中国冬小麦品种对臭氧、二氧化碳和干旱的响应

臭氧属于二次污染物，它是由机动车、工厂等人为源以及天然源排放的氮氧化物(NOx)和挥发性有机物(VOCs)等一次污染物在大气中经过光化学反应形成的。O3 是光化学烟雾的主要成分，可对植物生长产生抑制。近几十年来，全球O3 污染的格局正在发生着巨大改变。由于北美及西欧等经济发达地区采取了有效控制臭氧形成前体物的措施，其空气中的O3 浓度在减少，而亚洲等经济发展中地区的O3 形成前体物的排放却在急剧攀升，导致大气中O3 浓度显著增加。中国经济的快速发展以及汽车保有量的迅猛增加导致O3 前体物的大量排放，许多经济较发达的地区空气中的O3 浓度超过了75ppb。由于O3 污染将导致农作物产量显著降低，因此，亚洲尤其是中国O3 污染对本地区农业生产的影响引起了国内外科学家的广泛关注。然而，在中国开展的关于O3 对植物生长及生产影响的研究相对较少，但已有的几篇研究报道确实指出目前中国部分地区的O3 浓度可导致冬小麦产量大幅下降，并预测到2020 年由O3 污染将引起小麦产量进一步降低。 植物对臭氧的反应或敏感性取决于诸如叶片导度、叶片结构及生化解毒等很多方面。首先，由于高叶片导度将吸收较多的臭氧量，因此，叶片导度通常被认为是决定抗性最为重要的因子。处于湿润条件下的植物，通常具有较高叶片导度，受到臭氧危害的程度一般也较大。其次，植物抗氧化胁迫能力的大小也决定着其对臭氧的敏感性。同一植株的老叶首先表现出伤害症状，这是由于老叶的抗氧化能力差于新叶，体现在抗坏血酸和谷胱甘肽含量及抗坏血酸氧化物酶和谷胱甘肽还原酶活性低于新叶。另外，叶片对臭氧的敏感程度与其叶片结构关系密切，拥有较大的细胞间隙对抗污染特性至关重要，由于叶片上表面的栅栏组织较海绵组织致密，因此通常较早表现出伤害症状。 影响植物对臭氧反应的环境因子很多，诸如光照、水气压亏、温度等。由于臭氧主要通过气孔进入植物体内，因此目前的研究主要集中在能显著调节气孔导度的环境因子，如土壤水分状况和在未来可能会与大气中臭氧浓度同步增加的CO2 浓度。CO2 浓度升高可降低植物的气孔导度，因此，CO2 浓度升高可减少叶片对O3 的吸收量。同时，大气CO2 浓度升高可提高净同化速率，可导致气孔的部分关闭而减少蒸腾，从而显著提高植株的水分利用效率，最终促进作物生长并提高产量。然而，二者对作物产量的交互影响尚不明确。水分胁迫被认为是影响O3 对植株伤害的一个重要环境因子。与正常供水相比，水分胁迫常常伴随着气孔导度的降低，导致进入到植株体内的O3 量相对较少而减轻植株受到的伤害程度。然而水分供应不足本身将导致小麦生长降低及产量下降。因此，水分亏缺可能会保护植株免受O3 伤害，同时也可能会加剧对植株的胁迫。 高浓度臭氧环境下，植物表现出较低的气孔导度。但研究表明，对臭氧敏感性不同的植物其气孔导度对臭氧的反应程度不同。臭氧对气孔的作用将影响植物生产力，同时也将影响植物对其它环境胁迫如干旱等的反应。短时间臭氧熏蒸小麦导致叶片细胞膜系统受损、光合产物输出受阻;而长期受臭氧污染后，小麦叶片的光合速率、光化学效率、叶绿素含量和蔗糖含量均显著降低，并与臭氧剂量的大小和峰值出现的早晚有关。O3 浓度升高将抑制光合作用，减少气孔导度，加强呼吸作用，改变C 同化物分配，加快叶片的衰老。众多研究表明，O3 导致的光合能力下降主要是由Rubisco 最大羧化效率降低导致;而O3 对光合器官捕获光的能力及光合电子传递速率的影响是光合作用下降的另一个原因。 尽管已有不少关于不同物种间对O3 敏感性的种间差异研究，然而育种方法或育种地点对中国不同冬小麦品种的O3 敏感性的影响尚不清楚。因此，我们假设育种年代、育种方法及地点将交互影响冬小麦品种对O3 的生长及生理响应。为进一步明确基因对冬小麦O3 敏感性的控制，研究了普通六倍体冬小麦的近缘体对O3 敏感性的差异。CO2 浓度升高及干旱胁迫对小麦臭氧敏感性的影响也进行了研究。论文主要从生理生化、生长及产量水平上来阐释O3 浓度升高、CO3加倍、干旱对冬小麦生长及生产影响的机理。 