甜瓜幼苗生长及光合特性与育苗基质pH相关性研究

以新疆厚皮甜瓜皇后为试材,在泥炭珍珠岩复合基质中,按一定比例加入CaCO3,构成pH梯度值分别为5.0、5.5、6.0、6.5、7.0、7.5和8.0的7种基质类型,研究了基质pH对甜瓜幼苗生长及其光合特性的影响。结果表明,基质酸碱性对甜瓜幼苗的光合特性、根系活力、单株叶面积、根系和地上部干物重都产生显著影响,酸性和微酸性基质(pH<6.0)时,幼苗叶片叶绿体超微结构发生降解,叶绿素堆积,叶片净光合速率下降,单株叶面积减小,根和地上部干重降低;pH为6.0～7.0的各处理在叶面积以及根和地上部干重指标上,F检验不显著;pH>7.0的微碱性和碱性基质虽然对幼苗产生不利影响,但与pH<6.0的处理比较,其影响要小些。鉴于此,甜瓜幼苗生长的基质pH范围为6.0～7.0,偏碱不会对幼苗产生严重的生理障碍。采用CaCO3调节基质pH时,最佳调节范围为pH6.0～6.5。     

NaCl胁迫对海滨木槿叶片生理特性的影响

采用盆栽法,对NaCl胁迫条件下(2.0、4.0、6.0、8.0 mg·g-1 NaCl)1年生海滨木槿(Hibiscus hamabo Sieb. et Zucc. )扦插苗叶片中电解质渗出率,叶绿素、丙二醛(MDA)、脯氨酸和可溶性糖含量以及SOD和POD活性等生理指标的动态变化进行了比较和分析.结果显示,在质量浓度较低(2.0和4.0 mg·g-1)的NaCl胁迫条件下,海滨木槿叶片的叶绿素含量高于对照组,而在质量浓度较高(6.0和8.0 mg·g-1)的NaCl胁迫条件下叶绿素含量则有所降低;随NaCl胁迫时间的延长,各处理组海滨木槿叶片的叶绿素a与b的比值呈先减小后增大的趋势,但变化幅度较小.在2.0和4.0 mg·g-1NaCl胁迫条件下,整个实验期间(70 d)叶片的电解质渗出率与对照组间几乎没有显著差异(P>0.05);而在6.0和8.0 mg·g-1NaCl胁迫条件下叶片的电解质渗出率均极显著高于对照组(P<0.01).各处理组叶片的MDA含量随NaCl胁迫时间的延长先升高后降低,甚至低于对照组,且在处理的第20和第70天与对照组差异不显著.各处理组叶片的脯氨酸含量随NaCl胁迫时间的延长总体上呈先急剧升高后逐渐下降的趋势,但均高于对照组;各处理组叶片的可溶性糖含量随NaCl质量浓度的提高以及胁迫时间的延长没有表现出一定的变化规律.随NaCl胁迫时间的延长,各处理组叶片的SOD活性呈先升高后降低的趋势,而POD活性呈先降低后升高的趋势,但总体上均高于对照组.研究结果表明,海滨木槿对一定浓度的NaCl胁迫具有一定的耐性,且对胁迫伤害具有一定的修复能力.     

模拟秋季酸雨对三角枫叶片光合生理特性的影响

以三角枫幼苗为材料,采用盆栽方法,研究了pH 5.6、pH 4.0、pH 3.0和pH 2.0酸度模拟酸雨胁迫对三角枫叶片光合生理特性的影响,以探讨酸雨胁迫下三角枫的光合生理响应机制。结果显示:(1)随着酸雨浓度的增加和胁迫时间的延长,三角枫叶片相对叶绿素含量下降幅度逐步增大;叶片丙二醛含量呈逐渐上升的趋势,且各处理均显著高于对照;叶片质膜透性和脯氨酸含量均呈先升高后降低的趋势,且pH 2.0处理的叶片质膜透性在试验20d时迅速增大,升高幅度最大(146.3%)。(2)叶片净光合速率、蒸腾速率、水分利用效率、表观光能利用效率以及表观CO2利用效率在胁迫下也均呈显著下降趋势,且以pH 3.0和pH 2.0处理降幅最大。研究表明,pH 4.0的模拟酸雨对三角枫叶片的光合生理指标无显著影响,而pH≤3.0的强酸雨胁迫使三角枫叶片叶绿素含量显著下降、膜保护系统受损、光合作用效率显著下降;三角枫能适应弱酸雨(pH≥4.0)环境,可作为酸雨地区的园林绿化树种。     

