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关键词： 深度学习   单元作业设计   初中生物学   核心素养  

摘要： 深度学习是学生在理解学习内容的基础上,积极主动地将新旧知识进行联系,并深度加工知识,将新知识主动建构,从而将所学的知识运用到解决新情境中的复杂问题的学习。学生核心素养的发展离不开学生的深度学习,所以关于深度学习的研究受到广泛关注。作业是教学中的重要环节,生物学作业是生物教师依据一定的目标布置给学生在课外完成的一系列生物学习任务。学会更好的设计生物学作业是每个生物教师都需要掌握的技能。以促进学生深度学习的视角出发,设计初中生物学单元作业,以期在一定程度上影响学生的学习效果以及学科核心素养的形成。本研究将深度学习理念与初中生物学作业设计相结合,从作业目标、内容选择以及评价等多维度展开论述,旨在通过优化作业促进学生全面发展,帮助学生形成生物学科核心素养。论文研究采用了文献研究法、问卷调查法以及访谈法。基于对相关文献的整理分析,了解国内外深度学习的研究现状,并对相关概念进行界定。利用问卷调查法、访谈法对初中生生物学深度学习现状、生物作业现状以及教师在作业设计中深度学习理念的应用情况进行了解。基于对调查及访谈结果的分析,以初中生物学七年级上册《生物圈中的绿色植物》一节为研究对象,进行基于深度学习的单元作业设计。论文对单元作业思路、单元作业类型、单元作业目标、单元作业时间、单元作业量及单元作业评价等环节进行阐述后,进行具体的案例设计。作业案例设计主要针对不同的作业类型进行设计,如:书面习题类作业、书面整理类作业、书面开放类作业及实践类作业,并对具体案例进行分析。在设计过程中注重作业的情景性以及对于学生学科核心素养的培养,针对不同类型的作业设计评价方式,以此对学生的作业进行有效的反馈。通过理论研究与教学实践,得出如下结论:(1)目前初中生物学作业存在形式单一、层次性不足、创新度不够等问题,学生很难通过作业达到深层次的学习。一线教师对于作业设计的参与度不够,利用作业促进学生达成学科核心素养效果不明显。(2)本研究设计的生物学作业以单元的形式呈现,降低对学生低水平的知识及能力的重复考察,促进学生高阶思维能力的发展,在一定程度上减轻学生作业负担。(3)基于深度学习理念的多样化作业设计类型有助于培养学生的学习兴趣,促进学生全面发展,对学生学科核心素养的形成有一定积极作用。(4)基于深度学习的初中生物学单元作业设计顺应了时代发展的方向,符合初中生物学作业优化的需求。结合具体的案例设计,具有较强的可操作性,对于一线教师具有一定的参考价值。基于本研究,以期为广大一线生物教师提供基于深度学习的作业设计参考,达成学生核心素养发展的目标。

摘要： 近日,《新植物学家》(New Phytologist)在线发表了来自中国科学院分子植物科学卓越创新中心、深圳华大生命科学研究院农业基因组学国家重点实验室、山西晋中市林业科学研究所等多家单位合作的题为The genome of Hippophae rhamnoides provides insights into a conserved molecular mechanism in actinorhizal and rhizobial symbiosis的研究论文。该研究组装了沙棘染色体级别的参考基因组,探究了沙棘放线菌固氮生物学机制。