本研究主要是在温室中的上部开口的生长箱（open-top chamber, OTC）中进行。先后开展了四个盆栽实验研究，主要目的是确定中国不同基因型冬小麦种或品种对臭氧的敏感性及其反应机理;确定CO2 浓度升高及干旱在减轻O3 伤害方面的作用及其机理。实验材料为中国不同年代选育出的小麦品种，即1745年至2004 年间选育出的20 个品种和7 个小麦材料。主要评价指标包括相对生长速率、异速生长系数、叶绿素荧光、抗氧化活性、可溶性蛋白质含量、膜酯过氧化、气体交换、光合能力、叶绿素含量、暗呼吸、生物量及籽粒产量。实验研究得到的主要结果如下： 1) O3 升高显著降低整株及地上和地下部分的相对生长速率，显著降低异速生长系数、可变荧光、最大光化学效率、量子产额、光化学淬灭系数以及电子传递速率，但提高了非光化学淬灭系数。冬小麦不同品种对O3 的敏感性随育种年代的增加而增大，并与对照植株相对生长速率呈正相关。尽管近年来环境中的O3 浓度比过去显著增加，但新近育出的品种对臭氧的抗性却没有表现出协同进化效应。通过杂交选育的品种对臭氧的敏感性大于通过引进的和重选的品种。从生长和光合生理上来看，不同小麦品种对臭氧的敏感性与育种地点没有相关性，表明冬小麦品种对臭氧的适应能力与其生长环境下的臭氧浓度无关。因此，对臭氧相对敏感的冬小麦品种主要是由培育中较高相对生长速率或较高光合能力的杂交育种方式决定的，而与选育地点环境中的臭氧浓度无关。 2) 臭氧显著降低叶片中抗坏血酸（AsA）和可溶性蛋白的含量，但提高了过氧化物酶（POD）的活性和膜酯过氧化物（MDA）的含量。臭氧浓度升高抑制饱和光强下的净光合速率（Asat），降低气孔导度（gs）和总叶绿素含量，而显著提高暗呼吸速率（Rd）和胞间CO2 浓度（Ci）。臭氧导致总生物量降低，但地下部生物量受到的影响大于地上部。不同基因型小麦对臭氧的潜在敏感性与实际观察到的抗臭氧能力存在很大差异。冬小麦品种对臭氧的敏感性与臭氧环境下植株气孔导度和暗呼吸速率相关。臭氧导致Ci 浓度升高以及膜酯过氧化，由此得出臭氧导致的净光合速率主要是由于臭氧降低了叶肉细胞活性及细胞膜的完整性。新品种对臭氧相对敏感，主要是由于其具有较高的气孔导度抗氧化能力下降幅度较大以及较低的暗呼吸速率，从而对蛋白和细胞膜完整性造成较高的氧化伤害。 3) 臭氧对冬小麦光合和生长的影响存在着显著的种间差异。原初栽培种表现出最大的抗性，当代品种次之，而野生种对臭氧最为敏感。在普通冬小麦不同基因组供体中，钩刺山羊草（Aegilops tauschii，DD）对臭氧最敏感，其次为栽培一粒小麦（T. monococcum，AA），而圆锥小麦（Triticum turgidum ssp.Durum，AABB）对臭氧的抗性最大。因此，当代冬小麦品种对臭氧的敏感性可能是与其D 染色体供体-钩刺山羊草对臭氧敏感有关，而与其A、B 染色体供体-圆锥小麦的关系相对较小。 4) CO2 浓度升高提高了老品种和新品种的Asat，最大羧化速率（Vcmax），最大电子传递速率（Jmax）、光和CO2 饱和光合速率（Amax）。与之相反，臭氧显著降低了这些生理参数。虽然两品种对CO2 的响应没有显著性差异，但CO2浓度升高均有效保护了臭氧对它们的伤害。这种效应与CO2 浓度升高引起的气孔导度降低无关，而与代谢活性的提高有关。 5) 水分胁迫和臭氧分别都显著降低了 Asat 和gs。干旱显著降低Vcmax 和羧化效率（CE），而对Jmax 和暗呼吸（R）的影响不显著。臭氧显著降低冬小麦不同基因型的Vcmax，Jmax，R 和CE。二者均降低了生物量的积累及最终籽粒产量。与六倍体小麦相比，四倍体小麦对干旱相对敏感，但对臭氧却表现出较高抗性。干旱降低了气孔导度从而显著减少了植株对臭氧的吸收量，但两基因型的反应截然不同。干旱使臭氧对六倍体小麦产量和收获指数的伤害分别减少了约16%和50%，而干旱对该四倍体小麦的保护效应不大。

