作物耐低磷机制研究进展

磷是作物生长发育必需的营养元素之一,在作物的生命过程中发挥重要作用。作物在长期进化过程中形成了一系列低磷适应机制,主要涉及土壤磷的活化、吸收、转运和内部磷的循环、再利用等过程。从作物低磷胁迫下的根系形态、根系分泌物、与微生物共生体系、分子机制4个方面综述了作物耐低磷机制的最新研究进展,旨在为作物栽培调控及耐低磷作物品种的改良与选育提供借鉴。

指向进化与适应观培养的高中生物单元教学设计——以“生物有共同祖先的证据”为例

本文旨在让学生以小组为单位自主收集科学史、思考讨论教师所展示资料,掌握生物有共同祖先的证据:化石、比较解剖学、胚胎学、细胞和分子水平上的证据,论证并理解生物进化的过程,教师再拓展补充生物进化的历程,培养学生的进化与适应观。

基于科学思维培养的探究式课堂教学研究——以《细胞呼吸的原理和应用》为例

在“细胞呼吸的原理和应用”这节课的教学中,教师应以学生熟悉的场景作为情境导入,引导学生建立起新旧知识之间的联系,最终形成一个相对完善的有关有氧呼吸的知识体系。有氧呼吸过程较为抽象,为让学生直观感受到其中物质能量变化,课堂应以实验探究的形式进行,培养学生的科学探究、归纳概括等思维能力,增强学生的探究和实验分析能力,从而帮助学生形成积极的探究态度,落实核心素养中对学生科学思维培养的要求。

OsGRF1基因在水稻形态和生理响应低磷胁迫中的作用研究

前期研究表明,低磷胁迫会显著诱导水稻生长调控因子1 (Oryza sativa L. growth-regulating factor 1,OsGRF1)基因的表达。以低磷敏感型水稻品种通粳981为材料,构建OsGRF1过表达株系和OsGRF1敲除株系。通过设置正常磷、低磷2种水培条件,研究OsGRF1基因对水稻形态、生理性状的调控作用,并探讨OsGRF1基因在水稻对低磷胁迫响应中的作用。结果表明:低磷胁迫导致供试水稻分蘖减少、根系增长、株高变矮、叶片变小、根系活力下降、总叶绿素含量降低、抗氧化酶活性和原花青素含量升高;OsGRF1基因负调控水稻的分蘖、对磷吸收、根系活力、原花青素含量;OsGRF1基因正调控水稻的株高、根长、叶片大小、总叶绿素含量、抗氧化酶活性。综上,低磷条件下水稻分蘖减少、根系活力下降、根系增长、抗氧化酶活性升高与低磷诱导OsGRF1基因的表达相关;低磷条件下叶片总叶绿素含量减少、原花青素含量增加与低磷诱导OsGRF1基因的表达无关;且低磷胁迫下OsGRF1基因的诱导表达有利于缓解低磷所导致的水稻株高变矮、叶片变小、总叶绿素含量减少。

重金属对水稻光合作用和同化物输配的影响

光合速率测定表明,0.025～1.0mmolL的Cu2+、Cd2+和Hg2+显著抑制水稻叶片的光合速率,且抑制程度随Cu2+、Cd2+和Hg2+浓度的增高而增强。示踪动力学分析表明,0.5mmolL的Cu2+、Cd2+和Hg2+抑制光合产物在叶内不同状态间的转化,影响叶中光合产物的输出,导致叶内小分子糖的累积,使叶片光合速率受糖浓度增高的反馈调节而下降。电泳分析表明,Cu2+、Cd2+和Hg2+抑制叶内淀粉酶同功酶的表达,并进而抑制光合同化物在叶内可输配态和暂贮态之间的转化。

重金属胁迫对水稻叶片过氧化氢酶活性和同功酶表达的影响

本文报道了浓度为 0 0 5～ 2 0mM的重金属Cu、Cd、Hg胁迫对 3个不同类型水稻品种幼苗叶片过氧化氢酶 (CAT)活性和同功酶表达的影响。结果表明 :( 1 )在胁迫浓度为 0 0 5～ 2 0mM范围内 ,CAT活性随Cu和Cd浓度的增高而持续下降 ;CAT活性随Hg浓度的增高表现为先下降 ,再略有升高 ,然后又明显下降 ,表明浓度为 0 0 5～ 2 0mM的Cu、Cd、Hg胁迫显著抑制 3个不同类型水稻品种幼苗叶片CAT活性。( 2 )应用聚丙烯胺浓度梯度电泳对CAT同功酶分析显示 ,正常情况下水稻叶片中有 1～ 2个CAT同功酶的表达 (武育粳叶片中表达 2个 ,扬稻 6号和汕优 81 8叶片中表达1个 )。 0 1mM的Cd胁迫能诱导武育粳叶片 ,0 1mM的Cd和Hg胁迫能诱导扬稻 6号叶片表达 1个新的CAT同功酶。尽管如此 ,正常表达的CAT同功酶仍受到重金属Cu、Cd。

