植物“情绪”的探索

上海市上海大学附属中学

作者：胡治权  陆雪枫  朱熠

辅导教师：夏曼华  汪玥辉  阎莉

项目简介

摘要：采用Vernier公司的微电流传感器和四通道生物信息系统，测量了芦荟、落地生根等多种植物的电位差及其变化，探索不同环境条件和伤害性刺激对植物电位变化的影响。研究发现：植物普遍具有电位差，不同植物之间电位差值区别巨大；植物电位差与土壤湿度、温度、光照强度密切相关；火烧、刀切、酸熏等伤害性刺激能使植物电位差产生剧烈变化；植物电信号变化能在整株内传递，木质部在传递中起着核心作用。基于上述研究开发植物情绪仪。

选题：MIT教授发现植物有类似动物的电信号，是否植物真的有电压，能否挂上彩灯？于是开展了本研究。

研究目的：探索植物是否有类似动物的电信号系统，植物的电信号能否反映植物情绪。

基本思路：通过仪器测量植物的电信号并探索影响因素和传递规律，在此基础上进行开发研究。

过程：调查植物电信号，发现其规律性；探索植物电信号的变化与环境条件之间的关系，了解其相关性；探索生物电信号的传递规律，开发能反映植物电信号变化的信号处理设备。本课题采用实验研究法和项目设计的相关原理。

创新点：证实植物电信号变化具有规律性；植物对伤害性刺激有异常的电信号反应，这种电信号在植物体内是双向传递的，新生的组织比成熟的组织对刺激的反应更敏感。据教育部科技查新工作站同济大学站查新报告表明，目前国内已有植物电位测量部分研究，但应用强酸刺激使植物电位差产生剧烈变化、利用四通道生物信号系统测量伤害性刺激对植物电位差的影响以及研究设计反应植物“情绪”的生物信号放大系统方面未见报道。其中关于植物电信号的研究文献有10篇，关于植物电信号测量系统的机理和开发研究有5篇。

今后研究中将进一步探索植物内部结构的电信号传递规律、植物是否存在离子通道以及植物生长机理；如何阻断植物电信号和合理开发利用植物电位差。

分工：胡治权负责研究不同植物的电信号以及各种环境下植物电信号的变化；陆雪枫和朱熠注重四通道生物信号系统实验和研发植物电信号放大系统。

花花柴富集和耐受重金属的研究

新疆维吾尔自治区乌鲁木齐市高级中学

作者：郭柏安

辅导教师：刘忠渊  李树华

项目简介

1、花花柴（Kareliniacaspia(Pall.)Less），为菊科多年生草本植物。本研究在筛查阿舍勒铜锌矿尾矿库周边植物时发现其对铅具有很强的富集和耐受能力；采集种子在实验室培养，通过重金属浓度梯度实验，验证了花花柴对铅的富集和耐受特性，同时发现其对镉也有较强的富集和耐受能力，为筛选新疆重金属富集植物，进行重金属污染土壤的植物修复做了初步研究。

2、新疆矿物资源开采导致的环境破坏难以恢复，为解决重金属污染问题，通过查阅文献资料和请教专家，我了解到许多尾矿区周边重金属污染严重，仅有少量植物生存，这些植物可能对重金属有较强的耐受作用；采集尾矿区植物分类鉴定，测定其重金属含量，能否找到富集重金属的植物呢？由此定题。

3、项目研究目的：鉴定尾矿库植被种类、找到能富集重金属的植物，为解决重金属污染提供依据。基本思路：对污染区域内的植物进行采集、鉴定，形成植物名录；测定植物根茎叶的重金属含量，找到重金属富集植物(花花柴)；对该花花柴进行实验室培养和重金属浓度梯度实验，测定重金属含量；验证花花柴对重金属铅、镉的富集和耐受特性。

4、制定方案→采集植物样本→分类鉴定→植物不同部位重金属含量测定→筛选出富集重金属的植物（花花柴）→采集花花柴种子进行培养→花花柴植株重金属浓度梯度实验→测定花花柴植株体内重金属含量→验证花花柴能富集和耐受重金属铅、镉。

5、综合运用了植物分类学、原子吸收光谱定性定量分析法。

6、首次研究、形成了新疆阿舍勒铜矿尾矿区植物名录；首次筛选出能富集重金属铅的植物花花柴；首次在实验室验证其对铅、镉的富集和耐受特性，为解决治理重金属污染提供了新的研究方向。

7、对花花柴富集和耐受重金属的研究未见报道。

8、(1)通过基因工程强化其对重金属耐受和富集能力，使其在治理污染中发挥更大作用。(2)筛选其他对重金属富集甚至超富集的新疆植物，为污染防治做贡献。

一种环境友好型植物源抗病促生剂的研制及应用研究

山东省实验中学

作者：黄志勐

辅导教师：张玉凤  石磊

项目简介

1、摘要：以牛蒡、银杏和大蒜等的提取液为溶剂，以牛蒡寡糖-铜络合物、牛蒡寡糖为主要成分，根据作物养分吸收特点及土壤条件，有针对性地配以营养元素，研制出集营养、抗病于一体的环境友好型植物源抗病促生剂。

2、选题的确定：本人受2010年武汉豇豆水胺硫磷残留的“毒豇豆”事件启发，萌发了探求无农药残留的作物病虫防治方法。基于对科学的热爱，开始了这次探索创新之旅。

3、目的和思路目的：研制出具有促生、抗病双重功效并对农产品无毒物残留的环境友好型植物源抗病促生剂。思路：从牛蒡、银杏和大蒜中提取有效物质，与铜反应生成络合物。研究该制剂对病原菌的直接抑制作用和对盆栽植株上病原菌的间接抑制作用及机理，并研究了该制剂对田间作物生长的促进作用。

4、研究过程{2010年7月进行了有效成分的提取，配以营养元素，研制出植物源抗病促生剂。之后采用液体培养方法、盆栽试验和田间试验研究了该制剂的作用；最后完成了数据分析，材料总结，并撰写了研究报告。

5、应用的科学方法、原理利用水浸提、脱色、浓缩和乙醇沉析等方法提取有效成分。通过浓缩、干燥和洗脱等过程生产牛蒡寡糖-铜络合物。使用高效液相色谱及蒸发光散射检测器检测产品中牛蒡寡糖；酶活性用分光光度法测定。

6、创新点：①充分利用了提取物中的抗病成分，如绿原酸、生物碱、大蒜素等。②该制剂中添加的在植物体内具有不同靶位的铜和牛蒡寡糖络合在一起，与单一的微量元素或寡糖相比，该物质的诱导抗性增强。③该产品中含有杀菌和诱导抗性作用的物质，与目前其他单一功能成分的产品相比，该产品具有抗谱广、抗病能力强和效果稳定等优点。④实现了植物提取设备与液体肥生产设备的组装，便于植物提取液直接泵入反应釜。

7、同类研究的调查：国内外虽有植物诱导抗病性等方面的研究，但均与本研究无直接相关性。

8、设想：优化植物提取物的提取工艺，摸索作物专用配方制剂的中试生产工艺，尽快将其实现产业化。