种子科学与工程论文汇总十篇

序论：好文章的创作是一个不断探索和完善的过程，我们为您推荐十篇种子科学与工程论文范例，希望它们能助您一臂之力，提升您的阅读品质，带来更深刻的阅读感受。

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中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1002-4107（2016）10-0006-02

种子是我国重要的农业生产资料，随着国家“种子工程”的实施，各高校先后设立种子科学与工程专业，开设了“种子生物学”课程。“种子生物学”是种子科学与工程专业重要的必修课，其内容主要研究种子形成、发育及萌发过程生理生化变化以及种子与外界环境相互作用的一门科学[1-5]。黑龙江大学种子科学与工程专业建立于2005年，在十多年的种子科学教学与科研过程中，其一直积极开展教学改革，致力于培养具有创新能力的种业人才。“种子生物学”成为种子科学与工程专业开展创新教学的重点课程，如何开展“种子生物学”课程教学改革，反映种子科学发展的最新趋势，培养具有种子科学素养的学生，是教学改革实践一直探索的课题。

一、“种子生物学”教学改革策略

（一）优化教学内容与结构

传统的“种子生物学”内容主要是来源于种子学教程，包含有种子形态与结构，种子的主要化学成分，种子的休眠、萌发和衰老，种子活力和新技术等几个部分。其特点一是具有较强的综合性，即所教授的内容要求的基础知识范围较广泛，涉及植物学、生物化学和植物生理学等相关学科，但与生产实践结合不多；二是不同部分的内容相对独立，没有系统性。这样的特点导致教学内容不连续，趣味性差，学生容易听懂却难以掌握。经过十多年的教学积累和学习，我们对这门课程进行了补充和调整，首先增添了“种子生殖学”中胚和胚乳发育，主要讲述植物受精卵形成后单子叶胚和双子叶胚的形成过程及不同类型胚乳的形成过程，这部分内容是种子形态和结构前期基础，补充后植物受精卵如何发育成为不同类型的胚就非常清晰且与后期种子形态类型的划分完整地衔接起来；其次是增加了前瞻性的研究进展，通过教师的科研项目、企业合作和对外进修等各种渠道收集到的最新研究内容对原教材中“新技术”部分进行补充，增加了与种子形状相关的基因定位方法及研究动态，在“种子引发”的基础上补充了其他类型的种子增值技术等；最后就是将教学内容与生产实践有机结合。如对“种子活力”介绍中将实验室的测定方法与田间出苗率相结合，并加入作物在逆境中如低温、缺氧、盐碱等环节中的萌发特征及变化规律，使得学生对“种子活力”这个较为抽象的概念及其在农业生产中的重要意义有了更加准确的了解。

（二）强化实践教学环节

种子科学与工程专业是一个培养应用型人才的新兴专业，其课程内容与生产实践紧密联系。“种子生物学”含有较多的理论基础，这些又是指导农业生产实践的重要依据。通过以下环节有效提高学生的理论学习和实践能力。

1.注重理论联系实践。学生“抬头率”低是目前大学生课堂学习中的存在普遍现象，提高“抬头率”就要抓住学生的兴趣点。“种子生物学”从日常生活出发，开展课堂教学讲授。如介绍种子构造知识点按部就班地进行，会很枯燥。把大豆、玉米、水稻、花生和瓜子等日常生活中常见的种子带到课堂上，以向日葵籽为例，通过实物从外到内，种子结构从果皮、种皮及胚的鉴定，及打开胚后，子叶、胚芽、胚根和胚轴清晰可见，由此拓展到其他具有特殊结构的种子类型，学生的学习兴趣会被带动起来。通过黄豆芽和绿豆芽开始认识幼苗的萌发特点及构造，通过水稻在深水环境中萌发认识到萌发条件中氧含量对幼苗生长起到的重要影响。这样的“种子生物学”授课吸引学生的注意力，使学生带着兴趣和疑问来学习，收到了事半功倍的效果。

2.设立种子学综合大实验。“种子生物学”中的有些实验项目的完成需要较长的周期，如果按照传统规定根据课时设课，实验很难从头至尾地完成，只能截取其中的一部分内容，学生掌握起来会一知半解。针对这种情况，我们设立了种子综合大实验，时间定在周六或周日，实验时间充裕。如在学习种子引发实验时，从“种子引发”处理开始，到幼苗生长形态测定及各项生理指标的测定等过程。整个实验过程需要两周时间，其中实验处理和测定利用两个周末，培养过程一周时间，就可以完成一个较长实验周期的一个实验。包括种子DNA提取、PCR扩展及电泳等都可以采用综合实验的方式完成。学生从中学习到工作或从事科研活动需要的实验技能。

3.开展“种子生物学”实践创新活动。“种子生物学”设立在大学的第四学期，即大二年级的下学期，学生完成了专业基础课“植物学”、“生物化学”、“植物生理生化”等的学习，这个时期的学生具备了基本的实验技能和理论基础，思想上还对专业知识具有较强的好奇心和求知欲，但科研创新和实践能力尚未形成。此时引导学生参加学校组织的创新和开放实验室等项目，在教师的指导下他们开展“种子生物学”相关内容的科研实践活动，所开展的实践课题可以作为学年论文和毕业论文的前期研究。同时对指导教师提出严格要求，所指导的学生从立项、开题、确立实验方法、数据分析、论文写作和答辩要悉心指导，学生独立完成。学生经过这样的实践创新训练后，受益匪浅[6]。

（三）开展“慕课”教学

基于“种子生物学”课程的综合性和多元化的特点，开展“慕课”教学，能够很好地帮助学生及时补充和重复学习。这表现在以下三个方面。

1.促进知识点及时学习。“慕课”教学是利用计算机互联网将课程教学内容以开放式形式呈现于课堂之外，为学生提供足够的学习空间和时间[7]。由于“种子生物学”各部分内容前后联系不多，相对独立，在典型的“慕课”教学过程中，教学内容的“碎片化”特征较符合“种子生物学”课程特点。在“慕课”教学过程中，将教程内容分为四个部分即种子形成前受精卵的分化、种子的静态生理生化特征、种子休眠与萌动生理变化和种子处理后的生物学特性，每个部分分别划分成四、二、三和三个单元，将每个单元设定出多个内容完整但简洁的知识点，录制成不超过10分钟的视频讲解图像，同时配以动漫效果和图片，学生可以在较短的时间内完成学习内容，还可以选择性地学习，提高学生的学习兴趣。回到线下课堂中，教师的教学内容要更加重视前后知识的连贯性，补充间断学习导致学生对所学知识系统性和完整性的不足。同时辅助全国名师讲授的相同课程的视频图像，学生可以拓展观看。

2.强化学生学习的实时反馈。为了更好地了解学生的学习情况，“慕课”利用互联网技术，设立了一系列管理方式。如知识检测试题，即在每个知识点之间都有测试题，观看视频后可以顺利地通过答题，进入下一个环节的学习，如果解答不出问题进行回放，重新学习。这些测试题又可以作为期末考核的一部分，使得学生开展“慕课”学习有动力，减少期末集中被动记忆造成的学习压力。同时，教师通过网络上学生学习信息的实时反馈，了解每个学生的学习状态、学习习惯；还可以发现“种子生物学”教程内容中学生学习的难点和自身在教学过程中存在的问题，做到互学互长。

3.充分利用“翻转课堂”的教学潜力。传统“种子生物学”课堂的“教”与“学”互动、布置作业等教学是督促学生掌握课堂知识的重要环节，开展起来学生较为被动。利用“慕课”学习，学生在线完成知识的学习后，产生的问题和疑惑在线下课堂上提出来，使得线下面对面的课堂成为答疑、交流和知识应用的环节。这种线上与线下教学相结合的方式， 成就了“翻转课堂”（Flipped Class Model）。在这个过程中教与学也发生了一些变化，学生成为学习的主导者，教师成为启发、激励、答疑、解惑的角色，学生学习的主动性极大地提高。同时线上教师也可以开展及时的答疑活动，学生发现问题及时提出，教师及时解答。