重金属胁迫对水稻不同品种超氧化物歧化酶的影响

用不同浓度的Cd2 + 、Cu2 + 和Hg2 + 处理花期的扬稻 6号 (籼稻 )、武育粳 8号 (粳稻 )和协优 81 8(杂交稻 ) ,测定各器官SOD活性 ,并进行SOD同功酶的电泳分析。结果表明 ,较高浓度重金属显著抑制各品种根系SOD活性 ,也抑制叶片SOD活性 ,但抑制程度因重金属种类和品种类型而异。各浓度均抑制武育粳穗SOD活性 ,但诱导扬稻 6号穗SOD活性增高。协优 81 8穗SOD活性受Cd2 + 抑制 ,但却受高浓度Cu2 + 和Hg2 + 诱导。≥ 2 0ppmCd2 + 、Cu2 + 和Hg2 + 均抑制水稻根系SOD同功酶表达 ,但诱导扬稻 6号和协优 81 8穗SOD同功酶表达。Mn SOD和Cu Zn SOD同功酶对重金属胁迫的敏感性不同 ,重金属对水稻根系Mn SOD的抑制程度明显高于Cu Zn SOD。

重金属胁迫对水稻萌发种子淀粉酶活性的影响

应用酶活性测定和聚丙烯酰胺浓度梯度凝胶电泳技术 ,研究了 3种不同浓度的重金属胁迫对不同类型水稻萌发种子中α,β-淀粉酶同功酶活性的影响。结果表明 :(1) 0 .0 5 m mol/ L的 Cu2 + ,Cd2 + ,Hg2 + 胁迫使水稻萌发种子中α-淀粉酶活性有所增高 ,而 >0 .0 5 m mol/ L的 Cu2 + ,Cd2 + ,Hg2 + 胁迫则导致水稻各品种萌发种子中β-淀粉酶活性显著降低。 (2 ) Cu2 + ,Cd2 + ,Hg2 + 胁迫使武育粳萌发种子中β-淀粉酶活性随重金属浓度的增高呈先上升后下降的趋势 ,并显著抑制 (尤其是 Hg2 + )扬稻 6号和汕优 818的β-淀粉酶活性。 (3) 0 .0 5 m mol/ L的 Cu2 + ,Cd2 + ,Hg2 +胁迫能明显诱导新的淀粉酶同功酶的产生 ,>0 .0 5 mm ol/ L 的 Cu2 + ,Cd2 + ,Hg2

重金属对水稻呼吸速率及相关同功酶影响的研究

采用室内培养液培养的方法,研究了重金属对水稻呼吸速率及相关同功酶的影响。结果表明,较高浓度(≥0.1m m ol·L-1)的重金属C u2+、C d2+和H g2+显著抑制扬稻6号和武运粳8号叶片的呼吸速率;供试浓度(0.025～1.0m m ol·L-1)的Cu2+、C d2+和H g2+强烈抑制上述两水稻品种根系的呼吸速率。对呼吸作用相关的几个重要酶同功酶的电泳分析表明,C u2+、C d2+、H g2+可通过影响水稻叶片和根系中的淀粉酶、苹果酸脱氢酶及细胞色素氧化酶同功酶来表达对水稻呼吸作用产生的影响,其中高浓度(≥0.5m m ol·L-1)C u2+、C d2+、H g2+抑制水稻叶片和根系呼吸作用的最主要原因与细胞色素氧化酶同功酶表达受到C u2+、C d2+、H g2+的抑制相关。

重金属胁迫引起的水稻和小麦幼苗DNA损伤

供试浓度的重金属Cu2 + 、Cd2 + 和Hg2 + 能在不同程度上导致水稻和小麦DNA损伤。 (1)Hg2 + ≥ 0 .0 2 5mmol L、Cu2 + 和Cd2 + ≥ 0 .1mmol L处理使水稻幼苗期外DNA合成速率显著高于对照 ,且当Cu2 + 、Cd2 + 和Hg2 + 浓度进一步增高时 ,水稻幼苗期外DNA合成速率呈现先上升而后较最大值有所下降的规律。 (2 ) 0 .1～1.0mmol L的Cu2 + 及 0 .1mmol L的Cd2 + 、Hg2 + 能引起水稻、小麦叶内DNA和蛋白质交联 ,并且这种和DNA交联的蛋白质易被胰蛋白酶水解。 (3) 0 .1～ 1.0mmol L的Hg2 + 及 1.0mmol L的Cd2 + 还能使水稻。

