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經典的iPSC技術路線主要包括以下步驟:①選擇宿主細胞;②選擇外源重組因子;③重組因子導入宿主細胞;④重編程產生iPSC;⑤iPSC的鑒定及分化。
1.1宿主細胞來源Yamanaka將小鼠體細胞誘導為iPSC開啟了該技術的先河,之后人、大鼠、猴、豬、綿羊,甚至一些瀕危動物的iPSC系紛紛建立。就人類而言,目前已從皮膚成纖維細胞、角質成形細胞、羊水、神經前體細胞、外周血細胞,甚至尿液中獲得iPSC。不同組織來源細胞重編程效率及所需因子不同。不僅iPSC分化能力因人而異,在表觀遺傳穩定性和癌基因的表達方面也存在男女有別現象。使得iPSC技術應用于臨床個體治療更具挑戰性。
1.2重組因子的選擇及導入方式經典的Yamanaka因子在癌細胞中存在超表達、整合型載體可導致插入突變,且誘導效率非常低。因此,iPSC研究者一直致力于尋求更安全、簡單、有效的誘導策略。Anokye-Danso等應用微RNA調控技術,不使用轉錄因子高效誘導iPSC。Zhou等和Kim等分別利用Yamanaka四因子的融合蛋白和穿膜肽與轉錄因子蛋白的融合蛋白,直接誘導受體細胞為iPSC,但效率較低。一些學者利用腺病毒、質粒載體瞬時轉染靶細胞,或利用Cre/LoxP系統、oriP/EBNAI系統及piggyBac轉座系統將外源基因整合后再特異性切除,從而得到不含外源基因整合的iPSC,但是存在基因重排及效率低下現象。而一些小分子化合物(如丙戊酸、曲古抑菌素A、維生素C、篩選激酶抑制劑、BIX-01294、5-AZA、Wnt3a、Zscan4因子)的應用可顯著提高iPSC的產生效率。
1.3iPSC的誘導分化Zhao等利用iPSC通過四倍體囊胚注射得到存活并具繁殖能力的小鼠,證明了iPSC的全能性。目前,人們已成功地將iPSC在體外定向誘導分化為神經細胞、造血細胞、胰腺細胞、肝細胞、血管內皮細胞、心肌細胞、平滑肌細胞、耳蝸毛細胞、色素細胞等類型細胞。
1.4iPSC機制相關研究突破研究人員長期受困于體細胞重編程的具體機制。Polo等繪制出體細胞重編程為iPSC的分子線路圖,證實誘導過程引起了兩次轉錄波,分別是由c-myc/Klf4和Oct4/Sox2/Klf4驅動,并確定了重編程過程中路障基因。基于iPSC技術已證明細胞的分化過程并非不可逆轉,研究人員利用細胞直接重編程技術將已分化細胞直接轉化成特定譜系的細胞,利用間接譜系轉化技術部分去分化生成多潛能祖細胞,為干細胞研究開辟了新思路。
2臨床應用前景
iPSC因其分化全能性、體外易擴增、易于基因干擾或過表達等特性,在再生醫學、藥物研發評價、組織工程等領域有廣泛應用前景。
2.1疾病特異iPSC動物疾病模型由于種屬差異,不能真實反映人類疾病,利用疾病特異的iPSC系建立的iPSC疾病模型則可彌補這一缺陷,還可在免疫缺陷動物體內觀察疾病。當前已建立包括神經系統疾病(帕金森病、亨廷頓病、肌萎縮側索硬化癥、脊髓性肌萎縮、唐氏綜合征、脆性X綜合征),血液系統疾病(范科尼貧血、鐮刀細胞型貧血、β地中海貧血、原發性骨髓纖維化),代謝系統疾病(1型糖尿病,Ⅲ型戈謝病,Shwachman-Bodian-Diamond綜合征、肌營養不良、萊施-奈恩綜合征)及其他疾病(右心室心肌病)等特異的iPSC系。
2.2藥物研發及篩選大規模藥物篩選需要很多細胞,iPSC可以無限增殖,并且疾病特異iPSC本身就是篩選藥物的目標。Takayama等導入Foxa2及肝細胞核因子1α到人類ESC/iPSC產生具有代謝功能的肝細胞樣細胞,對篩查藥物肝毒性具有重大意義。Lippmann等將iPSC轉化為血腦屏障的內皮細胞,可用于神經系統疾病藥物高通量篩選或藥物神經毒性檢測。Egawa等利用肌萎縮側索硬化癥患者iPSC分化而來的神經細胞來篩選并確認藥物效果,發現漆樹酸具有改善神經異常的作用。
2.3組織工程學應用用干細胞培養的人體組織是理想的器官再造來源。英國已經報道利用3D打印技術為癌癥患者重塑面部,Faulkner-Jones等將3D打印拓展到人ESC范圍,當3D打印技術能夠兼容iPSC時,組織工程學將邁上一個新的臺階。
2.4臨床疾病治療
