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关键词: 多媒体 数学 教学 小学生
现代教育技术给21世纪的教育教学带来了前所未有的机遇和挑战,它犹如一座架设在学生和教材之间的不可替代的桥梁,具有举足轻重的作用。计算机多媒体技术在课堂教学中,已越来越显示出它的优越性和灵活性。利用多媒体辅助课堂教学是一种高效率的现代化教学手段,它让学生在学习中始终保持兴奋、愉悦、渴求上进的心理状态,它对学生主体性的发挥,创新意识和探索精神的培养有着事半功倍之效。多媒体技术与学科教学的整合,产生了优化课堂教学的效果。下面我就结合自己的教学实际,谈一下怎样利用多媒体技术让学生快乐学习的。
一、运用多媒体创设情境,激发学习兴趣。
"兴趣是最好的老师"。学生是学习的主体,必须调动其内在的学习积极性,使之主动参与,自觉学习,才能达到教学目标。
例如我在教学二年级"数学广角"时,通过与学生谈话,知道好多同学都喜欢去公园玩,这时利用课件播放公园的情景,教师边介绍:今天,老师要带大家到一个有趣的数学乐园玩,它的名字叫"数学广角",想不想一起去看看?这时动画播放数学广角的大门,教师介绍要进数学广角,得先付5角钱的门票,出示1张5角的纸币,5个1角的硬币,2张2角的纸币和3张1角的纸币,问学生有几种付钱的方法?学生积极地投入问题中来,想出了4种付钱的方法。这时,数学广角的大门慢慢打开。学生十分好奇又很高兴。这样,利用多媒体激起了他们探索知识的欲望,并使学生明白生活中处处有数学。
二、 运用多媒体突破教学难点。
教学难点的形成来自两个方面:一是对学生而言,某些教学内容抽象,二是传统教学手段不得力。突破难点的有效方法是变革教学手段,利用电脑本身对文字、图像、动画和声音等信息的处理能力,形成声、图、文并茂的多媒体教学系统,可进行视、听、触等多种方式的形象化教学弥补传统教学方式在直观感、立体感和动态等方面的不足,取得了传统教学方法无法取得的教学效果。
例如,在教学"圆的面积公式"时,我设计如下环节:1、把一个圆平均分成两份。2、把两个半圆平均分成八个小扇形,再将每个小扇形排成两列,拼成一个近似的长方形。通过割、拼的动画图像,让学生直观地感知到当等分的份数越来越多时,圆面变换后的图形越来越接近于长方形,在此基础上,再引导学生想象无限分割的情形,理解圆是能转换成一个等积的长方形的。这样既导出了圆的面积公式,又渗透了无限分割的思想方法。可见,通过多媒体辅助数学教学,学生在欣赏动画的同时理解了知识,难点不攻而破。
三、 运用多媒体培养学生的能力。
1、利用多媒体培养学生的创造性思维能力。
思维是人脑对客观事物间接概括的反映。教师要为学生开拓思维空间,帮助学生破除因循守旧的思想,增加思维的自由度,鼓励学生探索,启发学生发现问题,互相讨论研究问题,解决问题。在教学中运用多媒体来辅助,不仅能发展学生的具体形象思维,更能有效地发展学生的创造性思维。
例如,在教学《分数的意义》时,设计了这样一个动画课件:一个家庭有三口人,爸爸、妈妈和小明。妈妈回家,带回来13个苹果。首先,妈妈拿出一个苹果,让小明平均分成三块,每人一块;接着,又让小明将剩下的12个苹果平均分成三份,也是每人一份。全班同学围绕老师提出的一系列问题展开讨论:(1)两次如何分?(2)在两次中,分别可以把什么看作单位"1";(3)如果用分数表示,两次分配中什么是相同的?(4)用分数如何表示每人分到的多少?在学生兴趣盎然、思维活跃的情况下,引导学生充分展开思维的翅膀,独立思考问题。这样做不仅较顺利地将具体形象的事物转化成抽象的数学知识,而且培养了学生良好的观察力、注意力、丰富的想象力和创造力。
2、利用多媒体技术发展学生的空间想象力。
想象力是指在知觉材料的基础上,经过新的配合而创造出新形象的能力。想象是思维的特殊形式,我认为在数学教学中只有积极启发学生思维,才能使学生想象出新的形象,而多媒体教学的直观形象,易为小学生所接纳。
如在教学《平移和旋转》时,对于平移和旋转的特征,运动现象以及方格中的平移学生都已熟练掌握,到了扩展延伸这一块时,我利用艺术家们创作出的精美图片,先让学生观察并想象它们是通过什么运动方式得到的。学生独立想象,全班交流之后,再通过动态演示这些图案的变化过程。这样,既培养了学生的空间想象能力,又使学生感受到平移和旋转在我们生活中应用十分广泛。
