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傳統(tǒng)的教育模式一般都是先通過課堂上對教材的講解,然后再在實驗課上聯(lián)系實踐從而完成教學任務。其實這樣不但效率不高,而且還容易造成理論和實踐脫節(jié),教學效果欠佳。藥用植物學的教學工作應該以實踐為中心,加強理論和實踐的結(jié)合,讓學生邊觀察藥用植物邊掌握有關(guān)概念,在學習中使學生的觀察能力和動手訓練得到加強。教學過程中還要充分調(diào)動學生的主觀能動性,讓學生參與其中,例如在講藥用植物葉子的時候可以課前給學生布置任務,讓學生們課下收集不同類型的葉子帶到課堂上來,然后再由老師進行鑒別講解,這樣學生從身邊較熟悉的植物開始進入學習藥用植物知識的大門,易于引起學生的學習興趣,更加牢固的掌握相關(guān)的概念和技能,同時還鍛煉了學生的自學能力。盡量做到將實驗室、標本館、藥用植物園變成學生們學習藥用植物的課堂,這樣不但避免了理論課與實驗課程內(nèi)容的重復,還減少時間、資源上的浪費,同時也能培養(yǎng)出理論知識夠用,專業(yè)技能實用,就業(yè)途徑寬泛,適應社會需求的可用之才。
二、完善實驗室建設,以提供先進實驗條件
實驗教學對培養(yǎng)學生基本操作技能非常重要,它不僅可以培養(yǎng)學生的動手能力、解決問題的能力,還可以使學生的創(chuàng)新能力有所提高,引導他們正確的思維和嚴謹?shù)墓ぷ髯黠L[2]。所以提供先進的實驗條件對學生綜合素質(zhì)的提高有著舉足輕重的作用。下面就藥用植物園、實驗室設備、標本室這三個方面應具備的條件作簡要的概述。
(一)完善實驗室設備,加強實驗課改革
藥用植物實驗室是藥用植物學實踐教學的重要場所,其條件的好壞直接關(guān)系到教學效果,因此藥用植物實驗室實驗條件應該不斷加以完善。購置一些先進的實驗設備,如切片機、光照培養(yǎng)箱、電子顯微鏡等。鍛煉學生自己動手做制片,觀察藥用植物細胞、組織、器官的結(jié)構(gòu)特征,組織形態(tài),并進行區(qū)別比較,教師在旁邊進行指導及糾錯;使學生掌握粉末制片、徒手切片等制片、染色、裝片和生物繪畫等方法和技術(shù);實驗室除了固定的實驗課時間外還應該做到對學生定期開放,使學生們有更多的機會自主學習鍛煉,通過平時反復練習,加強實踐能力,以能夠勝任將來的工作。更外也應該多做一些設計性綜合實驗,有利于學生實踐能力的提高[3]。
(二)擴大藥用植物園規(guī)模
2009年開始,藥用植物教研室在校園內(nèi)建了一個小型的藥用植物園,目前已采集并成功栽培了甘草、薄荷、桔梗、防風等20種藥用植物,使學生從種到收都可以親身體驗,而且可以隨時觀察各種藥用植物的生長狀況,熟悉它們的生長習性,為藥用植物實踐教學創(chuàng)造了條件,但是藥用植物園規(guī)模較小,我們計劃擴大其規(guī)模,引進新品種,使其達到容納100種藥用植物,更好的為藥用植物實踐教學服務。
(三)加強標本室建設
加強標本室建設,盡可能多的采集樣品,制成標本,全天對學生開放,這樣學生就能在最便利的條件下學習很多的藥用植物的知識,與此同時也能夠多次使用檢索表從而提高鑒別植物的能力。
三、積極開辟野外實習基地,以提高實習效果
藥用植物學野外教學實習環(huán)節(jié)對提高教學質(zhì)量起著至關(guān)重要的作用[4]。在野外實習教學中,應用GPS定位儀和數(shù)碼相機等現(xiàn)代教育技術(shù),可以將所觀察植物定位,實現(xiàn)地標化和數(shù)字化,從而激發(fā)學生的興趣,提高他們的實踐能力;并用植物分類檢索表來查找科屬間的特點,藥材特征,寫出調(diào)查報告,充分帶動了學生自主學習,發(fā)揮個性優(yōu)點,提高學生專業(yè)實踐運用能力。
四、改進考試考核,培養(yǎng):“高分高能型”專業(yè)人才
傳統(tǒng)的考試考核只注重理論知識的掌握,而忽略了實踐能力的重要性,從而導致了“高分低能”的現(xiàn)象的發(fā)生,具體的原因很多,主要之一就是舊的考核辦法有缺陷,無法實現(xiàn)理論與實踐的相結(jié)合,使學生們只能紙上談兵,無法真正考核學生的真實水平,而且容易誤導學生只注重對課本的死記硬背,不重視課程實踐環(huán)節(jié)。因此應該致力于建立客觀、公平的綜合評價體系,使學生教育真正走向“以能力為中心、以素質(zhì)為導向”的軌道,打破單一考卷模式,逐步向多元化職業(yè)素質(zhì)模式轉(zhuǎn)變。對學生的考核不應全部集中于期末的考試成績,而是應該合理安排更偏重于實踐的應用上。如藥用植物特征描述占25%,顯微特征占25%,植物檢索表的使用占10%,野外實習對植物的鑒別10%,期末理論考試占30%。
以上是我對藥用植物學課程改革的一些體會,但仍存在許多亟待探索和解決的課題,對于改革經(jīng)費不足、野外實習基地路線的不成熟,藥用植物園植物種類較少,本課程內(nèi)容及與相關(guān)專業(yè)課合并的改革等問題也許會使改革在較長時間之后才能夠進行。
[參考文獻]
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[2]李昌勤,袁王俊,叢悅,王金梅.藥用植物學實驗教學改探.科技資訊.2011,20:176-178.
【摘要】野外實習是藥用植物學課程實踐教學的重要環(huán)節(jié),合適的教學方法是獲得良好教學效果的重要前提。以往的教學環(huán)節(jié)設置存在以下五方面的問題:1)小組劃分過大;2)重點不突出;3)教學方式過于簡單;4)理論與實際結(jié)合不緊密;5)考核方式單一。針對以上問題,學院提出了針對性的解決策略,具體包括:1)細化實習小組,規(guī)范標本的采集與制作,實習后開展標本評展。2)精簡實習內(nèi)容,突出實習重點。3)充分利用好工具書和教材,發(fā)掘?qū)W生自身學習潛力,調(diào)動學生學習積極性。4)注重生態(tài)環(huán)境考察,有目的地要求學生練習使用藥用植物學專門術(shù)語來描述植物的性狀。5)根據(jù)教學內(nèi)容設計多角度、全方位的考核方式。通過以上改進,藥用植物學野外實習教學環(huán)節(jié)取得了更好的效果。
【關(guān)鍵詞】植物學課程實習環(huán);問題分析;對策探討
繼承和發(fā)揚民族傳統(tǒng)醫(yī)藥是中南民族大學藥學院的重要特色之一,故藥用植物學便成為我院各專業(yè)學生的一門必修專業(yè)基礎課程。該課程以具有醫(yī)療保健作用的藥用植物為研究對象,講授它們的組織形態(tài)、生理功能、分類鑒定以及資源合理開發(fā)利用,具有很強的理論性和實踐性。通過學習該課程,學生應該能夠?qū)σ韵聨c有初步的認識:1)常見藥用植物的鑒別要點;2)常見藥用植物的資源分布;3)常見藥用植物的分類地位及親緣物種;4)現(xiàn)代藥用植物研究新技術(shù)。該課程是我院學生在高年級學習生藥學、天然藥物化學等主干專業(yè)課程的先修課程,具有非同尋常的重要意義。該課程講授的知識盡管并不晦澀難懂,但內(nèi)容相對繁雜枯燥、缺乏系統(tǒng)性。學生普遍反映藥用植物學是知識點多而雜、學習主要靠考試前突擊死記硬背的課程。而野外實習正是解決這些問題的重要手段。野外實習可以幫助學生把理論知識和實際情況結(jié)合起來,將教材上死的東西變成生活中活的范例,從而激發(fā)學生的專業(yè)興趣,提高學生的綜合素質(zhì),因此是藥用植物學課程教學的重要組成部分。
我校目前以湖北省京山縣綠林鎮(zhèn)風景區(qū)和太子山林場為實習基地,于每年8月底舉行為期一周的藥用植物學野外實習教學,取得了不少成績。然而,從近年藥用植物學野外實習教學實踐情況看,一些問題依然存在,具體來說主要有以下幾個方面:1)實習小組劃分過大,每組包括約18名學生,這樣就不能使每位學生都獲得充分參與的機會;2)目標不夠明確。藥用植物學野外實習本應以具有藥用價值的植物為主要研究對象,通過野外實地考察,了解它們的性狀鑒別要點、野外生長狀況以及植物資源分布情況。但由于實習點內(nèi)的植物不全是藥用植物。根據(jù)現(xiàn)有的實習安排,在學生采集的標本中往往混有大量的非藥用植物。這樣就導致在實習過程中,教師不得不抽出相當部分的時間精力向?qū)W生講解這些非藥用的植物,這樣就沖淡了實習主題,影響了實習收獲。3)教學方法過于簡單。學生遇到不能辨認的植物時,不是求助于工具書和文獻,而是直接詢問教師。教師也會直接告訴該植物的科屬和定種,而不是引導學生自己從工具書中尋求答案。這種教學方法不能充分調(diào)動學生的積極性并鍛煉學生的思維,反過來容易助長學生以瞬時記憶和應付考試為目的的學習模式。4)理論和實踐結(jié)合不緊密,觀察植物走馬觀花,不夠認真細致。學生機械記憶,不能真正掌握各科屬植物的鑒別要點。5)考核方式單一,主要以實習報告為依據(jù)來確定學生的成績,難以取得最佳的教學效果。
對于這些問題,經(jīng)反復研究,結(jié)合我院實際情況,我們有針對性地提出了以下對策:
1)細化實習小組,規(guī)范標本的采集與制作,實習后開展標本評展。在實習活動中,教師應對實習小組進行細化,將一個大組細化為5個小組,每組4人左右,每個小組的成員應該有明確的分工,這樣便能使更多的學生有親身實踐的機會。同時還要求學生在采集植物時注意標本相關(guān)信息的記錄,如標本的典型性、完整性、采集時間、生長環(huán)境、重要形態(tài)特征等。這些信息對后續(xù)的標本鑒定和研究無疑有很大的幫助。為了狠抓每個小組標本采集的落實情況,我們在實習后還將開展標本評展工作,將各個同學的標本制作技能和原始記錄的詳盡規(guī)范程度納入實習量化考核中。同時,還要將學生制作的優(yōu)秀標本作為教師將來開展理論教學的實證標本。