2.4.1神經系統疾病帕金森病是一種常見的神經退行性疾病,目前治療手段只能改善癥狀。Kikuchi等利用iPSC分化出能產生多巴胺的神經細胞,然后移植到帕金森病猴子腦部,這些細胞存活半年以上,并持續釋放多巴胺,很大程度上減輕了患病猴子的癥狀。Jiang等將帕金森病患者和健康志愿者皮膚細胞來源iPSC誘導為腦細胞并對比,觀察到parkin基因發生突變產生自由基破壞多巴胺神經元是帕金森病發病機制之一。除帕金森病外,在阿爾茨海默病、脊髓側索硬化癥、脊髓肌肉萎縮癥及舞蹈癥等神經退行性疾病研究中,iPSC也取得許多進展。
2.4.2血液系統疾病Hanna等將人類鐮刀型貧血癥小鼠皮膚成纖維細胞建立的iPSC,通過同源重組技術獲得正常基因型iPSC,誘導為造血干細胞并移植后可治療動物模型的鐮狀細胞性貧血。Xu等用iPSC來源的內皮前體細胞和內皮細胞移植到血友病小鼠肝臟中,病鼠出血癥狀得到了改善。Raya等獲得了基因修飾后的貧血癥患者特異性iPSC,其能夠分化成表型正常的髓系和紅系造血祖細胞。最近,日本學者利用iPSC培養出一種能產生促紅細胞生成素的細胞,有望用于治療腎性貧血。
2.4.3心血管系統疾病2008年,Schenke-Layland等成功地將小鼠iPSC在體內和體外分別誘導出了心肌細胞。之后,Nelson等將iPSC分化得到的心肌細胞移植入具有完整免疫系統的成年小鼠梗死心臟內,能夠觀察到功能性的新生心肌。Tohyama等使用不含葡萄糖的低成本培養液獲得大量純度高達99%的心肌細胞,且幾乎不存在癌化風險。而Zhang等證實iPSC具有分化為心房、心室和竇房結細胞等的潛能。
2.4.4感官疾病感音神經性聾的主要原因是毛細胞及螺旋神經節細胞退變和死亡,而其治愈需要相關結構的修復或再生。Nishimura等將iPSC來源神經祖細胞移植到小鼠耳內,觀察到這些神經細胞開始表達谷氨酸神經元的標志性因子,表明iPSC可用于螺旋神經節損傷的再生修復。Oshima等使用小鼠ESC及iPSC成功分化出了功能性內耳毛細胞。Mizutari等使用γ-分泌物抑制劑抑制Notch信號通路,刺激支持細胞轉變為毛細胞,首次證明成熟哺乳動物的感音毛細胞也能再生。感音毛細胞的損傷導致聽力損失,感光細胞的損失則導致視力損失。Meyer等將iPSC分化為視網膜色素上皮細胞,成功治愈1例回旋狀脈絡膜視網膜萎縮癥患者。Singh等將發育中的感光細胞移植到盲鼠眼睛中,能夠再次形成視網膜的整個光敏感層,恢復視覺。
2.4.5內分泌系統疾病Tateishi等將正常人iPSC培養成胰島素分泌型的胰島細胞,其不僅能分泌C肽和胰高血糖素,而且能通過感受葡萄糖的刺激來調節C肽的分泌。Maehr等用1型糖尿病患者的成纖維細胞來源iPSC分化出了具有胰島素分泌功能的細胞。這些研究使糖尿病患者特異細胞治療成為可能。
2.4.6生殖系統疾病Park等將iPSC體外分化并分離得到原始生殖細胞,其與體內分離的原始生殖細胞在基因表達上極相似。Hayashi等將小鼠ESC和iPSC在體外誘導成為原始生殖細胞樣細胞并分化為功能正常的和卵子。如果能進一步將人原始生殖細胞體外分化為和卵子,就有望治療不孕不育癥。
2.4.7運動系統疾病杜氏肌營養不良是一種X染色體隱性遺傳病,患者早期即出現肌肉無力或萎縮,嚴重威脅生命安全。Filareto等將杜氏肌營養不良小鼠皮膚細胞重編程為了iPSC,進行遺傳修復,再分化成骨骼肌干細胞進行移植治療,能產生功能性肌肉,并檢查到新形成的肌纖維表達修復后的標記,證明了iPSC技術結合遺傳修復技術治療杜氏肌營養不良的可行性。Diekman等利用iPSC在小鼠實驗中培育出無再生能力的軟骨,有望成為人造軟骨組織的來源。
2.4.8腫瘤Chen等用小鼠iPSC培育出了癌癥干細胞,并確認其發展成癌細胞的過程。Yang等發現人類iPSC來源的神經干細胞可以靶向腫瘤,或可用于聯合基因治療,抑制腫瘤生長。Vizcardo等從惡性黑色素瘤患者體內提取出T淋巴細胞,誘導出iPSC再分化成為T淋巴細胞,發現這些T細胞能夠識別黑色素瘤特異性蛋白黑色素瘤抗原1,繼續攻擊癌細胞。此方法能夠大量培養T淋巴細胞,有望在此基礎上開發出治療癌癥的新型免疫療法。
