“植物细胞工程”内容梳理及教学设计探索——基于生活实例与领域科研前沿成果

植物细胞工程是植物生物技术领域中应用最广泛、取得多项里程碑式成果的一门技术。根据多年的教学实践,提出了一些教学体验。课程内容建设上,围绕“一个总则、两个方面”展开,给学生总结了一个线索图,使他们更好地理解章节之间的逻辑关系。讲课方式上,根据该课程的特点本着“生活中的植物细胞工程、科研中的植物细胞工程”原则进行讲述,既让学生感到植物细胞的成果就在身边,又通过生物技术领域的最新研究成果,开阔学生的视野,加深对理论的理解,激发学生的学习兴趣。

双谐振压电细胞术实时定量植物细胞力与黏弹性

目的植物细胞壁-质膜-细胞骨架连续体是一个高度动态的结构,其中植物细胞壁-质膜-细胞骨架界面力的动态变化在植物生长发育与应答环境胁迫中起了非常重要的作用。可是目前尚无合适的方法实时监测植物细胞力的变化,特别是以无损、动态的方式。方法建立了一种新开发的双谐振压电细胞术(DRPC),用于动物细胞力与黏弹性的同时定量测定。结果本研究将DRPC拓宽用于植物细胞力与黏弹性的定量测定与研究。经植物细胞薄壳模型与应力分析,用杨-拉普拉斯公式根据细胞表面应力求出膨压,结果发现,植物细胞膨压与胞外渗透压值成负相关,但不成反比,表明细胞在不同渗透压下有一定的自我调节能力。在渗透压偏低时,膨压曲线呈现弹性——塑性变形响应,证明了植物细胞生长过程中细胞壁松弛的力学机制。在抗干旱、盐碱的应用中,抗性作物细胞的膨压或表面应力在胁迫下相较于野生型更加稳定、变化较小,发生不可逆塑性胁变的胁迫强度较大。此外,还比较了有壁细胞与去壁原生质体在干旱与渗透胁迫下的力与黏弹性响应,同样胁迫下、有壁细胞的力学参数变化远小于原生质体,抗性较强。结论本研究所建立的植物细胞力学测量技术可用于植物细胞壁-质膜-细胞骨架连续体的动态研究与作物品种抗逆性评估。

初中生物学“教-学-评”一致性研究以“植物细胞”教学为例

以“植物细胞”教学为例,尝试构建“教-学-评”的一致性模型,课前制订教学目标、确定教学与评价思路、制订诊断性评价方案;课堂教学时创设情境、激疑增趣,引导调控、协作实验,指导探究、深度学习,归纳概括、迁移应用,并进行课中过程性评价。通过练习反馈与课后反思性评价,使得“教-学-评”有机融合,逆向设计教学活动,善用评价反馈,促进学生发展生物学学科核心素养。

BOPPPS模型下的高中生物学探究式教学的实践研究——以“植物细胞的吸水和失水”为例

生物学课程标准中的基本理念提出教学过程要注重实践,强调学生学习的过程是主动参与的过程。BOPPPS模型下的探究式教学正是注重以学生为主体,让学生积极参与动手和动脑的教学过程。本文在核心素养的导向下,通过“探究植物细胞的吸水和失水”的实验教学案例,分析基于BOPPPS模型的高中生物学探究式教学模式,以期为生物学教学实践提供参考和借鉴。

利用数码显微互动系统助力探究实验教学——以“植物细胞的失水和吸水”为例

以“探究植物细胞的吸水和失水”实验为例,通过探究紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞、黑藻细胞在蔗糖溶液、NaCl溶液和HCl溶液中的质壁分离现象以及质壁分离复原的实验过程,介绍数码显微互动系统如何助力生物学实验教学,从而促进科学探究能力的发展,科学思维的养成以及生命观念的达成。

高等植物细胞中的钙通道

钙通道在高等植物细胞中参与众多的信号转导过程，对钙通道的研究最近几年获得长足的进步：不仅在质膜中直接发现了电位依赖性的钙通道、牵张刺激激活的机械敏感性钙通道等，而且在液泡膜中发现了众多具有不同开放调控机制的钙通道：受化学信使控制的钙释放通道、电位依赖性钙通道、钙离子诱导的钙释放通道．

植物细胞力学模型研究进展

植物细胞在结构上具有特殊性,即细胞壁和胞内物质在力学性质上差异很大.因此其力学模型的研究具有特殊意义.植物细胞力学模型是植物组织力学行为的研究基础,是连接宏观与微观生物力学发展的桥梁,在农业和食品加工等领域中有重要的潜在应用价值.本文就目前国际上在细胞力学模型研究中所采用的模型形式和理论分析与数值模拟等方法做较全面而简要的介绍,并对本领域中存在的现实问题加以论述,希望能够对我圄在细胞力学领域的研究有所帮助.

植物细胞工程在小麦抗赤霉病育种中的应用研究

为降低小麦赤霉病对小麦产量和品质影响,以小麦抗赤霉病育种研究为切入点,分析了植物细胞工程在小麦抗赤霉病育种中的应用。在农业机械化生产背景下,赤霉病对小麦大面积种植造成的影响越来越严重,严重影响小麦的质量和产量。建立小麦抗赤霉病育种毒素筛选体系,以植物细胞工程进行小麦抗赤霉病育种的毒素筛选,实施幼胚培养等手段来培育抗赤霉病能力较强的品种,降低甚至消除赤霉病毒素可能对小麦造成的影响。

植物细胞培养工程的最新进展

利用植物细胞培养技术进行有用次级代谢物的生产和种苗的快速繁殖,现已取得了一定的市场规模和经济效益,但还存在有待开发的许多潜力。本文着重讨论有关在生物反应器中植物细胞培养的最新研究和开发动态,包括在物质生产和快速繁殖这两个应用方面有关的生物反应器结构和各种培养环境因子的优化以及培养过程的检测、模型化和控制等工程方面的进展。

细胞分化的特点及在植物细胞工程的应用

细胞分化是生物体发育过程中的一种自然现象,可以使一个受精卵发展成为一个由多种细胞类型组成的复杂个体.这一过程不仅对生物学的基础研究具有重要意义,而且在植物细胞工程领域中发挥着关键作用.本文总结了细胞分化的特点,并分析其在植物细胞工程中的应用,同时训练了学生的科学探究和科学思维能力以及在应用时必须考虑的社会责任.

