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關鍵詞: 多媒體 數學 教學 小學生
現代教育技術給21世紀的教育教學帶來了前所未有的機遇和挑戰,它猶如一座架設在學生和教材之間的不可替代的橋梁,具有舉足輕重的作用。計算機多媒體技術在課堂教學中,已越來越顯示出它的優越性和靈活性。利用多媒體輔助課堂教學是一種高效率的現代化教學手段,它讓學生在學習中始終保持興奮、愉悅、渴求上進的心理狀態,它對學生主體性的發揮,創新意識和探索精神的培養有著事半功倍之效。多媒體技術與學科教學的整合,產生了優化課堂教學的效果。下面我就結合自己的教學實際,談一下怎樣利用多媒體技術讓學生快樂學習的。
一、運用多媒體創設情境,激發學習興趣。
"興趣是最好的老師"。學生是學習的主體,必須調動其內在的學習積極性,使之主動參與,自覺學習,才能達到教學目標。
例如我在教學二年級"數學廣角"時,通過與學生談話,知道好多同學都喜歡去公園玩,這時利用課件播放公園的情景,教師邊介紹:今天,老師要帶大家到一個有趣的數學樂園玩,它的名字叫"數學廣角",想不想一起去看看?這時動畫播放數學廣角的大門,教師介紹要進數學廣角,得先付5角錢的門票,出示1張5角的紙幣,5個1角的硬幣,2張2角的紙幣和3張1角的紙幣,問學生有幾種付錢的方法?學生積極地投入問題中來,想出了4種付錢的方法。這時,數學廣角的大門慢慢打開。學生十分好奇又很高興。這樣,利用多媒體激起了他們探索知識的欲望,并使學生明白生活中處處有數學。
二、 運用多媒體突破教學難點。
教學難點的形成來自兩個方面:一是對學生而言,某些教學內容抽象,二是傳統教學手段不得力。突破難點的有效方法是變革教學手段,利用電腦本身對文字、圖像、動畫和聲音等信息的處理能力,形成聲、圖、文并茂的多媒體教學系統,可進行視、聽、觸等多種方式的形象化教學彌補傳統教學方式在直觀感、立體感和動態等方面的不足,取得了傳統教學方法無法取得的教學效果。
例如,在教學"圓的面積公式"時,我設計如下環節:1、把一個圓平均分成兩份。2、把兩個半圓平均分成八個小扇形,再將每個小扇形排成兩列,拼成一個近似的長方形。通過割、拼的動畫圖像,讓學生直觀地感知到當等分的份數越來越多時,圓面變換后的圖形越來越接近于長方形,在此基礎上,再引導學生想象無限分割的情形,理解圓是能轉換成一個等積的長方形的。這樣既導出了圓的面積公式,又滲透了無限分割的思想方法??梢姡ㄟ^多媒體輔助數學教學,學生在欣賞動畫的同時理解了知識,難點不攻而破。
三、 運用多媒體培養學生的能力。
1、利用多媒體培養學生的創造性思維能力。
思維是人腦對客觀事物間接概括的反映。教師要為學生開拓思維空間,幫助學生破除因循守舊的思想,增加思維的自由度,鼓勵學生探索,啟發學生發現問題,互相討論研究問題,解決問題。在教學中運用多媒體來輔助,不僅能發展學生的具體形象思維,更能有效地發展學生的創造性思維。
例如,在教學《分數的意義》時,設計了這樣一個動畫課件:一個家庭有三口人,爸爸、媽媽和小明。媽媽回家,帶回來13個蘋果。首先,媽媽拿出一個蘋果,讓小明平均分成三塊,每人一塊;接著,又讓小明將剩下的12個蘋果平均分成三份,也是每人一份。全班同學圍繞老師提出的一系列問題展開討論:(1)兩次如何分?(2)在兩次中,分別可以把什么看作單位"1";(3)如果用分數表示,兩次分配中什么是相同的?(4)用分數如何表示每人分到的多少?在學生興趣盎然、思維活躍的情況下,引導學生充分展開思維的翅膀,獨立思考問題。這樣做不僅較順利地將具體形象的事物轉化成抽象的數學知識,而且培養了學生良好的觀察力、注意力、豐富的想象力和創造力。
2、利用多媒體技術發展學生的空間想象力。
想象力是指在知覺材料的基礎上,經過新的配合而創造出新形象的能力。想象是思維的特殊形式,我認為在數學教學中只有積極啟發學生思維,才能使學生想象出新的形象,而多媒體教學的直觀形象,易為小學生所接納。