关键词： 厚藤   花器官生长发育   配子体发育   挥发性物质   次级花粉呈现  

摘要： 在世界范围内,土壤盐碱化现象日益严重,对土壤系统的健康造成了严重的危害,极大影响生态环境。耕地土壤盐碱化导致甜土作物无法正常生长甚至死亡,全球粮食产量降低。据估计,全球约有1.128×10～9公顷的盐渍土地,占总耕地面积的20%,可灌溉耕地的33%。我国盐碱地面积约为8.11×10～7公顷,占土地总面积的8%-9%。因此,近年抗盐植物的研究成为一大热点。而厚藤作为一种盐生土壤的海滨植物得到了我们的关注。 厚藤(Ipomoea pes-caprae,IPC)是旋花科番薯属植物,在世界各地的热带和亚热带海滩上广泛分布。在中国,厚藤主要分布于浙江、福建、海南、广东、广西等沿海省份。厚藤是一种滨海植物,对海水、干旱、高温和辐射有较强的适应性,因此,厚藤也被称作典型的先锋植物,常被作为第一道“绿色屏障”用于固沙、生态修复和礁石建设。厚藤也是民间一种重要中草药材,具有较高的药用价值。由于厚藤是一种耐盐植物,具有为农作物耐盐育种提供丰富的耐盐基因资源的潜能。但如今的研究对厚藤的生物学系统的研究报道很少,尤其是花器官的生长发育。为了了解厚藤的生长发育及其对滨海环境的适应性机制,本研究对厚藤种子的形态发育、萌发过程、花器官的形态发育过程、雌雄配子体生长发育进行了观察,还做了染色体数目分析,全面认识厚藤生物学特征: 1.确定了雌雄配子体发育与花的九个发育阶段的对应关系; 2.通过种子萌发阶段的形态观察,我们确定了厚藤种子萌发的模式属于子叶出土型,确定了表皮毛的组织发生过程; 3.通过种子萌发实验和解剖观察,我们从厚藤种子形态学上解释了厚藤通过海洋进行种群扩张的适应性机制; 4.通过对厚藤花器官的观察,确定厚藤属于雄蕊早熟型的虫媒花,以及通过对花瓣(上部花瓣和下部花瓣)、雌蕊和雄蕊(花药和花丝)挥发物质的分析,发现花丝的基部的腺体能产生多达28种挥发性物质。其中,对苯醌和苯甲醛等物质是具有吸引授粉昆虫作用的特殊物质。据此,我们提出了一个厚藤为适应高温、多风的环境,进化出能促进异花授粉的次级花粉呈现系统。 据我们所知,关于滨海植物厚藤的生物学和生物适应性机制的报道尚属首次,这将为厚藤药用价值研究和抗盐机制研究提供基础的参考资料。

