利用高校植物组织培养实验普及生物学知识的探索与实践

针对高校在科普职能方面的欠缺以及当前科普模式较为单一的问题,以植物组织培养实验为例,将本课题组的相关科研成果融入科普内容,探索"理论知识+实物展示+亲身体验"多层次的科普模式,并针对不同类型的受众针对性地设计科普重点环节.借助全国科普日活动、全国青少年科技创新大赛及淮北师范大学园艺专业实习实践基地,提高生物学知识普及工作的效果.基于植物组织培养实验,本课题组较好地实现高校教育、科研与科普功能的有机结合,进而展示高校生命科学相关专业在生物知识科普中的示范作用.

高校植物组织培养实验室重金属汞排放情况调查

[目的]调查高校生物实验室中汞污染状况。[方法]以我国高校中使用汞作为外植体消毒剂的组织培养实验室为研究对象,调查了40个植物组织培养实验室汞的用量及处理方法。[结果]80%的高校生物实验室的汞污染物是未经处理或只进行轻度处理就直接排放入环境中。每10 L含汞废液直接进入环境后将会对1.0×10~5 m^3的水体造成污染,相当于至少1 000个家庭的年饮用水量。全国有500多所高校院所设有1 000个以上相关的生物实验室。全国每年排放进入环境的含汞废液约10 000 L,可对1.0×10~8 m^3的水源造成严重污染,相当于1.0×10~6个家庭的饮用水源。[结论]必须加强对实验室汞污染的重视和监管,排放前做到无害化处理,同时积极探索能替代重金属汞的环境友好型消毒剂。

国家标本资源共享平台(NSII)在植物学实验教学中的应用

随着网络信息化的加强、植物学学科理论的发展以及学生学习特点的变化,传统的实验教学方法和教学资源已经不能满足当今植物学实验的教学和学习需求。在教学实践中,给学生引入了国家标本资源共享平台(NSII)开发的多种开放数据库,再结合传统的教学方法,可以更好地适应植物学实验的需求,也能满足学生的好奇心和探索欲望,能够取得良好的教学效果。

赣江下游流域大型底栖动物群落结构及水质生物学评价

2009年6月(丰水期)、11月(枯水期)和2010年4月(平水期)对赣江下游流域大型底栖动物群落结构进行调查研究,共鉴定出大型底栖动物3门15科25种.结果表明,赣江下游流域大型底栖动物群落结构具有明显的时空变化.生物密度最大值(145.9±81.8 ind./m2)出现在6月,最小值(89.6±15.9 ind./m2)出现在4月;生物量的变化则相反,最大值(90.1±25.4 g/m2),出现在4月,最小值(62.9±20.9 g/m2)出现在6月;干流的生物密度在6月、11月和4月均明显高于支流,而生物量在11月低于支流.Shannon-Wiener多样性指数(H')、Margalef丰富度指数(D)和Pielou均匀性指数(J)在6月、11月和4月的时间尺度上以及干流、支流的空间尺度上均出现明显的变化,在11月份,这3类指数均表现为最高,6月则均为最低;干流的H'和D在6月和4月均低于支流,而J在这3个时间段内则均是支流高于干流,表明支流大型底栖动物的群落结构较干流更为多样、均匀和稳定.H'和D的结果表明赣江下游流域水质均受到不同程度的污染,其中干流的污染程度较支流更为严重.

赣江下游及其支流轮虫群落结构及水质生物学评价

2009年6月(丰水期)、11月(枯水期)和2010年4月(平水期)对赣江下游轮虫群落结构的时空变化进行研究。共记录了轮虫21属26种。针簇多肢轮虫(Polyarthra trigla)、前节晶囊轮虫(Asplanchna priodonala)和扁平泡轮虫(Pompholyx complanata)为优势种。赣江下游干流轮虫的最大平均密度和生物量(6.6 ind·L·1和0.031 mg·L·1)出现在11月,最小值(1.7 ind·L·1和0.006 mg·L·1)出现在4月。袁河支流的轮虫密度在6月(15.4±35.4 ind·L·1)、11月(8.3±15.4ind·L·1)和4月(13.0±28.8 ind·L·1)高于赣江下游干流和锦江支流。香农-威纳指数(H′)和马加利夫指数(d)表明赣江下游及其支流水质为中度污染或重污染。赣江下游及其支流的轮虫密度的时空变化与浮游甲壳动物生物量、pH和小型浮游植物生物量密切相关。

