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第1篇：發育生物學的研究進展范文

California, USA

Current Perspectives in

Micro RNAs (miRNA)

2008, 464pp.

Hardcover

ISBN 781402085321

Shao.Yao Ying著

RNA干擾現象自1998年發現以來一直是生命科學領域的研究熱點。RNA干擾機制研究獲2006年諾貝爾生理學或醫學獎。本書總結了近年來miRNA在發育生物學、腫瘤發生、疾病病理、創傷愈合以及在化妝品等領域取得的研究進展并對某些miRNA研究所需的技術做了詳細介紹。對剛進入miRNA研究領域的人員具有很好的參考價值。

本書共分為23章。 1.miRNA前體的結構; 2.小RNA技術:SiRNA、 miRNA、以及研究其功能常用的普遍方法;3. 充分考慮了miRNA處理過程和RNA剪輯的RNA干擾表達載體構建,載體的優點及應用潛力;4.介紹了特異性抑制黑色素形成的具有美白功效的內含子miRNA研究進展及應用前景; 5.利用基因芯片技術研究中樞神經系統中miRNA表達譜的優缺點;6.通過分析miRNA表達水平的變化推測miRNA在紅細胞分化過程中的作用;7.回顧了與Hox相關基因同源的miRNA研究進展,并建立了描述miRNA功能以及嘗試推測miRNA調節功能的方法及其對醫學的意義;8.論述了miRNA在肌肉生物學中的功能,miRNA表達異常與一些肌肉相關疾病有密切關系;9.在再生醫學中的應用前景,干細胞分化與增殖、miRNA對疾病尤其是對癌癥的治療作用、miRNA對于控制癌干細胞的作用;10.研究表明mir302不僅可以維持人胚胎干細胞再生功能及多能性,而且可以使高度分化的細胞轉變成像胚胎干細胞一樣具有多能性的細胞,這為干預治療提供了機會;11.介紹了干細胞形成及功能行使過程中,miRNA在表觀遺傳調控過程中的作用及可能的作用機制,并描述了識別主要調控途徑的現代技術;12.病毒的miRNA、皰疹病毒miRNA的鑒定及表達,并以KSHV(卡波氏肉瘤相關皰疹病毒)編碼的miRNA為例,闡釋了如何利用病毒miRNA尋找miRNA靶序列,并解釋miRNA在病毒生物學及致病機理中的作用。13.15介紹了與精神疾病相關的miRNA功能;16-20闡述了miRNA與癌癥的關系;21.利用基因芯片技術檢查在表達HIV.1蛋白的細胞中miRNA表達譜的改變;22.重點介紹了基于miRNA的不同技術在幾種疾病臨床治療中的應用;23.植物次級代謝產物具有廣泛用途,本章介紹了利用RNAi技術闡釋并控制植物次級代謝產物的合成。

本書凸顯miRNA研究的前沿性、科學性,從多方面綜合了該研究領域的熱點問題,為細胞生物學、免疫學、病毒學、癌癥等領域的研究人員提供了全面了解miRNA視角,是一本很好的參考書。本書作者 Shao.Yao Ying就職于南加利福尼亞大學,主要研究前列腺癌癥中基因表達的差異,以及內含子miRNA對基因功能的調控作用。另著有《miRNA 實驗指南》,在我國已有中譯本,是miRNA研究重要的工具書。

許崇鳳,博士生

中國科學院微生物研究所

第2篇：發育生物學的研究進展范文

論文摘要:細胞凋亡又叫細胞程序性死亡，是植物正常發育中必不可少的一部分,目前已成為植物細胞生物學研究的一個熱點。本文對植物凋亡的一般特征、植物營養和生殖生長中的細胞凋亡以及植物-病原物互作中的細胞凋亡進行了綜合評述,并對植物細胞凋亡研究的現實意義進行了探討。

細胞凋亡是多細胞生物體在生理或病理條件下部分細胞所采取的一種由內在基因編程調節,通過主動的生化過程而自殺死亡的方式[1]。由于細胞凋亡受到嚴格的由遺傳機制決定的程序性調控，所以常常又稱為細胞編程性死亡。細胞凋亡的現象最早是Kree在1965年觀察到的，經過進一步深入研究之后，他于1972年將其重新命名為細胞凋亡。之后近20年，細胞凋亡的研究主要集中在動物，人們越來越認識到細胞調亡在動物生長發育中、尤其在維持動物體內細胞和組織平衡、特化、形態建成和防病、抗病過程中的重要作用。同動物一樣，在植物生長發育中也存在著細胞凋亡現象。但由于植物生長發育和細胞結構的特殊性，有關植物細胞凋亡的研究起步較晚。近年來，隨著植物細胞凋亡的研究進展，人們逐漸認識到細胞凋亡是高等植物生長發育的必要組成部分，同時也是植物體度過不良環境的重要手段。目前,植物細胞凋亡的研究已成為近年來植物細胞生物學的新興研究領域和熱點之一。本文就植物細胞凋亡的一般特征、檢測方法、在植物中的存在及意義作一綜合闡述。

1植物細胞凋亡的一般特征

經歷細胞凋亡過程的細胞呈現一些典型的形態學變化,光學顯微鏡或電子顯微鏡觀察可見:細胞體積縮小,染色質凝集、斷裂、趨邊化,細胞器解體、消失,細胞膜發泡形成凋亡小體(其中包含有凝集的細胞核斷片和細胞器)[3.4]。隨著研究的深入,分子生物學證據也逐步被闡明:細胞染色質DNA在核小體連接部位斷裂,其片段大小為200bp的倍數,經瓊脂糖凝膠電泳可見到特征性的DNA梯度(DNAladder),此特征還可以通過超速離心、末端標記電泳以及原位缺口翻譯技術等進行定性、定量測定。細胞形態學和分子生物學的變化是細胞凋亡的重要診斷依據。

2細胞凋亡的檢測方法

2.1細胞形態學觀察法

蘇木素-伊紅(HE)染色法:石蠟切片的HE染色是組織形態學檢測的常規方法,光學顯微鏡下細胞核呈藍黑色,胞漿呈淡紅色。凋亡細胞在組織中單個散在分布,表現在核染色質致密濃縮,核碎裂等。

(1)電子顯微鏡。電鏡觀察,凋亡細胞染色質固縮,常聚集于核膜上呈境界分明的塊狀或新月形小體,初期細胞可見完整的細胞器,細胞膜完整,凋亡小體形成。目前一致認為,電鏡下獲得凋亡細胞特征性的形態學改變是判斷細胞凋亡的最可靠依據。

(2)熒光顯微鏡。對體外培養的活細胞經熒光色素處理,可在熒光顯微鏡下觀察細胞形態改變。常用熒光色素有吖啶橙、Hoechst33258或Hoechst33342、碘化丙啶(PI)、溴乙錠(EB)。前兩種可分別進入活細胞和死細胞,而后兩種熒光素僅能進入死細胞。不同的熒光素使核著染不同顏色的熒光,正常細胞呈均勻熒光染色,而凋亡細胞呈致密濃染的顆粒狀或塊狀熒光。

2.2反映凋亡細胞膜改變的方法：染料排斥法。

除了電鏡能反映細胞膜完整性外,還可用染料排斥法,如臺盼藍、PI等。壞死細胞膜破損,被染料著染。而凋亡細胞細胞膜完整,不被著染。但在體外培養的細胞最終也會發生繼發性壞死。因此,此法不能單獨用來判斷凋亡細胞。另一種方法是判斷胞質膜的不對稱性。在正常細胞膜上,磷脂酰絲氨酸基團(PS)位于胞內側,而在細胞凋亡早期膜上此基團則轉向胞外側,以利于被吞噬。因此,磷脂酰絲氨酸基團位置的改變,可作為凋亡細胞的一個標志。

2.3反映脫氧核糖核酸有規律斷裂的方法

細胞凋亡過程中,DNA有規律地斷裂可以通過下述幾種方法檢測出來。

(1)瓊脂糖凝膠電泳法。細胞懸液經裂解消化按常規法提取DNA后,于含EB的瓊脂糖凝膠中進行電泳,正常細胞DNA呈單一條帶。細胞凋亡時呈典型的梯狀條帶,系180～200bp左右的及多聚核小體的梯狀DNA條帶。壞死時則呈現模糊的彌散狀條帶。DNA電泳法是判斷細胞凋亡的經典方法.PEG6000誘導的小麥葉片[7]、羥自由基誘導的煙草細胞[8]、細胞色素c誘導的胡蘿卜和煙草原生質體[9]和乙烯誘導的胡蘿卜原生質體[10]發生PCD時均檢測到DNA梯狀條帶。

(2)流式細胞儀檢測法。細胞發生凋亡時,其細胞膜的通透性增加,但其程度介于正常細胞和壞死細胞之間,利用這一特點,被檢測細胞懸液用螢光素染色利用流式細胞儀測量細胞懸液中細胞螢光強度來區分正常細胞、壞死細胞和凋亡細胞。

(3)原位末端標記法(InSituEnd2Labeling,ISEL)。通過DNA多聚酶I把已標記的核苷酸結合到DNA的單鏈斷裂處,以尋找有無Ap發生。標記的方法有同位素標記、熒光素標記、地高辛或生物素標記等。

(4)原位切口平移法(InSituNickTranslation,IS2NT)。利用DNA多聚酶將核苷酸整合到Ap細胞內斷裂的DNA3′羥基末端,同時水解5′末端,以修復DNA。若用已標記的核苷酸,即可顯示出有斷裂DNA的細胞。該法同樣也可用于細胞懸液中Ap的觀察。

(5)末端轉移酶介導的缺口末端標記法(TdT2me2diatedX2dUTPnickendlabeling,TUNEL)。末端轉移酶(TdT)介導的X2dUTP缺口標記法是目標原位檢測Ap最為敏感、快速、特異的方法,其具有廣泛的應用前景。末端轉移酶(TdT)可催化在DN段的3′羥基末端合成多核苷酸聚合物的反應,即DN段加尾。利用末端轉移酶(TdT)將標記的脫氧核苷酸轉移到DNA缺口或3′羥基末端上,通常所用的核苷酸為dUTP,標記物為地戈辛、生物素、熒光素等。

(6)ELISA法。對Ap細胞內DN段的檢測還可用ELISA法。懸浮細胞經裂解,高速離心去除核的成分后,取上清加入已包被有抗組蛋白抗體的反應板,反應后再加酶標抗DNA抗體,若上清中含斷裂的DN段,則可通過此雙抗體夾心法得以檢出[11]。

3植物發育過程中的細胞凋亡

萌發的種子中的糊粉層、維管束的木質部、生殖器官的組織(如花藥和子房)及根冠等組織中均有細胞凋亡的發生[12]。雖然在細胞水平上,與細胞凋亡相關聯的水解酶的激活、一些蛋白的失活以及核DNA的斷裂都可以經常觀察到,但是這些現象的發生機制到近來才有所了解。

3.1導管的形成

導管是由排列有序的死亡的導管分子(trachearyelements,TEs)構成。王雅清和崔克明[13]對杜仲木質部導管分化的研究證明,其分化過程也發生了細胞凋亡。所有這些研究都表明木質部導管分化與細胞凋亡有密切關系。玉米生長過程中在一定條件下根部皮層細胞崩潰死亡形成通氣組織,而通氣組織與植物的同化、呼吸、蒸騰作用都有密切關系[14].

3.2單性花的形成

許多單性花植物在花原基分化時存在雌蕊和雄蕊原基細胞,在后期發育的特定階段雌蕊或雄蕊原基細胞出現細胞凋亡,從而最終形成單性花。

3.3大、小孢子的形成和發育

大多數種子植物中,大孢子母細胞減數分裂形成4個大孢子。僅有1個能發育成雌配子體,其余的3個大孢子退化。例如,蕨類植物大孢子母細胞減數分裂產生4個大孢子,這4個大孢子通常呈線型或T型排列,僅有1個能繼續發育成雌配子體,其余3個都死亡。對其超微結構的研究表明,其退化解體過程也符合細胞凋亡的基本特征[15]。

3．3雌雄配子體的發育

植物中雌雄配子體的發育有細胞凋亡參與其中。裸子植物雄配子體發育過程中,原葉細胞的退化和雌配子中頸細胞、腹溝細胞的消失及珠心細胞的衰退也是細胞凋亡的結果。在被子植物雌配子體(胚囊)發育過程中,珠心組織被作為營養物質吸收而退化的過程是細胞凋亡[16].