四、运用多媒体巧设练习,让学生快乐练习。
知识的掌握、技能的形成、智力的开发、能力的培养,以及良好的学风的养成,必须通过一定量的练习才能实现。练习是巩固所学知识,形成技能技巧的必要途径,是学生学习过程中的重要环节。因此在教师的主导作用下,巧妙设计练习,激发学生"乐学乐做"的情感非常重要。
1、 练习形式要注意科学性和趣味性。
布鲁纳说过:"学习的最好刺激,是对所学材料的兴趣。"教学时可适当选编一些学生喜闻乐见的、有点情节又贴进学生生活经验以及日常生活中应用较广泛的题目,通过少量的趣题和多种形式的题目,使学生变知之为乐知。
2、练习形式要注意层次性。
设计不同类型、不同层次的练习题,从模仿性的基础练习到提示的变式练习再到拓展性的思考练习,照顾不同层次的学生,使学生始终保持高昂的学习热情。
总之,多媒体这个新型的教学手段,将会更好地优化教学过程,解决传统教学法不能解决或难以解决的问题,能更有效地把枯燥、无趣、抽象、静态的知识形象化、动态化,调动学习的学习积极性,使学生真正成为学习的主人,优化课堂教学,使素质教育更上一个新的台阶。
参考文献
[1] 《小学数学教育》
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关键词:教育技术;历史教学;学习兴趣
一、创设情境,激发兴趣
运用教育技术手段能更好地激发学生学习历史的趣味性。“兴趣是最好的老师。”它是一种看不见的情感冲击力。过去教师一张嘴,一只粉笔,一块黑板,很难长时间吸引学生的注意力,教学效果是不言而喻的。学生一旦对所学内容产生兴趣,就能积极主动地去学,乐学不倦。如果教师运用多媒体教育技术展示富有创意的画面、动态的示意、丰富的影视资料,创设历史情景,可以打破时空界限,为学生再现历史场景,拉近学生与历史的时代距离,让学生目睹历史的真实,变被动的“听”“记”为主动的“看”“究”,这样就能激发学生学习的趣味性,使学生对学习内容产生积极的探求倾向,并激起热烈、持久的情绪。通过创设一定的学习情境,刺激学生天生的好奇心,唤起学生的学习欲望。
二、加强直观,突破难点
运用现代教育技术能增强历史教学的直观性,突出教材的重点,突破教学难点,有利于提高课堂效率。历史知识的过去性是历史知识一个最显著和最基本的特征,它是指历史是一种过去的历程,“泛指一切事物的发展过程,包括自然史和社会史,通常仅指人类社会的发展过程。”历史知识的过去性即它的不可重复性。它无法像物理、化学实验那样,再次让我们去经历和体验,且历史教材中有些内容比较抽象或复杂,年代久远或地域空间概念强,学生感到陌生,教师也难以用语言讲清,使用传统的教学手段很难突破这些难点。而运用多媒体教育技术,可以变抽象为具体,变无声为有声,调动学生各种感官共同作用以强化感知,或帮助其建立起地域空间想象能力,解决了过去许多教师无从下手的苦衷。
三、拉近距离,开阔视野
现代教育技术引入历史教学能增加教学容量,拓宽学生知识面。历史课堂涉及内容广博,是一个包罗万象的信息世界,涵盖了人类社会的各个方面:政治、军事、经济、科技、文化艺术等领域,是一个十分复杂的知识复合体,多媒体教学具有快速、准确、大容量的特点。在历史教学中,多媒体技术能较好地解决这些问题。
参考文献:
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关键词:蓝田县汤峪镇;供水;水量;水源;处理工艺
Lantian Tangyu Analysis of the town water supply project design
Liu weihua Wang aimin Gao shuangqiang Zhao xiaoli
Abstract: This paper describes the status of Lantian Tangyu town water supply, calculated from the area of water, water treatment process design calculation of pipe network hydraulic analysis in terms of water supply engineering design analysis, prospects after the completion of the project benefits.