在《微生物学》教学中补充生物有机肥部分的内容设计

目前,由于化肥的大量使用,引起了一系列生态、环境问题,例如土壤环境受破坏、农产品质量下降、环境污染、资源浪费等。生物有机肥是由功能微生物与经无害化处理、腐熟的有机物料复合而成的一类兼具微生物肥料和有机肥效应的肥料,具有无毒、无害、无污染的特点,可以有效促进植物生长,已成为未来农业可持续发展的迫切要求。然而,大学《微生物学》教材中缺少生物有机肥教学内容。为满足社会和学生对这方面知识的渴求,设计了生物有机肥教学内容予以补充,主要讲授化肥大量使用带来的生态、环境、资源等问题;生物有机肥的发展概况、特点、作用和肥效机制;颗粒型生物有机肥生产工艺介绍。并对生物有机肥今后的发展方向作了展望。

以激发学习兴趣为导向的生物化学实验教学模式改革

生物化学实验为生命科学各专业的必修课程,其教学效果好坏对培养学生科研素养和基本实验操作技能极为重要。针对传统教学模式下学生难以积极主动参与整个实验过程的现状,教研室通过问卷调研方式分析其中存在的主要问题,在此基础上从多媒体课件设计、差异化结果引入和成绩评价体系等方面进行改革与探索,成功激发学生学习兴趣,提高教学效果。

淮北地区葡萄斑衣蜡蝉的生物学特性及发生规律研究

通过2年的大田普查,结合定点系统监测和室内饲养,初步查明了淮北地区葡萄斑衣蜡蝉的生物学特性及发生规律。该虫在淮北地区1年发生1代,以卵在葡萄支架水泥柱上或寄主的枝干上越冬。翌年4月中旬后陆续孵化为若虫,若虫出现的高峰期为6月上旬,虫量为18.5头/10株;成虫的高峰期为7月下旬,虫量为15.25头/10株。

施用生物炭抑制塌陷区复垦土壤硝化作用

生物炭具有培肥土壤和影响土壤氮素转化的效应,但对于不同肥力尤其是极低肥力的采煤塌陷复垦区土壤氮素转化方面缺乏研究。该文采用室内恒温控湿好气培养的方法,研究生物炭在不同氮肥水平下对肥力差异较大的两种土壤(肥力高的菜地土壤、肥力极低的塌陷区复垦土壤)硝化作用的影响。试验设2种氮肥水平、3种生物炭施用量。结果发现,相对于菜地土壤,塌陷区复垦土壤硝化作用缓慢,土壤最大硝化速率仅为菜地土壤的17.32%,且最大硝化速率出现的时间延迟4.2 d。高氮条件下,土壤硝化作用进行得较慢,施入生物炭后对硝化作用的抑制增强,并使土壤硝化加速阶段延长6 d(塌陷区复垦土壤)至11 d(菜地土壤)。塌陷区土壤尤其在高氮条件下最大硝化速率出现的时间明显随生物炭添加量增加而逐渐延迟,而土壤最大硝化速率不受生物炭及氮肥水平的影响。但菜地土壤土壤最大硝化速率值、最大硝化速率出现的时间值显著受氮肥水平及生物炭施用量影响。因此,生物炭对硝化作用的抑制主要表现在硝化作用的加速阶段,抑制强度受氮肥水平和土壤类型交互作用影响。

非生物诱导子茉莉酸甲酯和水杨酸对半夏悬浮细胞中生物碱代谢的影响

目的研究非生物诱导子茉莉酸甲酯(MeJA)和水杨酸(SA)对半夏悬浮细胞系生物碱含量及相关酶活性的影响。方法以叶柄来源的愈伤组织建立半夏悬浮细胞系,调查不同培养时间、MeJA和SA浓度对细胞中生物碱含量的影响,并分析生物碱合成相关酶(IMP脱氢酶、s AMP合成酶)的活性。结果悬浮培养21 d时,悬浮细胞干重(DW)为培养前9倍,且生物碱总量为培养前3倍。MeJA和SA处理均能显著促进生物碱在半夏悬浮细胞中累积。150μmol/L MeJA处理组生物碱含量为对照组3.6倍,达4.7 mg/g DW;50μmol/L SA处理使悬浮细胞生物碱含量达到对照组的2.5倍。100μmol/L MeJA和50μmol/L SA处理使IMP脱氢酶比活力分别为对照组3.0、3.7倍,150μmol/L MeJA和100μmol/L SA处理使s AMP合成酶比活力分别为对照组2.6、4.4倍。结论添加适量外源诱导子MeJA和SA能促进半夏悬浮细胞中生物碱的累积。