3．4胚的發育

在胚性細胞分化和發育過程中,存在著細胞凋亡[17]。植物的胚由受精卵發育而成,在胚的形成過程中,助細胞、反足細胞和胚柄細胞都因發生細胞凋亡而消失。胚柄由受精卵第一次分裂形成,當胚發育到一定階段,胚柄發生細胞凋亡,形態上表現為質壁分離,原生質體固縮。單子葉植物的種子中,在胚和胚乳之間有一層或幾層排列整齊的糊粉層細胞,含大量糊粉粒。胚胎發育早期由胚柄提供營養形成種子,后期則通過糊粉層細胞形成分泌組織,分泌水解酶,水解胚乳成分,種子萌發后,糊粉層功能完成,便開始凋亡,是典型的細胞凋亡。在種子萌發過程中,其他胚乳和無胚乳種子子葉中一些貯藏細胞也會發生類似的細胞凋亡,沒有這些細胞凋亡,幼苗就不能正常生長發育,會因饑餓而死亡。

3.5根冠細胞的死亡

根冠位于根尖的頂部,是由許多薄壁細胞組成的冠狀結構。在根的發育過程中,根冠細胞不斷脫落,并由頂端分生組織不斷產生新的細胞,從內側補充使根冠細胞得以保持定數。對根冠細胞脫落的研究證明,其脫落過程是典型的細胞凋亡。正是這些細胞的主動死亡,才保證了根頂端分生組織在生長過程中避免與土壤磨擦而受傷,進而保證了根的正常發育。對玉米根尖進行低溫脅迫或用細胞毒素類藥物如放線菌D、秋水仙堿處理后,這些根尖分生組織細胞同樣具有DNAladder、染色質和細胞核濃縮等特征,說明環境因子和藥物也可誘導根尖細胞發生凋亡[19.20]。

3.6葉發育過程中的細胞凋亡

在葉子的發育過程中,葉緣的各種裂、齒和葉片中的空洞(如龜背竹葉片)的形成等都是由于相關部位細胞的凋亡所造成的。此外,對葉片衰老過程的研究發現,衰老起始時,葉綠體首先被自體吞噬,此后水解酶、RNA酶等活性上升,而且以液泡內半胱氨酸蛋白酶活性最為顯著[21],這些都是細胞凋亡的特征。因此,葉子脫落前葉片的衰老過程也是PCD。

4環境脅迫誘導的植物PCD

4.1植物超敏反應中的PCD

超敏反應(hypersensitiveresponseHR)是植物被病原物侵染后所引起的適應性反應,其中的細胞死亡被證明是細胞凋亡。在植物超敏反應中,DN段化,特征性切割核小體的核酸酶被激活等生理生化特征和凋亡小體等形態特征都被證實。4.2鹽脅迫誘導的PCD

無機鹽KCN、NaCl、CaCl2和一些重金屬離子等在一定條件下均可誘導植物細胞出現與動物細胞凋亡類似的特征。寧順斌[22]等人的實驗證明煙草、玉米的根尖在高鹽(NaCl500mmol/L)處理后,出現明顯的DNA梯狀電泳圖譜。林久生和王根軒[23]用20%PEG溶液(-0.63MPa)對小麥根系進行滲透脅迫，在小麥葉片DNA瓊脂糖凝膠電泳圖譜上觀察到明顯的梯狀DNA條帶，表明PEG處理誘發了DNA核小體間的斷裂，末端脫氧核糖核酸轉移酶介導的3’OH末端標記法(TUNEL)檢測出現陽性結果。

4.3活性氧與植物細胞凋亡

活性氧是一類具有強氧化能力的物質,主要包括超氧化物、過氧化氫、羥自由基等,各種逆境條件,包括冷害、滲透脅迫、低氧、臭氧、紫外線等導致的植物細胞凋亡最終都與活性氧的產生有關。當細胞外一些信息如輻射、高溫等通過細胞活性氧傳入細胞引起其脂質過氧化或與細胞凋亡有關基因的表達時，細胞也會凋亡[24]。陳明等[25]研究發現以一氧化氮(NO)供體硝普鈉(SNP)處理小麥可以明顯提高ROS清除酶，如過氧化物酶、超氧化物歧化酶、抗壞血酸氧化酶等活性，從而清除因鹽脅迫產生的氧自由基或活性氧ROS，或直接清除ROS來保持細胞處于還原狀態。

5研究植物細胞凋亡的意義及展望

導管細胞的退化死亡、篩管細胞原生質的自溶,形成了植物體的輸導組織;這些細胞死亡之前,細胞內物質可被其他細胞回收利用,這是植物能夠獨立營養的一個特性,葉片衰老死亡即是適應營養重新分配的結果,但這個過程卻影響了農產品的產量。因此,要搞清植物細胞凋亡的發生程序,對糧食生產及作物儲藏技術改良都具有重要的現實意義。在超敏反應中,被病原體感染的宿主細胞采取主動死亡的方式,從而限制感染部位病原菌的生長,阻止病原菌的傳播,以達到防病抗病的目的。這種植物自身的主動抗病反應,若在植物抗病育種中加以應用,使植物能夠自動、有效地抵抗病原物的侵染,就可以減少農藥的使用,避免環境污染,從而提高人類生活質量。

由于植物細胞凋亡的同步性很低、凋亡時間很短,同時由于細胞內各種因子相互作用,調控機制及其復雜,使分子生物學技術應用于細胞水平的研究存在很大困難。近年來,利用非細胞體系來研究細胞凋亡的模式的建立和應用彌補了上述不足。有研究表明[26],利用非細胞體系研究細胞內復雜的生化活動具有獨特的優越性,在細胞周期調控、DNA復制、核小體與染色質構建等研究中發揮了重要作用。非細胞凋亡體系的建立與利用,在很大程度上促進了人們對植物細胞凋亡生化和分子機制的研究,為植物細胞凋亡研究開辟了新途徑。

隨著植物細胞凋亡的研究的逐步深入,發現植物細胞凋亡需要研究的方面還很多。植物體發生細胞凋亡的機理還不清楚,植物細胞中與細胞凋亡有關的基因研究還遠沒有動物深入。盡管許多實驗表明植物細胞凋亡與動物是相似的,但分子水平共同特征少,目前僅發現少數幾個基因參與植物細胞凋亡的過程[27]。研究過程中常局限于某一特定現象,很少有將這些現象和植物發育的具體過程聯系起來,加上植物生長周期較長,給研究帶來一定困難。植物細胞凋亡的研究如果能與植物的經濟利用聯系起來,將具有重要實踐價值。如能發現誘導果實發育中細胞凋亡發生的因子,通過人為調控,改變生長發育期,提高果品產量和品質,則將會極大地推動果樹現代化生產的發展。

參考文獻

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第3篇：發育生物學的研究進展范文

關鍵詞 石漠化 治理 土壤動物 功能類群

中圖分類號：Q958.2 文獻標識碼：A

土壤是一切陸生生物的載體，土壤動物是終生或某一發育階段在土壤中度過，且對土壤有一定影響的動物，對土壤的形成、發育、物理結構、化學性質和有機物的分解等起著重要的作用。土壤動物既是消費者，又是分解者，它們的生存、取食對土壤有機質的形成、土壤結構及理化性質的變化都有一定的影響，它們可作為土壤有機質層的生物活性顯示指標，研究土壤動物與環境要素的關系，為維持生態系統平衡，防止土壤退化，具有重要的現實意義。

1國內外土壤動物研究進展

1.1 國外土壤動物研究進展

1840年達爾文發表的“on the Formation of mould”一文，被公認是土壤動物科學研究的開始。

20世紀意大利人Berlese（1905）發明了烘蟲漏斗， Tullgren（1917）對該漏斗進行了改良，提高了土壤動物采集效果及對中小型土壤動物的分離效率，極大地推動了土壤動物新種類的發現和記述，擴大了土壤動物的概念，促進了土壤動物區系的綜合研究，被稱為“種類技術時代”。

20世紀40年代期間，學者們開始對土壤動物的不同類群進行系統研究，土壤動物研究進入“系統研究時期”。土壤動物的研究成為一門獨立的分支學科――土壤動物學。1955年在英國諾丁漢（Nottingham）大學召開了第一次土壤動物學術討論會，標志著土壤動物學正式成為一門獨立學科。

20世紀后半葉，世界上許多國家都在土壤動物學中投入了相當數量的人力和物力，各國相繼成立了專門的組織或機構，出版了專門性期刊和專著，土壤動物學的研究進入了嶄新階段，即從簡單抽象描述階段發展到了群落生態學研究階段，進而發展成為生產力和人類與環境關系的研究階段。近年來隨著生物科學技術的飛速發展，土壤動物學在土壤形成和能量轉換等機理的研究使土壤動物研究進入了實用性階段。

1.2 中國土壤動物研究進展

我國土壤動物學的研究起步較晚。提到記載土壤動物的文字，可追溯到河南安陽出土的3000多年前殷墟甲骨文（蟬和蝗蟲等）。1979年中科院地理所張榮祖研究員領導成立了長白山森林生態系統定位站，在我國首次開展了土壤動物區系、生態地理的綜合性研究，標志著我國土壤動物生態學研究真正開始起步。20多年來，中國的土壤動物學主要涉及和完成以下幾個方面的工作：

（1）土壤動物的分類學：尹文英（1981）上海東佘山竹林土壤中原尾蟲區系和生態調查，謝榮棟（1987）我國甲螨七個新紀錄種，張云美（1989）我國根結線蟲的種類、分布等，都做了大量的工作，并取得了可喜的成績。

（2）土壤動物多樣性和地帶特征的調查研究：尹文英主持的兩項國家自然科學基金重點項目，在各地理區典型地帶設點周年逐月采集，共獲標本50多萬頭（不包括原生動物數量），鑒定出土壤動物3千多種，充分顯示出我國土壤動物豐富的物種多樣性，同時對各不同地帶、不同類群的種類組成、區系組成、分布類型和特點、生活習性等作了系統研究和分析，基本搞清了我國各類生境土壤動物的優勢類群和某些常見類群及其數量分布規律等問題（尹文英，2000）。

（3）土壤動物生態學的試驗研究：于長福、楊效東、陳鵬、廖崇惠等分別對不同地區森林土壤動物群落進行研究；何冬梅等對草原土壤動物的生態學進行研究；王振中、王宗英等對農業生態系統土壤動物群落的研究；傅榮恕等對山地丘陵生態系統土壤動物群落的研究。尤其是尹文英等在我國不同氣候帶進行的土壤動物群落結構、演替及其動態變化等的研究，期望揭示森林土壤生態系統物質能量流動的復雜過程。

（4）人類活動與土壤動物的關系研究：王振中等研究了土壤污染對土壤動物群落結構的影響；李云瑞等和胡敦孝等對甲螨與土壤肥力關系的研究。

（5）土壤動物的功能性研究：高云超等研究土壤原生動物群落及其生態功能；陳海燕等研究大型土壤動物在沙漠生態系統物質循環中的作用；胡蜂對蚯蚓活動對稻麥輪作系統中土壤微生物量碳的影響。

（6）土壤動物培育與保護研究：土壤動物培育方面，邱江平（1999）提到在試驗樣點的選擇上提出了三條要求，并建議在試驗前對土壤的化學藥品殘留進行分析；司岸恒（2011）實驗中對蚯蚓的培養及取樣有所提及。土壤動物保護領域，高云超（2000）提到土壤水分是影響原生動物生存的重要因子，大多數原生動物在中性或者略偏酸性的條件下生長良好。