Keywords: Lantian Tangyu town; water; water; water; treatment process
一、工程概述
1、工程基本情况
蓝田县汤峪镇位于西安市东南45公里,是西安乃至西北地区著名的温泉旅游胜地,是蓝田县重点旅游开发区。汤峪镇内无大型公建供水设施及单位,村民自行打井取水,地下水总量不足,枯水期会出现高浊度水甚至无水现象。现有供水能力已经很难满足汤峪镇发展和人民生活的需求,解决汤峪镇供水问题已经成为发展工业强县的先决条件。
2、分析内容
对汤峪镇用水量进行计算分析;根据现有水源对水处理工艺进行分析论证,确保供水区域内水质水量满足生活用水要求,为工程的实施提供依据。
二、水量分析计算
结合《蓝田县汤峪镇村镇建设规划(2001-2005)》,本次供水范围为汤峪镇所辖14个自然村和焦岱镇所辖的5个自然村,现状总人口为39012人,其中镇区人口为5500人(以非农业人口计),农业人口为33512人。到2015年项目区按6‰的人口自然增长率,项目区总人口为51570人(其中镇区人口机械增长率为10400人),则镇区人口为16204人(非农业人口),农业人口为35366人,项目区内在校师生为5812人。2015年镇区规划面积为7.4Km2,控制面积14.0 Km2。
供水规模根据汤峪镇县城总体规划,结合汤峪镇供水现状,采用最高日居民综合生活用水定额法,预测近期2015年项目区的最大日需水量为0.5万m3/d,其中供水人口为5.157万人。计算所用指标分别如下:
1、蓝田县属于关中地区,根据城镇供水设计规范及用水定额,结合蓝田县汤峪镇水资源实际情况和今后的规划发展情况,选定的村镇居民生活用水指标为90L/人.d,农村居民生活用水指标为50L/人.d。
生活用水量:
90 L/人.d ×16204人(镇)=1458.36(m3/d)
50 L/人.d ×35366人(农)=1768.3(m3/d)
2、公共建筑设施用水量
农村按最高日居民生活用水量的10%计,村镇按最高日居民生活用水量的50%计。
1458.36(镇)×50%=729.18(m3/d)
1768.3(农)×10%=176.83(m3/d)
3、学校师生用水指标按30L/人.d;
30 L/人.d ×5812人=174.36(m3/d)
4、其它用水量按最高日居民生活用水、学校师生用水、公共建筑设施用水量总计的15%计算。
((1)+(2)+(3))×15%=641.55(m3/d)
合计:最高日用水量
(1)+(2)+(3)+(4)≈5000
由以上分析,可确定汤峪镇供水规模为5000(m3/d)。
三、水源分析
汤峪镇供水水源分为地下水源和地表水源。
1、地下水水源
汤峪镇地下水属第四系孔隙潜水类型,水源补给主要为大气降水,地表水补给,水量较为丰富。根据对已成井(自备井)水质化验,发现水中氟化物超标(3.04 mg/L),不符合《生活饮用水水质卫生规范》(2001),若用于汤峪镇集中供水工程项目,需进一步进行深度(除氟)处理;同时集中大量开发深层地下水,长时间开采会引起地面沉降问题,另外水处理工艺需设两级提升的泵房及配套水处理设施,供水企业年运行费高。
2、地表水源
汤峪镇境内有汤峪河经过。汤峪河流域面积100.5km2,水资源丰富,多年平均降雨量862mm,河道泥沙的含量较小且上游无污染,水质符合生活饮用水水源标准。
根据以上方案比较,鉴于地表水资源较为充分的情况下,依据供水水源应优先考虑地表水该工程供水水源――汤峪水库库水作为本次供水项目的水源。
四、水处理工艺设计
本工程供水水源为地表水,供水工艺流程可选方案有两种:
工艺流程1:
工艺流程1:为省内类似水厂较常采用的净水工艺,混合、反应、沉淀三个构筑物合而为一,构造上简单,无机械设备,运行管理方便,占地面积小,池型便于总体布置。但投药量大,消耗水头较大,反应效果不理想,对水质、水量的适应性较差。
工艺流程2:水处理过程中停留时间短,絮凝剂投加量少,反应效果好,对原水水量水质变化的适应性较强。
结合本工程原水为库水,水质变化较大,本着经济合理的原则,设计净水工艺选择工艺流程2。
五、结语
汤峪镇依托蓝田县、西安市,具有前所未有的历史机遇和良好的社会文化基础。蓝田县汤峪镇供水工程设计方案的实施,有利于当地旅游业、城镇建设的开发和发展,带动整个蓝田县的发展。
参考文献
1、室外给水排水设计规范(GB50013-2006)[M] . 北京:中国计划出版社,2006.
