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发育生物学研究方向精选(九篇)

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发育生物学研究方向

第1篇:发育生物学研究方向范文

张凌云,博士,39岁,现任北京林业大学副教授,硕士生导师。仅仅翻开她的简历,我们就目睹了一位林业科研人的成长轨迹:1997年本科毕业于河北农业大学园艺学院,2000年硕士毕业于山东农业大学园艺学院,2003年博士毕业于中国农业大学农学与生物技术学院,2003-2006年任职于中科院植物研究所生物学博士后流动站。2006年,进入北京林业大学工作。2010-2011年在美国加州大学伯克利分校做访问学者。

目前,张凌云博士的主要研究方向为经济林果实发育的细胞与分子生物学,裸子植物有性生殖生物学。2005年获得全国百篇优秀博士学位论文奖励,2006年入选教育部“跨世纪优秀人才支持计划”,2008年获中国林学会第二届梁希青年论文奖二等奖,2009年荣获第十届中国林业青年科技奖,2010年获北京林业大学第二届科教之星。SCI刊物Plant cell reports,Physiologia Plantarum审稿人。主持和参加国家自然科学基金面上项目及省部级项目多项。发表研究论文30余篇,其中多篇发表在PlantPhysiology,

Journal of ExperimentalBotany.Plant Cell and Environment,Plant Cell and Physiology等国际重要刊物上。SCI收录17篇。获得授权国家发明专利4项,参编教材1部。

然而,采访中,年轻有为的张凌云博士却与记者想象不同。她温文尔雅,谦逊低调,迫使人只能从她讲述的科研攻坚历程中去描摹这样一位为了林业科研不懈奋斗的巾帼科研人。

醉心经济林果实发育分子机理研究

经济林是我国森林资源的重要组成部分,也是生态效益、经济效益和社会效益相结合最好的林种。长期以来,经济林为我国工业、农业、医药、国防等诸多领域提供了大量的原材料,为满足人民生活需求、增加农民收入、促进区域经济发展发挥了重要作用。

以高科技手段促进我国经济林发展,是张凌云博士一直以来的使命和追求。近年来,她深入经济林果实同化物运输和卸载领域,通过长时间摸索,成功建立了羧基荧光素探针活细胞示踪一激光共聚焦造影技术,首次将羧基荧光素酯CFDA引入木本果实韧皮部实时追踪同化物的卸载情况。该技术系国际首创,解决了荧光物质难以引入木本植物韧皮部的难题,实现了木本植物碳水化合物卸载的实时追踪,大大加速了木本果树同化物运输与品质调控研究进程。

以经济林中重要栽培品种为突破口,实现科技兴林,张凌云做出了不懈努力。她的团队利用激光共聚焦显微技术,结合细胞生物学技术、免疫定位技术和蛋白印迹等手段,系统地研究了苹果、葡萄、核桃、枣等果实中同化物卸载路径及机制,实现了技术和理论的双重突破,为果实同化物运输和经济林分子育种奠定了坚实的理论基础。其主要研究成果发表于Plant Physiology等国际重要刊物上,受到国际范围内的广泛关注,多次应邀在国内外学术会议上做报告。

积极开拓裸子植物有性生殖生物学

裸子植物是林业生产上的主要用材树种,我国用在建筑、造船、家具上的木材,大部分是松柏类植物,如东北的红松,南方的杉木。裸子植物又是重要的工业原料植物,在人民生活中都有重要的用途。然而,由于自然环境的变化,我国一些裸子植物正日益成为濒危物种。因此,通过开展繁殖理论与技术的研究,以缓解珍稀濒危植物的生存危机成为诸多科研工作者努力的方向。

多年来,张凌云博士锁定裸子植物花粉管极性生长分子机理开展了深入的探讨,并取得了不俗的成绩。在青杆花粉中首次克隆到微管蛋白同源基因PwTUA1和PwHAP5转录因子,并对其功能和调控机理进行了深入研究。发现PwTUA1在调控和提高花粉萌发率和花粉管生长速率方面起着重要作用,并受到钙和硼的诱导,为缩短裸子植物生殖周期提供了新的思路;克隆到编码CCAAT框结合蛋白类型的转录因子PwHAP5,首次证实该转录因子具有调控花粉管发育及抗逆的双重功能。上述主要研究结果发表在国际重要刊物Journal of Experimental Botany上,大大丰富了花粉管极性生长理论,有望通过生物工程手段加速裸子植物分子育种,缩短生长发育周期,为提高珍稀、濒危及花粉萌发困难的裸子植物有性生殖能力提供了重要的理论依据和科学参考。

林业科研领域的巾帼英才

由于扎实的探索和不懈的付出,十几年来,张凌云博士始终坚守在林业科研的第一线,潜心研究,在我国经济林果实发育分子机理及裸子植物有性生殖生物学领域取得了卓越的成绩,受到国际学术界的高度认可与好评,并受邀担任中国植物学会植物结构与生殖生物学会理事,《自然科学进展》和《电子显微学报》审稿人,《生命世界》杂志编委;国家自然科学基金评审专家等。

科研需要不断突破,张凌云从来不会放松对自己的要求。目前,由她主持的国家民口科技重大专项课题已经结题。在针对该专项开展了一系列研究中,她带领课题组在我国特色植物腊梅、四翅滨黎、青杆等植物中获得具有自主知识产权的、具有较大应用前景的高抗、多抗基因多个,并对其进行了功能研究。相关成果发表在Journalof Experimental Botany等期刊上。申请或授权国家发明专利11项。超额完成项目任务。他们从青杆花粉中首次克隆到编码CCAAT框结合蛋白类型的转录因子PwHAP5,并对其功能和调控机理进行了深入研究。应用实时定量PCR发现PwHAP5基因主要在针叶、花粉部位表达,并受到钙离子的诱导。进一步实验证明,该基因在花粉萌发初期表达量开始升高,在花粉管发育的整个时期都进行高表达。利用基因枪轰击过表达PwHAP5改变了青杆花粉管生长方向,而PwHAP5RNAi的花粉管却生长正常,生长未受到影响。进一步,应用酵母双杂交和双分子荧光互补实验筛选并证实了PwHAP5可以和PwFKBP12进行互作,并参与花粉管发育过程。转基因研究发现,该基因参与了植物抗旱、盐等多种逆境胁迫过程。该研究首次证实HAP5转录因子在调控花粉管发育及生长方向调控以及抗逆方面发挥了重要作用。

第2篇:发育生物学研究方向范文

[关键词]神经生物学 课程内容 教学心得

[中图分类号] G642 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437(2013)18-0052-02

[收稿时间]2013-06-10

[作者简介]范娟(1980-),女,陕西蒲城人,讲师,研究方向:神经生物学方面的教学和研究。

神经生物学是研究脑的结构和功能的一门学科,是生命科学的前沿学科之一。它是融神经解剖学、神经生理学、神经化学、分子生物学、心理学、神经药理学、神经病理学等多个学科为一学科,是从系统、器官、细胞和分子多层次探索神经系统结构和功能的一门学科。神经科学作为生命科学的一个分支,在20世纪的后20年里得到了飞速的发展,目前已经成为生命科学领域内最重要和最为活跃的学科之一,也是综合性最强的学科之一。在许多欧美国家的高等院校,已经将神经生物学(或神经科学)作为生物类专业和医学专业本科生的一门必修课。随着我国高等教育与国际的逐步接轨,越来越多的学校也将神经生物学作为生物类本科的一门必修课或选修课。

对于师范类院校,在生物类师范和非师范本科生中开设神经生物学课也是十分必要的。对于师范生,神经科学的发展和教育模式的发展息息相关。许多教育模式的提出都基于脑科学的发展。对于将来要成为教师的师范生来说,只有了解脑科学,关注脑科学的发展,才能思考适于脑的教学模式和氛围。对于非师范学生,通过这门课使他们对神经科学有一个整体认识,并且了解神经科学的发展和前沿,这有可能开启他们对神经科学的兴趣,成为他们从事神经科学工作的开端,为我国的神经科学领域吸引更多的人才。

因此,从2006年起,我们学校在生物类师范和非师范本科生中开设神经生物学作为选修课。经过几年的实践,我们对于神经生物学的教学取得了以下几点心得:

一、加强岗前培训,严把授课资格

每年对任课教师进行岗前培训,学习相关的教育理论、教育技术和教学管理制度,并进行实验技术培训。通过这些知识的系统学习,加强教师的理论水平。新教师在一年之内必须完整地听一轮本教研室神经生物学理论和实验教学课,由于我们的课程内容和神经解剖学、神经生理学、神经药理学、分子神经生物学等内容密切相关,所以新教师也要听相关课程的一些理论和实践课,以免重复内容太多,同时也学习其他教研室老师的经验。教研室安排指定的教学经验丰富的老教师对青年教师进行一对一的辅导,从课堂教学设计、幻灯片制作、教案书写和讲课语气等多方面给予指导。严格执行新课预讲试讲制度,新教师在承担教学任务前必须在教研室进行预讲。

