Pb、Cd单一及复合胁迫对花菖蒲幼苗生长及部分生理指标的影响

采用液体培养法研究了Pb、 Cd单一胁迫及Pb-Cd复合胁迫(500 mg·L-1Pb、 25 mg·L-1Cd、 500 mg·L-1Pb-25 mg·L-1Cd)对花菖蒲(Iris ensata Thunb. var. hortensis Makino et Nemoto)幼苗生长和部分生理指标的影响.结果显示,在500 mg·L-1Pb单一胁迫条件下,花菖蒲幼苗地上部分(叶片)和地下部分(包括根茎和根系)的干质量及耐性指数与对照差异不显著(P>0.05);而在25 mg·L-1Cd单一胁迫和500 mg·L-1Pb-25 mg·L-1Cd复合胁迫条件下,幼苗地上部分和地下部分的干质量及耐性指数显著下降(P<0.05), 其中耐性指数分别仅为0.86和0.79.在500 mg·L-1Pb单一胁迫条件下,叶片中的光合色素(包括叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素)含量和地下部分的丙二醛(MDA)含量显著高于对照,地上部分的MDA含量显著低于对照,而过氧化物酶(POD)活性则与对照差异不显著;在25 mg·L-1Cd单一胁迫条件下,叶片中的叶绿素a和叶绿素b含量显著低于对照,类胡萝卜素含量和地上部分的MDA含量以及地上部分和地下部分的POD活性均显著高于对照,而地下部分的MDA含量与对照差异不显著;在500 mg·L-1Pb-25 mg·L-1Cd复合胁迫条件下,叶片中的光合色素含量均显著低于对照,地上部分和地下部分的MDA含量和POD活性均显著高于对照,其中MDA含量分别是对照的1.7和2.7倍、POD活性分别是对照的2.5和3.4倍.研究结果表明,花菖蒲幼苗对500 mg·L-1Pb单一胁迫具有一定的耐受性;在复合胁迫条件下Pb和Cd具有协同作用,对花菖蒲幼苗的生长和代谢有显著的抑制作用.     

Pb和Cd单一及复合胁迫条件下溪荪(Iris sanguinea)生长及金属离子积累特征分析

采用水培法,对Pb和Cd单一及复合胁迫(500 mg·L-1Pb、25 mg·L-1 Cd、500 mg·L-1pb-25 mg·L-1Cd)条件下溪荪(Iris sanguinea Donn ex Horn.)幼苗不同部分的生长及Pb、Cd、Zn、Cu、K和Na积累状况进行了研究.结果显示:在Pb单一胁迫条件下,溪荪幼苗地下部分干质量较对照降低了18.2％,地上部分干质量和耐性指数均与对照无显著差异;在Cd单一胁迫条件下,地下部分与地上部分的干质量较对照分别降低了16.4％和14.1％,耐性指数降低了7％;在Pb-Cd复合胁迫条件下,溪荪幼苗不同部分的干质量以及耐性指数均与对照无显著差异.在Pb单一及Pb-Cd复合胁迫条件下,幼苗不同部分的Pb含量均明显高于对照,Pb单一胁迫处理组幼苗地上部分和地下部分的Pb含量分别比Pb-Cd复合胁迫处理组高19.8％和16.0％.在Cd单一及Pb-Cd复合胁迫条件下,幼苗不同部分的Cd含量均明显高于对照,Pb-Cd复合胁迫处理组幼苗地上部分和地下部分的Cd含量分别为Cd单一胁迫处理组的2.02和5.74倍.经Pb和Cd单一及复合胁迫后,幼苗不同部分的Zn、Cu和Na含量均明显高于对照,而K含量则低于对照;地上部分的Zn、K和Na含量均高于地下部分,但Cu含量在幼苗不同部分的变化趋势则有所不同.比较结果表明:Pb-Cd复合胁迫对溪荪幼苗的Pb积累有促进作用、对Cd积累有抑制作用,表现出拮抗作用;溪荪对Pb胁迫的耐性相对更强,对Pb和Cd及其他金属元素有一定的积累能力,可用于Pb污染环境尤其是湿地Pb污染环境的修复.     