2、《城市给水工程规划规范》(GB50282-98)
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2、没有所谓失败,除非你不再尝试。无论你昨晚经历了怎样的泣不成声,早上醒来这个城市依旧车水马龙。宁可笑着流泪,绝不哭着后悔。
3、一朵花凋零荒芜不了整个春天,一次跌倒也荒废不了整段旅程。走下去,凭着耐心和拼搏,生活自会给予你全部答案。
4、行动,是打败焦虑的最好办法。当你不知道该做什么的时候,就把手头的每件小事都做好;当你不知道该怎么开始时,就把离你最近的那件事情做好!
5、每天给自己一个希望,试着不为明天而烦恼,不为昨天而叹息,只为今天更美好!人生没有对错,只有选择后的坚持,不后悔,走下去,就是对的。走着走着,花就开了。
6、宁愿跑起来被拌倒无数次,也不要规规矩矩走一辈子。就算跌倒也要豪迈的笑。
7、不去追逐,永远不会拥有。不往前走,永远原地停留。知道自己目的地的人,才是旅行得最远的人。
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现代信息技术的多媒体可以使静态的图画像动画一样变化移动,可以像流水一般呈现出一幅变幻的图像,色彩可以变化,速度可以控制。如,在执教小学一年级语文上册的《看图说话学拼音1》时,一年级的小学生刚刚走入校园,看到这些形体相似的汉语拼音符号一定会感到很抽象、很枯燥,于是我利用现代信息技术中的多媒体把教材中每一个生动的画面展现给学生。这样,抽象、枯燥的内容变得生动、形象起来,真正把教与学的活动变得更丰富多彩,寓知识学习、技能训练、智力开发于生动、活泼和直观、形象之中,从而引起学生对所学知识的注意,极大地激起了学生的学习兴趣。
二、运用多媒体可以突破教学中的难点,并能帮助学生理解、记忆
在传统的语文课堂教学中,有些教学难点内容往往教师要花费很大力气去引导、去讲解,但教学效果常常不够理想。如果在语文课堂中巧用现代信息技术进行教学,不但可以增强学生对教学内容的感知能力,还可以突破教学中的难点,使教师所讲授的内容由深入浅,帮助学生对难点知识进行理解、记忆,从而取得最理想的教学效果。
如三年级第六册《荷花》这篇课文的第一课时,对“挨挨挤挤、莲蓬”等词语意思的理解。如按照传统的教学方法,孤零零地提出课文中的生字新词进行教学,学生必然会感到枯燥乏味。所以,在教学伊始,我播放配乐朗读并展示课件:荷花各种形态的图片。引导学生边听边看边想:你看到了什么?以获取对课文的整体感知。在此基础上,进行反馈交流。这样既突破教学中的难点,又帮助学生理解、记忆了教学中的难点知识。
三、利用多媒体技术生动课堂教学
教学多媒体的运用是为实现教学目的服务的。媒体使用得当,可以帮助我们更好地完成教学任务,提高教学效益。我在教学实践中,运用多媒体,让学生充分主动地参与,拓展了多方面的协作学习。比如,在教学《香港,璀璨的明珠》一课时,利用多媒体创造了教师和学生正在香港游览的教学情境,这时多媒体展示三个景点的地图,学生自由组成小旅行团,去他们喜欢的地方尽情游览。学生此时完全是自主地学习,他们争先恐后地举手发言,使用多媒体充分发挥学生学习的自主性、合作性,课堂气氛也达到了。
天堂寄语范文6
[关键词] 茉莉酸甲酯;红景天苷;多糖;酶活性
高山红景天Rhodiola sachalinensis A. Bor又名红景天,库页红景天,景天科红景天属多年生草本植物,是长白山珍惜药用植物之一,以根及根茎入药[1],具有抗缺氧、抗辐射,提高免疫、抗病毒[2]等药理作用,其主要的活性物质是红景天苷、多糖类、黄酮类、酚类、挥发油[3]等。近年来,随着对红景天药理功效研究的不断深入,其功能也广泛地被人们所了解,导致市场需求量逐年增加。目前,高山红景天的野生资源已濒临枯竭,且在人工栽培方面由于其适合在高寒干燥的环境中生长、不耐高温、极易发生病害,难以满足市场的需求量[4]。因此利用植物细胞培养工程手段来获得植物代谢产物的研究已越来越受关注,生物反应器的应用是大量获得代谢产物的重要途径。然而在生物反应器培养过程中,往往利用诱导子来刺激植物代谢产物的合成。茉莉酸甲酯在植物代谢过程中起诱导信号传导作用[5],有效刺激植物代谢产物的生物合成,可引起植物代谢产物的迅速积累[6]。在许多研究中茉莉酸甲酯作为一种诱导子可显著的提高代谢产物产量,杨英等[7]发现,茉莉酸甲酯对胀果甘草细胞的生长有抑制作用,但是能够促进甘草总黄酮产量的增加;王学勇等[8]认为MeJA能显著促进丹参毛状根中丹参酮类成分的积累并向培养基中释放。对于高山红景天,在悬浮培养中利用茉莉酸甲酯作为诱导子获得大量的代谢产物还尚未见相关报道,因此本试验用反应器内培养20 d的愈伤组织为材料,探明了加入茉莉酸甲酯处理时间及浓度对高山红景天愈伤组织中红景天苷和多糖含量积累的影响以及对SOD和POD活性的测定,旨在为提高红景天代谢产物提供一种新途径,为红景天药物的开发提供技术参考。