如在教學《平移和旋轉》時,對于平移和旋轉的特征,運動現象以及方格中的平移學生都已熟練掌握,到了擴展延伸這一塊時,我利用藝術家們創作出的精美圖片,先讓學生觀察并想象它們是通過什么運動方式得到的。學生獨立想象,全班交流之后,再通過動態演示這些圖案的變化過程。這樣,既培養了學生的空間想象能力,又使學生感受到平移和旋轉在我們生活中應用十分廣泛。
四、運用多媒體巧設練習,讓學生快樂練習。
知識的掌握、技能的形成、智力的開發、能力的培養,以及良好的學風的養成,必須通過一定量的練習才能實現。練習是鞏固所學知識,形成技能技巧的必要途徑,是學生學習過程中的重要環節。因此在教師的主導作用下,巧妙設計練習,激發學生"樂學樂做"的情感非常重要。
1、 練習形式要注意科學性和趣味性。
布魯納說過:"學習的最好刺激,是對所學材料的興趣。"教學時可適當選編一些學生喜聞樂見的、有點情節又貼進學生生活經驗以及日常生活中應用較廣泛的題目,通過少量的趣題和多種形式的題目,使學生變知之為樂知。
2、練習形式要注意層次性。
設計不同類型、不同層次的練習題,從模仿性的基礎練習到提示的變式練習再到拓展性的思考練習,照顧不同層次的學生,使學生始終保持高昂的學習熱情。
總之,多媒體這個新型的教學手段,將會更好地優化教學過程,解決傳統教學法不能解決或難以解決的問題,能更有效地把枯燥、無趣、抽象、靜態的知識形象化、動態化,調動學習的學習積極性,使學生真正成為學習的主人,優化課堂教學,使素質教育更上一個新的臺階。
參考文獻
[1] 《小學數學教育》
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關鍵詞:教育技術;歷史教學;學習興趣
一、創設情境,激發興趣
運用教育技術手段能更好地激發學生學習歷史的趣味性?!芭d趣是最好的老師?!彼且环N看不見的情感沖擊力。過去教師一張嘴,一只粉筆,一塊黑板,很難長時間吸引學生的注意力,教學效果是不言而喻的。學生一旦對所學內容產生興趣,就能積極主動地去學,樂學不倦。如果教師運用多媒體教育技術展示富有創意的畫面、動態的示意、豐富的影視資料,創設歷史情景,可以打破時空界限,為學生再現歷史場景,拉近學生與歷史的時代距離,讓學生目睹歷史的真實,變被動的“聽”“記”為主動的“看”“究”,這樣就能激發學生學習的趣味性,使學生對學習內容產生積極的探求傾向,并激起熱烈、持久的情緒。通過創設一定的學習情境,刺激學生天生的好奇心,喚起學生的學習欲望。
二、加強直觀,突破難點
運用現代教育技術能增強歷史教學的直觀性,突出教材的重點,突破教學難點,有利于提高課堂效率。歷史知識的過去性是歷史知識一個最顯著和最基本的特征,它是指歷史是一種過去的歷程,“泛指一切事物的發展過程,包括自然史和社會史,通常僅指人類社會的發展過程?!睔v史知識的過去性即它的不可重復性。它無法像物理、化學實驗那樣,再次讓我們去經歷和體驗,且歷史教材中有些內容比較抽象或復雜,年代久遠或地域空間概念強,學生感到陌生,教師也難以用語言講清,使用傳統的教學手段很難突破這些難點。而運用多媒體教育技術,可以變抽象為具體,變無聲為有聲,調動學生各種感官共同作用以強化感知,或幫助其建立起地域空間想象能力,解決了過去許多教師無從下手的苦衷。
三、拉近距離,開闊視野
現代教育技術引入歷史教學能增加教學容量,拓寬學生知識面。歷史課堂涉及內容廣博,是一個包羅萬象的信息世界,涵蓋了人類社會的各個方面:政治、軍事、經濟、科技、文化藝術等領域,是一個十分復雜的知識復合體,多媒體教學具有快速、準確、大容量的特點。在歷史教學中,多媒體技術能較好地解決這些問題。
參考文獻:
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關鍵詞:藍田縣湯峪鎮;供水;水量;水源;處理工藝
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、工程基本情況
藍田縣湯峪鎮位于西安市東南45公里,是西安乃至西北地區著名的溫泉旅游勝地,是藍田縣重點旅游開發區。湯峪鎮內無大型公建供水設施及單位,村民自行打井取水,地下水總量不足,枯水期會出現高濁度水甚至無水現象?,F有供水能力已經很難滿足湯峪鎮發展和人民生活的需求,解決湯峪鎮供水問題已經成為發展工業強縣的先決條件。
