细胞生物学实验课程的改革与实践

细胞生物学在大学生物相关专业的课程设置中占有重要地位,与其配套的细胞生物学实验课对培养高素质复合型人才具有举足轻重的作用。文章从转变教学理念、完善实验教学体系、加强师资队伍建设、改善实验教学条件、优化实验内容、改进实验教学手段等方面简要总结了细胞生物学实验教学改革,重点论述了从单纯上好实验课到培养高素质人才的理念转变过程中,在实验内容、教学方法与手段等方面所进行的改革与实践。

扫描电镜X射线能谱分析法测定低能重离子注入黄豆种子的深度

利用200kV 离子注入机产生的 Fe^+、Cu^+和 Zn^+3种重离子分别对黄豆种子进行直流注入,以扫描电镜X射线能谱分析法测定低能重离子的注入深度。测量定结果表明,Fe^+的最大注入深度未超过18μm,Cu^+、Zn^+的最大注入深度可达25μm。

纳秒级强脉冲电子束与Ar~＋离子束辐照作物种子后自由基产额的变化

应用多极板放电室产生的纳秒级强脉冲电子束与Ａｒ＾＋离子束辐照蕃茄、黄瓜、辣椒和小麦的种子，分别测定辐照种子中的自由基产额，统计胚根根尖细胞中的染色体畸变频率和咱子的萌发能力，以及种子的萌发能力密切相关。辐照处理时间长，自由基产额高，染色全变率高，萌发生长能力低。四种作物种子的重复实验证明，电子脉冲的辐射效应明显强于Ａｒ＾＋离子脉冲。

白阿魏蘑粗提物抗氧化和抗肿瘤活性的研究

本文利用不同溶剂对白阿魏蘑次生代谢物质进行了分级分离提取。以DPPH.和ABTS.+法检测各部分抗氧化活性,结果发现乙酸乙酯相活性最高,进一步纯化得到4个较高的活性部分,暗示有较强的天然抗氧化剂存在。以MTT法检测体外抗肿瘤活性发现石油醚相抗肿瘤活性最高,对人卵巢癌细胞的IC50为175.28μg/mL。上述结果为白阿魏蘑进一步开发提供了理论与实验依据。

珍稀濒危植物裸果木生物学特性研究

裸果木属国家一级重点保护野生植物,具有重要的科研价值。在分析裸果木研究现状的基础上,测定了裸果木的结籽率、种子萌发的最适温度和裸果木的染色体数目,并运用形态解剖学的方法,研究和探讨了裸果木对干旱环境的适应性结构特征。结果表明,裸果木的结籽率非常低,不到1%;裸果木种子萌发的最适温度为25℃,木体细胞染色体数目为2n=40。由于裸果木长期生活在干旱的荒漠环境中,形成了一整套对干旱和低温的适应性结构。即叶片线形、气孔下陷、表皮角质化程度高且附有蜡质层,栅栏组织发达,几乎没有海绵组织,贮水组织发达;茎部次生木质部发达,髓腔较大;根茎比率高,根皮层具有发达的贮水薄壁组织。分析了裸果木濒危的主要原因,并提出了保护措施。

^12C^6＋重离子辐照油菜诱变效应研究

用30Gy、90Gy和180Gy 12C6+重离子辐照油菜干种子,研究其对油菜M1代的诱变效应。结果表明不同剂量12C6+重离子辐照使油菜的出苗率、株高和开花率有不同程度的提高,并使开花期提早;30Gy辐照使单株角果数和单株产量有了一定程度的提高;三种辐照剂量都造成了花粉生活力、千粒重和含油量的降低。RAPD扩增结果表明,42个随机引物中有13个引物扩增出差异条带,30Gy、90Gy和180Gy引起的RAPD变异率分别为22.1%、23.7%和36.2%。研究表明,12C6+重离子辐射能有效地引起油菜DNA序列发生改变,从而诱导基因变异,为油菜育种提供丰富的种质材料。

