干旱胁迫对燕麦生长及叶片光系统Ⅱ活性的影响

以‘燕科2号’燕麦品种为试验材料,采用盆栽控水的方式分别设置正常供水(75%田间持水量)、中度干旱胁迫(60%田间持水量)、重度干旱胁迫(45%田间持水量)3个水分处理,利用叶绿素荧光技术研究了不同水分梯度下燕麦生长和叶片光反应系统Ⅱ(PSⅡ)功能的变化,探讨干旱胁迫对燕麦叶片光合性能的影响。结果表明：(1)干旱胁迫导致燕麦株高变矮,叶片数、主茎数、穗数减少,叶片失绿发黄及籽粒产量显著下降。(2)与正常供水相比,重度干旱胁迫下燕麦叶片最大光化学效率(F_v/F_m)和光合性能指数(PI_ABS)显著降低。(3)重度干旱胁迫导致燕麦叶片单位反应中心吸收的光能(ABS/RC)和单位反应中心耗散掉的能量(DI₀/RC)明显下降,单位反应中心用于电子传递的能量(ET₀/RC)和单位反应中心捕获的光能(TR₀/RC)明显升高;有活性反应中心的开放程度(Ψ₀)和电子传递链的量子产额(φ_E0)明显下降、非光化学淬灭最大量子产额(φ_D0)明显升高,V_J、V_K、V_L 3个位点的相对荧光强度明显升高,OJIP曲线初始斜率M_o明显升高。研究发现,燕麦叶片PSⅡ对中度干旱胁迫具有较强的适应能力,而重度干旱胁迫严重伤害其叶片PSⅡ反应中心,导致其反应中心能流分配失衡,电子传递受阻和PSⅡ稳固性减弱,进而影响燕麦光合作用,最终导致燕麦生长受到抑制。     

基于叶绿体基因组数据的芸香科属间系统发育初步分析（专题约稿）

该研究在人工控制水分条件下,设置3个干旱胁迫处理,选用3个主栽油菜品种‘陇油10号’、‘陇油2号’、‘青杂5号’幼苗进行盆栽试验,测定干旱胁迫条件下叶片相对含水量、叶绿素含量、光合气体交换参数及叶绿素荧光参数等指标,考察各指标在干旱胁迫过程中的变化特征,并通过主成分分析(PCA)和隶属函数法评价品种的抗旱性及其主要响应因子,以揭示西北地区油菜幼苗响应干旱胁迫的光合调控机制。结果表明：(1)各品种油菜幼苗的叶片相对含水量(RWC)均随干旱胁迫程度的递增而逐渐降低,最大水分亏缺(WSD)却逐渐上升。(2)各品种油菜幼苗叶片的叶绿素a含量、叶绿素总含量随着干旱胁迫程度的递增而先增加后递减,且同一种幼苗在不同处理间差异显著。(3)各品种油菜幼苗叶片的净光合速率(P_n)、水分利用效率(WUE)、单株生物量、气孔导度(G_s)、胞间CO₂浓度(C_i)均在受到干旱胁迫时迅速降低,且同一品种幼苗在不同处理间差异显著,而其叶片蒸腾速率(T_r)在干旱胁迫下无显著变化。(4)各品种油菜幼苗叶片光化学猝灭系数(qP)和非光化学猝灭系数(NPQ)随着干旱胁迫程度的递增先增加后递减,最大光化学效率(F_v/F_m)和电子传递速率(ETR)在受到干旱胁迫时迅速降低,且同一品种幼苗在不同处理间差异显著。(5)主成分分析结果表明,在油菜幼苗受到干旱胁迫时RWC、C_i、G_s、P_n、WUE、叶绿素总含量、叶绿素a含量和NPQ起主要调控作用;隶属函数法综合评价表明,3个品种油菜幼苗耐旱能力由高到低依次为‘陇油10号’＞‘陇油2号’＞‘青杂5号’。     