复苏植物牛耳草Boea hygrometrica干旱诱导基因的筛选和功能分析

干旱对植物的影响和植物对干旱的反应是十分复杂的，涉及到植物的各种生理活动，由胁迫强度及时间、植物本身的遗传特性、发育阶段和生理状况以及其他环境因子共同决定。现代分子生物学和生物技术的发展深化了对植物逆境反应的研究，对植物抗旱分子反应的研究成为这个领域的热点，也引发了抗逆基因资源的争夺战。 以拟南芥等植物为实验材料的研究对深入了解植物对干旱胁迫感知和反应机制提供了重要信息, 但对植物抗旱机制的了解仍然十分匮乏。其中， 限制人们对抗旱机制深入了解的一个重要因素就是植物抗旱机制的复杂性和多样性，这种抗旱机制的复杂性决定了不是所有的机制都可通过拟南芥等植物来加以揭示。因此利用特殊生境植物来研究相关基因的表达对揭示植物对环境适应机制有着极为重要的价值。 我们实验室以复苏被子植物旋蒴苣苔（Boea hygrometrica (Bunge) R Br.，牛耳草）为实验材料，开展了多方面的工作，以期从复苏植物的角度加深人们对抗旱机制的了解。目前我们实验室已成功地建立了利用cDNA微阵列技术研究牛耳草基因表达谱的体系，并比较了4562个cDNA克隆在干旱前后的表达差异, 发现434个cDNA在干旱条件下表达水平增加一倍以上。 本工作是在上述工作的基础上，对这些表达差异的cDNA克隆并测序，利用Northern blot进一步验证这些基因。序列分析表明，这434个cDNA片段实际上代表着42个基因。根据序列同源性分析表明其中36个克隆与已知功能的基因具有同源性，它们分别是细胞壁相关基因、LEA基因和糖类、抗氧化酶类的编码基因等。另外，4个克隆未能找到同源序列，这可能意味着它们是一些新基因；2个克隆虽找到同源基因但功能未知。36个克隆中有3个编码的是细胞壁相关基因，它们在干旱早期就被诱导，而编码LEA蛋白的基因在干旱中期或后期大量诱导，这说明牛耳草耐旱反应的启动是程序化的，随干旱时间的延长和程度的加强，一步步地启动相应的基因来发挥作用，多方面地对植物细胞进行保护和修复。 本实验室的前期工作表明牛耳草脱水复水过程中细胞超微结构分发生了明显变化，其中细胞壁脱水时发生折叠复水时恢复原状。鉴于细胞壁如此显著的变化及其重要作用，我们以两个细胞壁相关的基因BhGRP1和BhGLP1为对象，对其表达的时间空间特点和对不同胁迫信号的应答、编码产物的理化性质、过量表达或抑制表达的转基因植物的表现型及转基因植物对不同逆境胁迫的抗/感性状等方面的进行研究，综合分析其在耐旱反应中可能参与的代谢途径或信号途径，以期为揭示牛耳草耐旱复苏机制提供有力的佐证。 我们利用Northern blot和半定量RT-PCR对两基因进行了表达模式分析，发现BhGRP1在干旱早期被诱导，干旱后期其转录本水平下降。而BhGLP1在早期诱导后一直保持高的表达。两者在不同胁迫、激素等处理下都有不同的响应。经PSORT分析两基因编码的蛋白都具有N-端信号肽，意味着两蛋白定位于胞外基质。构建BhGRP1-GFP和BhGLP1-GFP融合蛋白进行亚细胞定位分析，质壁分离后BhGRP1-GFP的信号仅保留在细胞壁，而BhGLP1-GFP则在胞壁胞膜上都存在。过量表达BhGRP1后发现它能赋予植物更强的耐旱复苏能力及机械强度，而抑制GLP表达的植株的抗旱性明显弱于野生型，表明BhGRP1和BhGLP1与牛耳草的耐旱复苏有密切的关系。

Growth, osmoregulation and ion accumulation in the coastal halophyte Arthrocnemum indicum under field conditions

Life cycle and population biology of a perennial halophyte Arthrocnemum indicum Willd, was studied from February 1992 to January 1993. During the 12 months, the population was exposed to great variations in soil salinity from 35 to 58 ms/cm2 and soil moisture ranging from flood to drought levels. Seasonal changes in dry weight are directly related to soil salinity stress. When salinity levels become low, the dry matter production increases. A little increase in dry weight from April to July indicates that more negative soil water potentials were limiting plant growth. Proline content increased considerably during the dry season with a corresponding increase in salinity. Water soluble oxalate did not vary much with changes in salinity.