二、“种子生物学”教学改革的成效

通过“种子生物学”课程教学的不断改革，逐步提高了我院专业学生对专业学习的兴趣，表现在课堂的出勤率和“抬头率”的提高上，主动学习的学生增加，参加课程创新科研活动的学生占到本专业学生的85%以上，其中一部分学生还将研究成果发表在国家各类期刊上。学生在科研活动中不仅增强了实践创新能力，也学会了帮助别人，提高了团队协作意识。

种子科学与工程专业在我国建立只有几十年，“种子生物学”课程也是一门新兴的学科。我院经过十多年的不断教学探索和改革，“种子生物学”成为了我院受到学生欢迎的重点建设课程。要高质量地完成课程教学任务还要面临许多考验，需要更加深入地了解学科特点，有的放矢开展教学改革活动。此外，根据“种子生物学”的特点，开展不同时期的不同形式的考核，这样的考试改革也是提高学习质量的重要途径。“种子生物学”的教学改革对教师也提出了高要求，教师需要更加积极主动地不断学习和提高自身的专业水平，才能适应现代教学活动。总之，在今后的教学过程中，教师要不断地探索新的教学方法，使“种子生物学”课程保持新鲜活力。

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篇（2）

 

近几年由于人类的活动，造成不少重金属如铅、汞、镉、钴等进入大气、土壤、水中，引起严重的环境污染。重金属铬Cr是再生水中污染物之一，对人群的健康产生危害[1]。在Cr影响植物生长方面，有人对土壤或沙中栽培的洋葱和玉米对灌溉水中对重金属Cr的吸收规律进行了研究[2-3]。杨和连[4]等专家都进行试验研究了Cr对作物种子发芽的影响[5-6]。近几年培育高度耐重金属的植株，成为了育种的难题，在研究重金属超富集植物吸收、转运和贮存Zn、Ni、Cd等重金属的分子机制取得主要进展[7]。根据目前的研究，主要通过鉴定玉米的形态指标和生理生化指标来研究植物的对重金属的抗性。本试验是在航天育种的启发下叶绿素，变微重力为超重力，综合超重力和重金属的因素，探讨对玉米种子萌发，幼苗形态和叶绿素的影响。探索利用超重力处理植物种子提高其抗重金属性的生理生化基础。

1材料与方法

供试材料采用农大108玉米品种。首先对小麦种子用0.1% HgCl2消毒10min，再自来水冲洗彻底后浸种24 h。然后暗培养至大多数种子萌动。随机抽取30粒种子各5份，以1000g·2h、2000g·1h、4000g·40min、6000g·20min、和8000g·10min进行超重力处理，未离心的种子作为空白对照（CK）。处理后的种子放入含有不同浓度重金属营养液的苗盆中进行水培，置于25℃恒温光照培养箱下培养。

培养至胚芽突破种皮长出幼苗，此时期测定种子的发芽率。在第3天测量玉米的形态指标。培养至三叶期，随机取叶样进行测定叶绿素。

2结果与分析

2.1 超重力和重金属对玉米种子发芽率的影响

由图l可以看出，综合超重力和重金属双重胁迫，当相同超重力处理时，由图可知随着重金属处理浓度的增加，种子的发芽率明显降低。对实验的结果进行分析表明超重力为8000 g·10 min高速短时可以降低重金属对玉米种子发芽率的影响。

图1 在不同超重力下重金属Cr对种子发芽率的影响

Fig1 Effects of Cr (Ⅲ)on seed germination underdifferent hypergravity treatments

2.2 超重力和重金属对玉米种子形态指标的影响

植物的形态指标是判断植物性状最直接的一类指标，形态指标中最主要的是植株的芽长和根长论文怎么写。当种子萌发后，其芽、根的生长完全暴露在外界环境中[9]，直接受到培养皿中Cr的影响叶绿素，故Cr对芽、根生长的影响远大于对发芽率的影响，如图2和图3所示。

1. 根长的分析

当重金属的浓度为0 mg/L时，6000g·20min 和8000g·10min处理的可促进根的生长。综合超重力和重金属双重胁迫，在1000 g和2000 g超重力处理下可降低重金属对根长的抑制。

图2 不同超重力下重金属对玉米幼苗根长的影响

Fig2 Effects of Cr (Ⅲ)on root length of maize seedlings under differenthypergravity treatments

2. 芽长的分析

当重金属的浓度为0 mg/L时，8000g·10min处理可促进芽的生长。综合分析超重力和重金属对幼苗的影响，在每一种超重力下玉米苗可抵抗不同浓度重金属的抑制作用，如2000 g的处理中10 mg/L浓度下，幼苗的高度较空白组10 mg/L浓度处理分别增加了58.23 %。

图3 不同超重力下重金属对玉米幼苗芽长的影响

Fig3 Effects of Cr (Ⅲ)on bud length of maize seedlings under differenthypergravity treatments

2.3 超重力和重金属对玉米苗期叶片叶绿素的影响

叶绿素是植物体有机合成的场所，是光能的吸收器，其含量的高低直接决定植株的有机合成能力。提高测定叶绿素a和叶绿素b的含量可判断植物的有机合成能力[10]。

由图4、5可知在无超重力处理下，重金属对叶绿素a、b合成的影响不明显，除1mg/L浓度外其他浓度的重金属均抑制了叶绿素a、b的合成。综合两因素的共同作用分析表明，2000g和4000 g的处理可以降低重金属对玉米叶绿素合成的影响。

图4 不同超重力下重金属对玉米叶片叶绿素a含量的影响

Fig 4Effects of Cr (Ⅲ)on the chloiophyⅠ(Ca) content of corn’s leaves under differenthypergravity treatments

图5不同超重力下重金属对玉米叶片叶绿素b含量的影响

Fig 5Effects of Cr (Ⅲ)on the chloiophyⅡ(Cb)content of corn’s leaves under differenthypergravity treatments

3 讨论

本实验研究超重力处理对玉米重金属耐性的影响时发现，对玉米进行超重力单因素处理时其发芽率符合赵欣等人的研究结论[11]。超重力和重金属双重胁迫对种子发芽率的影响，和超重力单因素处理对种子的影响相似，因为种子发芽时利用自身的营养物质几乎不受到重金属的迫害。高速超重力可以促进根长和芽长的生长，低速的超重力抑制它们的生长叶绿素，但抑制作用不明显。在结果分析中已经分析数据得出结论，在每一个超重力处理组都有抗重金属较强的植株。形态指标可鉴定植株受重金属迫害的程度，是一个可以直接表现植株生长状态的指标。在结果分析中那些形态指标较高的植株，这些植株对重金属的抗性也较强。可以作为研究植物耐重金属的鉴定指标。

实验结果表明，在每一个超重力处理组都有抗重金属较强的植株。叶绿素含量是表示植物光合器官生理状况的重要指标[12]。结果表明，短时间胁迫下，叶绿素含量略有增加，这可能是叶绿合成系统的一种激应性反应。当Cr（Ⅲ）胁迫浓度高50 mg/L时，随着铬浓度的逐渐增大而下降，这与徐勤松等[15]以铬处理水车前叶片的结果相似。

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篇（3）

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1673-9795（2014）04（b）-0015-02

种子是农业生产中最基本的生产资料，种子质量的高低直接影响农作物的产量和品质。《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006―2020年）》中明确指出研究种子综合加工技术是提高种子质量的重要内容。种子加工是实现种子商品化、标准化及科技附加值的重要手段，是促进农业增产的有效措施，是种子产业发展过程的重要组成部分。大量事实表明种子质量就是企业的生命，加强种子加工应用型人才培养，逐步建立起一支高水平、高素质的种子加工技术队伍已成为不可阻挡的趋势。