柠檬酸和草酸对Pb胁迫下马蔺生长和生理的影响

采用营养液培养方法,研究了外源柠檬酸(0.5、5mmol.L-1)和草酸(0.5、5mmol.L-1)对不同浓度Pb(0、100、500mg.L-1)胁迫下马蔺(Irislactea var.chinensis)生长和生理的影响。结果表明,与单独Pb胁迫相比,加入5mmol.L-1的柠檬酸显著促进了马蔺株高的生长;草酸的加入缓解了500mg.L-1Pb胁迫对马蔺根生长的影响;加入0.5mmol.L-1的草酸缓解了500mg.L-1Pb胁迫对马蔺地上部生长的影响,并显著增加了100和500mg.L-1Pb胁迫下马蔺的地下部干质量;0.5mmol.L-1的柠檬酸能显著增加100mg.L-1Pb胁迫下马蔺叶片SOD酶活性;0.5和5mmol.L-1柠檬酸和0.5mmol.L-1草酸均能显著增加100mg.L-1Pb胁迫下马蔺体内POD酶活性;5mmol.L-1的柠檬酸和0.5mmol.L-1的草酸均缓解了500mg.L-1Pb胁迫对马蔺光合色素的影响;0.5和5mmol.L-1的柠檬酸和0.5mmol.L-1的草酸均能缓解由100和500mg.L-1Pb胁迫引起马蔺叶片细胞膜的损伤。     

Pb胁迫对马蔺种子萌发和幼苗根尖细胞有丝分裂的影响

采用水培法研究了不同浓度Pb胁迫对马蔺[Iris lactea Pall. var. chinensis (Fisch. ) Koidz. ]种子萌发及根尖细胞有丝分裂的影响.结果显示,在500～1 500 mg·L-1浓度范围内,随Pb浓度的提高,马蔺种子的发芽势、发芽率、发芽指数、活力指数及幼苗根尖细胞有丝分裂指数均呈现出逐渐降低的趋势.经500、1 000和1 500 mg·L-1Pb胁迫处理后,种子发芽势分别仅为对照的52.8%、51.3%和47.2%,种子发芽率分别仅为对照的55.8%、54.3%和46.5%, 种子发芽指数分别比对照降低了55.1%、 56.7%和57.8%, 种子活力指数分别比对照降低了65.4%、 72.0%和79.2%,幼苗根尖细胞有丝分裂指数分别降至对照的28.1%、21.9%和13.5%,且各处理组各指标与对照的差异均达到显著水平(P<0.05),但各处理组间的种子发芽势、发芽率、发芽指数及幼苗根尖细胞有丝分裂指数差异均不显著.研究结果表明,Pb胁迫对马蔺种子萌发及幼苗根尖有丝分裂有显著抑制作用,但马蔺种子萌发和幼苗根尖有丝分裂对浓度高于500 mg·L-1的Pb胁迫反应不敏感.     

Pb污染对马蔺生长、体内重金属元素积累以及叶绿体超微结构的影响

通过土壤单因子Pb胁迫盆栽试验和铅锌尾矿污染土壤掺比试验研究了不同土培条件下Pb对马蔺（Iris lactea var chinensis）生长、体内重金属元素积累以及叶绿体超微结构的影响。结果表明：2种不同土壤Pb胁迫下马蔺株高、根长、叶数以及地上、地下部生物量均随Pb浓度的增加呈先增后降的趋势,其中,土壤单Pb胁迫下,低于500 mg?kg-1Pb胁迫（T1—T3）均增加了马蔺的株高和根长,仅800mg?kg-1高Pb浓度处理时马蔺生物量才出现轻微下降（P＞0.05）;与单一土壤Pb胁迫相比,铅锌尾矿污染土壤掺比试验中铅锌尾矿含量低于一定浓度下对马蔺株高、根长生长同样也具有促进效应,只有100%尾矿污染土壤处理下马蔺地上部和根系生物量下降显著（P＜0.05）。马蔺地上部和根系Pb含量均随土壤中Pb浓度和尾矿含量的增加而增加,800mg?kg-1土壤单Pb胁迫下为340.6、1700.02 mg?kg-1,100%尾矿污染土壤处理下为126.9、1725 mg?kg-1。Pb单独胁迫下马蔺地上部Zn含量随Pb含量的增加逐渐下降, Zn和Pb的吸收表现出一定的拮抗效应;而不同掺比污染土壤胁迫下马蔺地上部和根系Zn积累同Pb一样,均随土壤中Pb、Zn浓度的增加而增加,Zn和Pb的吸收表现为一种协同效应。而2种不同土壤Pb胁迫下马蔺对Cu、Cd的吸收均相对较少。本研究中,800mg?kg-1Pb胁迫处理和50%尾砂土壤胁迫处理下马蔺叶片叶绿体双层被膜及内部基粒和类囊体结构与对照相比变化不大。综上表明,马蔺对重金属Pb有较强的耐受性,具备修复Pb污染土壤的潜在能力。     