二、合理设计课程内容,满足多方面需要

该学科的主要特点是范围广、牵扯面多,需要讲授的内容繁多,而且发展极为迅速,每章内容都是一个新的体系,内容所涵盖的知识点既有一定的深度又有一定的广度。同时神经生物学这门学科还面临着课程内容多、学时少等诸多问题。除此之外,因为神经生物学是一门多学科交叉的学科,所以需要尽量避免与其他学科内容重复。针对这些问题,怎样设计整个课程内容就显得非常重要。过于简单很难引起学生的兴趣,因为其中部分内容他们已经通过别的课程学习过;而过于精深,学生则很难听懂,容易引起厌学情绪。因此,我们在课前了解不同专业、不同层次的学生的知识基础、能力基础和思想基础,尽量满足师范类和非师范类两种学生的需要。在具体实施中,我们首先讲解神经生物学基本的问题,如神经元的结构和功能,神经元间的信号传递与调控,信息整合等;其次,介绍神经科学的几个主要方面,如各个神经系统的感觉、运动、情绪、学习记忆、认知等功能及神经系统的发育、可塑性问题;最后,为了满足学有余力的学生更进一步的需要,聘请校内外神经科学领域的专家,就他们所研究的领域进行专题讲座。每次讲座后,学生就专家讲座的内容进行提问,一方面培养了学生的科研思维能力;另一方面,通过这种与专家的交流,进一步激发了学生对于神经生物学学习的兴趣。而每次授课后,专家除了当堂针对同学感兴趣的问题进行解答外, 还留下联系方式, 以便进一步交流指导。这种专题讲座的教学形式极大地调动了学生们的学习积极性,受到了学生们的普遍好评。

三、注重神经科学研究方法的讲授

多学科、多层次的综合研究被认为是神经科学研究的一个显著特点。因此神经科学研究涉及的研究方法范围非常广泛,包括形态学方法、生理药理学方法、生物化学方法、电生理学方法、分子生物学方法、脑成像(Brain imaging)技术等,从形态到功能,从整体到分子。那么在研究中到底采用哪种研究手段,而每种研究方法都能解决哪些问题,这是学生非常关心的问题。我们通过神经科学研究方法的讲述,让学生了解每种实验方法可以解决什么样的问题。而这一方面使学生能比较顺利的阅读文献,另一方面有助于学生在日后的科研中,针对他们的研究目的,选择合适的研究方法。

四、及时更新教学内容,紧跟学科发展前沿

由于神经生物学理论性强,学科知识的广度、深度和跨度较大,新理论层出不穷,知识更新迅速。因此,我们在围绕一些基本概念及理论之外,不断检索新的文献,吸收学术界最新的科研成果,及时充实更新教学内容,重点反映学科发展动态,如在讲到神经胶质细胞时,除了讲授关于神经胶质细胞的基础知识之外,还介绍了本校的研究人员最近在国际权威学术期刊《细胞》杂志发表的关于神经胶质细胞调控大脑的学习记忆功能的研究进展。通过这种形式,让学生掌握了神经科学领域的基本知识、基本原理,同时又了解了神经科学领域的发展动态。

五、通过“Journal Club”的形式,培养学生学习新知识的能力

根据课程的进度,由授课教师提供相关神经科学领域最新英文文献,指定学生3人一组,经过个人阅读和小组讨论,最终总结成PPT进行汇报。由于在课堂上,教师往往是通过讲授向学生灌输知识,学生被动接受,学习效果欠佳。而通过“Journal Club”的形式,能够让学生在掌握所学知识的基础上,主动学习知识、开拓视野、提高学习兴趣,学习科学的思维方法,使科研能力得到锻炼。并且经过一个学期试行的效果来看,学生分析问题和解决问题的能力大大提高,口头表达能力也大大进步。

六、合理利用多媒体,提高课堂教学效果

神经生物学课堂教学内容丰富,信息量大,单纯采用传统的板书和挂图等教学模式很难达到良好的教学效果。而合理利用多媒体教学,则能取得较好的成效。多媒体在信息传递方面具有良好的集成性,能把多种信息通过声音、图形、动画、视频、文本等不同表现形式同时展示于学生面前,有利于学生更好地理解所学内容。在教学中采用一些模式图、图片以及动画等,使得深奥的原理以及复杂的过程变得简单易懂。例如,在讲到大脑中枢神经系统的结构时,如果单纯通过板书和挂图,则比较抽象难懂,需要学生有比较高的空间想象能力,而三维立体动画则比较直观易懂,一目了然,易于学生掌握和理解。同时,多媒体大大节省了教师授课的板书时间,从而使课堂教学效率得到显著提高。但是不能过度依赖多媒体课件。有的老师忽视传统的教学方法,在课堂上从头到尾也都是多媒体图片,甚至出现一些教师离开多媒体课件后无法进行教学实践的情况。因此应该是在传统教学的基础上,合理利用多媒体,提高了学生对知识的理解和掌握问题能力,这样才能取得良好的教学效果。

七、课堂教学之外,开展辅实验研究和观察

在课堂教学之外,我们还根据本学院的实际情况,带领学生参观相关老师的实验室,了解他们的科研情况,让他们对科研有一定了解。一些对这些老师的研究方向感兴趣的同学,还会主动联系这些老师,参与到他们的研究小组中,平时参加这些老师研究小组的组内研讨会,对感兴趣的研究方向进行深入的文献阅读。在了解现有的研究状况的基础上,进而大胆提出自己的想法,并与指导老师讨论。在老师的指导下,对他们的研究想法,设计出一套合理的实验方案,并进行预实验。进而进行更深一步的研究。从这几年实施的情况来看,取得了较好的成效。多名学生已在神经科学及其相关领域的杂志上。通过课堂教学之外开展辅实验研究和观察,大大提高了学生的科研能力,并进一步激发了学生对神经科学研究领域的兴趣。

近几年,通过以上几个方面的努力,学生的学习兴趣大大提高,对于神经科学的发展有了比较全面的了解,取得了较好的教学效果。并且培养了学生勇于探索、善于实践、主动求知的精神,符合我们学校目前建立国际知名的研究型大学的目标。

[ 参 考 文 献 ]

[1] 王建军主译.中文版:神经科学-探索脑(第二版)[M].北京:高等教育出版社,2011.

[2] 周加仙.“基于脑的教育”理论述评[J].外国教育研究,2007,2(34).

[3] 杨萍,阮怀珍,邓其跃.提高神经生物学课堂教学质量的探讨[J].西北医学教育, 2009,17(3).

第3篇:发育生物学研究方向范文

关键词:柳蝙蛾;林木害虫;害虫防治

中图分类号: S763 文献标识码: A DOI编号: 10.14025/ki.jlny.2015.12.048

柳蝙蛾(Phassus excescens)属鳞翅目Lepidoptera、蝙蝠蛾科Hepialidae、蝙蛾属Phassus。该虫分布在吉林、黑龙江、辽宁、河北、山东、河南、湖北、湖南、浙江、安徽等地。据记载,该虫危害寄主有杨、柳、水曲柳、花曲柳、胡桃楸、山杨、柞、榛、暴马丁香、色木、糖槭、百合、大丽花、丁香、连翘、银杏、白蜡等植物。在敦化市的人工林和天然林中,该虫主要以幼虫为害水曲柳。幼虫钻蛀树干基部,隐藏在蛀道中生活,造成蛀道面积较大,水曲柳难以愈合而影响成材,尤其对水曲柳幼树危害最重。轻者阻断养分和水分的输送,造成树势生长衰弱。重者则使树干易折枝枯,也因蛀孔流进雨水,进而引起病腐。因此,为了保护现有造林成果,有效防治该虫,敦化市黄泥河林业有限公司对该虫的生物学特性和防治进行了研究。

1 形态特征

1.1成虫

体长32~36毫米,翅展61~72毫米。体色变化幅度较大,大多数多为茶褐色。成虫刚羽化时为绿褐色,后渐变成粉褐色,再后变成茶褐色。前翅前缘有7个半环形的斑纹,翅中央部分有1个深褐色带微暗绿的三角形大斑,翅外缘有由并列的模糊的弧形斑组成的宽横带。后翅呈暗褐色。雄虫后足腿节背侧密生有橙黄色的刷状毛。

1.2 卵

球形,直径0.6~0.7毫米,黑色。

1.3 幼虫

体长50~80毫米。头部褐色。身体呈乳白色,圆筒形,上面布有黄褐色瘤状突,似毛片。

1.4 蛹

长30~55毫米,圆筒形,黄褐色。身体各节背面生有硬化的黄褐色毛片。

2 生物学特性

柳蝙蛾在敦化市二年完成1代。分别以在地面的卵和以在树干髓心处的幼虫越冬。

当年的成虫产下卵后,以卵越冬。卵于来年5月中旬开始孵化,5月下旬为卵孵化高峰期。幼虫孵化后开始取食发育,至9月末或10月初幼虫开始越冬。第3年越冬幼虫于5月上旬开始活动,继续取食为害,发育到7月下旬开始进入蛹期,化蛹高峰期在8月上旬。