信号分子水杨酸减缓干旱胁迫对紫御谷光合和膜脂过氧化的副效应

为研究信号分子水杨酸(SA)对干旱胁迫下紫御谷光合和膜脂过氧化的影响,为SA应用于紫御谷抗旱育苗提供理论依据,测定分析了SA处理对干旱胁迫下紫御谷幼苗叶片光合和膜脂过氧化相关指标的变化。结果表明:(1)干旱胁迫破坏了紫御谷叶绿体的膜结构,使基粒数量明显减少,垛叠不明显,排列比较松散,而SA处理能在一定程度上保护叶绿体的膜结构。(2)干旱胁迫降低了紫御谷幼苗叶片的叶绿素b和总叶绿素含量,而SA处理能提高干旱胁迫下紫御谷幼苗叶片的叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素和胡萝卜素含量。(3)干旱胁迫降低了叶片的净光合速率、气孔导度、蒸腾速率、光饱和点和暗呼吸速率,增加了叶片的光补偿点、CO₂饱和点、CO₂补偿点和光呼吸速率,而SA处理则增加了紫御谷幼苗叶片的净光合速率、气孔导度、光饱和点和暗呼吸速率,降低了紫御谷幼苗叶片的光补偿点、CO₂饱和点、CO₂补偿点和光呼吸速率。(4)干旱胁迫降低了紫御谷幼苗叶片的F_v/F_m和Φ_PSⅡ,显著增加了叶片的相对电导率和丙二醛含量,而SA处理则增加了幼苗叶片的F_v/F_m和Φ_PSⅡ,降低了叶片的相对电导率和丙二醛含量。表明:信号分子水杨酸能够有效减缓干旱胁迫对紫御谷光合和膜脂过氧化的影响。     

遮阴和施氮对黄檗幼苗叶片光合特性和碳氮计量特征的影响

选取大田环境下3年生黄檗幼苗,采用人工控制双因素随机区组试验,在不同光照［全光照(S₀)、轻度遮光21.4%(S₁)和重度遮光8.7%(S₂)］和不同氮添加［无添加对照(F₀)、轻度添加(F₁)和重度添加(F₂)］条件下,测定黄檗幼苗叶片的相对叶绿素含量(SPAD值)、气体交换参数及碳氮化学计量特征,探讨黄檗幼苗对遮阴和施氮的响应机制。结果表明：(1)随着遮光程度增强,黄檗幼苗叶片的SPAD值、蒸腾速率(T_r)、气孔导度(G_s)、碳氮比(C∶N)和瞬时光合氮利用率(PNUE)均呈现先增后降的趋势,两种遮光条件下SPAD均显著高于全光照环境;黄檗幼苗叶片的净光合速率(P_n)、水分利用率(WUE)和气孔限制值(L_s)逐渐降低;而叶片氮(N)和碳(C)含量均呈先降后升的趋势。(2)随氮添加量增加,黄檗幼苗叶片的P_n、WUE、L_s、N和C含量均呈先增后降趋势,T_r、G_s和PNUE则逐渐下降,而C∶N逐渐增加。(3)黄檗幼苗叶片的P_n在各光氮组合处理间均无显著差异;SPAD含量以S₁F₀、S₂F₀和S₁F₂处理组合显著较高,而以全光照(S₀)处理组合显著最低;T_r和G_s以轻度遮光(S₁)处理组合明显较高,而以S₂F₁、S₀F₂、S₂F₂明显较低;WUE和L_s均以S₀F₂显著最高,S₂F₂处理组合显著最低。黄檗幼苗叶片N和C含量在重度遮光/轻度氮添加(S₂F₁)时具有较大值,而其C∶N和PNUE在轻度遮光/无氮添加(S₁F₀)时具有较大值。(4)隶属函数综合评价认为,黄檗幼苗对光氮复合作用总体属中等耐受型,轻度遮光时不添加氮肥(S₁F₀)和轻度氮添加(S₁F₁)及全光照时轻度氮添加(S₀F₁)为适于幼苗生长的光氮组合。研究发现,光环境是影响黄檗幼苗光合作用和更新的主导因子,但黄檗苗期能耐受一定的遮阴胁迫;光照不受限制时,适当增加氮肥有利于黄檗幼苗生长;光照受限(重度遮光)时,施氮则抑制叶片叶绿素合成,降低了幼苗光能利用率,不利于其生长。     

逆境胁迫对菜豆黄化苗转绿过程中交替呼吸途径与叶绿素荧光特征的影响

以菜豆黄化幼苗作为试验材料,探讨了铅(Pb)或PEG(聚乙二醇)胁迫下交替呼吸途径在植物转绿过程中对叶绿素含量以及叶绿素荧光特性的影响,以阐明逆境胁迫下植物交替呼吸途径的生理学作用。结果显示：(1)与菜豆黄化幼苗正常转绿过程(对照)相比,Pb或PEG胁迫导致菜豆黄化幼苗的叶绿素含量积累延迟,使叶片PSⅡ潜在最大光化学量子效率(F_v/F_m)、光适应下最大光化学效率(F_v′/F_m′)、PSⅡ光适应下实际光化学效率(Y(Ⅱ))和光化学荧光猝灭系数(qP)显著下降,而非光化学猝灭系数(NPQ)则显著增加。(2)在菜豆黄化幼苗转绿过程中,Pb或PEG胁迫导致其交替呼吸途径容量较对照均显著上升。(3)Pb或PEG胁迫下,交替呼吸途径抑制剂［水杨基氧肟酸(SHAM,1 mmol/L)］使菜豆黄化幼苗转绿过程中叶绿素含量、F_v/F_m、F_v′/F_m′、Y(Ⅱ)和qP进一步下降, NPQ却进一步增加,说明抑制交替呼吸途径会加剧Pb或PEG胁迫对PSⅡ反应中心活性的进一步抑制,使还原力积累加剧,造成热耗散进一步增加。研究表明,Pb或PEG胁迫均显著降低了菜豆黄化幼苗PSⅡ对光能的利用率,进而阻碍了菜豆黄化幼苗转绿进程;交替呼吸途径有助于在胁迫条件下缓解PSⅡ的过度还原,可能在一定程度上缓解了Pb或PEG胁迫对其转绿进程的阻碍作用。     