1 材料
参照邵春绘等[9]方法获得愈伤组织并增殖,将增殖的愈伤组织(鲜重约20 g)接种于含2 L培养基的3 L气球型气升式生物反应器中,培养基为MS+BA 3.0 mg・L-1+NAA 0.3 mg・L-1+ 蔗糖30 g・L-1,pH 调节为5.8,在温度为(25±2) ℃,光照强度为1 600 lx,每天光照16 h条件下培养20 d,将获得的愈伤组织作为本试验的试验材料。
3 L气球型气升式生物反应器,JA21002电子天平(上海精天电子仪器有限公司),PHS-3C型pH计(上海精密科学仪器有限公司雷磁仪器厂),YHW1103远红外快速干燥箱(天津市华北实验仪器有限公司),LG16-B离心机(北京雷波尔离心机有限公司), 0.22 μm过滤器(直径13 mm,北京英伟达科技有限公司),UV1102型分光光度计(上海天美科学仪器有限公司),高效液相色谱(SP-15C Shimadzu Co. Japan),色谱柱Thermo Scientific(4.6 mm×250 mm,5 μm, USA),紫外检测器 (SPD-15C, Shimadzu Co. Japan),超声波提取器(TH-100QX,济宁市超声波仪器有限公司)。葡萄糖购于天津市科密欧化学试剂有限公司(批号20120206),红景天苷标准品购于成都曼斯特生物科技有限公司(批号MUST-12102401)。
2 方法
2.1 茉莉酸甲酯处理天数对高山红景天愈伤组织生物量和有效物质积累的影响
反应器培养20 d时取出愈伤组织,同时收集培养基。将收集的培养基50 mL倒入200 mL的柱状培养瓶中,并加入过滤灭菌(0.22 μm过滤器过滤)的MeJA(125 μmol・L-1),每个瓶中接入15 g新鲜的愈伤组织,在转速为100 r・min-1振荡器上进行培养,培养条件为温度(25±2)℃,光照强度为1 600 lx,每天光照16 h。在培养后的第0,2,4,6,8,10,12 d取出愈伤组织,测定生物量、红景天苷和多糖含量并测定SOD,POD活性。
2.2 茉莉酸甲酯处理浓度对高山红景天愈伤组织生长和有效物质积累的影响
为了筛选适宜的MeJA浓度,在反应器培养第20 d时取出愈伤组织,同时收集培养基。将收集的培养基50 mL倒入200 mL的柱状培养瓶中,每个瓶中接入15 g新鲜的愈伤组织,在培养瓶中分别加入MeJA 75,125,175,225,275,325 μmol・L-1,以未加MeJA为对照(0 μmol・L-1),培养4 d后测定生物量、红景天苷和多糖含量并测定SOD,POD活性,培养条件同2.1。
2.3 高山红景天不同材料中活性物质含量的比较
试验对高山红景天愈伤组织与三年生四年生植株茎叶及根的红景天苷和多糖含量进行了比较。其中测试愈伤组织的获得方法为:将新鲜的愈伤组织(鲜重约20 g)接种于3 L气球型气升式生物反应器中(含2 L液体培养基 MS+BA 3.0 mg・L-1+NAA 0.3 mg・L-1+蔗糖 30 g・L-1,pH 5.8),培养第20 d时加入225 μmol・L-1的MeJA继续培养4 d后收获。
2.4 测定
2.4.1 生物量的测定 将收获的愈伤组织过筛,使之与培养基分离,然后用自来水冲洗2~3次后,用滤纸吸干愈伤组织表现上的水分,称鲜物重。最后放入40 ℃的干燥箱中烘干,48 h后称干物重。
2.4.2 红景天苷含量的测定 参照许剑锋[10]的方法提取红景天苷并测定含量。精确称取红景天苷标准品10 mg溶解定容至10 mL量瓶中,摇匀,配制成1 g・L-1的对照品溶液,精密吸取上述溶液0.5,0.75,1.0,1.25,1.5,1.75,2.0 mL置于10 mL量瓶中并用甲醇定容至10 mL,分别稀释成0.05,0.075,0.10,0.125,0.15,0.175,0.2 g・L-1的对照品溶液进行高效液相色谱检测,绘制标准曲线。
精确称取红景天愈伤组织干燥粉末0.5 g至50 mL三角瓶中,加入10 mL甲醇,溶解摇匀并在超声波125 W条件下,超声提取30 min后,将其放入75 ℃恒温水浴锅中加热5 h,冷却后补足甲醇至原质量,取上清液经过0.22 μm的过滤器进行过滤,避光低温保存,待高效液相色谱检测备用。
检测波长为275 nm;流动相甲醇-水(85∶15);流速1 mL・min-1;进样量10 μL;检测温度30 ℃;保留时间11.8 min。