8月中旬时可见到成虫,8月下旬为成虫羽化高峰期。

成虫羽化后就开始产卵,产下的卵不再发育,以此越冬。

柳蝙蛾的卵刚产下时为乳白色,以后颜色渐渐变深,但无黏着性,散落在地表上,于地面上越冬,越冬卵于第2年5月中旬开始孵化。

初孵幼虫以取食地面腐殖质或杂草如蒿草生活。以后幼虫陆续迁移到水曲柳幼树主干内钻蛀危害。幼虫行动活泼敏捷,如受惊吓就会急忙后退或吐丝下垂。幼虫吐丝,并用口器将咬啮下的木屑送出坑道口外。木屑连同幼虫粪便与丝粘于坑道口的丝网上,形成粘满粪便、木屑的木屑包。幼虫所蛀坑道光滑,道口常深凹树干内。

幼虫期较长,于9月中旬停止活动。幼虫先在蛀道口吐黄白色丝膜封住蛀道,然后在蛀道底部头向上用木屑和吐出的黄白色丝做一个筒状薄膜,在其内越冬。第3年越冬幼虫于5月上旬开始活动,继续取食危害,发育到7月下旬幼虫开始进入蛹期。

蛹呈深褐色,体节有倒刺。后期蛹可借腹部蠕动,倒刺附着于洞壁,在坑道中活动。蛹期22~23天。羽化前蛹向洞口外移,将身体露出洞口近1/2。蛹一般在14:00时后羽化,多集中在16:00~18:00时,而夜间22:00~6:00不羽化。

8月中旬开始出现成虫。成虫羽化后即可开始交尾产卵。刚羽化的成虫多数于当晚20:00时后交尾。交尾时间较长,可持续多个小时。

成虫交尾后即产卵,也可以边交尾边产卵。每雌虫产卵800~8000粒,成虫寿命7~9天。成虫畏光,白天不活动,黑夜也不活动,仅在黄昏时刻活动、飞翔、产卵。

柳蝙蛾主要为害20年以下的幼树。

3 防治方法

一是寄主苗木出圃前,严格履行产地检疫和调运检疫规定,把好割条、挖苗、过数三大关,及时排出带有害虫粪屑包的苗木,并就地烧掉;二是及时清除苗圃内和林内杂草;三是树干涂白防止该虫为害;四是低龄幼虫在地面活动期,喷洒25%高渗喹硫磷乳油1500倍液。中龄幼虫钻入树干后,可用80%敌敌畏乳油50倍液滴入虫孔。

参考文献

[1] 李洪涛,赵博,刘小明.蝙蛾生物学特性及防治技术[J].吉林林业科技,2004,33(4):27,47.

[2] 牛鸿鑫.河北林木检疫害虫―柳蝙蛾[J].河北林业科技,1985,(3):23-25.

第4篇:发育生物学研究方向范文

关键词:生物教学 合作探究 创新意识 生物实验

中图分类号:G63 文献标识码:A 文章编号:1673-9795(2013)09(c)-0164-01

生物科学是农林、医药卫生、环境保护及其他有关应用科学的基础,是研究生命现象和生命活动规律的一门科学。义务教育阶段的生物学课程是自然科学领域的学科课程,其精要是展示生物科学的基本内容,反映自然科学的本质。传统的生物教学,教师多倾向于单纯的知识传授,学生多被动接受知识甚至依靠死记硬背来应付考试。根据新课程改革要求的需要,初中生物教学要求教师在教学中改变人才培养模式,倡导探究性学习,引导学生主动参与、乐于动手,逐步培养学生收集和处理科学信息的能力、获取新知识的能力、分析和解决问题的能力、交流与合作的能力、创新精神和实践能力。这就要求教师的“教”与学生的“学”都要上新台阶。

1 教师要充分利用教材,“吃”透教材

教材是教育部门各方规定下的教师必须遵守和使用的工具和资料,同时为教材合理运用实施了一定的牵引工作。目前,不少生物教师只重视教材中的部分内容(特别是仅限于教材正文和习题),对导读部分或附加拓展部分往往予以忽视,这样就隔离了教材的整体连贯性。他们大多把教材仅仅用于备课、课堂讲演、布置练习题等传统环节,加上教学方法也相对滞后或过于枯燥,学生难以理解掌握书本上的知识,更不用提师生课堂的有效互动了。

因此,要想使初中生物教学取得成效,教师要充分吃透教材内容,不放过任何一个知识点,要相信“存在即有理”,教材既然有所提及就一定有其功效发挥的特殊时候。比如常被放在角落的“教材目录”一项其实就大有作用。教师根据自身对生物教材的分析,先对学生进行目录的细致讲解,通过对生物圈、生物特征、生态系统等的讲解和相关图片信息展示等,使学生对生物知识形成优先掌握。然后,利用教材中所规定的统一实验标准,组织学生按步骤和规范操作显微镜,制作标本等,实现学生的同步发展。这样一来,学生脑海中形成了以教材目录为纲网络结构,最终实现学生自主学习能力的提升。

2 向课堂内45分钟要效率

首先,运用多种教学方法和手段,丰富课堂表现形式,提高课堂趣味性,激发学生学习兴趣。生物课堂可根据实际需要插入不同类型的案例。比如故事性案例,像生物趣闻、色盲的发现者、近亲结婚的危害(傻子村)、青春期叛逆行为等;开放性案例,即思维发散性案例,如可以用来嫁接或扦插的植物、不健康的饮食习惯、群体生活的动物、环境污染的事实、节约小窍门等;文学性案例,包括与生物知识相关的成语、俗语、谚语、诗歌、散文等。

其次,充分利用各种教具,如挂图、实物、实验以及现代化教学手段。如在讲解DNA结构时,可采用先模型、后挂图、再板图的诱导顺序,使本来肉眼看不见的结构变得形象客观,以期达到模型诱导、挂图感知、板图巩固之功效。

这样一来,通过“演示讲解板图”这一诱导程序中,学生顺利完成“认识思考记忆”这一掌握知识的过程。本来抽象难懂的知识学生在轻松愉快地环境中接受了。

当然,不管运用了多少手段去激发学生的学习兴趣,要想课堂高效,最大的前提还是得依赖教师丰富全面的生物知识,灵活的知识运用水平,巧妙地激发学生互动能力。同时,要特别注意培养学生独立思考和逐渐自主学习的能力。教师应是课堂的组织者、合作者、促进者、引导者、研究者,是“平等中的首席”。教师要在平等、合作、民主、互动的氛围中关注促进每个学生的全面发展。只有这样,教师的“教”与学生的“学”才能自然和谐地融合到一起。

3 重视生物实验教学

生物学本身就是一门以实验为基础的自然科学,实验教学尤为重要。笔者在农村中学任教生物学科多年,却深知农村实验教学目前大多只是考前集中练习,实验成了一种摆设。我分析了一下,大致有这几个方面的原因:农村学校经济条件相对较差,实验设备落后,仪器不完备;学生实验基础差;教师实验素质欠缺,学校对生物实验课的不重视等。而事实上,有效的实验教学,可以让学生更直观更形象地了解大自然,培养他们的实际动手能力和探索能力,创新能力。

随着全国义务教育的不断深入,尤其课程改革力度的加大,作为教师我们应转变观念,教学不是为了应付考试,全面发展学生的能力才是正道。结合实际情况,充分利用资源开展好初中生物实验课程。全面开放实验室,灵活安排教学内容。其实农村学校开展实验课虽然受到了经济的限制,却有许多优越的自然条件。

如,在做“探究蚂蚁的行为、观察家蚕的生殖与发育”实验时,学生很容易得到蚂蚁,家蚕这类研究材料,为实验的进行提供了方便。农村中学为教学空间的开放提供了不可多得的地理条件,学生可以在自己家进行观察与探究学习。如学习“花的结构”,就可以让学生从自己身边搜集观察所有的花的种类及结构的异同。不少农村中学甚至可以腾出地方来栽种植物,这若得到合理利用,可以大大培养学生的学习兴趣和动手能力。劣势在一定程度上反而成了优势。

总而言之,教师应充分认识新一轮课改背景下的生物学课堂教学,生物学课堂教学并无固定模式可循,作为教师,我们应本着“与新课程一起成长”的态度来创新发展生物学课堂教学的内涵。充分发挥学生的主体与教师的主导作用,共同营造生物课堂上良好“教、学”成效。

参考文献

[1] 李维德.几个国家中学生物学教学目的之比较[J].北京教育学院学报,1195(1):58-60.

[2] 周予新.面向21世纪构建高素质中学生物学教师队伍[J].生物学教学,2009(4).

[3] 饶可扬.中学生物学素质教育目标研究[J].生物学教学,2010(6):19-20.