课程作为学生学习知识、提高能力、培养素质的主要载体在应用型特色人才培养体系构建中发挥重要作用。种子加工虽为种子科学与工程本科专业的一门骨干课程，但在课程体系中所占比例还较少，存在内容滞后、重复、前沿理论和最新发展介绍较少等问题。此外，教学内容反映学科交叉与融合性不强、应用实践内容不足，不利于学生应用创新能力的培养。对此，近年来，青岛农业大学种子科学与工程专业本着开阔学生视野，注重学生应用能力培养的原则，关联扩展，联系生产，群内互补，资源共享，对种子加工课程进行改革建设，建立一个互动、开放、积极、科学和高效率的教学机制，整合教学资源，最大限度地满足教学需要，促进教学改革，提高教学效果，在学生意识养成、知识获取、应用能力培养等方面发挥了积极作用。

1 优化课程体系，构建富有应用型人才培养特色的课程知识结构

种子加工是指从收获到播种前对种子所采取的各种处理，包括种子干燥、清选分级、包衣包装等系列工序，以达到提高种子质量，保证种子安全贮藏，促进田间成苗及满足高产的要求。根据应用型特色种业人才培养目标，优化种子加工课程体系，强化实践教学环节，制订大学生能力培养路线，完善知识结构，加大学生动手能力和应用实践能力的培养。

（1）围绕种子加工课程核心，将种子生产学、种子生物学、农业机械学等相关内容进行有效结合，建立内容紧凑、逻辑关系紧密、学时分配合理的种子加工课程体系；（2）适当压缩与其他课程重复的知识内容，增加种子加工先进工艺和设备等的介绍，如，玉米果穗一次烘干工艺。使学生了解种子加工方面的新成就及发展趋势；（3）通过以下四个方面构建课程知识结构，使学生获得清晰的学习思路。首先，了解种子产业发展现状和种子生产加工概况、以及与相关学科的联系；其次，在理解和掌握种子加工基本原理的基础上，对主要农作物种子加工工艺流程及主要加工设备有较全面的认识；再次，了解现代化种子加工工厂、国内外先进的种子加工工艺技术等情况；最后，通过种子加工实践，培养学生综合应用能力。此外，在学时允许情况下，增加种子加工专题讲座，邀请校内外专家学者给学生介绍最新的种子加工研究成果，进而拓宽了学生视野，提高了学生的学习兴趣。

2 加强学科知识交叉，丰富和发展种子加工课程教学内容

为满足当今种业的发展需求及实现青岛农业大学“名校工程”对应用型特色人才培养目标的要求，需对种子加工课程内容进行相关知识更新和补充。主要措施包括：（1）在使用原有教材基础上，如：《种子加工与贮藏》（2008年版，孙群主编，高等教育出版社）、《种子贮藏加工》（2001年版，胡晋主编，中国农业大学出版社），结合使用种子行业培训教材和国外相关教材，如：《种子加工原理与技术》（2009年版，马志强、马继光主编，中国农业出版社）、《Seeds Handbook： Processing And Storage》（2004年版，Desai B.B.主编， Taylor & Francis）；（2）加强与其他专业学科相关教材知识的交叉融合，如：《农业机械学》（2003年版，李宝筏主编，中国农业出版社），并引入国内外种子加工方面的最新文献资料；（3）参考《国家农作物种子生产加工操作规程》《国际种子检验规程》《农作物种子检验规程GB/T3543-1995》以及不同加工设备使用说明书等，编写种子加工操作手册；（4）利用去种子企业、生产基地、管理部门调研的机会，收集教学案例，拍摄和制作大量与教学内容相关的图片和视频，以补充更新现有教学内容中案例、图片和视频的不足，并在原有课件基础上重新制作成集文字、图片和视频为一体的高质量课件。通过上述途径有效整合、丰富、发展了种子加工课程的教学内容，为应用型特色人才培养奠定了基础。

3 积极探索多元化教学模式，不断完善教学方法和手段

传统课程教学多为按照课本知识内容进行逐章讲解，这在一定程度上做到了让学生掌握其基本技术原理，但缺少对学生个性需求的关注，如，种子加工实验课，学生依葫芦化瓢按照教师事先编制的实验内容、步骤被动完成，实验报告基本一致，不利于学生应用创新能力培养。故对种子加工课程教学方法手段改革，积极探索多元化教学模式，至关重要。

（1）把学生作为课堂的主体，教师作为主导，采用启发式、互动式、引导式的教学方法。结合种子加工生产实际，提高案例教学比重，通过案例讲解，详细分析种子加工处理中的关键问题和技术要点，并结合课堂讨论，激发学生学习积极性，使学生从被动学习转为主动思考，培养学生发现、分析和解决问题的知识应用能力。

（2）采用多媒体等现代教学手段，可集中学生注意力，激发学生学习兴趣，提高学生学习效率和综合能力，对提高教学质量具有重要作用。种子加工课程是一门与生产实际紧密联系的课程，许多内容很难用文字阐述清楚，如：种子清选分级。通过播放种子加工视频则可使学生很容易对知识从理性认识向感性认识转变，潜移默化地提高了学生知识应用能力，为实训中参观实践工作顺利开展奠定基础。

（3）建立种子加工课程校内网络资源共享平台，培养学生自主学习能力。由于种子加工课程内容较多，很难利用上课时间对相关知识点进行深入介绍和扩充。利用学校数字化资源中心，建立种子加工课程版块（包括课程介绍、教学大纲、教案、教学录像、课件、参考文献、学习资源、习题与实践、交流互动以及链接与种子加工相关的网址），可让学生不受时间限制，了解更多的种子加工方面的研究动态和最新成果，同时也有利于师生、生生通过平台进行学术讨论和交流。

（4）注重学生应用能力考核，有效评价实施效果。学生课程考核方式和要求是种子加工课程改革的重要内容之一。课堂阶段考评包括课堂讨论（反映学生自主学习、协作和知识应用能力）、课程考试（反映学生对课程基本及重要知识掌握情况）和课程论文（反映学生查阅文献、思考分析和创新应用能力）三个部分。实践阶段考评包括实践报告撰写（反映学生知识应用情况等）、操作规范程度（反映学生动手情况等）和校内外指导教师评价（反映学生的学习状态等）三个部分。通过以上部分进行综合考评，极大促进了学生的学习积极性，提高了学生的综合应用素质。

4 充分利用校内资源，挖掘社会资源，构建应用型特色种业人才培养实践教学平台

为了深化学校、科研院所和企业的合作，实现应用型特色人才培养方式的多元化，建立“共同育人、过程共管、责任共担、利益共享、互惠双赢”的合作人才培养模式。结合我校种子加工课程实践教学特点，在实践环节上应坚持点面结合、抓点带面，充分利用好校内资源，挖掘社会资源，把实践基地建设作为本科生实践应用能力培养的基础性环节。

（1）加强学科交叉、充分利用校内资源。当代种子加工科学技术的迅速发展越来越依赖于不同学科之间的交叉融合，学科交叉融合是科学技术发展的必然趋势。种子加工课程内容本身就具有多学科知识领域的横跨性、交叉性、互渗性。以青岛农大为例，课程涉及到的种子加工机械相关部分与机电工程学院、国际田间试验机械化协会（简称IAMFE，现总部在青岛农业大学）合作教学。此外，充分利用好校内实践实训基地（如我校的胶州农业示范园、莱阳实验站等）为学生提供了良好的实践条件。

（2）加强校企合作，挖掘社会资源。积极与校外种子企业、科研院所共同建立了良好的加工实践平台。目前我校先后与金海种业、登海种业、山东省农科院、中国农业科学院烟草所等10余个全国著名大型农业企业和科研机构建立了种子加工教学实践基地，具有“长期化、多样化、专业化、示范化”的特点，强化了本科生实践技能的培养。同时为今后学生就业提供了良好的选择机会。

（3）积极申报加工中心建设相关科研项目。依托学校积极申报市、省、部国家种子加工工程技术中心等项目，通过新建相关科研机构，行使机构职能和功能（如：种子加工技术示范、培训服务、种子加工设备研发等），为学生提供良好的科研实践平台。此外，积极申报种子加工相关课题，通过学生参与课题项目研究，对全面培养学生知识应用能力、提高综合应用素质具有重要意义。