歸納起來，國內外關于土壤動物的動物功能和作用的研究內容較多，在喀斯特地區對土壤動物的研究主要集中在多樣性、群落結構等方面，關于土壤動物培育和保護研究基本很少。近些年來隨著各種先進儀器和研究方法的出現和完善，土壤動物研究已經進入到生物生產力和人類與環境關系的研究階段，因此，運用前人研究成果，結合喀斯特生態系統脆弱性的特點，在喀斯特地區進行代表性土壤動物功能類群選擇以及田間培育和保護的研究，為喀斯特地區綜合治理提供一種新的手段，具有現實意義。

2喀斯特地區研究進展

喀斯特石漠化地區在地質地貌、土壤、水文等方面具有其獨特性，對該地區土壤動物的研究起步較晚，雖然取得了豐富的科研成果，但研究的深度和廣度還有待進一步的發掘和拓展。石漠化生態恢復中主要經濟作物土壤動物的保護和培育方面的研究還未見報道，因而依據國內外土壤動物研究理論，結合喀斯特地區生態脆弱性的特點，選擇在畢節撒拉溪、花江示范區經濟林地進行土壤動物培育與保護方面研究，通過土壤動物培育、保護及監測，建立土壤動物培育與土壤理化性質改變之間的相關性，為喀斯特土壤環境的恢復提供適合培育的代表性土壤動物功能類群和土壤動物培育與保護方面的資料。在對畢節石橋小流域、清鎮菠蘿小流域和貞豐頂壇小流域的土壤動物有一定的研究，通過對這三個研究區中土壤動物的區系組成、數量與分布、多樣性、水平分布、垂直分布以及年度變化等的研究，對貴州喀斯特地區土壤動物的功能類群情況有了初步的研究進展。

3尚待研究之處

目前，缺乏土壤動物田間培育方法，在石漠化治理區對土壤動物的田間培育，只能根據石漠化生態系統的特點進行初步探究。由于對土壤動物的田間培育時間較短，對石漠化恢復現狀有一定的反饋，但是能完全揭示土壤動物生態系統的變化規律需要多年的研究，對于石漠化恢復程度作出科學判斷，保護好生物多樣性，土壤動物功能類群的田間培育需要進一步的深入開展研究。

參考文獻

[1] 尹文英.中國土壤動物[M].北京：科學出版社，2000.

[2] 朱永恒，趙春雨，王宗英，等.我國土壤動物群落生態學研究綜述[J].生態學雜志，2005，24（12）.

[3] 張志罡，孫繼英，胡波，等.土壤動物研究綜述[J].生命科學研究，2006，10（4）.

[4] 尹文英.土壤動物學研究的回顧與展望[J].生物學通報，2001，36（8）.

[5] 尹文英，等.中國亞熱帶土壤動物[M].北京：科學出版社，1992.

[6] 尹文英，等.中國土壤動物檢索圖鑒[M].北京：科學出版社，1988.

第4篇：發育生物學的研究進展范文

[關鍵詞]細胞因子；藥物；臨應應用

[中圖分類號]R961

[文獻標識碼]B

[文章編號]1674-4721(2009)03(b)-044-02

細胞因子(cytokine)是由機體免疫細胞和非免疫細胞合成和分泌的具有多種生物活性的小分子蛋白質物質的統稱，通過結合細胞表面的相應受體發揮生物學作用。其主要生物學活性有：①免疫應答的調節劑。②細胞凋零的誘導劑。③造血細胞刺激劑。④炎癥反應的促進劑。⑤參與非免疫系統的一些功能。如促進新生血管形成；降低血膽固醇，刺激破骨細胞、軟骨細胞的生長；促進肝細胞產生急性期蛋白等。目前，利用基因工程技術生產的重組細胞因子作為生物應答調節劑(BRM)治療腫瘤、造血障礙、感染等已收到良好的療效，并且細胞因子為人體自身成分，可調節機體的生理過程和提高免疫功能，低劑量即可發揮作用，因而療效顯著，副作用小，是一種全新的生物制劑，已成為某些疑難病癥不可缺少的治療手段。

1白細胞介素

白細胞介素(IL)最初指由白細胞產生又在白細胞間發揮作用的一些細胞因子，并以阿拉伯數字排列，如IL-1，IL-2，IL-3，后來發現IL亦可由其他細胞產生，也可作用于其他細胞。迄今已正式命名到IL-30。IL已開始用于臨床和即將用于臨床的有：

1.1 IL-2

在體內，IL-2是參入免疫應答的重要細胞因子，并參與炎癥反應、抗腫瘤反應和移植排斥反應。IL-2是I臨床應用最成熟的一種白細胞介素。目前多將1L-2與LAD／TIL合用治療實體腫瘤，對腎細胞癌、黑色素瘤、非霍奇金淋巴瘤、結腸直腸癌有顯著的療效，應用IL-2(或與干擾素合用)治療感染疾病亦取得了一定療效。

1.2IL-3

IL-3的主要作用是促進多譜系造血干細胞增殖、分化、成熟，并形成集落；增強不同靶細胞的功能。在臨床上對腫瘤患者的骨髓功能低下、再障性貧血、骨髓增生不良綜合征及骨髓移植病人等具有較好的恢復造血的功能。目前主要試用于原發性或繼發性骨髓造血功能衰竭患者的中性粒細胞或血小板減少癥。

1.3 IL-11

IL-11主要功能是刺激骨髓造血干細胞增殖、成熟、形成集落；刺激依賴于T細胞的抗體形成B細胞的發育：協同IL-3促進多系祖細胞擴增和分化，刺激IL-6依賴的漿細胞瘤細胞增殖；作為脂肪產生抑制因子，可抑制脂肪細胞分化。重組IL-11主要用于多種情況引起的血小板減少癥：用于實體瘤、非髓性白血病化療后Ⅲ、Ⅳ度血小板減少癥的治療，同時有白細胞減少癥的病人必要時可合并使用重組人粒細胞集落刺激因子(rhG-CSF)。

1.4 IL-18

IL-18具有多樣生物學活性：參與機體抗感染免疫，參與炎癥反應，參與抗瘤效應及緩解慢性移植抗宿主病。目前IL-18正在進行抗腫瘤、抗過敏、抗病毒、抗結核分枝桿菌及抗自身免疫等疾病的臨床試驗。

1.5 IL-21

IL-21是IL-2細胞因子家族成員之一，通過誘導或增強自然免疫與適應性免疫反應，在機體防御腫瘤機制中發揮重要作用。美國以進展腎細胞癌患者和惡性黑色素瘤患者作為研究對象進行了I期臨床試驗研究，提示IL-21用于人體腫瘤疾患的治療可能是安全的。

1.6其他

處于臨床試驗階段的細胞因子還有IL-1、IL-4、IL-6等，臨床試驗主要在抗腫瘤治療、炎癥、自身免疫系統疾病等方面。

2集落刺激因子

集落刺激因子(colony-stimulating factor，CSF)是指能夠刺激多功能造血干細胞和不同發育分化階段的造血祖細胞增殖分化，在半固體培養基中形成相應細胞集落的細胞因子。根據它們的作用范圍，分別命名為粒細胞CSF(G-CSF)、巨噬細胞CSF(M-CSF)、粒細胞和巨噬細胞CSF(GM-CSF)和多集落刺激因子(multi-CSF)、紅細胞生成素(EPO)、干細胞生長因子(SCF)等。

2.1 GM-CSF、G-CSF和M-CSF

GM-CSF的生物學作用是刺激造血祖細胞和急慢性髓樣白血病細胞增殖；促進粒細胞、單核細胞和嗜酸粒細胞增殖和分化，增強其殺菌、抗寄生蟲及抗腫瘤作用；增強粒細胞吞噬活性，并上調其黏附分子表達；趨化粒細胞及單核細胞。M GSF的生物學作用是促使髓前體細胞發育為單核一吞噬細胞：激活成熟單核一吞噬細胞；通過促進單核一吞噬細胞增殖、活化而參與炎癥反應。G-CSF可進入循環，發揮全身作用，刺激骨髓內中性粒細胞前體細胞(如成髓細胞、早幼粒細胞)增殖及分化；在外周促進成熟中性粒細胞的功能。目前主要應用GM-CSF、G-CSF和M-CSF治療各種原因引起的白細胞和粒細胞低下患者。例如與化療藥物合用治療腫瘤可以降低化療后粒細胞減少程度，使粒細胞的數量和功能盡快回升并能提高機體對化療藥物的耐受劑量，從而提高治療腫瘤的效果。對再生障礙性貧血和MDS亦有肯定療效，用于骨髓移植后可使中性粒細胞盡快恢復。降低感染率。

2.2EPO

EPO能刺激骨髓內紅細胞樣前體細胞產生紅細胞樣集落形成單位(CFU-E)和紅細胞樣爆發形成單位(BFU-E)，使紅細胞樣前體細胞增殖分化為成熟紅細胞。EPO在人體內90％由腎小球基膜外側腎小管周圍毛細血管的內皮細胞產生，因此EPO在治療腎性貧血取得了非常顯著的療效。

3干擾素

干擾素(inteffemn，IFN)是最先發現的細胞因子，可抵抗病毒的感染，干擾病毒的復制，因而命名為干擾素。根據來源和結構可將IFN分為IFN-α、IFN-β、IFN-γ。IFN主要生物學作用是：抑制病毒復制、抗寄生蟲；抑制多種細胞增殖：參與免疫調節和抗腫瘤。不同型別的IFN各有其獨特的性質和生物學活性，其臨床適應證和療效有所不同。IFN-α主要用于治療病毒性感染和腫瘤。IFN-α對于病毒性肝炎(主要是慢性活動性肝炎)、皰疹性角膜炎、帶狀皰疹、慢性宮頸炎等有較好療效。IFN-α對于血液系統惡性疾病，如毛細胞白血病(有效率達80％以上)等療效較顯著，但對實體腫瘤的療效較差。雖然IFN-γ的免疫調節作用強于IFN-α，但其治療腫瘤的效果弱于IFN-α。目前應用IFN-γ治療類風濕關節炎、慢性肉芽腫瘤取得了一定療效。IFN-β在復發型多發性硬化癥的臨床治療方面取得了一定進展。

4腫瘤壞死因子

腫瘤壞死因子(tumor necrosis factor，TNF)是一類能直接造成腫瘤細胞凋亡的細胞因子。根據其來源和結構分為兩種，即TNF-α和TNF-β。TNF具有廣泛生物學活性。例如：參與炎性反應和免疫應答；抗腫瘤；參與內毒素性休克、動脈硬化、靜脈血栓形成和脈管炎等病理過程。TNF由于其全身應用副作用嚴重且療效差，目前多傾向于將其局部應用，如瘤灶內注射治療某些腫瘤和直腸癌，其確切療效尚待進一步評價。

5與細胞因子受體相關的生物制品

隨著對細胞因子受體的研究，幾種與受體相關的生物劑品在美國FDA已批準上市。如重組IL-1受體拮抗蛋白(商品名anakinra)、人TNF的單克隆抗體(商品名HumiraTM)、TNF-受體-Ig融合蛋白(商品名Enbrel)，這三種生物制品在類風濕性關節炎治療方面取得了成功。

第5篇：發育生物學的研究進展范文

關鍵詞基因組醫學精準醫學醫學遺傳學教學改革

隨著“人類基因組計劃”的完成，以及新一代基因組測序技術的廣泛應用，我們已經步入“精準醫學”（PrecisionMedicine）新時代。精準醫學主要利用疾病基因組學以及藥物基因組學大數據，通過基因診斷并以此為依據對疾病進行分類、分型，根據基因組特征，采用最新的個性化治療等技術，為病人選擇最佳的治療方案，最有效的藥物，最安全的劑量，對傳統的醫療模式進行革命和創新。