^(12)C^(6+)注入小麦种子胚乳引起M_1代的变化

通过控制单核能大小 ,将 1 2 C离子注入小麦种子胚乳 ,结果引起 M1 代植株的较大变化。这些变化包括 :生物学性状的变异 ;根尖细胞染色体畸变率和微核率的显著提高 ;POD酶活性显著提高和 CAT酶活性、MDA含量和蛋白质含量的较大程度的下降等。

不同能区重离子束在小麦育种上的比较研究

介绍了三个不同能区的重离子用于小麦育种的室内实验方法和大田培育情况,并对半致死剂量、细胞学观察和育种情况分别给出了初步结果:最后探讨了三种不同能区的重离了在作物育种上的诱变机理.

重离子及电子辐照沙打旺(Astragalus Adsurgens Pall)干种子的辐射生物学效应

本文采用80MeV/u12C6+和50keV的电子辐照沙打旺干种子,研究沙打旺干种子不同注量的辐照生物学效应,检测其生理生化指标。结果表明:无论是碳离子辐照还是电子辐照,发芽势都随注量的增加先升高后降低,发芽率都随注量增加逐渐降低。其次,碳离子辐照样品,其超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)活性变化随注量增加先升高后降低,即存在一个峰值,过氧化氢酶(CAT)在高于5×106ions/cm2注量的离子辐照中其活性基本不发生变化;不同注量的电子辐照,样品的CAT、SOD、GSH-Px活性都是先升高后降低。第三,无论是碳离子辐照还是电子辐照样品的谷胱甘肽(GSH)含量变化不显著,与注量的变化没有明显的相关性。总而言之,本工作发现碳离子及电子辐照样品,其多个生理生化指标均随注量的增加呈先升高后降低的趋势,但GSH变化对碳离子或电子辐照都不敏感。

重离子辐照诱导DNA双链断裂的剂量率效应

利用不同剂量率的 5 0MeV/u12C6+ 辐照B16黑色素瘤细胞的脱蛋白DNA ,采用脉冲场凝胶电泳技术对DNA双链断裂 (DSB)的诱导和片段的分布进行了研究。结果发现 ,在剂量率分别为3Gy/min和 30Gy/min的情况下 ,DNA片段释放百分比 (PR)都随着剂量的增加而增加 ,并在超过一定剂量之后趋于相似的准阈值 ;3Gy/min辐照诱导DSB的产额为 0 .4 0DSBs/ (10 0Mbp .Gy) ,30Gy/min辐照诱导的DSB产额准确值无法得到 ;30Gy/min辐照诱导DSB的截面为 2 .14μm2 ,是 3Gy/min的 3.1倍。所有结果都表明剂量率越高 ,诱导DSB越有效。另外 ,3Gy/min辐照诱导DSB片段在 -86 0kbp处有一个片段峰 ,而 30Gy/min没有 ,说明剂量率可以影响DSB片段的分布。

X射线及电子束照射对非洲紫罗兰叶片外植体不定芽再生的影响

采用X射线(电子束能量8MeV)及9MeV电子束对两个品系(MauveandIndikon)的非洲紫罗兰(Saintpauliaionahta)组培苗叶片外植体进行辐照处理,研究其组织增殖、芽分化及叶片形态学变化。结果表明,40Gy的X射线照射能使Mauve及Indikon的外植体新鲜组织增殖倍数为27.3和26.3,相同剂量的电子束照射抑制组织增殖能力不如X射线照射,增殖倍数为49.7和27.4。低于20Gy的X射线和电子束照射诱发非洲紫罗兰叶片外植体增殖变化的规律不同于剂量高于20Gy的照射,呈先降低后升高趋势。100Gy的电子束辐照处理使Mauve及Indikon的芽形成率降为3.7%和11.3%,而100Gy的X射线辐照处理其芽形成率分别为7.5%和64.1%。就Mauve而言,60Gy的电子束辐照处理后畸形小苗百分比高达22.2%,相同剂量的X射线辐照处理后为14.8%;而对于Indikon,40Gy的电子束辐照可使畸形小苗百分比升至35.2%,该剂量条件下X射线的百分比仅为5.8%。因此,本研究发现非洲紫罗兰叶片的电子束辐照的诱变效果要优于X射线辐照,电子束辐照非洲紫罗兰Mauve及Indikon叶片组织的推荐最佳诱变剂量为40—60Gy。