3种荒漠植物光合及叶绿素荧光对干旱胁迫的响应及抗旱性评价

利用盆栽试验结合人工浇水后自然耗水的方法测定干旱胁迫对梭梭、白刺、沙蒿3种荒漠植物叶片水分、光合及叶绿素荧光参数的影响,探讨各指标在干旱胁迫过程中的变化特征、响应机制及其与土壤水分的定量关系,并用隶属函数法对其进行抗旱性排序。结果表明：(1)3种植物叶片相对含水量(RWC)随干旱胁迫天数增加持续降低,最大水分亏缺(RWD)呈波动式上升趋势。(2)3种植物总叶绿素含量(Chl)和叶绿素a(Chla)、叶绿素b(Chlb)含量,以及梭梭、白刺类胡萝卜素含量均随胁迫天数增加而降低;沙蒿类胡萝卜素随土壤含水率降低逐渐升高。(3)梭梭、白刺、沙蒿叶片净光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)、水分利用效率(WUE)等主要光合气体交换参数对土壤水分表现出明显的阈值响应,适宜的土壤含水率分别为8.04%～19.33%、4.17%～19.10%、6.48%～17.51%。(4)3种植物 PSⅡ最大光化学效率(Fv/F_m)、实际光化学效率(F_v′/F_m′)及光化学淬灭系数(qP)均随干旱胁迫天数增加和光照强度增大而降低,非光化学淬灭系数(NPQ)则呈逐渐上升趋势;干旱胁迫中后期,梭梭、沙蒿的F_v/F_m及F_v′/F_m′均下降,光合机构光合活性遭到破坏,电子传递受阻,PSⅡ反应中心受损,表现出光抑制,而白刺调节自身PSⅡ反应中心免受伤害的能力较强。(5)隶属函数法综合分析表明,3种植物耐旱能力大小依次为白刺>梭梭>沙蒿。研究发现,3种荒漠植物均可通过调节 PSⅡ反应中心开放程度与活性,对干旱胁迫表现出较强的耐性,胁迫后期植物PSⅡ反应中心关闭或不可逆失活,表现出光抑制。     

红芽芋驯化苗对盐胁迫的光合及生理响应

为探讨江西铅山红芽芋的耐盐机制,以其组培移栽驯化苗为材料,研究了盐胁迫对其生物量积累、光合特性、荧光特性等抗逆生理特性的影响。结果表明:（1）红芽芋幼苗生物量和根冠比在低盐胁迫下（50 mmol·L^-1）得到显著促进,而在高盐胁迫下（100～250 mmol·L^-1）受到显著抑制。（2）低盐胁迫幼苗的净光合速率（P_n）、气孔导度（G_s）、气孔限制值（L_s）、水分利用效率（WUE）和瞬时羧化效率（CUE）比对照（0 mmol·L^-1）显著增加,细胞间CO₂浓度（C_i）比对照显著下降,蒸腾速率（T_r）与对照无显著差异;高盐胁迫幼苗的P_n、L_s、WUE、CUE和G_s较对照显著下降,C_i比对照显著增加。（3）低盐胁迫幼苗的最大荧光（F_m）、PSⅡ潜在光化学效率（F_v/F₀）和光化学猝灭系数（q_P）比对照显著增加,初始荧光（F₀）较对照显著下降,PSⅡ最大光化学效率（F_v/F_m）、PSⅡ实际光化学效率（Φ_PSⅡ）、开放的PSⅡ反应中心捕获激发能效率（F_v′/F_m′）和非光化学猝灭系数（NPQ）与对照无显著差异;而高盐胁迫幼苗的F₀、F_m、F_v/F_m、F_v/F₀、Φ_PSⅡ、F_v′/F_m′和q_P均较对照显著下降,NPQ比对照显著增加。（4）各盐胁迫幼苗叶片的可溶性蛋白含量以及过氧化物酶、超氧化物歧化酶和过氧化氢酶活性与对照相比先升后降,并以低盐下最高;可溶性总糖和脯氨酸含量均比对照显著增加;丙二醛含量和质膜透性相对值在低盐胁迫下无显著变化,而在高盐下显著增加;叶绿素含量和根系活力在低盐胁迫下无显著变化,而在高盐胁迫后开始显著下降。研究发现,江西铅山红芽芋移栽驯化苗的耐盐阈值为 50 mmol·L^-1,其能够诱导提高叶片可溶性蛋白含量和主要保护酶活性,稳定质膜透性、叶绿素含量和根系活力,增加PSⅡ潜在光化学效率,提高PSⅡ的电子传递活性,维持PSⅡ实际光化学效率,有效启动非辐射热能量耗散机制来保护了光合机构,最终提高净光合速率,增加生物量。     