冬小麦对二氧化碳、臭氧和温度升高的生理生态响应

CO2浓度升高和气候变暖已成为不可逆转的现实，而具有强氧化性的臭氧浓度升高也被认为是全球变化的重要组成部分，已经或将对植被生长产生严重威胁。冬小麦（Triticum aestivum L.）生长发育期内受到环境变化的影响相对较大。小麦是对臭氧最为敏感的作物之一，华北地区冬小麦灌浆期容易发生臭氧污染。本研究以冬小麦为试材，研究了CO2浓度加倍和2oC增温对中国北方不同年代推出的冬小麦品种幼苗生长的效应；研究了不同小麦品种对花后短期臭氧胁迫的反应；分别研究了干旱、增温与臭氧污染对冬小麦旗叶光合和产量的交互影响。研究结果如下： 1) CO2浓度加倍和温度升高加快冬小麦幼苗的生长速率。CO2浓度加倍主要是促进了幼苗的分蘖(+1.54分蘖)，而增温加快了发育进程(主茎叶片数比对照多1叶)。不同品种对CO2浓度加倍和增温的响应存在着差异，但与育种年代没有显著相关关系。从20个品种的总体情况来看，CO2浓度加倍和2.0℃增温对冬小麦幼苗的生长具有叠加效应。生长较慢的冬小麦品种对CO2浓度加倍的反应越大。 2) CO2浓度加倍显著提高了小麦新展开叶的净光合速率（Psat），显著降低了气孔导度（gs）和蒸腾速率（E），从而显著提高了瞬时水分利用效率（ITE），但不同小麦品种对CO2浓度加倍的反应与其育种年代没有明显的相关性；增温对冬小麦叶片Psat的效应不显著，但显著降低了gs，而E显著增大，从而导致ITE显著降低，其中，Psat对增温的反应与品种育种年代呈显著正相关（R=0.525, p<0.05），并与叶片比叶面积（SLA）显著正相关（R=0.45, p<0.001）。CO2浓度加倍和增温同时处理时对Psat、gs和ITE的效应显著大于CO2浓度加倍处理。 3) 冬小麦灌浆初期，短时间的臭氧胁迫对旗叶的同化能力带来了显著的负效应，而且光合性能最大的叶片中部受到的抑制最为严重。同化能力的下降导致最终产量的降低。然而，不同品种对臭氧的敏感性存在着很大差异。臭氧对具有较高收获指数和产量的当代品种-烟农19的效应（-19%，p<0.01）明显大于产量较低的老品种-农大311（-8%，p<0.05），主要表现在叶片可见伤害程度较大，旗叶净光合速率受到的负效应较大，籽粒重量以及穗粒数均显著降低。 4) 短期高浓度臭氧胁迫对处于中度干旱胁迫下的小麦植株产生了可见伤害（<20%），但伤害程度明显低于处于土壤含水量较高的植株(>30%)。短期臭氧处理显著降低了处于较高土壤含水量下的小麦旗叶Psat（-36%），干旱胁迫也显著降低了旗叶Psat（-34%），但臭氧仅使处于中度干旱胁迫下的植株旗叶Psat进一步降低了7.8%。gs的变化趋势与Psat的变化基本一致。臭氧处理结束并复水后，干旱处理植株的Psat与对照基本相同，而臭氧处理过的植株均明显低于对照，其中臭氧处理期间处于良好土壤含水量条件下的植株旗叶Psat显著低于对照，并且随着植株的衰老，其下降的速度明显快于其它处理，表明衰老速度加快。而中度干旱胁迫可减轻臭氧对小麦产量的危害程度。 5) 正常供水条件下，短期臭氧处理结束2天后，小麦旗叶Psat与对照植株的值接近，然而随着时间的延长，Psat下降的速度明显快于对照。臭氧处理结束后，植株若遭受干旱胁迫，旗叶Psat显著低于对照。虽然gs的变化趋势与Psat基本一致，但臭氧处理后光合的降低主要是由非气孔限制因素引起的。旗叶光合能力下降、叶片提前衰老，是臭氧处理导致产量显著降低的主要原因。穗粒数没有显著变化，而千粒重却显著降低。而臭氧处理后若遇干旱胁迫，旗叶的光合能力以及光合有效期进一步减少，导致不育小花数增多，因此籽粒产量进一步减少。 6) 灌浆期臭氧浓度升高显著降低了小麦叶片的光合能力，导致产量显著降低；2oC升温加快了植株的衰老，然而并没有对产量性状产生显著效应；温度和臭氧两因子对旗叶的气体交换参数具有交互效应，但对各产量性状均没有交互效应发生。 综合以上研究结果，不同品种对环境变化的响应存在着显著差异，意味着可以通过育种途径来减轻未来环境变化对农业生产的负面影响；灌浆期臭氧胁迫显著降低冬小麦的产量，环境因子可影响臭氧胁迫效应，但之间的交互作用比较复杂，有待进一步深入研究，以保证未来全球变化环境下的粮食安全。