巢湖表层沉积物重金属的分布特征及生物有效性

为分析沉积物中重金属的分布特征、相互关系及其可能来源,以安徽巢湖表层沉积物为研究对象,利用原子吸收分光光度法(AAS)测定5种重金属(铅、铜、镍、锌、镉)总量和同步浸提重金属(SEM)含量,同时测定酸可挥发性硫化物、总氮、总磷、总有机碳等多种指标,利用低影响程度(ER-L)和中影响程度(ER-M)基准值,[∑SEM]/[AVS]模型和[∑SEM]-[AVS]模型,判断预测表层沉积物中重金属的生物有效性。结果显示:重金属总量在全湖的空间分布不均匀,具有入湖口大于湖心的特征,共8个指标超过ER-L基准值,西湖区各金属总量大于东湖区,两者之间具有显著性差异(P<0.05),全湖[∑SEM]/[AVS]的值在1.097～2.076之间,但[∑SEM]-[AVS]的变化范围为0.127～0.996μmol/g;表明重金属Cu、Cd污染较严重,人为输入影响大,AVS对重金属的束缚作用有重要影响,大部分表层沉积物中的重金属生物有效性低。

半夏乙醇提取物对小菜蛾幼虫生物活性的研究

【研究目的】为了有效控制小菜蛾的危害,研发新型、高效植物源杀虫剂。【方法】采用95%乙醇对半夏干粉进行索式提取,以叶片浸渍法和浸虫法测定了提取液对小菜蛾幼虫的杀虫活性。【结果】半夏乙醇提取物对小菜蛾3龄幼虫具有较好的拒食、触杀、胃毒和生长抑制的作用,提取物浓度越高,效果越明显。在触杀试验中,当提取物在100 mg/ml浓度下,处理72 h后小菜蛾幼虫的校正死亡率为61.44%。在选择性拒食试验中,提取物对3龄幼虫的AFC50分别为32.68 mg/m(l24 h)和39.16 mg/ml(48 h);在非选择性拒食试验中,提取物对3龄幼虫的AFC50分别为17.26 mg/m(l24 h)和21.32 mg/ml(48 h)。半夏乙醇提取物对小菜蛾的胃毒及生长发育抑制作用也明显。饲喂72 h时,浓度为100 mg/ml处理的小菜蛾幼虫校正死亡率高达69.41%;在处理48 h,浓度为100 mg/ml的提取物对小菜蛾3龄幼虫的生长抑制率为64.43%。【结论】半夏提取物对小菜蛾幼虫具有较高的生物活性和理想的控制效果。

锑胁迫对玉米生物量、光合特性及锑积累的影响

为了探讨锑污染对经济作物玉米的生长及光合生理的影响,以高产多抗玉米品种滑玉14为材料,通过盆栽试验的方法研究了不同浓度[0(CK)、50、250、500和1 000 mg·kg^(-1)]重金属锑(Sb)胁迫对玉米生物量、气体交换参数、叶绿素荧光参数以及锑积累特征的影响。结果表明,随着生长介质中Sb浓度的增加,玉米生物量、叶绿素含量、气体交换参数(净光合速率、气孔导度、蒸腾速率)和PSⅡ最大光能交换效率(Fv/Fm)均呈下降趋势,瞬时水分利用效率(i WUE)和丙二醛(MDA)含量均呈上升趋势。高浓度Sb(1 000 mg·kg^(-1))胁迫下,玉米的生物量,叶绿素含量、净光合速率和Fv/Fm显著减少(P<0.05),分别比CK下降了47.90%、34.22%、52.70%和7.84%;iWUE和MDA显著升高(P<0.05),分别比CK升高66.71%和34.02%。随着生长介质中Sb浓度的增加,玉米地下及地上部分锑含量均呈现增加的趋势,各处理之间的差异均达到显著水平(P<0.05),转运系数也呈现逐渐增加的趋势,然而其值(在0.52~0.82之间)均小于1,表明高产多抗玉米品种滑玉14向地上部位转运锑相对较少,这可能有利于保护该玉米品种叶片的光合机构,增强植株对锑的耐受能力。本研究结果为经济作物玉米应用于重金属污染土壤修复提供了一定的参考依据。