2、分析內容
對湯峪鎮用水量進行計算分析;根據現有水源對水處理工藝進行分析論證,確保供水區域內水質水量滿足生活用水要求,為工程的實施提供依據。
二、水量分析計算
結合《藍田縣湯峪鎮村鎮建設規劃(2001-2005)》,本次供水范圍為湯峪鎮所轄14個自然村和焦岱鎮所轄的5個自然村,現狀總人口為39012人,其中鎮區人口為5500人(以非農業人口計),農業人口為33512人。到2015年項目區按6‰的人口自然增長率,項目區總人口為51570人(其中鎮區人口機械增長率為10400人),則鎮區人口為16204人(非農業人口),農業人口為35366人,項目區內在校師生為5812人。2015年鎮區規劃面積為7.4Km2,控制面積14.0 Km2。
供水規模根據湯峪鎮縣城總體規劃,結合湯峪鎮供水現狀,采用最高日居民綜合生活用水定額法,預測近期2015年項目區的最大日需水量為0.5萬m3/d,其中供水人口為5.157萬人。計算所用指標分別如下:
1、藍田縣屬于關中地區,根據城鎮供水設計規范及用水定額,結合藍田縣湯峪鎮水資源實際情況和今后的規劃發展情況,選定的村鎮居民生活用水指標為90L/人.d,農村居民生活用水指標為50L/人.d。
生活用水量:
90 L/人.d ×16204人(鎮)=1458.36(m3/d)
50 L/人.d ×35366人(農)=1768.3(m3/d)
2、公共建筑設施用水量
農村按最高日居民生活用水量的10%計,村鎮按最高日居民生活用水量的50%計。
1458.36(鎮)×50%=729.18(m3/d)
1768.3(農)×10%=176.83(m3/d)
3、學校師生用水指標按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、學校師生用水、公共建筑設施用水量總計的15%計算。
((1)+(2)+(3))×15%=641.55(m3/d)
合計:最高日用水量
(1)+(2)+(3)+(4)≈5000
由以上分析,可確定湯峪鎮供水規模為5000(m3/d)。
三、水源分析
湯峪鎮供水水源分為地下水源和地表水源。
1、地下水水源
湯峪鎮地下水屬第四系孔隙潛水類型,水源補給主要為大氣降水,地表水補給,水量較為豐富。根據對已成井(自備井)水質化驗,發現水中氟化物超標(3.04 mg/L),不符合《生活飲用水水質衛生規范》(2001),若用于湯峪鎮集中供水工程項目,需進一步進行深度(除氟)處理;同時集中大量開發深層地下水,長時間開采會引起地面沉降問題,另外水處理工藝需設兩級提升的泵房及配套水處理設施,供水企業年運行費高。
2、地表水源
湯峪鎮境內有湯峪河經過。湯峪河流域面積100.5km2,水資源豐富,多年平均降雨量862mm,河道泥沙的含量較小且上游無污染,水質符合生活飲用水水源標準。
根據以上方案比較,鑒于地表水資源較為充分的情況下,依據供水水源應優先考慮地表水該工程供水水源――湯峪水庫庫水作為本次供水項目的水源。
四、水處理工藝設計
本工程供水水源為地表水,供水工藝流程可選方案有兩種:
工藝流程1:
工藝流程1:為省內類似水廠較常采用的凈水工藝,混合、反應、沉淀三個構筑物合而為一,構造上簡單,無機械設備,運行管理方便,占地面積小,池型便于總體布置。但投藥量大,消耗水頭較大,反應效果不理想,對水質、水量的適應性較差。
工藝流程2:水處理過程中停留時間短,絮凝劑投加量少,反應效果好,對原水水量水質變化的適應性較強。
結合本工程原水為庫水,水質變化較大,本著經濟合理的原則,設計凈水工藝選擇工藝流程2。
五、結語
湯峪鎮依托藍田縣、西安市,具有前所未有的歷史機遇和良好的社會文化基礎。藍田縣湯峪鎮供水工程設計方案的實施,有利于當地旅游業、城鎮建設的開發和發展,帶動整個藍田縣的發展。
參考文獻
1、室外給水排水設計規范(GB50013-2006)[M] . 北京:中國計劃出版社,2006.
