不同干旱胁迫条件下丛枝菌根真菌对 木棉叶绿素荧光参数的影响

为了探明丛枝菌根真菌(AMF)与木棉(Bombax ceiba Linn.)抗旱性的关系,采用盆栽法对不同干旱胁迫条件下接菌组(1 g土壤含100个AMF孢子)和未接菌组木棉叶绿素荧光参数进行了比较分析.结果表明:中度干旱胁迫(土壤相对含水量45%~50%)和重度干旱胁迫(土壤相对含水量30%~35%)条件下接菌组的初始荧光(Fo)均低于未接菌组;与对照(土壤相对含水量65%~70%)相比,重度干旱胁迫5、15和35 d,接菌组的Fo值分别升高了10.39%、20.93%和14.14%,未接菌组的Fo值分别升高了26.95%、48.75%和71.35%.接菌组的PSⅡ最大光化学效率(Fv/Fm)和PSⅡ潜在活性(Fv/Fo)在中度和重度干旱胁迫5、15和35 d均高于未接菌组.与对照相比,重度干旱胁迫5、15和35 d,接菌组的Fv/Fm值分别降低了9.09%、6.85%和22.06%,未接菌组的Fv/Fm值分别降低了10.67%、16.21%和52.78%;接菌组的Fv/Fo值分别降低了28.14%、22.43%和46.01%,未接菌组的Fv/Fo值分别降低了28.38%、48.20%和75.96%.总体来看,在中度和重度干旱胁迫条件下,接菌组的PSⅡ实际光量子产量〔Y(Ⅱ)〕、PSⅡ非调节性能量耗散的量子产量〔Y(NO)〕、光化学淬灭系数(qP)和光合电子传递速率(ETR)高于对照,而PSⅡ调节性能量耗散的量子产量〔Y(NPQ)〕和非光化学淬灭系数(qN)低于对照;未接菌组的Y(Ⅱ)、qP、qN和ETR值低于对照,而Y(NO)和Y(NPQ)值则高于对照.研究结果显示:AMF能够减轻干旱尤其是重度干旱胁迫条件下木棉受伤害和光抑制的程度,并提高其叶片PSⅡ反应中心的活性,从而增强木棉在干旱胁迫条件下的生存能力.     

不同产地茅苍术对淹水胁迫的生理生化响应及耐淹性的TOPSIS综合评价

以不同产地茅苍术为试验材料,研究了人工模拟淹水胁迫对不同产地茅苍术植株叶片的生理指标、光合和叶绿素荧光特性的影响,以期为茅苍术耐涝品种的筛选提供理论依据。结果表明:随着淹水胁迫时间的延长,不同产地植株叶片的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性均呈先上升后下降趋势,其中SOD、POD分别于第2、6天达最高值;英山、信阳组CAT值均于第2天达最高值,而句容组于第4天达最高值,上升周期最长,且最高值最大;丙二醛(MDA)、游离脯氨酸(Pro)含量均呈上升趋势,7 d时显著高于未处理组;随着淹水胁迫时间的延长,不同产地植株叶片的净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、胞间二氧化碳浓度(Ci)和蒸腾速率(Tr)均持续下降,7 d时显著小于未处理组,但各产地间差异不显著;随着淹水胁迫时间的延长,不同产地植株叶片的最大光化学量子产量(Fv/Fm)、PSⅡ潜在光化学活性(Fv/Fo)均呈下降趋势,句容组显著大于其他组,且淹水胁迫对茅苍术叶片Fv/Fo的影响比Fv/Fm大。有效光化学量子产量(Fv'/Fm')、表观光合电子传递速率(ETR)、光化学猝灭系数(q P)和非光化学猝灭系数(NPQ)呈先上升后下降趋势,其中各组茅苍术Fv'/Fm'、ETR分别于胁迫第1天时达最高值;英山、信阳组q P、NPQ于第1天达最高值,句容组于第3天达最高值。通过TOPSIS法对生理、光合、叶绿素荧光指标进行综合评价,得出淹水胁迫下3个产地茅苍术植株耐涝性能大小顺序为句容英山信阳。     