大尺度环境梯度上羊草种群适应性研究

　　由于全球气候变化，干旱化问题已经成为制约植物生存、影响农作物产量的主要环境因子，因此有关植物在大尺度环境梯度上对环境因子变化的适应性研究已经成为生态学研究的热点。目前环境变化对植被生产力的影响已经有了广泛研究，但是关于植物在形态解剖和渗透调节等生理特征上对大尺环境梯度变化的适应机制研究报道却很少。本研究以北纬43°16′-44°36′；东经125°17′-115°43′范围内的羊草草地为研究对象，探讨羊草主要形态解剖特征、生理渗透调节特征等的变化规律及其与环境因子的关系，以期揭示大尺度环境梯度上羊草种群对环境变化的响应规律和适应策略。本研究的主要结果如下： 在大尺度环境梯度下，羊草种群的气孔密度和气孔指数表现出非常相似的变化趋势，均为由东向西呈先降后升的变化趋势，且与降水等因子的相关关系为V型二次曲线。这是因为气孔的蒸腾作用是植物散失水分的主要途径，同时蒸腾作用产生的蒸腾拉力是植物根部吸收水分的主要动力，因此这种V型曲线正是它在野外对如何调节体内失水和吸水的一种权衡的结果。由于羊草叶片的营养生长和器官建成主要在7月份，这也导致了该月的平均降水对气孔密度和气孔指数有很重要的影响作用。 在该梯度下，羊草叶片厚度和LMA（Leaf mass per unit area, 单位面积叶重）等形态性状指标、叶片解剖学特征等表现出有规律的变化趋势。具体表现为从东向西随着气候由湿润到干旱的变化，叶片厚度、LMA呈增加趋势；同样维管束、木质部及导管直径和叶片厚度等变化趋势相似，从东向西逐渐增加,它们均与七月份温度显著相关。这说明外界环境变化对羊草的形态性状和解剖特征等产生了显著的影响，而且羊草也会通过改变形态解剖特征等来适应大尺度环境梯度变化。 在本研究中，羊草叶片脯氨酸和可溶糖份含量等生理指标也随着环境梯度的变化呈现出明显的规律变化，主要表现为由东至西随降水量的减少而逐渐增加；叶片钠离子和钾离子含量虽然有一定变化，但是它们与气候因子变化并不一致，而分别与土壤里钠离子和钾离子含量呈显著的相关关系。这说明自东向西随着干旱程度的增加，脯氨酸和可溶糖份含量对羊草适应环境变化起着主要的渗透调节作用。 自然条件下，羊草主要有两种生态型，根据叶片颜色的差异分别为灰绿型(GG)和黄绿型(YG)。它们在分布上也表现出很大的差异，其中灰绿型羊草分布范围更广，且更耐盐碱。我们分别选取查干花和绍根两个样点镶嵌生长的两种生态型羊草，对它们的叶片形态解剖特征和渗透调节特征进行比较。结果显示无论是在查干花还是绍根地区，在同一生境条件下，黄绿型羊草叶片厚度、LMA、及维管束直径、木质部直径和导管直径等均比灰绿型高，而气孔密度和气孔指数比灰绿型低，在形态上表现出明显的旱生化特征。而灰绿型羊草叶片则有较高的脯氨酸含量、可溶糖份含量及钾离子含量，较低的钠离子含量，表现出较强的渗透调节能力、更强的选择性排钠离子和吸收钾离子的能力。为此我们推断在相同生境下两种生态型羊草在应对干旱和盐碱胁迫时在形态和生理上采取不同的适应策略，而且这两种策略是互相补充，这就解释了两种生态型羊草能够镶嵌生长的现象。

