4种沙生灌木幼苗PV曲线水分参数对干旱胁迫的响应

以柠条、沙木蓼、杨柴和花棒4种沙生灌木幼苗为材料,采用盆栽法在适宜水分、中度干旱和重度干旱(田间持水量的75%、50%和35%)3种土壤水分条件下,应用PV技术测定了它们在膨压为0时的渗透势(ψstlp)、相对水含量(RWCtlp)和相对渗透水含量(ROWCtlp),以及饱和含水时的渗透势(ψssat)、束缚水含量(Va)、膨压随叶水势下降而降低的速率b值和组织细胞总体弹性模量(ε′)等水分参数,并用隶属函数值法对4种苗木在干旱下保持膨压的能力进行了综合评价.结果显示:与适宜水分条件下相比较,除花棒幼苗在中度及重度干旱下ψssat值、柠条苗在中度干旱下ψssat和ψstlp差值和在中度及重度干旱下Va值、沙木蓼苗在中度干旱下ε′和RWCtlp值均变化很小以外,4种苗木其它水分参数在不同程度干旱胁迫下均有较明显的变化,且其变化幅度随干旱胁迫的加剧而增加,从而使苗木保持膨压及吸水保水的能力较适宜水分下明显增强;苗木保持膨压能力的综合评价结果为:中度干旱下柠条>花棒>杨柴>沙木蓼,重度干旱下柠条>花棒>沙木蓼>杨柴.研究表明,柠条幼苗对干旱胁迫具有极强的渗透调节适应性.     

土壤干旱下不同抗旱性小麦品种的渗透调节和渗透调节物质

在土壤干旱下抗旱性强的小麦品种的渗透调节能力大于抗旱性弱的品种。土壤缓慢干旱时,几种主要渗透调节物质增加的先后次序为:Pro,K~ ,然后是可溶性糖和其他游离氨基酸,后两者几乎平行增加、在土壤干旱下的渗透调节物质中,有机溶质为可溶性糖、其他游离氨基酸、Pro和Mal;无机离子为K~ ,Ca~(2 ),Mg~(2 )等。对渗透调节的相对贡献率为:K~ >可溶性糖>其他游离氨基酸>Ca~(2 )>Mg~(2 )>Pro。六种物质总和对渗透调节的相对贡献率为:轻度干旱56％～70％;中度干旱70％～79％;严重干旱79％～88％。     

西鄂尔多斯地区强旱生小灌木的水分参数

应用PV技术研究了西鄂尔多斯地区绵刺、红沙、四合木和霸王柴4种超旱生灌木的水分关系参数膨压(ψ_P)、细胞弹性模量(ε)、细胞体积比(RCV)及其相互关系.结果表明：在4种荒漠旱生灌木中,红沙保持最大膨压的能力最强(a=2.4593).不同荒漠旱生灌木保持膨压的方式不同：绵刺通过弹性调节保持膨压(ε_max=8.4005 MPa);红沙通过渗透调节来保持膨压(ψ_π100=-3.1302 MPa;ψ₀=-3.5074 MPa);四合木通过渗透调节和弹性调节的协同作用来维持膨压;霸王柴通过渗透调节来保持膨压,而弹性调节能力较弱.绵刺具有柔软而高弹性的细胞壁,是构成其根茎系统快速吸收和传导水分能力的因素之一.四合木具有较柔软而高弹性的细胞壁且ψ_P的变化随RCV减小而趋于缓慢,说明四合木具有较强的持水能力和抗脱水能力.     

玉米叶片生长部位渗透调节和生长的生物物理参数变化

玉米叶片生长部位随着水分胁迫加剧ψ_w降低、LER减慢。LER从最大到零,快速干旱处理的ψw从-0.55降至-0.85 MPa;缓慢干旱处理ψ_w从-0.88降至-1.13 MPa。在任何一种LER下,缓慢干旱处理的ψ_s比快速干旱处理更低,生长停止时,前者为-1.57 MPa,而后者为-1.30MPa。缓慢干旱叶片尽管在更低ψ_w下,仍能维持一定膨压,保持一定的生长速率。经历长时间水分胁迫会改变细胞延伸生长的生物物理参数,增大临界膨压(0.08～0.09 MPa)。这是水分胁迫植株,在一定ψ_p下生长速率减慢的原因。     

美国海滨桤木和薄叶桤木水分生理特性的比较

采取盆栽、人工控水的方式, 研究并比较了美国本土海滨桤木(Alnus maritima)和薄叶桤木(A. incana)的气孔导度(G_s)、叶片水势(ψ_leaf)以及渗透调节能力对土壤水分条件的响应, 以探讨引起两种桤木生态分布差异巨大的生理生态原因。结果表明: 1)正常水分条件下, 海滨桤木的G_s低于薄叶桤木, 其与大气温度、相对湿度和水蒸气亏缺等气象因子的相关性低于薄叶桤木; 干旱胁迫下, 海滨桤木的G_s对其自身ψ_leaf下降信号的敏感度低于薄叶桤木; 复水后, 其G_s恢复更为缓慢。2)正常水分条件下, 海滨桤木的ψ_leaf高于薄叶桤木, 且引起气孔关闭的ψ_leaf临界值较高; 干旱胁迫下, 海滨桤木的ψ_leaf下降幅度高于薄叶桤木。3)正常水分条件下, 海滨桤木和薄叶桤木的渗透调节能力无显著差异; 干旱胁迫下, 尽管两种桤木均表现出饱和状态渗透势(ψ_s^sat)下降、膨压与水势关系的最大变化率降低、初始失膨点渗透势(ψ_s^tlp)增加、细胞渗透调节能力范围(ψ_s^sat-ψ_s^tlp, Dψ_s)减小的趋势, 但与薄叶桤木相比, 海滨桤木的ψ_s^tlp较高, Dψ_s较小。从以上生理生态指标可以看出, 较高的叶片水势、较低的气孔调节能力、干旱下较低的渗透调节能力是造成海滨桤木分布范围狭小的重要原因。     