2)精簡實習內(nèi)容,突出實習重點。在以往的教學模式中,教師帶領(lǐng)學生去野外,走到哪里講到哪里。這樣,一部分比較典型,對教材上知識結(jié)構(gòu)具有極大的支撐作用的藥用植物,就有可能因為在考察的過程中沒有遇見而無法向?qū)W生講授。為了改進這一缺陷,實習前,教師首先根據(jù)當?shù)貙嶋H情況,挑選出一些形態(tài)結(jié)構(gòu)典型、分類地位明確的常用中藥,對這些中藥的各方面特性有一個總體性的把握。到達實習地點但尚未開始野外實習前,教師分組向同學們講解這些植物的基本情況,要求每組學生必須能夠采到這些植物,完全掌握這些植物的性狀鑒別要點及分類地位。實習結(jié)束后的藥用植物辨認考試中,這些植物也會占有相當?shù)谋壤?。通過采取以上措施,學生明確了實習要點,同時可以達到利用重點掌握一兩種植物帶動理解一科植物的辨析要點的效果。
3)充分利用好檢索表和教材,發(fā)掘?qū)W生自身學習潛力,調(diào)動學生學習積極性。單純簡單地識記藥用植物的科屬不應是藥用植物學野外實習的主要目標。比較起來,提高對藥用植物識別能力是其中更重要的一項訓練內(nèi)容。植物的各級分類檢索表是藥用植物鑒定的基本工具書,教師應對檢索表使用和編制方法進行詳盡的專題講解。這樣,一方面學生可以將工具書作為工作以后可以終身依靠的啞巴老師,利用檢索表對無法辨認的植物名稱及其科屬分類進行確定,提高獨立工作能力。另一方面,學生可以反過來根據(jù)實習地點常見的藥用植物編寫檢索表,這一定有利于他們掌握植物親緣關(guān)系辨別及分類理論,提高綜合分析問題與解決問題的能力,加深對藥用植物學理論知識的全面理解。同時還應注重教材在實習教學中的地位。盡管有植物志和檢索表這樣準確全面詳實的工具書,但是這些工具書信息過于龐雜,且體積巨大、攜帶不方便。學生很難在短時間內(nèi)熟練地掌握。相比較而言,教材知識精煉、突出藥用植物學的基本知識與主干概念。教師要充分運用教材,有意針對教材的內(nèi)容,結(jié)合實習地點的實際情況,設計以加強對教材內(nèi)容的理解為目的的實習內(nèi)容,讓學生充分開展落實,最后達到加深對教材內(nèi)容的理解與掌握的目的。
4)注重生態(tài)環(huán)境考察,有意練習使用藥用植物學專門術(shù)語來描述植物的性狀。藥用植物的生長繁衍必須依賴一定的外部環(huán)境。反過來,植物對其所處環(huán)境也有一定影響。 因此,十分必要加強對藥用植物的生長環(huán)境考察與分析。具體地說,首先要掌握各種生態(tài)類型和群落類型的特點以及植物種群、群落之間的聯(lián)系;其次要了解植物與環(huán)境因素的相互關(guān)系,如氣候、土壤、地形、其他生物和人類活動等各種因子對藥用植物分布的影響,為資源調(diào)查提供依據(jù)。對藥用植物術(shù)語的熟練運用也是野外實習的重要訓練目標之一,為了落實這一點,應強化室內(nèi)實習環(huán)節(jié)。教師應把藥用植物學野外實習作為教學、科研的一個重要環(huán)節(jié),結(jié)合藥典收錄的藥用植物以及實習基地藥材植物分布情況,設計一系列實習專題,讓學生進行實習地植物資源調(diào)查。實習前應先引導學生,查閱文獻資料了解專題涉及的藥用植物的資源分布、生長環(huán)境、植物鑒定性狀和藥用價值等信息。調(diào)查采集完畢后,進入室內(nèi)實習環(huán)節(jié),這一環(huán)節(jié)要求學生進行室內(nèi)標本制作、溫習描述植物形態(tài)的常見術(shù)語、整理實習資料、編制定種檢索表。對于學有余力的同學,可以引導他們繼續(xù)查閱文獻,寫出藥物有效化學成分、藥理作用機理、臨床應用和資源開發(fā)的綜述報告。這樣也就培養(yǎng)和訓練了學生的自學能力和科技論文寫作能力。教師還可以進一步指導學生進行獨立的校園藥用植物資源調(diào)查,編制校園藥用植物檢索表;或者假期讓學生調(diào)查家鄉(xiāng)的藥用以及珍稀瀕危植物等,并用植物分類檢索表查找其科屬特點,對藥用植物學野外實習的內(nèi)容進行加深拓寬。
[關(guān)鍵詞] 比較;教學;藥用植物學;應用
[中圖分類號] G623[文獻標識碼] C[文章編號] 1673-7210(2012)03(a)-0139-02
《藥用植物學》是中醫(yī)藥院校中藥學相關(guān)專業(yè)的重要專業(yè)基礎課程,是一門實踐性很強的學科,學好這門課程對于中藥學、天然藥物化學、中藥鑒定學、生藥學、中藥資源學和中藥栽培學等相關(guān)課程的學習及研究具有十分重要的意義。
在課堂及野外實踐教學過程中,教者適時、適度地引用“比較式教學法”,可使學生更容易抓住藥用植物的主要識別特征,加深理解。另外還可以鼓勵學生從其他角度進行橫向或縱向比較,培養(yǎng)學生的發(fā)散思維和創(chuàng)新能力。
1 概念及方法
“比”即為比較,是在教學活動中將兩個或兩個以上的認識對象放在一定的條件下,按照同一標準進行對照比較,從而確定認識對象屬性的同異、地位的主次、作用的大小、性能的優(yōu)劣、問題的難易或認識的正誤深淺,以達到辨識、了解和把握認識對象之目的的一種方法[1]。
1.1 橫向比較法
橫向比較是將兩個或兩個以上處于同一層次或同一類別或相類似的事物加以比較的方法,即對同一時期的同類事物,或同一事物內(nèi)部存在的各個方面進行比較。對于同一科屬的藥用植物適用此法。
1.2 縱向比較法
縱向比較是對不同歷史時期內(nèi)屬于同類的不同事物,或同一事物在不同發(fā)展階段的不同情況進行比較。任何事物都在不斷發(fā)展變化[2]。此法適用于不同科屬藥用植物的比較。
1.3 縱橫結(jié)合比較法
縱橫結(jié)合比較法或在橫向比較中夾帶著縱向比較,或在縱向比較中夾帶橫向比較,兩者結(jié)合比較。任何事物不是孤立存在,也不是靜止不動,既與其他事物同存,其本身又在發(fā)展變化[3]。多角度、全方位對比同一科屬或不同科屬藥用植物的區(qū)別點更適用這種縱橫結(jié)合的方法。
2 實施的必要性
河南藥用植物資源豐富,不同的氣候、不同的環(huán)境,造就了豐富多彩的藥用植物。據(jù)全國中藥資源普查,全省擁有中藥材品種總數(shù)2 302種,其中植物類1 963種,動物類270種,礦物類44種,其他25種。由于藥用植物種類繁多,分科瑣細,且該課程內(nèi)容涵蓋面廣,知識點多,需要記憶和理解的內(nèi)容多,使得課堂教學十分枯燥,學生對知識的掌握有一定困難,教學效果往往不盡如人意。授課過程中通過比較植物之間的異同點,特別是對于名稱、形態(tài)和功效上容易混淆的藥用植物,采用實物對比講解的方式,可以使學生思考、分析和解決問題的能力有所提高[4],學生的學習興趣也會明顯增強。
3 在藥用植物學教學中的應用
3.1 同一科屬的橫向?qū)Ρ?/p>
河南四大懷藥的山藥與穿山龍為薯蕷科植物,地上部分形態(tài)相似,但山藥根莖在地下直走,穿山龍根莖地下橫向生長。東北道地藥材人參和西洋參形似,但西洋參小葉片的葉脈上面幾乎無剛毛,葉緣的鋸齒不規(guī)則且較粗大,容易區(qū)分。車前和平車前均為車前科,地上形態(tài)極為相似,都是匙形葉,穗狀花序,但車前為須根系,平車前為直根系,挖出后觀察根系類型可予區(qū)分。玉蘭和廣玉蘭同為木蘭科木蘭屬植物,學生在識別的時候總是容易混淆,比較二者葉后不難發(fā)現(xiàn),廣玉蘭為革質(zhì)葉且為常綠植物,玉蘭為草質(zhì)的落葉植物。木蘭科北五味子和南五味子也存在類似現(xiàn)象,二者功效不同,不能同作五味子入藥,需準確把其分類,比較果實后發(fā)現(xiàn):北五味子果序為穗狀,而南五味子果序為球狀。玫瑰與月季是同科同屬不同種的姊妹花,市場上賣的鮮花許多都是月季的變種,如何區(qū)別玫瑰和月季,見表1。牡丹與芍藥在觀賞價值方面絕不遜于玫瑰和月季,雖同為芍藥科,花形花色有相似之處,但牡丹屬于小灌木,而芍藥屬于草本,二者通過莖質(zhì)地的對比就能輕而易舉地區(qū)分開。石菖蒲與水菖蒲同為天南星科,僅一字之差,植物學特征又非常相似,葉劍狀條形,兩列狀密生于短莖上,全緣,先端漸尖,有光澤;但中脈不明顯者為石菖蒲,若中脈明顯即為水菖蒲。通過葉脈鑒別的還有傘形科柴胡屬植物柴胡、狹葉柴胡和大葉柴胡,差別之大,比對即見,見表2、圖1~2。
3.2 不同科屬的縱向?qū)Ρ?/p>
北沙參屬于傘形科珊瑚菜的根,花序為復傘形。南沙參屬于桔梗科四葉沙參或輪葉沙參等植物的根,有乳汁。另就二者質(zhì)地而論,北沙參堅實,南沙參空疏。半邊蓮與半枝蓮:半邊蓮屬于桔??浦参?,有乳汁,花冠紅紫色,裂片偏向一側(cè),故名,而半枝蓮屬于唇形科,無乳汁,葉對生,莖四棱,兩朵小花對生,總狀花序排列在枝頂一側(cè)而得名。金錢草與連錢草分屬于報春花科植物過路黃和唇形科植物連錢草,二者親緣關(guān)系較遠,自然形態(tài)學差異較大。海棠與秋海棠:海棠為薔薇科木本植物,秋海棠為秋海棠科草本植物。絞股藍和烏斂梅:絞股藍是多年生草質(zhì)藤本植物,素有“南方人參”之稱,國內(nèi)外的研究一致表明,絞股藍具有抑制腫瘤細胞繁殖、抗疲勞、保肝、抗胃潰瘍、調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝等藥理作用。烏斂梅(葡萄科)與絞股藍在植物形態(tài)上很相似,以致許多人誤將烏斂梅當絞股藍入藥、飲用,烏斂梅卷須二分叉與葉片對生,絞股藍的卷須不分叉,生于葉腋,并與葉柄呈180度角。五味子與五倍子十分容易混為一談,五味子為木蘭科植物,五味子的果實入藥,而五倍子為寄生在漆樹科植物鹽膚木(有乳汁)上面的蟲癭,差異較大。白首烏與何首烏雖同為首烏,能補肝腎、益精血、強筋骨,但二者非同一科屬,區(qū)別顯而易見。見表3。