基因組學始于20世紀80年代，90年代后隨著人類基因組計劃的啟動而迅猛發展?；蚪M醫學是由諸多科學家在2003年為紀念DNA雙螺旋結構發現50年時所提出的一個醫學領域的新名詞?；蚪M醫學是以人類基因組的研究為基礎，將生命科學與臨床醫學相整合，從而將基因組的研究成果快速地應用于臨床醫學實踐，這將是貫穿21世紀的在生命科學和臨床醫學領域的一次偉大革命。

在基因組醫學時代背景下，各臨床專業科室都必須適應基因組醫學帶來的臨床變革，不斷更新知識體系。醫學遺傳學作為一門基礎和臨床相互融合且發展飛快的學科，不僅要求醫學生掌握基礎知識，更要求其可以將相關知識致力于臨床實踐，這就要求我們對醫學遺傳學傳統教學內容及模式進行調整。因此，如何以基因組醫學為導向，著眼于精準醫學，推進臨床醫學教育，加強醫學遺傳學教學，提高教學質量，更好地讓學生掌握醫學遺傳學的臨床應用，并在以后的工作中將其普及社會是我們面臨的問題。綜上所述，我們對醫學遺傳學教學內容、課程體系及教學思維等進行了改革。

1改進課程內容設置

我們以培養適應21世紀社會發展需要的新型醫學人才為目標，根據醫學專業的發展特點，合理設計醫學遺傳學課程，而課程的設置、編排等問題直接影響到教學進程、教學的內容和教學質量。因此，課程改革也是教學改革的核心問題之一。[1]

首先，對于基本的醫學遺傳學課程，我們將圍繞遺傳病開展教學，課前引導學生查閱資料，讓學生對遺傳病基礎有一定了解，課堂抽查課前預習效果。課堂上從臨床遺傳病常見病例著手，用實例激發學生學習興趣，介紹其發病機制，如何導致疾病發生和具體的研究方法，然后系統地介紹遺傳物質在疾病的發生、發展過程中的作用，最后再從臨床遺傳學角度開展疾病的預防、診斷與治療，基本知識點和原則逐點介紹。

其次，根據醫學遺傳學課程發展需要，我們新增加生物信息學內容，介紹如何利用信息學和統計學等學科的技術，收集、整理、研究目前快速發展的基因組測序、蛋白質組序列測定、結構解析和代謝組等領域的大規模數據，同時通過生物信息學的研究實例，講解生物信息學的基本知識和重要作用，激發學生對本門學科的興趣。通過病例為示范，引導學生將生物信息學理論知識用于實踐。例如我們實驗室收集到一個高度近視的隱性遺傳家系，致病原因未明，我們先采用基因芯片進行連鎖分析定位致病區間，然后對兩個患者和一個正常人進行全外顯子測序，指導學生運用生物信息學分析法對三個樣本的測序結果進行數據分析，對檢測到的患者共有的而正常人沒有的外顯子區間影響功能的純合突變進行初步篩選并對定位致病區間的突變在家系內進一步篩選驗證，最后成功定位到3號染色體189713156位置上的NLEPREL1基因一個GLN氨基酸的終止突變。該基因與膠原蛋白的裝配和穩定性有關，此突變與帶有白內障和玻璃體視網膜退化表型的非綜合征型高度近視有關。這樣的案例式教學法不僅鞏固了學生對理論知識的理解，也提高了學生進行科學分析問題的能力。

醫學遺傳學是一門涉及數千種遺傳性疾病的基礎理論和臨床實踐的綜合性學科，具有基礎性和前沿性并存的特點。[2]為了讓學生了解到最前沿的科研動態及相關遺傳病的研究進展，我們同時開設了“醫學遺傳學研究進展”課程?！搬t學遺傳學研究進展”是一門以“醫學遺傳學”課程為基礎的課程，它著眼于現代醫學遺傳學最新最受關注的領域，旨在讓學生對醫學遺傳學的知識進行消化和升華，它的課程內容緊跟國內外前沿，針對國內外研究的熱點內容和最新進展設置講座內容，結合教師當前研究的科研項目進展加以講解，促使學生了解和關注醫學遺傳學的前沿進展。該系列講座強調結合基礎科學和臨床科學，通過該課程的學習，開闊學生的眼界，掌握最前沿的科研進展。2改革課程體系

絕大多數疾病均與遺傳相關，臨床中每個科室都應不斷更新對相關疾病的知識，因此我們在臨床醫學范疇下的二級學科的教學環節中應增加相關醫學遺傳學內容的介紹。例如，消化系統專業課，我們將增加消化系統的遺傳學基礎知識的介紹；神經內科專業課程，我們擬設置專門的神經內科遺傳病及致病的遺傳學基礎的章節，系統介紹神經內科常見的遺傳病種類、遺傳學基礎、分子和細胞系診斷方法以及相應的遺傳咨詢要點。

將基因組學作為一個大平臺，根據不同的學科，每個學科上課的比重都不一樣，把基因組醫學與疾病基因組學灌輸到臨床，教師在授課過程中，不僅教授核心知識點，并且把基因組醫學、遺傳病學、精準醫學、個體化醫療等理念貫穿到臨床教學中去，使學生掌握從基因組水平上考慮對疾病診斷、防治與治療的重要觀念。通過打破常規，教授新的醫學遺傳學理念，以鼓勵學生不拘泥傳統的循征醫學思維模式，以基因研究為導向，提倡“精準醫學”，讓個體化醫療這一概念從理論中走向生活。

3教學思維，引領學生建立個體化醫療的觀念

在教學上，我們率先突破常規的循征醫學思維模式，建立以基因研究為導向，提倡精準醫學的思維模式?！熬珳梳t學”是以個體化醫療為基礎，隨著基因組測序技術快速進步以及生物信息與大數據科學的交叉應用而發展起來的新型醫學概念與醫療模式。其本質上是通過基因組、蛋白質組等組學技術和醫學前沿技術，對大樣本人群與特定疾病類型進行生物標記物的分析與鑒定、驗證與應用，精確尋找到疾病原因和治療靶點，并對一種疾病不同狀態和過程進行精確亞分類，最終實現對于疾病和特定患者進行個性化精準治療的目的，提高疾病診治與預防的效益，這是對傳統醫療模式的革命和創新。[3]美國總統BarackObama在今年年初的國情咨文中正式宣布精準醫學計劃（PrecisionMedicineInitiative），該計劃的提出是集合了諸多現代醫學科技發展的知識與技術體系，體現了醫學科學發展趨勢，也代表了臨床實踐發展的方向。[4]我們順應時展潮流，率先將個性化醫療、精準醫學的理念引入課堂，不斷滲透精準醫學理念，使學生掌握從基因水平上考慮對疾病診斷與防治的重要觀念。

為引領學生建立個體化醫療的觀念，需要我們加強各相關學科的交叉融合，使現有的教學知識體系更加完善，讓學生們能夠學以致用。我們積極推進與細胞生物學、生物化學、分子生物學、病理學、醫學免疫學、生物信息學、預防醫學、材料學、計算機學等其他學科交叉融合，既促進不同學科之間的相互融合交流，又培養了學生跨學科的思維模式。通過交叉學科的建設，學生將本科專業知識和醫學遺傳學知識重新組合，更具創新性思維。我們還成立了“教育部國家生命科學與技術人才培養基地”，吸引了不同專業的學生進入醫學遺傳學領域來，學生在實踐課題或項目的設計當中，不僅僅局限于本學科，并引進其他相關學科的方法，利用其他學科的優勢來彌補自身不足。

科學技術飛速發展，已進入大數據時代，高效準確地處理數據顯得愈發重要。以醫療大數據作為支撐，通過基因組、蛋白質組等組學技術和醫學前沿技術，精確尋找到疾病的原因和治療的靶點，實現對于疾病和特定患者進行個性化精準治療是“精準醫學”的最終目的。因此，我們需要建立一套完善、有效的數據分析平臺。我們與生物信息專業進行合作，將臨床診斷中收集的數據，進行科學的數據分析，再將分析的結果反饋到臨床中去，建立個體化醫療。同時，在授課過程中，不但傳授醫學遺傳學核心知識點內容，而且將精準醫學理念滲透到教學的各個環節，使學生從基因水平上考慮對疾病診斷與防治的重要觀念。

第6篇：發育生物學的研究進展范文

關鍵詞：分子生物學；農學學科；分子育種

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）16-0201-02

分子生物學是21世紀最具創新性和活力的學科，它主要講授生物學領域的基礎知識和最新研究進展，如：核酸、RNA和蛋白質的結構和功能、遺傳信息的表達與調控、轉基因等[1]。通過本課程的學習，可以促使農科學生從分子水平上認知生命現象的本質，增強同學們探索生命現象本質的興趣。更為重要的是，本課程能讓同學們掌握現代分子生物學的基本理論和技術，為其他專業課的學習和今后的發展奠定基礎。生物技術是推動現代農業向前發展的重要引擎，掌握基本的生物學理論和技術能促進農科學生的就業，并為他們將來從事生命科學的相關研究打下堅實的基礎。同時，我們也應該看到，分子生物學在實際的教學過程中存在眾多的問題，如基礎知識點量大、新知識涌現快、課時嚴重不足等，以上種種問題直接導致分子生物學的教學工作困難重重。僅憑借傳統的教學手段和方法已經很難適應市場對新時代畢業生的要求，教學改革勢在必行[2]。本文將結合本人學習和教授分子生物學中的經歷和經驗，對如何提高和改進分子生物學的教學工作提出以下四方面的觀點。

一、優化章節教學內容、突出基礎性

傳統的分子生物學課本通常會包括：核酸結構與功能、DNA到RNA、mRNA到蛋白質、分子生物學研究技術和方法、原核基因的表達調控、真核基因的表達調控、疾病與人類健康、基因與發育、基因組與比較基因組學等章節。要想在32個課堂教學的學時內完成這些內容的教學，幾乎是不可能的，即使能夠講完這些章節，上課效果也會大打折扣，因此需要對全部講授內容進行有目的精簡和優化。

《生物化學》和《遺傳學》也是農科本科生的必修課程，且這兩門課程與《分子生物學》課程的教學內容有交叉，例如核酸和蛋白質的結構等。因此在有限的學時內講授《分子生物學》課時，就需要根據農學專業的前修課程，進行相關調整和整合。根據內容的基礎性和重要性，將全部內容整合成如下章節：核酸的結構與功能、DNA的表達與調控、RNA的翻g與調控、基因組與比較基因組學。其中“核酸的結構與功能”在《生物化學》課程中有大量講解，因此，此章節可以降低為6個學時；“DNA的表達與調控”章節的內容涉及mRNA水平上的調控、真核生物的表達調控、原核生物的表達調控等內容，內容較多，涉及基礎知識點較多，對后續專業課和學生繼續深造有較大影響，應分配12個學時；“RNA的翻譯與調控”涉及mRNA的翻譯過程、翻譯過程調控機理、原核生物和真核生物的翻譯調控，本章節也是本課程的重要章節，對后續專業課和繼續深造有較大影響，涉及較多前沿知識點，應分配10個學時；“基因組與比較基因組學”涉及測序等現代技術，是大多數同學們從未涉及到的知識，起到承前啟后的作用，所以應選取此章節進行講解，并分配4個學時。

二、合理化實驗教學、突出實用性

實驗設計的原則是：突出基礎性、與課堂知識的關聯性、不同實驗間的連續性，最重要的是要有實用性，且是目前農學專業研究生所用的主流實驗技術。只有實用的實驗技術才能滿足農學本科畢業生將來的工作和進一步深造的需求，只有基礎性的實驗才能加深同學們對于基礎理論的理解，并為他們自主設計實驗提供技術支撐?；谝陨显瓌t，我們設計了以下分子生物學實驗內容及學時分配：重組質粒的構建（2學時）、質粒轉化（3學時）、大腸桿菌培養（2學時）、質粒提?。?學時）、質粒酶切（2學時）、目的基因的瓊脂糖分離（3學時）、分離目的基因的處理及測序（2學時）。這個系列的實驗包括了生物工程的質粒重組、轉化、菌培養、質粒提取、酶切、電泳、測序，基本涵蓋了分子生物學知識獲取的全部重要實驗和分析技術，有助于加深同學們對相關知識點的理解，并為同學們的自主實驗設計提供技術支撐。