2.4.3 多糖含量测定的方法 参照胡彦武[11]方法提取多糖并测定含量。精密称取干燥至恒重的葡萄糖25 mg,加蒸馏水溶解定容至25 mL量瓶中,精密吸取0.1,0.25,0.5,0.75,1.0,1.25,1.5 mL置于干燥的量瓶中,加蒸馏水定容至10 mL。分别吸取1 mL上述对照品溶液及1 mL蒸馏水于试管中,加入5%苯酚溶液1.5 mL,摇匀后加入6 mL浓硫酸,静置20 min,以蒸馏水作为空白对照。在490 nm处测定吸光值,绘制标准曲线。
精确称取愈伤组织干燥粉末10 g,用90%的乙醇溶液浸泡2次,每次6 h,放于通风橱中将滤渣挥干后,加入100 mL蒸馏水,分3次于45 ℃条件下超声提取30 min,将滤液合并浓缩至10 mL。用Sevage试剂除蛋白,4 000 r・min-1离心15 min后,取上清溶液加入95%乙醇溶液,静置12 h抽滤,依次用无水乙醇、丙酮和乙醚洗涤滤渣,反复冲洗3次后,待滤液挥发散尽,在温度为40 ℃条件下烘干,即为红景天多糖。称取10 mg,溶解定容至100 mL量瓶中,即为0.1 g・L-1高山红景天多糖溶液,并计算出换算因素f。f=W/DC,式中:W为总多糖质量(g);C为多糖溶液中葡萄糖的浓度(g・L-1);D为多糖的稀释因素。
精确称取各处理的愈伤组织干燥粉末0.2 g,用90%乙醇浸泡洗涤2次,每次6 h,于通风橱中将滤渣挥干,加蒸馏水20 mL,在45 ℃条件下超声处理30 min,过滤,收集滤液,重复3次后合并滤液,定容至100 mL量瓶中,即得供试样品溶液。以苯酚-浓硫酸法在490 nm处测定葡萄糖的吸光值,计算愈伤组织中多糖的含量。多糖含量(mg・g-1)=(CDf)/ W,式中:C为样品溶液中葡萄糖的浓度(g・L-1);D为样品溶液的稀释因素; f为换算因素;W为样品的质量(g)。
2.4.4 酶活性的测定 参照李合生的[12]方法测定超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)活性。
称取新鲜愈伤组织1.0 g于预冷的研钵中,加2 mL预冷的提取介质在冰浴中研磨匀浆,倒入10 mL量瓶中,用提取介质冲洗研钵2~3次,合并倒入量瓶中,定容至10 mL。并在4 000 r・min-1下离心15 min,取上清液即为SOD粗酶液。在干燥试管中加入0.1 mL粗酶液,0.5 mL蒸馏水,1.5 mL 50 mmol・L-1磷酸缓冲液,0.3 mL 130 mmol・L-1甲硫氨酸溶液,0.3 mL 750 μmol・L-1四唑氮蓝溶液,0.3 μmol・L-1乙二胺四乙酸二钠溶液,0.3 mL 20 μmol・L-1核黄素溶液作为测定管;以未加0.1 mL粗酶液(蒸馏水代替粗酶液)作为光对照管和暗对照管。光对照管在2 500~3 000 lx光照条件下显色(要求各管光照一致,室温)18 min后,终止显色反应。以暗对照管作空白(调零),在560 nm处测定吸光值,计算出SOD活性。
SOD活性(U・g-1 FW・h-1)=(A0-As)×Vt×60A0×0.5×FW×Vs×t,式中:A0为光对照管吸光度;As为样品测定管吸光度;Vt为样品提取液总体积(mL);Vs为测定时取酶液量(mL);t为显色反应时间(min);FW为样品鲜重(g)。
称取新鲜的愈伤组织1.0 g,加入2 mL 20 mmol・L-1 KH2SO4于冰浴下研磨,研磨成匀浆后,加入7.0 mL的KH2SO4混合,混合液在4 000 r・min-1离心15 min,取上清液定容至10 mL量瓶中即为POD粗酶液。先配制反应混合液,即在50 mL 100 μmol・L-1磷酸缓冲液(pH 6.0)中加入28 μL愈创木酚,加热搅拌,直至溶解,待溶液冷却后,加入19 μL的30% H2O2混合均匀,低温保存备用。取反应混合液3 mL,酶提取液1 mL,在470 nm处读取0~3 min的A470(每隔1 min读数一次)。
POD活性(U・g-1 FW・min-1)=X×VtFW×Vs×0.01×t,式中:Vt为酶液总体积(mL);FW为样品鲜重(g);Vs为测定时取酶液的量(mL);t为酶反应的时间(min);X为反应时间内吸光度的变化。
2.4.5 数据整理及软件分析 利用SPSS 11.5程序中的方差分析对试验数据进行分析,采用邓肯氏新复极差法进行比较,显著水平为0.05,每个处理10次重复。
3 结果与分析
3.1 茉莉酸甲酯处理天数对高山红景天愈伤组织生长和有效物质积累的影响