第5篇:发育生物学研究方向范文

【关键词】朱;鸣叫声

0.引言

在对鸟类的研究中,鸟类的鸣声起到了很大的作用,它们和人类有很多类似的地方,不同的行为会产生不同的声音。鸟类的鸣叫声明显与其某一行为有关,所以,了解鸣声与行为的关系以及不同鸣声的生物学意义是鸟类行为生态学研究的重要内容,对于鸟类鸣叫声音的研究是十分有意义的。

朱作为国家I级重点保护动物,曾广泛分布于东亚地区,但自从上世纪50年代以来,朱的数量急剧减少,各个地方都趋近于灭绝。它的鸣叫声是种群个体间相互通讯的语言,反映了朱种群间识别、求偶、取食、报警等活动行为,包含了丰富的生物学信息。

近年来,虽然大批学者都致力于研究朱,但是对于朱鸣声的研究却是相对较少的,研究也相对比较粗浅。就目前的研究可以看出,对朱鸣叫声的研究,可以让我们明确朱的行为,了解它们的活动,这对于朱种类的繁殖、发展起到了很大的作用,对于进一步保护朱具有重大意义。

1.国内外研究进展

1.1国外研究

日本明治时代以前,对朱的研究主要是西方学者占绝对有事,主要是关于朱的分类、学名订正等。早在1826年,Siebold就已经报道过关于朱形态和生活习性的论文。直到1873年西方学者都还在致力于研究朱的营巢繁殖和产卵情况。第二次世界大战之前,日本朱种类尚多,黑田长礼、内田、柳原要二、山阶等日本学者对朱的营巢地点、巢材、窝卵数、卵色等进行了详细的介绍,提出了朱的二色性,报道了朱的分布和居留情况以及栖息环境、鸣叫、繁殖和食性等。第二次世界大战之后,朱数量急剧下降,学者们意识到了朱灭绝的危险性,将研究工作着眼于分布数量动态调查、栖息地监测、保护措施和灭亡原因的探讨上。[1]

1.2国内研究

自从1981年刘荫增在陕西省洋县发现了7只野生朱之后,我国采取了就地保护为主,同时开展易地保护的拯救计划,并将朱作为我国I级重点保护动物。之后,学者们对朱进行了长期、系统的研究,获得了大量的研究成果,主要内容包括朱的种群动态与分布、栖息地选择、食性、繁殖生态、育雏和幼鸟发育、羽色和换羽、卵壳超微结构、染色体及核型分析、环志、种群生态、种群生存力分析、栖息地评估、无线电遥测、活动区和活动性、遗传、饲养繁殖、疾病防治与救护、组织解剖、病理、寄生虫和保护对策等。

史东仇和曹永汉总结了1981-1995年间的朱研究工作,主要对朱的研究史、生长发育情况与行为、繁殖习性和卵壳结构与成分做了分析。[3-6]

王中裕、王钢等用11年的时间采用鸟类环志的方法研究了野生朱的存活和死亡状况,并对其繁殖地、繁殖情况及年龄组的存活数量等进行分析,得出增加种群数量的关键是保护幼鸟的结论。[7-8]

2003年,丁长青等用标记识别法和地理信息系统对朱繁殖期的活动性、活动区和栖息地进行了分析发现,朱在越冬期、繁殖期和繁殖后期的觅食距离存在差异,但在同一时期不同个体间的觅食距离无显著差异。大量的研究工作为朱的科学保护奠定了基础,在理论上和实践上均具有重要的意义。[9]同年,路宝忠、庆保平等研究了笼养朱自然孵化育雏的情况,结论表明人工环境下笼养朱可以正常产卵、孵化、育雏[10],随后2004年,他们对6对成年健康朱的实验研究也证明了这一点。[11]

2007年郭敏、吴晓民等才对朱繁殖期和不同生长发育期的鸣声进行了特征分析[13,14],同年李亚微等人用小波分析对朱鸣声进行信号预处理的研究[12],将朱的研究从生态学、遗传学、种群结构等等方面的研究发展到了结合现代计算机科学技术的朱鸣声的研究,为之后的研究奠定了基础。

2.展望

综上所述,虽然国内外学者对朱的研究都做了很大的努力,但是他们大部分都是在对朱生态学、遗传学、种群结构等等方面的研究,很少基于朱鸣叫声进行研究。而直到2007年有部分学者对朱繁殖期和不同生长发育期的鸣声进行的特征分析,也仅仅是分析,未能进行后续研究,研究也不够深刻。

所以,在后期的研究工作中可以会延续之前的研究,着手从信号分析、模式识别等现代科学技术方面出发,基于朱鸣声做进一步研究,主要研究方向可针对朱不同行为鸣声的特征分析和随后的鸣声识别,以便可以通过朱不同时期不同的鸣声判断朱的行为,了解它们的活动,从而进一步保护朱。

【参考文献】

[1]白雅.珍稀鸟类朱鸣声特征与行为关系的研究[D].陕西师范大学,2005.4.

[2]张智,丁长青.中国朱就地保护与研究进展[J].科技导报,2008,26(14):48-53.

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[4]史东仇,于晓平,许树华等.朱的研究史略[J].西北大学学报(自然科学版),1991,21(增刊):1-14.

[5]史东仇,于晓平,路宝忠等.朱雏鸟的生长发育与行为的研究[J].西北大学学报(自然科学版),1991,21(增刊):15-24.

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[12]李亚微,郭敏,任建设等.基于小波分析的朱声信号预处理研究[J].数字信号处理,2007,31(10):68-70.

第6篇:发育生物学研究方向范文

伴随着学科评估、学科排名、大学排名、高校分类、名校工程建设等政策及文件的出台和实施,地方高校也经历了前所未有的压力、困境与挑战。虽然各级财政及主管部门加大了对高校的办学经费投入,各高校也陆续建设并运行了一批实验教学中心、重点学科(实验室);此外,本科教学质量工程、协同创新平台建设、名校工程建设、服务国家特殊需要博士人才培养项目及其它各专项建设项目投入了大量的经费,加之纵横向科研项目经费的投入,各高校均购买了大批高精先仪器、设备,整体实力及硬软件环境得到改善。但这些条件多用于学科建设、实验室建设、教师科研、研究生教育等方面,主动服务于本科生实践创新能力培养的部分尚待改进与提高,如何处理投入与产出的关系、特别是如何利用实验教学中心及学科建设平台提升地方高校理工科大学生实践创新能力是当前教育教学改革中面临的重要难题。

2对策与措施

我们结合自身特点,充分利用实验教学中心及学科建设平台培养理工科大学生实践创新能力,通过积极探索其交汇点及结合点、不断强化内涵建设,确保了教育教学质量的稳定与提高。近年来主要采取与探索了如下几方面的对策与措施。

2.1依托省级实验教学中心平台,提升大学生的实践创新能力

我校生命科学学院现拥有山东省省级生物学实验教学中心、省级“分离技术与工程实验中心”和“分子功能与工程实验中心”高校骨干学科教学实验中心等实验教学平台。省级实验教学中心及骨干学科教学实验中心的建设与运行,为学生实践创新能力培养提供了坚实的平台。实验中心从现有本科生培养的实际办学条件出发,充分考虑了学科建设的长远规划和时代对本科生质量的需求,专业结构合理、科学定位,对本科生的实践能力、就业能力、创业能力培养与提升,提供了强有力的技术支撑。该实验中心已形成了一支年龄学历结构合理、教学理念先进、教学能力较强、勇于改革创新、教学成绩突出的实验教学与实验管理队伍,建立了系统、科学的实验教学体系,具有配套完善、先进的实验教学设备;各项规章制度健全,运行机制科学,发挥了较好的辐射及示范作用;在实验教学中,树立以人为本的思想,遵循“加强基础、注重素质、培养能力、激励创新”的原则,在提高教学质量和效果的前提下,探索和实践以培养学生综合素质、创新能力为目标的实验教学模式。实验教学与理论教学紧密结合,注重实验项目的综合性、设计性、研究性和创新性,重视培养学生的实践创新能力、创新思维,开拓学生学科视野。实验中心还重点选择了各学科优秀科研团队以自身专业方向为基础,设计专业综合实验项目及开放实验项目内容,并具体负责实施实验教学,这样建立的实验课不仅能充分体现各研究方向实验技术特点及其综合应用,而且将教师的科研技能与经验直接融入实验教学,这种教学与科研的密切结合既可保证实验教学的先进性和实用性,又可使学生获得更具技术综合性和实战性的科研技能训练,这种以优势专业方向为基础的实验教学改变了以往实验教学与科研工作仪器设备,尤其是大型设备难于共用的弊病,实现了实验教学与科研工作互惠互利协同发展,获得了符合学科发展趋势、先进、高质量的实验教学效果,极大地减小了地方高校与名牌大学在本科生实验技术技能训练方面的差距。这种实验教学模式所产生的效果已在毕业生就业、考研中得到了充分的体现,并受到用人单位和接收单位的高度赞赏。