三、應用微信、QQ等社交軟件傳授知識、突出趣味性

同學們都是新世紀成長起來的年輕人，對待新鮮事物容易接受，因此能否借助現代社交軟件（如微信、QQ等）傳授知識，是能否真正將知識灌輸給同學們的關鍵?！拔⑿拧焙汀癚Q”軟件是目前中國最流行的社交軟件，而智能手機的普及推動了利用這些軟件進行信息交流的全天候化。教授一門課程時要求全體同學們加為“微信”和“QQ”好友，然后就可以利用“微信”里的“朋友圈”和“QQ”里的“好友動態”全天候的給同學們灌輸知識。

當然利用社交軟件灌輸知識不能采取和課堂授課同樣的內容，只有的信息有“趣味性”，才能引起同學們的興趣，才最終起到輔助課堂教學并推動本門課程學習的目的。例如轉發以下話題：“一個細胞引發的慘?。?016-07-26，丁香園）”；“紅杏出墻――肥胖易感基因FTO的家丑（2014-03-14，丁香園）”；“清華大學一實驗室發生爆炸，博士后不幸死亡（2015-12-18，澎湃新聞）”警醒同學們的安全意識。

四、結合就業市場需求、突出前瞻性

農學專業學生未來的工作去向主要有以下幾種：（1）考研；（2）本專業企事業單位；（3）本專業私人企業；（4）非本專業工作。對于從事本專業工作的同學，《分子生物學》的學習可能幫助他們考研和更快的開展相關工作；對于從事非本專業工作的同學，本課程的學習能拓寬他們的視野和眼界。因此，農學本科專業的《分子生物學》教學應立足于本專業未來的就業市場，而必須區別于其他專業的課程內容，并且突出前瞻性。

總之，《分子生物學》是高等學校農學專業重要的基礎性課程，是很多后續課程的基石，授課效果的好壞對農學專業學生后續的發展至關重要。因此，我們在該課程的教授過程中，要不斷探索和總結，以授課內容能否適應現代社會的發展和需求為評價標準。通過對教學內容的不斷優化、實用性建設、新傳授方法應用及接近市場需求，能培養出基礎扎實、適應性強、能快速適應社會需求的新世紀人才。我將始終以“生以求知為樂，師以從教為榮”[3]作為自己的座右銘，時刻“自省吾身”并不斷學習和求索，在高等教育的舞臺上散發出自身的光芒。

參考文獻：

[1]朱玉賢.現代分子生物學[M].第4版.北京：高等教育出版社，2012.

第7篇：發育生物學的研究進展范文

關鍵詞：昆蟲抗藥性；研究進展

隨著新型殺蟲劑的不斷涌現和廣泛應用，害蟲對多種殺蟲劑產生了抗性，且種類在不斷增加。目前，至少有600多種昆蟲及螨對殺蟲劑產生了抗性。從殺蟲劑角度來看，害蟲已對有機磷類、氨基甲酸酯類、擬除蟲菊酯類以及新穎的氟蟲腈、吡蟲啉類等有機合成殺蟲劑產生抗性陷。Janet等報道，害蟲對擬除蟲菊酯類殺蟲劑產生抗性，大多是多種作用機制共同選擇作用或幾種機制聯合作用的結果。也有文獻報道，害蟲對微生物源殺蟲劑阿維菌素類、蘇云金桿菌和多殺菌素類藥物亦產生抗性。因此，解決昆蟲抗藥性問題迫在眉睫。本文簡要綜述該領域的研究進展，并探討新農藥的研制與開發對策。

一、昆蟲抗藥性研究意義

把昆蟲抗藥性作為一門學科來研究是有意義的，一是在防治前提供基本數據利于殺蟲劑的選擇，避免害蟲對藥劑產生交互抗性。二是能及時獲知不同地區種群抗性情況，利于制定綜合治理措施。三是不斷的監測能有效地控制抗性。從長遠角度來分析，如果某種殺蟲劑產生抗藥性后沒有換用交互抗性的新殺蟲劑，隨著用藥時間增長，害蟲種群中聚集的多種抗性基因就越多，產生抗性的速度也隨之加快。由此也會增加研發新殺蟲劑的難度和費用，合成的速度跟不上抗性產生和發展的速度。將對農業害蟲的防治產生負面影響。

昆蟲抗藥性分子水平研究是抗性綜合治理的突破口。利用分子生物學技術對害蟲抗性進行研究，可獲知不同區域不同種群害蟲抗性水平及抗性的分布情況，建立詳細的抗性資源基因信息庫，利于確定抗性害蟲治理對策及合理地選擇殺蟲劑；此研究還有助于拓展新型殺蟲劑研制的思路，從中設計出活性更高，選擇性更強，毒性更低的新農藥。

二、新農藥的研制與開發對策

根據現代殺蟲劑研究開發的趨勢和社會的要求，2l世紀的殺蟲劑必須具有高活性、低用量、安全性高、不易產生抗性、環境相容性好和市場潛力大等特點，亦稱為綠色化學農藥。在農藥的研制中，分子設計是成功的關鍵，如何高效率地設計合成新農藥是一大難點，目前新農藥的設計必須將綠色思想貫穿于化學農藥的始終，使化學農藥在設計、合成、分析、降解和代謝等每一個環節都與環境相容且無害。

1.應用綠色有機合成技術

不管是化學農藥的基礎研究還是工業化生產，都要盡可能地應用綠色有機合成新技術，大力開發和推廣綠色化學工藝，這是提高效益、節約資源和能源、改善環境、保證可持續發展的戰略措施。主要策略有使用綠色原料和溶劑、采用高效無毒催化劑、改變反應方式和反應條件。如聲化學合成、微波化學合成、水相有機合成和氟碳相有機合成等。

2.以天然藥物為先導化合物

如何獲得先導化合物是創制新農藥極為關鍵的一步。目前已知有3 000多種次生物質對昆蟲起防御作用，這些物質對昆蟲的化學防御作用，主要是忌避、抑制取食、抑制生長發育、激素效應及毒殺作用等。這些植物的次生物質結構多樣、種類繁多。它們的活性往往是由某些分子或基團所致，研究這些物質，鎖定它們的活性部位和活性結構，模擬活性結構進行全合成或半合成，就可以得到高效、低毒、無污染的綠色化學農藥。而且，當農藥的化學結構選用了自然界存在的物質結構時，易被自然界微生物群分解，不易造成殘留污染。

3.利用組合化學有效地篩選

在化合物的篩選過程中，可以應用組合化學技術，對不同的分子結構單元進行組合合成，得到成千上萬個產物，以滿足下一步高通量篩選系統的需要，通過改進的組合化學已可以得到各純度較高的單一化合物供HTS篩選之用口 。隨著科技的發展，由計算機來輔助設計的結構單元不但可以擴大組合庫的容雖及分子的多樣性，而且命中有用分子的比例也將空前提高。組合化學應用于新農藥的研制主要集中在尋找先導化合物和優化先導化合物。目前，世界各大農藥公司，如捷利康農化公司、安萬特作物保護農化公司、拜耳公司等已建立了自己的組合化學實驗室，國內南開大學有機化學研究所、沈陽化工研究院、中科院上海有機化學研究所等單位也開展了這方面的研究。

三、結語

昆蟲抗藥性已經成為一個全球性的問題。隨著分子生物學和計算機技術的不斷發展和完善以及在昆蟲抗藥性研究中的不斷應用，有關抗藥性機制的新發現、新結果不斷出現，我們對昆蟲抗藥性的產生、發展和進化的認識也不斷深入。從目前研究來看，靶標抗性的AchE、SC及GABA受體一般都與結構基因的點突變有關。而代謝抗性與相關的P450基因增強表達有關；與ESTs基因突變、基因擴增及轉錄有關； 與GST基因擴增及調節有關。因此，深入了解昆蟲體內基因突變的遺傳學背景以及突變與抗藥性之間的完整機制，可為設計新穎的、不易產生抗性的化合物開辟新的途徑，從而對新農藥的研制與開發提供新的理論依據。

參考文獻：

第8篇：發育生物學的研究進展范文

關鍵詞：蛋白質化學；理論講授；專題介紹

中圖分類號：G642.41 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）03-0221-03

生物技術是21世紀影響國計民生的關鍵科學技術之一，而生物技術發展所依托的生命科學研究承擔著揭示生命奧秘，改善人類身體素質和生活品質的重要責任。生物學專業的大學生是生命科學研究中的生力軍，也是直接影響我國生物產業發展的人才儲備。因此，在當今生命科學研究日新月異的時代背景下，與時俱進地開展生命科學相關課程建設具有重要的戰略意義。在諸多生物大分子中，蛋白質是生命活動的主要承擔者，具有舉足輕重的作用。在上世紀90年代“人類基因組計劃”之后，生命科學研究進入了后基因組時代，也就是蛋白質組學時代。因此，本文結合蛋白質研究進展探討了在高年級本科生中開展《蛋白質化學》教學的必要性以及相關課程體系設置等內容，以期能為生命科學專業學生全面知識體系的構建奠定基礎，并由此推進生物產業人才的培養和儲備工作。

一、開展《蛋白質化學》課程的必要性

2012年5月14日，科技部印發了《蛋白質研究國家重大科學研究計劃“十二五”專項規劃》。該規劃指出：“蛋白質是生命活動的主要執行者，對蛋白質結構與功能、相互作用和動態變化的深入研究，將有助于揭示生命現象的本質。蛋白質研究取得的眾多成果也將是新藥創制、傳染病防診治、農作物改良、生物能源轉化、工業生物催化等各個領域的重要創新源泉。”2014年8月在北京啟動的國家重大科學研究計劃“十三五”發展規劃戰略研究工作中，蛋白質研究與納米研究、量子調控研究、發育與生殖研究、干細胞研究以及全球變化研究等作為國家前瞻性部署和重點任務。蛋白質研究已經不僅是美國等發達國家關注的重點領域，也是我國致力發展的前沿熱點之一。蛋白質組學研究是繼“人類基因組計劃”之后的又一“兵家必爭之地”。然而，蛋白質相關基礎知識是蛋白質組學研究的前提保障，其中涉及的技術手段是蛋白組學研究的利器。由于蛋白質研究涉及了生物化學、生物物理、細胞生物學、分子生物學、結構生物學、生物信息學等多個學科，學科之間彼此交叉，相互滲透，因此對于從事蛋白質相關研究或有志于投身于蛋白組學研究的生物專業學生而言，學科基礎課《生物化學》中的相關知識與當今蛋白質研究的切合度有限，難以滿足今后科學研究的需求。由此可見，在高年級本科生中開展《蛋白質化學》專業選修課程，全面系統地介紹蛋白質化學相關基礎知識以及最新研究進展，具有重要的意義和必要性。

二、《蛋白質化學》課程體系構建的思考

目前，上海大學實施的是短學期教學體制，每學期為10周?；趯虒W效果的考量，學校鼓勵小班教學，專業選修課的學生數量一般在20―30人。根據這些實際情況，筆者認為在有限的時間內應該盡可能讓學生建立較為全面的知識體系，同時通過調動學生的積極性，使學生更為主動地體會到蛋白質化學相關研究的發展。因此，在課程開展過程中，筆者采用了老師講授和學生討論相結合的授課形式，通過師生互動，促進學生對相關理論知識的理解，并提高其運用知識的實踐能力。經過三年的課程實踐，本課程的基本構建框架已經成型，具體的課程體系構建如下。