愈伤组织在反应器内培养20 d后,加入125 μM的MeJA,分别处理0,2,4,6,8,10,12 d后发现,加入MeJA 0~6 d时,愈伤组织的鲜物重仍继续增加,而干物重基本稳定。在培养的第4 d,愈伤组织中红景天苷和多糖含量均达最大值,分别为2.87,341.7 mg・g-1(表1)。在与胁迫相关酶的活性测定中发现,当加入MeJA后POD和SOD活性开始升高,在第4天时达到最高,之后开始急剧下降(图1)。同时随着培养时间继续增加,鲜物重、干物重及活性物质的含量和产量也开始大幅度下降。因此在愈伤组织培养第20天加入MeJA处理4 d为最佳处理天数。
3.2 茉莉酸甲酯浓度对高山红景天愈伤组织生长和有效物质积累的影响
在培养20 d后添加不同浓度的MeJA发现,随着MeJA浓度升高,愈伤组织鲜物重和干物重不断下降。相反在0~225 μmol・L-1时,红景天苷的含量和生产量在逐渐增加,当MeJA的浓度为225 μmol・L-1时,达到最大值,分别为3.69,37.7 mg・L-1,浓度继续增加则开始下降;而多糖的最高含量和生产量是出现在MeJA浓度为275 μmol・L-1时,分别为487.3 mg・g-1和4.87 g・L-1(表2)之后显著下降。这一结果,说明MeJA能够刺激有效物质的积累,同时可以激发合成代谢产物基因的表达,体外添加不同浓度的MeJA能够诱导不同代谢产物的合成。从图2中还发现,SOD和POD的活性在MeJA浓度为0~175 μmol・L-1时,开始大幅度上升,当MeJA浓度为225 μmol・L-1时,达到最高,之后开始急速下降。因此,本试验选择MeJA浓度为225 μmol・L-1作为生产有效物质的最佳浓度。
3.3 高山红景天不同材料中活性物质含量的比较
高山红景天不同器官中红景天苷和多糖含量比较的结果中,发现在反应器培养第20天时加入225 μmol・L-1MeJA处理4 d的高山红景天愈伤组织中红景天苷的含量(3.69 mg・g-1)与根(3.39 mg・g-1)相似,显著高于茎叶(1.58 mg・g-1);多糖的含量(382.4 mg・g-1)显著高于茎叶(48 mg・g-1)及根(106.1 mg・g-1)(图3)。
4 讨论
茉莉酸类化合物在植物发育过程和抵御不良环境中,起着重要的内源激素作用[13],可以以信号分子的形式参与到植物次生代谢,激活相应的防御基因,调控相关关键酶基因的表达,影响酶活性,进而调控次生代谢物的生产[14]。大量研究结果表明,不同时期的细胞对诱导子的反应灵敏度不同,只有当细胞达到一定的生长时期才可以有效的接受诱导信号,此时诱导子表现出最强的诱导活性。Zabala等[15]认为在黄花夹竹桃细胞培养初期加入MeJA 100 mg・L-1,21 d后,甲黄次苷的生产量达最大值8.93 mg・L-1;对于高山红景天,王逸文等[16]认为高山红景天愈伤组织在固体培养基中培养第10天时分别加入不同浓度的茉莉酸甲酯,当茉莉酸甲酯浓度在100~200 μmol・L-1时有利于红景天苷的积累。然而我们在预备实验中发现在悬浮培养初期加入不同浓度的茉莉酸甲酯都会抑制生物量的生长,不利于有效物质产量的增加,因此本试验认为愈伤组织生长到第20天时,加入225 μmol・L-1 MeJA培养4 d后,有利于高山红景天愈伤组织生物量的生长和红景天苷及多糖的积累。由此可见,在不同的培养方式下所加入的茉莉酸甲酯浓度及时间对高山红景天愈伤组织中有效物质的积累有显著差异。
用茉莉酸类化合物处理植物可诱导蛋白酶抑制剂(PI)和多酚氧化酶(PPO),并且能够增加超氧化物歧化酶、过氧化物酶、壳聚糖酶和脂氧合酶等防御蛋白的活性,导致次生代谢产物的积累[17]。添加一定浓度的MeJA(10~200 μmol・L-1)会促进胀果甘草悬浮培养细胞中的总黄酮产量增加,还可提高苯丙氨酸裂解酶、过氧化氢酶、过氧化物酶活性及丙二醛含量升高[18]。在本实验中发现,随着MeJA浓度增加,SOD和POD的活性增高,且达到一定值后又开始迅速下降,这与李静等[19]试验结果相一致。
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Effect of methyl jasmonate on salidroside and polysaccharide
accumulation in Rhodiola sachalinensis callus
LI Yang, LIAN Mei-lan, SHAO Chun-hui, JIN Chan, PIAO Xuan-chun*
(Key laboratory of Natural Resources of Changbai Mountain and Functional Molecules,
Ministry of Education, Yanbian University, Yanji 133002, China)
