编写教材五十年的回顾

上一世纪50年代初,我在东北师范大学教书。这时候接受教育部的任务,编写《植物生理学》教材,1958年出版。以后多次修改,今年（2008）夏又将出新版。五十年来,此书不断修改,先后出了八版,是我国目前影响面最广、发行时间最长、发行量最大的植物生理学教材,对我国植物生理学教学起到了指导作用。     

植物SUMO化修饰及其生物学功能

SUMO化修饰是细胞内蛋白质功能调节的重要方式之一。植物中的SUMO化修饰途径由SUMO分子和SUMO化酶系组成。SUMO化修饰是一个可逆的动态过程。SUMO前体蛋白在SUMO特异性蛋白酶的作用下成熟,随后通过SUMO活化酶、SUMO结合酶和SUMO连接酶将靶蛋白SUMO化,最后SUMO特异性蛋白酶将SUMO与靶蛋白分离,重新进入SUMO化循环。初步研究表明,植物SUMO化修饰参与植物花期调控、激素信号转导、抗病防御以及逆境应答等生理过程。     

外来入侵植物的氮代谢及其土壤氮特征

研究了4种外来入侵植物(五爪金龙、南美蟛蜞菊、金腰箭和马缨丹)和1种本地植物鸡矢藤(对照)的氮代谢及其土壤氮特征.结果表明:外来人侵植物的组织硝酸还原酶活性、根际土壤NH4-N、NO3-N含量、蛋白酶活性和脲酶活性均较高,分别为鸡矢藤的1.65～4.34、1.56～2.15、1.72～3.11、1.43～3.23和1.41～3.33倍,而植物组织硝态氮含量则较低,仅为鸡矢藤的17.5%～50.6%.相关分析表明:植物组织硝酸还原酶活性与根际土壤总氮、NH4-N、NO3-N含量呈显著正相关(P<0.05),与蛋白酶活性和脲酶活性呈极显著正相关(P<0.01).这说明,外来植物入侵使土壤氮代谢加快,氮的生物有效性增强,氮同化能力提高,并且较好地将植物体氮素代谢与土壤氮素代谢协调起来.因此,较强的氮素同化能力与加速土壤氮素的转化可能是植物成功入侵的重要机制之一.     

紫色甘薯品系6种酶的同工酶分析

采用聚丙烯酰胺凝胶电泳技术,选用过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)、细胞色素氧化酶(CYT)、淀粉酶(AMY)、酯酶(EST)、苹果酸脱氢酶(MDH)等六种酶的同工酶系统对14个紫色甘薯品种(系)进行了同工酶分析.结果表明:过氧化物酶(POD)、细胞色素氧化酶(CYT) 、超氧化物歧化酶(SOD)等三种酶的同工酶酶谱很丰富,分别有13、11、10条酶带;淀粉酶(AMY)、酯酶(EST)、苹果酸脱氢酶(MDH)等三种酶的同工酶酶带相对较少,分别为4、7、7条.聚类分析结果表明,所有供试紫色甘薯品系或品种分成7类:I类包括品系A1、A2、A7;II类包括品系B1～B3;III类包括品系B7和B8;IV类只有品系B9;V类包括品系A3、A4、A6;VI类只有品系A5;VII类只有品种"山川紫".     

两种不同根系类型湿地植物的根系生长

实验设计了一个水培系统，利用生活污水培养，对4种“须根型”植物美人蕉、风车草、象草和香根草和4种根茎型植物菖蒲、水鬼蕉、芦苇和水烛的根系生长进行比较研究。该系统由用于盛污水的塑料桶（顶部直径36．5cm，底部直径30．Ocm，高34．5cm）和用于固定植物于水面的泡沫板构成。每桶种植1株植物，每种种5株。水培至10周时，须根型植物的平均根数达到1349条／株，而根茎型植物的平均根数只有549条／株。实验结束（水培第21周）时，须根型植物的平均根生物量为11．3g／株，根茎型植物的平均根生物量为7．4g／株。须根型植物根系中，d〈1mm的细根生物量占根系总生物量的51．9％，而根茎型植物d〈1mm的细根的生物量只占25．1％。根茎型植物的根生物量与地上生物量的比值为0．2，显著高于须根型湿地植物（0．1）。须根型湿地植物的根系表面积（6933cm^2／株）极显著地高于根茎型湿地植物（1897cm^2／株）。根茎型湿地植物根的平均寿命（46．6d）较须根型湿地植物根的平均寿命（34．8d）长。美人蕉的平均根数达1871条／株，根表面积达到22832cm^2／株，远较其他种高。     

怀念郑慈英教授

暨南大学周天鸿副校长题词暨南大学生物系郑慈英教授是我国著名鱼类学、鱼类分类学专家,通过几十个春秋如一日的辛勤耕耘,在国内外众多同行学者、大师的协作与共同努力下,组织完成了《珠江鱼类志》的编写这一里程碑式的工作(1989年9月科学出版社出版),在华南鱼类学研究中做出了继先驱林书颜教授之后又一个十分重要的贡献。郑慈英教授1922年11月生于广东省龙川县佗城。少年时代他追求科学和进步,1937年在龙川一中就读的时候,日本帝国主义发动了侵华战争,他积极参加抗日救亡宣传活动,次年加入”抗先”组织,1939年又光荣地加入中国共产党。1940…     