2.2依托学科建设平台,提升大学生的实践创新能力

地方综合性大学学科建设的重要内容之一就是面向地方经济社会发展需要,培养知识、能力、素质协调发展,基础扎实、知识面宽、实践创新能力强、综合素质高的高级应用型人才。烟台大学建设伊始,就把实现理工结合与学科交叉作为学科建设与人才培养模式的一个主要特色。经过多年的发展,学院已拥有十二五山东省“生物化学与分子生物学重点学科”、“海产品质量与安全检测”山东省高校重点实验室、山东省干细胞工程技术研究中心(共建)、山东省功能食品工程技术研究中心等较好的学科群及研究实验室,具有了充分发挥理工科多年来交叉的资源优势,为地方经济建设培养输送了大批合格人才。学院现有生物学硕士学位一级学科点一个,二级硕士学位授予点三个,可在植物学、微生物学、生物化学与分子生物学、细胞生物学、动物学、发育生物学、海洋生物学、农产品加工及贮藏工程、生物化工等专业招生,设有工程硕士(生物工程)和农业推广硕士(设食品加工与安全、作物、园艺、植物保护、农业科技组织与服务五个领域)两个硕士专业学位授权点。学院还建设有校级“水产养殖与加工质量安全控制技术”协同创新中心、“产学研结合”食品类应用型人才培养模式创新实验区、海洋生物资源保护与利用研究中心、生殖与发育生物学研究所、线粒体与健康衰老研究中心等多个研究平台及资源,上述学科建设平台也为学生实践创新能力培养提供了坚实的支撑。

(1)通过开设科研训练课,全面提升理工科大学生的实践创新能力。

根据高校要积极推动研究性教学,让大学生通过参与教师科研项目或自主确定选题开展研究的精神要求,我们结合学科及学院实际,充分认识到培养学生科研训练及开拓创新能力的重要性,以重点培养理工科学生实践能力、科研创新能力和主动获取知识能力作为重要的教改目标。在教学改革实践中,把《科研训练课》列为培养方案的组分之一,并辅以实践教学课程体系改革与建设,大学生科技创新活动的开展、开放实验室及自选课题进入实验室实施等诸多措施搭建科研训练平台,强化了地方高校理工科大学生创新能力的培养。

(2)实施大学生科技创新、大学生创新创业及大学生开放实验室项目等计划。

为提升学生的创新意识,进一步推进素质教育,培养高水平的青年科技创新人才,学校及学院每年都设立多项大学生科技创新、大学生创新创业及大学生开放实验室项目等,使更多的大学生积极投身于科技创新及创新创业实践中,通过直接参与实践锻炼提升其创新能力。

(3)积极开展学术交流,营造有利于理工科大学生实践创新能力培养的环境。

创造性成果培育需要营造一个有利于培养实践创新能力的环境。我们利用自身的学科特色和优势,通过开展学术活动、扩大学术科技交流与互访,使学生扩展了专业视野,增长了见识,启迪了思维,实践创新能力得到有效地提升。我们不仅定期邀请新西兰坎特伯雷大学、美国马里兰大学、韩国木浦大学、北京大学、清华大学、中科院烟台海岸带可持续发展研究所等单位的知名教授来校为学生作学术报告及进行座谈、交流,而且已与许多科研院所及高校建立了长期的研究合作,实施与国外高校互派留学生的措施,鼓励及支持学生参加各类学术会议。

(4)通过学生直接参与企业横向科研项目提升其实践创新能力。

探索与实践充分利用校外优势资源的产学研结合开放式人才培养模式,通过构建产学研一体的人才培养平台提高学生团队意识与艰苦创业精神,培养学生解决生产实际问题的实践创新能力及社会适应能力。学生通过直接参与企业横向科研项目得到科技创新锻炼,调动了他们的积极性,为其就业创造了技能培训及实用性研发人才的培养条件。

(5)此外,我们还采取了选派学生参加实验教学技能竞赛及各类学科竞赛等措施

整合并充分利用了学院具有的省级特色专业、省级精品课程、校级品牌专业、校级优秀教学团队等资源,发挥其在提升地方高校理工科大学生实践创新能力方面的作用,此处不再一一赘述。为保证上述措施及做法落到实处,学校及学院针对实验教学中心及学科建设平台在培养学生实践创新能力方面制订了一些列管理办法和措施,鼓励师生积极参与、大胆实践。通过扎实有效的师德建设活动开展,引导广大教师把更多的精力、时间用到本科教学特别是学生实践创新能力培养的教学过程指导中;注重发挥辅导员、班级导师及专业教师的作用。

3教改实践效果

经过近年来的教改实践,我们已在依托实验教学中心及学科建设平台提升大学生实践创新能力方面取得了初步成效,主要表现在:一是实践创新气氛浓厚,学生参加开放实验室、大学生科技创新立项、科研训练课、创新创业竞赛、科技文化节、学术讲座及学科竞赛活动的人数逐年增加。二是学生创新成果丰硕,以第一作者发表研究论文、获得省级优秀学士学位论文和“挑战杯”大学生课外学习科技作品竞赛及创新创业成果奖励多项。此外,本科生考研率和一次就业率得到显著提高,社会反响及声誉良好。从相关院所反馈的信息显示,我院考取研究生的学生的实验技能、动手能力和创新能力均得到了普遍认可,一些高校、科研院所主动联系、鼓励烟台大学本科学生报考其单位的硕士研究生;同时,学生的实践创新能力也受到了用人单位的肯定与一致好评。

4结语

第7篇:发育生物学研究方向范文

摘要:

熊蜂是众多野生植物及农作物的有效授粉昆虫,具有重要的经济和生态价值。熊蜂复杂的生长发育过程及社会性使其成为社会生物学研究的最佳模式生物之一。社会性昆虫的生殖劳动分工具有重要的进化意义,而级型分化是形成生殖劳动分工的基础。蜜蜂级型分化的研究已取得诸多重要成果,其机理也得到了较为深入的阐释,而熊蜂的社会性研究尚未形成系统,与蜜蜂研究相差甚远。近来的研究表明,饲喂频率或者饲喂总量的差异能够引起熊蜂级型分化的发生。保幼激素和蜕皮激素与熊蜂幼虫的发育紧密联系,在熊蜂级型分化的过程中发挥重要作用。一些参与蜜蜂级型分化的基因,在熊蜂级型间也存在差异表达。此外,群体间的相互作用以及蜂王和工蜂间的竞争也是促进熊蜂级型分化发生的重要因素。本文从营养、激素调控、群体发展及相互作用等方面综述熊蜂级型分化机制,并对未来的研究提出可能方向。

关键词:

熊蜂;级型分化;营养;群体作用;保幼激素;蜕皮激素

熊蜂和蜜蜂一样属于社会性昆虫,作为植物和农作物重要的传粉昆虫,熊蜂的三型蜂具有明确的分工和协作。不同形式的劳动分工存在于社会群体中,其中生殖劳动分工发生在雌性个体之间。在熊蜂群体中,蜂王主要负责产卵,而工蜂则从事维持蜂群生存和发展的一系列工作。与蜜蜂不同,熊蜂以单独蜂王作为蜂群发展的起点,经历产卵、工蜂出房、群势不断壮大,到后期出现雄蜂以及新蜂王,预示着蜂群进入衰退阶段。在工蜂出现之前,蜂王除了负责产卵,还负责筑巢、采食以及幼虫的饲喂工作,而工蜂在蜂群发展后期,也会由于蜂王统治力的衰退逐渐显现出产卵或者预产卵的行为。这种可塑性是社会性昆虫劳动分工的关键特征之一(Robinson,1992),而生殖劳动分工的可塑性表现在级型发育的调节过程。级型发育通常不是遗传上固定的,而是可接受外在环境因子调节的过程。级型发育的差异调节引起级型分化,最终导致生殖分工的发生(HartfelderandEngels,1998)。

熊蜂以其在设施农业生产发挥的不可替代的授粉作用,以及复杂的社会结构和行为特征,目前已发展成为一种新的模式生物,用以探究昆虫社会性、社会行为以及级型分化等。熊蜂级型分化指熊蜂受精卵或者雌性小幼虫既可以发育为蜂王也可以发育为工蜂个体的现象。早在19世纪初,生物学家们就已经提出了营养差异决定雌性蜜蜂幼虫发育命运的观点(MelampyandWillis,1939)。熊蜂级型分化的研究在国内还未见报道,基于熊蜂的发育特征及近年来的国外研究结果表明营养供给、遗传因子、内分泌系统以及群体发展状态等都可能影响熊蜂的级型发育(Amsalemetal.,2015)。本文围绕熊蜂级型分化问题展开,着重讨论熊蜂级型分化的可能机理,包括关键营养作用机制、群体作用机制和内分泌调节的作用等。在此基础上,我们对现有的研究进行了系统的总结,并展望未来可能的研究方向。

