海州香薷(Elsholtzia haichouensis Sun)不同生态型Cu吸收和酸性磷酸酶活性差异

以海州香薷铜矿区种群（大冶铜绿山）和非矿区种群（红安）为对象,通过水培实验,比较分析了两个种群根中铜的吸收、MDA含量、根伤流液量和酸性磷酸酶活性变化的差异。结果显示, 红安非矿区种群根中的MDA含量随处理浓度的增加而显著升高,铜绿山矿区种群则没有明显的变化;在≥20 μmol/L Cu处理时,非矿区种群根伤流液量急剧下降而矿区种群反而增大。红安种群根中的Cu吸收量明显比铜绿山种群的高,如20 μmol/L Cu处理时,红安种群根中的铜含量在处理后的第1天和第5天分别是铜绿山种群的3倍和4倍;80 μmol/L Cu处理时,第1天和第5天的Cu含量则分别是铜绿山种群的20倍和5倍。然而,铜绿山种群根分泌的和组织内的酸性磷酸酶活性则明显高于红安种群,如在80 μmol/L Cu处理的第3天和第5天,铜绿山种群根组织内的酸性磷酸酶活性都约为红安种群的3倍,根系分泌的酶活性则分别为红安种群的1.6倍和1.8倍。两个种群也表现出不同的变化趋势：铜绿山种群在低浓度处理时,根分泌的和组织内的酸性磷酸酶活性有所增强,高浓度处理时下降,而红安随处理浓度的增加则显著下降。总之,铜胁迫下,海州香薷红安种群根系过氧化损伤明显,而铜绿山种群根系没有产生明显的过氧化损伤;铜绿山种群根系增强酸性磷酸酶的分泌以及保持组织内的高活性,可能分别在减少其铜的吸收及胁迫条件下维持体内正常的磷生理代谢方面具有重要作用。     

铜毒对海州香薷(Elsholtzia splendens)不同种群光合作用和蒸腾作用的影响

通过水培实验,对种子分别来自湖北省铜绿山、赤马山铜矿区和红安非矿区的海州香薷种群在铜胁迫下的光合作用和蒸腾作用进行了比较研究。结果发现,矿区两个种群在铜胁迫下的光合能力明显比非矿区种群强,尤其在高Cu（100μmol／M）处理更为显著：如铜绿山和赤马山叶片净光合速率分别为13．15μmol CO2m^-2s^-1和12．59μmol CO2m^-2s^-1,为红安种群（1．07μmol CO2m^-2s^-1）的13倍;铜绿山和赤马山种群的光能利用效率分别为0．0221μmol CO2μmol^-1和0．0224μmol CO2μmol^-1photon,为红安种群（0．0031μmol CO2μmol^-1photon）的7倍。表观量子产额在两个矿区种群中没有明显的变化,低Cu（5和20μmol／L）处理促进了矿区种群叶绿素（Chl a和Chl b）含量的增加,而非矿区种群的这两个指标则随处理浓度的增加而迅速下降。来自矿区两个种群的蒸腾速率受铜的胁迫影响较小,而来自非矿区种群随处理浓度的加大而明显降低,其叶片的蒸腾速率在5、20μmol／L和100μmol／L浓度处理时迅速下降为对照的62．74％、50．96％和42．6％;水分利用效率在矿区两个种群中随处理水平的增大而提高,在100μmol／L处理时铜绿山和赤马山种群分别是对照的161．83％和130．41％,而非矿区种群随处理浓度的增加而急剧降低。另外,矿区两个种群的呼吸速率和气孔阻力随处理浓度的降低和升高的幅度明显比非矿区小。总之,在铜污染胁迫下,矿区种群保持的这种生理生态特性是其能在这种环境中正常生长定居的重要原因,是其长期进化的结果。     

