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关键词： Inquiry   science education   molecular biology laboratory   undergraduate   RAPD-PCR  

摘要： Students benefit most from their science education when they participate fully in the process of science in the context of real-world problems. We describe a student-directed open-inquiry lab experience that has no predetermined outcomes and requires students to engage in all components of scientific inquiry from posing a question through evaluating and reporting results. Over 5 weeks, students learn how bryophytes are used in forensics and become proficient in important molecular biology lab skills including DNA isolation, polymerase chain reaction, gel electrophoresis, capillary electrophoresis, and genotyping. For this portion of the experience, there is no specialized equipment necessary outside of gel electrophoresis supplies and a thermocycler. In an optional extension of the experience, students sequence a plastid intron and use introductory bioinformatics skills to identify species related to their forensics case. Students who participated in the lab experience performed well on content-based assessment, and student attitudes toward the experience were positive and indicative of engaged learning. The lab experience is easily modified for higher or lower level courses and can be used in secondary education.

关键词： 植物生物学   实验   教学改革  

摘要： 针对植物生物学实验课程中教学观念、实验教材、教学方法和考核制度等存在的一系列问题提出了相应的改革措施。旨在强化学生主体地位,提高学生积极性、创造性、实践技能与动手能力,提升植物生物学实验课教学效果。

关键词： 半蒴苣苔属   传粉生物学   繁育系统   雌雄异熟   雌雄异位  

摘要： 本文比较研究了苦苣苔科半蒴苣苔属(Hemiboea)两种代表植物半蒴苣苔(***)和贵州半蒴苣苔(***)的传粉生物学,发现同属的这两种植物具有相似的花部结构,但开花过程及传粉机制略有不同。　　 半蒴苣苔单花花期为3天,居群内从早上07:00至下午18:00之间均有花开放,但早上开放的花较多,花药在花开时便开裂。半蒴苣苔存在雌雄异熟异位现象,花开放的第一天花药位于柱头上方,且柱头很小尚未发育成熟,位于花冠基部,传粉者接触不到柱头,花主要执行雄性功能(花粉散发)。花粉在一天内基本散发完。在整个单花花期中,雄蕊的位置基本保持不变,而花柱却是不断伸长生长的,花柱在第二天的时候开始超过花药,此时柱头发育成熟,表面积明显变大,花开始执行雌性功能(花粉接受),直至花凋谢。在花期内,花柱还存在着一种向下弯曲的运动,花柱下弯角度最大约为90°,有利于接受花粉。该植物就是通过这种雌雄异熟异位的方式来避免性别干扰和促进异交的。半蒴苣苔的花粉为脂质,花粉/胚珠比率157.79±14.98。无挚蜂(Amegilla sp.)和熊蜂(Bombus sp.)是其有效传粉者。人工授粉试验结果表明,授粉处理能明显缩短花期,说明花粉置落对花寿命的影响较大。繁育系统的检测结果表明,半蒴苣苔自然结实率较高,自交亲和,自交与异交结实率差异不显著,为兼具自交和异交的混合交配类型。　　 贵州半蒴苣苔单花花期受温度影响较大,当温度高于22℃时,花期为5-6天;当温度低于15℃时,花期为7-9天。该花具有与半蒴苣苔相似的开花过程和雌雄异熟异位现象,不同的是贵州半蒴苣苔的雄蕊具有花丝向后卷曲的运动,加大了雌雄蕊之间的距离。结合传粉者的访花行为发现,由于花序开花的不同步性,并不能完全避免同株异花传粉。贵州半蒴苣苔的花粉为脂质,花粉/胚珠比率241.28±38.17。无垫蜂(Amegilla sp.)是其有效传粉者。人工授粉和移除花粉试验结果表明,授粉处理能明显缩短花期。繁育系统的检测结果表明,贵州半蒴苣苔自然结实率较高,自交亲和,自交与异交结实率差异不显著,为兼具自交和异交的混合交配类型。　　 此外,本文还检测了半蒴苣苔属其它两种代表植物的花粉组织化学和花粉胚珠比率。结果表明:半蒴苣苔属植物的花粉均为脂质,说明同一属植物往往可能具有相同或相似的花粉组织化学。该属不同种植物的单花花粉量、胚珠数和花粉/胚珠比率间存在较大差异,且不同种间差异程度不同。　　 结合两种植物的花部综合特征和传粉特性、花粉营养类型、花粉胚珠比率、花粉管萌发情况以及人工授粉试验结果可知,半蒴苣苔和贵州半蒴苣苔都自交亲和,具有兼具自交和异交的混合交配系统,自然情况下需要传粉者帮助完成传粉过程。