NaCl胁迫对马蔺生长及生理生化指标的影响

采用水培法,以1/2Hoagland溶液为基础培养液,研究了1、2、3、4、6、8和10 g·L-1NaCl胁迫处理对马蔺[Iris lactea Pall.var.chinensis(Fisch.)Koidz.]幼苗部分生长和生理生化指标的影响.结果显示:随NaCl质量浓度的提高,马蔺幼苗的株高和根长、地上部分和根及全株干质量逐渐减小,但在1 g·L-1NaCl胁迫条件下,株高和地上部分及全株干质量均显著高于对照.随NaCl质量浓度的提高和胁迫时间的延长,马蔺幼苗叶片的相对电导率和丙二醛(MDA)含量总体上呈逐渐升高的趋势;其中,用1～4 g·L-1NaCl胁迫处理7或14 d,相对电导率有小幅增加但与对照差异不显著;用1～8 g·L-1NaCl胁迫处理7 d,MDA含量与对照差异不显著.叶片叶绿素和脯氨酸含量以及超氧化物歧化酶(SOD)活性则随胁迫时间的延长呈先升后降的趋势,在胁迫的14或21 d各指标达到最高值.随NaCl质量浓度的提高,脯氨酸含量和SOD活性均不断增加且总体上显著高于对照;叶绿素含量则随NaCl质量浓度的提高出现低浓度升高、高浓度降低的趋势,其中3和4 g·L-1NaCl胁迫处理组叶绿素含量最高;各处理组的可溶性蛋白质含量在处理的第7大或第14天与对照无显著差异,第21天则随NaCl质量浓度的提高呈低浓度升高、高浓度降低的趋势,而第28天则随NaCl质量浓度的提高逐渐降低.总体上看,低质量浓度和短时间的NaCl胁迫对马蔺生长和代谢的抑制作用不明显甚至略有促进作用,而高质量浓度和长时间的NaCl胁迫则具有明显的抑制作用.在实验结束后全部供试植株均存活,结合生长和生理生化指标的测定结果,初步判定马蔺对NaCl胁迫具有较强的耐性.     

Pb胁迫对路易斯安那鸢尾幼苗生长和生理生化特性的影响

采用液体培养法研究了0（CK）、200、400、600和800 mg·L-1Pb胁迫条件下路易斯安那鸢尾（Louisiana Iris）品种‘Professor Neil’幼苗生长,叶片叶绿素含量,叶片和根系的丙二醛（MDA）和脯氨酸（Pro）含量、超氧阴离子自由基（O-·2）产生速率以及超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）和过氧化氢酶（CAT）活性的变化。结果表明：随Pb质量浓度的提高,幼苗的株高、根长、叶片和根系干质量以及耐性指数总体呈逐渐下降的趋势,且总体上显著低于对照（P〈0.05）,但各处理组间差异不显著。幼苗叶片的叶绿素a和b含量均随Pb质量浓度提高而缓慢下降,但仅在800 mg·L-1Pb胁迫条件下叶绿素a含量显著低于对照（P〈0.05）,其余处理组的叶绿素a和b含量及叶绿素a/b比值均与对照无显著差异。叶片和根系的MDA和Pro含量及POD活性均随Pb质量浓度提高逐渐增加,根系的SOD活性则随Pb质量浓度提高逐渐降低;而叶片的SOD活性以及叶片和根系的CAT活性和O-·2产生速率均在200~600 mg·L-1Pb胁迫条件下随Pb质量浓度提高逐渐增加,但在800 mg·L-1Pb胁迫下均不同程度降低,表明路易斯安那鸢尾可通过体内抗氧化酶和相关物质的诱导及合成缓解低浓度Pb胁迫对其造成的毒害作用,而高浓度Pb胁迫对路易斯安那鸢尾的伤害较重。综合分析结果表明：路易斯安那鸢尾具有一定的耐Pb特性和修复Pb污染水体的潜能。     

Cu胁迫对黄菖蒲和马蔺Cu富集及其他营养元素吸收的影响

研究了不同浓度Cu胁迫下,黄菖蒲(Iris pseudacaorus L.)和马蔺〔I.lacteaPall. var. chinensis(F isch.)Roide〕对Cu的富集作用及对其他营养元素的吸收作用。结果表明,黄菖蒲和马蔺均能超量富集吸收Cu,在55和80 mg.L-1Cu胁迫下,黄菖蒲和马蔺地上部分对Cu的富集量分别达2 933.93和5 614.56μg.g-1、2 586.83和8 846.44μg.g-1,地下部分对Cu的富集量明显高于地上部分,表明这2种植物为潜在的Cu富集植物。低浓度(1、3和5 mg.L-1)Cu胁迫下,2种植物对Mn、Ca、K和Mg的吸收与对照差异不显著,但高浓度Cu胁迫可导致各营养元素吸收代谢失衡。     