2.4.9其他人類疾病CCR5(C-Cchemokinereceptortype5)是人類免疫缺陷病毒進入靶細胞的重要輔助受體,缺乏CCR5使人類免疫缺陷病毒不能感染人體。Yao等用鋅指核酸酶技術剔除患者iPSC的CCR5基因,并誘導成造血干細胞,為艾滋病的治療提供一條新的可能途徑。Arakaki等將小鼠iPSC與小鼠齒源性上皮細胞共培養,轉化為成釉細胞,且含有作為牙釉質成分的成釉蛋白,這對牙齒再生和修復研究至關重要。
3展望
緩沖材料及其應用
1常用緩沖材料
發泡植物纖維是近幾年來研究的一個熱點,國內外都在努力開發這類材料。國外主要研究不添加化學發泡劑,通過水蒸氣的作用發泡,形成顆粒型發泡紙漿;而國內則是采用發泡劑產生發泡,工藝較簡單,但是生產和使用后對環境具有隱患,該技術還有待改進和提高。順應當代環保及綠色理念,許多新型緩沖材料不斷產生。成培芳等以淀粉/纖維作為原料制備可降解緩沖包裝材料。Shi等和Lu等分別以向日葵莖稈和毛竹竹漿作為開發生物緩沖包裝材料的原料,與發泡聚乙烯材料相比較,其物理特性和緩沖系數表現出更好的防護性能,并且安全無污染,可以替代石化產品作為新型的生物緩沖包裝材料。
2緩沖材料的減振作用
研究各種緩沖材料的減振效果,有助于設計和開發減振包裝。不同緩沖材料類型、緩沖材料的厚度、包裝結構吸收振動沖擊的能量不同,減振效果表現不同。緩沖材料對果蔬振動保護的作用主要在于緩沖襯墊對沖擊能量的吸收、沖擊對緩沖襯墊的壓縮變形,緩沖材料的種類、厚度、包裝結構對其減振效果都有一定的影響。了解各種因素對減振效果的影響對減振包裝設計具有很強的理論指導作用。
2.1材料種類
具有高滯后吸收能量的材料,如塑料、紙板、泡沫、植物纖維等,均能夠減少運輸中振動損傷的程度,但是不同的緩沖材料對果蔬減振效果不同。Raghav和Gupta用寬松的水稻秸稈和紙碎片作為水果層之間的緩沖材料,發現沒有緩沖包裹的水果比包裹的水果腐爛速度要快得多,說明水果層之間的緩沖材料有利于減少運輸振動損傷。以竹籃為包裝材料時芒果損傷程度嚴重,以泡沫網包裹的瓦楞紙箱對芒果具有最優的保護作用。紙包裹和泡沫網都能大大減少黃花梨的運輸振動,泡沫網緩沖材料對于保持黃花梨貯運品質效果更好,而紙包裝的黃花梨酶活性比泡沫網箱高出許多,但是硬度反而降低。Jarimopas等發現塑料和紙板均具有降低沖擊損傷作用,但是紙板的減振效果優于塑料板,緩沖能量與蘋果的大小無關。Chonhenchob和Singh認為紙板緩沖和泡沫網緩沖材料具有相似的保護作用,但是紙板包裝更有利于番木瓜的成熟。但是Çakmak等認為在中長期高速運輸過程中,紙板包裝運輸增加了果品內部的溫度,導致果品品質的降低,而聚苯乙烯包裝盒可以減小這種負面反應。李春飛等也發現,采用瓦楞紙板襯墊、發泡塑料網作緩沖包裝時,均可有效地降低蘋果損傷率,發泡塑料網對蘋果的整體保護特性優于瓦楞紙板襯墊。
2.2材料厚度
不同厚度的緩沖材料產生不同的緩沖作用,在一定范圍內,緩沖材料的厚度越大,緩沖吸收能量越大,減振效果好。多層瓦楞紙板能量吸收顯著大于單層,多層瓦楞紙板抗沖擊能力強,雙壁瓦楞紙板箱較單壁有利于減少蘋果的損傷率。當緩沖材料厚度超過一臨界值時,甜羅望子損傷率不再發生變化,以30%5mm大小的泡沫球與甜羅望子混合在15cm直徑、20cm高度的瓦楞紙箱中,甜羅望子的損害率最小。
2.3包裝結構
包裝結構的不同對緩沖性能也有一定的影響,盧立新等研究表明,瓦楞紙板襯墊與隔檔可以減小梨損傷率達15%~25%,瓦楞紙板襯墊、隔檔以及網罩的聯合包裝形式可以使梨損傷率減小35%~45%。實際物流過程中,果品常常堆積多層,研究發現多層蘋果的總損失體積與其吸收總能量存在線性關系,而其中的單個蘋果不存在線性關系,盧立新建立了多層果實跌落沖擊模型。
包裝箱所處堆碼層數對果實的振動損傷有重要的影響,最上層包裝箱內梨果實的損傷最大,最下層梨果實的損傷次之,中間層梨果實的損傷最小;在同一包裝箱內,最上層梨果實損傷最大,中間兩層次之,最下層最小。但是李春飛等研究發現,瓦楞紙板內部隔檔可以減小蘋果的損傷率,同一種緩沖包裝的中間層蘋果的損傷率最大,底層蘋果損失率次之,頂層蘋果損傷率最小。雙壁瓦楞紙板箱較單壁減振效果較好,多層瓦楞紙板作為緩沖介質夾層結構減振效果較好,因為多層波紋夾層結構振動能量吸收顯著大于單層結構,多層瓦楞紙板具有重復抗沖擊能力,減小果實的振動損傷程度。