盐胁迫对冬小麦幼苗干物质分配和生理生态特性的影响

以冬小麦(Triticum aestivum L.)品种周麦18(Zhoumai18)和豫麦49(Yumai49)为材料,采用盆栽培养,研究100、250、350 mmol/L和450 mmol/L NaCl 浓度胁迫下,小麦幼苗干物质分配、根系特征、叶绿素含量、游离脯氨酸含量和根系活力变化规律.结果表明,随着盐分浓度的增加,两个品种小麦的叶面积、地上干重以及根的长度显著减小;根系干重、根直径、根表面积、根体积、根系活力以及叶绿素含量呈先上升后下降趋势,在250 mmol/L NaCl处理下达最大.叶绿素a/b随NaCl浓度升高而上升.随盐分浓度变化周麦18叶片游离脯氨酸含量高而变化幅度大,450mmol/L处理组的含量高于对照组1.5倍.供试品种冬小麦耐盐阈值为250～350 mmol/L.     

水培条件下不同pH值对香根草幼苗形态和生理特性的影响

在pH2.0-pH11.0的1/2Hoagland培养液水培条件下,对培养20d后香根草也Vetiveriazizanioides（Linn.）Nash页幼苗形态、叶片和根系部分生理指标的变化进行了研究。结果表明：在强碱性（pH11.0和pH10.0）及强酸性（pH2.0和pH3.0）条件下,香根草幼苗的部分叶片枯黄,茎干枯,须根数量明显减少且长度趋短;而在弱碱性（pH9.0和pH8.0）及弱酸性（pH5.0和pH4.0）条件下,仅可见部分叶尖出现轻度失绿现象,根系形态无明显变化仅颜色有差异。随培养液pH值的增大（碱性增加）或减小（酸性增加）,叶片含水量和叶绿素含量均逐渐降低且均小于对照（pH6.5）,而相对电解质外渗率和MDA含量均逐渐增加并高于对照;各指标在强碱性（pH11.0和pH10.0）及强酸性（pH2.0和pH3.0）条件下总体上与对照差异显著（P〈0.05）,而在弱碱性（pH9.0和pH8.0）及弱酸性（pH5.0和pH4.0）条件下总体上与对照差异不显著（P〉0.05）。随培养液pH值的增大（碱性增加）或减小（酸性增加）,幼苗的最大根长和根系活力均逐渐降低;在弱碱性（pH8.0）和弱酸性（pH5.0）条件下,最大根长略小于对照、根系活力略大于对照,但差异均不显著;而在pH9.0-pH11.0及pH4.0-pH2.0条件下最大根长及根系活力均显著小于对照,其中,在pH11.0条件下根系最短、根系活力最小,分别仅为对照的60.50%和9.52%。研究结果揭示：香根草对环境酸碱性的适应范围较广,可适应pH4.0-pH9.0的土壤生境。     

铜胁迫对玉米幼苗生长、叶绿素荧光参数和抗氧化酶活性的影响

本文研究了铜(Cu)胁迫下玉米(Zeamays)幼苗生长、叶绿素含量、叶绿素荧光参数和抗氧化酶活性的变化。研究结果表明,5￣20μmol.L-1Cu处理10天明显抑制玉米幼苗根系生长,并减少玉米幼苗的干物重,以及增加玉米幼苗地上部和根系含Cu量;玉米幼苗吸收的Cu大部分积累在根系,在地上部分布较少。Cu处理还降低玉米叶片的叶绿素含量和Fv/Fm、ETR、qP和qy值。在10天的Cu处理期间,根系中SOD、POD、CAT和GR活性呈现先上升后下降的趋势。而叶片中的SOD、POD、CAT和GR活性在处理前期不受Cu胁迫的显著影响,处理后期则因Cu胁迫而增强。实验表明抗氧化酶在抵御过量Cu引起的氧化胁迫中发挥了一定的作用。     

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.     