重金属胁迫对作物DNA胞嘧啶甲基化的影响

采用水培试验方法,研究了重金属胁迫对小麦水稻DNA胞嘧啶甲基化的影响。结果表明,和对照相比,Cu2+、Cd2+、Hg2+能明显使小麦和水稻地上部叶片和幼穗中的5-甲基胞嘧啶(5mC)的含量增高,即引起叶和穗DNA高甲基化。0.1、0.5mmol·L-1的Cu2+和Cd2+胁迫能使小麦根系DNA中的5-甲基胞嘧啶的百分含量显著高于对照,而各供试浓度的Hg2+以及1.0mmol·L-1的Cu2+和Cd2+胁迫则造成小麦根系DNA中的5-甲基胞嘧啶的百分含量显著低于对照,使DNA低甲基化。

重金属胁迫对小麦光合产物输配影响的示踪动力学研究

应用示踪动力学方法研究了不同浓度的 3种重金属离子 (Cu2 +、Cd2 +和Hg2 +)胁迫对小麦幼苗叶片光合产物输配影响。结果表明 ( 1 )Cu2 +、Cd2 +和Hg2 +能明显使小麦倒一叶光合产物输出速率常数k10 随其胁迫浓度的增大逐步减小 ;随Cu2 +、Cd2 +和Hg2 +胁迫浓度的升高 ,小麦倒二叶光合产物的输出速率常数k10 均表现为先上升后下降的趋势 ,表明重金属胁迫能影响小麦叶片光合产物从叶内的输出。 ( 2 )较低浓度 ( 50mg L)的Cu2 +、Cd2 +就使小麦倒一叶和倒二叶k2 1和k12 大幅度降低 ,尤其当Cu2 +浓度达 1 50mg L时 ,k2 1和k12 均等于零 ;1 0 0mg L的Hg2 +胁迫使倒一叶k2 1和k12 大幅度降低 ,50mg L的Hg2 +胁迫也使倒二叶k2 1大幅度降低 ,表明重金属胁迫能影响小麦叶片光合产物在叶内的分配代谢。 ( 3 )Cu2 +、Hg2 +和Cd2

重金属对水稻和小麦DNA甲基化水平的影响

和对照相比 ,0 .0 2 5 (或 0 .0 5 )～ 0 .1mmol/L的Cu2 + 及 0 .0 2 5 (或 0 .0 5 )～ 1.0mmol/L的Cd2 + 或Hg2 + 导致水稻 (或小麦 )叶DNA中的 5 甲基胞嘧啶百分含量大幅度上升 ;当Cu2 + 浓度 >0 .1mmol/L时 ,小麦和水稻叶DNA中 5 甲基胞嘧啶的百分含量随Cu2 + 浓度的增高略有下降 ,但仍高于对照。 0 .1～ 1.0mmol/L的Cu2 + 、Cd2 + 和Hg2 + 也导致小麦穗DNA中 5 甲基胞嘧啶的百分含量随Cu2 + 、Cd2 + 和Hg2 + 浓度的增高逐步升高。不大于 0 .5mmol/L的Cu2 + 和Cd2 + 能使小麦和水稻根系DNA中 5 甲基胞嘧啶的百分含量显著高于对照 ,而 0 .1～ 1.0mmol/L的Hg2 + 以及 1.0mmol/L的Cu2 + 和Cd2 + 则造成小麦和水稻根系DNA中 5 甲基胞嘧啶的百分含量显著低于对照。

水稻根系对1,2,4-三氯苯胁迫的应答(英文)

应用蛋白质组学、电镜观察、脂质过氧化物测定等方法研究了两个不同类型水稻品种的根系对有机污染物1,2,4-三氯苯(TCB)胁迫的应答。结果表明,TCB胁迫抑制水稻根系生长,影响根细胞结构,导致脂质过氧化。TCB胁迫对水稻根系蛋白质组也有显著影响。TCB胁迫能诱导根系内不同类型蛋白质的表达,它们是:解毒酶(包括脂酶、醛/酮还原酶、谷胱甘肽-硫转移酶),细胞壁物质代谢相关酶(包括蛋白转葡萄糖基酶、GDP-甘露糖-3,5-异构酶1),激素代谢或调节相关酶(包括酸式-还原酮二加氧酶、β-葡萄糖苷酶、病程相关蛋白家族10中的2个不同蛋白),原初或次生代谢相关酶(包括转录延长因子、细胞质磷酸丙酮酸双激酶、磷酸丙糖异构酶、丙氨酸氨基转移酶和异黄酮还原酶)。TCB胁迫诱导矮仔占根系中β-葡萄糖苷酶和病程相关蛋白家族10蛋白的表达,及汕优63根系中谷胱甘肽-S-转移酶和酸式-还原酮二加氧酶的表达,这种诱导蛋白的差异可能是汕优63较矮仔占对TCB胁迫有较高耐性的机理之一。