关键词： 太湖流域   浮游植物   功能类群   环境因子   水质评价  

摘要： 太湖流域位于长江下游,水系发达,是典型的平原水网地区,其水质关系到居民的用水安全。浮游植物作为水生态系统的初级生产者,对环境变化敏感,常被用于水质监测与评估。本研究于2019年8-9月丰水期在太湖流域设置85个采样点,对流域内主要湖泊、河流、水库和溪流等4种不同类型水体开展浮游植物和水质调查,使用FG、MFG、MBFG三种功能类群划分方法对太湖流域浮游植物进行划分,分析浮游植物群落组成在水体间的差异及在全流域的空间分布格局,探讨三种功能类群在不同水体中的适用性情况;评估空间及环境因子的贡献大小,识别影响浮游植物功能类群空间分布的关键环境因子;使用多种指标对太湖流域水质进行综合评价;以期为太湖流域生态系统的保护提供基础资料,为流域水质的综合管理和可持续发展提供理论依据。主要结果如下:1.首次利用“人工智能图像识别技术”,并结合传统人工镜检,在2019年8-9月太湖流域共鉴定浮游植物250个分类单位,包括242种6变种2变形,隶属于9门13纲28目57科110属,其中绿藻门种类最多（45.6%）,其次为硅藻门（45.6%）、蓝藻门（45.6%）。四种水体浮游植物种类组成存在差异,但均以绿藻门、硅藻门和蓝藻门为主,河流的种类数目最多（224种）,其次为湖泊（166种）、水库（83种）、溪流（34种）。浮游植物种类数目呈现流域西部的溪流最低,太湖及长江沿岸的河湾次之,中部平原河网最高的格局。2.2019年8-9月太湖流域浮游植物平均生物量为7.63 mg/L,波动于0.02-233.10 mg/L之间,以蓝藻门（71.41%）、硅藻门（11.74%）、绿藻门（10.8%）为主。四种水体浮游植物生物量存在差异,但仍以蓝藻门、硅藻门和绿藻门为主,河流平均生物量最高（9.76±34.12 mg/L）,其次为湖泊（6.57±6.36 mg/L）、水库（3.17±0.33mg/L）、溪流（0.25±0.18 mg/L）。浮游植物生物量整体呈现流域西部的溪流最低,除北太湖以外的太湖、中部平原河网和长江沿岸的河湾次之,北太湖及沿岸区域最高的空间格局。3.研究期间太湖流域共划分31个FG功能类群,分别为C、D、E、F、G、H1、J、K、LM、Lo、M、MP、N、P、Q、S1、S2、SN、T、TB、TC、TD、W0、W1、W2、WS、X1、X2、X3、Xph、Y类群;24个MFG功能类群,分别为1a、1b、1c、2c、2d、3a、3b、4、5a、5b、5c、5d、5e、6a、6b、6c、7a、8a、9a、9b、10a、10b、11a、11b类群;7个MBFG功能类群,分别为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ类群。共划分15个FG优势功能类群,分别为M、D、J、S1、C、Y、F、P、MP、H1、SN、W1、G、K、TB类群;13个MFG优势功能类群,分别为1b、1c、2d、3b、5a、5b、5e、6b、6a、7a、8a、11a、11b类群;6个MBFG优势功能类群,分别为Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ类群。相似性分析（ANOSIM）显示,只有FG功能类群能显著表征四种水体浮游植物功能类群组成的差异（P<0.05）。FG功能类群聚类分析和相似性百分比分析（SIMPER）显示,太湖流域浮游植物分布具有一定的空间异质性,以太湖为中心向外形成3个聚类组,物种组成类型依次为蓝藻型、蓝藻—绿藻—硅藻型、绿藻—硅藻—蓝藻型,主要贡献类群依次为M、S1类群,M、S1、P、J类群,P、S1、J、D、C类群。Mantel检验显示,随着地理距离的增加,FG功能类群组成相似性降低。4.太湖流域各水体以及基于FG功能类群聚类分组的环境因子存在显著差异（P<0.05）。主成分分析（PCA）和冗余分析（RDA）表明,影响太湖流域FG、MFG、MBFG三种功能类群分布的主要环境因子为:高锰酸盐指数(CODMn)、硝酸盐氮（NO3--N）、总氮（TN）、透明度（SD）、p H值和溶解氧（DO）。FG功能类群能更好地响应太湖流域水体环境因子的变化。变差分解（Variation partitioning）表明,空间因子和环境因子均能单独解释太湖流域浮游植物功能类群的变化,但空间因子影响更大;而在较小的局部区域,浮游植物功能类群的变化主要由环境因子解释。5.本研究利用多种分析方法对太湖流域水质进行综合评价。基于综合营养状态指数法评价太湖流域水质为轻度富营养状态。基于浮游植物多样性指数评价太湖流域水质整体为轻度—中度污染状态。基于浮游植物FG功能类群Q指数评价太湖流域水质为中等。综合以上几种水质评价手段,初步评价2019年太湖流域丰水期水质总体呈中度污染,营养状态为轻度富营养状态,四种水体中,水库水质最好,其次为河流,湖泊水质较差。

摘要： 华中农业大学植物营养遗传相关研究始于王运华教授2 0世纪9 0年代初开展的甘蓝型油菜硼高效品种筛选，由此发展形成了“植物营养遗传”研究方向。随后，在徐芳森教授的带领下，课题组围绕甘蓝型油菜硼高效的分子遗传机制进行了深入研究，并拓展到油菜磷氮高效的种质鉴定和遗传机制研究，取得了一系列重要成果。作物微量元素的研究在国内外相关研究领域独具特色，由徐芳森教授领衔的“作物微量元素营养机理与微肥施用”研究团队于2012年入选湖北省自然科学基金创新群体。