1.蛋白質化學基礎理論。①蛋白質結構理論與研究方法。蛋白質結構是功能研究的基礎，蛋白質的高級結構直接決定了蛋白質的功能。只有詳細了解蛋白質及其復合物和組裝體的結構，才有可能對蛋白質的生理功能進行揭示。因此，在課程開展之初，筆者首先向學生介紹蛋白質結構的基礎知識。雖然蛋白質的基礎組成與多級結構等知識在《生物化學》課程中都有所涉及。但是，從實際教學情況來看，大部分學生學得多也忘得快，很少能把握住知識的核心。而《蛋白質化學》的教學重點與《生物化學》又有所區分，所以本課程主要關注蛋白質從基本構成元件氨基酸到高級空間結構的演變過程，重點強調了各級結構特點以及關鍵影響因素。在教學過程中，為了便于學生理解和記憶，筆者選擇以常見蛋白為模型，形象說明各級結構的特點，并穿插介紹各級結構研究歷史中的小故事，特別是諾貝爾獎相關的突破性進展，以此來提升學生的興趣。由于是專業選修課，課程設置的目的是希望學生能夠更為全面、深入地了解相關知識，因此筆者在課程教授過程中不強調對知識的死記硬背，而更希望學生因為興趣而理解，因為理解而記憶，最終達到吸收知識的目的。在蛋白質結構基礎知識掌握的基礎上，進一步向學生介紹用以揭示各級結構的研究方法，強化學生對蛋白質結構的認識和理解。在蛋白質結構研究方法介紹中，筆者按照蛋白質一級結構到四級結構的變化規律，逐級介紹蛋白質的相關研究方法，包括一級結構研究中的生物學方法（cDNA法）、化學方法（Edman降解法）和物理方法（質譜法）、二三級結構研究方法圓二色譜法、拉曼光譜法、熒光光譜法和紫外光譜法以及高級結構研究的X-射線衍射技術、核磁共振技術和冷凍電鏡技術等。在講授的過程中，注意將技術的核心與結構的特點結合起來，既講授技術的原理和應用，又幫助學生再次理解各級結構的特點。其中，在高級結構研究方法介紹中，結合國內外頂尖研究組最新發表的相關工作，讓學生更為及時地了解當今科技發展的趨勢。同時，筆者引入了蛋白質數據庫作為生物信息學知識的一部分，介紹了蛋白質數據庫這一有用的蛋白質研究平臺，讓學生建立對蛋白質結構相關的生物信息學知識的基本印象，鼓勵學生根據自身興趣進一步深入了解各數據庫的特點以及適用范圍。這一部分內容由于專業性較強，屬于工具類知識，所以未對學生做強制要求，僅僅作為知識普及，便于學生在將來研究需要時知道如何尋求幫助；②蛋白質折疊。蛋白質折疊是蛋白質從一級結構向高級結構轉變的過程，是蛋白質具有生理功能的必經之路。蛋白質折疊被認為是對中心法則的補充說明，也因此被成為第二遺傳密碼。蛋白質折疊在上述蛋白質結構認識基礎上幫助學生更為深刻地了解蛋白質結構與功能的緊密聯系。在這部分教學過程中，筆者首先通過“變性”這個知識點的講授，讓學生建立蛋白質結構與功能的初步聯系。之后，通過以著名的蛋白質復性實驗――“Anfinsen實驗”的設計思路、研究過程以及實驗結果分析作為案例，讓學生隨著實驗一步步了解蛋白質折疊的隱藏秘密，激發學生的探索興趣。在這個案例中，學生不僅可以再次理解變性對于蛋白質功能的影響，又可以了解到蛋白質變性的可逆性。通過變性―復性整個過程的演變，可以了解蛋白質變性的可逆性以及可逆的條件，也可以深刻地認識到蛋白質結構對其功能的重要性。在“自組裝折疊”的基礎上，從動力學和熱力學角度分析蛋白質折疊過程，并由此引入“蛋白質輔助折疊”理論，幫助學生全面認識蛋白質折疊中的影響因素。同時，以實際病例為代表說明蛋白質錯誤折疊的危害，并從疾病治療的角度鼓勵學生思考如何引導蛋白質的正確折疊以減少疾病發生的概率。從教學效果來看，簡單的知識傳授遠不如實際案例的分享效果顯著，學生更樂于結合實際現象進行深入思考和討論；③蛋白質分離與純化。在蛋白質研究中，獲取必要的蛋白質對象，分離與純化是關鍵。很多分離和純化技術在日常生物學研究中都十分常見也運用廣泛，因此筆者認為這是本課程中最有實際應用價值的知識，也希望學生能及時掌握并學以致用。那么如何實現蛋白質的分離純化？這與蛋白質本身的理化性質息息相關，而理化性質又與蛋白質的組成密切聯系。在蛋白質分離純化原則說明過程中，筆者通過回顧蛋白質結構的特點，啟發學生認識到蛋白質獨有的理化性質及其分離純化的基礎。隨后，從分子量、溶解度、電離性質和親和力等不同方面介紹常用的蛋白質分離純化的方法。其中，詳細介紹了蛋白質分子生物學研究中最為常用的技術――雙向電泳技術，使學生從原理、過程以及應用范圍等多角度認識和掌握該技術。同時，要求學生通過理解而掌握凝膠過濾和凝膠電泳中所采用的分子篩效應的區別。此外，蛋白質層析是蛋白質分離中的一個大的技術家族，包含了親和層析、離子交換層析、凝膠過濾層析、疏水層析以及分配層析等多種類型，應用廣泛而且技術發展成熟。因此，筆者在該部分課程的后期將蛋白質層析作為一個獨立的知識單元向學生展示在實際操作中如何根據蛋白質的具體性質特點選擇合適的層析技術進行分離純化，使學生不僅掌握相關的理論知識，更要學會如何在研究工作中運用知識；④蛋白質檢測。如何確認已經獲取的蛋白質的種類呢？這一問題將課程引入到蛋白質的檢測中。蛋白質的檢測技術不僅是實驗室基礎研究的重要內容，也與人類生活息息相關。這樣具有實際應用的內容更容易引起學生的興趣。因此，通過引導學生思考生活中面臨的不同蛋白質檢測需求，逐步展開蛋白質檢測技術的介紹。首先，介紹蛋白質檢測中的通用技術，即針對所有蛋白質而不針對特定種類。以“三聚氰胺事件”為例引導學生思考，如何檢測樣本中的蛋白質含量，為什么會發生“三聚氰胺事件”？基于此探討蛋白質鑒定的六大常規技術：凱式定氮法、雙縮脲法、Folin-酚試劑法、紫外吸收法、考馬斯亮藍法和BCA法，并通過比較技術的各自特點使學生初步了解蛋白質檢測中的技術選擇標準。同時，結合蛋白質定量分析的實際需求，在常規技術介紹基礎上，詳細介紹了酶聯免疫吸附分析法（ELISA）和Western-blotting技術。通過介紹技術的原理、步驟以及關鍵影響因素等讓學生熟悉這兩項重要技術，為今后的科研工作儲備必要的知識。

2.蛋白質化學專題介紹。①蛋白質檢測專題介紹。在上述知識理論體系介紹中，筆者盡力將生活實例與科學知識結合，但是基本知識本身仍舊過于理論，不容易引起學生的共鳴。因此，在知識體系構建的基礎上，筆者特意增加了一個蛋白質檢測專題介紹，以腫瘤標志物這種目前認知度較為廣泛的蛋白質為代表，介紹蛋白質檢測的重要性以及蛋白質檢測的最新研究進展。筆者從醫院所采用的檢測技術入手，向學生揭示這些檢測技術背后的原理以及各自的技術特點，讓學生了解當今蛋白質檢測技術的發展與應用。同時，結合最新的文獻報道，在現有儀器分析的基礎上，引入了電化學分析、SPR以及核酸擴增技術等知識介紹，讓學生更深層次地認識到蛋白質分析的基礎研究進展。除了生活中可以遇見的成熟商業化分析技術，各式各樣的實驗室蛋白質分析技術雖然還未能走進千家萬戶，但是它們代表了當今生化分析的潮流，也預示了蛋白質分析的發展趨勢。這些理論與實際結合的專題介紹相對于刻板的知識講解容易引起學生的共鳴和探討的興趣，因此教學效果也比較明顯，學生表現了極大的興趣和探索的欲望，會主動參與到課程內容的討論中，進而加深了對知識的理解和記憶，達到了教學的目標；②學生課題介紹。之前曾提到上海大學的專業選修課鼓勵小班教學，學生規模相對較小，因此比較便于師生之間的互動。筆者希望學生能從單純的知識接受者角色中解脫出來，更為積極主動地參與到知識的講授中來，通過自我學習推進知識的理解和掌握。結合本課程的特點，筆者選取了具有代表性的與蛋白質研究相關的諾貝爾獎研究作為課題，通過學生自學掌握研究的相關內容，并在課堂通過知識講解與老師展開互動。相關課題包括：“發現抗體的化學結構”、“發現大腦分泌的肽類激素”、“發現限制性內切酶及其在分子遺傳學方面的應用”、“發現調節免疫反應的細胞表面受體的遺傳結構”、“發現生長因子”、“發現G蛋白及其在細胞中的信號轉導作用”、“發現朊病毒―傳染的一種新的生物學原理”以及“發現端粒和端粒酶如何保護染色體”等。在選擇學生課題的過程中，把握幾個關鍵的原則。首先，課題必須與蛋白質研究相關；其次，課題的研究與課程中教授過的知識有重疊；最后，課題能夠揭示蛋白質結構與功能的緊密聯系。通過這樣的課題設置，可以讓學生在自學的過程中再次溫習已經學習過的知識，能夠實現教學相長。筆者通過幾年的課程實踐發現，雖然面向的教學對象是本科生，他們大多沒有實驗室研究經驗，但是其學習主動性較好，通過在網上進行資料搜索，大多數學書可以很好地完成任務，部分特別突出的學生可以將研究故事說得非常生動形象，激發了其他學生的興趣。通過這些互動課題的設置，學生對蛋白質研究中涉及的相關知識又有了更好地梳理，對蛋白質研究工作有了更為深入的認識，為將來的研究方向選擇奠定了基礎。

三、小結

蛋白質及其相關研究已經成為當今生命科學研究的熱門所在。在蛋白組學研究蒸蒸日上的今天，生物學專業學生具備一定量的蛋白質相關基礎知識十分必要。因此，結合當前生命科學研究的發展趨勢和蛋白質科學研究的熱點重點，本文探討了在高年級本科生中開展《蛋白質化學》教學工作的重要性和必要性。同時，結合筆者近幾年來在《蛋白質化學》課程中的實際教學經驗，本文從蛋白質化學基礎理論體系設置以及蛋白質化學專題介紹兩方面詳細闡述了《蛋白質化學》這門專業選修課的課程體系設置方案，教學內容涉及蛋白質結構、蛋白質折疊、蛋白質分離純化以及蛋白質檢測鑒定等多方面。通過理論與實際相結合的教學方式，以諾貝爾獎相關研究介紹為契機，激發學生的學習興趣，鼓勵學生積極參與到課程的討論中來，實現教學相長，使其能更好地掌握與蛋白質化學相關的理論知識，熟悉蛋白質研究中常用方法的技術要領，為今后開展蛋白質相關的研究工作儲備充足的基礎知識。

The Discussion and the Thinking of the Teaching System of“Protein Chemistry”for the College Students

ZHAO Jing，CAO Ya

（School of Life Sciences，Shanghai University，Shanghai 200444，China）

第9篇：發育生物學的研究進展范文

關鍵詞: 板栗； 生殖生物學； 空苞； 花芽分化； 雄性不育

中圖分類號：S664．2 文獻標識碼：A 文章編號：1009－9980?穴2011?雪06－1063－08

Advance in research on reproduction biology in Castanea mollissimma

LIU Guo-bin， LAN Yan-ping*， CAO Jun

（Institute of Agricultural Integrated Development， Beijing Academy of Agriculture and Forestry Sciences， Beijing 100097 China）

Abstract: Reproductive biology of fruit tree is a crucial part of cultivation physiology and genetic research. Understanding the characteristics of fruit tree reproductive biology provides a window for genetic research and cultivar improvement. Castanea mollissimma， as one of China’s important dried fruits， so far， has done a lot on its reproductive characteristics. The studies interpret the nature of pollination， flower bud differentiation and endogenous hormone action during flower organ development. And these also perceive the relationship between abnormal embryo development and the empty shell of chestnut at different case of pollination and fertilization， nutrient， abnormal embryo development and sexual reproduction. An initial progress has also been made in male sterility. The paper features from flowers， flower bud differentiation， flowering and pollination biology characteristics of chestnut and other aspects of the phenomenon of empty shell， also gives an overview summary of the flower bud differentiation and focus on sex differentiation and its mechanism， chestnut empty shell and principle， and research advance about male sterility. Based on the current research status， future trends in this field were discussed.