安徽琅琊山青檀种群数量动态

以种群生命表和生存分析理论为基础,采用胸径大小分级法和分段匀滑技术,编制琅琊山青檀(Pteroceltistatarinowii)种群静态生命表,绘制了死亡率曲线、消失率曲线、存活曲线和生存函数曲线并分析种群数量特征,结合种群动态量化方法和时间序列预测模型分析种群数量动态变化。结果表明:(1)琅琊山青檀种群属稳定增长型。种群径级结构大体呈倒"J"型分布,中、幼龄阶段个体数量较为丰富,老龄阶段个体数量相对较少,种群在发育过程中存在一定波动性,但种群数量变化动态指数Vp,i和Vp,i'(考虑外部干扰时)均大于0。(2)青檀种群死亡率曲线和消失率曲线变化趋势基本一致,均出现2个高峰,一个出现在第Ⅱ龄级,另一个出现在第Ⅺ(或Ⅻ)龄级;存活曲线经统计检验趋于Deevey-Ⅱ型。(3)青檀种群的生存率曲线单调下降,累计死亡率曲线单调上升,生存率下降趋势表现为前期高于后期,累计死亡率则相反;生存函数曲线显示,青檀种群具有前期薄弱、中期稳定和后期衰退的特点。(4)在未来2、4、6、8和10 a内,青檀种群幼龄级个体数量相对丰富,种群呈稳定增长趋势。

淮北采煤塌陷区小型湖泊浮游植物群落结构和季节动态

深入了解煤矿塌陷湖泊生态系统的结构与功能,有助于开展淮北煤矿塌陷水域的生态保护和资源的可持续利用.该文从2005年3月至2007年2月,研究了淮北采煤塌陷区两个小型湖泊（南湖和乾隆湖）浮游植物的群落结构和季节动态.结果表明：乾隆湖中总氮和总磷的浓度均高于南湖.蓝藻和绿藻均为南湖和乾隆湖的优势类群,其总和分别约占两湖泊年平均总浮游植物生物量的69.8%和63.3%,且南湖浮游植物生物量明显低于乾隆湖.另外,南湖夏季出现了以铜绿微囊藻（Microcystis aeruginosa）为主的蓝藻水华,而富营养湖泊中常见的微囊藻属（Microcystis）和水华束丝藻（Aphanizomenon flos-aquae）等蓝藻种类在乾隆湖中没有被观察到.除营养盐、温度外,鱼类和硬度水质可能是影响淮北采煤塌陷区小型湖泊浮游植物群落演替和生物量季节变化的重要原因.

安徽琅琊山青檀种群结构与空间分布格局研究

通过设置500m2样方8个,应用"相邻格子法"获取野外资料,采用空间序列代替时间的方法与6种聚集度指标,对安徽琅琊山青檀的种群结构与空间分布格局进行了研究。结果表明:(1)各样地的青檀种群结构大致可分为增长型、稳定型和衰退型3种类型;(2)不同样地青檀种群分布格局主要为集群分布;(3)不同发育阶段种群分布格局有所差异,总体上有集群分布向随机分布、聚集度高向聚集度低的变化趋势;(4)不同区组大小的青檀种群分布格局不同,但在不同样地之间差异不明显,种群的格局规模大体为16m2和32m2。青檀种群结构和格局动态与群落区域的小生境,青檀本身生物学、生态学特性以及人为干扰有密切关系。

植物抗旱耐盐基因的研究进展

近几年许多与植物抗旱耐盐相关基因被克隆和分析,同时通过转基因技术将这些基因转到植物中异源表达,能显著提高转基因植物的抗旱耐盐能力。这些基因主要包括渗透调节基因、蛋白类基因(如信号传导中的蛋白激酶基因)及转录因子等。在逆境条件下,渗透调节基因通过合成脯氨酸、甜菜碱、糖类和多胺类等渗透调节物质维持植物中的渗透平衡;蛋白激酶基因产物是细胞信号传导中的组分,这些基因能促进植物对干旱失水反应和逆境信号的传递,启动抗逆基因的表达;转录因子通过与相关基因的特异性结合来调控其表达,进而产生相关调控蛋白等物质增强植物在逆境中的生存能力。本文主要综述了这三类抗逆基因的研究现状及其生物学机理,讨论并分析这些基因在应用中尚待解决的问题,为发掘更多的抗逆性的基因资源和进一步开展分子育种工作提供参考。