[Abstract] Objective: To provide a new material for producing the Rhodiolasachalinensis products, the effect of methyl jasmonate (MeJA) on callus biomass and effective compound accumulation of Rhodiolasachalinensis was studied. Method: The callusescultured in 3 L-air lift balloon type bioreactor were treated with MeJA after 20 d of bioreactor culture and the effect of MeJA concentration and treatment days on callus biomass, salidroside or polysaccharide accumulation and superoxide dismutase (SOD) and peroxidase (POD) activities were investigated. Result: The callus biomass was not significantly different after MeJA treatment (125) for 0-6 d but obviously decreased after 6 d treatment. The maximum salidroside or polysaccharide contents and SOD or POD activities were found after 4 d treatment of MeJA. MeJA concentration significantly affected callus biomass and effective compound accumulation, biomass decreased at MeJA concentrations higher than 125 μmol・L-1. However, the effective compound contents were determined at higher MeJAconcentration,and the highest salidroside and polysaccharide accumulation was found at 225 and 275 μmol・L-1 MeJA, respectively and the maximum SOD and POD activities was found at 225 μmol・L-1 MeJA. The effective compound contents in callus were compared with field-grown plants. Salidroside contents in calluses were 1.1-fold and 2.4-fold more than in plant roots and stem or leave, respectively. Polysaccharide content in calluses were 3.6-fold and 8.0-fold more than in plant roots and stem or leave, respectively. Conclusion: Salidorside and polysaccharide in Rhodiolasachalinensiscalluses improved by MeJA treatment, 225 μmol・L-1 MeJA and 4 d treatment were optimal. The effective compound contents in callus were obviously higher than in field-grown plants. Therefore, bioreactor culture is efficient for obtaining mass effective compounds of Rhodiolasachalinensis by culturing calluses. This method could provide an alternative material source for production of Rhodiolasachalinensis products.