水稻抗旱性与光合特征的资源评价及其根系抗旱生理基础的研究

为了挖掘和利用野生资源抗旱和高光效的有益基因性状，本研究针对野生种的抗旱生理性状、光合作用和抗旱关系进行了测定，同时利用野生稻和栽培稻远缘杂交获得不同光合特点的后代材料进行了胁迫反应试验，并以栽培稻（陆稻和水稻）为材料研究了抗旱反应中根系的激素信号变化。旨在明确水分胁迫条件下，水稻不同野生种对干旱反应的差异及其机理，以及进一步鉴定有效的抗旱指标，为今后育种和生产实践提供理论依据和指导。主要结果如下： 1．通过对具有不同抗旱性状的四个野生种O.Granulata、O.Alta、O,Officinalis、O.Latifolia水分胁迫处理的抗旱相关生理性状的变化特点的研究表明：(1)在胁迫早期，野生种间黎明前叶片水势没有明显的差别，随着胁迫加剧，种间差异显示明显。耐旱性弱的野生种（O.Granulata、O.Latifolia）黎明前叶片水势和中午水势下降幅度大于耐旱性强的野生种( O.Alta、O.Officinalis)。这表明在一定的干旱处理程度下，黎明前叶片水势和中午水势可以反映出不同种间植株忍受干旱胁迫的能力。(2)四个野生种的植株在轻微胁迫时，膜稳定性呈现出增强的趋势，这可能与干旱胁迫的适应性相关。随着胁迫时间的延长，胁迫程度的加重，叶片膜稳定性破坏，植株叶片渗漏率增加。(3)在胁迫条件下，不同野生种表现出茎杆中糖分增加，叶片的光合酶和光合速率下降，且抗旱性弱的品种这种变化比抗旱性强的品种更加明显。这可能是由于干旱处理降低了同化物的运转和淀粉合成，导致了糖分积累。(4)在水分胁迫条件下，植株中的ABA浓度增加而IAA浓度下降，其中ABA的浓度增加与种间的抗旱性相关。抗旱性差(O.Granulata、O.Latifolia)的野生种叶片ABA浓度增加幅度高于抗旱性强的野生种（O.Alta、O.Officinalis）。Officinalis和Alta在水分胁迫下，仍比Granulata 和Latifolia具有较高的分蘖，这可能与其在胁迫下具有较高GA3浓度有关。 2．通过对20个野生种叶片膜电解质泄漏率的比较，研究其叶片细胞膜稳定性的特点表明，46℃的温度，水浴时间24小时是较适宜的条件。在适宜的处理条件下，Longistaminata、Punctata渗漏率较低，表明其具有良好的膜稳定性：O. Officinalis、O.Glumaepatula、O.Glaberrima，O.Latifolia、Meridionalis、Rufipogon (105697)、100889、Nivara (80683)、Sativa( IR-36)电解质泄漏率居中在60-80%;O.Alta、Rampur6、Azucena、Rufipogon (105599)、Bartlic、Rufipogon(104640)、105429、Minuta (101099)、HP4的渗漏值均较高，表明其膜稳定性较差，尤其是Minuta。此外，叶片光合速率和叶片膜稳定性的关系并不完全一致，在育种时应选择光合速率较高而叶片膜稳定性好的品种，O.Longistaminata因其具有较高的光合速率和较好的膜稳定性，是一个值得关注的材料。 3．研究了栽培稻（Oryza sativa）和普通野生稻（Oryza rufipogon）的杂种后代F3，即：Azucena×Rampur6杂交得到的Fi植株(25007-10)，通过自交得到其F3代植株，在水分胁迫下不同光合速率类型植株以及相关的抗旱生理特点。结果表明， (1)光合速率高的株系黎明前叶片水势下降较大，而中午叶片水势下降却较小：光合速率低的株系黎明前叶片水势下降幅度较小，而中午叶片水势下降幅度却较大，这表明水分胁迫下，植株中午叶片水势与植株的光合速率密切相关。(2)在轻微水分胁迫下（缓慢干旱0-40天），所有株系经受抗旱锻炼的植株，其叶片渗漏率均下降，膜稳定性增强;随着胁迫时间延长（胁迫后40-80天）其叶片泄漏值上升，这可能是由于：水分胁迫下通过植株的渗透调节能力，使得叶片中累积的有机溶质增加：且干旱胁迫使得叶片的质膜破坏，电解质外渗，相对电导率提高。 (3)水分胁迫下，从不同光合速率类型的植株，其光合速率的变化看：高光合速率类型的植株，在水分胁迫下光合速率的下降幅度，要大于光合速率较低类型的植株。在水分胁迫下，SHPl-2株系后代比SHPl-1株系具有较强的抗旱性，能维持较高的光合速率。 (4)在水分胁迫下，不同光合速率的株系，其气孔阻抗均增加：低光合速率的株系，气孔阻抗上升幅度大于高光合速率类型的株系，并且其气孔阻抗上升的时间要早于高光合速率的株系。 4．研究了两个陆稻品种Azucena、IRAT104和两个水稻品种IR64、Salumpikit，在干旱胁迫下根系木质部汁液中内源激素的变化。(1)干旱复水后不同时间进程中，各品种木质部汁液内源激素的变化看，IRAT104和Salumpikit木质部汁液中ABA含量迅速降低，其下降幅度较大。说明ABA作为胁迫信号，通过木质部汁液传递干旱信息;在干旱胁迫解除后，ABA的浓度亦发生相应的变化。(2)在对根系施加不同压力后，测定其木质部汁液内源激素变化，结果表明：在不同的根系压力下，不同品种间（IR64、Salumpikit、IRAT104和Azucena） 木质部汁液中GA3含量变化较大，其中两个陆稻品种IRAT104和Azucena均较高，两个水稻品种IR64和Salumpikit均较低。这表明，在不同的压力下，陆稻品种（Azucena和IRAT104）比水稻品种（IR64和Salumpikit）具有较高的GA3含量;在胁迫条件下，维持较高的GA3含量，这有利于其维持正常的生长发育。(3)在干旱胁迫及复水过程中，根据木质部汁液中ABA和GA3含量变化的结果表明，虽然Azucena和IRAT104均属于陆稻品种，但二者的抗旱性不同。(4)水稻品种木质部汁液的pH值高于陆稻品种。木质部汁液中pH在干旱胁迫下升高，复水后又降低，其可作为干旱胁迫的一个信号，它与木质部汁液中ABA联合调节植株对干旱的生理生化反应。 上述结果表明，叶片水势与水分胁迫密切相关，可作为植株抗旱性的鉴定指标;抗旱性强的品种，叶片水势下降幅度小，有利于维持较高的水势，保证植株生长发育的需要。严重干旱使得所有品种的质膜稳定性降低，电解质外渗，相对电导率提高;抗旱性强的品种的质膜伤害程度小，电导率上升幅度小，表明其质膜稳定性好，对干旱的忍耐能力强。质膜稳定性的变化实际上反映了品种的耐旱性，所以是一种综合而又比较准确的抗旱鉴定指标。对于酶和激素的测定方法，由于操作比较烦琐，且数据分析和产量比较复杂等原因，不太适合于常规的大田选育工作中。水稻的抗旱性是多种生理生化变化综合作用的结果，因此进行水稻抗旱性鉴定时，不能使用单一的生理生化指标，而应对多个指标进行综合分析，依据综合值对水稻品种的抗旱性进行评价较为科学。