铜毒对海州香薷（Elsholtzia splendens）不同种群光合作用和蒸腾作用的影响

通过水培实验,对种子分别来自湖北省铜绿山、赤马山铜矿区和红安非矿区的海州香薷种群在铜胁迫下的光合作用和蒸腾作用进行了比较研究。结果发现, 矿区两个种群在铜胁迫下的光合能力明显比非矿区种群强,尤其在高Cu(100μmol/M)处理更为显著：如铜绿山和赤马山叶片净光合速率分别为13.15μmol CO₂ m^-2 s^-1和12.59μmolCO₂ m^-2 s^-1,为红安种群(1.07μmol CO₂ m^-2 s^-1)的13倍;铜绿山和赤马山种群的光能利用效率分别为0.0221μmol CO₂ μmol^-1和0.0224μmol CO₂ μmol^-1 photon,为红安种群(0.003μmolCO₂ μmol^-1 photon)的7倍。表观量子产额在两个矿区种群中没有明显的变化,低Cu (5和20μmol/L)处理促进了矿区种群叶绿素（Chl a 和Chl b）含量的增加,而非矿区种群的这两个指标则随处理浓度的增加而迅速下降。来自矿区两个种群的蒸腾速率受铜的胁迫影响较小,而来自非矿区种群随处理浓度的加大而明显降低,其叶片的蒸腾速率在5、20μmol/L和100μmol/L浓度处理时迅速下降为对照的62.74%、50.96%和42.6%;水分利用效率在矿区两个种群中随处理水平的增大而提高,在100μmol/L处理时铜绿山和赤马山种群分别是对照的161.83%和130.41%,而非矿区种群随处理浓度的增加而急剧降低。另外,矿区两个种群的呼吸速率和气孔阻力随处理浓度的降低和升高的幅度明显比非矿区小。总之,在铜污染胁迫下,矿区种群保持的这种生理生态特性是其能在这种环境中正常生长定居的重要原因,是其长期进化的结果。     

抗氧化系统在海州香薷耐铜机制中的作用

利用溶液培养的方法研究了铜胁迫下海州香薷根系和地上部分MDA含量,各种抗氧化酶及非酶抗氧化系统的变化。结果表明,不同浓度铜处理8d后,海州香薷根系中MDA含量显著增加,叶片中则无显著变化;根系中SOD、POD、CAT、APX、GR活性和叶片中POD、SOD的活性随铜处理浓度的增加而显著增加,而50-200μmol·L^-1。铜处理条件下叶片中CAT、APX、GR活性与对照相比无明显差异。除CAT外,根系中这些抗氧化酶的活性都远远大于叶片中的活力。另外,实验结果表明,50μmol·L^-1 Cu^2＋对海州香薷的生物量并没有显著影响,当铜浓度达到100和200μmol·L^-1。时,铜则可显著降低海州香薷根系的生物量,对地上部生物量仍无显著影响。     

铜和营养缺失对海州香薷两个种群生长、耐性及矿质营养吸收的差异影响

以来自铜矿区(CS)和非矿区(UCS)两个海州香薷种群为对象,通过室内水培实验,分析了两种群幼苗在铜及营养缺失胁迫下植物生长、铜富集及矿质营养含量的差异.结果显示,铜、低营养胁迫及其相互作用对非矿区种群生长具有明显的抑制作用,而对矿区种群的影响则远比非矿区种群小,且较低铜浓度(25μmol/L Cu)明显促进了矿区种群的生长;从耐性指数结果看,矿区种群铜耐性指数和营养胁迫耐性指数均高于非矿区种群.这表明矿区种群不仅进化为铜耐受种群,同时也进化成营养胁迫耐受种群.低营养胁迫明显促进了植物对铜的吸收和运转,如在低营养胁迫和25 μmol/L Cu复合处理下,矿区种群根铜含量约为单一铜处理的25倍,非矿区种群是单一铜处理5倍多.低营养胁迫和过量铜显著减少了非矿区种群矿质营养元素如P,Mg,K和Mn的吸收积累,而矿区种群则仍然能保持相对稳定;在铜和营养缺失复合作用下,两个种群矿质营养除Ca和部分Fe外,均显著减少,但矿区种群减少程度明显比非矿区种群小.这些结果表明,矿区种群在胁迫条件下具有保持营养相对稳定和平衡的能力,这种能力使其能在高铜污染和营养缺乏的土壤中正常生长和定居.     

外源GSH对海州香薷铜毒害的缓解作用

采用溶液培养的方法,研究了外源GSH对海州香薷铜毒害的缓解作用。结果表明,100μmol·L~（-1）Cu处理6天可以抑制海州香薷根系伸长生长,降低叶片中叶绿体色素含量,增加植株中膜脂过氧化物丙二醛（MDA）的含量。100μmol·L~（-1）Cu处理下施加GSH可以缓解Cu对海州香薷的毒害作用,促进根系伸长生长,增加生物量,提高叶绿体色素含量,降低MDA含量,减少植株中Cu含量。     