1熊蜂幼虫级型分化的关键时期

熊蜂幼虫从孵化到停止供给饲喂,蜂王一般为18d,工蜂为15d;从预蛹阶段到成虫,蜂王发育时间也长于工蜂,蜂王一般为13d,而工蜂为10d(Cnaanietal.,2000a)。不考虑级型间的差异,以熊蜂幼虫头壳的宽度为依据(头壳是幼虫唯一硬化的部分,不随体重的增加而改变,可以代表不同龄期的幼虫大小)将幼虫发育过程划分为4个阶段,即4个龄期。雌性幼虫经历不同的发育时间,最终发育为蜂王或者工蜂,蜂王体重(1.3g)是工蜂(0.3g)的4倍之多(Cnaanietal.,1997)。用于描述真社会性昆虫级型差异的一个重要特征是幼虫发育过程中描述体型大小的双峰分布图(蜂王大于工蜂,没有重叠的部分)或者是显著的形态差异。不同种类熊蜂的蜂王和工蜂大小差异不同,体型发展分布可能是连续的,也可能出现双峰(PlowrightandJay,1968)。欧洲熊蜂Bombusterrestris1和2龄幼虫时期,蜂王和工蜂体型大小的分布完全重叠,从3龄幼虫开始逐渐分离,直到4龄幼虫,两个级型的体型大小没有重叠部分(Rseler,1989;Cnaani,1998)。

影响工蜂和蜂王体型差异悬殊的因素因熊蜂种类不同而有所差异,主要包括营养(饲喂食物种类、数量),工蜂/蜂王之间的矛盾冲突,群体发展的结果等(ulson,2010)。欧洲熊蜂级型分化的关键时期是2龄幼虫,此时幼虫大概是5日龄。Cnaani等(2000a)将不同日龄的幼虫从青年蜂群(利于工蜂发育的环境)移到无王蜂群(利于蜂王发育的环境),结果80%~100%的1-4日龄幼虫发育为蜂王,而5日龄幼虫50%发育为蜂王,其余发育为工蜂。而前人的研究则认为蜂王级型的决定时间更早,是3.5d而不是5d(Rseler,1970,1976)。为了探索蜂王幼虫逆转为工蜂级型的时间,Cnaani(1998)将饲养在有利于蜂王发育环境的幼虫(并有12头有饲喂蜂王经验的老工蜂)转移到适宜工蜂发展的环境(青年蜂群,全部为工蜂),发现转移的5日龄蜂王幼虫中,只有30%的幼虫发育为蜂王,而6日龄蜂王幼虫发育为蜂王的数量高达60%。不同的研究结果可能是在关键时期决定级型分化的途径不同造成的。

2营养是级型分化的一个重要调节因子

熊蜂和蜜蜂相似,幼虫的整个发育过程基本处于不动状态,它们所需要的营养只能依靠工蜂饲喂提供。研究表明,蜜蜂的级型分化过程是一个差别饲喂过程,同样,对于不同种类的熊蜂级型间体型差异的研究也说明这种结果可能是由饲喂蜂对幼虫的饲喂频率和饲喂总量不同造成的。对幼虫饲喂频率的增加,能够导致幼虫向蜂王级型发育,而不充分的营养供给则使幼虫发育为工蜂(PlowrightandJay,1977);同样的研究表明,如果是工蜂幼虫得到更丰富的营养,也可以发育为蜂王(Rseler,1989)。多数熊蜂种类的级型分化发生在幼虫发育的最后时期,与食物存在一定关系,而欧洲熊蜂级型分化发生在幼虫发育的早期阶段,没有直接的研究发现欧洲熊蜂级型分化与食物的相关作用。研究表明,随着群体的发展壮大,欧洲熊蜂雌性幼虫接受的饲喂时间逐渐增加,即第3批幼虫比第1和第2批接受饲喂时间更长,然而,工蜂和蜂王幼虫接受饲喂时间没有显著差异(Ribeiro,1999)。在幼虫个体发育过程中饲喂频率是不断变化的,只有在幼虫发育的最后阶段,蜂王幼虫接受饲喂的频率比工蜂幼虫更高(Ribeiroetal.,1999),这可能是级型分化的结果,因为欧洲熊蜂级型分化发生在幼虫发育的较早阶段,在幼虫发育最后阶段为了保障雌性个体的体型差异,而增加了蜂王幼虫的饲喂频率。有人推测出现这种现象的原因可能是工蜂通过接收幼虫饥饿信号来饲喂幼虫,蜂王幼虫由于其个体较大,食物新陈代谢可能较快,从而饥饿信号发出的频率较高(Pereboometal.,2003)。在蜜蜂中,由于蜂王和工蜂幼虫食物类型的差异导致级型分化的发生,说明食物类型可能是一个调节熊蜂级型的因子(Kamakura,2011)。Pereboom(2000)通过对熊蜂蜂王和工蜂幼虫的食物进行比较,发现幼虫3种主要食物(蔗糖、花粉和蛋白)在两种级型间无显著差异。导致这种结果的原因可能是研究的因素过于笼统,如蜜蜂研究就细化到了食物中的微量元素、维生素、酶类等在两种级型间的差异,因此,对于营养因素对熊蜂级型分化的影响还需要更精细的分析研究,最终才有可能探索出决定熊蜂级型分化的关键营养因子。

3激素及基因对熊蜂级型分化的控制作用

激素平衡(hormonebalance)对于昆虫变态至关重要(Wigglesworth,1954)。Shuel和Dixon(1960)将这一概念扩展到级型分化命题上来,并提出假设:早期幼虫期建立的激素平衡差别可作为媒介因子将营养和级型分化联系起来。保幼激素(JH)和蜕皮激素(Ecd)是很多昆虫调节幼虫发育的主要激素(NijhoutandWheeler,1982;Wheeler,1986;Hartfelderetal.,2015)。Wirtz和Beetsma(1972)首先证实对西方蜜蜂5日龄工蜂幼虫体表施用JH或JH类似物能引起个体分化出蜂王特征,且当JH应用于4日龄和5日龄早期工蜂幼虫时,JH表现出的蜂王诱导作用最为显著。保幼激素和蜕皮激素除了能调节熊蜂行为和繁殖,还参与熊蜂幼虫发育和级型分化。Cnaani等(1997)详细研究了熊蜂幼虫发育过程JH生物合成状况,发现JH生物合成速率在工蜂整个幼虫发育阶段一直较低,而蜂王在这个生理过程出现两个合成高峰。第1个合成高峰发生在1龄幼虫中间时期,在1龄幼虫期结束时下降到与工蜂水平一致。

第2个峰值从2龄幼虫发育的中间开始,在3龄幼虫期结束时降低至与工蜂水平一致,4龄蜂王幼虫JH水平与工蜂幼虫持平。蜜蜂蜂王幼虫血淋巴的JH滴度显著高于工蜂幼虫,尤其表现在分化的关键时间点,这表明级型分化过程中伴随着严格的JH合成与代谢调节(HartfelderandEngels,1998)。熊蜂幼虫血液JH滴度测定发现蜂王和工蜂幼虫发育过程中血液的JH滴度与上述测定的合成速率存在很高的相关性(Cnaanietal.,2000b)。尽管没有直接的试验证明熊蜂蜂王幼虫发育过程中第1个JH合成高峰是级型分化的关键时间点,但根据蜜蜂研究经验,可以将此峰值点作为熊蜂蜂王幼虫的决定点,那么,第2个JH合成峰值就发生在幼虫决定其向蜂王级型发育后。在鳞翅目昆虫中,保幼激素能够抑制促前胸腺素,最终导致蜕皮(Riddiford,1981)。可能第2个JH合成高峰将蜕皮延迟到了下一个虫龄,结果导致蜂王幼虫发育期延长,最终使蜂王得到更大的体型发育。蜕皮激素是另一种熊蜂蜂王和工蜂幼虫之间存在显著差异的激素。关于欧洲熊蜂幼虫蜕皮激素的两个研究,提供了幼虫发育期间蜕皮激素滴度变化的完整图像(Strambietal.,1984;Hartfelderetal.,2000)。在2龄幼虫和3龄幼虫中间有两个清晰的高峰区。蜂王幼虫的蜕皮激素滴度较工蜂幼虫普遍偏高,但只在2龄幼虫期与工蜂幼虫差异显著。出现峰值的原因可能是昆虫预蜕皮时期需要的蜕皮激素增加。同样地,在4龄幼虫期出现的一个小峰值可能是预蛹期的决定点(Riddiford,1981)。与工蜂幼虫相比,蜂王幼虫的这个蜕皮激素的峰值一直持续到蜂王达到相应的体重,与龄期延长相一致,说明蜕皮激素的作用在于幼虫体质的改变。最后,在预蛹阶段有一个更大的蜕皮激素滴度峰值,作用可能是诱导蛹化。这个峰值在蜂王发育过程中推迟,直到蜂王幼虫达到蛹化的合适体重,这与蜂王和工蜂的体型差异相一致。保幼激素和蜕皮激素在蜂王和工蜂幼虫发育过程中的差异是同步的,二者之间可能存在相互作用(Hartfelderetal.,2000)。迄今为止,只有少数研究试图确定参与熊蜂级型分化的相关基因。Pereboom等(2005)采用消减杂交技术(subtractivehybridization)鉴定了12个在蜂王和工蜂早期和晚期虫龄间差异表达的基因,由于差异基因较少,不能掌握级型分化的机制,但是,发现这些差异基因中有一些基因参与营养储存和代谢,其中有4个基因(hexamerin,ATP-synthebetasubunit,CytochromeOxideI和LarvalCuticleProtein)在蜜蜂级型分化中也存在差异表达现象。Kodaira等(2009)发现Bifor基因表达取决于红光熊蜂B.ignitus个体大小,其表达水平与行为级型分化相关联。