3.3 縱橫結(jié)合的對比
縱橫結(jié)合法即縱向穿線、橫向結(jié)網(wǎng),縱橫交織,構(gòu)成立體知識綜合體。講述多種易混淆藥用植物時,可先縱向聯(lián)系,讓學生對所有易混淆植物所屬的科屬、主要區(qū)別點進行明了的比較;然后再橫向聯(lián)系每一個植物自身具有的典型特征,進行分析、歸納和梳理。如表4所列。中藥材來源廣泛,品種繁多[5],命名一般具有一定的意義,可以顧名思義,利用中藥的“形”來分類,這是提高學習能力的重要手段之一。通過以上的“比較式”教學,對相似、易混淆的藥用植物有了清晰的認識,既找到了聯(lián)系,又把握了區(qū)別。這樣的例子數(shù)不勝數(shù),筆者重在掌握和實際應用這種對比的教學方法。
4 總結(jié)與討論
在對《藥用植物學》課程多年的創(chuàng)新性改革和實踐中發(fā)現(xiàn),“比較式教學法”能夠培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題、整合知識、科學思維、靈活運用所學知識解決問題的能力,開闊了學生的視野,可使課堂氣氛更為活躍,知識點掌握得更加牢固,同時對于提高學生的整體素質(zhì)方面也起到了積極的推動作用[6]。
當然,教學方法是多種多樣的。在教學實踐中,還應根據(jù)學科、課程、教材、教學對象的特點和內(nèi)在規(guī)律,采百家之長,靈活選用不同的教學方法,以求取得最佳的教學效果??傊?,在《藥用植物學》這門課程的教學中,教師應不斷探索、改革,提高教學質(zhì)量,使學生學以致用,使課堂更加生動、有趣,為培養(yǎng)更多、更優(yōu)秀的中醫(yī)藥人才而努力奮斗。
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[關(guān)鍵詞] 《藥用植物學》 網(wǎng)絡課件 課件設計
隨著計算機的不斷普及和網(wǎng)絡建設的飛速發(fā)展,網(wǎng)上教學已經(jīng)成為不可逆轉(zhuǎn)的潮流。網(wǎng)上教學通過網(wǎng)絡連線的遠程教育系統(tǒng)和多媒體設施,為學習者提供一種全新的學習方式。我國的網(wǎng)上教學建設正在飛速地發(fā)展。要想搞好網(wǎng)上教學,教學軟件的開發(fā)是關(guān)鍵。筆者根據(jù)自行制作《藥用植物學》網(wǎng)絡課件所感,對網(wǎng)絡課件的設計問題談幾點認識。
一、多媒體網(wǎng)絡課件的概念
多媒體網(wǎng)絡課件是指為了達到既定教學目標,依托信息網(wǎng)絡,綜合運用多種媒體手段來展示相對獨立或完整的教學內(nèi)容的應用軟件。多媒體網(wǎng)絡課件應具有網(wǎng)絡交互性、相對完整性和媒體多樣性等特征。與傳統(tǒng)的計算機輔助教學課件所不同的是,網(wǎng)絡多媒體教學課件需要服務器的支持,其不僅要適合教師現(xiàn)場教學使用,更要適合學習者在網(wǎng)絡終端自行操作學習;其不僅要有多媒體的外觀效果,而且更應該具有強大的功能,要從教學過程固定、單一的“演示多媒體”向教學過程可以隨意調(diào)整的“模擬多媒體”轉(zhuǎn)化。
二、用創(chuàng)新教育理論宏觀指導課件的開發(fā)
教學課件的開發(fā)設計要以先進的教育思想作指導。當今世界,知識經(jīng)濟已見端倪,知識經(jīng)濟的核心是創(chuàng)新,知識經(jīng)濟呼喚創(chuàng)新人才,創(chuàng)新人才的培養(yǎng)要依靠創(chuàng)新教育。我國教育理論正不斷發(fā)展,以適應經(jīng)濟時代和創(chuàng)新人才培養(yǎng)的需要。創(chuàng)造性教育理論逐漸被人們所接受,其目標是開發(fā)學生的創(chuàng)造力。顯然,培養(yǎng)和造就一批高素質(zhì)的創(chuàng)造性人才是院校教育的首要任務。網(wǎng)上教學同樣要以培養(yǎng)創(chuàng)造性人才為出發(fā)點。面向21世紀網(wǎng)絡教學,我們要更新傳統(tǒng)的課件設計思路,在課件中應該設置有利于學習者發(fā)展創(chuàng)造能力、解決問題能力的“情境”,為學習者設計出多個學習流程供其選擇,要使課件具有更好的即時交互功能。
三、課件設計要根據(jù)教育對象制定明確的教學目標
多媒體網(wǎng)絡課件的設計和其他教學設計一樣,也要制定明確的教學目標。設計者必須事先規(guī)劃好課件進程中的各個環(huán)節(jié),在每個環(huán)節(jié)中都要制定明確的目標細節(jié),并使這些目標都能很好地為課件總體目標服務,可以通過設置教學模塊來凸顯教學設計,如《藥用植物學》網(wǎng)絡課件就包括課程介紹、教學大綱、學習資料、教學日歷、教案、課程學習、影音視頻、聯(lián)系方式等八個模塊。設計者在制定每個具體目標時都要考慮到教育對象群體的年齡、基礎、層次及接受能力等因素,使目標定得恰到好處、難易適度。只有這樣設計教學目標才能改變傳統(tǒng)上以“教”為中心的教學模式,從而真正實現(xiàn)以“學”為中心,充分發(fā)揮學習者的主動性和創(chuàng)造性。
四、課件設計要精心選材,重點突出
一個好的多媒體課件可以增強學習者的學習興趣、提高學習效率,使其在輕松自由的環(huán)境中接受知識、提高能力。但是并非所有的學科、所有的課程都適合采用課件形式進行教學,對于那些只需學生自行閱讀教材便可以掌握的淺顯內(nèi)容,就不需要花費大量精力開發(fā)課件;對于那些通過單一媒體便可實現(xiàn)教學目標的內(nèi)容也不需要制作多媒體課件,只有那些用單一的語言或文字無法表達或難以揭示相關(guān)規(guī)律的內(nèi)容,才適合采用多媒體手段進行教學。比如,《藥用植物學》課中“根的初生構(gòu)造向次生構(gòu)造的轉(zhuǎn)變”“冬蟲夏草的形成過程”等內(nèi)容,用傳統(tǒng)的講述法或簡單的圖形就難以說明問題,采用動態(tài)的flash演示就能夠直觀地揭示初生構(gòu)造與次生構(gòu)造之間和冬蟲夏草形成的復雜過程,使學生容易于接受、易于理解。只有選材適當,有所側(cè)重,才能充分發(fā)揮多媒體的功效,在教學中起到事半功倍的作用。反之,則會畫蛇添足,浪費時間和精力。
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在改革探索中,我們首先在教學計劃中增加以中醫(yī)臨床常用中藥來源植物識別及栽培的《中藥植物學》課程,從而從制度上保證課程的正常開設。在教學改革方面,我們主要從實踐教學的課時安排、教材補充、藥用植物園原植物識別、中藥標本室植物標本及中藥飲片識別、中藥采收及收獲中藥的實驗室觀察等方面嘗試改革,現(xiàn)總結(jié)如下。
1.1實踐教學課時的安排:
實踐教學課程一般與理論教學安排在同一學期,并且實踐教學內(nèi)容通常在相應的理論教學結(jié)束后進行。為了保證學生全面學習中藥植物的生長發(fā)育全過程,中藥植物學課程分設在第二及第三學期。其中,第二學期主要進行中藥植物學及栽培學基礎知識、中藥植物園幼苗及開花期原植物識別的教學活動,第三學期進行中藥植物園果期原植物識別、中藥標本室植物標本及中藥飲片識別、中藥采收及收獲中藥的實驗室觀察的教學活動。近幾年的教學實踐證明,通過合理安排教學內(nèi)容,我們將課時安排做這樣的改變可以使學生在學習的過程中系統(tǒng)地了解中藥原植物從幼苗到收獲的全過程;并且,由于《中藥學》安排在第三學期,因此,學生在學習《中藥學》之前就已經(jīng)進行了《中藥植物學》的學習,有利于提高學生學習中藥學的興趣,同時,感性認識的積累對學生以后學習理論知識也具有積極的作用。
1.2補充知識點,編寫教材,完善學生的知識體系:
為了使學生能夠更好地認識、鑒別中藥原植物,我們結(jié)合多年教學經(jīng)驗編寫,并由中國醫(yī)藥科技出版社出版了《中藥植物學》教材,以中醫(yī)臨床常用中藥材為對象,介紹其來源,包括植物的形態(tài)、生理功能、分類鑒定及栽培基礎理論,并首次提出“中藥植物學”概念。全書分為緒論、中藥植物學形態(tài)及分類、中藥植物栽培、各論四大部分。在各論部分,詳細介紹每一味中藥材的來源、藥性、功能主治、采集加工、栽培及植物形態(tài),使學生可以系統(tǒng)掌握中藥從栽培到采集加工及臨床應用的相關(guān)知識,豐富并完善學生的知識體系。
1.3中藥原植物識別與藥材的采收:
