结构植物学在科研中的应用1.doc

结构植物学在科学研究中应用蔬菜学 112011325001910 袁天成今年，通过学习高级植物形态与解剖学及细胞学研究方法两门课程，我学到结构植物学方面的基础知识，提升了自己对所学专业蔬菜学的理解，对本专业的科研思路与方法有所启发，开拓了自己的科研思维。现就上述课程的初步认识总结如下：1结构植物学定义：结构植物学是植物学科的一个分支学科，包括植物形态解剖学及其相关的实验技术，以及植物细胞学和胚胎学的部分内容，其主要任务是研究植物的细胞、组织和器官在个体发育、系统发育和不同生境条件下显微结构和超微结构的发生、发育规律，以及如何利用这些结构规律为生产实践服务。2研究内容2.1表皮结构对植物表皮结构的观察发现，叶片表皮是植物最外部位，对外界环境的变化所引起的反应非常敏感，且一些特征明显地受基因控制。在表皮中，气孔类型、气孔上下表皮分布的多少以及与表皮细胞的位置等特性往往是植物分类的重要依据。如单子叶植物中天竺葵的叶表皮细胞不规则型排列，而十字花科也表皮细胞则呈现不等细胞型方式排列。双子叶植物的叶表皮的细胞结构就不同，如禾本科植物叶保卫细胞侧角有两个护卫细胞，而天南星科植物的保卫细胞则是被46个副卫细胞包围。因此叶表皮特征在一定程度上能反应出类群间的系统学关系，具有一定的分类价值。植物表皮结构的变化也反映了外界环境对植物的影响。如王仪等1通过扫描电镜观察到助剂对甘蓝叶片表面疏水结构产生影响，由于疏水结构的破坏，有利于药液对甘蓝叶片的渗透。进而讨论了各类助剂影响甘蓝叶片渗透性的作用机理。22厚壁组织与厚角组织观察植物厚壁组织与厚角组织时发现，这两种组织结构主要分布在植物表皮下、茎棱角处及叶脉肋部等部位。厚角组织细胞最显著的特征是细胞壁不均匀加厚。增厚部分常位于细胞的角隅，故有一定的坚韧性，并具有可塑性和延伸性，既可支持器官的直立，又适应于器官的迅速生长。如芹菜、南瓜的茎，其厚角组织成束纵向集中在器官的边缘，使器官外表出现棱角，增强了支持力量。柯曼琴2对紫藤等十三种植物的研究表明，草质的攀缘茎、缠绕茎和匍匐茎植物中，厚角组织是较持久性的支持组织。厚角组织较坚韧，其拉力可与纤维相比，并能承受外界的机械应力。葛菲等人3对厚壁组织的研究认为，厚璧组织可以运用在中草药的显微鉴别上，并列举了利用纤维、石细胞是否存在、纤维不同的形态特征、各类石细胞的特征及其他厚壁细胞的待征等作为依据来鉴别中药。2.3分泌结构某些植物细胞能合成一些特殊的有机物或无机物，并把它们排出体外、细胞外或积累于细胞内，这种现象称为分泌现象。根据分泌物是否排出体外，分泌结构可分成外分泌结构和内分泌结构两大类。通过对不同植物的分泌组织的观察了解到，外分泌结构常见的类型有腺表皮、腺毛、蜜腺和排水器等。内分泌结构包括分泌细胞、分泌腔或分泌道以及乳汁管。某些植物的芳香物质即是由分泌结构合成产生。如乌桕，一品红等蜜腺分泌有香味的蜜汁，招引昆虫，以利传粉4。由于含有l0余种生物碱而具有较大药用价值的石蒜属植物，其生物碱的形成及分泌与分泌结构关系密切。对有关生物碱与分泌结构的相关关系、分泌物的成分等方面的研究给予了一定启示5。2.4细胞学研究与形态解剖的结合图1.蚕豆染色体视野1图2.蚕豆染色体视野2图3.蚕豆染色体视野3笔者认为高级植物形态与解剖学与细胞学研究方法两门课程，同属结构形态学范畴，在实验方法上有共通之处，在实际操作中存在许多相互借鉴的地方。于是借课程实验之机，以染色体数目少而大、且制片相对容易的蚕豆为材料，进行了细胞学方面的初步研究。