根茎在羊草响应短期盐胁迫和干旱胁迫过程中的作用

羊草 (Leymus chinensis (Trin.) Tzvel.) 又称碱草，隶属禾本科，赖草属，因其营养价值高，富含蛋白质，适口性好，抗旱，耐盐碱，耐贫瘠，抗逆性强，适应广等优点，对我国发展草原畜牧业和退化草地、荒漠化治理方面具有举足轻重的作用。近年来，由于自然环境变劣，荒漠化加剧，以及过渡放牧等不利影响，已对我国草地构成了严重威胁，严重制约了我国人工草地建设和天然草地的改良和沙化治理的步伐。目前, 国内外关于羊草的报道大多集中在草原生态等宏观领域，在羊草根茎生理学方面的研究却十分匮乏。作为一种典型的根状茎型克隆植物，羊草根茎在无性繁殖和克隆基株间的克隆整合、形态可塑性和分工合作等方面具有重要的作用,但羊草根茎在羊草感应环境胁迫中的作用却研究甚少。为了探讨根茎在植物感应环境胁迫中的作用, 本文以羊草为实验材料，通过分别处理羊草根茎和根，研究和比较了短期NaCl、PEG胁迫根、根茎、根和根茎三种处理方式下羊草对盐胁迫和干旱胁迫的生理响应。主要研究结果如下： 1、200 mmol• L-1 NaCl处理羊草根、根茎、根和根茎24小时显著降低羊草叶片净光合速率和蒸腾速率，增加叶片渗透浓度与脯氨酸含量;其中同时处理根和根茎，叶片蒸腾速率和净光合速率的降低程度显著高于分别处理根和根茎。在分别处理根与根茎的情况下，叶片含水量、脯氨酸含量、净光合速率、蒸腾速率均无显著性差异。不论单独胁迫根、根茎还是同时胁迫根和根茎，羊草根、根茎和叶片内钠离子（Na+）含量增加，而钾离子（K+）含量和K+/Na+ 比降低。 这些结果表明：（1）羊草根茎在感应和响应盐胁迫的生理过程中与根系具有类似的功能;（2）羊草根茎在盐胁迫条件下参与Na+ 吸收和向地上部的转运;（3）鉴于根茎的生物量和表面积都明显的低于根系，在盐胁迫下羊草根茎吸收Na+ 的效率高于根系。 2、15％ 聚已二醇（PEG－6000）处理羊草根、根茎、根和根茎24 小时显著降低羊草叶片含水量、净光合速率、蒸腾速率和水分利用效率，增加叶片脯氨酸含量。在分别胁迫根与根茎两种处理下，处理根茎对叶片的净光合速率影响程度更大，表明根茎对干旱胁迫反应更敏感。

Single trial learning of external dynamics: What can the brain teach us about learning mechanisms?

Humans have exceptional abilities to learn new skills, manipulate tools and objects, and interact with our environment. In order to be successful at these tasks, our brain has developed learning mechanisms to deal with and compensate for the constantly changing dynamics of the world. If this mechanism or mechanisms can be understood from a computational point of view, then they can also be used to drive the adaptability and learning of robots. In this paper, we will present a new technique for examining changes in the feedforward motor command due to adaptation. This technique can then be utilized for examining motor adaptation in humans and determining a computational algorithm which explains motor learning. © 2007.

Developmental and ecological stages in the life history of milkfish Chanos chanos Forsskal

Seven stages in the life history of the milkfish C. chanos , are recognized and suggested: A, embryonic; B, yolksac larval; C, larval; D, postlarval; E, juvenile; F, subadult; G. adult. An outline is presented of the life history. It is concluded that the milkfish, throughout the known stages of their life history are well adapted and equipped for optimal survival. High swimming performance, broad flexibility in feeding habits, high adaptability to a wide range of physicochemical conditions of the environment are but a few of the adaptations. The main driving force in all developmental stages is the evolutionary response to food distribution and availability followed by predation pressure.

Feeding behavior and food preference of Penaeus monodon Fabricius with scrap tilapia

The time of day during which P. monodon feeds at different depth levels in earthen ponds, and its preference for three types of tilapia feeds (dry, fresh and fermented) were determined. It was observed that P. monodon concentrated at the bottom beds during the day and along the periphery of dikes during night-time, with a slight tendency to swim and feed towards the surface as darkness increased. P. monodon showed special preference for dried tilapia compared to fresh and fermented tilapia. P. monodon also showed adaptability to the platform method of feeding, especially during night-time.

Examining the possibilty of multiplication and breeding of (Schizothorav [sic] zarudnyi) in order to restoration of regional aquatics reservations of Hamoon Lake and taking its advantag [sic] for aquaculture