5 结语

以服务现代种业发展为宗旨，以适应种业产业结构调整和种业产业化发展对种子科学与工程专业人才的需求，以培养高素质、应用型专门人才为目标，青岛农业大学种子科学与工程专业从课程体系、教学内容、教学手段和方法、实践平台构建等方面积极探索种子加工课程改革与实践。科学地体现种子加工课程的基础性、宽广性和系统性，拓展了课程的深度和广度，并强调了课程的研究性、实践性、先进性和前沿性。目前效果初显，充分调动了学生的学习主动性和自觉性，激发了学生的应用创新意识，培养了学生发现问题、解决问题的能力，提高了学生的综合应用素质。但目前该课程还正处于改革建设阶段，在今后的教学过程中，我们将继续探索完善课程改革，根据现代种业对应用型特色人才的要求，及时调整教学体系和教学内容，不断更新知识，更好地向社会和种业输送应用型特色优秀人才。

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篇（6）

1 算法分析

设total 为报考相应专业的考生总人数，count为每个考场的人数最大考生数，rc为考场数，i为考生报名编号，设集合A为已生成的考场号和座位号的元数据集合。Ai为第i为考生的考场号和座位号的二元组。（Ai∈A）

2 数学建模

公式1：Aj=f（a，b）0

其中Aj A

Aj为第j位考生的考场号和座位号，Aj应不在已生成的考生考场号与座位号集合中。

公式2：rc=g（total， count）=total/count+1当 total mod count≠0；其中rc为考场数

公式3：b=h（count）=Random（count）+1

公式4：a=l（rc）=Random（rc）+1

3 算法描述（java语言）：

3.1考场数目计算

根据公式2得到以下算法：

int room=total%count==0？total/count：total/count+1；

3.2设置已生成考号集合

int rncode=new int [total][2]；

3.3设置考场随机编码

根据随机产生器得到考场编码：

Random random=new Random（）；//设置座位随机产生器

int coucer=0；//设置游标指针初值为0；

3.4考场号和座位号算法

根据公式1-4，采用循环为每一个考生计算并生成考场号和座位号，为生成考号提供了数据基础。

while（coucer

int r=0，c=0；

r=random.nextInt（room）+1；//随机获得考场号

c=random.nextInt（count）+1；//随机获得座位号

//判断当前考场号的当前座位是否在已生成集合中，如果在//重新生成并继续判断直到当前考场号和当前座位号不在//集合中时将其存入已生成集合。

for（int i=0；i

if（rncode[i][0]==r&&rncode[i][1]==c）{

r=random.nextInt（room）+1；

c=random.nextInt（count）+1；

i=0；

}

}

rncode[coucer][0]=r；

rncode[coucer][1]=c；

coucer++；

}

4 算法总结

该算法首先采用数学建模建立随机分配考场和座位的数学模型，从而保证了算法的正确性和科学性。再结合算法分析，依据报考人数和考场最大人数为每一位考生随机生成考场号和座位号。为了保证考场号和座位号的唯一性，算法中提供了相应的控制机制来智能排除重复结果保证每一位考生获得的考场号和座位号唯一。该算法复杂度大，执行效率欠佳。

5 算法改进

5.1影响算法复杂度的主要原因

通过分析我们不难发现，上述算法的主要开销用在冲突检测上，所以改进算法的主要途径也应该放在改进检测算法上。

5.2改进方案

为了实现冲突域快速定位，我们设置一个长度为total的标志：

boolean flag =new boolean [total]；

通过检测第m位是否为true 即可检测冲突。考场号和座位号可依据如下公式算得：

r=m/total//获得考场号

c=m%total//获得座位号

5.3改进算法实现

while（coucer

//生成随机种子

int m=random.nextInt（total）+1；

//判断种子是否存在，若存在则重新生成

while（flag[m]）{

m=random.nextInt（total）+1；

}

flag[m]=true； //设置标志位

//根据种子生成考场和座位

int r=m/total；

int c=m%total；

rncode[coucer][0]=r；

rncode[coucer][1]=c；

//游标自加

coucer++；

}

6改进算法总结

改进算法通过对影响排座算法复杂度的主要原因进行分析，找到了大幅度降低算法复杂度的方法，使得改进后的算法在保持原有优点的基础上，执行效率大幅度提升，更符合实际应用。

本算法关键在于数学模型的建立， 结合实际考场编排问题的一些常见约束条件和优化目标，提出对该问题的一种特定的解决方案，对如何合理、完善、快速的编排考场具有重要的意义。

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篇（7）

目前在黄瓜育种中,广大科研工作者利用生物技术结合常规育种方法,创新了一大批含有优异基因的黄瓜育种材料,培育出多个丰产、优质、多抗品种。生物技术在黄瓜遗传育种上的应用非常广泛,下面介绍在这方面已取得的一些重要进展。

2分子标记技术在黄瓜遗传育种中的应用

2.1黄瓜基因的分子标记

开展基因分子标记研究是进行分子标记辅助选择育种、分离和克隆基因的基础。“十五”期间,我国科研工作者建立了适合黄瓜的RAPD、AFLP和SSR标记的优化反应体系,并对黄瓜的多个基因进行了分子标记。

钱忠英等[2]优化的黄瓜RAPD反应体系为:PCR程序94 ℃预变性3 min,94 ℃变性30 s,37 ℃复性30 s,72 ℃延伸2 min,循环40周,最后72 ℃延伸7 min为佳;模板DNA的适宜浓度为2.5～5 ng/μL,引物浓度为0.6 mol/μL,dNTPs浓度为0.25 mmol/L,Mg2+浓度为1.875 mmol/L。张桂华等[3]建立了适合黄瓜的AFLP反应体系:在50μL酶切连接体系中,取300 ng基因组DNA进行双酶切和接头连接,然后取4μL酶切连接产物进行预扩增,预扩增产物稀释30倍后,采用“2+3”选择性扩增引物组合用于选择性扩增可以得到很好的扩增效果。葛风伟[4]等摸索了适宜黄瓜的SSR反应体系,认为在25Μl PCR反应体系中,Mg2+的最适浓度为0.2 mmol/L;dNTP最适浓度为0.2 mmol/L;反应体系中Taq聚合酶宜加入1U,引物应加入30 ng;DNA最适浓度为5 ng/μL。另外,刘殿林[5]、张正奇[6]、孙敏[7]等也对黄瓜基因组DNA提取方法和RAPD反应体系进行了探索。

基因分子标记方面,陈劲枫等[8]利用RAPD技术获得了黄瓜全雌性特异的片段B111000。娄群峰等[9]筛选得到了与黄瓜全雌性F基因连锁距离为6.7 cM的AFLP标记TG/CAC234,并将该标记转化为SCAR标记SA166。张桂华等[10]找到2个与白粉病抗病相关基因连锁距离为5.56 cM的AFLP标记,目标片段的大小分别为238 bp和236 bp。张素勤等[11]研究并获得了与控制黄瓜霜霉病和白粉病的感病QTLs均紧密连锁的显性AFLP标记:E25M632-103。该标记从分子水平说明黄瓜霜霉病和白粉病的某个感病QTLs是连锁的。丁国华[12]筛选得到与抗霜霉病基因dm连锁不十分密切的CsRGA3标记。在dm和CsRGA3之间还检测到黄瓜白粉病抗病基因pm的存在,显示了dm和pm存在连锁关系。国艳梅[13]筛选到的AFLP标记E4M6和E5M5,分别与黄瓜营养部分苦味基因Bi连锁,距离15.0 cM;和不苦基因bi连锁,距离18.8 cM。顾兴芳等[14]找到了与黄瓜果实苦味基因Bt紧密连锁的两个显性AFLP标记E23M662-101和E25M652-213,与Bt的遗传距离分别为5 cM和4 cM,且位于Bt两侧。Thomas等[15]以WⅡ983G×Strait8的55个F2+代个体和Iudm1×Strait8的90个F2+代为研究群体,从960对RAPD引物产生的135个多态性标记中筛选出5个与黄瓜霜霉病基因(dm)紧密连锁的标记:G14-800、X15-1100、AS5-800、BC519-1100和BC526-1000。

