）的生理生化影响,测定了黑藻生物量、叶绿素、可溶性糖、蛋白质含量和过氧化物酶（POD）、超氧化物歧化酶（SOD）、谷氨酰氨合成酶（GS）的活性变化。实验结果表明低浓度的氨氮（0.5、1、2mg/L）对轮叶黑藻的生长稍有促进作用,但培养液中氨氮浓度超过4mg/L时,黑藻的相对生长率（R）明显下降,当浓度达到16mg/L时,黑藻在20多天内全部死亡。在低浓度氨氮条件下,黑藻叶绿素和可溶性糖含量随氨氮浓度增加呈上升趋势,当培养液中氨氮浓度超过4mg/L时,叶绿素和可溶性糖含量在第24、32、40天取样时较对照组明显降低。低浓度氨氮处理组（0.5、1、2mg/L）的蛋白质含量先下降后又上升,而对照组的蛋白质含量一直在上升,高浓度氨氮处理组（8、16mg/L）的蛋白质含量则呈明显下降趋势。POD、SOD和GS活性变化趋势基本一致,在高浓度氨氮条件下增加显著,并表现为先上升再下降的格局,在第16天或第24天达到最大值。研究结果提示在富营养化条件下氨氮氨氮条件下增加显著,并表现为先上升再下降的格局,在第16天或第24天达到最大值。研究结果提示在富营养化条件下氨氮浓度的升高将影响其生理功能,过高浓度的氨氮对轮叶黑藻是一种逆境胁迫,可抑制其生长甚至导致植物死亡。轮叶黑藻对氨氮浓度变化虽有一定耐性,但耐性会随时间延长而变弱。     

砷胁迫对桉树抗氧化酶活性的影响

通过水培实验,研究了砷胁迫对桉树根和叶的生物量,对砷、叶绿素和丙二醛(MDA)含量,以及对超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和过氧化物酶(POD)活性的影响,讨论了桉树抗氧化酶系统在砷胁迫造成的氧化损伤中的作用。实验结果表明桉树叶的砷含量随砷胁迫浓度的增加而增加,根的砷含量高于叶。在低浓度砷(5 mg/L和10 mg/L)胁迫时,生物量及根和叶中MDA含量较对照无显著性差异,根中SOD、CAT和POD的活性增加,过氧化物的积累减缓。在高浓度砷(20 mg/L和30 mg/L)胁迫时,生物量和叶绿素的含量减少,SOD、CAT和POD活性降低,MDA含量显著性增加,桉树遭受较强的氧化损伤。结果表明,在低浓度砷胁迫时,抗氧化酶系统对砷胁迫造成的氧化损伤有较好的缓解作用;在高浓度砷胁迫时,大量过氧化物积累,抗氧化酶系统对氧化损伤的缓解作用大大降低。     

柠檬香蜂草对铜的耐性及其积累特征研究

以柠檬香蜂草(Melissa officinalis)幼苗为材料,设置不同浓度Cu~(2+)胁迫(CK、200、400、800和1 000mg·kg~(-1))盆栽实验,测定胁迫0、7、14、21、28d后植物生物量、叶绿素含量、抗氧化酶活性、可溶性蛋白含量、丙二醛(MDA)含量以及植物体内Cu含量等指标,探讨柠檬香蜂草对Cu~(2+)的耐受性及其积累特征。结果表明:(1)相同处理时间下,柠檬香蜂草除MDA含量外其他所有指标均随着Cu~(2+)胁迫处理浓度的增加呈低浓度促进、高浓度抑制的变化趋势,且高浓度组(800和1 000mg·kg~(-1))与低浓度组(200和400mg·kg~(-1))之间差异显著(P0.05);MDA含量在1 000mg·kg~(-1)浓度下持续增长至第14天后开始下降。(2)柠檬香蜂草体内Cu的积累量随Cu胁迫浓度的升高呈先增加后减少的趋势,并在浓度为400mg·kg~(-1)时达到最高值(0.71mg/盆)。(3)在整个胁迫过程中,柠檬香蜂草植株的铜富集系数及其耐性系数均随Cu浓度的增加而减小,各处理浓度对Cu的耐性系数均大于0.5,富集系数均大于1。研究发现,柠檬香蜂草对Cu胁迫具有一定耐受性和富集能力,具有成为铜污染土壤修复植物的潜力。     

亚硒酸钠和硒酸钠对小白菜生长生理特性的影响

以小白菜品种'秦白2号'为材料,采用盆栽试验研究了不同浓度亚硒酸钠[Se(IV)]和硒酸钠[Se(VI)]胁迫对小白菜生长生理特性的影响及其生理机制,为土壤硒污染修复及其合理开发利用提供理论依据.结果表明,Se(IV)≤10.0 mg·kg-1时,小白菜的叶长、叶宽显著下降,而生物量没有受到显著影响;Se(VI)≤1.0 mg·kg-1时,叶长、叶宽、生物量没有显著变化;更高浓度处理时,叶长、叶宽、生物量均随外源Se(IV)和Se(VI)处理浓度的增大而急速下降.Se(IV)≤40.0 mg·kg-1和Se(VI)≤20.0 mg·kg-1处理均对小白菜叶片叶绿素含量无显著影响,但更高浓度外源Se(IV)和Se(VI)却显著抑制了叶绿素合成.低浓度外源Se(IV)和Se(VI)均使小白菜叶片谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)活性上升,膜质过氧化物(MDA)含量下降,对超氧化物歧化酶(SOD)活性、过氧化氢酶(CAT)活性及脯氨酸含量无显著影响;高浓度硒使MDA含量、脯氨酸含量及SOD活性上升,而使GSH-Px活性和CAT活性下降;外源Se(IV)和Se(VI)均使过氧化物酶(POD)活性降低.研究发现,低浓度外源Se(IV)和Se(VI)均提高了小白菜的抗氧化作用,从而促进小白菜叶片叶绿素的合成和生长,高浓度时则相反;低浓度硒的抗氧化作用和高浓度硒的过氧化作用均以Se(VI)大于Se(IV).说明硒酸钠的有效性和毒害作用均大于亚硒酸钠.     

早熟禾对4种重金属胁迫生长响应特征

采用砂培法研究了早熟禾对不同浓度Cu2 、Zn2 、Cd2 和Pb2 胁迫的生长响应特征.结果表明,当Cu2 、Zn2 、Cd2 的浓度达100 m g/L时,早熟禾的种子萌发率、幼苗株高均有所下降,并随着胁迫浓度的增加,下降幅度增大;Pb2 对两指标的影响不太明显.Cu2 对根系及地上生物量具有抑制作用,尤其对根系生长抑制效应极为明显,当浓度增加到600 m g/L时,与对照相比,根长最高下降了96.67%.Zn2 、Cd2 和Pb2 在浓度超过200 m g/L时对早熟禾根系及地上生物量表现出抑制效应,并随着浓度的增加抑制效应增加.4种重金属对叶绿素的影响表现出一致的规律,即当浓度小于200 m g/L时对叶绿素的合成起促进作用,当浓度超过200 m g/L时,叶绿素的含量又随着处理浓度的增加而下降.     

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