模擬振動試驗
運輸過程中不同路面造成的沖擊和振動之間的加速度存在明顯差異,在模擬振動損傷時,必須把沖擊和振動分開,達到實際振動隨機性。通過模擬運輸試驗,在實驗室內再現實際運輸環境,通過包裝內果蔬的損傷情況來評定包裝系統的減振效果,是目前開發或改進緩沖包裝,解決果蔬運輸損傷的最有效途徑。康維民等通過模擬運輸振動試驗,確定了運輸模擬試驗的振動頻率、振動加速度、振動時間參數。Thompson等通過模擬振動運輸開發了一套新的水果包裝系統,當結合一個塑料翻蓋或瓦楞紙板控制器時,這套包裝運輸系統幾乎可以防止梨的所有振動損傷。
1振動頻率
通過模擬實際運輸條件,在一定頻率范圍內進行振動掃描,確定共振頻率。黃翔飛等發現,共振頻率隨著包裝箱層數的增加而增大,箱內梨果實的共振頻率隨著激勵源加速度的增加而減小。在相同加速度條件下,振動頻率越小,梨越容易產生損傷。因此,果蔬損傷主要產生在低頻范圍內,Barchi等研究發現,在頻率為13-25Hz范圍內,枇杷損傷從底部到頂部逐漸加強。Shahbazi等模擬卡車運輸西瓜的研究中也發現,在7.49Hz和13.03Hz產生損傷率峰值。但是,Berardinelli等模擬梨運輸振動損傷時發現,振動頻率與振動加速度會產生交互作用,在出現振動加速度峰值的頻率范圍內,不同包裝箱所處位置所受的振動加速度不同,因此在減振包裝設計時,應考慮到多方面的影響因素。
2振動加速度
振動加速度分為穩定振動條件和隨機振動條件下的加速度,隨機振動條件下進行模擬振動試驗,以隨機振動加速度進行實際運輸時間的振動,水果的振動損傷和實際運輸條件下的相同。振動時間和振動加速度具有相關性,為提高試驗效率,縮短試驗時間,在進行模擬振動試驗時,可以通過改變振動加速度來確定振動時間。模擬振動時間越長,梨果實損傷越大。
振動時間對梨果實損傷也受到包裝方式的影響,不同包裝方式條件下,梨果實損傷隨振動時間的變化不同。振動加速度越大,梨越容易受損傷,西瓜振動損傷隨著加速度的增加而增加,而且西瓜肉的損害明顯高于西瓜皮。貨車前后部的振動加速度幅值最高峰分別是0.51和0.83m/s,車廂后部的振動加速度顯著高于車廂前部,使得車廂后部的梨損傷要高于車廂前部同樣高度堆放的。在車廂內同一位置,頂部塑料箱所受的振動加速度高于底部塑料箱,因此,裝載頂部塑料箱內的梨損傷情況顯著高于裝在底部塑料箱的。但是Zeebroeck等研究發現在高峰值加速度時,位置從高往低,擠壓不斷加強,因此蘋果受到的擠壓損傷逐漸增加。
3振動損傷檢測
果蔬模擬損傷運輸過程中往復振動產生的損傷,可以根據Palmgren-Miner理論和S-N曲線來定量評價。果蔬因振動引起的機械損傷會產生一系列生理異常,影響果蔬的貯藏,如表皮腐爛、呼吸加強、乙烯釋放量增多、電導率升高等。Jiang和Shiina研究表明,以表皮破損程度、呼吸和乙烯、電導率和吸光度為指標,可以評價振動引起的果蔬損傷程度。
由于果蔬損傷后能量吸收發生變化,可以通過能量吸收、聲波和超聲波、X射線、熒光、核磁共振等物理方法來檢測振動損傷。通過實驗室模擬公路運輸果蔬所受的振動,可以從振動頻率、振動加速度和振動時間等不同方面來研究果蔬振動損傷模型,有很強的理論指導意義和現實價值,有助于加強貯運中果蔬保鮮和減少果蔬損傷,同時也是減振包裝設計步驟中關鍵的一環。
減振包裝設計
減振包裝,又稱為防振、隔振包裝,它是通過在包裝內設計具有高阻尼特性的隔振墊層,使外界振動傳遞到被包裝產品后,產品被激勵的加速度不超過脆值,減小產品在功能和形態上的損傷。減振包裝設計形式大致可以分為兩類:一類是以防沖擊破損為主的包裝設計,應選擇具有強壓縮能力、高彈性的材料,適用于沖擊破壞強度高于振動破壞強度的產品;另一類是以減振為主的包裝設計,側重強衰減能力、高阻尼特性材料,適用于由于長期運輸振動易產生疲勞損傷、脆值低的產品,例如振動敏感性強的水果和蔬菜,因此果蔬的減振包裝設計常以防振為主要目標。
減振包裝設計的核心在于調節防振襯墊的傳送率來控制產品的共振響應,產品、容器以及高阻尼性材料構成產品包裝系統,可以看作“質量-彈簧系統”模型,當忽略外包裝箱的彈性和緩沖材料的質量時,可視為單自由度線性模型。