2.2黄瓜遗传图谱的构建与基因定位

1994年,Kennard等[16]以G421×H-19获得的F2+群体为材料,构建了一张总长为766 cM的遗传图谱,该图谱由10个连锁群组成,包含了58个位点标记,2个位点之间的平均距离为(21±8)cM。同时利用种间杂交GY14×PⅡ83967获得F2+群体构建了含有70个位点,10个连锁组群,总长480 cM的连锁图谱。1997年,Serquen等[17]以G421×H219杂交的100个F2+株系为试材利用RAPD技术构建了一个含有80个位点的连锁图谱,包含了77个RAPD标记,3个形态标记,分为9个连锁组群,整合长度628 cM,平均标记间隔7.8 cM。

2000年,Danin-Poleg等[18]以GY14×PⅡ83967为材料,用SSR标记技术构建了黄瓜的遗传图谱,将14个SSR标记定位到8个连锁组群中,整合图谱总长为783.2 cM,并发现其中有9个标记与甜瓜相同。Bradeen等[19]利用Joinmap软件,以G421×H219的杂交后代群体为研究对象,整合出含有10个连锁群,255个标记,总长为538.6 cM的遗传图谱,平均标记间隔为2.3 cM。又以GY14×PⅡ83967为材料,构建了一张包括了15个连锁组群,197个标记,整合图谱长度为450.1 cM的黄瓜遗传图谱。Park等[20]利用对番木瓜环斑病毒(PRSV-W)和南瓜花叶病毒(ZYMV)敏感的“Straight8”和对PRSV-W、ZYMV有抗性的TMG1(TaichungMouGua)的F6代重组自交系(RLs)为材料,构建了包含353个位点,12个连锁组群的连锁图谱。Fazio等[21]采用G421×H219获得的171个RLs和216个F2+单株构建了包含14个SSR标记、24个SCAR标记、27个AFLP标记、62个RAPD标记、1个SNP标记和3个重要形态学标记(雌性,有限生长和小叶),分为7个连锁组群,总长为706 cM的遗传图谱。Young等[22]以黄瓜抗病毒和感病毒的亲本组成的重组自交系进行AFLP、RAPD、RFLP标记,并构建了353个位点的黄瓜图谱。

“十五”期间,我国科研工作者构建了2张黄瓜遗传图谱,其一是张海英等[23]利用黄瓜重组自交系为作图群体,构建的包含9个连锁组群,共有234个分子标记的连锁图谱,其中包括141个AFLP标记、4个SSR标记和89个RAPD标记,覆盖基因组长度727.5 cM,平均图距3.1 cM。应用该图谱对控制黄瓜耐弱光的数量性状基因(QTL)进行了研究,将影响叶面积增长量的5个QTL分别定位在LG1、LG7和LG9连锁群[24]。其二为李效尊等[25]利用F2+代群体,构建的包含77个SRAP标记和79个RAPD标记的遗传图谱,分属4个大的连锁群和5个小的连锁群,总长度1110.0 cM,平均间距为13.7 cM。并将侧枝基因(lb)定位在一个大的连锁群上,其两侧标记是OP-Q5-1和OP-M-2-2,与lb的间距分别是9.3 cM和15.9 cM;将全雌性基因(f)定位在一个小的连锁群上,其两侧标记是OP-Q5-2和BC151,与f的间距分别是13.8 cM和13.6 cM。

2.3分子标记在黄瓜亲缘关系和遗传多样性上的研究

分子标记技术以其准确性高、速度快、周期短而较多地应用于黄瓜种质亲缘关系分析和种质资源多样性检测方面。利用RAPD标记进行研究的报道有:张海英等[26]分析了华北型与欧洲温室型品种的杂交后代的遗传漂移情况,进行了初步的遗传分析以及F2+个体的基因型分析。刘殿林等[27]分析了39份黄瓜材料的遗传差异,不同材料间的遗传距离(D)在0.0642～0.592之间,并根据遗传距离,按UWPGA法进行了聚类分析。夏立新等[28]计算出黄瓜亲本间分子遗传距离,研究了田间园艺性状与分子遗传距离间各种相关曲线的相关系数。陈劲枫等[29]对黄瓜属的22份材料的亲缘关系进行了研究,聚类分析为2群:CS群(黄瓜、西南野黄瓜及野黄瓜)和CM群(甜瓜、菜瓜、野生小黄瓜及非洲角黄瓜)。庄飞云等[30]也将23份材料按亲缘关系聚类为黄瓜、近缘野生种、种间杂交种和甜瓜亚属种4类。李锡香等[31]分析了66份黄瓜种质基因组DNA,将供试种质分为8个组群。另外,利用RAPD标记可以从分子水平上探测黄瓜亲本自交系与其杂种F1代的遗传差异[32]。

AFLP技术也经常用在亲缘关系和遗传多样性研究上面。王志峰等[33]利用AFLP技术对包括80份山东黄瓜地方品种和24份其他地区品种的遗传亲缘关系进行了研究,聚类分析结果显示:山东黄瓜地方品种与日本品种和欧美品种分属不同类群或亚类群,山东地方品种分为8组,各组内生态类型基本一致。AFLP分析计算出15份密刺类黄瓜品种的遗传距离在0.033～0.686之间,聚类分析分为8类,新泰密刺和山东密刺遗传差异较小,与长春密刺遗传差异较大[34]。李锡香等[35]以8对引物对70份不同来源的野生和栽培黄瓜种质基因组DNA进行AFLP分析,将供试种质聚类为3大种群:西双版纳黄瓜组群、印度野生黄瓜组群和栽培黄瓜组群。Zhuang等[36]用RAPD和SSR分析黄瓜野生种、半野生种的亲缘关系,二者的遗传分析结果具有很高的协调性,二者遗传距离的相关系数为0.94。

另外,李俊英等[37]发现在不同黄瓜品种的线粒体中存在类质粒分布的差异,其存在有一定随机性,不同品种中的同一种类质粒间具有同源性。

2.4黄瓜基因的克隆与表达

黄瓜基因克隆有多篇报道。康国斌等[38]克隆得到了在黄瓜冷敏型品种低温锻炼异表达基因的cDN段(ccr18),大小为639 bp。在基因组中以单拷贝或低拷贝形式存在。ccr18基因与黄瓜低温锻炼相关,与拟南芥染色体IIIBAC库中的F14P3基因组序列具有88 %的同源性。白吉刚等[39]扩增出黄瓜生长素结合蛋白基因(ABPl)cDN段,大小约为800 bp,该基因在开花前1 d的子房中表达信号较弱,在授粉后2 d、4 d和6 d的幼果中表达增强。丁国华等[40]利用简并引物从黄瓜基因组DNA中分离得到15条同时具有特征保守域结构的NBS类型抗病基因同源序列(RGA),翻译产物与许多抗病蛋白有较高的同源性。

牛林海[41]克隆了黄瓜HMG(high mobility group proteins)基因,并认为该基因是单拷贝,具有组织特异性表达,在根中表达最强。叶青静[42]测定了黄瓜果实组织中的与细胞分裂相关的精氨酸脱羧酶(ADC)基因cDNA序列(约1.83 kb)、与细胞膨大有关的扩张蛋白基因cDNA序列(约786 bp)以及一条酸性转化酶的cDNA全长序列(约2.25 kb)。李志英[43]获得了正常和“花打顶”黄瓜之间的2个差异片段所在基因的全长cDNA序列,分别定名为CUATP和CuADC。“花打顶”植株中CUATP的表达明显减少,而CuADC表达量增加。梅茜[44]构建了黄瓜幼果的cDNA文库,得到139个表达序列标签(ESTs),其中有97条与已知基因高度相似,36条为低度相似序列,在GenBank中未找到匹配同源序列的ESTs为6个。娄群峰[45]从中国弱雌性黄瓜中克隆出了全长为1024 bp的ACC合酶基因,包含6个开放阅读框,不同生态型黄瓜中ACC合酶基因序列保守性很强。不具有性型特异性,但在植株不同部位表达程度存在明显差异。