关键词： 学习进阶   问题解决   概念学习   初中生物学  

摘要： 随着高中各学科新课程标准体系的颁布,新一轮的课程改革拉开了序幕。本次新课改的一大特点在于各个学科都集中强调了学科核心素养的凝练,对培养学生的核心能力和关键品格进行了整理和精炼。21世纪科学教育界掀起了一股以学习进阶为关键词的变革热潮,学习进阶理论的不断融合和发展,为核心素养的凝练提供了一条重要途径。在这种背景下,“整合式进阶”应运而生,它对已经开发出来的学习进阶进行系统化,是一种将学科观念与关键能力的进阶发展相融合的认知模型。本研究在“整合与发展”教育理念的引导下,探究概念学习进阶和问题解决整合的教学设计。通过理论研究提出概念学习进阶发展层级模型和问题解决进阶发展层级模型,并将二者进行整合,提出以生物概念学习进阶为主线,问题解决为支架的整合理论框架,在理论框架的指导下构建以问题解决为支架的概念学习进阶教学设计模型,选取“绿色植物的光合作用和呼吸作用章节”为教学内容,在本研究开发的教学设计模型指导下进行教案编写,通过教育实验检验教学设计的有效性。研究尝试解决以下问题:怎样描绘学生在生物概念学习中所要经历的认知发展路径;怎样对问题解决的进阶水平进行划分,并发挥其支架功能进行生物概念的进阶学习;生物概念学习进阶与问题解决整合的教学设计在教学中是否切实可行,能否取得良好的教学效果。在实习学校进行为期两周的教育实验,通过调查选取初一年级两个互为对照的平行班级,进行绿色植物的光合作用和呼吸作用章节的教学,两个班级除了所用的教学设计不同之外,其他实验条件都相同。教学结束后利用《学生生物学习情况调查问卷》和章末测试卷收集学生成绩数据,分析后得出以下结论:初中生在生物概念建构上存在困难,问题解决能力较低;生物概念学习进阶与问题解决整合的教学设计模型具有可行性;相比传统教学,生物概念学习进阶与问题解决整合的教学设计更能发展学生的情感态度、提高生物概念的掌握水平以及问题解决水平。据此,提出三条教学建议:将整合式学习进阶应用于教学实践;以整合式学习进阶为基础的教学设计应注重学生原有的认知水平和生活经验;重视问题解决在概念教学中的作用。本研究的创新之处在于首次在生物教学中实现概念学习进阶与问题解决的整合,对学习进阶的研究视角由传统单一的概念进阶研究走向了融合重要概念与关键能力的整合式进阶研究,在理论框架的指导下构建了生物概念学习进阶与问题解决整合的教学设计模型,并依据教学模型开发出绿色植物的光合作用与呼吸作用章节的教学设计,为一线教师提供了新的教学设计思路。

关键词： 禾本科   内生真菌   多样性   巨座壳目   系统发育   生物学功能  

摘要： 对来自云南、浙江和内蒙古的30属禾本科植物的1821株内生真菌,根据ITS r DNA系统发育分析和ITS预测真菌的阈值,将这些菌株鉴定为3门10纲34目216属,其中子囊菌门Ascomycota 5纲26目192属,担子菌门Basidiomycota 3纲6目21属,毛霉门Mucoromycota 2纲2目3属。粪壳菌纲Sordariomycetes和座囊菌纲Dothideomycetes为主要优势纲,相对频率分别为54.8%和30.9%;座囊菌纲的格孢腔菌目Pleosporales和粪壳菌纲的肉座菌目Hypocreales、巨座壳目Magnaporthales、小丛壳目Glomerellales、炭角菌目Xylariales是主要优势目,相对频率分别为26.7%、12.6%、12.1%、11.3%和9.9%。主要优势纲和主要优势目在不同纬度地区的分布有明显差异。在鉴定的216个属级分类单元中,7个已知属Colletotrichum、Alternaria、Fusarium、Diaporthe、Penicillium、Arthrinium、Trichoderma和1个分类地位未定的属Pleosporales incertae sedis type 12的相对频率大于2%,除了这个分类地位未定的属以外,7个已知属都是广泛分布的真菌;云南、浙江和内蒙古的内生真菌组成和多样性差异明显,二地或三地共有的属仅58个,且云南禾本科植物的内生真菌多样性程度最高,内蒙古禾本科植物的内生真菌多样性程度最低;根部和地上部组织的内生真菌组成和多样性差异明显,两者共有的属仅53个,地上部组织的内生真菌多样性高于根部组织。 巨座壳目是禾本科植物内生真菌的主要优势目。通过多基因系统发育分析,6株内生真菌属于蛇孢球壳科Ophioceraceae的Ophioceras,4株属于梨孢科Pyriculariaceae的2个分类学上不确定的分支(属),209株属于巨座壳科Magnaporthaceae,其中83株属于8个已知属Gaeumannomyces、Magnaporthiopsis、Falciphora、Nakataea、Omnidemptus、Bifusisporella、Pseudophialophora和Aquafiliformis,126株属于9个分类学上不确定的分支(属)。多样性网络关系分析表明巨座壳目物种具有显著的地理和寄主组织特异性。 对巨座壳目内生真菌的代表性菌株进行了大麦和水稻离体叶片接种测定、水稻共培养测定和侵染定殖观察,表明Gaeumannomyces的YNE00783、Magnaporthiopsis的NME00039、unidentified Magnaporthaceae clade1的YNE01369具有致病性,Bifusisporella的YNE01000、Omnidemptus的YNE00622和Omnidemptus的ZJE01773具有一定的生长促进作用,其它菌株对植株生长没有明显的影响或具有弱的抑制作用。