采取中藥植物園原植物識別和標本室臘葉標本觀察相結(jié)合的方法,帶領(lǐng)學生識別中藥的基原植物。為了讓學生能夠更加直觀地觀察生活狀態(tài)下的植物,我院在校園內(nèi)建設占地40畝的中藥植物園,園內(nèi)按照一至兩年生草本區(qū)、多年生草本區(qū)、喬灌木區(qū)和藤本植物區(qū)四個大區(qū)規(guī)劃種植中藥400余種,其中,300余種為全國高等中醫(yī)藥院校規(guī)劃教材《中藥學》中所載的大部分常用藥材,其余品種為當?shù)爻S盟幉?。在植物的營養(yǎng)生長期,根據(jù)植物開花的先后次序,盡量將具有相同功效的中藥原植物歸類講解,并重點注意讓學生識別易混淆植物,如金鐘花、迎春花和連翹的區(qū)別,白玉蘭、廣玉蘭、望春玉蘭、辛夷、二喬玉蘭的區(qū)別,木犀科丁香和桃金娘科丁香的區(qū)別等;同一植物的不同入藥部位,如板藍根和大青葉,枸杞和地骨皮,蘇子和蘇葉,半夏和掌葉半夏,桑葉、桑枝、桑白皮和桑椹等,以便開拓學生的視野,為以后理論課的學習打下基礎。在中藥材的收獲期,帶領(lǐng)學生采收中藥。為了保護中藥資源以及增加學生對中藥材的資源保護意識,我們主要采收種子、葉類和花類藥材以及部分需要更新的根類藥材,讓學生從采收、晾曬到簡單的炮制過程全程參與,在此過程中學生們不僅能夠了解生藥及中藥炮制的知識,也能夠培養(yǎng)學生對動植物資源的保護以及合理用藥的意識。此外,學院標本室也保存了部分亞熱帶、熱帶植物標本,以彌補藥用植物園缺少此類植物的不足。
1.4中藥飲片的識別:
結(jié)合理論課的講授以及藥用植物園收獲的藥材,讓學生在實驗室觀察中藥飲片,重點講解飲片的色澤、氣味、鑒別特征,比如,杜仲斷面有膠狀的細絲粘連、大血藤有棕紅色放射狀排列的髓射線等。在課堂上,引導學生調(diào)動視覺、觸覺、嗅覺與味覺等感官進行觀察,加深學生對中藥形、色、氣、味等的感性認識,并與中藥學理論知識以及以后中藥藥理學的學習相結(jié)合,更好地掌握中藥的藥性理論。此外,學院的中藥標本室中也存有近500種中藥標本,按照中藥的功效進行分區(qū)存放,其中,每一味中藥都配備相應的圖文介紹,包括中藥的基原植物、入藥部位、采收時間、炮制方法、功效及用法用量等。學生在課余時間可以充分利用標本室的資源,以鞏固加深在理論及實踐課上所學到的知識。
2結(jié)語
[關(guān)鍵詞]微衛(wèi)星;群體遺傳學;道地藥材;遺傳成因;栽培起源;產(chǎn)地鑒別
[收稿日期]2013-07-01
[基金項目]國家自然科學基金面上項目(81274027);國家自然科學基金重點項目(81130070);中國中醫(yī)科學院中藥研究所基本科研業(yè)務費自主選題項目(2011ZDXK-01);北京市共建項目專項
[通信作者]袁慶軍,Tel:(010)64014411-2956,E-mail: 中藥的道地性是自古延用至今評價中藥材質(zhì)量的一項獨特標準,道地藥材就是指在特定自然條件、生態(tài)環(huán)境的地域內(nèi)所產(chǎn)的藥材,且生產(chǎn)較為集中,栽培技術(shù)、采收加工也都有一定的講究,以致較同種藥材在其他地區(qū)所產(chǎn)者品質(zhì)佳、療效好、為世所公認而久負盛名者稱之[1]。黃璐琦等指出道地藥材的生物學本質(zhì)是同種異地,即同一物種因其具有一定的空間結(jié)構(gòu),能在不同的地點上形成大大小小的群體單元,如果其中某一群體單元產(chǎn)生質(zhì)優(yōu)效佳的藥材,即為道地藥材[2]。這個同一物種在不同地點上形成的群體單元,在生物學上稱為居群。因此,道地藥材在生物學上就是指某一物種的特定居群,是在特定時間和空間里生長的自然或人為的同種個體群,居群水平的遺傳分化是道地藥材形成的遺傳基礎,遺傳分化越明顯,道地藥材與同種其他居群藥材的差異越明顯[3],由此他對道地藥材的形成機制提出了“道地性越明顯,其基因特化越明顯”的模式假說[4]。
目前關(guān)于道地藥材遺傳基礎的研究多停留在遺傳多樣性的基本分析和描述,難以揭示道地藥材遺傳分化和遺傳成因的深層次問題,如①道地藥材居群是如何進化形成的,與非道地藥材居群的遺傳分化程度有多大?這種遺傳分化與道地性的形成是否相關(guān)?②道地栽培居群是否起源于道地野生居群,它們的種質(zhì)是否存在差異?這種差異是否產(chǎn)生種質(zhì)混雜而引起遠交衰退最終影響藥材的道地性?③道地藥材是否可能實現(xiàn)產(chǎn)地的分子鑒別(種內(nèi)鑒別)?如何篩選道地藥材的分子地理標識?這些問題的解決必須深入了解道地居群形成的進化歷史,掌握影響道地居群遺傳分化的現(xiàn)代因素(如基因流、自然選擇或人工選擇等)和歷史性事件(如片斷化、快速擴展和拓殖現(xiàn)象等),這些屬于群體遺傳學范疇,需要將群體遺傳學的理論和方法引入道地藥材的研究。
群體遺傳學(population genetics)又稱種群遺傳學,是根據(jù)遺傳學原理,采用數(shù)學、統(tǒng)計或其他方法研究生物居群的遺傳結(jié)構(gòu)及其演化規(guī)律的一門學科,即研究種內(nèi)進化(微進化microevolution)的科學。種內(nèi)進化促成了等位基因在居群水平的空間分布和不斷改變,從而引起居群間的遺傳分化。20世紀90年代以來,隨著PCR技術(shù)的廣泛應用,RAPD,RFLP,AFLP等指紋技術(shù)[5]為群體遺傳學的研究提供了有效手段,而微衛(wèi)星與這些指紋技術(shù)相比又具有突出的優(yōu)勢。由于微衛(wèi)星具有高度多態(tài)性、在基因組中含量豐富且分布均勻等優(yōu)點,這一技術(shù)很快便發(fā)展為一種分子標記,成為群體遺傳學研究的有力工具,本文旨在介紹微衛(wèi)星群體遺傳學基本理論和研究方法的基礎上,將其引入道地藥材的研究,為賦予道地藥材現(xiàn)代科學內(nèi)涵提供新的研究手段。
1微衛(wèi)星的概念、分布及優(yōu)點
1.1微衛(wèi)星的概念及在真核生物基因組中的分布
微衛(wèi)星(microsatellites),又稱簡單序列重復(simple sequence repeats,SSR),是指以少數(shù)幾個核苷酸(一般為1~6個)為重復單位組成的簡單的串聯(lián)重復序列,由于重復的次數(shù)不同以及重復的程度不一致而造成這些序列的多態(tài)性[6]。微衛(wèi)星上不同長度的等位基因按簡單的孟德爾方式遺傳。
微衛(wèi)星序列普遍存在于大多數(shù)真核生物的核基因組中。據(jù)估計,人類基因組中每6 kb就存在一個微衛(wèi)星位點[7]。在不同分類群的物種之間以及同一分類群的不同物種之間微衛(wèi)星的平均密度差異很大,例如,植物基因組中的微衛(wèi)星約比動物基因組中的少5倍[8],而鳥類約比人類少6~7倍[9],目前尚無法解釋這種現(xiàn)象[10]。微衛(wèi)星的重復單位以1~2個核苷酸為主,也有一些微衛(wèi)星的重復單位為3個核苷酸,極少數(shù)為4個或4個以上核苷酸[8]。在以雙核苷酸為重復單位的微衛(wèi)星中,人和動物 (CA)n含量最高[7],植物中(尤其是作物中)以 (GA)n和 (AC)n為主[11]。
1.2微衛(wèi)星作為遺傳標記的優(yōu)點
用微衛(wèi)星作為遺傳標記與其他DNA分子標記(如RAPD,RFLP,AFLP,小衛(wèi)星DNA等)相比具有以下優(yōu)點:①作為一種高度多態(tài)性的分子標記,微衛(wèi)星DNA具有豐度高、共顯性標記、選擇中性的特點;②微衛(wèi)星采用單位點DNA指紋技術(shù),檢測容易,重復性較好;③微衛(wèi)星DNA擴大了取樣范圍,減輕了取樣工作的困難和對研究對象的影響;④微衛(wèi)星DNA的出現(xiàn)為群體遺傳學家提供了空前豐富的遺傳信息資料,同時也促進了相應的統(tǒng)計分析方法的發(fā)展[12],包括最大似然性法(maximum likelihood)、凝聚法(coalescent methods)和bayesian法(bayesian methods)。
2微衛(wèi)星在群體遺傳學研究中的應用
2.1居群遺傳多樣性和遺傳結(jié)構(gòu)分析
居群的遺傳多樣性是長期進化的產(chǎn)物,也是種質(zhì)資源創(chuàng)新和品種改良的物質(zhì)基礎。一個居群遺傳多樣性越高或遺傳變異越豐富, 對環(huán)境變化的適應能力就越強, 越容易擴展其分布范圍和開拓新的環(huán)境。物種的遺傳多樣性往往與物種本身的特性相關(guān),如生活史的長短、系統(tǒng)和繁殖方式、地理分布及遺傳變異水平高低等[13-15]。遺傳結(jié)構(gòu)是指基因或基因型在空間和時間上的非隨機分布,居群的遺傳結(jié)構(gòu)包括居群內(nèi)的遺傳變異和居群間的遺傳分化。對遺傳結(jié)構(gòu)及其影響因子的研究是探討生物適應意義、物種形成過程及其進化機制的基礎,也是保護生物學的核心之一。一個物種的遺傳結(jié)構(gòu)是長期進化的產(chǎn)物,許多物種獨特的遺傳結(jié)構(gòu)反映了進化歷史上的一些特殊事件[16-17]。生物多樣性保護的關(guān)鍵之一是保護物種,更具體地說就是保護物種的遺傳多樣性或進化潛力,制定有效的保護策略和措施必須建立在對遺傳結(jié)構(gòu)充分了解的基礎上。微衛(wèi)星是進行居群遺傳多樣性和遺傳結(jié)構(gòu)研究的有效分子標記,目前已對草本植物[18-19]、花卉[20]、樹木[21-24]等進行了研究,而對藥用植物,特別是道地藥材遺傳多樣性和遺傳結(jié)構(gòu)的深入研究還很缺乏。
2.2基因流分析