2、《城市給水工程規劃規范》(GB50282-98)
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2、沒有所謂失敗,除非你不再嘗試。無論你昨晚經歷了怎樣的泣不成聲,早上醒來這個城市依舊車水馬龍。寧可笑著流淚,絕不哭著后悔。
3、一朵花凋零荒蕪不了整個春天,一次跌倒也荒廢不了整段旅程。走下去,憑著耐心和拼搏,生活自會給予你全部答案。
4、行動,是打敗焦慮的最好辦法。當你不知道該做什么的時候,就把手頭的每件小事都做好;當你不知道該怎么開始時,就把離你最近的那件事情做好!
5、每天給自己一個希望,試著不為明天而煩惱,不為昨天而嘆息,只為今天更美好!人生沒有對錯,只有選擇后的堅持,不后悔,走下去,就是對的。走著走著,花就開了。
6、寧愿跑起來被拌倒無數次,也不要規規矩矩走一輩子。就算跌倒也要豪邁的笑。
7、不去追逐,永遠不會擁有。不往前走,永遠原地停留。知道自己目的地的人,才是旅行得最遠的人。
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現代信息技術的多媒體可以使靜態的圖畫像動畫一樣變化移動,可以像流水一般呈現出一幅變幻的圖像,色彩可以變化,速度可以控制。如,在執教小學一年級語文上冊的《看圖說話學拼音1》時,一年級的小學生剛剛走入校園,看到這些形體相似的漢語拼音符號一定會感到很抽象、很枯燥,于是我利用現代信息技術中的多媒體把教材中每一個生動的畫面展現給學生。這樣,抽象、枯燥的內容變得生動、形象起來,真正把教與學的活動變得更豐富多彩,寓知識學習、技能訓練、智力開發于生動、活潑和直觀、形象之中,從而引起學生對所學知識的注意,極大地激起了學生的學習興趣。
二、運用多媒體可以突破教學中的難點,并能幫助學生理解、記憶
在傳統的語文課堂教學中,有些教學難點內容往往教師要花費很大力氣去引導、去講解,但教學效果常常不夠理想。如果在語文課堂中巧用現代信息技術進行教學,不但可以增強學生對教學內容的感知能力,還可以突破教學中的難點,使教師所講授的內容由深入淺,幫助學生對難點知識進行理解、記憶,從而取得最理想的教學效果。
如三年級第六冊《荷花》這篇課文的第一課時,對“挨挨擠擠、蓮蓬”等詞語意思的理解。如按照傳統的教學方法,孤零零地提出課文中的生字新詞進行教學,學生必然會感到枯燥乏味。所以,在教學伊始,我播放配樂朗讀并展示課件:荷花各種形態的圖片。引導學生邊聽邊看邊想:你看到了什么?以獲取對課文的整體感知。在此基礎上,進行反饋交流。這樣既突破教學中的難點,又幫助學生理解、記憶了教學中的難點知識。
三、利用多媒體技術生動課堂教學
教學多媒體的運用是為實現教學目的服務的。媒體使用得當,可以幫助我們更好地完成教學任務,提高教學效益。我在教學實踐中,運用多媒體,讓學生充分主動地參與,拓展了多方面的協作學習。比如,在教學《香港,璀璨的明珠》一課時,利用多媒體創造了教師和學生正在香港游覽的教學情境,這時多媒體展示三個景點的地圖,學生自由組成小旅行團,去他們喜歡的地方盡情游覽。學生此時完全是自主地學習,他們爭先恐后地舉手發言,使用多媒體充分發揮學生學習的自主性、合作性,課堂氣氛也達到了。
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[關鍵詞] 茉莉酸甲酯;紅景天苷;多糖;酶活性
