挑战杯科技创新

序号：编码：第十一届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛华南农业大学选拔赛作品申报书作品名称：活性氧在金鱼草切花向重力性反应中的信号转导作用所在学院：园艺学院申报者姓名（集体名称）：CHANGE类别：□自然科学类学术论文□哲学社会科学类社会调查报告和学术论文□科技发明制作A类□科技发明制作B类

说明1.申报者应在认真阅读此说明各项内容后按要求详细填写。2．申报者在填写申报作品情况时只需根据个人项目或集体项目填写A1或A2表，根据作品类别（自然科学类学术论文、哲学社会科学类社会调查报告和学术论文、科技发明制作）分别填写B1、B2或B3表。所有申报者可根据情况填写C表。3．表内项目填写时一律用打印，字迹要端正、清楚，此申报书可复制。4．序号、编码由竞赛组委会填写。5．学术论文、社会调查报告及所附的有关材料必须是中文（若是外文，请附中文本），请用4号楷体打印在A4纸上，附于申报书后，字数在8000字以内,调查报告类每篇在15000字以内。6．其他参赛事宜请向校团委咨询。联系电话：85283396，电子邮箱：xtw@

A2．申报者情况（集体项目）说明：1.必须由申报者本人按要求填写；2.申报者代表必须是作者中学历最高者，其余作者按学历高低排列；3.本表中的学籍管理部门签章视为对申报者情况的确认。申报者代表情况姓名刘华明性别男出生年月1986.12学院园艺学院系别、专业、年级05级园艺（生物技术方向）学历本科学制4入学时间2005.09作品名称活性氧在金鱼草切花向重力性反应中的信号转导作用毕业论文题目外源一氧化氮对金鱼草切花保鲜的影响通讯地址华南农业大学跃进南宿舍区40611邮政编码510642办公电他作者情况姓名性别年龄学历所在单位范玉女21本科园艺学院陈会星男20本科园艺学院李韵琦女20本科园艺学院李茂女20本科园艺学院资格认定学院学籍管理部门意见以上作者是否为2009□是□否（学院盖章）年月日院、系负责人或导师意见本作品是否为课外学术科技或社会实践活动成果。□是□否负责人签名：年月日

B1．申报作品情况（自然科学类学术论文）说明：1．必须由申报者本人填写；2．本部分中的科研管理部门签章视为对申报者所填内容的确认；3．作品分类请按作品的学术方向或所涉及的主要学科领域填写；4．硕士研究生、博士研究生作品不在此列。作品全称活性氧在金鱼草切花向重力性反应中的信号转导作用作品分类（D）A．机械与控制（包括机械、仪器仪表、自动化控制、工程、交通、建筑等）B．信息技术（包括计算机、电信、通讯、电子等）C．数理（包括数学、物理、地球与空间科学等）D．生命科学（包括生物、农学、药学、医学、健康、卫生、食品等）E．能源化工（包括能源、材料、石油、化学、化工、生态、环保等）作品撰写的目的和基本思路本项目通过应用AT,MJ，SA、AT、Imidazole、SNP等活性氧诱导剂和抑制剂处理:首先通过不同药剂诱导处理，观察诱导和抑制效果和取出适量的样品待测定。然后利用药剂处理后探讨NADPH氧化酶活性变化、活性氧含量;探讨活性氧与生长素积累和扩展蛋白的关系。药剂处理后测定上下皮层组织SNP（硝普钠）与金鱼草向重力性的关系。通过上述人为调节活性氧变化，了解这些处理对金鱼草切花向重力性反应的影响。最终得出活性氧与金鱼草切花弯曲生长的关系，了解在金鱼草切花向重力性反应过程中活性氧信号与钙信号的相互关系。作品的科学性、先进性及独特之处1、国际上向重力性反应的研究主要集中在根尖或胚芽，以成熟的切花为材料的研究还很罕见。对于如何调控切花在贮运过程中的弯曲生长具有重要意义，对空间植物学研究具有重要借鉴作用。2、活性氧信号是近几年来才被提出并受到高度重视，在动物和植物信号转导中起到了重要作用。