果蔬減振包裝設計必須按照一定的要求進行。首先,必須確定果蔬流通環境的條件,了解果蔬自身生理和力學特性,設計襯墊材料的結構和尺寸;然后,進行模擬振動損傷試驗,確定振動環境條件,主要是振動頻率、加速度及最大耐受時間;最后,確定在既定振動環境條件和損傷率下果蔬振動損傷脆值、疲勞損傷閾值,果品允許損傷率的確定要綜合考慮果品自身特性、運輸條件及綜合成本等,確定襯墊材料的種類。在以上基礎上,確定不至于引起果品過度損傷的系統振動傳遞率,選擇合適的襯墊,設計合理的包裝結構,最后進行振動模擬試驗,進行試驗校核。
在將繼電保護自動化技術應用到電力系統中之后,能夠降低電壓,同時增強電流,但會導致各項運行參數出現與實際參數不相符現象。繼電保護自動化系統擁有自動切斷電力系統線路的功能,以維護電力系統的正常運作。供電系統采用的監控技術是衛星定位,該技術的運用,有助于及時發現系統運行過程中存在的問題,同時借助電路的遠程操控方式,分析產生故障的原因,并采取措施加以維護。繼電保護裝置具有很多特點,如操作簡單、維護方便、參數自動分析對比等,能夠給予供電系統有效的保護。在現代網絡技術不斷發展的同時,繼電保護裝置也處于不斷更新還換代中。通過對網絡技術的應用,繼電保護裝置的實用性不斷增強,促使人力資源使用效率得以提高。
2電網系統中對繼電保護自動化技術的具體運用分析
2.1繼電保護自動化技術對線路的接地保護
對于電力系統自動化保護裝置,從線路接地的不同設置上來說,有兩種不同的方式。第一種是要保證電路出現問題時,第一時間將電源切斷,從而保障電路整體的安全性,這種是在大電流情況下實施的保護措施,因此被稱為大電流型接地保護電路。而另一種則是要保證在電路出現小問題時,及時發出預警信號,使相關人員能夠盡快維修,這種電路主要針對小電流經過情況下實施的保護措施,也被成為小電流型接地保護電路。當電力系統電路粗線出現問題時,采取一定的措施,可以在短時間內,促使電路恢復正常運轉。以下三種為比較常見的情形:(1)零序電壓。在正常的電路系統中不存在零序電壓情況,電力系統的三個電壓屬于對稱關系,且每一個系統都相互獨立。但當電路出現問題時,零序電壓會在電路中出現,保護裝置將在這種情況下,則會對系統發出預警信號,并自動完成電壓降低工作,使得維修人員能夠及時根據電壓情況確定故障來源。(2)零序電流。電路出現問題時,零序電壓的產生,會引發零序電流的升高。此時,保護裝置會自動斷開電源,最大限度的保護整個電路。(3)零序功率。零序電流的升高范圍,隨著故障的出現而保持相對穩定性,此時的零序功率會自動改變方向,這樣就能夠確保裝置,有效預測整個電路的故障,并給予相應的保護。
2.2繼電保護自動化技術對變壓器的保護
變電器在電力系統中扮演著重要角色,其能夠改善電力系統的運行狀態,達到穩定運行的目的,同時強化電力系統的運行安全性,防止電力事故的發生。
2.3技術是影響變壓器的關鍵性因素
(1)變壓器接地保護。電壓器的種類有兩種,分別為接地和不接地。對于第一種可以通過零序電流對其進行保護。而第二種則通過零序電壓進行保護。(2)變壓器瓦斯保護。變壓器在應用的過程中存在一定的危險性,尤其是絕緣材料、油料等易被分解的物質,在具體應用過程中一旦受到電弧影響,就會產生危害人體健康的氣體。所以需要建立預警系統一旦油箱受到危害,產生毒氣,就應立即斷電,同時發出預警信號。(3)變壓器短路保護。短路是變壓器常見問題之一,在實際工作過程中,一旦出現短路現象,就會造成變壓器工作停滯,進而影響整個電力系統。因此變壓器應提前做好應對工作,采用電流繼電器保護變壓器不受短路的影響。在對變壓器進行阻抗保護時,主要依靠阻抗元件的作用,在運轉到達限制時間后,變壓器就可以自動斷電,避免發生短路現象。
3繼電保護自動化技術對發電機的保護
論文摘要闡述少、免耕栽培的保護性耕作技術適宜推廣區域及模式,論述該項技術的優勢,并介紹推廣該項技術的措施,以指導該項技術的進一步推廣應用。
少、免耕栽培保護性耕作技術是一項集保護性耕作與輕型簡約栽培于一體的先進適用技術,通過少、免耕,秸稈殘茬覆蓋,合理深松,化學除草滅蟲,達到保水、保土、保肥、抗旱增產、節本增效的目的,體現了發展優質、高產、節本、高效以及生態安全的現代農業內涵,是農業部“十一五”期間重大推廣技術之一。