扬州砂壤土对水溶性磷吸附与固定的示踪动力学研究

本研究应用分级提取法测定了水溶性标记磷在水田和旱田条件下的扬州砂壤土中，吸附态磷和固定态磷（包括Ａｌ－Ｐ、Ｆｅ－Ｐ和Ｃａ－Ｐ）含量随时间的变化动态，结果表明：（１）吸附态磷和Ａｌ－Ｐ含量随时间的推移首先迅速上升并在几天内达到高峰，然后逐步下降，而Ｆｅ－Ｐ、Ｏ－Ｐ及Ｃａ－Ｐ则一直处于上升趋势，但上升的幅度随时间的推移而逐步减小。（２）在同一耕作条件下，吸附态Ｐ和Ａｌ－Ｐ含量一般高于Ｆｅ－Ｐ、Ｏ－Ｐ的含量，且Ｃａ－Ｐ的含量很小。本研究还应用对土壤中标记磷的连续提取示踪动力学分析法，定量研究了吸附态标记磷和固定态标记磷在提取剂中的溶解度随时间的变化动态。结果表明，（１）随时间的推移，吸附态和固定态磷的溶解度均逐步下降。（２）在旱田条件下，吸附态标记磷的解吸速度在单位时间内的平均下降幅度大于水田条件。

作物养分运输的示踪动力学

从光合作用产物运输与分配、土壤养分供给两个方面 ,回顾了作者已经开展的工作。阐述了示踪动力学原理与方法在作物养分运输与分配规律研究中的应用 ,及用于活体测定的多探头测量仪。最后对新时期作物养分运输研究提出展望 ,并希望多学科的参与。

不同土壤供磷特性的连续提取动力学分析法的建立

本文建立了土壤供磷特性连续提取动力学分析的原理和方法，并用该方法研究了３种不同土壤供磷特性的差异，并且与饱和吸附法作了比较。结果表明：（１）扬州砂壤土、浙江丽水黄壤和江西红壤土壤有效磷的供应容量、吸附态和弱固定态磷的溶解度、有效磷的供应速度或负向缓冲能力和磷的供应强度均为：扬州砂壤＞浙江丽水黄壤＞江西红壤。

五步法开展研究型实践教学

依据"明确研究问题、确定研究目标、撰写研究方案、开展研究活动和组织交流讨论"的五个步骤深入开展研究型实践教学对提高学生的综合素质、培养学生的创新精神和实践能力具有重要作用。新的教学理念、好的实践指导教材、配套的实践教学条件和高素质的指导教师才能保证顺利和持久开展研究型实践教学。

光合产物在作物茎鞘中输送速度差异与流量的示踪研究

本文提出了作物茎鞘内输导组织对光合产物分子输送速度差异的测量方法、光合产物通过茎鞘某小段对输送速度差异度（Ｅ）的概念和Ｅ值［作物光合产物被鞘（或茎）输导组织输送的各个速度和基准速度差值的加权平均值与基准速度Ｖｍ的比］的测算公式，即：并实际测定了水稻品种６６５苗期倒二叶鞘上部的Ｅ值，Ｅ＝０．３４９３。讨论了一定时间内流过茎或鞘某截面标记光合产物量（即流量）的活体动态测定方法．流量ｍ的测算公式为：

1,2,4-三氯苯和萘对水稻抽穗期叶片光合特性的影响

研究了1,2,4-三氯苯(TCB)和萘(NAP)对抽穗期水稻叶片光合特性的影响。结果表明,随TCB和NAP胁迫浓度的增加,叶绿素含量、净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、细胞间隙CO2浓度(Ci)、蒸腾速率(Tr)、原初光能转换效率(Fv/Fm)、PSⅡ潜在活性(Fv/Fo)、光合电子传递量子效率(ΦPSII)、光化学猝灭系数(qP)、非光化学猝灭系数(qN)均呈下降趋势;而且TCB对以上指标的影响明显大于NAP的影响,汕优63的敏感性要大于武运粳7号;有机污染胁迫下,光合速率下降的原因,在低浓度时主要由于气孔限制引起,而在较高浓度下由气孔限制和非气孔限制共同引起。较高浓度的有机污染物使光合作用受到明显抑制,最终导致水稻产量显著降低。在各叶绿素荧光动力学参数中,以PSⅡ潜在活性(Fv/Fo)和非光化学猝灭系数(qN)对有机污染胁迫最为敏感。建议将这两个参数作为衡量水稻发生有机污染伤害的参考指标。