珙桐苗木叶片光合特性对土壤干旱胁迫的响应

通过控制土壤含水量,研究了土壤干旱胁迫对2年生珙桐(Davidia involucrata Baill.)幼苗叶面积、叶绿素含量、光合作用及叶绿素荧光参数的影响,以探讨珙桐光合作用对土壤干旱胁迫的响应机理.结果表明,干旱胁迫后,珙桐叶片失水脱落,各干旱胁迫处理叶面积比对照显著降低23%～98%,但单位面积的叶绿素含量却无显著变化;干旱处理的珙桐幼苗净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)、水分利用效率(WUE)显著低于对照(P<0.05);干旱胁迫对珙桐幼苗叶片的初始荧光产量(F0)及最大荧光产量(Fm)没有产生显著影响,却显著降低了PSⅡ最大光化学量子产量(Fv/Fm)、PSⅡ实际光化学量子产量(Yield)、电子传递速率(ETR)及光化学淬灭系数(qP),使非光化学淬灭系数(qN)显著升高(P<0.05).研究发现,土壤水分亏缺对珙桐叶片的光合系统造成了不可逆的伤害,严重抑制了其正常的光合作用和生长发育;珙桐幼苗对土壤干旱胁迫极为敏感.     

干旱和盐胁迫对草地早熟禾草坪质量及其叶绿素荧光参数的影响

通过干旱、盐、盐 干旱3种胁迫处理对草地早熟禾草坪质量及叶绿素荧光参数的变化进行测定分析.结果显示,(1)与对照草地早熟禾草坪相比,3种处理均随胁迫时间的延长草坪质量持续下降,且叶片细胞膜完整性、净光合速率(Pn),光合色素含量以及叶片叶绿素荧光参数PSⅡ的最大光化学效率(Fv/Fm)、实际光能转换效率(Fv'/Fm')、PsⅡ反应中心非环式光合电子传递效率(фPSⅡ)和光化学淬灭系数(qP)均呈下降趋势,但不同胁迫处理的下降程度不同,总体表现为:干旱 盐胁迫>干旱胁迫>盐胁迫.(2)随着3种胁迫处理时间的延长,早熟禾叶片非光化学猝灭(NPQ)均有增加,但盐胁迫下变化不显著,而干旱和盐 干旱胁迫下变化显著.结果表明,0.3%的NaCl胁迫对早熟禾的草坪质量、叶片细胞膜完整性以及叶绿素荧光参数的影响较小,而干旱、特别是盐 干旱胁迫的影响较大.     

茭草和芦苇叶片光合与荧光特性对土壤持续干旱的响应

对茭草Zizania latifolia和芦苇Phragmites australi进行自然持续干旱处理,测定植物叶片光合作用特征参数和叶绿素荧光参数及相应的土壤水分含量,探讨茭草、芦苇叶片对土壤持续干旱胁迫的光合生理响应。随着土壤水分逐渐减少,茭草叶片净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)均先增大后减小,芦苇叶片的Pn、Tr、Gs均逐渐减小;茭草和芦苇叶片的胞间二氧化碳浓度(Ci)、光化学最大量子效率(Fv/Fm)、非光化学猝灭系数(NPQ)、水分利用率(WUE)、有效荧光产量(Yield)、电子传递速率(ETR)、光化学猝灭系数(qP)变化趋势一致,其中Ci逐渐增大,Fv/Fm、NPQ、WUE先增大后减小,Yield、ETR、qP逐渐减小。分析表明,当茭草和芦苇遭遇较严重干旱时,叶片Pn下降主要是非气孔限制因素导致;当生长基质(沙土)的田间持水量为19%,速效氮、磷、钾分别为28.14、2.25、25.76 mg·kg-1,pH 7.2时,茭草的干旱胁迫阈值在土壤含水量(2.17 ± 0.18)%和(1.66 ± 0.23)%之间,芦苇的干旱胁迫阈值在土壤含水量(1.84 ± 0.17)%和(0.25 ± 0.07)%之间。     