2.5黄瓜杂种纯度及品种指纹图谱分析

黄瓜种子纯度鉴定的常规方法是根据田间表现性状进行鉴定,后来发展为利用同工酶的方法,但二者都有一定的缺陷。利用分子标记技术鉴定黄瓜种子纯度,可以在苗期甚至种子阶段进行,高效快速、稳定可靠。克服了传统田间检验要根据植株园艺性状进行而导致的费时、费力等缺点。但相关报道比较少。

王和勇[46]研究表明,黄瓜不同组织器官的DNA对RAPD扩增无影响,均可获得一致的指纹图谱,并建立了种子纯度鉴定的RAPD的反应体系。孙敏[47]等通过RAPD标记鉴定和分析了黄瓜品种真实性,也建立了适宜黄瓜种子纯度鉴定的RAPD指纹图谱。金红等[48]研究了抗除草剂基因在黄瓜杂种纯度快速鉴定上的应用,摸索出田间抗性鉴定和室内种子抗性鉴定的除草剂临界浓度,建立了一套在种子发芽阶段或2片真叶期进行黄瓜杂交种纯度鉴定的新技术。

2.6分子技术鉴定黄瓜病害

王惠哲等[49]以感病组织和健康组织总RNA为模板,进行cDNA合成和PCR扩增,对75份黄瓜病毒病样本进行了检测,结果从感病组织中扩增出与预期的425 bp大小一致的目标片段,而健康组织无此扩增产物;29份材料检测到TMV,检出率达38.67 %。同样的方法,也检测到黄瓜上的西瓜花叶病毒2号(WMV22)[50]。李淑菊等[51]利用RT-PCR对黄瓜病毒毒原种类进行检测。陈洁云等[52]用同样技术明确了ZYMV和CMV是浙江及其周边地区侵染葫芦科植物最主要的病毒种类,夏季CMV普遍发生,ZYMV主要发生在秋季。

3黄瓜组培技术与单倍体和三倍体培养

利用对黄瓜离体组织的培养,通过愈伤组织和胚状体两条途径均可获得再生植株。何晓明等[53]建立了子叶及下胚轴离体培养体系,通过愈伤组织分化出的不定芽获得再生植株。郭德章等[54]将分离纯化的黄瓜子叶原生质体,培养于mKM8p液体培养基中,原生质体可持续分裂至愈伤组织形成。当再生的愈伤组织直径达0.5～1.5 cm时,及时转入改良的MS附加不同生长激素的培养基上诱导分化及再生,结果产生大量体胚并再生成植株。

不少报道对黄瓜组织培养的影响因素做了探讨。侯爱菊等[55]认为外植体类型、基因型及植物生长调节剂对诱导黄瓜直接器官发生有显著影响,子叶节是最佳的外植体类型。杨爱馥等[56]研究认为愈伤组织诱导阶段和胚胎发生阶段分别采用9 %和6 %的蔗糖浓度,可促进体细胞胚胎发生;胚诱导培养基中添加6-BA 0.5 mg/L,以及愈伤组织诱导阶段甘露醇与蔗糖配合使用,可提高体细胞胚胎发生率。梅茜等[57]研究表明,苗龄和ABA是影响子叶分化形成不定芽的显著因素;加入适量的AgNO3可改善黄瓜愈伤组织的质地、促进芽的形成。与曹利仙等[58]试验结果相同。郭德章等[54]认为Ca2+浓度对黄瓜原生质体的稳定和细胞分裂有重要影响。李云等[59]研究后认为赤霉素处理离体黄瓜子叶不能诱导花芽分化,萘乙酸的促进作用不明显,激动素KT1.0诱导花芽分化的频率最高。但周俊辉等[60]认为l/2 MS培养基中附加0.10 mg/L 6-BA能显著提高离体黄瓜子叶的开花率,White培养基中附加2.00 mg/L的KT开花率也有明显提高。相同浓度的L-丙氨酸和L-酪氨酸均明显促进黄瓜子叶开花,而甘氨酸对黄瓜子叶开花则有一定的抑制。

在黄瓜单倍体和多倍体培养方面,杜胜利等[61]在国内首次建立了一整套通过未受房离体培养产生黄瓜单倍体植株的技术体系,再生频率达25 %。雷春等[62]通过射线辐射花粉授粉并结合胚培养从3个基因型中获得了单倍体植株。陈劲枫等[63]研究了异源三倍体黄瓜的离体繁殖的培养基配方最佳的不定芽诱导培养基为:MS + 6-BA 2.2 mg/L和MS + 3.0 mg/L KT + 0.2 mg/L NAA,然后丛生芽在MS + 0.2 mg/L 6-BA的培养基上伸长大约10 d后取整齐一致的芽在1/2 MS + 0.2 mg/L 6-BA培养基上生根。

4黄瓜遗传转化体系建立及基因工程改良

基因工程技术是现代生物技术改良作物品种的关键技术之一,在农业生产中有着广泛的应用前景。可应用于黄瓜上的转基因方法有农杆菌介导法、基因枪法、花粉管通道法和电激法等,目前以农杆菌介导法为主要方法。近几年来,广大科研工作者研究和建立了黄瓜高效遗传转化体系,并通过农杆菌介导将CMV-CP、CBF3、Cor15A、Chi、Glu、CTB/CS3、RS等基因导入黄瓜基因组。

陈峥等[64]的研究表明,在共培养的菌液中添加乙酰丁香酮,明显提高外植体的愈伤组织诱导率;延长农杆菌与外植体的共浸染时间至40 min,外植体的存活率和出芽率显著提高。姚春娜等[65]试验表明,超声波处理可以明显提高农杆菌对外植体的转化频率。侯爱菊等[66]建立了一套黄瓜遗传转化体系,适宜的选择压力为卡那霉素30 mg/L。金红等[67]也对影响遗传转化体系的因素进行了摸索。于静[68]、孙兰英[69]、赵隽等[70]均认为子叶节是黄瓜遗传转化体系的最佳外植体,最适宜的芽诱导培养基为MS + 6-BA 0.5 mg/L;子叶节预培养1～2 d,在添加6-BA 0.5 mg/L、乙酰丁香酮100μmo1/L,pH 5.2的MS培养基上进行培养,遗传转化效率最高。利用TDZ从子叶节上诱导出再生芽,效果优于BA。

金红等[67]将抗除草剂基因bar导入到黄瓜子叶中,获得落地转化株系。邓小燕等[71]构建成植物表达载体Pbinp-35S-CBF3。通过农杆菌介导转化黄瓜子叶,获得了具有卡那霉素抗性的黄瓜再生植株。张兴国[72]等也将冷cbf3基因和corl5a抗寒基因导入黄瓜基因组,创制出耐寒黄瓜新材料。白吉刚等[73,74]将拟南芥生长素结合蛋白基因转化黄瓜,获得的转基因植株单性结实能力增强。通过黄瓜离体子叶不定芽再生体系,陈丽梅[75]和林建丽[76]已分别将荧光素基因(luc)、ATT1基因和花生白黎芦醇合酶(RS)基因导入黄瓜,获得了阳性转基因植株。柏锡[77]获得了转组织型纤溶酶原激活剂基因的黄瓜植株。张国广[78]将来源于菜豆的几丁质酶(Chi)基因和克隆自烟草的β-1,3-葡聚糖酶(Glu)基因导入3个基因型的黄瓜基因组中。侯爱菊[66]、孙兰英[69]和杨成德[79]也利用农杆菌介导法将菜豆几丁质酶基因导入黄瓜。