两种氮素形态对药用植物三叶青中黄酮类活性成分积累的影响及相关分子机制的初步探讨

以珍稀濒危药用植物三叶青(Tetrastigma hemsleyanum Diels et Gilg)为材料,通过遮荫条件下(30%自然光)的盆栽试验,研究了硝态氮(NO_3^--N)和铵态氮(NH_4^+-N)两种不同氮素形态对其根和叶中黄酮类活性成分含量的影响并探讨其机制。结果表明:NO_3^--N处理后的三叶青叶中原花青素B1、芦丁、山柰酚-3-O-芸香糖苷、槲皮素、异槲皮苷、山柰酚的含量比NH_4^+-N处理的高;其根中的原花青素B1、芦丁、山柰酚-3-O-芸香糖苷、槲皮素、异槲皮苷、山柰酚的含量比NH_4^+-N处理的高。进一步的研究发现NO_3^--N处理过的三叶青其根、叶中与黄酮类化合物合成相关的酶苯丙氨酸解氨酶(PAL)、查尔酮合成酶(CHS)转录与表达水平高于NH_4^+-N处理的三叶青。此外,NO_3^--N处理的三叶青叶、根中的PAL和CHS酶活性也高于NH_4^+-N处理。利用PAL特异性抑制剂AOA处理后,AOA能显著抑制PAL酶活性(P<0.05)并导致黄酮类成分含量极显著下降(P<0.01)。综上所述,施用NO_3^--N更有益于三叶青黄酮类化合物的生物合成,其主要是通过增加PAL代谢途径关键酶的基因表达量进而提高其酶活性来增强黄酮类化合物的合成。

巢湖春夏季节浮游植物的动态变化

2009年3月至8月,利用原位围隔实验和野外调查,研究了巢湖春夏季节浮游植物的动态变化。结果显示:围隔中浮游植物密度和生物量的变动范围分别是(2.95～102.43)×10~5cells·L^(-1)和0.06～7.39 mg·L^(-1),优势种类为鱼腥藻属(Anabaena)、梅尼小环藻(Cyclotellameneghiniana)和圆筒锥囊藻(Dinobryon cylindricum),其最大生物量分别为0.82mg·L^(-1)、0.66mg·L^(-1)和2.98mg·L^(-1),均出现在3月或4月。在巢湖湖水中,春季(3～5月)浮游植物平均生物量为5.43mg·L^(-1),其中绿藻占47.59%、硅藻占40.81%、蓝藻占10.18%,优势种类为盘星藻属(Pediastrum)和梅尼小环藻;而夏季(6～7月)浮游植物平均生物量为7.89mg·L^(-1),其中蓝藻占58.67%、绿藻占26.77%、硅藻占11.64%,优势种类为微囊藻属(Microcystis)。磷和枝角类滤食对巢湖春夏季节浮游植物的生物量和群落结构有重要影响。

六十种药用植物提取物对葡萄炭疽病菌抑菌活性的室内筛选

以隶属于44科的60种药用植物为试材,以无水乙醇作为提取溶剂,采用生长速率法和孢子萌发法对选取的药用植物提取物进行抑菌活性的测定,以筛选出对葡萄炭疽病菌具有抑菌活性的药用植物资源。结果表明:在供试质量浓度为100mg/mL时,对葡萄炭疽病菌孢子萌发抑制率和菌丝生长抑制率均在80%以上的有11种植物提取物,抑制率超过90%的药用植物有艾蒿、苍耳、丁香、黄芩、苦参、肉桂和石菖蒲7种,其中丁香、肉桂和石菖蒲的提取物对孢子的萌发抑制率和菌丝生长抑制率均为100%。筛选试验结果表明,药用植物丁香、肉桂和石菖蒲具有开发成防治葡萄炭疽病新型植物源杀菌剂的潜力。