Cu和丹皮酚磺酸钠处理对凤丹根系生长、丹皮酚含量及H+-ATPase活性的影响

采用水培法,研究了Cu单一处理及Cu与EGTA和丹皮酚磺酸钠(SPS)复合处理对凤丹(Paeonia suffruticosa ‘Feng Dan’)幼苗根长、根系中Cu和丹皮酚含量的影响,并研究了Cu和SPS单一及复合处理对幼苗根系离体质膜和液泡膜微囊H+-ATPase活性的影响.结果显示:经5μmol·L-1Cu处理后凤丹幼苗根长和丹皮酚含量均略高于对照但总体上差异不显著;经10、20和30 μmol·L-1 Cu处理后,幼苗根长和丹皮酚含量总体上均低于对照,且随Cu浓度增加和处理时间延长,降幅增大.与10 μmol·L-1Cu单一处理相比,10 μmol·L-1Cu- 10μmol·L-1EGTA和10 μmo1.L-1Cu-10 μmol·L-1 SPS复合处理均可以使根系中Cu含量显著降低、丹皮酚含量显著提高;其中,10μmol·L-1Cu-10 μmol·L-1EGTA处理组幼苗根系中Cu含量的降低幅度最大,而10 μmol·L-1 Cu-10 μmol·L-1SPS处理组幼苗根系中丹皮酚含量的增加幅度最大且显著高于对照.与对照相比,经5、10和20μmol · L-1 Cu单一处理后丹凤根系离体质膜和液泡膜微囊H+-ATPase活性均降低,且随Cu浓度提高降低幅度增大;而经0.1、0.2、0.5和1.0μmol·L-1SPS单一处理总体上可使膜微囊H+-ATPase活性逐渐增加;与10 μmol·L-1Cu单一处理相比,10 μmol·L-1Cu与0.1、0.2和0.5 μmol·L-1SPS复合处理均可使膜微囊H+- ATPase活性提高,且H+-ATPase活性均呈现随SPS浓度提高逐渐增加的趋势.研究结果揭示:较高浓度Cu胁迫对凤丹幼苗根系生长及丹皮酚合成以及质膜和液泡膜微囊H+-ATPase活性均有明显抑制作用,但添加外源丹皮酚磺酸钠对Cu胁迫伤害具有一定的缓解效应.     

NaCl胁迫过程中喷施ALA对菘蓝幼苗生长及主要活性成分含量的影响

以来源于安徽亳州和山西运城的菘蓝（Isatis indigotica Fort.）幼苗为实验材料,对100 mmol·L-1NaCl胁迫条件下喷施50.0、25.0、16.7、12.5和0.0 mg·L-15-氨基乙酰丙酸（ALA）后幼苗部分生长指标、叶片中靛蓝和靛玉红含量以及根中表告依春含量的变化进行了研究。结果表明：在100 mmol·L-1NaCl单一胁迫条件下,来源于安徽亳州的幼苗单株叶鲜质量和叶片中靛蓝和靛玉红含量均低于对照,单株根鲜质量、根冠比以及根中表告依春含量均高于对照;来源于山西运城的幼苗单株叶和根鲜质量、叶片中靛玉红含量和根中表告依春含量均低于对照,根冠比和叶片中靛蓝含量均高于对照。在NaCl胁迫过程中喷施ALA对菘蓝幼苗生长和有效成分的积累均有不同效应。其中,喷施25.0 mg·L-1ALA后安徽亳州产幼苗单株叶和根鲜质量均最高且显著高于NaCl单一胁迫处理组;喷施16.7 mg·L-1ALA后山西运城产幼苗单株叶和根鲜质量均较高但与NaCl单一胁迫处理组无显著差异。喷施50.0 mg·L-1ALA后安徽亳州产幼苗叶片中靛蓝含量最高（0.376 mg·g-1）,喷施25.0 mg·L-1ALA后其叶片中靛玉红含量最高（9.977 mg·g-1）,喷施16.7 mg·L-1ALA后其根中表告依春含量最高（0.229 mg·g-1）,且均显著高于NaCl单一胁迫处理组;喷施16.7 mg·L-1ALA后山西运城产幼苗叶片中靛蓝含量最高（0.282 mg·g-1）,喷施12.5 mg·L-1ALA后其叶片中靛玉红含量和根中表告依春含量均最高（分别为4.526和0.301 mg·g-1）,且均显著高于NaCl单一胁迫处理组。研究结果表明：喷施适宜浓度ALA能够有效减轻NaCl胁迫对菘蓝幼苗生长的影响、提高其体内药用活性成分的含量;总体上看,产自安徽亳州的菘蓝幼苗的耐盐性较强,且不同种源适宜的ALA浓度也有一定差异。     

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