Key words: Castanea mollissimma； Reproduction biology； Empty-shell； Flower bud differentiation；Male-sterility

板栗（Castanea mollissima Blume）屬于殼斗科（Fagacea）栗屬（Castanea），該屬植物世界上約有10余個種[1]，也有7個種之說[2]。板栗及其近緣種錐栗（C. henryi Rehd. & Wils.）、茅栗（C. sequinii Dode）為我國特有，此外還有分布于歐洲的歐洲栗（C. sativa Mill.），分布于北美的美洲栗[C. dentate（Marsh.）Brokh.]和美洲榛果栗（C. pumila Mill.）以及分布于朝鮮半島和日本的日本栗（C. crenata Sieb. & Zucc.）。板栗是世界著名干果和木本糧食樹種，也是目前世界食用栗中栽培面積、產量最多的栗種。板栗營養價值很高，淀粉、蛋白質含量豐富，有鐵桿莊稼之譽，并且在山區綠化、促進山區經濟發展方面有巨大作用。

果樹生殖生物學研究是果樹栽培生理和遺傳學研究的重要內容之一，進行生殖生物學研究不僅有助于栽培者掌握花期，適時進行花期管理，而且有利于育種者正確選擇、選配雜交親本，對于果樹遺傳研究與品種改良的開展具有積極的指導作用。日本學者[3]在20世紀30年代對日本栗花芽分化進行了初步研究。我國板栗育種起步較晚，但豐富的資源為板栗生殖生物學研究提供了充足的試材，已經取得了不少有應用價值的研究成果。

1 板栗開花授粉生物學

1.1 板栗花特性

板栗花分為雄花和雌花2種，雄花通常5～7朵成簇，由上百朵雄花簇構成荑花序；雌花是由冬季休眠后新分化的雄花序（混合花序）上發生的，著生在混合花枝上部的雄花序的基部，平均2~3個[4]。雄花量大，雌雄花序比例約為1∶7～12，雌雄花朵比例達1∶2 400～4 000[5]。板栗花器結構復雜，在雄蕊原基中央有一個平坦或稍凸起的組織，可能為退化雌蕊的部位[6-7]。而在栗雌花中，中川昌一[8]首次指出板栗雌花中有雄蕊，任立中等觀察到板栗雌花中的雄蕊在雌蕊柱頭之下，避免了自花授粉[6]；王鳳才等[9]在板栗雌花的形態解剖中也發現在每片雌花花被裂片基部貼生有2枚雄蕊，形態正常但花絲特短，證明雌花由兩性花進化而來，說明板栗混合花芽具有可塑性。

1.2 板栗花粉特性

成熟花粉中含有大量蛋白質、糖、脂質以及微量元素、維生素等營養物質，是花粉萌發和花粉管生長的物質基礎[10]。板栗花粉為輻射對稱的等級花粉，花粉表面形態有多種變化，形狀為長球形或近長球形，極面觀為圓形或三裂圓形，赤道面觀為橢圓形或近橢圓形，萌發器官為三孔溝，外壁紋飾多為瘤狀和小棒狀突起?；ǚ坌螒B穩定，在植物分類、遺傳關系分析等研究中具有重要作用。同一種屬間花粉形態存在相似性，可作為種、屬間分類的依據，如王萍莉等[11]曾對栗屬、栲屬及石櫟屬進行孢粉學研究，發現3個屬的花粉形態、大小及結構等非常相似，從而將3者歸為了栗亞科。不同種屬間或不同品種間花粉上的許多微細形態特征明顯，體現出彼此間的差異或進化地位的不同，具有較強的特異性，如徐踐等[12]根據花粉形態差異，將50余份板栗大致分為了2個不同的進化地位。

板栗存在花粉直感現象。父本對當代刺苞、堅果、子粒及澀皮等影響明顯[13]，可以根據花粉粒的大小來推斷果實的大小[14]。研究發現，板栗花粉大小與球苞和堅果的大小呈正相關關系；花粉的萌發率也與板栗的出子率和單位球苞內堅果數有一定關系，萌發率高的花粉授粉后所結果實的出子率也偏高[15]，這在一定程度上為板栗雜交育種早期選擇提供了科學依據。

1.3 板栗開花與授粉特性

板栗存在雌雄異熟現象，傳統認為板栗是雄先型植物，雄花開放后8~10 d雌花才開，但研究表明，品種不同，板栗雌雄花開放先后有所差別。李昌珠等[16]對16個板栗品種的生物學特性進行調查，發現雌雄異熟品種13個，其中雄先型4個，雌先型9個，花期完全相遇的3個，雌雄異熟性不同年份表現穩定；夏仁學等[17]研究了羅田地區的8個板栗品種，結果發現中果早栗、羊毛栗、桂花香和中遲栗等羅田板栗品種雌花開花時間早于雄花1~2 d，連續3 a觀測結果穩定。

板栗屬于典型的異花授粉樹種，栽培種應注意配置授粉樹。根據板栗雌雄異熟的生物學特性，可以將雌先型、雄先型和相遇型品種3種類型中任意2個混栽，即可實現花期相遇，提高坐果率。然而，僅考慮花期相遇不夠全面，還必須考慮柱頭對不同花粉的選擇性。周晶等[18]授粉試驗表明，板栗雌蕊柱頭對花粉具有較強的選擇性，即使花期完全相同，不同品種授粉組合的親和力也存在較大差異，如燕山紅栗的最佳授粉樹為東陵明珠和石豐，懷九的最佳授粉樹為遵玉和紫珀，而紫珀和東陵明珠又是懷黃的最佳授粉樹。此外，花粉活力、授粉時間也是影響授粉樹選擇和坐果率的重要因素。

2 板栗花芽分化及其生理機制

2.1 花芽形態分化

板栗花芽分為完全混合花芽和不完全混合花芽（即雄花芽），前者著生于枝條頂端無花節部位，萌發后新梢上具有雄花序和雌花序（混合花序），而后者位于完全混合花芽下部，只萌發成雄花序。李中濤等[4]指出，板栗雄花序原基出現的主要時期在6月份至8月份之間，其上雄花的形態分化在冬季休眠后至萌芽的過程中進行，分化時間長；雌花的形態分化較晚，在萌芽后進行，分化時間短；夏仁學等[19]認為板栗正常開花結果的花芽分化（一次花）與上述相同，但對于二、三次花而言，雌雄花序發育不存在先后順序，而是同時進行的，而且花芽分化發育時間短。

關于板栗花芽的形態分化研究的比較清楚。白志英等[7]和張林平等[20]對板栗花芽分化的過程進行了系統的觀察和研究，指出板栗雄花形態分化從5―6月份開始，次年4―5月份結束，持續10個月左右；而板栗雌花簇分化從4月中旬開始至6月中旬結束，持續約60 d。將雄花芽形態分化過程分為雄花序原基形成期、花簇原基形成期、花朵原基形成期、花被原基形成期、雄蕊原基形成期和花藥形成期6個時期，將雌花簇分化過程分為雌花簇分化始期、雌花簇原基分化期、花朵原基分化期、柱頭原基分化期、柱頭伸長期、子房形成期和開花期7個時期。白志英等[7]認為板栗雄花數量多，分化先后進程不一致，是造成其分化持續時間長的原因。

2.2 花芽分化的生理機制

板栗的混合花芽具有可塑性，在發育和分化的過程中，因內外因子的不同，可以發育成不同類型的花序。影響板栗花芽分化的外部因子主要有品種、樹齡和修剪技術；內部因子主要是樹體營養狀況、內源激素變化水平。隨著板栗花芽分化方面的研究不斷深化，近10 a來學者們開展了板栗花芽分化生理機制，特別是花芽分化與內源激素關系方面的研究，取得了豐富且有價值的研究成果。

關于植物激素與板栗花性別分化的關系，早期曾有學者認為GA3（赤霉素）較高濃度促進雄花分化，較低濃度促進雌花分化，外源GA3具有抑雌促雄作用[21]。而Yang等[22]研究則認為，GA3利于板栗雌花分化；雷新濤等[23-24]也發現GA3和CEPA（乙烯利）對板栗花性別分化具有顯著影響，GA3處理顯著增加了板栗雌花數和提高了板栗花雌雄比例，客觀上促進了板栗雌花的形成，而CEPA處理則基本相反；該研究進一步證實了外源GA3對板栗雌花形成具有顯著促進作用。隨后，通過對板栗花性別分化的3個關鍵時期（生理分化期、冬前雛稍分化期和雌花分化期）內源激素動態變化的深入分析，發現易成雌花部位具有較高的GA、ZR（玉米素核苷）水平及（ZR+GA）/（IAA+ABA）值和較低的IAA（吲哚乙酸）、ABA（脫落酸）水平，不易成雌花部位則相反；基于內源激素的主成分分析也表明內源激素ZR和GA含量對于板栗雌性發育起著關鍵作用，IAA含量則決定雄性發育。季志平等[25]在板栗花芽分化和花序生長過程中內源激素含量變化的研究中也得到了相似的研究結果。以上研究成果均表明足夠的GA、ZR含量和低水平的IAA利于板栗的雌性化，反之，則有利于雄性化。

目前，內源激素在板栗正常花（一次花）性別分化中的作用不斷得到證實，而部分板栗品種具有一年多次開花結果特性，內源激素在其二、三次花性別分化中的變化和作用尚不明確。雷新濤等[24]最早對二次花雄花序生長期內源激素動態進行測定，得出與正?；ㄏ嗨频慕Y果，即較高的ZR、GA水平和較低的IAA、ABA水平與較強的雌花形成能力相適應；不同之處在于其內源激素變化趨勢相同且差異不大，ZR、GA含量穩步上升并始終高于上部雄花部分。但是，張立民等[26]的研究卻發現，在二次花芽分化過程中，除ZT（玉米素）、IAA變化趨勢與前者相同外，GA、ABA呈現相反的變化趨勢，并認為高水平ZT、ABA與低水平GA3、IAA利于板栗花芽分化。筆者認為之所以出現如此差異，可能與2者取材有關，前者主要對雄花序生長期內混合花序基部（雌花部分）和頂部（雄花部分）分開取樣進行測定，比較分析內源激素在花性別分化中的作用；后者以混合芽為研究對象進行測定，分析內源激素在花芽分化中的變化。此外，南北氣候差異也是影響板栗二次花內源激素含量變化的因子。關于二次花內源激素與板栗花芽分化及花性別分化的關系，還有待通過完善的試驗設計進行進一步探索和求證。

3 板栗的空苞現象及發生機理

與核果類、仁果類果實不同，板栗形態外觀為橢圓形帶銳刺總苞。形態發生研究明確了板栗總苞由花序軸發育而來，幼時苞片呈柔軟鱗片狀，后變為尖銳硬刺；果實（堅果）著生于總苞內?！吨袊麡渲?板栗卷》中指出，板栗刺苞為頂生葉集合體，本身具有光合功能，對內部堅果的發育既起保護作用，又有營養物質轉給和輔養功能。授粉受精試驗研究發現，板栗雌花（序）不經任何授粉（甚至剪除雌花柱頭）或生長激素誘導，同自花授粉及混合授粉一樣可以結成總苞，但所結全部為空苞，說明板栗總苞的生長發育與雌花是否授粉及其內部堅果是否存在沒有明顯關系，也即是總苞的發育不依賴于內部堅果的發育，但總苞的存在與發育是其內部堅果生長和發育的基礎[6，27]。