高山紅景天Rhodiola sachalinensis A. Bor又名紅景天,庫頁紅景天,景天科紅景天屬多年生草本植物,是長白山珍惜藥用植物之一,以根及根莖入藥[1],具有抗缺氧、抗輻射,提高免疫、抗病毒[2]等藥理作用,其主要的活性物質是紅景天苷、多糖類、黃酮類、酚類、揮發油[3]等。近年來,隨著對紅景天藥理功效研究的不斷深入,其功能也廣泛地被人們所了解,導致市場需求量逐年增加。目前,高山紅景天的野生資源已瀕臨枯竭,且在人工栽培方面由于其適合在高寒干燥的環境中生長、不耐高溫、極易發生病害,難以滿足市場的需求量[4]。因此利用植物細胞培養工程手段來獲得植物代謝產物的研究已越來越受關注,生物反應器的應用是大量獲得代謝產物的重要途徑。然而在生物反應器培養過程中,往往利用誘導子來刺激植物代謝產物的合成。茉莉酸甲酯在植物代謝過程中起誘導信號傳導作用[5],有效刺激植物代謝產物的生物合成,可引起植物代謝產物的迅速積累[6]。在許多研究中茉莉酸甲酯作為一種誘導子可顯著的提高代謝產物產量,楊英等[7]發現,茉莉酸甲酯對脹果甘草細胞的生長有抑制作用,但是能夠促進甘草總黃酮產量的增加;王學勇等[8]認為MeJA能顯著促進丹參毛狀根中丹參酮類成分的積累并向培養基中釋放。對于高山紅景天,在懸浮培養中利用茉莉酸甲酯作為誘導子獲得大量的代謝產物還尚未見相關報道,因此本試驗用反應器內培養20 d的愈傷組織為材料,探明了加入茉莉酸甲酯處理時間及濃度對高山紅景天愈傷組織中紅景天苷和多糖含量積累的影響以及對SOD和POD活性的測定,旨在為提高紅景天代謝產物提供一種新途徑,為紅景天藥物的開發提供技術參考。
1 材料
參照邵春繪等[9]方法獲得愈傷組織并增殖,將增殖的愈傷組織(鮮重約20 g)接種于含2 L培養基的3 L氣球型氣升式生物反應器中,培養基為MS+BA 3.0 mg?L-1+NAA 0.3 mg?L-1+ 蔗糖30 g?L-1,pH 調節為5.8,在溫度為(25±2) ℃,光照強度為1 600 lx,每天光照16 h條件下培養20 d,將獲得的愈傷組織作為本試驗的試驗材料。
3 L氣球型氣升式生物反應器,JA21002電子天平(上海精天電子儀器有限公司),PHS-3C型pH計(上海精密科學儀器有限公司雷磁儀器廠),YHW1103遠紅外快速干燥箱(天津市華北實驗儀器有限公司),LG16-B離心機(北京雷波爾離心機有限公司), 0.22 μm過濾器(直徑13 mm,北京英偉達科技有限公司),UV1102型分光光度計(上海天美科學儀器有限公司),高效液相色譜(SP-15C Shimadzu Co. Japan),色譜柱Thermo Scientific(4.6 mm×250 mm,5 μm, USA),紫外檢測器 (SPD-15C, Shimadzu Co. Japan),超聲波提取器(TH-100QX,濟寧市超聲波儀器有限公司)。葡萄糖購于天津市科密歐化學試劑有限公司(批號20120206),紅景天苷標準品購于成都曼斯特生物科技有限公司(批號MUST-12102401)。
2 方法
2.1 茉莉酸甲酯處理天數對高山紅景天愈傷組織生物量和有效物質積累的影響
反應器培養20 d時取出愈傷組織,同時收集培養基。將收集的培養基50 mL倒入200 mL的柱狀培養瓶中,并加入過濾滅菌(0.22 μm過濾器過濾)的MeJA(125 μmol?L-1),每個瓶中接入15 g新鮮的愈傷組織,在轉速為100 r?min-1振蕩器上進行培養,培養條件為溫度(25±2)℃,光照強度為1 600 lx,每天光照16 h。在培養后的第0,2,4,6,8,10,12 d取出愈傷組織,測定生物量、紅景天苷和多糖含量并測定SOD,POD活性。
2.2 茉莉酸甲酯處理濃度對高山紅景天愈傷組織生長和有效物質積累的影響