基因流是指生物個體從其發(fā)生地分散出去而導致不同居群之間基因交流的過程。植物的基因流主要靠花粉和種子的傳播來完成[25-29],基因流的大小直接影響著居群間遺傳物質(zhì)是否均質(zhì)化以及遺傳分化的程度,因此基因流是決定居群遺傳結(jié)構(gòu)的重要因素[30],通過基因流可以了解居群過去的進化歷史、掌握居群現(xiàn)在的遺傳結(jié)構(gòu)并預測居群將來的演化趨勢,由此作出保護和可持續(xù)利用的有效策略?;蛄鞯膫鹘y(tǒng)測定方法是通過收集器或染色跟蹤花粉和種子的運動,但這些方法常常低估居群的基因流,而且也無法計算有效基因流的大小[31]。基因流可以通過親本分析來測定[32],采用親本分析方法確定種子或幼苗的雙親之后,可以根據(jù)雙親之間的距離精確地測定花粉的傳播距離,幼苗與母本間的距離(雌雄異株)或種子與雙親之間的平均距離(雌雄同株)即為種子散布距離。當花粉或種子從一個居群擴散到另一個居群,就形成居群間基因流,這種基因流是阻止居群遺傳分化的重要進化因子。在后代的親本分析中,有些后代的親本不能由居群內(nèi)的個體形成,根據(jù)這些后代的比率可以估算出居群間基因流與居群內(nèi)基因流的相對強度。微衛(wèi)星高度的多態(tài)性、共顯性等特點,在親本分析中具有突出的優(yōu)勢,目前利用微衛(wèi)星對基因流進行的研究有很多[33-34],但對藥用植物基因流的研究基本沒有,特別是藥用植物在栽培過程中人為引起基因流改變而影響其進化潛能的研究還屬空白,這直接關(guān)系到中藥資源是否能可持續(xù)利用。
2.3進化顯著單元ESU的劃分
進化顯著單元(evolutionarily significant unit,簡稱ESU)是地理上離散的、歷史上被隔離的居群組,因而具有獨特的進化潛力。定義ESU的遺傳標準包括由遺傳距離反映的等位基因頻率的顯著分化和基于某些基因的系統(tǒng)分化程度。定義ESU的主要目的是要確保進化的產(chǎn)物被認識并受到保護和有效利用,使不同ESU固有的進化潛能得以保持[35],最終真正達到保護物種和可持續(xù)利用的目的。1986年,Ryder首次提出了進化顯著單元的概念,用作保持生物遺傳完整性和進化潛能的一種可操作方法,對地理上有顯著變異的居群組進行分別管理[36]。然而,正如物種的概念一樣,ESU在定義它的組成和界定它所要求的變異類型也還存在爭議[35]。Moritz(1994)定義ESU為歷史上被隔離的且獨立進化的居群組[35],這些居群組在動物中線粒體DNA(mtDNA)或植物葉綠體DNA(cpDNA)等位基因表現(xiàn)為交互單系,并在核等位基因上有顯著分化。根據(jù)這一定義,在獲取具有正確拓樸結(jié)構(gòu)系統(tǒng)樹的基礎上可確定ESU。對于有顯著遺傳分化、同時在線粒體或葉綠體基因組和核基因組上都是單系的居群,應屬獨立的ESU。而對于與其他居群遺傳分歧度并非很高、在線粒體或葉綠體基因組上又是單系的居群,如果其核等位基因的頻率與其他居群有顯著的差異,也應視為一個ESU;相反,如果其核等位基因的頻率與其他居群沒有顯著的差異,則不能視為一個獨立的ESU[37]。微衛(wèi)星作為一種多態(tài)性很高的核基因分子標記,在界定顯著遺傳結(jié)構(gòu)和定義進化顯著單元具有其他分子標記不可替代的優(yōu)勢。進化顯著單元ESU的研究目前主要集中在動物的保護遺傳學研究[38],在植物中也開始借鑒動物的研究方法進行一些進化顯著單元的劃分[39],而在道地藥材的保護、分子鑒定和可持續(xù)利用的研究中尚未深入到進化顯著單元的劃分。
3微衛(wèi)星在道地藥材群體遺傳學研究中的應用展望
3.1微衛(wèi)星在道地藥材群體遺傳學研究中的應用
近年來微衛(wèi)星群體遺傳學被生物科學界所重視,對于道地藥材的研究主要集中在遺傳結(jié)構(gòu)和遺傳多樣性方面。如Chen等利用微衛(wèi)星群體遺傳學對唐古特大黃進行了遺傳多樣性和遺傳結(jié)構(gòu)分析,闡明了其瀕危機制[40];肖冬長等利用研究了鐵皮石的遺傳結(jié)構(gòu),揭示了品種間的親緣關(guān)系[41];郭銀萍等研究了22份薏苡種質(zhì)的遺傳多樣性,反映了供試材料的親緣關(guān)系,從而為薏苡種質(zhì)改良提供理論依據(jù)[42];閆伯前等研究發(fā)現(xiàn)華中五味子具有較高的遺傳多樣性水平和較豐富的等位基因,可作為人工種植時優(yōu)先選用的種質(zhì)資源[43]。陳子易等應用微衛(wèi)星標記實現(xiàn)了人參與西洋參的種間鑒別[44]。這些研究初步揭示了微衛(wèi)星群體遺傳學在道地藥材研究中的優(yōu)勢,但前人的研究僅僅停留在遺傳多樣性和遺傳結(jié)構(gòu)方面,未能從根本解釋道地藥材的遺傳變異和形成機制等問題,亟待在理論和方法上有所突破。
3.2微衛(wèi)星在道地藥材群體遺傳學研究中的展望
3.2.1道地藥材的遺傳成因研究生物的表型是由遺傳因素和環(huán)境因共同決定的,然而對于同一性狀中的控制可能只是其中某一因素占主導作用引起的,比如歐洲人的平均身高要高于亞洲人是由遺傳決定的,而中國北方人高于南方人的平均身高是由環(huán)境引起的。那么,道地藥材的優(yōu)質(zhì)性究竟是由遺傳因素還是環(huán)境因素所決定呢?這一直是道地藥材研究爭論的焦點。黃璐琦等提出了道地性形成的“邊緣效應” [4],他認為物種分布區(qū)邊緣的極端環(huán)境有利于次生代謝產(chǎn)物的積累,因而物種分布區(qū)的邊緣往往成為道地產(chǎn)區(qū)。其他的一些研究也表明次生代謝產(chǎn)物(如黃酮)含量的差異取決于藥材的地理來源[45]。同時黃璐琦等又提出了“道地性越明顯,其遺傳分化越明顯”的模式假說[4],認為道地藥材的生物學本質(zhì)是同一物種特定居群與其他居群由于地理上的隔離而發(fā)生遺傳分化的結(jié)果。這些爭論一直沒有直接的科學證據(jù),使道地藥材的生產(chǎn)和質(zhì)量控制缺乏明確的標準。
在植物居群中,影響居群遺傳變異地理分布的重要因素是基因流或溯祖關(guān)系[46]。植物的基因流是靠種子和花粉的傳播來完成的,不同植物由于種子和花粉傳播方式不同而各自具有獨特的基因流模式,其順暢與否,直接影響居群間的分化程度及遺傳物質(zhì)是否均質(zhì)化[47-49]。溯祖關(guān)系是建立譜系分選(lineage sorting)現(xiàn)象的學說[50],即祖先居群原始的基因型多態(tài)性由于遺傳漂變逐漸消失,最終居群內(nèi)僅存單一基因型而形成單系群,不同的單系群在相互隔離的情況下基因會因突變的積累而逐漸發(fā)生遺傳分化。因此,現(xiàn)代基因流和譜系分選歷史決定了一個物種居群的遺傳結(jié)構(gòu),不同的遺傳結(jié)構(gòu)決定了居群表型(包括化學表型)的地理變異程度,從而在藥材上反映出道地性的明顯程度。因此,應用微衛(wèi)星群體遺傳學對居群遺傳結(jié)構(gòu)的研究,對道地居群與非道地居群間的遺傳分化程度能夠作出定量判斷,結(jié)合化學表型地理變異進行相關(guān)性分析,能有效揭示遺傳因素對道地性的影響程度,如果道地居群與非道地居群存在顯著的隔離分化,那么道地性很可能是由遺傳的因素所引起;反之則可能是由環(huán)境的因素所決定。
3.2.2道地藥材的栽培起源研究藥用植物的栽培是滿足人們目前和將來對藥用植物需求、緩解野生藥用植物資源壓力的有效途徑,同時某些栽培方式,如傳統(tǒng)小規(guī)模的就地引種,能夠很好地保存植物的遺傳多樣性[51-52]。然而,栽培對藥用植物資源的保護作用要從多方面來理解[53],通過栽培而進行大規(guī)模的藥用植物生產(chǎn),對藥用植物資源的保護也可能帶來負面影響[54],例如,奠基者效應和為了高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)而進行的人工選擇可能導致栽培藥用植物狹窄的遺傳背景,出現(xiàn)類似農(nóng)作物馴化過程中出現(xiàn)的遺傳瓶頸現(xiàn)象[55]。同時,在現(xiàn)代條件下的藥用植物栽培,由于高度發(fā)達的交通和藥材貿(mào)易市場,使得不同產(chǎn)地之間藥用植物種子的交流變得更加容易,種子從原產(chǎn)地流入其他環(huán)境可能導致栽培藥用植物遠交衰退[56],衰退的基因流可能從栽培居群流入附近的野生居群,從而引起野生居群對本地環(huán)境適應性的下降[57]。
栽培起源研究能夠有效揭示栽培馴化過程中居群動態(tài)和遺傳結(jié)構(gòu)發(fā)生改變的過程,是當今國際上群體遺傳學研究的熱點之一。栽培植物和它們的野生祖先常常形成野生-栽培復合體并構(gòu)成植物繁演的重要遺傳資源[58-62]。伴隨著農(nóng)業(yè)上將植物從野生變?yōu)檫m合栽培和人類利用的引種馴化過程的開始,圍繞著野生-栽培復合體的基礎理論研究[60](作為一種植物進化的模式)和應用研究也開始興起,例如,確定馴化植物的地理起源或評價作物進化的居群動態(tài)可以為合理利用和管理遺傳資源提供科學指導[61]。其中對野生和馴化兩種形式下表型分化的遺傳潛力研究尤為受到關(guān)注[62],近來開始探測栽培的野生植物對附近自然居群的基因流[63]。所有這些研究是彼此相關(guān)的,例如,對居群進化歷史的研究是分析人工選擇作用[64]或基因流模式的前提[65]。目前栽培起源的研究多集中在對主要農(nóng)作物的研究,如水稻、玉米、大豆等[66-68],而藥用植物的栽培起源研究基本上沒有涉及,將微衛(wèi)星群體遺傳學引入道地藥材的栽培起源研究,能有效揭示道地栽培居群是否起源于道地野生居群,并進一步比較它們的品質(zhì)差異,最終闡明道地藥材的栽培是否只有道地野生居群就地引種才能保持道地性、道地野生居群在非道地產(chǎn)區(qū)或非道地野生居群在道地產(chǎn)區(qū)異地引種對道地性的影響程度有多大、異地引種栽培居群的基因流對本地原生野生居群的種質(zhì)可能產(chǎn)生的影響等科學問題,這些問題的解決必將把道地藥材的栽培起源研究引向深入,充分掌握處于引種馴化初期的道地藥材在人類干預下遺傳演變的規(guī)律,為道地藥材遺傳資源的管理和合理利用及品種選育提供科學指導,避免在作物馴化過程中已經(jīng)發(fā)生的不利于人類利用和植物進化的過程重演,有效地進行科學引種。