剪接因子SQD在家蚕中的表达定位与功能分析

BmSQD（Bombyx mori SQUID）是一种具有RRM结构域（RNA recognition motif, RRM）的核内不均一核糖核蛋白（heterogeneous nuclear ribonucleoproteins, hnRNPs）。为探究SQD在家蚕中的表达定位和功能,在生物信息学分析和克隆表达与抗体制备的基础上,本文通过对变态发育和胚胎发育时期部分组织的BmSQD蛋白水平和mRNA水平表达量进行分析,辅以组织细胞定位的免疫组化分析,对SQD蛋白的基本特性和在家蚕Bombyx mori中的表达定位及功能进行了研究。生物信息学分析显示,昆虫中的SQD同源基因相似性高,尤其是SQD蛋白二级结构的α螺旋和β折叠按照β1-α1-β2-β3-α2-β4的空间顺序组合形成的两个RRM结构域在昆虫中高度保守;BmSQD是一种亲水性且具有特定空间结构的hnRNPs蛋白,存在潜在的磷酸化位点;BmSQD在家蚕中的大部分组织中都有表达,尤其在卵巢与精巢等重要组织,且主要在家蚕发育的重要时期如胚胎发育与变态发育时期高表达,主要定位在细胞核内,对基因转录后调节起到剪接调控作用。本文为研究SQD蛋白在昆虫变态发育和胚胎发育中的剪接调控机制提供数据参考的意义。     

基于学科前沿提高学生核心素养的教学设计——以“光合作用的原理和应用”为例

随着新一轮教育改革的深化,课程标准对结合前沿知识教学提出了更高的要求。生物学学科发展突飞猛进,而学科前沿素材是教科书的良好补充。本文以“光合作用的原理和应用”为例,探讨“人工合成淀粉”这一前沿素材在教学中的应用,进行提高学生核心素养的教学实践。从课前收集资料、延续教学情境、设计认知冲突、明确科学原理、构建知识体系、布置课后习题6个阶段层层递进,挖掘前沿素材与课内知识的关联内容,着重强化学生的科学思维和社会责任,以期为一线教学提供参考。     

昆虫肠道微生物的研究进展和应用前景

昆虫肠道的独特结构和理化性质为多种多样的微生物定殖提供了特殊环境,肠道微生物的群落组成与宿主昆虫的生长发育、代谢繁殖等生命活动密切相关。种类丰富多样、生态位分布广泛的昆虫体内含有大量特化的肠道微生物群落,经过长期协同进化形成的共生关系具有多方面无可替代的优势。这种相对稳定的共生关系对昆虫整个生命周期具有极其重要的作用,肠道微生物不仅为宿主提供重要的营养物质、协助消化食物、提高宿主防御和解毒能力,还影响宿主昆虫的寿命、发育周期以及交配与繁殖能力等。同时,昆虫肠道微生物在农业、生态、医药以及能源环保等多个学科领域也显示出了巨大的应用前景。本文就昆虫肠道微生物群落的多样性、功能和影响肠道微生物生存因素,以及应用前景等方面进行综述,讨论了昆虫肠道微生物的最新研究进展。     

利用CRISPR/Cas9双元转基因体系探究家蚕配子生成素结合蛋白基因Bmggnbp2的功能

【目的】配子生成素结合蛋白2(gametogenetin binding protein 2,ggnbp2)在哺乳动物配子发生等生殖相关过程中发挥重要作用。本研究以家蚕Bombyx mori为模型,探究驯化基因ggnbp2的生物学功能,为鳞翅目昆虫中该基因的深入研究提供线索。【方法】在NCBI GenBank数据库通过序列比对检索到翅目昆虫ggnbp2基因的序列;通过贝叶斯法构建系统发育树进行ggnbp2基因的系统发育分析。根据我们前期研究建立的家蚕-野桑蚕Bombyx mandarina群体基因组多态性数据,对家蚕中Bmggnbp2进行选择信号分析;利用已发表的基因芯片数据分析Bmggnbp2在家蚕5龄第3天幼虫中的组织表达特征。利用CRISPR/Cas9双元转基因体系构建Bmggnbp2敲除突变体,测定分析突变体与对照品系Nos-Cas9在繁殖性状(单雌产卵量和卵孵化率)以及与对照品系U6-Bmggnbp2 sgRNA和Nos-Cas9经济性状(全茧重、蛹重和茧壳重)的差异。【结果】ggnbp2在鳞翅目昆虫中广泛存在,且高度保守,并且在家蚕中具有强烈的人工选择信号。Bmggnbp2在家蚕5龄第3天幼虫的脑、卵巢、精巢和丝腺中均高度表达。利用CRISPR/Cas9双元转基因体系成功获取家蚕Bmggnbp2基因的嵌合体敲除突变体△Bmggnbp 2。与对照Nos-Cas9精巢的典型肾形不同,突变体△Bmggnbp 2的精巢呈椭圆形,并且表面出现一层较厚的黄色覆盖物,但突变体△Bmggnbp 2单雌产卵量和卵孵化率与对照品系Nos-Cas9以及全茧重、蛹重和茧壳重与对照U6-Bmggnbp2 sgRNA和Nos-Cas9均没有显著差异。【结论】GGNBP2在鳞翅目昆虫中对繁殖的影响可能并没有在哺乳动物中那么至关重要,其具体的作用机制仍需要进一步探讨。