胞外能源影响植物生长发育的创新性研究

河北省石家庄市第二中学

作者：邓珺  肖钰莹

辅导教师：狄红艳  韩荣珍  赵志军

项目简介

1．项目摘要：为了探索细胞外ATP（eATP）在植物生长发育过程中的生理学作用，本项目以拟南芥、绿豆和豌豆为材料，分别研究了eATP对拟南芥叶片、绿豆和豌豆根系生长发育的影响。研究结果显示：ATP（三磷酸腺苷）和BSA（牛血清白蛋白）处理的拟南芥叶片发育未受影响，而采用能够分解ATP的Apyrase（三磷酸腺苷双磷酸酶）处理过的拟南芥叶片出现黄斑，表明eATP是叶片发育所必须的物质；随着培养基中ATP浓度的不断升高，绿豆和豌豆主根的生长都受到抑制，且抑制作用逐渐增强，说明eATP能够作为信号分子抑制根系的生长。

2．选题背景和研究目的：高中生物课介绍了细胞内ATP对植物生长发育的作用，但对胞外ATP没有介绍，因此我们设计了一系列实验，探究胞外能源对植物生长发育的具体影响。

3．研究思路和方法：第一项试验对拟南芥幼苗叶片进行ATP、BSA和Apyrase处理，观察分析三种药品对叶片发育的影响；第二项试验对绿豆和豌豆根系进行不同浓度的eATP处理，观察分析对根系生长的影响。研究过程中运用了拟南芥种植和培养技术、绿豆和豌豆无菌培养技术以及生物统计学等方法。

4．创新点：一是选题新。目前eATP影响植物生长发育的相关研究还很少；二是方法新。创新性地采用ATP、BSA和Apyrase对拟南芥叶片进行处理和分析。本研究经查新在国内文献中未见相同报道。

5．同类研究情况：Lew等：eATP能够促进拟南芥根毛的生长；Tang等：eATP抑制植物根系的向重力性；Chivasa等:eATP能够维持拟南芥细胞的活性。

6．完善项目设想：①通过调整ATP和BSA药品浓度，形成梯度分组实验，进一步研究eATP对叶片发育的影响。②显微观察eATP处理前和处理后的根系，测定部分生理指标，进一步研究eATP抑制主根生长的机制。

7．分工：邓珺和肖钰莹共同完成相关实验等工作，后期总结以邓珺为主。

菩提树茎段组培快繁及提高抗寒性的研究

江苏省常州市田家炳高级中学

作者：赵鑫晨

辅导教师：姜敦云

项目简介

一、摘要：菩提圣树珍贵稀少且具有丰富的文化内涵和较高的经济价值。针对菩提树浆液引起裼变现象采用专门的技术措施，选用来之不易的菩提圣树茎段作为外植体。研究表明MS+6-BA1.0mg/l+NAA0.1mg/l+1.5gPVP是菩提树初代和增殖培养适宜的培养基。1/2MS+NAA0.3mg/l培养基适于菩提树的生根培养。菩提树无法露地越冬，多种栽培措施无法提高菩提树的抗寒性，改变菩提树的遗传组成有可能提高菩提树的抗寒性，进行试管内多倍诱导的初步试验。

二、项目选题：菩提圣树珍贵稀少且具有丰富的文化内涵，因此组培快繁意义重大；试管内诱导菩提树多倍体有利于提高菩提树的抗寒性。

三、设计思路：植物组织培养为快速繁殖菩提树提供了有效的技术手段，为这一神奇植物进入普通人家成为可能。相关研究表明改变菩提树的遗传组成才有可能提高菩提树的抗寒性，并且进行试管内多倍体诱导的初步试验。

四、研究过程：1、研究菩提树相关植物学特性；2、菩提树与佛教文化渊源及丰富的文化内涵；3、菩提树茎段培养技术方案的制订及实施；4、菩提树的驯化及栽培试验；5、菩提树抗寒性的探究及试管多倍体诱导初步研究。

五、科学方法：观察法、分析对比法。科学原理：植物组织培养、花卉育种学。

六、创新点：1、选用珍稀菩提圣树的带芽茎段作为外植体，短时间内培养出大量菩提树组培苗，并成功地进行了驯化和栽培试验；2、解决了菩提树茎段培养中乳浆液产生的裼变影响；3、针对菩提树组培幼苗的抗寒性差等不足，初步进行了试管内多倍体诱导试验，以便提高菩提树的适应性。

七、他人同类研究：国内有少量研究通过叶片培养再生菩提树植株，未见试管内多倍体诱导试验。

八、完善该项目的设想：1、完善菩提树试管多倍体诱导技术，并进行检测和抗寒性鉴定；2、抗冻基因转入菩提树的试验有待下一步进行；3、菩提树细胞与其它抗寒性较强的桑科植物细胞体细胞杂交。

新疆薰衣草种质资源调查评价及种苗繁育技术研究

新疆建设兵团农四师第一中学

作者：韦怡

辅导教师：张莉

项目简介

新疆伊犁素有“中国薰衣草之乡”的美誉，薰衣草种植面积占全国种植面积的90％以上。伊犁河谷土壤肥沃、野生种质资源丰富，是生产无污染、优质绿色香料产品的良好区域。但近几年薰衣草存在品种退化，品种更新换代速度缓慢等问题，导致薰衣草产量和精油品质下降，削弱了中国薰衣草产业的国际竞争力。因此，我选了新疆薰衣草种质资源调查评价及种苗繁育技术来研究。

本项目采用野外种质资源调查、收集与室内实验相结合的方法，对伊犁地区薰衣草种质资源进行了调查和评价，采用植物组织培养技术对优良种质进行了保纯繁育，旨在获取伊犁地区薰衣草种质资源研究资料，为伊犁地区乃至全国薰衣草种质资源的遗传育种提供理论基础，对薰衣草资源遗传多样性保护有着非常重要的作用，也为进一步的品种演进研究和育种工作提供参考。

薰衣草种质资源评价方法研究通过连续多年的试验调查和室内测定，对薰衣草植物学性状和精油成分进行了综合评价。从植物学性状、精油成分二方面对薰衣草种质资源进行了评价。根据调查结果，分析薰衣草品种性状的一致性、稳定性和变异性。根据品种不同，从中选择了部分主栽品种，用STATISTICA软件对其进行聚类，探讨其品种间的亲缘关系，从而为伊犁地区薰衣草种质资源的遗传育种提供了一定的理论基础。呼吁今后要加强资源性状与分子生物学方面的研究，通过基因组分析、分子标记等技术，发掘新的有利基因，特别是与抗热、抗寒、抗病紧密相连的基因，进而加快薰衣草种质资源的育种进程，尽快培育出新的薰衣草品种，最好能以早、中、晚熟的品种相互搭配种植，这样可以更为有效避免花期一致、提前采花和加工集中等问题的发生。

本项目立足新疆，开展薰衣草研究，经与国内相关研究的综合对比分析，未见有相同研究文献公开报道，具有新颖性。

其创新点是:⑴薰衣草种质资源的收集，确定薰衣草种质资源评价方法。⑵筛选出了薰衣草组培苗培养基中的激素配比。