5存在问题及展望

黄瓜有7对染色体,染色体组总长度750～1 000 cM,高饱和的分子连锁图应具有7个连锁群。目前构建的遗传图谱相对不饱和,整合后的连锁图谱虽然密度增加,但是不能覆盖整个基因组。被定位到图谱上的分子标记不多,与重要性状紧密连锁的标记就更少。因此,仍需对黄瓜分子标记进行研究,找到与性状紧密连锁的标记,为分子标记辅助育种和基因的定位克隆奠定基础。黄瓜组织培养以二倍体的研究居多,单倍体和多倍体的研究较少,黄瓜单倍体组织培养的技术在国内仍未成熟,黄瓜转基因技术也还停留在研究阶段,与实际应用还有相当差距,今后尚需进一步研究。

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篇（8）

    范云六(1930.5.16- ) 女。分子生物学家湖南长沙人。

    1952 年武汉大学农业化学系毕业。1960年获苏联列宁格勒大学生物学博士学位。回国后任中国科学院微生物研究所副研究员。1980年赴美国, 先后在 Wisconsin 大学Madison分子生物学室及西北大学医学院分子生物系(Chicago)从事研究工 作。1982年回国后历任中国农业科学院生物技术研究中心主任、分子生物学实验室 主任、研究员、博士生导师、《中国生物工程学报》、《中国农业生物技术学报》副主编。1997年当选为中国工程院农业、轻纺与环境工程学部委员。是国务院学位委员会学科评议组委员,中国农业生物技术学会副理事长,中国农学会新技术委员会副主任,国家自然科学基金委员会第二届学科评审组成员,农业部第二届科技委 员会委员, 国际水稻遗传学会遗传工程常务委员会委员,FAO/UNDP亚洲植物生物技术网顾问、中国项目负责人及棉花抗虫基因工程的区域合作项目主持人。长期从事植物分子学和基因工程的研究,是中国基因工程和农业基因工程的主要开拓者和奠基者之一。

    在国际上首次报道异属外源基因在小肠结肠炎耶氏菌中的转移和表达;Bacillus sphaericus 杀蚊蛋白基因的定位,及杀蚊与不杀蚊菌株在分子水平上的差别; Bacillusthu ringiensis Subsp.galleriae的杀虫晶体蛋白基因;水稻种子储存蛋白(prolamin)基因特异性表达序列的克隆、结构及功能。在植物抗虫基因工程方面,对两个高效杀虫Bt.晶体蛋白基因进行克隆、修饰改造、重组并转化到重要农作物和林木。研究成果“球形芽孢杆菌Bs-10生物灭蚊剂的研制及其 开发应用”获1989年国家科技进步二等奖;“苏云金芽孢杆菌S-内毒素基因导入水稻原生质体再生植株”获1990年农业部科技进步二等奖。着有《基因无性繁殖》、《微生物与分子遗传学》(合作)等;撰有“杀虫芽孢杆菌的分子育种”等论文140余篇。

篇（9）

2植物内生微生物研究的基本特点

首先应该指出，国际国内植物内生微生物研究最大的特点是其范围之大、涉及微生物的种类之多样、功能之繁杂、潜力之广阔。据现行学术界通用的概念和范畴，只要是有机会在植物体内出现的微生物，几乎无所不包含在植物内生微生物的范畴之内[13-15]。这个特征决定了植物内生微生物的研究领域是广阔的，所涉及的学科除生物科学类各基础学科外，还有农学和林学类各基础学科、药物化学、医学、生物工程、食品保藏与加工等多方面的学科。因此，植物内生微生物的研究适合多领域共同协作，在视角和概念运用等方面出现多元化也是很自然的。第二，植物内生微生物基本功能是多层次的。最基本的层次是微生物本身的显。这种功能以微生物的分离物为基础、在人工培养时即得以表达，可通过人工培养以及人工发酵进行研究、挖掘和改良，我国这方面的研究报告最多[16-18]。第二层次是微生物和宿主植物形成共生体(Symbiota)所表现出来的功能。就像绝大多数产毒素的冷季型禾本科植物与其Epichloae类内生真菌的共生体那样，这种毒素的生产和积累的功能不是植物或微生物单独所具有的，或者单独能达到的强度和高度，只有通过宿主植物和内生微生物形成共生体后才体现出来[19-21]。第三层次是内生微生物/宿主植物共生体在不同环境中所表达出来的不同功能或不同程度。上述产毒Epichloae类内生真菌和其宿主植物的共生体也不是在任何时候、任何环境中都能生产和积累毒素，在某种特定的环境条件下生产毒素(多)，在另外的条件下则少生产或根本不生产毒素[19,22]。植物生长环境直接介入微生物和宿主植物共生体的生物学特性的表达。这一现象十分符合植物和微生物相互作用的基本规律，可能对利用植物内生微生物的生理活性物质进行生物制药研究和开发的科研人员也会有积极的启发。第三，植物内生微生物给人类带来的影响不全是有益的，有时也会出现有害的一面。从文献的描述来看，这一点在我国目前仅在少数研究中引起了注意。黑麦草内生真菌、苇状羊茅内生真菌、疯草内生真菌等该宿主植物带来的毒素生产和积累则是最突出的例子。无论是产毒的禾本科植物内生真菌还是疯草内生真菌，已经被人们发现的这些有害事例已经给社会造成了巨大的损失[19,23]。另外，虽然没有出现鹅观草致毒的报道，但从其中的内生真菌中也检测到了一些毒素生产基因(王志伟等，未发表)。因此，我们有必要对植物内生微生物给人类带来有害影响也给以足够的关注。同样，我们固然可以期望植物内生微生物给宿主植物带来或加强抗菌作用(Antagonism)、化感作用(Allelopathy)等抑制其它生物生长和发育的功能，在植物抗病、抑制杂草等方面起到一定的正面作用。但另一方面，这些作用是否会导致区域内生物多样性的降低[24-25]，产生新的生态问题？这些都需要今后去认真评价。第四，植物内生微生物的功能一部分可通过生物学/生物化学的特征表现出来，另有一部分功能必须通过生态学的方法才能加以研究和利用。新西兰在飞机场及其周边大规模种植产毒素Epichloae类内生真菌和其宿主植物共生体，以此驱避在机场聚集的鸟类(JohnCuradus，私人通信)。这是通过生态学的方法对植物内生微生物的功能加以利用的一个代表性事例。在我国，利用植物内生微生物进行植物病虫害的生物防治也是这类事例中的典型[25-27]。在这些情况下，内生微生物和其宿主植物的共生体特征的稳定表达就十分重要。一般来说，植物内生微生物作为药用微生物利用时，微生物本身相对重要一些，而作为农用资源或环境修复手段加以利用时，共生体的特征则往往更加重要。