1少、免耕栽培的保護性耕作技術適宜推廣區域及模式
(1)高原風沙區。推廣一年一作小雜糧技術體系,采用留茬固土、免耕覆蓋、輪作倒茬等保護性耕作技術措施。該區域要在改善耕地質量的過程中,實現控制土壤侵蝕和水土流失,保護生態環境。
(2)丘陵山區。推廣一年一作玉米技術體系,普及實施免耕播種、秸稈覆蓋、中耕除草等保護性耕作技術措施。在重點實現培肥地力、穩產高產的同時,達到防止水土流失,改善生態條件的目標。
(3)盆地周圍山區。推廣一年一作小麥、小麥—豆類一年兩作、小麥—玉米—豆類兩年三作技術體系,實施免耕播種、秸稈覆蓋、化學除草、深松淺松等保護性耕作技術措施。重點解決好治旱改土、保護生態、提高糧食品質。
(4)平川盆地區。推廣一年一作玉米、小麥—玉米兩茬平作水、旱地技術體系。在水、旱地上普及應用免耕播種、多種形式秸稈覆蓋、淺松、深松、化學除草為主要內容的機械化保護性耕作措施。立足于改善農田生態環境,旱地水地并舉,提高農產品質量和效益。
(5)丘陵盆地區。推廣小麥—豆類一年兩作、小麥—玉米—豆類兩年三作技術體系。推廣普及秸稈覆蓋、免耕播種等技術,以達到蓄水保水、治旱改土,培肥地力,改善生態環境,提高土地產出率。
2少、免耕保護性耕作栽培技術優勢
(1)有效地減少了水土流失和土壤風蝕,改善了生態環境。山西省臨汾市堯都區小麥免耕栽培試驗區試驗表明,試驗區地表徑流量比傳統耕作減少51.2%,土壤蓄水能力比傳統耕作提高11%~17%;壽陽玉米免耕試驗區,地表徑流量減少55%,土壤流失量減少95%,土壤蓄水能力提高9%~15%。根據初步估算,如果山西的440萬公頃耕地全部實施少、免耕保護性耕作栽培,每年減少土壤流失量可達9520萬噸,占全省水土流失量最大值的70%,這就能解決山西大部分地區的水土流失問題。另一方面,少、免耕保護性耕作對農田不再進行耕翻、耙耱等作業,實施作物殘茬覆蓋和留茬固土,能有效地減少土壤風蝕,可有效遏制沙塵暴的發生。
(2)少、免耕保護性耕作技術能有效增強抗旱能力,提高單位面積產量。所有少、免耕保護性耕作示范區都能獲得增產,而且越旱的年份增產幅度越大。2002年全省19.27萬公頃示范面積,年糧食總產量達到89萬噸,平均產量5138.1kg/hm2,比對照田增加19.57%,比2001年增加25.24%。堯都區是山西中澳項目試驗區,也是國家級少、免耕保護性耕作示范推廣基地,2000年在全區降雨量僅為328.1mm的特大干旱情況下,少、免耕栽培的保護性耕作試驗區小麥產量達到2340kg/hm2,而傳統耕作的只有1110kg/hm2,增產幅度達到110%;2003年項目區小麥產量達3600kg/hm2,比傳統耕作區增產20%。潞城市免耕栽培的保護性耕作示范推廣基地,2002年保護性耕作玉米產量8874kg/hm2,比傳統耕作區增產13.5%。
(3)少、免耕保護性耕作技術能有效地降低生產成本,增加農民收入。據我們對7個重點示范基地的調查,少、免耕保護性耕作栽培比傳統耕作作業次數減少1~7次,且減少了人畜作業量,農業生產成本比傳統耕作減少11.4%~28.3%,糧食產量增加15%~18%。由于產量增加和成本降低,糧食生產的效益顯著提高,平均純收入比傳統對照區提高1350~3000元/hm2,對增加農民收入具有十分重要的意義。此外,通過少、免耕保護性耕作栽培能夠有效地培肥地力,提高耕地綜合生產能力,減少天然降雨沖刷和土壤的流失量。壽陽試驗區玉米試驗表明,玉米少、免耕保護性耕作區土壤有機質含量年平均增加0.046%,比傳統耕作區增加35.74%,水解氮增加6.55%,速效磷增加16.4%,速效鉀增加10.17%;堯都區小麥少、免耕保護性耕作試區土壤有機質含量年平均增加達到0.065%。3少、免耕保護性耕作技術推廣的措施
(1)從實際出發,在引進國外先進保護性耕作技術的同時,結合本地實際,選擇具有不同耕作制度、自然條件和種植作物建立長期穩定的少、免耕保護性耕作試驗基地,對少、免耕保護性耕作技術的機理、技術體系、生產成本和應用效果作長期的試驗研究,逐步形成和確立適合本地不同地區的一年一作玉米、一年一作小麥、小麥—豆類一年兩作和小麥—玉米—豆類兩年三作的少、免耕保護性耕作技術體系,這些技術模式都得到大面積推廣應用。