Schizothorax zarudnvi, is an endemic fish of east country waters. (Triple lagoons of Hamoon and relevant water resources) that in the world it is reported in this resource specially. This fish named Hamoon mahi is one of the most economically valuable species in this region. Because of the recent years droughts, Hamoon logoon has been drive since 2000. Also, semi-wells (a semi natural resource) were affected drastically by recent drought years and their volume reduced to nearly one third of their real volume and resulted in changing at growth and reproduction physiology process in Schizothorax zanidnyi, brood stocks. Beginning of this project was done from October 2003. It's field studies begun (brood catching) since November 2001 by two methods including entangling gairs and at semi wells of Sistan that (Beach seine) had maximum rate of preparing qualified brood stocks. Broods transferred to Cyprinidea reproduction work shop of Zahak and after taking primary measures they stored in to the edaphic pools. Increasing the success safety factor (coefficient) for artificial reproduction of Sthizothorax zarudnyi , identifying the appropriate tune for Hormonal acceptance (physiological preparation of broods) is needed , so this important work was done regularly by histological studies and GSI measurements since November. Highest GSI rates of females (%80.51) and highest IV stage abundance of sexual maturity (%l 00) were observed an march. On the base of this date, Hormone therapy was done on broods on march. The used hormones are as follows Hypophysis. extraction, GnRHa and Anti Dopamin at the dozes of 3-6 ml, 20-30kg and 10-15 ml per kg body weight respectively and 2-3 times from 11-12-80 they were injected. Injected broods kept in to two circumstances, flow-through (rounded pool) and stagnant systems. In stagnant system 14 and 19 individuals of female and male (Schizothorax zauiulnri) broods, respectively injected in 11th, 15111, 19th, and 24th of march 1380. Non of the injected broods in 11 and 15 and 19th march (in stagnant Condition) answered to Hormone therapy. After final injection broods had general less activity and a few of them died. Mean temperature of brood pond waters (daily) which were injected. Fluctuated between 10-25-13. 63°c but injected broods on 24th march had different characteristics. They had pale color and had few fecundity. In this stage of injection they hadn't any successful vulation. After injection, Mean daily water temperature was 15, 88-17, 54°c. In Flowing system, 13-16 individual of males and females respectively were injected on 15th, 19th, 22th and 23th march. None of injected producers on 15th and 19th march with mean daily water temperature of 10, 25-12°c were prepared for spawning but injected producers on 22nd an 23th march with mean daily water temperature of 13.5-1 rc responded about 75-100 percent. (Schizothorax zarudnyi) brood stocks were prepared for spawning after 353-428 hours/day from final injection. Diameter of obtained eggs (before fertilization) was between 1.9-2.3 min and of fertilized eggs was 3.8mm. Fertilized eggs of (Schizothorax zarudnyi) were hatched after 6-7 days with mean water temperature of 17.08°c. Mean length of on one day larvae was 9.47 mm. Larvae was 9.47 mm. Larvae adsorbed the whole yolk sac after , 5-6 days at 17- 1°c and were prepared for releasing in to edaphic pools. Because of the lack of necessary and complementary facilities in the region , they had to release them in to veniros and growing them for 8 days. At the end of 18th day , 35000 larvae (at first) released into an edaphic pond with a volume of 150m2. After growing them for one moth , mean length and weight of new hatched larvae was 29.41 mm and 1.12►r , respectively. With respect to results of this investigation , artificial reproduction of (Schizothorax zarudnyi) Can be possible at 14-17°C and flowing water with Hormonal treatment. It -s breeding has increased development than other cultural specious in the region. Due to high economical value of this specious in Sistan and ti-s specialization east waters of Iran and having high resistance and proper growth There is a need of it's development and reproduction and culture in fish culture fanns (edaphic ponds• two-purpose pools) at the region and country.

Responses to seasonal changes in nutrient quality and patchiness of food in a multigroup community of Tibetan macaques at Mt. Emei

Provisioning along pedestrian trails by tourists much increased the nutrient quality and patchiness of food (NqPF)for Tibetan macaques (Macaca thibetana) at Mt Emei in spring and summer. In the habitat at a temperate-subtropical transition zone, the mncaque's NqPF could be ordered in a decreasing rank from spring summer to autumn to winter With the aid of a radio-tracking system, I collected ranging data on a multigroup community in three 70-day periods representing the different seasons in 1991-92, Rank-order correlation on the data show that with the decline of NqPF; the groups tended to increase days away from the trail, their effective range size (ERS) their exclusive area (EA) and the number of days spent in the EA, and reduced their group/community density and the ratio of the overlapped range to the seasonal range (ROR). In icy/snowy winter; the macaques searched for mature leaves slowly and carefully in the largest seasonal range with a considerable portion that was nor used in other seasons. Of the responses, the ROR decreased with the reduction in group/community density; and the ERS was the function of both group size (+) and intergroup rank (-) when favorite food was highly clumped. All above responses were clearly bound to maximize foraging effectiveness and minimize energy expenditure, and their integration in term of changes in time and space leads to better understanding macaque ecological adaptability. Based on this study and previous work on behavioral and physiological factors, I suggest a unifying theory of intergroup interactions. Ir! addition, as the rate of behavioral interactions,was also related to the group density, I Waser's (1976) gas model probably applies to behavioral, as well as spatial, data on intergroup interactions.

Rationales of holonic manufacturing systems in leather industry

This paper presents an insight into leather manufacturing processes, depicting peculiarities and challenges faced by leather industry. An analysis of this industry reveals the need for a new approach to optimize the productivity of leather processing operations, ensure consistent quality of leather, mitigate the adverse health effects in tannery workers exposed to chemicals and comply with environmental regulation. Holonic manufacturing systems (HMS) paradigm represent a bottom-up distributed approach that provides stability, adaptability, efficient use of resources and a plug and operate functionality to the manufacturing system. A vision of how HMS might operate in a tannery is illustrated presenting the rationales behind its application in this industry. © 2013 Springer-Verlag.

Comparison of ilities for protection against uncertainty in system design

The concepts of reliability, robustness, adaptability, versatility, resilience and flexibility have been used to describe how a system design can mitigate the likely impact of uncertainties without removing their sources. With the increasing number of publications on designing systems to have such ilities, there is a need to clarify the relationships between the different ideas. This short article introduces a framework to compare these different ways in which a system can be insensitive to uncertainty, clarifying their meaning in the context of complex system design. We focus on relationships between the ilities listed above and do not discuss in detail methods to design-for-ilities. © 2013 The Author(s). Published by Taylor & Francis.