3我植物内生微生物研究的发展和特点

进入21世纪，特别是近10年来，我国植物内生微生物的研究发展迅猛。据最保守统计，在我国发行杂志上由我国科研人员发表的植物内生微生物的论文(篇名中含有“内生菌”、“内生细菌”或“内生真菌”字样的论文)在2008年以后每年都超过200篇，2013年论文总数已逼近300(图1)。考虑篇名中没有体现出来的论文以及在国外发表的论文，我国科研人员近年来发表的植物内生微生物研究的论文大约每年可达400篇以上。研究领域也全面开花，基本形成了4大板块、24个分支的局面(表1)。至此，我国已形成了一支队伍庞大、成果丰硕的科研力量，在国际植物内生微生物研究中占有十分显要的地位。从整体趋势来看，我国植物内生微生物研究的特点可概括为“四多四少”。资源探索多、分离培养多、活性检测和生物功能研究多，基础性前期工作多；方法研究少、涉及林木少、与宿主的关联少、实际应用少。特别是以药物开发为目的的资源探索性研究报告最多，以抗菌、抗肿瘤等指标为主的药物开发指向的论文大量出现，形成了我国植物内生微生物研究中最耀眼的亮点[17,28-29]。植物内生微生物研究以生理活性检测以及活性物质探索为主要范式(Paradigm)之一，思路清晰易懂、方法简单、实施容易，是研究生训练的好材料。关注我国植物内生微生物论文数量的上升时机，也不难发现其上升趋势和研究生毕业数量的上升基本同步(图1)。从论文数量整体来看，从20世纪末开始我国科研人员在本国的科学杂志上(中国学术期刊网络出版总库收录部分，1979-2013年)，植物内生微生物的研究有了飞速的发展。在21世纪的第一个10年中，我国关于植物内生微生物研究的突飞猛进，论文数量从2000年的14篇增加到2010年的257篇，翻了18.4倍(图1)；研究对象也从Frankia等非共生固氮根瘤菌为主、加上几个关于红豆杉内的紫杉醇生产菌以及冷季型禾本科植物中的麦角菌类真菌等零星报道，发展到包括草本、木本、单子叶、双子叶以及蕨类等数十科近百属植物中的微生物；研究方向也增加到包括医药、农业、环境、食品等多个领域(表1)。最近几年来，植物内生微生物相关的论文数量继续增加、研究范围继续扩大，形成了我国微生物学研究中发展最快、研究人员增长和人才积累最快、研究范围扩大最快的领域。在这个领域中，显示各种生理活性、具有潜在的药物开发价值的植物内生真菌以及它们所生产的生理活性物质不断出现，具有抗病虫害活性的内生微生物菌株也大量积累，新的微生物物种被相继提出，并不断开发出重金属抗性增强、难降解化合物的分解等新的应用功能。同时，通过参与植物内生微生物研究而得到基本科学训练的年轻学者也大量进入社会，我国植物内生微生物的研究蕴含着巨大的发展潜力。但是，我国植物微生物研究发展不平衡。在我国的期刊上发表的研究报告主要集中在医药方向和农业方向，尤其是以生物医药开发为目标的药用植物内生微生物的论文数量尤为突出[17,28-29]。而在大尺度生态学中十分重要的天然林木以及草原野草中的内生微生物则报道相对较少[12,30-33]。在研究程度上也存在着“初步研究多、深入追究少”的特点。在生物活性和活性物质研究方面，分离和初步鉴定多、周密的分类鉴定少，活性菌株的初级筛选多、达到或接近可应用水平的筛选少，活性检测和物质初步提纯多、化合物纯化与鉴定少，发展到后期应用的事例则寥寥无几，有关生理活性物质生产的基因及其调控的研究则更少[17,29]。在生态学研究方面，也存在微生物的群落结构、生态分布、生活史研究、培养条件的优化等都比较少的倾向[33-36]。此外，微生物的分离技术、培养技术、微生物的消除技术、接种技术等开发还相对薄弱。考虑这些内生微生物的农业应用，能将植物内生微生物进行工具化的上述操作技术也有待于今后进一步开发。因此，我国的植物内生微生物研究的质量进一步提高、应用面继续扩大、实用性大幅度增加的空间依然很大。

4我植物内生微生物研究的成

4.1医药指向的研究

1993年，Strobel等发表了关于红豆杉内生真菌合成紫杉醇这一发现，在国际上形成了药用植物内生微生物开发的范式。受此范式影响，我国医药指向的植物内生微生物研究以药用植物为材料居多，尤以红豆杉类植物、红树类植物、鬼臼类植物、石斛等兰科植物以及银杏等植物较为常见。红豆杉属(Taxus)植物主要有短叶红豆杉(Taxusbrevifolia)、红豆杉(T.wallachiana)、南方红豆杉(T.chinensisvar.mairei)、云南红豆杉(T.yunnanensis)、东北红豆杉(T.suspidata)等，我国微生物学工作者从中分离得到了紫杉霉属(Taxomyces)、镰孢霉属(Fusarium)、链格孢属(Alternaria)、拟盘多毛孢属(Pestalotiopsis)、曲霉属(Aspergillus)等植物内生真菌和内生细菌。从这些微生物中又分别检测到了抗肿瘤、抗氧化、抗动物病原物、抗病原媒介物、抑制特定酶活性等生物活性，分离到了生物碱类、苯丙素、萜类、醌类、脂类、酮类、酚类、有机酸类、甾体类等活性化合物及其衍生物，其中关于紫杉醇生产的研究报告最多[17,28-29,37-38]。常用的红树类植物主要包括生长在包括港澳地区在内的华南沿海的红海榄(Rhizophorastylosa)、秋茄(Kandeliacandel)、木榄(Bruguieragymnorrhiza)、桐花树(Aegicerascorniculatum)、白骨壤(Auicenniamarina)、海漆(Excoecariaagallocha)等。我国微生物学工作者从中分离得到了链格孢属(Alternaria)、曲霉属(Aspergillus)、芽枝霉属(Cladosporium)、镰孢霉属(Fusarium)、拟青霉属(Paecelomyces)、拟盘多毛孢属(Pestalotiopsis)、青霉(Penicillium)、茎点霉(Phoma)、叶点霉(Phyllosticta)、木霉(Trichoderma)、芽孢杆菌属(Bacillus)等植物内生真菌和内生细菌[39-41]。从这些微生物中又分别检测到了抗菌、抗肿瘤、抗氧化等活性，分离到了肽类、多糖类、尿囊素、异香豆素等活性化合物[37,40-42]。小柴科的桃儿七(Sinopodophyllumhexandrum)、八角莲(Dysasmaversipellis)、南方山荷叶(Diphylleiasinensia)等鬼臼类(Podophylloideae)植物内生微生物中有些菌株能合成具有抗肿瘤活性的鬼臼毒素(Podophyllotoxin)；银杏(Ginkgobiloba)的内生微生物中有些具有明显的抗氧化作用；夹竹桃科的长春花(Catharanthusroseus)的内生微生物中，镰孢霉属(Fusarium)真菌等有些能合成具有明显的抗癌作用的长春新碱(Vincristine)；天麻(Gastrodiaelata)、石斛类植物(Dendrobiumspp.)等兰科(Orchidaceae)植物中的密环菌属(Armillaria)、角担菌属(Ceratobasidium)、皮伞菌属(Marasmius)、镰孢霉属(Fusarium)、丝核菌属(Rhizoctonia)等内生真菌也生产多种生理活性物质，获得了高度的关注[17,29,37]。关于药用植物的内生微生物及其药物指向的生理活性物质的研究在我国如火如荼，从各个角度总结出来的综述也层出不穷[9,37,43-44]，在此不一一赘述。但是王剑文，谭仁祥等提出的利用内生菌寡糖诱导黄花蒿(Artemisiaannua)发根(Hairyroot)合成青蒿素(Artemisinin)的研究提示了植物内生微生物利用的一个新方向[45]，提示了植物内生微生物的作用并非一定要以微生物为主的思路，唤起我们对内生菌和宿主两者的相互作用的关注，值得借鉴。

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按

2现代农业的主要节水措施

2.1节水技术措施

节水技术措施主要包括输水工程和灌溉技术。在输水方面,以山东省为例,全省平均渠灌区输水损失量在50%左右,而以色列小于10%,美国小于22%。因此,输水工程中的节水潜力巨大,可以进行渠系配套、渠道防渗、低压管道输水等工程。节水灌溉技术如“小白龙”、滴灌、渗灌等,用水量仅为常规灌溉用水量的30%～50%,节水效果明显。

2.2节水农业措施

通过田间节水,抑制土壤蒸发和作物蒸腾,提高农田水分利用效率,是发展节水农业的主要措施之一,主要包括适水生产、抗旱育种、节水高效灌溉制度、农田保墒技术、培肥地力等[3]。根据有关研究成果,通过上述措施,可提高水分利用率30%左右。

2.3节水管理措施

节水潜力的40%在于管理,只有科学的管理,才能使其他节水措施发挥应用作用,建立完善的管理机构,健全规章制度与法规,大力推广现有的科技成果和先进技术,管好水、用好水,使水资源发挥其最大效益。

3农业高效用水技术