為了篩選適宜的MeJA濃度,在反應器培養第20 d時取出愈傷組織,同時收集培養基。將收集的培養基50 mL倒入200 mL的柱狀培養瓶中,每個瓶中接入15 g新鮮的愈傷組織,在培養瓶中分別加入MeJA 75,125,175,225,275,325 μmol?L-1,以未加MeJA為對照(0 μmol?L-1),培養4 d后測定生物量、紅景天苷和多糖含量并測定SOD,POD活性,培養條件同2.1。
2.3 高山紅景天不同材料中活性物質含量的比較
試驗對高山紅景天愈傷組織與三年生四年生植株莖葉及根的紅景天苷和多糖含量進行了比較。其中測試愈傷組織的獲得方法為:將新鮮的愈傷組織(鮮重約20 g)接種于3 L氣球型氣升式生物反應器中(含2 L液體培養基 MS+BA 3.0 mg?L-1+NAA 0.3 mg?L-1+蔗糖 30 g?L-1,pH 5.8),培養第20 d時加入225 μmol?L-1的MeJA繼續培養4 d后收獲。
2.4 測定
2.4.1 生物量的測定 將收獲的愈傷組織過篩,使之與培養基分離,然后用自來水沖洗2~3次后,用濾紙吸干愈傷組織表現上的水分,稱鮮物重。最后放入40 ℃的干燥箱中烘干,48 h后稱干物重。
2.4.2 紅景天苷含量的測定 參照許劍鋒[10]的方法提取紅景天苷并測定含量。精確稱取紅景天苷標準品10 mg溶解定容至10 mL量瓶中,搖勻,配制成1 g?L-1的對照品溶液,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,分別稀釋成0.05,0.075,0.10,0.125,0.15,0.175,0.2 g?L-1的對照品溶液進行高效液相色譜檢測,繪制標準曲線。
精確稱取紅景天愈傷組織干燥粉末0.5 g至50 mL三角瓶中,加入10 mL甲醇,溶解搖勻并在超聲波125 W條件下,超聲提取30 min后,將其放入75 ℃恒溫水浴鍋中加熱5 h,冷卻后補足甲醇至原質量,取上清液經過0.22 μm的過濾器進行過濾,避光低溫保存,待高效液相色譜檢測備用。
檢測波長為275 nm;流動相甲醇-水(85∶15);流速1 mL?min-1;進樣量10 μL;檢測溫度30 ℃;保留時間11.8 min。
2.4.3 多糖含量測定的方法 參照胡彥武[11]方法提取多糖并測定含量。精密稱取干燥至恒重的葡萄糖25 mg,加蒸餾水溶解定容至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,加蒸餾水定容至10 mL。分別吸取1 mL上述對照品溶液及1 mL蒸餾水于試管中,加入5%苯酚溶液1.5 mL,搖勻后加入6 mL濃硫酸,靜置20 min,以蒸餾水作為空白對照。在490 nm處測定吸光值,繪制標準曲線。
精確稱取愈傷組織干燥粉末10 g,用90%的乙醇溶液浸泡2次,每次6 h,放于通風櫥中將濾渣揮干后,加入100 mL蒸餾水,分3次于45 ℃條件下超聲提取30 min,將濾液合并濃縮至10 mL。用Sevage試劑除蛋白,4 000 r?min-1離心15 min后,取上清溶液加入95%乙醇溶液,靜置12 h抽濾,依次用無水乙醇、丙酮和乙醚洗滌濾渣,反復沖洗3次后,待濾液揮發散盡,在溫度為40 ℃條件下烘干,即為紅景天多糖。稱取10 mg,溶解定容至100 mL量瓶中,即為0.1 g?L-1高山紅景天多糖溶液,并計算出換算因素f。f=W/DC,式中:W為總多糖質量(g);C為多糖溶液中葡萄糖的濃度(g?L-1);D為多糖的稀釋因素。