雖然板栗果實形態、總苞及堅果發育較為獨特，然而，與柑橘、柿等果樹一樣，板栗也存在種子敗育現象，即板栗生產上存在的空苞現象。所謂空苞，也稱空蓬（棚）、啞苞、癟粒苞等，是指板栗成熟時栗苞內無飽滿果實（堅果）或堅果干癟無肉無食用價值的現象。經過多年研究，認為影響板栗空苞的因素主要有授粉受精不良、營養元素（P、B）缺乏以及胚胎發育異常和激素水平不平衡等[28-29]。

3.1 授粉受精的影響

板栗雖然雌雄同株異花，卻是典型的異花授粉樹種，授粉受精不良容易導致空苞發生。許多學者認為，授粉受精與板栗空苞關系密切[27，30-32]。在板栗的胚囊發育、受精研究中發現，絕大多數胚珠都能產生正常的成熟胚囊，但僅少量能進行受精，大量胚珠因未能得到傳粉受精而敗育，從而認為授粉不足可能是造成板栗空苞的原因之一。另據板栗授粉試驗，去雄套袋不授粉、自花授粉和混合授粉3個處理坐苞率分別為68.4%、71.4%和73.1%；空苞率分別為100%、18.3%左右和0.4%左右；該結果也說明，雌花未授粉或授粉受精不良與板栗坐苞和落苞無關，但是影響空苞形成的主要原因之一。姚家琳等[32]在板栗空苞的胚胎學研究中也發現空苞板栗傳粉后正常受精率僅9%，受精異?，F象占36%?？梢娛诜凼芫窃斐砂謇蹩瞻脑蛑弧?/p>

3.2 板栗空苞的胚胎學研究

任立中等[6]較早對板栗雌雄生殖器官的發育進程進行了研究，發現胚珠中的胚囊在發育的某一階段受阻而停留在單核、雙核或四核時期，不能形成成熟的雌配子體，從而形成板栗空苞。此后，板栗胚胎學研究陸續展開，相關學者對板栗空苞的胚胎學原因進行深入分析，關于板栗空苞與胚胎發育的關系也不斷清晰。許慧玲等發現，在胚囊的早期發育過程中存在胚珠退化現象[30-31]；姚家琳等[32]對板栗空苞的胚胎學進行了系統研究，認為形成空苞栗胚胎學上的原因是在整個有性生殖過程中孢原細胞不能產生，大孢子母細胞發育停滯或胚囊發育延遲，或成熟胚囊結構異常，受精異常或原胚早期敗育或胚乳解體及胚中后期敗育等；研究還發現，空苞板栗胚胎發育異常現象的發生出現在整個發育過程的不同階段；推測雌花質量及樹體營養等因素可能與胚胎學方面的異常有關。后來，杜國華等[33-35]發現空苞板栗經雙受精后，初生胚乳核發育異常，進而造成受精卵因營養缺乏而不能發育成正常胚，或即使形成幼胚，卻在發育中途夭折等現象，從而造成空苞。

3.3 板栗空苞的生理生化原因

除了授粉受精及胚胎學發育方面的原因外，營養物質含量等生理生化指標異常，內源激素失衡也是導致板栗發生空苞的主要原因之一。

許多學者在對板栗總苞及子房中營養物質含量變化的研究中發現，與正常栗相比，空苞板栗子房和總苞內營養物質含量發生異常。杜國華等[33-34]發現在板栗授粉受精、幼胚及子葉發育時期，子房氨基酸含量、淀粉含量、還原糖及總苞內礦質元素K、Mg、B、Zn等生理生化指標中表現異常，空苞栗子房內氨基酸含量、淀粉含量、還原糖含量及總苞內K、Mg、B、Zn元素含量均低于正常栗；胚胎發育期子房營養物質含量測定結果也表明空苞栗子房內還原糖、淀粉含量在合子原胚形成前與正常栗間差異不明顯，且蛋白質及氨基酸含量較正常栗高；合子原胚形成后，空苞栗子房有機營養含量變化與正常栗相反，呈持續下降趨勢，在幼胚形成期的有機物質含量均低于正常栗；子房4種無機元素（N、P、K、B）含量變化與正常栗存在差異，處于持續下降狀態[36]。進一步研究還發現，空苞發生前后，空苞栗和正常栗總苞和子房中可溶性蛋白質含量、過氧化氫酶活性、過氧化物酶同工酶譜，均有差異。在雙受精后期至幼胚發育早期空苞栗總苞和子房中的可溶性蛋白質含量、過氧化氫酶活性低于正常栗。而空苞栗子房中過氧化物酶同工酶譜較正常栗缺少1條酶帶（P1酶帶）[35]。

周志翔等[36-39]對板栗子房內源激素含量與果實發育規律及空苞形成進行研究，結果表明，授粉作用刺激了板栗子房內源GA1+3、iPAs（異丙醇）含量和（GA1+3+iPAs）/ABA值的增加，同時降低了子房內源ABA的含量；正常栗胚胎發育期子房內源激素GA1+3含量、iPAs含量和（GA1+3+iPAs）/ABA值均有2個峰值，呈現“雙峰”型變化模式，而子房內源ABA含量變化趨勢相反；空苞栗子房中相應的內源激素含量及其比值在授粉后即表現出與正常栗的差異，在整個胚胎發育期未出現明顯的峰值，且子房內源GA1+3、iPAs含量和（GA1+3+iPAs）/ABA值呈下降趨勢，ABA含量則呈現出上升趨勢，從而推測子房內源激素含量及其平衡的差異與空苞栗和正常栗果實發育有關。

3.4 生理生化變化、授粉受精、胚胎發育3者間的關系

板栗生長發育過程中營養物質與內源激素等生理生化物質發生變化、授粉受精不良、胚胎發育異常均會導致空苞發生，3者之間存在相關關系。張力田等[40]、何錫山等[41-42]認為造成板栗空苞的主要原因是缺硼。硼與板栗花芽分化及花粉管伸長有關，板栗花粉發芽所需的硼濃度比砂梨高，是蘋果的70倍以上[43]，如果樹體缺硼，即使采取人工輔助授粉措施，也會因為花粉發芽率低或發芽遲緩而影響正常受精；磷與板栗雌花分化有關[44]，也是影響授粉受精的因素之一。如果板栗B、P等營養不足，將直接影響授粉受精，進而導致胚胎發育異常，最終造成空苞。此外，授粉受精、生化物質變化、胚胎發育間作用是又是相互的。空苞栗子房內源激素GA1+3、iPAs含量和（GA1+3+iPAs）/ABA值在授粉期的低水平與授粉不良有關，而其在幼胚發育期的持續下降及ABA含量的持續上升可能導致子房內還原糖、淀粉、蛋白質、氨基酸及無機元素等營養物質的嚴重缺乏，進而導致板栗子房發育停滯，形成空苞[36]。

調控試驗進一步表明，在板栗胚胎發育期和雙受精作用時期及時供給外源營養元素及生長調節物質可有效防治空苞的發生[34]。可見，營養元素充足是保證授粉受精正常和胚胎發育的物質基礎。在解決物質基礎、激素平衡的基礎上考慮授粉受精及胚胎發育對空苞的影響比較有效，授粉受精不良、胚胎發育受阻是造成空苞的直接原因。

4 雄性敗育研究

開花植物中廣泛存在著雄性不育現象。根據遺傳特性，將其分為細胞質雄性不育和核雄性不育兩種。雄性不育在果樹中也普遍存在，在許多果樹如桃、杏、橄欖、文冠果、柑橘、梨等[45]果樹中都發現了核不育或細胞質不育類型，并且在基因型鑒定、雄性不育性狀連鎖的DNA標記獲得等方面取得了顯著成果。

板栗中也存在雄性不育現象，表現為雄蕊發育不正常，不能產生正常有功能的花粉，或早期花序脫落，或發育過程中花序上部分干枯死亡。板栗雄性不育研究相比其他桃等較為落后，但仍取得了不少成果。劉麗華等[46-48]、張靖等[49-50]和趙揚等[51]分別對無花板栗（完全敗育）和短雄花序板栗（不完全敗育）進行研究，發現與正常板栗相比，無花板栗在分化過程中維管束發育異常而導致其雄花序脫落時花藥僅稍膨大，未能形成成熟花粉囊并產生花粉母細胞，屬于無花粉囊型不育；而且雄花敗育過程中3種活性氧清除系統重要的酶SOD、POD、CAT活性及MDA含量變化異常，推測這些保護酶活性的異常變化可能是造成雄花序敗育的生理原因。而短雄花序板栗則表現為雄花序發育至花被分化期時，其上部組織細胞出現異常死亡現象；透射電鏡的超微結構觀察發現，其衰亡過程中細胞呈現有序的死亡變化，由此推測短雄花序發生的異常死亡現象屬于細胞程序性死亡。

徐月等[52]推測短雄花序芽變和對照（同株正常花序）之間的差異與其遺傳物質改變相關，其中一些可能與雄花序變短的結構基因相關。隨后，朱曉琴等[53]利用抑制性消減雜交技術，通過差異性序列分析得到了6類與板栗雄花序變短相關的基因，其中蛋白激酶“receptor-like protein kinase”和“membrane associated guanylate kinase”及“cytochrome P450 monooxyenase”基因與細胞程序性死亡相關，研究認為短雄花序的程序性死亡與信號轉導密切相關，并推測赤霉素可能與短雄花序細胞程序性死亡存在某種關系。

5 小結與展望

我國具有豐富的板栗實生資源和品種資源。長期以來，與板栗有關的生物學研究工作取得了豐碩成果。近代學者對板栗生殖生物學特性進行了較為詳細的研究，揭示了板栗花特性及開花結果習性，明確了花芽分化及內源激素調控機制，明晰了板栗胚胎發育過程，對板栗空苞發生機理進行了詳細研究?？傮w看來，板栗雌花由兩性花發育而來，具有異花授粉結實及花粉直感的生物學特性；營養物質、內源激素是板栗花芽分化及花器官發育的物質基礎，是影響花芽分化和花性別分化的生理原因，也是導致空苞發生的最終原因，授粉受精不良、胚胎發育受阻是產生空苞的直接原因。雖然，板栗生殖生物學研究取得了豐碩成果，但主要集中于形態學、生理學、細胞學領域，而且內源激素在板栗花性別分化中的具體作用尚需進行論證，板栗花發育及空苞發生的分子機理研究尚未取得突破性進展。如何實現從簡單的形態學、生理學向生化及分子生物學的綜合研究轉變，是需要深入探討的問題。

新材料、新種質也帶動著板栗生殖生物學的發展。隨著板栗雄性不育種質的發現，板栗生殖生物學研究進入了一個新的階段。劉麗華等[46-48]對雄花完全敗育品種‘浮來無花’進行了花芽分化及生理生化分析，揭示其為花粉囊型不育，保護酶活性變化異常是導致其敗育的生理原因；北京農學院對不完全雄性敗育種質短雄花序板栗敗育原因進行分析，認為細胞程序性死亡導致雄花序部分敗育，并從中分離出與其相關的基因[47，50]。雄性不育研究加速了板栗生殖生物學與生物技術的結合，并逐漸形成利用生物技術，結合形態學、細胞學、胚胎學對板栗生殖生物學某一方面進行深入研究，從表觀入手，揭示分子機理的體系。

我國擁有豐富的板栗種質資源，除大面積的實生板栗林外，還有約350個品種[7]，且每年不斷有新的板栗品種出現。作者認為板栗雄性不育機理的研究，將會是目前以及今后板栗生殖生物學研究的重點內容。由此帶來的一系列成果，尤其是新種質的獲得和生物技術的應用，將使板栗生殖生物學研究取得突破性進展，加速板栗遺傳改良進程。屆時，人們將完全有能力控制板栗性別分化、授粉受精、胚胎發育過程，板栗遺傳改良將更加緊密的朝著人們期望的方向發展。

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