而活性氧与植物向重力性反应关系方面报道仅2篇。3、虽然钙信号在植物向重力性反应中作用已有大量的研究及报道，但在植物信号转导方面，活性氧信号与钙信号的内在联系目前研究的不多。本研究拟在研究活性氧信号的基础上，研究两者之间的内在联系，对于人们理解活性氧信号与钙信号如何共同调节植物向重力性反应具有重要的意义。作品的实际应用价值和现实意义金鱼草切花向重力性研究成果将有助于人们理解金鱼草及其他鲜切花采后的向重力性反应规律，有助于人们进一步探讨适当的控制金鱼草及其他鲜切花采后弯曲的贮运技术。此外，也有助于人们更好地理解农作物的倒伏机理及其研究相应的控制措施；对于空间植物学研究也具有十分重要的借鉴作用；有助于人们理解植物在太空失重状态下的生长规律。学术论文文摘切花是目前花卉商品主要的销售形式，占世界花卉产品的50％左右。发达国家切花的消费量约占花卉总消费量的60％，我国切花的消费量也逐年迅速提高。以广州市为例，近年来每年切花销售量近3亿枝，广州市岭南花卉市场每天向全国各大城市发送切花约200吨。云南斗南村市场日上市量为300－400万枝，每天有100多吨鲜切花通过航空运输销往海内外。许多切花在水平装箱运输过程中，常发生花茎向上弯曲的现象，特别是一些花序比较长的切花种类如金鱼草、唐菖蒲、飞燕草；导致商品价值降低。这样的现象被称为“向重力性反应”。这类切花包装时需要垂直放置于专门设计的包装箱中，大大增加了鲜切花的包装运输成本。植物感应重力信号的变化后，须把重力信号转换为生物化学信号，生物信号进一步转导放大，最后引起生理反应。感应重力信号的细胞被称为平衡细胞，内有数量不等的淀粉粒。重力方向的改变导致淀粉粒位置的重新定位，从而激发生物化学信号的发生，引起根惑茎下侧的生长素含量的提高，从而抑制（根）惑促进（茎）下侧生长，导致可观察的向重力性反应。Ca2+作为重要的第二信使在植物信号转导中具有中心作用，参与了植物向重力性反应的各个环节。包括重力、红光、ABA、赤霉素、干旱、盐害、冷害等在内的信号均能诱导植物细胞质内的Ca2+浓度提高，从而将信号通过钙结合蛋白如钙调素、依赖钙的蛋白激酶、依赖钙的磷酸化酶等转导放大。水平放置植物的根或茎，其下侧组织的钙浓度比上侧高；研究还发现Ca2+从组织上侧定向往下侧运输。当用Ca2+拮抗剂如钙离子通道抑制剂（Lacl3）、Ca2+螯合剂（EDTA、EGTA、BAPTA）等处理金鱼草切花时，能抑制切花的向重力性反应。张昭其老师以金鱼草切花向重力性反应部位（弯曲部位）的皮层组织为材料，纯化了细胞膜和内置网膜的钙泵，发现水平放置的金鱼草切花，反应部位钙泵活性提高了，其中下侧活性比上侧活性明显高，说明重力性信号的改变诱导了细胞质Ca2+浓度的提高（钙信号）。活性氧作为植物细胞内的信号分子越来越受到人们的关注，并被认为参与了植物的向重力性反应。活性氧如超氧物离子自由基（O2·）、羟自由基（·OH）、过氧化氢（H2O2）等，过去一直被认为植物代谢过程中的毒副产品，然而，近年来越来越多的研究表明，活性氧不仅是细胞代谢中有害的副产品（浓度高时）更是细胞信号转导和调控的重要组成部分。Joo等首次报道了重力信号可诱导玉米根下侧活性氧提高，采用抗氧化剂处理以消除活性氧的浓度梯度，则可抑制根的向重力性反应。Friedman等采用水杨酸处理金鱼草等几种切花，发现水杨酸可以有效抑制切花的向重力性反应，推测水杨酸处理后，诱导植物积累活性氧，从而消除了花茎上下侧的活性氧梯度。但是，在植物向重力性反应过程中，活性氧如何产生，目前未见有类似报道。已有研究表明，活性氧信号与钙信号密切相关细胞质内Ca2+浓度（钙信号）取决于细胞膜上的Ca2+通道活性惑开放程度、质膜Ca2+泵、质膜Ca2+运转系统的激活程度等，活性氧对上述调节因素都表现一定的调控作用。