模拟微重力条件下植物细胞亚显微结构的研究

目的 研究微重力条件对植物生长发育中细胞亚显微结构的影响。方法 通过微重力仪连续改变方向来获得模拟微重力，对模拟微重力条件下生长的植物进行了细胞学、生理学实验。结果电镜观察表明：植物细胞在模拟微重力条件下与正常重力条件生长的相比，在细胞壁、叶绿体，线粒体等方面产生变异，细胞出现了壁质分离现象，部分细胞壁扭曲、收缩变形，部分叶绿体片层结构出现了弯曲、排列疏松，内含物溢出，部分线粒体出现了边缘模糊及嵴消失的情况，同时细胞内淀粉粒明显增多。结论 模拟微重力对植物的正常生长起到了一定协迫作用，使植物细胞发生了变异。

环境胁迫诱导的植物细胞程序性死亡

在最近的 10年中 ,兴起了对植物细胞程序性死亡的研究。大量的证据表明 ,在各种环境胁迫因子诱导植物细胞PCD过程中 ,活性氧、乙烯、Ca2 + 、水杨酸、NO等成为重要的信号分子。像动物细胞凋亡一样 ,在植物PCD中也存在一条依赖于天冬氨酸特异性半胱氨酸蛋白酶 (Caspases)活性的信号传导途径 ,其中 ,线粒体处于PCD调控的中心位置。

荧光原位杂交技术在植物细胞遗传学和绘制基因图谱中的应用现状与展望

荧光原位杂交是在分子水平上检测外源染色质的一种有效方法。其探针主要有染色体重复序列、总基因组 DNA、寡单拷贝序列和染色体涂色集中等 ,该技术在研究植物细胞遗传学、基因扩增、基因作图及植物进化和亲缘关系的鉴定上已广泛应用。

PEI介导外源基因进入植物细胞的瞬时表达

【目的】医学方面的大量研究证实,聚乙烯亚胺(polyethylenimine,PEI)作为一种新型阳离子多聚物基因载体可以吸附和浓缩DNA,通过与细胞膜亲和粘附和细胞吞噬作用运载外源基因进入细胞并实现表达。本实验研究旨在探索PEI作为非病毒基因载体介导外源基因进入植物细胞并获得瞬时表达的可能性。【方法】制备PEI/DNA复合物,利用凝胶阻滞分析PEI与DNA的结合情况,采用电子显微镜观察PEI/DNA复合物的形态。以绿色荧光蛋白基因为报告基因研究不同N/P比条件下PEI/DNA复合物对拟南芥原生质体细胞的转化效率,并与PEG转化方法进行比较分析。【结果】PEI与DNA的质量比为5﹕1～1﹕4,PEI可以与DNA稳定结合,形成粒径约100～200nm的球形复合物。PEI/DNA复合物对拟南芥原生质体细胞的转化效率随其N/P比的增大而提高,N/P=5时PEI的转化效率达到最高且明显高于PEG介导的转化效率,N/P>5时转化效率反而下降,容易使细胞破碎和变形。【结论】PEI作为一种新型的外源基因运送载体对拟南芥原生质体细胞具有良好的介导基因转移效果。

植物细胞中的活性氧及其生理作用

介绍了植物体中活性氧的产生机制、在植物细胞多种生理活动中的功能及其与其它信号因子的相互作用。

钙在植物细胞盐胁迫信号转导中的作用

阐述盐胁迫对钙信使系统的影响 ,以及钙在调节蛋白激酶、离子通道、离子泵中的作用 。

植物细胞离析酶的制备和应用

用Aspergillus sp.A-19菌经固体发酵研制成一种新的植物细胞离析酶(SeparataseZA-P)。其离析单细胞的酶活力平均为70767u/g,有效作用的pH在3.0—7.0,温度为20—45℃。发酵培养基配方是麸皮:桔皮粉:(NH_4)_2SO_4(w/w)为100:100:0.63,料水比为1:2.0,培养适宜条件为25℃、60小时。

植物细胞悬浮培养

植物细胞能合成许多具有重要价值的次级代谢产物,它们可作为农药、杀虫剂、调味剂及香精等.这些产物传统上是从天然植物中直接提取,但天然植物生长周期较长,而且生长还受地域和环境因素的限制,所以采用直接提取具有较大的局限性.化学合成法已用于多种产品的生产,但是有些物质不能通过化学法合成,或虽能合成,却比较困难.植物细胞培养可大规模生产代谢产物,现已成为生产某些高价值产品的重要途径.一般情况下,培养细胞中的次级代谢物含量明显高于原来植物细胞中的含量,而且这种方法还能避免地域和环境的影响.

植物细胞工程实验教学与科研的有机结合

为解决植物细胞工程实验教学中存在的实际问题,采取科研实验材料应用于实验教学、验证性实验改为设计性实验、提交实验报告改为实验论文等办法,不仅培养了学生的科研能力和论文写作能力,激发了自主创新精神,而且对教师的科研工作也具有极大的促进作用。