实验验证了蚕豆一套染色体为12条，但是本实验染色体核型特征并不明显(如图所示)。一般认为6，造成这种情况的原因可能是预处理液浓度和温度过高、处理时间太长、固定的时间太短等因素。梁国鲁等人7认为预处理是植物体细胞染色体制片的关键环节。如可以采用8-羟基喹啉与秋水仙素混合液预处理，染色体浓缩适宜，着丝点清晰，分散性好，且随体明显。混合处理可能综合了两种药剂的优点，单独使用则达不到好的效果。实验明确了蚕豆各染色体的基本形态、掌握了去壁低渗火焰干燥法染色体制片技术，也为下一步自己关于甘蓝的细胞学研究等奠定了基础。3实验操作中的启示3.1 基本的实验操作严格遵守实验室操作规程。做好实验室仪器使用记录，以便及时的检查和维护。注意实验室的安全操作，包括人员安全和仪器设备安全两个方面。就本课程而言，注意植物切片的轻拿轻放，尽量防止玻璃切片破碎扎伤自己和他人；避免珍贵切片的破损；避免显微镜的磕碰和滑落等，小心搬动显微镜；镜头污染及时清洁，如遇异常及时报告维修。3.2 严谨的科研态度实验室操作严格遵守实事求是的态度。力求真实反映实际观察到的现象，如实绘制视野下的情形。清晰标注图示的结构。33 采用多媒体数字教学积极使用实物投影仪，如对于比较小的新鲜植物材料，如花、种子、低等植物等，植物材料经投影放大后，学生就能在投影幕布上看到真实、有颜色的植物图像8。计算机辅助教学实验，利用数码摄像等技术，将显微镜、数码相机与计算机相连接，实现及时快捷的拍照记录，增加实验操作的效率。3.4 结构植物学在育种工作中的应用通过对植物的形态学解剖观察，可以指导我们在遗传育种方面做相应的品种改良。如土壤干旱时小麦根系的解剖结构有所变化9。裘昭峰等10研究也表明，小麦茎节间大小、维管束数目、面积还与穗粒数和粒重有关，大小维管束数目与穗粒数呈显著正相关，以穗下节间最为明显。植物的形态学解剖也指导园艺植物抗病虫害、光合系统及光合性能的方面的研究也有所报道。如近期本实验室人员通过石蜡切片观察根肿病对甘蓝的影响。3.5 与其他学科领域的融合和相互借鉴根据近年来国内外植物科学的发展趋势，我国结构植物学今后在研究内容上应积极与细胞学、植物生理学等学科结合，争取理论创新和实践创新。3.6 启发开放性思维运用高级植物形态与解剖学的方法指导今后的科研工作，拓宽自己的思路，从宏观方面把握科研方向。运用其他学科及相关课程的实验方法辅助自己的科研试验，使试验方案更加科学合理，从而提高工作效率，不断完善各项工作。参考文献：1 王仪,张立塔,郑斐能,陈福良,梁文平.助剂对高效氯氰菊酯在甘蓝叶片表皮渗透性的影响.中国农业科学,2002,35(1):33-37。2 柯曼琴.缠绕茎、攀缘茎、匍匐茎的支持力解剖学研究.曲阜师范大学学报,l995,lO,24(4):91-943 姚振生,葛菲.植物厚壁组织及其在生药学上的应用.江西中医学院学报,1992,14(1):56-574 戴启金,戴启银.植物的芳香性与分泌结构.生物学通报,2005,3(4):10-115 李爱荣,周坚.中国石蒜叶分泌结构的发育解剖学研究.江西农业大学学报,2005,2,1(27):17-21 6 汪之波,高清祥,孙继周,马全林.资源开发与市场珍稀濒危植物裸果木生物学特性研究,2009,25(6):481-483,5097 劳世辉,魏岳荣,盛鸥,梁国鲁.菠萝蜜的染色体制片优化及核型分析.中国农学通报,2011,27(16):215-2198 白志川,王海洋,李先源.植物学课程建设的实践与探索西南农