关键词： 沙拐枣属   迁地保护   开花物候   繁育系统   传粉特性   结实结籽特性  

摘要： 本研究以在吐鲁番沙漠植物园生长三十多年的沙拐枣属(CalligonumL.)植物为研究对象，从该属四个组中各选取一个种作为代表：泡果组(***)的泡果沙拐枣(***)，翅果组(***)的红皮沙拐枣(***)，基翅组(***)的密刺沙拐枣(***)，刺果组(***)的艾比湖沙拐枣(***)，进行连续四年的观察和研究，对四个种的开花物候、繁育系统、传粉特性和结实结籽特性进行系统的研究，解释其生态适应机制，为该属植物的繁殖生物学研究和迁地保育策略提供必要的基础资料和信息，并服务于物种遗传资源的保护和管理。同时也针对艾比湖沙拐枣独特的两季开花现象进行了初步研究。主要结论如下：　　1.开花物候特征：(1)个体和群体水平上，表现为泡果沙拐枣(***)和红皮沙拐枣(***)相似，为“集中开花模式”，花期重叠指数较高，达79.99-100％，密刺沙拐枣(***)和艾比湖沙拐枣(***)相似，为“持续开花模式”，花期重叠指数较高为51.79-79.82％，四个种的共有重叠期较短;四个种存在花期分化，但是分化不完全;(2)枝条水平上，泡果沙拐枣和红皮沙拐枣物候特征表现相似，开花集中，开花振幅高;密刺沙拐枣和艾比湖沙拐枣相似，开放时间长，开花振幅低;(3)在同化枝水平上，开花数、持续时间和同化枝长度在种间和年际间均有不同程度的差异;始花位置种间具有差异，表现为泡果沙拐枣、红皮沙拐枣、密刺沙拐枣始花位置主要集中在第2、3关节，艾比湖沙拐枣在第4关节;开花时间，开花数和坐果数的相关分析中，四个种均表现为开花高峰期的坐果率较高，开花数目与坐果数显著正相关;坐果数和开花位置的关系，表现为着生花多的关节坐果数也高，种间差异较大;(4)在单花水平上，四个种的单花持续时间差异较大，花粉呈现方式为逐步呈现(gradualpollenpresentattion);(5)结合吐鲁番沙漠植物园自动采集的气象数据，2007-2009年四种植物的各项物候参数相似，2010年各项物候参数明显推迟，4月中旬的温度是影响始花时间的主要因素。沙拐枣属所表现出的“集中开花模式”和“持续开花模式”是适应荒漠生态条件下不可预测的环境改变的一种繁殖保障，同时花粉的逐步呈现也是应对恶劣环境中传粉者不稳定而产生的适应机制。　　2.四个种均呈现混合交配系统，表现为自交亲和，不能主动自交，偏于异交，杂交存在的可能性较小，不存在无融合生殖，生殖成功依赖传粉者，存在风媒。避免自花自交是避免自交衰退的方式之一，而同株异花授粉是在环境恶劣、传粉者不稳定以及开花模式等影响下不可避免的交配方式。　　3.四个种的主要传粉者是意大利蜂(ApismelliferaL.)，访花时间7:00-21:00，有两个访花高峰期：8:00-8:30和18:00-19:00，单花停留时间1-2s，意大利蜂单次拜访花粉移出率为80.1±29.7％，沉降花粉数目为3.3±1.7粒，传粉效率低。由于沙拐枣的花粉的逐步呈现特性，使意大利蜂会重复拜访同一朵花，从而增加花粉沉降数目，减少花粉贴现，促进繁殖成功。　　4.四种沙拐枣坐果率均不高，泡果沙拐枣和红皮沙拐枣开花前(20-37％)和开花后败育率均较高(34-77％)、大部分的密刺沙拐枣和艾比湖沙拐枣的花能正常开放，但开花后败育率较高(43-64％);除艾比湖沙拐枣外(45-53.75％)，其余三个种的果实有胚率均较高(71.25-98.25％)，有胚的果实绝大多数都具有活性;经预处理后，四个种的种子均能较好的萌发(60.33-91.33％)。　　5.艾比湖沙拐枣具有两个独立的花期：春花期(4月)和秋花期(8月)。(1)春花期比秋花期持续时间长，开花数目多;(2)春花期的花冠直径、花生物量、P/O等均大于秋花期;(3)春花期访花昆虫较多，秋花期极少，访花昆虫种类不同;(4)春花期的坐果率(54.46-57.99％)和果实有胚率(45-53.75％)均高于秋花期的坐果率(24.21-37.42％)和有胚率(21.85-22.28％);春秋花期果实萌发率均较高，说明春秋两季艾比湖均能产生有效种子来更新种群。艾比湖沙拐枣的两季开花现象可以理解为是植物界的一种“两头下注策略”，是植物适应多变的生存环境，通过多次的开花、结实来增加繁殖输出而降低一次开花的风险，提高适合度的一种风险分摊对策。　　在植物园中引种保护面临着巨大的挑战，杂交就是一个巨大的风险，它会在人工创造的同域条件下产生出新的杂交种。四个种的开花物候相遇，有些种间有较长的开花重叠期，为杂交提供了便利，但是我们通过种间杂交