铜胁迫下海州香薷根中铜诱导蛋白的鉴定

以铜耐性植物海州香薷为材料,在水培条件下对其幼苗进行不同浓度的CuSO4处理,通过铜结合蛋白分析和双向电泳(2D-AGE)分析,研究铜胁迫条件下海州香薷根中铜诱导蛋白的结合方式及表达情况.结果表明(1)100μmol/L CuSO4处理海州香薷幼苗6 d,可使其根中蛋白巯基的含量显著升高.(2)将其蛋白提取液通过SephadexG-50后,发现洗脱液中铜诱导物的增加与铜分布显著相关,表明铜诱导蛋白可能为铜结合蛋白.(3)通过2D-PAGE和质谱分析发现,铜胁迫下类抗性蛋白、S-腺苷甲硫氨酸合成酶和脂肪酸羟化酶的表达升高,而抗坏血酸过氧化物酶和半胱氨酸合成酶表达则降低.     

部分根系供磷对黄瓜根系和幼苗生长及根系酸性磷酸酶活性影响

通过分根处理研究了部分根系供磷对黄瓜幼苗生长、植株体内的含磷量及根系酸性磷酸酶活性的影响。结果表明 ,2 0 %根系缺磷 (1条根缺磷 ,4条根供磷 )可以促进根系及植株地上部的生长 ,其根系及地上部的生物量分别是正常生长植株的 1.39倍和 1.2 1倍。2 0 %根系缺磷 ,还可以促进其它供磷根系对磷的吸收。分根处理后 ,2 0 %根系缺磷不影响植物对磷营养的需要 ,但却表现出了R/S比增大的典型缺磷反应 ,说明植物感应缺磷根系起着比地上部更为重要的作用。分根处理后不供磷根系的酸性磷酸酶活性显著高于供磷根系的酸性磷酸酶活性 ,并且根系的酸性磷酸酶活性只与根系的含磷量显著相关 ,与地上部的磷营养状况关系不明显。这说明 ,缺磷条件下 ,黄瓜植株根系分泌酸性磷酸酶活性的增高 ,是黄瓜根系对低磷胁迫的适应性机理 ,而不是地上部改善体内磷营养的调控机理。     

丛枝菌根真菌影响宿主植物蒺藜苜蓿根系酸性磷酸酶活性的跨世代效应

丛枝菌根真菌(AMF)能够通过增强宿主植物根系分泌酸性磷酸酶帮助其适应低磷环境,但这种可塑性改变能否跨世代传递并影响后代适应低磷环境,仍不清楚。本研究通过亲代实验(实验1)和子代实验(实验2),研究AMF影响宿主植物蒺藜苜蓿(Medicago truncatula)根系酸性磷酸酶分泌的跨世代效应。实验1表明,土壤低磷水平下接种AMF的亲代宿主植物根系酸性磷酸酶活性显著提高,且根际土中有更高的酸性磷酸酶活性和有效磷含量。而高磷水平下,接种AMF处理的宿主植物酸性磷酸酶活性与不接种AMF的处理无显著差异。实验2表明,在当代低磷环境下,来自亲代低磷接种AMF的后代,其根系和根系分泌的酸性磷酸酶活性显著高于来自亲代低磷不接种AMF的后代,而亲代高磷处理的后代(有AMF和无AMF)之间酸性磷酸酶活性无显著差异。在当代高磷环境下,来自亲代不同处理的后代根系和根系分泌的酸性磷酸酶活性均无显著差异。本研究表明,AMF对宿主植物根系分泌酸性磷酸酶的生理可塑性能够跨世代传递,且该跨世代效应受到亲代磷水平的影响。     

低磷胁迫下甘蓝型油菜酸性磷酸酶对磷效率的贡献分析

为探讨低磷胁迫下甘蓝型油菜酸性磷酸酶活性的基因型差异及其与磷效率的关系, 采用土培实验研究了磷高效基因型102和磷低效基因型105对有机磷和无机磷的利用及其根际土壤酸性磷酸酶活性差异; 并采用水培实验研究了甘蓝型油菜根系分泌的酸性磷酸酶及不同叶片酸性磷酸酶的活性差异. 结果表明, 低磷胁迫能诱导根系及根系分泌的酸性磷酸酶活性升高; 土培条件下, 由于酸性磷酸酶的有效性受较多因素影响, 植物的磷营养和磷吸收效率与根系分泌的酸性磷酸酶活性并不直接相关; 缺磷胁迫下重组自交系群体叶片酸性磷酸酶活性与磷利用效率呈显著正相关, 进一步表明低磷诱导的植株叶片酸性磷酸酶活性升高能促进体内磷的再利用, 从而提高磷利用效率.     

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