精確稱取各處理的愈傷組織干燥粉末0.2 g,用90%乙醇浸泡洗滌2次,每次6 h,于通風櫥中將濾渣揮干,加蒸餾水20 mL,在45 ℃條件下超聲處理30 min,過濾,收集濾液,重復3次后合并濾液,定容至100 mL量瓶中,即得供試樣品溶液。以苯酚-濃硫酸法在490 nm處測定葡萄糖的吸光值,計算愈傷組織中多糖的含量。多糖含量(mg?g-1)=(CDf)/ W,式中:C為樣品溶液中葡萄糖的濃度(g?L-1);D為樣品溶液的稀釋因素; f為換算因素;W為樣品的質量(g)。
2.4.4 酶活性的測定 參照李合生的[12]方法測定超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化物酶(POD)活性。
稱取新鮮愈傷組織1.0 g于預冷的研缽中,加2 mL預冷的提取介質在冰浴中研磨勻漿,倒入10 mL量瓶中,用提取介質沖洗研缽2~3次,合并倒入量瓶中,定容至10 mL。并在4 000 r?min-1下離心15 min,取上清液即為SOD粗酶液。在干燥試管中加入0.1 mL粗酶液,0.5 mL蒸餾水,1.5 mL 50 mmol?L-1磷酸緩沖液,0.3 mL 130 mmol?L-1甲硫氨酸溶液,0.3 mL 750 μmol?L-1四唑氮藍溶液,0.3 μmol?L-1乙二胺四乙酸二鈉溶液,0.3 mL 20 μmol?L-1核黃素溶液作為測定管;以未加0.1 mL粗酶液(蒸餾水代替粗酶液)作為光對照管和暗對照管。光對照管在2 500~3 000 lx光照條件下顯色(要求各管光照一致,室溫)18 min后,終止顯色反應。以暗對照管作空白(調零),在560 nm處測定吸光值,計算出SOD活性。
SOD活性(U?g-1 FW?h-1)=(A0-As)×Vt×60A0×0.5×FW×Vs×t,式中:A0為光對照管吸光度;As為樣品測定管吸光度;Vt為樣品提取液總體積(mL);Vs為測定時取酶液量(mL);t為顯色反應時間(min);FW為樣品鮮重(g)。
稱取新鮮的愈傷組織1.0 g,加入2 mL 20 mmol?L-1 KH2SO4于冰浴下研磨,研磨成勻漿后,加入7.0 mL的KH2SO4混合,混合液在4 000 r?min-1離心15 min,取上清液定容至10 mL量瓶中即為POD粗酶液。先配制反應混合液,即在50 mL 100 μmol?L-1磷酸緩沖液(pH 6.0)中加入28 μL愈創木酚,加熱攪拌,直至溶解,待溶液冷卻后,加入19 μL的30% H2O2混合均勻,低溫保存備用。取反應混合液3 mL,酶提取液1 mL,在470 nm處讀取0~3 min的A470(每隔1 min讀數一次)。
POD活性(U?g-1 FW?min-1)=X×VtFW×Vs×0.01×t,式中:Vt為酶液總體積(mL);FW為樣品鮮重(g);Vs為測定時取酶液的量(mL);t為酶反應的時間(min);X為反應時間內吸光度的變化。
2.4.5 數據整理及軟件分析 利用SPSS 11.5程序中的方差分析對試驗數據進行分析,采用鄧肯氏新復極差法進行比較,顯著水平為0.05,每個處理10次重復。
3 結果與分析
3.1 茉莉酸甲酯處理天數對高山紅景天愈傷組織生長和有效物質積累的影響
愈傷組織在反應器內培養20 d后,加入125 μM的MeJA,分別處理0,2,4,6,8,10,12 d后發現,加入MeJA 0~6 d時,愈傷組織的鮮物重仍繼續增加,而干物重基本穩定。在培養的第4 d,愈傷組織中紅景天苷和多糖含量均達最大值,分別為2.87,341.7 mg?g-1(表1)。在與脅迫相關酶的活性測定中發現,當加入MeJA后POD和SOD活性開始升高,在第4天時達到最高,之后開始急劇下降(圖1)。同時隨著培養時間繼續增加,鮮物重、干物重及活性物質的含量和產量也開始大幅度下降。因此在愈傷組織培養第20天加入MeJA處理4 d為最佳處理天數。