土壤干旱对黄土高原乡土树种水分代谢与渗透调节物质的影响

以黄土高原4个乡土树种的幼苗为试验材料,采用盆栽方式模拟土壤干旱环境,研究土壤干旱对不同树种水分代谢与渗透调节物质的影响。结果表明,大叶细裂槭、虎榛子叶水势、叶片含水量下降迅速,叶片离体保水能力降幅明显;白刺花、辽东栎则表现为叶水势、叶片含水量缓慢下降,组织相对含水量在中度胁迫下略有上升。白刺花在不同水分处理条件下离体叶片保水力明显高于其它树种。1个树种可溶性糖含量随土壤干旱程度加剧明显增加,可溶性蛋白质含量在树种之间变化较为复杂,无明显规律性。K^ 离子含量和游离脯氨酸含量在中度水分胁迫下均有不同程度升高。白刺花在土壤干旱进程中,可溶性蛋白质含量、K^ 离子含量和游离脯氨酸含量均明显高于其它树种。综合水分代谢和渗透调节物质来看,水分胁迫条件下,白刺花以保持高水势、减少组织水分散失和增加渗透调节物质来提高细胞原生质浓度,增强其抗旱性。     

干旱胁迫下沙棘叶片细胞膜透性与渗透调节物质研究

研究了在干旱胁迫下沙棘幼林苗木渗透调节能力与沙棘耐旱性的关系。结果表明：长期轻度及中度干旱胁迫下渗透调节物质中可溶性糖、游离氨基酸、Pro在干旱中、后期累积显著增加而降低渗透势,使沙棘具备较强的渗透调节能力而表现为低水势耐旱特性;K^ 在干旱下无显著累积。渗透调节物质（可溶性糖、游离氨基酸、Pro）的共同作用,使长期轻度、中度干旱下沙棘叶片可溶性蛋白降解少,细胞膜透性和MDA含量增加缓慢,重度二进下也能在一定时间内保持稳定,这些物质是构成沙棘强耐旱性的内在基础。     

岩溶干旱胁迫下青冈栎水分参数变化

根据岩溶生境特点设计表层岩溶水-岩石(灰岩)-土壤水分供应分层模拟柱,对青冈栎(Cyclobalanopsis glauca)进行水分控制试验;运用压力容积(P-V)技术,研究了在水分胁迫下青冈栎的日水势(P)、饱和含水量时的最大渗透势(ψsats)、初始质壁分离时的渗透势(ψtlps)、初始质壁分离时渗透水相对含量(ROWCtlp)、初始质壁分离时相对含水量(RWCtlp)、质外体水的相对含量(AWC),以及饱和含水量时最大渗透势与初始质壁分离时的渗透势之差(△P)的变化.结果表明,在无表层岩溶水-岩石-土壤处理中,随着土壤干旱胁迫程度的增加,ROWCtlp、RWCtlp、ψsats、ψtlp呈明显下降,而AWC值上升;在有表层岩溶水-岩石-土壤处理下,青冈栎受土壤水分胁迫不明显,水分参数变化不显著.表层岩溶缺水时,土壤水分含量是影响青冈栎水分参数变化的主要因素,在一定的干旱胁迫范围内,随着干旱程度的提高,青冈栎耐旱性不断增加.     

小麦叶片光合作用与其渗透调节能力的关系

在缓慢干旱条件下,小麦叶片渗透调节能力在一定范围内随胁迫程度的加剧而增加,而在快速干旱下,渗透调节能力丧失。小麦叶片通过渗透调节使光合速率和气孔导度对水分胁迫的敏感性降低,叶片维持较高的电子传递能力、RuBP羧化酶活性和叶绿体光合能量转换系统活性,并推迟了小麦叶片光合速率受气孔因素限制向叶肉细胞光合活性限制转变的时间。     

水分胁迫和胁迫后复水对玉米叶片生长速率的影响

玉米叶片延伸速率(LER)对水分状况的变化很敏感。快速干旱处理,水分消耗迅速,LER从最大到零需5h,叶水势改变0.5～0.6 MPa,缓慢干旱处理,水分消耗较慢,LER从最大到零需20h,叶水势改变1 MPa。缓慢干旱植株叶片成熟部位的渗透势,在任何LER下,均比快速干旱叶片更负。LER为零时,快速干旱叶渗透势为-1.3 MPa,缓慢干旱为一1.6MPa左右。短时间水分胁迫后复水,LER迅速增加,有部分补偿前期胁迫减少的生长量能力;长时间水分胁迫后复水,LER在6 h内不可能恢复到正常水平。     

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