4社会因子及群体矛盾对熊蜂级型分化的影响

熊蜂新一代蜂王的出现发生在群体发展末期,与蜂王、工蜂雄性生殖冲突发生的关系密切(DuchateauandVelthuis,1988;Cnaanietal.,2000a)。蜂王和工蜂拥有各自认为的最佳出现处女王的时间,为群体冲突提供了基础。蜜蜂中工蜂存在亲属优惠、辨认和相互监督的现象(吴小波等,2008),而熊蜂的蜂王和工蜂在产生雌性个体时间上也存在竞争和相互作用(BourkeandRatnieks,1999)。从幼虫生存及发展环境看,蜂王、工蜂以及发育的雌性幼虫是决定幼虫命运的操控者。蜂王可能通过改变卵子类型调节级型分化,例如,通过营养的储量和影响基因表达的分子因素的调整改变卵母细胞的组成。蜂王还可能通过调节工蜂对幼虫的照顾行为间接地影响幼虫发育。工蜂作为幼虫主要的饲喂者,可能通过调节幼虫营养,如饲喂量、营养丰富度以及内源性影响因子等,影响甚至改变幼虫发育的最终级型(Amsalemetal.,2015)。

实验证明群体效应对级型分化也有一定的影响。将青年蜂群产的卵(一般情况这种卵发育为工蜂)转移到距离竞争点开始前5d的宿主群体,这些卵发育为工蜂,而转移到接近竞争点的群体这些卵则发育为蜂王(Cnaanietal.,2000a)。Alaux等(2005)将幼虫与20头青年工蜂分别与青年蜂王和年老蜂王放在一起,发现与青年蜂王一起的幼虫发育为工蜂,与年老蜂王一起的幼虫发育为蜂王。早期关于欧洲熊蜂级型分化的假说是蜂王在群体起初始段能够通过信息素控制幼虫发育为工蜂,随着群体的发展,这种信息素的作用减弱,幼虫发育途径因此切换成为蜂王发育途径(Rseler,1970,1976,1989)。Rseler(1970)将幼虫与蜂王隔离,与工蜂一起饲养,幼虫发育为蜂王,反之,如果利用隔王栅与蜂王隔开(工蜂可以在隔室之间来回穿行),幼虫发育为工蜂;将一些工蜂每24h在有王和无王隔室(两个隔室完全分离)进行调换,无王群隔室的幼虫依然发育为蜂王。作者得出结论:蜂王能够产生一种信息素影响工蜂行为,指导工蜂将幼虫饲喂成为工蜂或者蜂王,这种信息素不能通过工蜂传递。以上实验说明,信息素调节至少是欧洲熊蜂级型分化调节因素之一,但是这种信息素来源于自然还是腺体尚未知晓,可能蜂王添加一些分泌物给发育的幼虫,或者至少在发育的幼虫的蜡杯上留下了分泌物。

青年群体中,放入年老蜂王,雌性个体产生量增加;年老群体中,放入青年蜂王,依旧产生蜂王。可能在这种情况下,来自年老群体的工蜂经历了不可逆的变化,使它们对于蜂王信息素反应不敏感,或者大量的工蜂向蜂王发出群体处于晚期阶段的发展趋势的信号,诱导蜂王改变信息素的输出。后者解释与早期的发现相一致,成倍数量的工蜂加速了处女王的产生(Bloch,1999)。从雌性产生与竞争阶段开启两者之间的相关性得出了更进一步的结论,相同的信息素能够抑制新蜂王产生和工蜂产卵,蜂王停止产生信息素标志着失去统治地位(DuchateauandVelthuis,1988;Rseler,1989)。

5小结与展望

经过长期不间断的研究,目前人们已对蜜蜂级型分化这一复杂、有趣且意义重大的发育现象形成了比较全面的认识(李文峰等,2014)。而熊蜂作为与蜜蜂具备相同生态及经济价值的模式昆虫,对其研究还远远不够,尤其是级型分化方面,很多问题还亟待解决。例如,社会因子如何触发级型分化,蜂王产生的信号如何改变幼虫发育命运?目前,两种熊蜂(Bombusterrestris和B.impatiens)基因组测序已经完成,为级型分化分子机制的研究奠定了基础(Saddetal.,2015)。

第8篇:发育生物学研究方向范文

关键词:创新;细胞生物学;科研;实践;教学

中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2015)29-0114-02

培养创新型人才,努力提高大学生的创新意识和创新能力,是增强学生综合素质的需要,也是一个民族进步和国家兴旺发达的不竭动力。作为生命科学的基础和前沿学科,《细胞生物学》是一门实践性、研究性很强的课程,内容比较抽象、深奥,需要理论和实践密切联系。

传统的教学方式是以教师、教材和课堂三者为中心的封闭式教育模式,教师在课堂上单向灌输知识,学生被动地接受。在这种模式下,大学生主要的学习活动是通过死记硬背记住教材现成结论、机械地接收实验技能,不利于学生发散性思维和自主学习能力的培养。另一方面,传统教学中理论和实践教学与科研相脱节。高等学校教学与科研是相互依赖、相互促进、不可分离的一体;教学是科研的基础,科研是教学的发展和提高。没有科研的支撑,难以实现旨在培养创新能力的教学目的。但由于实验设施等条件的限制,本科生参与科研项目的机会较少,不利于综合素质的培养。针对传统教育模式存在的问题,核心主干课程《细胞生物学》的理论和实践教学模式改革就显得十分必要。

一、采用多样化的教学方法 突出学生学习的主体性

为了进一步适应当前对高层次专业复合型人才的需求,培养具有系统理论知识和分析解决问题能力的创新人才,我们在理论课的教学模式中推行启发式、研究式、讨论式、基于问题式等教学手段,以学生为中心代替了以教师为中心,以重能力培养代替传统重知识传授,以小组讨论和教师指导式教学方法代替了传统的课堂讲授,使学生更加积极、主动参与教学活动,真正实现“互动式教学”。并且在保证基础知识教学的前提下,将教学活动与科研、实践工作紧密而有机地结合,以科研、实践引导和促进教学,提高学生自主学习和独立思考以及分析问题和解决问题的能力。通过丰富多样的教学方式为学生创造实践机会,激发兴趣使学生不由自主地进入研究性学习,从而使教师从知识的传输者变为指导者和促进者,学生从知识的被动接受者变为知识的主动构建者。这种以学生为主体,强调理论联系实际的教学形式,促进了学生创新教育和素质教育水平的提高。

(一)基于问题的启发式教学模式

以问题为基础的教学方法是以学生为中心、以教师为引导的开放式教学方法,是将问题作为教学的基本因素,教师在授课时有计划、有步骤地向学生提出问题,学生或者带着问题听课,或者课后根据问题进行思考,使学生在不断的提出问题和解决问题中完成教学内容的学习,找到问题的答案。这种基于问题式的教学方法,鼓励学生提出更好的问题,在探索和思考中学习,可以培养学生分析问题和解决问题的综合能力,养成终生独立学习的习惯。

(二)讨论式教学模式

细胞是一切生命体生长、发育、衰老和死亡过程的基础,从遗传到变异,从生理到病理,几乎所有生命现象的原因都要到细胞中寻找答案。近年来,现代细胞生物学领域中的重大进展非常精彩,许多研究内容和成果如细胞通讯、细胞增殖及其调控、细胞衰老与程序化死亡等对社会的发展影响深远。为了提高学生对课程学习的兴趣,我们增设了4个学时的讨论课。讨论课由教师给定一些议题,如“细胞信号传导与环境适应性讨论”、“光合作用研究与人类未来面临的粮食问题讨论”、“细胞生物学的最新研究成果与诺贝尔生理医学奖”、“细胞学发展历程对‘三观’的启示”、“猎奇与兴趣在细胞生物学发展中的意义”、“人造生命――克隆人与生物伦理学”等。讨论分组进行,每个小组负责一个题目的全面阐述,小组成员分工协作完成查阅文献、制作ppt和课堂报告等工作,然后由教师做出评价。通过讨论式教学可以激发学生学习的兴趣和积极性,锻炼学生口头表达能力,并培养团队合作精神。

(三)研究探索式教学模式

细胞生物学中很多重大的理论和结果都是建立在经典实验基础之上的,教材中具有丰富的实验素材。在教学中,我们注重讲解实验的设计和过程,分析、总结和归纳实验背后的原理,启发学生对科学问题及重大发现的认识和思考。课外鼓励有兴趣的学生参与到教师的植物组培科研项目中,完成一些能胜任的实验环节,将科研中的问题带入课堂,引导学生思考和讨论,在应用、实践和错误中学习,加深学生对基本理论的理解。开展研究式和探索式的教学模式,可以使学生在“学习基础理论知识―联系实际应用―巩固再提高”的探究实践中,逐步培养出科学的思维方式和严谨的科学态度。