3.2 茉莉酸甲酯濃度對高山紅景天愈傷組織生長和有效物質積累的影響
在培養20 d后添加不同濃度的MeJA發現,隨著MeJA濃度升高,愈傷組織鮮物重和干物重不斷下降。相反在0~225 μmol?L-1時,紅景天苷的含量和生產量在逐漸增加,當MeJA的濃度為225 μmol?L-1時,達到最大值,分別為3.69,37.7 mg?L-1,濃度繼續增加則開始下降;而多糖的最高含量和生產量是出現在MeJA濃度為275 μmol?L-1時,分別為487.3 mg?g-1和4.87 g?L-1(表2)之后顯著下降。這一結果,說明MeJA能夠刺激有效物質的積累,同時可以激發合成代謝產物基因的表達,體外添加不同濃度的MeJA能夠誘導不同代謝產物的合成。從圖2中還發現,SOD和POD的活性在MeJA濃度為0~175 μmol?L-1時,開始大幅度上升,當MeJA濃度為225 μmol?L-1時,達到最高,之后開始急速下降。因此,本試驗選擇MeJA濃度為225 μmol?L-1作為生產有效物質的最佳濃度。
3.3 高山紅景天不同材料中活性物質含量的比較
高山紅景天不同器官中紅景天苷和多糖含量比較的結果中,發現在反應器培養第20天時加入225 μmol?L-1MeJA處理4 d的高山紅景天愈傷組織中紅景天苷的含量(3.69 mg?g-1)與根(3.39 mg?g-1)相似,顯著高于莖葉(1.58 mg?g-1);多糖的含量(382.4 mg?g-1)顯著高于莖葉(48 mg?g-1)及根(106.1 mg?g-1)(圖3)。
4 討論
茉莉酸類化合物在植物發育過程和抵御不良環境中,起著重要的內源激素作用[13],可以以信號分子的形式參與到植物次生代謝,激活相應的防御基因,調控相關關鍵酶基因的表達,影響酶活性,進而調控次生代謝物的生產[14]。大量研究結果表明,不同時期的細胞對誘導子的反應靈敏度不同,只有當細胞達到一定的生長時期才可以有效的接受誘導信號,此時誘導子表現出最強的誘導活性。Zabala等[15]認為在黃花夾竹桃細胞培養初期加入MeJA 100 mg?L-1,21 d后,甲黃次苷的生產量達最大值8.93 mg?L-1;對于高山紅景天,王逸文等[16]認為高山紅景天愈傷組織在固體培養基中培養第10天時分別加入不同濃度的茉莉酸甲酯,當茉莉酸甲酯濃度在100~200 μmol?L-1時有利于紅景天苷的積累。然而我們在預備實驗中發現在懸浮培養初期加入不同濃度的茉莉酸甲酯都會抑制生物量的生長,不利于有效物質產量的增加,因此本試驗認為愈傷組織生長到第20天時,加入225 μmol?L-1 MeJA培養4 d后,有利于高山紅景天愈傷組織生物量的生長和紅景天苷及多糖的積累。由此可見,在不同的培養方式下所加入的茉莉酸甲酯濃度及時間對高山紅景天愈傷組織中有效物質的積累有顯著差異。
用茉莉酸類化合物處理植物可誘導蛋白酶抑制劑(PI)和多酚氧化酶(PPO),并且能夠增加超氧化物歧化酶、過氧化物酶、殼聚糖酶和脂氧合酶等防御蛋白的活性,導致次生代謝產物的積累[17]。添加一定濃度的MeJA(10~200 μmol?L-1)會促進脹果甘草懸浮培養細胞中的總黃酮產量增加,還可提高苯丙氨酸裂解酶、過氧化氫酶、過氧化物酶活性及丙二醛含量升高[18]。在本實驗中發現,隨著MeJA濃度增加,SOD和POD的活性增高,且達到一定值后又開始迅速下降,這與李靜等[19]試驗結果相一致。
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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.