Pei等在ABA诱导植物对干旱的抗性研究中首次发现，ABA处理可诱导活性氧含量提高，而活性氧可大大激活离体细胞的钙通道活性，首次将活性氧信号与钙信号联系起来，表明活性氧信号与钙信号协同参与了植物的信号转导。拟南芥NADPH氧化酶催化产生的活性氧，使细胞膜发生超极化，能激活质膜Ca2+通道，导致细胞质Ca2+浓度升高，促进根细胞的伸长和根毛的发生。玉米叶片的伸长区产生大量活性氧，用NADPH氧化酶抑制剂DPI处理，活性氧的积累受到抑制，同时抑制了叶片伸长区的生长，这种抑制作用能够被外源H2O2部分逆转，说明活性氧对于玉米叶片的发育是必需的。反过来，用通道阻断剂和螯合剂处理植物，对活性氧的生成也有抑制作用。可见，植物体内钙信号和活性氧信号是密不可分的，两者同时在植物环境信号转导中起作用。金鱼草切花向重力性反应信号转导过程中，活性氧信号与钙信号之间具有什么内在关系？阻断其中一个信号是否相应地阻断随后的信号转导途径，目前不是很清楚。NADPH氧化酶活性变化及其调节可反映活性氧信号变化，而钙通道与钙泵的活性变化及调节可反映钙信号变化。在植物正常代谢过程中，活性氧可通过多种途径产生，如光呼吸、电子传递链等，植物相应地有一整套防御系统，使之产生与清除保持平衡，不至于危害植物代谢。但作为植物环境信号物质，活性氧主要是通过细胞膜NADPH氧化酶催化形成的。因此，细胞膜NADPH氧化酶活性的变化及其调节可间接反映出细胞内活性氧信号的变化情况，该酶在植物环境信号转导中可能起到了非常重要的作用并受到研究者的高度重视。在金鱼草切花向重力性过程中，探讨细胞膜NADPH氧化酶调节规律，对进一步理解活性氧在向重力性反应中的作用具有重要理论与现实意义。作品在何时、何地、何种机构举行的会议上或报刊上发表及所获奖励实验尚未完全结束，因而暂未发表。鉴定结果请提供对于理解、审查、评价所申报作品具有参考价值的现有技术及技术文献的检索目录[1]《植物向重力性运动教学及其新概念——向重力性定点角（GSA）》，植物生理学通讯2004/03[2]《钙_植物对重力定向生长反应的介质》，中山大学研究生学刊(自然科学版)，1994/01[3]《细胞骨架和高等植物的向重力性》，自然杂志，2007/06[4]《萘氨甲酰苯甲酸_外源IAA和GA_3对拟南芥根的伸长和向重力性反应的影响》，植物生理学通讯，2007/04[5]《赤霉素对水平放置水曲柳幼苗的负向重性和木材形成的影响》云南植物研究，2003/03申报材料清单（申报论文一篇，相关资料名称及数量）[1]申报论文一篇[2]实验效果展示图片科研管理部门签章年月日C.当前国内外同类课题研究水平概述说明：1.申报者可根据作品类别和情况填写；2.填写此栏有助于评审。1、国际上向重力性反应的研究主要集中在根尖或胚芽，以成熟的切花为材料的研究还很罕见。对于如何调控切花在贮运过程中的弯曲生长具有重要意义，对空间植物学研究具有重要借鉴作用。2、活性氧信号是近几年来才被提出并受到高度重视，在动物和植物信号转导中起到了重要作用。而活性氧与植物向重力性反应关系方面报道仅2篇。3、虽然钙信号在植物向重力性反应中作用已有大量的研究及报道，但在植物信号转导方面，活性氧信号与钙信号的内在联系目前研究的不多。本研究拟在研究活性氧信号的基础上，研究两者之间的内在联系，对于人们理解活性氧信号与钙信号如何共同调节植物向重力性反应具有重要的意义。D.推荐者情况及对作品的说明说明：1．由推荐者本人填写；2．推荐者必须具有高级专业技术职称，并是与申报作品相同或相关领域的专家学者或专业技术人员（教研组集体推荐亦可）；3．推荐者填写此部分，即视为同意推荐；4．推荐者所在单位签章仅被视为对推荐者身份的确认。推荐者情况姓名张昭其性别男年龄职称教授工作单位华南农业大学员园艺