3.2.3道地藥材的產(chǎn)地鑒別產(chǎn)地鑒別是指對不同產(chǎn)地的同一藥材進行鑒別,道地藥材具有特定的地域,尋找反映道地藥材地域特征的鑒定評價標準一直是道地藥材研究的關(guān)注點,然而道地藥材的產(chǎn)地鑒別一直是藥材鑒別的一大難題:一方面不同產(chǎn)地藥材形態(tài)和組織差異很小,傳統(tǒng)的經(jīng)驗鑒別和顯微鑒別無能為力;另一方面不同產(chǎn)地藥材的有效成分差異難以達到質(zhì)的差別,同時受生長年限和取樣時間等的影響,也很難勾畫出同種藥材不同產(chǎn)地的化學特征。那么,DNA分子鑒別能否解決這一難題呢?關(guān)于道地藥材的DNA分子鑒定,肖小河等指出“目前DNA分子遺傳標記技術(shù)在道地藥材鑒定中受到2個方面的局限:一是來自技術(shù)本身的,如目標基因的真實性與DNA同源性,DNA分子標記結(jié)果的重現(xiàn)性和穩(wěn)定性;二是來自研究對象的,不是所有的道地藥材形成都會留下DNA差異‘烙印’,同時這種DNA差異也不見得與道地性的形成有直接或內(nèi)在的相關(guān)”[69]。近來迅速發(fā)展的DNA條形碼技術(shù)很好地解決了第一方面的局限,而無法解決第二方面的局限,其主要集中在物種水平的分類和鑒定,在藥材鑒定方面的應用只能作真?zhèn)纹返蔫b別,其所依據(jù)的理論是分子系統(tǒng)學(phylogeny),所選用的DN段相對保守,實驗也證明DNA條形碼對當歸這類藥材的產(chǎn)地鑒別是無效的[70]。
道地藥材的產(chǎn)地鑒別實質(zhì)上是生物種下居群水平的遺傳分化問題,所依據(jù)的理論是分子譜系地理學(phylogeography)和群體遺傳學,所選用的DN段相對于用于物種水平鑒別的DNA條形碼具有更快的進化速率。目前很多研究表明,葉綠體基因間序列在許多植物類群中已經(jīng)顯示了充分的變異,可用于植物分子譜系地理分析和進化顯著單元的確定[71-72],在藥用植物的道地居群和非道地居群間也存在顯著分化,具有道地居群特有的單倍型可用于產(chǎn)地鑒別[70, 73]。葉綠體分子譜系地理分析反映了居群間種子流的大小和母系遺傳DNA的分化程度,而控制化學表型的功能基因存在于核基因中,其分化程度與道地性的相關(guān)性更大。核基因在居群間通過花粉流傳遞,為雙親遺傳。然而由于功能基因多存在高度保守、多拷貝、雜合等特點,直接利用功能基因進行群體遺傳學分析難度較大,沒有可操作性。微衛(wèi)星特有的優(yōu)勢全面反映了核基因組的遺傳信息,用于群體遺傳學分析能有效闡明居群間花粉流的大小、核基因的分化程度、基因型純合或雜合程度等,從而揭示核基因的居群遺傳結(jié)構(gòu)。只有同時考慮葉綠體DNA和核基因的居群遺傳結(jié)構(gòu),才能正確劃分進化顯著單元,由此判斷道地居群和非道地居群是否存在隔離分化或基因流,也即道地藥材的形成是否留下了DNA差異的‘烙印’,最終闡明道地藥材能否實現(xiàn)產(chǎn)地鑒別。對于沒有DNA差異‘烙印’的道地藥材不能實現(xiàn)產(chǎn)地鑒別;對于存在DNA差異‘烙印’的道地藥材,根據(jù)分子譜系地理學和微衛(wèi)星群體遺傳學分析的結(jié)果建立道地藥材的分子地理標識,從而實現(xiàn)道地藥材的產(chǎn)地鑒別。
4結(jié)語
目前道地藥材形成規(guī)律的研究已取得階段性成果,但在道地藥材形成的演化規(guī)律以及人工馴化過程人為影響道地藥材進化潛能等方面的研究需要進行種內(nèi)進化(微進化)的深入研究,將微衛(wèi)星群體遺傳學引入道地藥材研究,突破了道地藥材遺傳成因研究長期在理論和方法上的局限以及藥材分子鑒別停留在真?zhèn)舞b別(種間鑒別)的瓶頸,有效填補道地藥材栽培起源研究的空白,為揭示道地藥材的遺傳成因、實現(xiàn)道地藥材栽培科學的引種和產(chǎn)地鑒別(種內(nèi)鑒別)提供新的理論和方法。
雖然微衛(wèi)星是研究道地藥材非常理想的遺傳標記,但在實際的應用中仍有不足之處,除了一些已知大量序列信息的研究對象以外(如人類,常規(guī)的實驗動物和一些農(nóng)作物),對于一個序列信息完全未知的新種,必須首先建立基因文庫并篩選微衛(wèi)星位點,實驗工作繁瑣且耗時費力。微衛(wèi)星位于非編碼區(qū)的概率比編碼區(qū)高,因此在某些情況下不能反應出功能基因組范圍內(nèi)的遺傳水平??傊?,隨著實驗技術(shù)的改進,統(tǒng)計分析方法和檢驗手段的日趨完善,微衛(wèi)星群體遺傳學將在道地藥材研究中發(fā)揮更大的作用,在具體科研中應該針對需要解決的問題,選擇合適的分子標記和分析方法,才能更好的解釋道地藥材的本質(zhì)。
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蚊子,人人得而誅之!因為被蚊子咬了瘙癢難忍,因為嗡嗡的聲音擾人美夢。事實上,蚊子的最大罪狀還是傳播疾病。蚊子是傳播傳染病的媒介昆蟲之一,它傳播的傳染病主要有流行性乙型腦炎、瘧疾、絲蟲病、登革熱等。因此,滅蚊、驅(qū)蚊勢在必行。但驅(qū)蚊方法和“武器”眾多,哪些確確實實有效?哪些是商家的忽悠呢?
驅(qū)蚊“武器”:手機驅(qū)蚊APP
驅(qū)蚊指數(shù):
隨著手機軟件的發(fā)展,各類功能性APP層出不窮,其中有一種驅(qū)蚊軟件近年來也冒出來很多品種,隨便一搜便能有多達十幾個類似的軟件,原理都是通過發(fā)出一種聲波來驅(qū)趕蚊子。但現(xiàn)實是,這種方法根本無法阻止外出覓食的雌蚊子。
早在智能手機普及前,聲波驅(qū)蚊就標榜著可以替代局部驅(qū)蚊劑和蚊香。不過沒有任何證據(jù)表明這種產(chǎn)品能起作用。事實證明,這類產(chǎn)品的發(fā)明者選錯了對象。蚊子的確會對聲音產(chǎn)生反應,但通常只有雄性蚊子在尋找伴侶時才會這么做。而即使防住了它們也沒有任何作用,因為雄性蚊子根本不咬人。
驅(qū)蚊“武器”:肥皂水
驅(qū)蚊指數(shù):
近年來還冒出一種肥皂水驅(qū)蚊法,吸引蚊子在水面產(chǎn)卵,利用肥皂水的張力“捉住”蚊子。不過在滅蚊試驗中,這種方法并沒有體現(xiàn)效果,有的蚊子能停在水面上再“輕盈”飛走,放置5分鐘,只有1只蚊子不慎落入水中,以500只蚊子的數(shù)目來說,實在不算有效。
驅(qū)蚊武器:驅(qū)蚊植物
驅(qū)蚊指數(shù):
夏天,如七里香、食蟲草、夜來香、薄荷、天竺葵、薰衣草、豬籠草等被認為有驅(qū)蚊功效的驅(qū)蚊植物特別受人青睞,價格不貴,不僅可以美化環(huán)境還有驅(qū)蚊功效,甚至有人認為這是一種比較健康的驅(qū)蚊方法。驅(qū)蚊植物到底能不能驅(qū)蚊?家中放驅(qū)蚊植物,對人體有害嗎?
植物學上無“驅(qū)蚊植物”分類
中山植物園花卉博士李梅稱,“植物學上有藥用植物、觀賞植物和經(jīng)濟植物,并沒有驅(qū)蚊植物這種分類?!毕癖『?、天竺葵、薰衣草這些品種,在植物學上稱為“芳香植物”。
李梅說,“芳香植物是具有香氣和可供提取芳香油的藥用植物和香料植物的總稱,可以提取出這些植物中芳香成分用以制作精油,也是凈化空氣的最佳綠色產(chǎn)品?!边@些植物的葉子中含有精油成分,能夠散發(fā)出蚊子不喜歡的味道,達到驅(qū)蚊目的。
芳香植物殺不死蚊子
花市上出售的“驅(qū)蚊植物”真的能殺死蚊子嗎?南京林業(yè)大學植物學教授湯庚國說,“像花椒、薄荷這樣的芳香植物都是可以食用的,既然人可以吃,那就沒有毒性,無毒怎么殺死蚊子?”湯庚國教授分析,這些驅(qū)蚊植物之所以這么廣受歡迎,是因為人的心理在起作用。所謂的驅(qū)蚊功效并非是把蚊子殺死,像薄荷是含薄荷醇、薄荷酮等藥用成分,蚊蟲聞了會暈眩。
李梅博士說,“從理論上講,蚊子的種類也很多,可能某些植物對第一代蚊子能夠產(chǎn)生影響,到了第二代蚊子就產(chǎn)生抗藥性了,都是有可能的?!蔽米右彩怯袀€體差異的,情況很復雜,不可以一概而論。最后,李梅博士表示,“一些芳香植物會有驅(qū)趕蚊子的目的,但也不是那么高效,像豬籠草就沒有大家想象的那樣積極去捉蚊,不能完全依賴植物驅(qū)蚊?!?/p>
植物燃燒時有驅(qū)蚊效果
不過,一盆活的植物驅(qū)蚊效果不好,但將某些植物點燃后所行成的煙可以驅(qū)蚊。比如點燃艾草形成的天然蚊香就有不錯的效果,青蒿類植物點燃后都有驅(qū)蚊效果。試驗對比下來,夜來香的效果最好,米蘭和艾草其次。
蚊“武器”:驅(qū)蚊手環(huán)、驅(qū)蚊貼
驅(qū)蚊指數(shù):
孩子防蚊一直是不少家長關(guān)心的話題,驅(qū)蚊貼、驅(qū)蚊手環(huán)等各種看起來環(huán)保、造型卡通的驅(qū)蚊產(chǎn)品頗受歡迎。