三峡库区消落带芦苇(Phragmites communis (reed))的光合生理响应和叶绿素荧光特性

模拟三峡库区消落带土壤含水量变化特征,设置了T1(淹水超过土壤表面2cm)、T2(土壤含水量为田间持水量的70%～100%)、T3(土壤含水量为田间持水量的40%～60%)3个不同处理组,用嘉陵江江水灌溉芦苇(Phragmites communis (reed)),研究了三峡库区不同消落带带位土壤不同含水量条件下芦苇穗期的光合生理生态响应机理和适应对策.结果表明,土壤不同含水量对芦苇植株光合色素、叶片气体交换参数、资源利用效率以及叶绿素荧光参数有不同影响.其中,T1的光合色素含量最低,T3的类胡萝卜素含量最高.在T1条件下,芦苇表现出较低的光能利用率(LUE)、CO2利用率(CUE)、净光合速率(Pn)、电子传递速率(ETR)和光化学荧光猝灭系数(qP),但与其它耐水淹植物相比,T1条件下的穗期芦苇仍具有较高的光合速率(17.067μmol·m-2·s-1),说明芦苇具有较强的耐水淹能力.在T2和T3条件下,芦苇具有较高的光能利用率(LUE)、CO2利用率(CUE)、净光合速率(Pn)、电子传递速率(ETR)和光化学荧光猝灭系数(qP).水分利用效率(WUE)大小顺序为T3>T1>T2.虽然T1的PSII有效光化学量子产量(F′v/F′m)最高,T2的光化学荧光猝灭系数(qP)最大,而T3的电子传递效率(ETR)和非光化学淬灭系数(NPQ)最高,表明在高光强和高温条件下,T3具有较强的热耗散能力,能有效保护光合机构,因而光合速率最高(20.47μmol·m-2·s-1).研究证实芦苇不仅具有耐水湿的特点,还具有耐旱性,芦苇适合作为三峡库区消落带植被恢复建设禾本科先锋物种.     

紫花苜蓿(Medicago sativa)对干旱胁迫的光合生理响应

紫花苜蓿是重要的豆科牧草,具有较强的抗旱性,然而干旱仍是制约紫花苜蓿生产的主要逆境因子。通过盆栽试验,以抗旱性强弱不同的两种紫花苜蓿为试验材料,对干旱胁迫下紫花苜蓿的光合生理进行较为系统的研究,结果表明：（1）干旱胁迫下两种紫花苜蓿叶片净光合速率（Pn）、蒸腾速率(E)、气孔导度(Gs)、叶绿素含量(Chl)都有不同幅度的下降;叶绿体超微结构遭到破坏。相对于抗旱性弱的苜蓿,抗旱性强的苜蓿随干旱胁迫程度的加深,净光合速率下降较慢,叶绿体的外形及基粒结构受到的影响较小。（2）轻度干旱胁迫下气孔限制是两种紫花苜蓿Pn降低的主要因素,中度和重度干旱胁迫下非气孔限制是Pn降低的主要因素。（3）对叶绿素荧光参数的研究表明：干旱胁迫下两种紫花苜蓿PSⅡ反应中心光化学效率(Fv/Fm)、PSⅡ潜在活性(Fv/Fo)降低。总体上抗旱性强的紫花苜蓿Fv/Fm和Fv/Fo下降幅度小,PSⅡ利用光能的能力及PSⅡ的潜在活性均较强。PSⅡ光化学淬灭系数（qP）、非光化学淬灭系数（qN）的变化表现为干旱胁迫下两种紫花苜蓿qP值降低、qN值升高,总体上抗旱性强的紫花苜蓿qP降低的幅度低且qN升高幅度大,表明抗旱性强的紫花苜蓿PSⅡ反应中心电子传递活性受到的影响小,光合机构的损伤程度低。     