ISBN: (纸本)9787040299748

关键词： 植物   英文   细胞生物学  

ISBN: (纸本)9787030291240

摘要： 本书主要内容包括：细胞的本质；质膜；胞间连丝；内质网；过氧化物酶体；高尔基体；液泡；内膜系统内的运动；细胞质的结构；肌动蛋白和微丝介导的过程；微管蛋白和微管介导的过程等。

关键词： 阳春砂   花器结构   假合蕊柱   花粉活力   柱头可授性  

摘要： 药用植物阳春砂(Amomum villosum Lour.)是姜科豆蔻属(Amomum Roxb.)多年生常绿草本植物,其干燥成熟果实称之为春砂仁,为常用中药,具有化湿开胃、温脾止泻、理气安胎等功效,是著名的四大南药之一。砂仁包括春砂仁、绿壳砂仁、海南砂仁,以春砂仁药效最高,其主要产区在广东、广西、云南等地,以广东阳春所产药效最佳,为春砂仁的道地产区。 春砂仁的药用价值明显,具有较高的经济价值。但道地产区春砂仁的总产量和单产均低,亩产干果不足10 kg。由于阳春砂的花器结构特殊,其自然结实率极低,目前道地产区主要靠人工授粉来提高产量,但人工授粉劳动强度大,加上产量不高,导致农民收入少,抑制了农民种植的积极性,从而制约了阳春砂种植业的发展。阳春砂产量的提高,花量是基础,克服自然授粉难题是关键,保果是重点。本文通过对药用植物阳春砂的生殖生物学特性进行研究,以期为阳春砂的产量提高打下基础,研究结果如下： (1)研究了花芽分化及其生长规律。 花芽在各级根状茎的6-10节上均有分布,但主要分布于第7、8、9节上,第7节是花芽分化最多的位置。不同阳春砂品种根状茎网络内花芽数、节数以及两者之比存在不同程度的差别。单级根状茎节的数量是一个品种特征。花芽与单级根状茎节数的比值,可以作为衡量阳春砂花芽分化率高低的指标。 花芽在3月下旬至4月初有一个明显生长的过程,4月中上旬花芽生长缓慢,从4月中旬以后花芽经过一个快速生长的过程后便开始陆续开花。 (2)确定了开花临界期小花形态的标准。 L值是衡量小花是否即将开放的标准。总长度在2 cm以上,且L值在0.5 cm以上的小花,第2天就可以开放；总长度在2 cm以上,但L值在0.5 cm以下的小花,需要2天后才能开放。 (3)观察了小花开花动态与确定了开花时间。 小花在凌晨0时,当L值达到1.5 cm时,花被前端开始横向膨大,此后小花的生长主要是花被前端的生长；唇瓣附属体小尖头的颜色逐渐由青绿色变为黄色；4：00-5：00时,贴在唇瓣黄色小尖头上的花瓣裂片(此花瓣与唇瓣相对)被撑开,花被形成的花筒顶端出现空隙,清晨7点30分左右,唇瓣完全张开。砂仁场实验区小花的开花时间都在7：00之后,未见7：00前开放的小花。 (4)详细研究了阳春砂的花器结构,建立了假合蕊柱挺直模型。 通过对三个阳春砂品种长果、圆果和仲华的假合蕊柱与唇瓣间的距离测定,假合蕊柱挺直程度的量化处理,深入刻画了花器结构。仲华阳春砂的假合蕊柱与唇瓣之间的纵向距离显著大于长果和圆果品种,而在横向距离上三者没有显著性差异。通过测定三个品种假合蕊柱的弯曲角度、假合蕊柱与唇瓣的夹角,并结合假合蕊柱与唇瓣的距离结果,建立了可以简单描述假合蕊柱挺直程度的模型。结果显示长果阳春砂的假合蕊柱挺直程度最高,依次是圆果和仲华阳春砂,它们之间存在显著性差异。 (5)研究了阳春砂三个品种的花粉囊大小、柱头开口面积等雌雄蕊的部分特征。 阳春砂三个品种的花粉囊长度存在显著性差异,是一个品种间的特征,仲华阳春砂的花粉囊最长,依次是长果和圆果品种。长花粉囊的仲华品种的花粉量也最多。三个品种间花粉囊宽度没有显著性差异。三个品种的柱头开口面积稍有不同,长果品种的大于圆果的,但与仲华的没有差异；圆果的虽比长果的面积小但与仲华相比却差异不显著。 (6)研究了阳春砂三个品种的柱头开口与花粉囊顶端的相对距离(distance between the tops of stigma and anthers,DSA)。 三个品种的柱头均高于花粉囊顶端。圆果品种的DSA最大,与长果和仲华的比较有显著性差异；长果与仲华品种比较,它们的DSA无差异。 (7)检测了阳春砂柱头的可授性。 杂交法检测长果阳春砂柱头可授性结果显示,开花前1天的柱头已有活力,达70%以上,开花后1天还残存30%的活力,开花当天的柱头可授性最高,达84%；联苯胺-过氧化氢法检查圆果和仲华阳春砂的柱头活性,发现当天开放小花的柱头活力很强。 (8)检测了阳春砂花粉活力。 杂交法检测长果阳春砂花粉活力,发现开花前1天、当天、后1天均具有较高的活力,达78%以上；TTC法测定长果阳春砂花粉活力动态结果显示,开花当天的花粉,从早上至傍晚都维持在一个较高水平,达94%以上；花粉管萌发法检测圆果阳春砂的花粉活力,发现与温湿度的变化存在相关性,温度升高且湿度下降会抑制花粉活力。 (9)确定了阳春砂繁育系统属于兼性自交的类型。 通过P/0值及用人工授粉法检测,根据Cruden (1977)的划分标准,圆果和仲华阳春砂的繁育系统都属于兼性自交繁育系统,即能够进行自交,也有一定异交的可能