(2)建立科學的運作機制,抓好典型示范,由于少、免耕保護性耕作農業與傳統耕作農業有較大的差別,因此必須制定切實可行的實施方案,讓農民通過試驗區的效果認識和掌握少、免耕保護性耕作技術。
(3)堅持農機、農藝結合,相互滲透、相互促進。少、免耕保護性耕作的農藝技術,是靠農業機械實施到位的,因此少、免耕保護性耕作機具必須滿足農藝技術要求,重點是在有作物殘茬覆蓋的情況下,保證播種質量和不翻耕的情況下如何除草。另一方面,少、免耕保護性耕作是一項不同于傳統耕作技術的新的耕作方式,要研究新的農藝規范,使農機與農藝互相適應,互相促進,潛力很大,前景廣闊。
(4)堅持連年實施,避免短期行為。少、免耕保護性耕作能夠有效地減少土壤水分蒸發、減少徑流、提高土壤肥力,但要達到這個效果就必須連續堅持數年,不得間斷。只有這樣才能實現少、免耕保護性耕作技術的預期效果。據臨汾市堯都區連續9年對采用少、免耕保護性耕作示范的小麥地調查,土壤有機質含量1992年為0.895%,2000年達到1.37%,這是一個逐步的量變過程。
(5)強化培訓,普及少、免耕保護性耕作知識。少、免耕保護性耕作是一項集成組裝的綜合性技術,需要綜合運用秸稈還田、化學滅草、合理深松、化肥深施、精量播種和免耕播種等技術。多年來,示范區對少、免耕保護性耕作的掌握程度直接影響到少、免耕保護性耕作的發展速度與質量。舉辦保護性耕作技術短期培訓會議、講座,對項目區的主要管理人員、技術骨干,從技術原理、操作規范、技術經濟分析等方面進行技術培訓,并安排實施項目區農戶、農機手、技術人員的培訓計劃。
參考文獻
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紙張的耐久性取決于纖維素的性質,盡管纖維素在一定的條件如高溫、高濕、酸、酶、氧化劑等下,可發生水解和氧化反應,但只要我們在檔案保護過程中,注意排除發生兩大化學反應所需要的條件,就可以使紙質檔案的壽命達到上百年甚至上千年。
電子文件的載體材料是磁性物質和光盤。聚酯底基是磁盤和磁帶的支持體。聚酯底基具有易產生靜電而吸引塵埃導致卷曲、易與磁粉脫離、伸長后不易恢復等缺點。粘和劑起著連接底基和磁粉的作用,它具有易熱脹冷縮、磨損、脫落、粘連、生霉等缺點,直接影響信息再現。磁粉中的磁性氧化物顆粒的剩磁感應強度是記錄和再現信息的決定因素,它極易受外磁場影響而導致退磁、消磁等。光盤是利用激光進行信息存取的,它呈圓盤狀,由盤基、記錄介質和保護層等部分組成。目前光盤常用的記錄介質主要有碲、碲合金、硒、碳鋁化合物以及一些在激光熱效應作用下易產生物化性質變化的材料。這些材料不穩定、易氧化、易與堿溶液發生反應。與紙質檔案載體相比,電子文件載體材料的壽命要短得多,一般僅為5—15年。
二、環境條件影響的差異
1、溫濕度影響的差異。不適宜的溫濕度對磁性載體、光盤和紙張均有影響。對紙張而言,高溫高濕,可促進紙張發生水解-氧化反應,加速紙張內部不利化學成分對紙張的影響,也可使字跡材料發生擴散、洇化現象。而電子文件載體受溫濕的影響方式截然不同。在溫度過高或過低條件下,聚酯底基易膨脹或收縮變形,光盤載體中使用的塑料、鋁和多碳材料也會彎曲變形,影響激光束精確定位和數據的讀寫。實驗證明,保存紙質檔案的標準溫度為14℃—24℃,相對濕度為45%—60%,而保存電子文件的理想溫度為16℃—20℃,相對濕度為40%±5%,可見,溫濕度對電子文件和紙質檔案的影響程度是不同的。
2、灰塵影響的差異。灰塵對紙張的危害主要是機械磨損紙張、使紙張發生粘結而形成“檔案磚”、給紙張帶來霉菌等。而灰塵對電子文件載體的損壞主要有物理損壞、化學損壞和生物損壞。物理損壞是指污染、劃傷磁盤、磁帶、光盤表面,造成記錄信息的損毀;化學損壞是指灰塵中所含的化學成分會不同程度地引起磁盤、磁帶、光盤載體腐蝕、降解等化學作用而毀壞,造成記錄信息消失;生物損壞是指灰塵是霉菌孢子的傳播者,也是霉菌的培養基、繁殖地,霉菌分泌的酶和有機酸會損壞磁性載體和光盤,使數據丟失。綜上所述,灰塵均可以損壞紙張和電子文件載體。只是對紙張而言,即使灰塵已經對其產生實質性的損害,如磨損紙張、形成“檔案磚”、產生色斑和霉斑等,也可通過修復手段在很大程度上恢復其所記錄信息。而灰塵一旦對電子文件載體造成危害,載體上所記錄的信息可能會局部丟失,在計算機系統上便無法讀出原始信息,使電子文件失去保存價值。因此,防止灰塵對電子文件載體的危害有特別重要的意義,在電子文件形成和使用過程中,要采取嚴密的防灰塵措施。