小麦组织培养中体细胞胚胎发生的细胞胚胎学及淀粉消长动态的研究

小麦幼胚在附加2,4-D 2 mg/L+KT0.5 mg/L+LH 300 mg/L+3%蔗糖的MS 培养基上诱导出愈伤组织,继代2—3次后,降低2,4-D 的浓度,该愈伤组织约以60%的频率转变为胚性愈伤组织,继而形成不同发育期的体细胞胚。这些体细胞胚是起源于愈伤组织表层或近表层的单个胚性细胞,体细胞胚经球形胚、梨形胚、盾片胚、成熟胚而成再生植株。在胚性细胞内淀粉粒大最积累,淀粉颗粒大而密集。随着胚性细胞的分裂,淀粉逐渐被消耗,到多细胞原胚期,胚体细胞内淀粉粒趋于消失。球形胚期淀粉粒又开始积累,但到成熟胚期,淀粉积累只限于生长点区域,尔后随着胚体萌发,淀粉含量又趋于减少。这一消长动态过程与小麦合子胚发生中淀粉代谢动态基本一致。

稀有植物裸果木的组织培养及植株再生

对稀有植物裸果木进行组织培养研究,在MS培养基上裸果木的下胚轴脱分化形成愈伤组织,并进一步分化形成再生植株。激素种类及其浓度是器官脱分化与植株再生的决定因素。诱导下胚轴形成愈伤组织的最适培养基为MS+1mg/L6-BA+0.5mg/LNAA;芽分化诱导的最适培养基为MS+1mg/L6-BA;生根的最适培养基为不含任何激素的1/2MS培养基。

Pttkn1基因异位表达对烟草叶片形态的影响

以红花烟草(Nicotiana tabacum L.)叶片为材料,利用农杆菌介导的叶盘转化法将Pttkn1基因整合到烟草基因组中,获得了转基因植株,研究了该基因对植物形态发生和维管形成的影响,并对其进行了RT-PCR分析。结果表明,转基因烟草植株的叶片形态和叶脉发生了多种变化,包括叶片对称性丧失、出现裂片、皱缩、异位茎、杯状叶片、瘤状结构、叶脉脉序紊乱等。RT-PCR分析表明,该基因仅强烈表达于转基因烟草植株中,而在野生型和组织培养材料中均未检测到该基因的存在。表明Pttkn1基因已经成功转入烟草中,而且在叶片形态发生和维管形成过程中发挥一定的作用。

γ射线诱导的肝癌细胞DNA双链断裂

为了揭示辐射生物学效应的机理，用倒转脉冲场凝胶电泳（ＰＩＧＥ）研究了γ射线辐照肝癌ＳＭＭＣ—７７２１细胞诱导的ＤＮＡ双链断裂（ＤＳＢ）及其修复２４、４８ｈ后的产额和片段的分布情况。结果表明：修复０ｈ和２４ｈ的样品，ＤＮＡ片段释放百分比（ＰＲ）随着剂量的增加而增加；诱导的ＤＳＢ片段主要是 １Ｍｂｐ— ２Ｍｂｐ的大片段； ＤＳＢ产额分别为 ０．３８ＤＳＢｓ／１００Ｍｂｐ· Ｇｙ和０．０６ＤＳＢｓ／１００Ｍｂｐ·Ｇｙ，即２４ｈ内，约８４％的ＤＳＢ发生了重接；修复４８ｈ后残余的ＤＳＢ片段与剂量无关，且与对照细胞的ＤＳＢ片段含量相近。可见，γ射线诱导的ＤＳＢ容易发生修复；未修复的ＤＳＢ将导致细胞的增殖死亡。

