基于STEAM理念的中学生物学实验选修课程设计——以“瓶中兰花”为例

基于STEAM教育理念和植物组织培养相关技术,设计“瓶中兰花”实验。学生在实验过程中,不断探索合适的培养条件,将石斛从外植体诱导成愈伤组织,让其不断增殖分化,再移栽进试管中。学生通过参与“瓶中兰花”实验,不仅锻炼了理论联系实际的能力,也进一步丰富和提升了实践经历与团队协作精神。

基于SRAP标记的白芨遗传多样性和遗传结构评价

白芨是我国传统中药材,近年来,由于生态环境的破坏和人为的过度采挖,白芨野生资源急剧减少,濒临灭绝,因此对其野生资源的评价及保护已刻不容缓。本文通过SRAP分子标记探讨了12个白芨野生居群的遗传多样性和遗传结构。结果表明,白芨具有较高的遗传多样性水平,其中多态性条带有210条,平均多态位点百分比(PPB)为90.48%,平均信息香农指数(I)为0.509 6,平均基因杂合度为0.349 4。白芨居群间存在中等水平的遗传分化,遗传分化指数Gst为0.260 9。UPGMA聚类分析表明12个居群可分为三个支系,我国东部江苏南京、江苏镇江、安徽宣城和浙江杭州4个居群聚为一支,中部湖北、湖南、江西以及贵州7个居群聚为一大支,西部云南文山居群单独聚为一支。Mantel test检测表明,遗传距离和地理距离间有显著正相关性(r=0.632 9;P<0.000 1)。本文为白芨野生资源的就地保护和迁地保护提供了理论依据。

基于TRAP分子标记的铁皮石斛野生居群的分析与鉴别

本文根据铁皮石斛多糖合成途径中磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶基因(PEPC)、尿苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶基因(UGP)和生物碱合成过程中苯丙氨酸解氨酶基因(PAL)构建目标区域扩增多态性(TRAP)分子标记,对铁皮石斛野生居群及其杂交后代进行分子鉴别。结果表明,在54对TRAP引物中,筛选出的7对引物可将铁皮石斛野生居群鉴别开。同时,在杂交后代中均能检测到父母本特征条带和新产生条带,能够有效地将亲本及其杂交后代鉴别开来。聚类分析表明,当以云南广南铁皮石斛为亲本时,正反杂交后代均先与其聚为一支,再与另一亲本聚为一支,体现了子代与云南广南铁皮石斛的亲缘关系较近。采用TRAP分子标记对铁皮石斛野生居群及其杂交后代进行分子鉴别,有利于选择优质居群进行人工培育,实现了杂交后代的早期鉴别,提高种质质量的控制,为改善铁皮石斛品质提供理论依据。

新型联合片段:nrDNA ITS+nad 1-intron 2在枫斗类石斛鉴定中的意义

本文从线粒体基因片段入手,利用PCR技术扩增出17种枫斗类石斛39个个体的线粒体基因co I、nad 5部分序列及nad 1-intron 2序列,nr DNA ITS及叶绿体基因序列rbc L、mat K、psb A-trn H,同时筛选出合适的基因片段来研究多片段联合在枫斗类石斛植物鉴定方面的应用。结果表明:在7个基因片段中,nr DNA ITS、nad 1-intron 2和psb A-trn H的序列变异度较高,可用于枫斗类石斛的鉴定。但是,仅利用单一序列无法对细茎石斛及霍山石斛进行鉴别。而nr DNA ITS+nad 1-intron 2新型联合片段构建的UPGMA树与其他联合片段相比,更能有效的对枫斗类石斛基原植物进行鉴别并可区分细茎石斛及霍山石斛。此外,借助nr DNA ITS+nad 1-intron 2新型联合片段构建的UPGMA树对3个待检种进行了成功鉴别,分别为霍山石斛、细茎石斛和铁皮石斛。本研究首次将nr DNA ITS与线粒体基因片段联合用于枫斗类石斛的鉴定,为石斛药材的鉴别提供了可靠的科学依据,同时也将对规范枫斗类石斛市场提供理论指导。

基于表型性状的金钗石斛种质资源多样性评价

金钗石斛是我国重要的经济作物,具有药用和观赏价值。对收集的17个居群的野生金钗石斛植株形态、花、气孔、有效成分含量等表型性状进行统计分析和多样性评价,并进行亲缘关系的系统聚类分析。结果表明,不同居群金钗石斛在表型性状上存在明显差异,种质资源具有丰富的遗传多样性;以变异系数较低的7个表型性状为参数进一步进行系统聚类分析,当欧式距离为10时,金钗石斛居群分成三组,其中海南白沙居群独立成一组,表明岛屿隔离阻碍了基因交流,对金钗石斛的生物多样性的贡献较大,因此岛屿为金钗石斛种质资源的就地保护和遗传资源有效维护提供了重要场所,为金钗石斛种质资源的保护和利用奠定了理论基础。

三种石豆兰属药用植物的叶绿体基因组比较分析及其在物种鉴定中的意义

石豆兰属(Bulbophyllum)植物具有极高的观赏和药用价值,然而有关其系统发育关系和物种鉴定仍缺乏研究。因此,本研究对石豆兰属3种药用植物(赤唇石豆兰、长足石豆兰、富宁卷瓣兰)的叶绿体基因组进行了测序分析,并以此为基础开展了相应研究。经组装注释后发现,石豆兰属植物叶绿体基因组共编码108个基因,其中蛋白质编码基因74个、转运RNA基因30个、核糖体RNA基因4个。基于mVISTA和节点处比较分析发现,石豆兰属植物叶绿体基因组结构较为保守,差异主要存在于非编码区。系统进化分析表明,石豆兰属与石斛属亲缘关系最近。SSR分析显示单核苷酸重复数目最多,且大部分SSR位点存在于基因间隔区。此外,对非编码序列进行比较分析,共筛选出10个高变序列,其中psbI-trnS、psbC-trnS、clpP-ex1-psbB、psaJ-rpl33、rpl33-rps18这5个非编码区序列的组合,具有最高的序列变异度,可用于石豆兰属药用植物的鉴定研究。综上可知,本研究通过对石豆兰属植物叶绿体基因组的比较分析,为系统发育关系和物种鉴定提供了理论依据。