关键词： 苦苣苔科   大花石蝴蝶   生物学特性   叶片扦插   组织培养  

摘要： 大花石蝴蝶（Petrocosmea grandiflora）是苦苣苔科（Gesneriaceae）石蝴蝶属（Petrocosmea）多年生草本植物,花朵硕大,花冠淡紫色或蓝紫色,具有较高的观赏价值。该种植物仅在云南省红河州分布,已列入《云南省极小种群野生植物保护名录（2021版）》。因此,对大花石蝴蝶进行生物学特性和无性繁殖技术研究对其有效保护和合理利用具有重要意义。本研究以大花石蝴蝶为试材,研究了大花石蝴蝶叶片解剖形态、花部形态、花粉形态及花粉活力和柱头可授性,优化了大花石蝴蝶染色体制片技术,并进行染色体核型分析;采用流式细胞术首次预测了大花石蝴蝶的基因组大小。此外,还探究了不同IBA浓度对大花石蝴蝶叶片扦插的影响,并筛选出组织培养不同外植体最佳消毒时间,为大花石蝴蝶无性繁殖技术体系的建立提供参考。研究结果主要有以下几个方面: （1）对大花石蝴蝶叶解剖形态、花部形态、花粉形态、花粉活力和柱头可授性等生物学特性进行了研究,结果表明:大花石蝴蝶上、下表皮细胞均由一层细胞组成,排列紧密,上表皮细胞轮廓为清晰、不规则的多边形,垂周壁平直,栅栏组织紧贴上表皮由1～2层不规则细胞组成,具有整齐清晰的层次;下表皮细胞轮廓为清晰的不规则形,垂周壁浅波状,海绵组织由2～3层圆形或不规则形的细胞组成,细胞大小不一,且细胞间有间隙。大花石蝴蝶气孔一般散生于叶下表皮,气孔器类型为平列型,下表皮气孔器大小为19.38×15.65μm,气孔密度45个/mm2,气孔指数为50%。 大花石蝴蝶花冠紫色或蓝紫色,为明显二唇形。上唇和下唇在基部有两小块暗紫色斑块。雄蕊2枚,着生于花冠筒基部,基部周围有黄色斑点,雌蕊1枚,子房密被短柔毛。其花粉为近长球形,极面观三裂近三角形。具三拟孔沟,萌发沟在赤道中部较宽,两端渐尖,极端不汇合,沟区表面具粗颗粒。外壁为疣状纹饰,表面有颗粒突起。 大花石蝴蝶花粉在花蕾期已经具有一定活性,花粉活力为25.93%,始开期花粉活力最高,为65.87%;盛开期的花粉活力与始开期基本一致,为58.35%。而柱头可授性在盛开期最强,始开期次之,花蕾期柱头可授性表现最弱。 （2）对大花石蝴蝶染色体核型和基因组大小进行分析,结果表明:根尖在冰水混合物24 h预处理和1 mol/L盐酸+45%乙酸1:1混合液解离3 min的条件中,能得到分散良好,形态清楚,便于观察的染色体。核型分析研究表明:大花石蝴蝶为二倍体,染色体数目为2n=34,核型公式为2n=2x=34m,相对长度系数为0.65～1.68,最长染色体与最短染色体长度比为2.79;臂比值为1.05～1.61,核型类型属于1B型,核型不对称系数为53.99%,其含有1条随体。基于流式细胞术,大花石蝴蝶基因组大小为1685.05 Mbp,1C DNA含量为1.72 pg。 （3）大花石蝴蝶繁殖研究结果表明,与100 mg/L、200 mg/L和300 mg/L相比,0mg/L IBA处理叶片扦插成活率最高,子株数及子株叶片数最多、最长根长最长。以大花石蝴蝶叶片和种子为外植体,进行最佳消毒时间的筛选,结果表明:0.1%Hg Cl2消毒1.5 min对叶片表面消毒,其成活率最高,为33.3%;但外植体在后面的生长极为缓慢或停止生长,并未获得无菌苗。0.1%Na Cl O 30 s对种子表面消毒,污染率最低,萌发率较高,为最适合的消毒处理组合,且能够在40 d左右萌发,成功获得无菌苗。