关键词： 纳米材料   植物细胞   基因载体   荧光探针  

摘要： 纳米材料已广泛应用于药物载体、生物传感器、成像技术以及基因治疗等研究,相对于动物细胞而言,纳米材料在植物细胞生物学中的应用相对滞后,目前主要集中在量子点探针标记技术和纳米基因载体介导外源基因遗传转化两方面。据此,笔者主要介绍了近年来的量子点合成及功能化等方面的进展,特别对于在植物细胞成像中应用进行了评述。另外还介绍了纳米基因载体的种类和特征,以及在植物完整细胞或原生质体中介导外源基因遗传转化等方面的研究进展。笔者认为已有的纳米材料存在粒径过大或自身的细胞毒性过大,限制了其在植物细胞生物学中的进一步应用,所以针对植物细胞自身特征,设计合成新型的纳米材料将是未来研究的焦点。

ISBN: (纸本)9787030304728

摘要： Pseudomonas putida GR12-2 is a well known plant growth-promoting rhizobacterium (PGPR); however, 16S rRNA gene sequence analysis showed that this strain shared 99% sequence identity with the Pseudomonas syringae complex, which is composed of plant pathogens. A phylogenetic analysis of the Pseudomonas group using a multi-locus sequence typing (MLST) protocol of four housekeeping genes showed that the GR12-2 strain and the P. syringae complex form a monophyletic group. A fine scale phylogenetic analysis using the gyrB gene confirmed this result. On the basis of these sequence analyses we suggest that P. putida GR12-2 be re-designated Pseudomonas sp. GR12-2. To compare the ecological roles of Pseudomonas sp. GR12-2 with its close relatives, P. syringae pathovar (pv.) tomato DC3000 and P. syringae pv. syringae B728a, we investigated their ability to cause disease and promote plant growth. When introduced on tobacco or tomato leaves, Pseudomonas sp. GR12-2 was unable to elicit a hypersensitive response or cause disease, which are characteristic responses of P. syringae DC3000 and B728a, nor were type III secretion system genes required for virulence detected in Pseudomonas sp. GR12-2 by PCR or DNA hybridization. In contrast to Pseudomonas sp. GR12-2, neither of the phytopathogens was able to promote root growth when inoculated onto canola seeds. Finally, to compare the role of the native plasmid of Pseudomonas sp. GR12-2 with the native plasmids of P. syringae , we attempted to cure the strain of its plasmid.