實驗者先用一種日本進口的驅(qū)蚊貼進行試驗,將數(shù)片驅(qū)蚊貼貼在手上伸進蚊籠,不過蚊子看起來很不給面子,不僅沒有減少,反而有不少蚊子大搖大擺停留在驅(qū)蚊貼上。測試中另外兩款驅(qū)蚊手環(huán)的效果要好一些,戴在手腕處伸進蚊籠,周圍明顯沒有蚊子停留了。不過也發(fā)現(xiàn)驅(qū)蚊手環(huán)受到空間影響比較大,戴在手腕時,蚊子可以停在指尖上,而手環(huán)抓在手中時,手臂上又會有蚊子停留。試驗證明,固體揮發(fā)類的驅(qū)蚊產(chǎn)品即便有效,作用也非常有限,若是出門在外想靠驅(qū)蚊手環(huán)防蚊,可能需要四肢上都多戴幾個了。
值得注意的在購買驅(qū)蚊手環(huán)時要防止不良商家的有害手環(huán)。曾經(jīng)有媒體報道,湖北有29名小學生在接觸驅(qū)蚊手環(huán)后竟出現(xiàn)中毒癥狀。原來,部分商家為了追求氣味持續(xù)性,在驅(qū)蚊手環(huán)內(nèi)放入濃度極高的化學成分。長期佩戴可導致兒童患上接觸性皮炎、過敏性結(jié)膜炎、過敏性咽喉炎,引起咳嗽,個別對薄荷過敏的話還可以引起哮喘。
驅(qū)蚊“武器”:防蚊香囊
驅(qū)蚊指數(shù):
南京市中西醫(yī)結(jié)合醫(yī)院兒科主任邊遜介紹說,香囊是一種很寬泛的概念,但是驅(qū)蚊香囊卻有比較嚴格的定義。很多香囊聞上去很香,但是這些香味不是來源于中藥,如果是一些類似香水的芳香制劑,反而佩戴后更容易招蚊子。這就好比愛化妝的人比較招蚊子一樣,蚊子一般會“聞香咬人”。
“真正的驅(qū)蚊香囊,遠不止艾葉一味中藥?!边呥d介紹,還要有廣藿香、薄荷、陳皮、公丁香等,“幾元錢的香囊如果真的有這么多中藥,成本都不夠,更不用談所謂的驅(qū)蚊效果了!”兒童將香囊懸掛在胸口、蚊帳附近,可以驅(qū)蚊,還可以幫助預防流感。此外,這樣的香囊放在汽車和衣櫥內(nèi),都能有較好的驅(qū)蚊蟲作用。
但是,香囊的使用人群也有講究,比如孕婦和過敏體質(zhì)人群要慎用。
驅(qū)蚊“武器”:寬松衣褲
驅(qū)蚊指數(shù):
如果我們出門游玩,一定要避免在黎明和黃昏時接近濕地或是灌木叢,因為蚊子在這兩個時段最為活躍。
長袖長褲是防蚊的基本款。淺色衣褲雖然不能讓蚊子躲著你飛,但是能減少你的吸引力。另外,寬松的衣褲可以抵擋蚊子的叮咬,因為這讓它們不容易接觸到你的皮膚。所以,當你下次計劃去徒步或者釣魚的時候,三思一下著裝再出門,最好收起你的緊身衣褲。當然你也可以在衣服上噴殺蟲劑,為自己再增加一道防護。
驅(qū)蚊“武器”:驅(qū)蚊液
驅(qū)蚊指數(shù):
在一個滅蚊實驗中,實驗者首先在手背上噴灑寶寶驅(qū)蚊液、六神驅(qū)蚊液等產(chǎn)品,然后戴上試驗用的橡膠手套,在手背上剪出4厘米見方的區(qū)域,露出涂有防蚊液的皮膚。實驗中可以很明顯發(fā)現(xiàn),被橡膠手套遮蓋的區(qū)域都有蚊子停留,反而露出的皮膚蚊子都畏而避之,效果非常明顯,且長時間有效。
這些驅(qū)蚊產(chǎn)品之所以有效,是因為其中含有驅(qū)蚊的化學成分。目前較為常見的4種驅(qū)蚊成分包括:避蚊胺、驅(qū)蚊酯、??ㄈ鸲?、檸檬桉葉油。買驅(qū)蚊產(chǎn)品首先要看一下成分,不少驅(qū)蚊產(chǎn)品都用的檸檬桉葉油提取物,另外目前最為有效的化學成分就是DEET也就是避蚊胺,高濃度情況下野外防蚊可達到近10個小時,包裝上一般都有含量注明。
購買產(chǎn)品除了查看是否含有驅(qū)蚊成分,還要看一下是否有農(nóng)業(yè)部的認證。我國標準是驅(qū)蚊效果達到4~6小時,不過目前能達到這種效果的產(chǎn)品還非常少,一般2小時以上就認為有效了。另外嬰兒(3個月以上的孩子也可以使用)使用DEET成分和檸檬桉葉油成分驅(qū)蟲劑都需要注意年齡限制。
值得注意的是,花露水作為常見的驅(qū)蚊液,因為含有較高量的酒精,一般大品牌的花露水酒精含量在50%,有些小品牌的廠家花露水可能達到75%,酒精含量達到50%的花露水用火柴點,能點著。因此,使用時要注意防火。
驅(qū)蚊“武器”:蚊香
驅(qū)蚊指數(shù):
蚊香也是驅(qū)蚊必備品,但是種類琳瑯滿目,如何選擇也得注意?!拔孟惴譃閭鹘y(tǒng)的盤式蚊香、電蚊香片和液體蚊香,不管哪種蚊香,它們的毒性都很低,可以放心使用?!边@是濟南市疾控中心病媒生物防治所所長辛正在經(jīng)歷過無數(shù)次實驗之后的結(jié)果,他認為這幾種蚊香各有利弊,可以結(jié)合使用。
盤式蚊香
最傳統(tǒng)的一種蚊香,點燃之后產(chǎn)生的煙霧驅(qū)蚊。這種蚊香有煙,有灰,沒有電的時候用起來很方便,很多老年人習慣用這種蚊香,單獨購買的價格比較便宜,操作簡單,驅(qū)蚊的效果也不錯,不過對煙味兒敏感的人群不太適合,價格上來看長期使用并不實惠,還有一定的火災隱患。
電蚊香片
這種蚊香是在老式蚊香的基礎上改進的,將驅(qū)蚊劑添加到蚊香片上,插電加熱之后,驅(qū)蚊劑揮發(fā)以達到驅(qū)蚊的目的。這種蚊香的好處是沒有明顯的煙霧,也沒有明火,省去了火災的危險,驅(qū)蚊的效果也不錯,缺點是要在有電的情況下使用,室外不方便使用。
液體蚊香
就是將液體的驅(qū)蚊劑插電加熱之后,噴出來驅(qū)蚊。這種蚊香味道不刺激,一瓶液體蚊香可以用一個月,省時省力,插上之后就可以不用管了。缺點也是需要用電,長期使用的話,更顯經(jīng)濟實惠。
辛正說:“我自己的經(jīng)驗是吃了晚飯,點上電蚊香,關(guān)上窗戶,然后帶著孩子一起到外邊玩一兩個小時?;氐郊抑苯雨P(guān)了蚊香,打開窗戶通風,準備睡覺,晚上就很少有蚊子騷擾。”不過,這個方法的前提是家里的紗窗要密封好,而且沒有漏洞,一旦紗窗出現(xiàn)破洞,就容易有蚊子成為漏網(wǎng)之魚,那可能就要多點會兒蚊香了。
驅(qū)蚊“武器”:滅蚊燈
驅(qū)蚊指數(shù):
廣東省昆蟲所城市害蟲研究專家夏傳國認為,驅(qū)蚊效果最好的應屬“燈光法”。也就是我們平時用的滅蚊燈。因為蚊子最喜愛365納米短波長光,滅蚊燈正是利用蚊子的這個喜好制作成的專用燈,搭配上電網(wǎng)或粘膠,達到消滅蚊子的效果。
不過,滅蚊燈不能長時間在寶寶視線范圍內(nèi)使用,光線對眼有一定刺激。
驅(qū)蚊“武器”:蚊帳
驅(qū)蚊指數(shù):
“其實最管用的方法,有時候也是最原始的方法,對于驅(qū)蚊來說,掛蚊帳就是我們老祖先流傳下來的好方法。用蚊帳不僅無毒無味兒,還環(huán)保低碳,推薦老年人和有孩子的家庭使用蚊帳?!毙琳f,最早的時候,很多人家里都有吊蚊帳的鐵鉤子或是竹竿,但現(xiàn)在城里人很少有這種東西了,有人覺得蚊帳掛不起來了,實際上科學發(fā)展到今天,什么樣的蚊帳都有了。
“有那種像帳篷一樣的蚊帳,桿子一截截的,可以連接起來,將蚊帳吊起來,直接安在床上,然后將床單或涼席鋪到蚊帳的底面上,就可以了?!辈贿^帳篷蚊帳的缺點是有些矮,高個子睡在里面會不舒服?,F(xiàn)在有那種帶鋼管的蚊帳,模仿最原始的撐蚊帳方法,高度有了,只是鋼管需要固定在床上?!拔脦ぷ瞽h(huán)保有效,只要睡覺前將蚊帳內(nèi)的蚊子趕出去,就可以不受干擾。當然,要是經(jīng)常起夜可能會帶進蚊子,但是在M出的時候注意一下還是不容易有蚊子進入蚊帳?!?/p>
驅(qū)蚊“武器”:環(huán)境滅蚊法
驅(qū)蚊指數(shù):
1.破壞生存環(huán)境法:
清除房前屋后各種可能積水的容器;
清除盆景、噴水池、養(yǎng)魚池等室外景觀水體內(nèi)的垃圾漂浮物并經(jīng)常換水;
檢查地下室,及時排除積水;
疏通居民樓天臺等處排水孔及管道,雨后應及時清疏。
2.斬草除根法:
噴泉、水池等不能排放的大型水體采用生物滅蚊方式,飼養(yǎng)如柳條魚、金魚、鯉魚、鯉鯽魚、中華斗魚、非洲鯽魚等能夠吞食蚊幼蟲的魚種,達到滅蚊目的;
對室內(nèi)外無法清除的小型積水或水體,投放滅蚊幼劑殺滅蚊幼蟲;
作者:劉基柱 嚴寒靜 張宏意
【摘要】 目的 觀察葎草莖葉的表面細微結(jié)構(gòu)。方法 取新鮮葎草的莖葉進行掃描電鏡觀察。結(jié)果 葎草莖葉表面有腺鱗和3種類型的非腺毛分布,氣孔器無規(guī)則型。結(jié)論 葎草莖葉表面細微結(jié)構(gòu)為藥材的鑒別提供了新的依據(jù)。
【關(guān)鍵詞】 葎草;葉表面; 掃描電鏡;細微結(jié)構(gòu)
Abstract:Objective To study the ultrastructural characteristics of the leaf and stem epidermis of Humulus scandens.Methods The leaf and stem epidermis of Humulus scandens were observed by scanning electron microscope.Result There were three types of nonglandular hair and glandular scale in the surface of leaf and stem. The stomata apparatus is anomocytic type. Conclusion It provides the new reference to discriminate Humulus scandens.