模拟酸雨对白簕叶片抗氧化酶活性及叶绿素荧光参数的影响

采用棚内盆栽方法,设置pH值5.6(对照)、4.0、3.0和2.0的模拟酸雨胁迫试验,探讨其对白簕幼苗叶片MDA含量、保护酶活性、叶绿素含量、气体交换参数和叶绿素荧光参数的影响。结果表明,随着模拟酸雨pH值的降低,MDA含量呈先降低后升高的趋势;SOD活性逐渐降低,POD活性逐渐升高,APX活性呈先升高后降低的变化。叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素含量均比对照高,在pH 4.0时达最大值。气孔限制值(Ls)、PSII实际光化学量子产量(ΦPSII)、光化学淬灭系数(qP)均随pH值的降低而下降,净光速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)、水分利用效率(WUE)、PSII最大光化学效率(Fv/Fm)、PSII的潜在活性(Fv/Fo)、非光化学淬灭系数(qN)呈先升高后降低趋势,且也都在pH 4.0时达最大值。由此推测,pH 4.0的酸雨处理有利于白簕幼苗的生长,表明白簕幼苗可能喜欢生活在微酸环境中,但是随着酸度加强,反而起到抑制作用。     

活性炭对苦荞幼苗根系和叶片生理特性的影响

以山西省主栽苦荞品种‘黑丰1号’温室盆栽幼苗为材料,设置土壤活性炭含量分别为0(CK)、2.5(B2.5)、5.0(B5.0)、7.5(B7.5)、10(B10)g/kg共5个水平,研究土壤中施加活性炭后对苦荞幼苗根系及碳氮代谢、保护酶活性等指标的影响.结果显示:(1)随着活性炭施用比例的增加,苦荞幼苗根系生长指标和根系活力指标均呈先增后减的趋势,根平均直径呈先减后增的趋势,其中B5.0、B7.5处理的幼苗根系总长度、总表面积、总体积、活跃吸收面积、根尖数均显著高于对照,但B10处理的根系发育减弱.(2)随活性炭施用比例的增加,苦荞幼苗叶片蔗糖酶活性变化呈先增后减的趋势,同一处理水平条件下随苦荞的生长而逐渐下降;B2.5、B5.0处理苦荞幼苗叶片蔗糖酶活性和可溶性糖含量均比CK极显著增加,B7.5处理略有提高,B10处理差异不显著.(3)苦荞幼苗叶片谷氨酰胺合成酶(GS)活性随活性炭的增加基本呈上升趋势,而同一处理水平下随苦荞的生长而下降;叶片GS活性在B5.0、B7.5处理时比CK极显著提高,可溶性蛋白质含量在B7.5处理时也显著提高.(4)叶片保护酶SOD、POD、CAT活性随活性炭浓度的升高呈先升后降的变化趋势,而同一处理水平下各时期间变化不大;B2.5处理叶片的SOD、POD和CAT活性比对照显著增强.研究发现,适量施用活性炭(2.5～7.5g/kg)能有效促进苦荞幼苗碳氮代谢和保护酶活性,增强其根系活力.     

瑞典能源柳4个无性系对土壤Hg2+胁迫的生理响应

以一年生瑞典能源柳4个无性系(N2、N4、NC、NE)幼苗为材料,通过盆栽试验,在对照、轻度、中度、重度Hg2+胁迫条件下,测定了4个能源柳无性系幼苗生长过程中生理生化指标,分析其对Hg2+胁迫的生理响应及其耐受性.结果表明:(1)随着土壤中Hg2+浓度的上升,4个能源柳无性系叶片保护酶POD、SOD和CAT活性均呈先上升后下降的趋势,且各无性系之间存在差异,其中NC的POD和CAT活性在重度胁迫下仍高于对照.(2)各无性系叶片中渗透性调节物质可溶性蛋白和脯氨酸(Pro)含量均呈先上升后下降的趋势,并均在轻度或中度胁迫下达到峰值,以可溶性蛋白含量变化幅度更大,在NC和NE无性系中表现得更明显.(3)随着土壤中Hg2+胁迫强度的加剧,N2、N4和NE无性系根系活力都呈现连续下降趋势,而NC无性系根系活力在轻度胁迫条件下则略微上升,然后持续下降,并均在中度和重度胁迫下达到显著水平,而且4个能源柳无性系叶片MDA含量均表现为先下降后上升趋势.(4)在轻度Hg2+胁迫下,N4和NE叶绿素含量和Chl a/Chl b值呈下降趋势,而N2和NC则稍微上升;在中度和重度胁迫下,4个能源柳无性系叶绿素含量和Chl a/Chl b值迅速下降,但能源柳各无性系的下降速度存在差异,其中N4下降幅度最大,NC最小.(5)运用隶属函数模糊评判法综合评价表明,各能源柳无性系对Hg2+的耐受性表现为:NC＞ NE＞ N4＞N2.研究认为,在不同程度Hg2+胁迫条件下,4个瑞典能源柳无性系通过提高自身保护酶活性、抗氧化物质GSH含量以及有机渗透物质含量来有效缓解胁迫伤害,从而对Hg2+表现出一定的耐性,并以无性系NC的耐受性较好.     

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