^12C^6＋重离子辐照大葱的细胞学和RAPD分析

用309、0和180Gy12C6+重离子辐照处理大葱干种子,研究其对大葱根尖的细胞学效应,并采用随机扩增多态性DNA(RAPD)技术初步分析了其变异类型。不同剂量12C6+的重离子照射能有效诱导大葱根尖细胞微核和染色体畸变。随着辐照剂量的增加,幼苗根尖细胞微核形成几率明显增大,微核率、多微核率和染色体总畸变率呈线性上升。但除去微核以外的染色体畸变率则呈U型变化。RAPD结果表明,大葱不同处理之间的DNA存在明显差异,所用35种引物中有28种出现了特异性条带,既有新增条带,又有缺失条带,还有迁移率的差异。30、90和180Gy剂量辐照引起的RAPD变异率分别为29.91%、41.05%和22.14%。结果发现高微核率和染色体变异过大会导致高致死效应,使得染色体总畸变率高的处理组在当代生长苗的DNA变异率变小。

^(12)C^(6+)重离子辐照大葱的生物学效应

用30Gy、90Gy和180Gy 12C6+重离子辐照处理大葱干种子,研究了它对大葱的生物学效应。经过不同剂量12C6+重离子照射过的大葱,幼苗发芽率、株高等表型随着辐照剂量的增大,呈现明显的"抛物线"趋势。适量的12C6+重离子照射(30Gy)能提高大葱发芽率和抗旱、抗倒伏能力,促进生长发育。重离子辐照能有效地诱导大葱根尖细胞微核和染色体畸变形成,180Gy处理的大葱微核率和染色体畸变率最高达到9.09%和10.03%。本实验为大葱的重离子辐照育种打下基础。

电离辐射诱导的DNA双链断裂

利用γ射线和不同LET的碳离子辐照小鼠B16黑色素瘤细胞、Hela细胞、V79中国仓鼠肺细胞和人肝癌SMMC -7721细胞的DNA ,采用脉冲场凝胶电泳结合荧光扫描技术研究了DNA双链断裂(DSB)片段的分布。结果发现DSB片段是非随机分布的 ,而且这种分布与DNA序列有关。原因可能在于沉积的能量直接或间接沿DNA链迁移 ,链上相对较弱的化学键优先产生反应 ,并最终导致链的断裂 ,从而引起断裂的不均匀分布。

扫描电镜-X射线能谱分析法测定重离子束注入小麦种子的深度

用110 keV Fe^(1+)离子束对小麦种子进行注入处理,以扫描电镜-X射线能谱分析法测定Fe^(1+)离子的注入深度。测定结果表明:Fe^(1+)离子虽已进入种皮,但未达到胚部,最大注入深度为72μm。

碳离子诱导的DNA双链断裂

ＤＮＡ双链断裂（ＤＳＢｓ）是电离辐射诱导的最重要的原发损伤，研究ＤＳＢｓ有利于揭示细胞辐射敏感性的机理。用倒转脉冲场凝胶电泳结合荧光扫描进行ＤＮＡ定量研究７５ＭｅＶ／ｕ１２Ｃ６＋对小鼠Ｂ１６黑色素瘤细胞ＤＳＢｓ的诱导，结果表明：ＤＳＢｓ产额约为０．７４ＤＳＢｓ／１００Ｍｂｐ／Ｇｙ；ＤＮＡ片段分布在两个区域。大片段区分子量约为１．４Ｍｂｐ～３．２Ｍｂｐ，分子量小于１．２Ｍｂｐ的为小片段区；并且随着剂量的增加，大片段区ＤＮＡ含量逐渐下降，而小片段区的ＤＮＡ含量显著增加。表明Ｂ１６ＤＮＡ分子上可能存在对重离子较为敏感的位点。