Key words:Humulus scandens; leaf epidermis; scanning electron microscope
葎草為??浦参锶劜軭umulus scandens (Lour.) merr.的干燥全草[1],具清熱解毒、利尿消腫等功效,用于肺結(jié)核潮熱、胃腸炎、痢疾、淋癥痔瘡等癥。葎草揮發(fā)油主要含α、β酸類成分[2]。葉片作為植物與外界的屏障,其表皮和被毛特征已成為分類和鑒定的有力證據(jù)[3]。隨著掃描電鏡(SEM)的應用,這些特征更廣泛地應用于不同的分類群的區(qū)分,在藥用植物的鑒別中也備受關(guān)注[4-6]。國內(nèi)尚無葎草新鮮莖葉表皮細微特征的報道。本文采用掃描電鏡觀察葎草莖葉表皮的細微結(jié)構(gòu)特征,為藥材的鑒別提供依據(jù)。
1 材料與方法
1.1 材料
葎草采自廣東藥學院藥用植物園,并經(jīng)作者鑒定。
1.2 方法
取從莖頂端往下數(shù)第5枚葉,在葉片近中脈處取約0.2 cm2的葉片樣品。莖樣品取第4與第5枚葉之間的莖。掃描電鏡樣品制備[5]:把剪下的樣品放入裝有2.5%戊二醛固定液(預冷)的青霉素小瓶內(nèi),用針筒抽氣直至樣品下沉,再放入4 ℃冰箱中固定6 h;吸除固定液,加入0.1 mol/L磷酸緩沖液(pH7.2),搖動,漂洗6次,每次20 min;吸除緩沖液,用體積分數(shù)為30%、50%、70%、90%的乙醇進行逐級脫水,每次15 min;吸除乙醇,再用體積分數(shù)100%丙酮(加無水CaCl2)脫水3次,每次15 min;醋酸異戊酯(加無水CaCl2)置換2次,每次15 min。把樣品取出進行臨界點干燥。用雙面膠粘在觀察臺上,經(jīng)噴鍍金膜后,置日本日立公司S520型掃描電鏡下觀察和照相。
關(guān)于文中所用的葉表皮術(shù)語,參照Dicher [7] 和王宇飛[8]等的報道。
2 結(jié) 果
2.1 葉上表面
整體上凹凸不平,細胞輪廓清晰,形狀不規(guī)則,非腺毛眾多,氣孔較少,存在于副衛(wèi)細胞凹陷處。表皮細胞形態(tài)不規(guī)則,多樣,大小差別小;垂周壁較下表皮表皮細胞垂周壁光滑,細胞向上隆起成龍骨狀,表面有角質(zhì)紋飾,角質(zhì)加厚不均勻。有大量單細胞非腺毛,較小,基部圓球形,上端多數(shù)銳尖,毛細胞表面有疣狀突起,毛基部有1圈表皮細胞呈環(huán)狀排列,這些表皮細胞表面有清晰的棱條形角質(zhì)紋飾。其結(jié)構(gòu)見圖1A。
2.2 葉下表面
表皮細胞輪廓清晰,性狀不規(guī)則,多樣,大小差別較大,細胞結(jié)合緊密,無細胞間隙;垂周壁波浪狀,細胞中間向上隆起,表面有清晰的角質(zhì)加厚,加厚不均勻,邊緣有條形紋飾。單細胞非腺毛兩種,一種呈圓錐狀,較長,基部膨大成圓球形,毛上有疣狀突起,非腺毛底部的表皮細胞突出表面與其他細胞區(qū)別明顯(見圖1D);另一種先端彎曲或鉤狀,堅硬,多存在于脈上,表面無疣狀突起(見圖1E)。有小腺毛零星分布,單細胞或兩個細胞頭部,柄部2個或2列4個細胞(見圖1B)。腺鱗較多,頭部突出表皮細胞表面,呈橢圓形平頂狀,基部的表皮細胞向下凹陷(見圖1C)。氣孔器隨機單個分散在下表皮上,氣孔器類型根據(jù)Dilcher[6]的概念屬于無規(guī)則性(Anomocytic type),與保衛(wèi)細胞相鄰的幾個細胞(副衛(wèi)細胞)與其周圍的表皮細胞無區(qū)別。氣孔橢圓形,外拱蓋單層,內(nèi)緣較平滑;保衛(wèi)細胞兩極不具“T”型加厚。其結(jié)構(gòu)見圖1B。
SEM of stem and leaf epidermis of Humulus scandens
2.3 莖
多角形,表皮細胞長條形。單細胞非腺毛兩種,一種與葉脈上相同,另一種為丁字形,表面有疣狀突起,毛基部有1~2圈表皮細胞呈環(huán)狀排列。其結(jié)構(gòu)見圖1F。
3 討 論
葎草表面有3種類型的單細胞非腺毛分布:葉的上下表面主要分布的是圓錐狀、基部球形的非腺毛,不同之處在于下表面的非腺毛遠較上表面的非腺毛長;鉤狀非腺毛多分布于葉脈和莖表面;丁字形單細胞非腺毛分布于莖表面。以上結(jié)果在《中華本草》中沒有記載。此外,本文結(jié)果顯示,葎草葉的下表面有眾多腺鱗分布,這在國內(nèi)尚未見有報道;未見《中華本草》所記載的含鐘乳體的晶細胞及非腺毛。本文結(jié)果與用光學顯微鏡觀察的結(jié)果一致[9],為葎草的鑒別提供了新的依據(jù)。
經(jīng)典的中藥鑒定學對葎草的描述僅限于葉的表面是否被毛,而對于上下表面被毛的差異并沒有明確說明,作者認為對葉片被毛情況的觀察,特別是對于表皮毛的表面特征如疣狀突起、角質(zhì)層等方面,電子顯微鏡的使用顯示出了明顯的優(yōu)勢。組織形態(tài)學與細微形態(tài)二者相互進行印證,將更加有助于推動中藥鑒定學的發(fā)展。
參考文獻
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關(guān)鍵詞:茄尼醇 煙草毛狀根 進展與展望
中圖分類號:S567.239 文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2017)02(b)-0253-02
1 茄尼醇
茄尼醇(solanesol)是一種天然化合物,主要存在于茄科、??浦参镏校瑹熑~中含量最為顯著,可達到0.3%~3%[1]。1956年,Rowland等[2]首次從煙薰煙葉中分離得到。茄尼醇化學名稱為九聚異戊二烯醇,是一個四倍半烯萜醇,分子式C45H74O,分子量為631.07,茄尼醇粗品在常溫下呈棕黑色糊狀,加熱后呈粘稠性的液狀,有芳香味,純品為白色粉狀固體[3]。目前茄尼醇主要從煙葉中提取并進行純化,純度可達到95%以上。
茄尼醇本身具有較強的抗生物活性如抗氧化能力、消炎殺菌能力、抗輻射能力等,用于治療壞血病、胃潰瘍及十二指腸潰瘍、壞死性牙周炎等,有凝血作用,可用于止血;還可治療亞急性肝壞死、急慢性肝炎等[4]。茄尼醇由于其本身特殊的分子結(jié)構(gòu),可以用于合成多種醫(yī)藥中間體,在醫(yī)藥領(lǐng)域有著極其重要的作用,例如可以合成治療腫瘤藥物、抗艾滋病病毒藥物、抗?jié)兯幬?、泛醌類化合物如輔酶Q10和維生素K2等[5],尤其是近些年發(fā)達國家對輔酶Q10的生產(chǎn)和廣泛應用,使得茄尼醇的經(jīng)濟價值也迅猛攀升。茄尼醇是一種具有高科技含量和高附加值的應用型化合物,相信在今后相當長的一段時間內(nèi),都會是市場的熱點。
2 毛狀根
毛狀根(hairy root)又稱發(fā)根、發(fā)狀根,是由Smih和Townsend于1907年發(fā)現(xiàn)并提出此概念,他們發(fā)現(xiàn)用發(fā)根農(nóng)桿菌侵染植物外植體能誘導產(chǎn)生毛狀根;Riker等于1930年再次闡述了該現(xiàn)象;1982年Chilton報道發(fā)根農(nóng)桿菌侵染植物產(chǎn)生發(fā)狀根的機理;到現(xiàn)在為止,已獲得了300多種植物的毛狀根體系。毛狀根具有生長速度快、遺傳性能穩(wěn)定的特點,并且能夠合成具有該植物特征的次生代謝產(chǎn)物,利用此特點,可以解決藥用植物野生資源短缺、受自然環(huán)境因素影響大、栽培條件受限、人工栽培年限長、人力成本大、藥用成分含量低及含量不穩(wěn)定等問題,為人工利用生物技術(shù)生產(chǎn)合成有效藥用成分提供了一條新途徑。近些年,通過國內(nèi)外專家、學者的不斷研究探索,有一些毛狀根已經(jīng)進入大規(guī)模生產(chǎn)研究階段,例如黃芪的毛狀根培養(yǎng)[6];紫草、人參、長春花等植物的毛狀根已能進行工業(yè)化生產(chǎn)[7]。另一方面,通過對毛狀根的誘導,可以產(chǎn)生再生植株,為分子育種、培養(yǎng)新的種子資源提供了可能。
到目前為止,利用發(fā)根農(nóng)桿菌誘導產(chǎn)生毛狀根,主要集中在雙子葉植物中,現(xiàn)已誘導的毛狀根多集中在茄科、菊科、十字花科、傘形科、五加科、豆科、蓼科等科,主要是草本植物。單子葉植物誘導產(chǎn)生毛狀根的報道較少見,僅見周立剛等[8]從鴨趾草科植物露水草中誘導形成毛狀根的報道。
研究發(fā)根農(nóng)桿菌誘導產(chǎn)生毛狀根的主要目的是利用毛狀根產(chǎn)生次生代謝產(chǎn)物,便于進一步用于醫(yī)藥、化工、食品等領(lǐng)域的研究和生產(chǎn)。而次生代謝物的含量積累又與毛狀根的生長量密不可分。目前研究發(fā)現(xiàn),影響毛狀根生長的因素主要有兩方面,一是物理因素,主要包括溫度、pH值、光照、通風量、培養(yǎng)容器及方法等。二是化學因素和生物技術(shù),主要包括碳源、外源激素、前體物質(zhì)、誘導子等[7]。
毛狀根的擴大培養(yǎng)和規(guī)?;a(chǎn),目前主要利用生物反應器來進行,多種植物已可以利用生物反應器生產(chǎn)產(chǎn)品,但由于技術(shù)水平、工藝和成本等原因,僅少數(shù)植物產(chǎn)品,如人參皂苷、紫草寧、紫衫醇等,在美國、日本、德國等國家實現(xiàn)了商業(yè)化應用[7]。
3 煙草毛狀根中茄尼醇研究進展
目前,關(guān)于煙草毛狀根中茄尼醇的研究較少,國內(nèi)較全面的有王英娟等[9]的相關(guān)報道。王英娟等研究發(fā)現(xiàn),MS液體培養(yǎng)基培養(yǎng)出的煙草毛狀根含量更高,但仍比廢棄煙葉中的茄尼醇含量低43.2%。煙草毛狀根中茄尼醇的研究主要圍繞茄尼醇含量展開研究工作,研究內(nèi)容主要包括以下幾方面:
一是篩選更適合誘導煙草毛狀根的農(nóng)桿菌菌株和培養(yǎng)基。
二是篩選并培養(yǎng)更適合茄尼醇含量積累的煙草品種,作為外植體,以便進一步誘導產(chǎn)生毛狀根。
三是研究適合煙草毛狀根誘導和培養(yǎng)的方法;目前常用的方法有葉盤轉(zhuǎn)化法、莖稈(或葉柄)涂抹法、原生質(zhì)體共培養(yǎng)法等[3]。
四是研究更適合煙草毛狀根次生代謝物茄尼醇積累的條件因子。影響次生代謝物積累的條件因子主要有化學條件因子、物理條件因子和生物技術(shù)條件因子[10]?;瘜W條件因子包括激素的有無和激素的種類,培養(yǎng)基成分的影響等;物理條件因子包括光照的強度、時間,單色光的種類、溫度與濕度等;生物技術(shù)常用的有反義技術(shù)、兩步培養(yǎng)法、前體化合物飼養(yǎng)以及誘導子的添加等。其中,誘導子的種類、濃度、添加時間以及混合誘導子的應用等都可以影響次生代謝物的積累。
五是篩選茄尼醇含量積累更高的煙草毛狀根根系,并進一步培養(yǎng)出人工種子和再生植株,進而培育出茄尼醇含量更高的煙草新品種。
煙草毛狀根中茄尼醇的研究中存在的問題主要是茄尼醇含量偏低和茄尼醇含量的穩(wěn)定性問題,由于毛狀根誘導與培養(yǎng)過程中存在較為復雜的影響因子,致使不同的毛狀根根系間茄尼醇含量的不穩(wěn)定性增加。
4 煙草毛狀根中茄尼醇研究展望
諸多條件因子的復雜影響導致了煙草毛狀根中茄尼醇含量的最大積累較為困難,但是通過改變各種物理、化學條件因子,通過先進生物技術(shù)的不斷應用和改進,提高煙草毛狀根中茄尼醇的含量和穩(wěn)定性是可以實現(xiàn)的;同時,通過設計和不斷改進生物反應器,煙草毛狀根的擴大化生產(chǎn)和工廠規(guī)模化生產(chǎn)也可期待,用以代替?zhèn)鹘y(tǒng)煙草種植為茄尼醇來源的途徑。因此,研究提高煙草毛狀根中次生代謝物茄尼醇含量和穩(wěn)定性的方法和技術(shù),對茄尼醇在醫(yī)療保健、醫(yī)藥化工、美容、食品等方面的應用具有及其重要的意義。
參考文獻
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