干旱胁迫对多花黄精叶片光合特性的影响

以3年生多花黄精实生苗为材料,通过盆栽控水方式设置对照(80%土壤含水量)、轻度干旱(65%土壤含水量)、中度干旱(50%土壤含水量)和重度干旱(35%土壤含水量)4个处理,研究干旱胁迫对多花黄精叶片光合特性的影响,探讨多花黄精光合特性对干旱胁迫的响应规律。结果表明：(1)随着干旱胁迫程度的加深,多花黄精叶片叶绿素(a+b)含量、叶绿素b含量均呈先升高后下降的变化趋势,叶绿素a含量却逐渐下降,叶绿素a/b值和类胡萝卜素含量则呈“升高-下降-升高”的变化趋势。(2)多花黄精叶片净光合速率日变化在正常和轻度干旱胁迫条件下呈“单峰”曲线,而在中度和重度干旱胁迫条件下则表现为“双峰”曲线,且其“光合午休”现象的主要影响因素为非气孔限制。(3)随着干旱胁迫程度的加深,多花黄精叶片净光合速率、蒸腾速率、气孔导度、光能利用效率日均值均随之下降,但其水分利用效率日均值却随之上升。(4)随着干旱胁迫程度的加深,多花黄精的光补偿点先降低再急剧增加,而光饱和点则呈先增加再降低的变化趋势,且其表观量子效率逐渐降低;同时,其CO₂补偿点和CO₂饱和点均随着干旱胁迫程度...     

壳寡糖对干旱胁迫下油菜叶片生理指标的影响

以世界主要油料作物油菜(Brassica napus L.)为研究对象,研究了干旱胁迫下外施壳寡糖对叶片超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性、叶绿素荧光参数及叶片相对含水量的影响.结果表明:壳寡糖处理早期油菜叶片SOD和POD活性明显下降,后期SOD和POD活性明显升高;壳寡糖处理后脯氨酸含量明显升高.壳寡糖还能够诱导光系统Ⅱ最大光化学效率(Fv/Fm)、光系统Ⅱ有效光化学量子产量(Fv'/Fm')、光化学荧光猝灭系数(qP)和光系统Ⅱ电子传递量子产量(ΦPsⅡ)明显提高,同时初始荧光(Fo)和非光化学荧光猝灭系数(qN)明显降低.此外,壳寡糖还能够提高油菜叶片相对含水量.研究表明,外施壳寡糖改善了油菜抗旱相关的生理指标进而增强其抗旱能力.     

干旱对番茄幼苗光合和某些生理指标的影响

干旱缺水已成为植物光合作用和生长发育主要的限制因素,在干旱胁迫下,作物的生长发育受到影响,依据作物的形态变化进行浇灌属于延后性灌溉,未必能完全补偿对作物生长造成的影响。确定灌溉时间点,既确保植物正常生长不受影响,也可以提高水分利用效率,减少水资源浪费,从而达到节水灌溉的目的。该研究以温室土槽栽培番茄幼苗为材料,设定土壤含水量为30.00%(对照)、21.00%、18.00%、15.00%、12.00%、9.00%,研究了干旱胁迫对番茄叶片光合特性、抗氧化酶(超氧化物歧化酶、过氧化物酶、过氧化氢酶)、碳酸酐酶活性变化的影响,并以此表征番茄幼苗需水信息。结果表明:随着干旱胁迫程度的增加,叶片水势逐渐降低。超氧化物歧化酶、过氧化物酶及过氧化氢酶等抗氧化酶在番茄幼苗耐受水分胁迫中起到重要的作用;超氧化物歧化酶、过氧化物酶在干旱胁迫条件下反应更迅速,但过氧化氢酶相对于超氧化物歧化酶、过氧化物酶对干旱胁迫的耐受能力更强;干旱胁迫条件下抗氧化酶活性的转折点在15.00%土壤含水量左右;水分胁迫条件下碳酸酐酶参与了对光合作用的调节,并在15.00%土壤含水量时活性升至最高,使得番茄仍能维持较高的光合速率,以维持正常的生理机能;随着干旱胁迫程度的加剧(12.00%土壤含水量),碳酸酐酶活性与净光合速率都迅速下降。综上分析,当土壤含水量低于15.00%并高于12.00%时,对作物进行灌溉最为合适。抗氧化酶及碳酸酐酶活性可为作物最佳灌溉时间点的预测提供科学依据。     

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