二、发挥教师的主导作用 培养学生的创新能力

在高校中,科研训练是培养创新人才和提高大学生创新能力的重要方法和有效手段。通过科研训练,让大学生系统地参与到科研项目当中,让学生“做中学”,将理论知识应用到实践,锻炼动手能力,达到学以致用、活学活用的目的。在科研和实践方面,我们充分发挥教师的主导作用,各位老师在获得科研项目的基础上,创造多种有利条件鼓励有兴趣、有能力的学生较早地参与教师的科研课题,并引导学生积极参与大学生创新创业训练计划和课外学术竞赛等一系列科技创新活动中。在专业教师指导下,学生自行查阅文献,自主设计实验并完成实验内容,最后整理实验数据、分析实验结果,进而撰写成。科研活动使学生学习了科研的知识,通过收集、整合信息构建知识,体会到科研的乐趣,进而增强了大学生的动手能力和创新意识,取得了较好的成果。利用科研大平台将理论和实践相结合,教学与科研相辅相成,这样就形成了覆盖课堂内外的立体化教学模式,将学生的专业知识、创新能力和科研素质的提高紧密结合起来,达到了培养本科生工程实践创新能力的教学目的,同时也可使学生尽早了解教师的研究方向和内容,有利于大四毕业论文等环节的完成。近几年来,学生参与数量上以及考研升学人数、比例层次都得到稳步提高,考入上海交通大学、南京大学等名校研究生的学生比例逐年增加。

三、改革课程考试方式 推进教学改革效果

传统考试制度存在诸多弊端,如考核方式单一、考试内容单一,这种片面的评分方法不能真实反映学生理解知识和应用知识的能力,也很难达到理论与科研实践相结合,提高学生创新能力的教学目的。为了更全面、科学、客观地评价学生的综合能力,我们将期末一卷定成绩的传统单一考试方式改革为多元化的综合考核方式,进而带动教学模式的改革。学生成绩的评定由平时成绩和期末考试两部分组成,平时成绩的比例增加到30%。平时成绩主要包括课堂考勤、课堂测试、课后作业、期中考试以及专题讨论等。课堂小测试我们采用2人一组,让学生自主设计考题;或者采用试题抽签、一人一题的方式,专题讨论分组进行。期末考试主要考察学生对基础知识,包括基本概念、原理和方法的掌握情况,以及对应用实例的理解,同时也增加了综合分析题及实验技能等试题。通过课程考核方式的改革,既调动了学生在课堂上的积极性,也建立了一个真正全面、客观、合理的课程考核体系,效果良好。

四、结语

高等教育的发展方向是以学生为主体,重视能力培养,促进大学生的全面发展。在近年来的教学改革实践中,我们遵循能力本位的理念,基础与科研实践并重,探索了一条立足课程体系优化和完善、科研创新实践为目标的人才培养模式。通过互动式、实践性教学引导学生进行探究性学习,激发学生自主学习的兴趣,从而达到培养学生创新和科研能力的目的。在课堂教学过程中,我们以细胞生物学的经典实验为例,引导和培养学生进行创新性思维;并通过讨论课等形式,调动学生学习的积极性;同时课外鼓励那些对科研具有浓厚兴趣的学生,进一步进行系统的科研创新能力培养。因此,教学与科研实践相结合的教学模式,可以帮助学生更好地构建细胞生物学的知识体系,对于培养学生的创新思维意识和研究能力,培养具有可持续发展能力的应用型生命科学人才均具有重要意义。

参考文献:

[1]余光辉,程旺元,龚汉雨,等.基于细胞生物学教学的科研创新人才培养模式探索[J].中国细胞生物学学报,2012,34(12).

[2]陈安,梁文斌,,等.覆盖课堂内外的立体化教学改革提高本科生的创新能力[J].国际检验医学杂志,2012,33(13).

[3]熊德慧,胡维新.开放式教学法在分子生物学教学中的实践[J].湘南学院学报,2006,(3).

[4]吴学玲,刘新星,周洪波,等.细胞生物学研究性学习模式的探索和实践[J].中国科技信息,2008,(9).

[5]向忠志.研究型教学模式在细胞生物学中的运用[J].中国校外教育(理论),2008,(10).

[6]马朋,曹同涛,刘乃国,等.细胞生物学教学中PBL结合LBL的实践研究[J].中国成人教育,2009,(1).

[7]方瑾,于敏,张惠丹,等.构建多元化的细胞生物学PBL教学模式[J].中国细胞生物学学报,2013,35(1).

第9篇:发育生物学研究方向范文

(黑龙江职业学院150111)

作者简介:于满昌(1981-),男,讲师,硕士,黑龙江职业学院,研究方向为动物营养。

锰在家禽体内含量甚微,但参与体内多种生理生化作用[1],若缺乏或过量都会引发相应疾病。因此,对家禽锰元素的吸收利用研究对养禽业具有重要意义。锰在家禽体内含量甚微,但参与体内多种生理生化作用,若缺乏会引发相应疾病。

1饲料纤维

饲粮中许多因素影响锰的吸收利用。Southern和Baker(1983)报道[2],在纯合日粮中,14mg/kg锰水平即能满足雏鸡生长需要,但在实用饲粮中,却会导致锰的缺乏。据报道,饲喂含有30%高粱粉的饲粮,生长鸡滑腱症的发生率明显增加。王安(1990)报道[3],采用玉米淀粉?大豆分离蛋白纯合基础日粮(含锰16.7mg/kg)为对照组日粮,在基础日粮中添加5%经过处理的小麦麸(处理过的小麦麸中含NDF为71.55%、ADF为22.96%)为试验日粮。测得肉仔鸡肝脏、胰脏、脾脏、胫骨中锰含量,在不同程度上对照组高于试验组。科学家研究表明,在缺锰日粮中,米糠、麸皮中的锰能增加组织锰的沉积水平,添加锰达到或超过最低需要量后,就将影响添加锰的吸收利用。

2其他营养素

锰还和其他矿物元素存在相互作用。相关专家研究认为,锰和铁有相互作用,并且认为其在小肠黏膜上有共同的结合位点。但专家后来得到的结论不尽相同,锰含量过高将影响铁的吸收利用,但铁的含量水平不影响锰的吸收利用。不同学者得出的结论不尽相同,早期报道认为,饲粮钙和磷同时过量,均明显提高滑腱症发生率,说明降低了锰的有效性,据认为是过量Ca2(PO4)2通过吸附锰使可溶性锰减少而降低锰的吸收。相关专家另一次试验表明,钙源中仅贝壳粉中的钙降低锰的吸收率,且磷过量对锰的吸收比钙具有更大的拮抗作用。据报道,锰的缺乏将降低某些组织Cu和Zn的含量。锰同时还可能和其他矿物元素和维生素存在相互作用。

3不同形态的锰源

氨基酸螯合盐比无机盐具有许多优点,在消化道内具有良好的生物学稳定性,易为机体所吸收,无毒副作用,无沉积现象发生。许多试验证明,氨基酸螯合盐的生物学效价明显优于无机态矿物盐。据认为无机盐易与肠道内其他物质螯合成难以吸收的大分子,在肠道被吸收的很少,而氨基酸螯合盐能被机体直接吸收。氨基酸螯合盐与第二代有机酸螯合盐相比,微量元素与氨基酸螯合成环状的化合物,这些螯合物的分子电荷趋于中性,在动物体内的pH环境下溶解性好,吸收率高,在动物体内具有高度的生物学活性和催化生化反应的生化基础。大部分研究者认为Mn-Met的生物学效价高于试剂级MnSO4·H2O。据报道,以MnSO4·H2O为100对照,蛋氨酸锰的生物学效价为120。据报道,Mn-Met比MnO具有更高的利用率。雏鸡喂蛋氨酸锰时,其采食量稍低于补饲硫酸锰和蛋氨酸的雏鸡,饲料转化效率明显较高。?

甘氨酸锰对肉仔鸡的影响。鸡等家禽对锰的需要量明显高于哺乳类动物,尤其是快速生长的肉仔鸡对锰的吸收率低,故锰的供给对快速生长的肉仔鸡具有重要意义。在生产上常用无机锰,无机锰的利用率低。因此,近年来人们一直致力于有机锰源添加剂的开发和研究。相关专家研究发现,添加锰组显著提高肉鸡跖骨骨灰锰含量、心肌锰含量和心肌细胞线粒体中含锰超氧化物歧化酶活性,且甘氨酸锰组在数值上均高于硫酸锰组。?

4 小结?

锰是动物不可缺少的微量元素之一,有效促进家禽对锰的吸收利用,减少锰的排出,对于发展环保、健康、高效养禽业具有重大的意义。影响家禽对锰的吸收利用的因素很多,但锰与其他因素之间的关系和作用机理有待进一步研究。??

参考文献:?

[1] 陈寒清,吴晋强.锰在蛋鸡上应用的营养研究进展[J].饲料工业,2003,24(1):38-41.