外源硅对自毒作用下黄瓜幼苗生长及光合特性的影响

以‘绿博6号’黄瓜幼苗为试材,采用营养液培法研究不同浓度外源硅(0、0.5、1.0、1.5和2.0 mmol/L)对肉桂酸(cinnamic acid,CA)模拟自毒胁迫(3.0 mmol/L CA)下黄瓜幼苗生长、光合参数和叶绿素荧光参数的影响。结果表明：(1)自毒胁迫显著抑制了黄瓜幼苗的生长、根系形态建成和生物量的积累,显著降低了净光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)、气孔导度(G_s)和叶绿素(Chl a、Chl b和Chl t)含量,并显著降低了叶片中PSⅡ的电子传递速率(ETR)、PSⅡ实际光化学效率［Y_(Ⅱ)］和光化学淬灭系数(qP)。(2)添加适宜浓度外源硅可有效缓解自毒胁迫对黄瓜幼苗生长的影响,并提高其P_n、G_s、T_r和叶绿素含量,在一定程度上维持叶片光合系统的稳定。(3)添加适宜浓度外源硅能使自毒胁迫下黄瓜叶片的F_v/F_m、ETR、Y_(Ⅱ)和qP显著升高,而非光化学淬灭系数(NPQ)则显著下降。研究发现,添加适宜浓度外源硅能提高自毒胁迫下黄瓜幼苗的叶绿素含量、F_v/F_m、ETR、Y_(Ⅱ)和qP,使光合机构趋于稳定,抑制P_n的下降,缓解自毒胁迫对光合系统的损伤,从而增强黄瓜幼苗对自毒胁迫的抗性,并以1.0 mmol/L外源硅处理的效果最佳。     

遮荫和干旱复合处理对黄藤幼苗个体生长及生理特性的影响

以1年生黄藤(Daemonorops jenkinsiana)实生苗为试验材料,采用盆栽控制试验测定分析遮荫和干旱复合处理下黄藤幼苗的生长状况、叶片光合参数、生物量及生理特征的变化情况,以阐明遮荫和干旱复合处理对其生长和生理的影响规律。结果显示：(1)黄藤的株高、地径和功能叶片数目均随遮荫度上升而增加;植株叶片的生物量、净光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)、蒸腾速率(T_r)均随遮荫度上升而呈先上升后下降的趋势。(2)黄藤叶片的可溶性蛋白(SP)、脯氨酸(Pro)随着遮荫度的增加而先增加后下降,丙二醛(MDA)含量以及超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)活性则均呈先下降后上升的趋势。(3)中度遮荫时,黄藤的株高、地径、功能叶数目、叶片生物量的积累以及P_n、T_r、WUE、Pro和SP含量均显著升高(P＜0.05),SOD活性和MDA含量则显著降低(P＜0.05)。(4)干旱胁迫导致黄藤的株高、地径、功能叶片数目、叶片生物量积累、P_n、T_r、WUE显著降低,SOD活性、POD活性、MDA含量和Pro含量均显著升高。研究发现,遮荫和干旱复合作用影响黄藤幼苗的生长和发育。黄藤幼苗能通过调整生长策略、光合策略、代谢策略等使植株逐步适应或耐受胁迫,表现出一定的抗旱性和喜阴性;中度遮荫(遮光20%~30%)能够改善黄藤幼苗的生境,并能缓解干旱胁迫对植株造成的伤害,对其生长有利。     

盐胁迫下赤霉素对黄瓜种子萌发及幼苗生长的影响

研究外源GA₃对盐胁迫下黄瓜种子萌发和幼苗生长的影响。结果表明,添加不同质量浓度GA₃的各处理,其发芽率、发芽势和发芽指数均显著高于NaCl胁迫处理,其中以100 mg/L GA₃处理的发芽势、发芽率和发芽指数最高,幼苗的叶面积、根长、根冠比也最大,同时叶片中叶绿素含量最高,幼苗叶片的光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)、胞间CO₂摩尔分数(C_i)及蒸腾速率(T_r)等均达到最大;而当赤霉素的质量浓度为50 mg/L时,叶片中的POD活性为2 005 U/(g·min）,达最大值。     

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