3、外來磁場和機械震動影響的差異。磁場和機械震動對紙質檔案無任何影響,而對電子文件的磁性載體則是最重要的影響因素。外來磁場作用于磁性載體,能使磁性涂層的剩磁發生消磁或磁化,造成信號失落或信噪比降低,破壞記錄信息,影響讀出效果。此外,強烈的機械震動也會影響磁性載體材料中磁分子的排列次序,造成剩磁衰減,從而破壞記錄信號。因而要防止外磁場的影響,如遠離強磁場,將磁性載體存放在有抗磁性的框架內或金屬盒內等等,并避免強烈的機械震動。
4、光線和有害氣體影響的差異。光線和有害氣體對紙張的危害主要是促進紙張發生水解氧化反應,導致紙張強度的降低。而有害氣體和光線特別是紫外線對電子文件的破壞力更大。有害氣體主要是二氧化硫、硫化氫、二氧化氮和氯氣等具有酸性和氧化性,在一定條件下,腐蝕、破壞磁性載體和光盤,致使盤基帶基老化、變質和磁粉脫落,使電子文件信息丟失。光線能使電子文件載體材料發生光氧化反應,使盤基帶基老化,強度下降。同時,紫外線的能量足以破壞磁性載體的剩磁的穩定性,導致信號衰減,影響磁性記錄信息的讀寫效果。
三、技術壽命的差異
紙質文件一旦形成,其制成材料——紙張、字跡材料、字跡三者永遠結合在一起,它的壽命與其內部諸因素和保護環境條件有關。而電子文件的壽命不僅與其內部諸因素和保護環境條件有關,更與技術革新有關。因為電子文件是通過計算機將信息與載體結合在一起而形成的,必須通過計算機才能識讀。一旦技術過時,則載體上的信息就無法讀出。技術過時的表現有兩個方面,一是技術革新,使舊的存貯技術消失。二是由于商業性的原因,使由單個廠家生產或銷售的電子文件設備會由于廠家的破產或改變產品生產而很難找到配套產品。一般說來,大多數電子文件載體的預期壽命都超過了識讀它的硬件和軟件的技術期限,也就是說,技術過時對電子文件安全性的影響顯得更為重要。因此,對于電子文件中數字化信息的長期存取而言,技術過時比載體損壞是更為嚴重的危害。針對技術過時,歐美國家在理論上提出三種解決辦法:將閱讀電子文件的設備與軟件保存到某種技術博物館中;在紙與縮微膠片上制作拷貝;將電子文件轉換為盡可能中性格式的文檔。這三種方法只能是在沒有其它更好措施的情況下的暫時性辦法,因為隨著需要保存的電子文件數量的增大,這三種方法都將花費大量的人力物力。最近,信息專家提出了用標準化的方法,即用國際標準化組織用于連接開放系統的互連標準,使不同系統和不同軟件的數據可以進行互換。這種方法不失為解決技術過時的新途徑。
四、信息保護的差異
關鍵詞:中醫證侯;研究概況;進展
【中圖分類號】R255.2 【文獻標識碼】A 【文章編號】1672-3783(2012)05-0093-01
1 引言
辨證是中醫學的特點與優勢之一,也是中醫藥取得療效的前提。中醫是以傳承性為主的實踐醫學,受生產技術水平的影響,前人在辨證的時候主要靠個人的臨診經驗,摻雜了許多主觀因素與模糊概念,加上眾多的醫學流派推崇不同的思辨方式,使證侯的外延與內涵愈加復雜而不可確定。隨著計算機、生物技術的進步以及交叉學科的發展,中醫證侯的研究開始了新局面,能否從病、證、癥、生物學基礎等不同層次中挖掘出其固有的規律性的聯系,以確定不同證侯的概念范疇、使辨證更具重復性和臨床可操作性,這成為大家所探求的方向。眾多學者為此開展了不少研究工作,筆者就中醫證侯近十年的研究概況進行論述并分析如下。
2 中醫證侯近十年的研究概況
2.1 證侯研究成果檢索結果與分析:利用“中醫”、“證或證侯”、“文獻”、“臨床” 及“動物(實驗)”等主題詞檢索CNKI數據庫從2000-2008年所收錄的論文,其中文獻研究相關論文272篇,臨床研究相關論文5323篇,動物實驗相關論文238篇。統計結果如圖1所示。從圖中可以看出以下特點:1)臨床研究是證侯研究的主要方式,這是由中醫的臨證性所決定的。2)中醫古籍資源有限、研究成果轉換周期較長,是導致文獻研究數量低的主要原因。
2.2 證侯研究主要切入方向的研究成果檢索結果與分析:在檢索“證”或“證侯”研究論文的基礎上,以“四診規范”、“生物學”、“數據挖掘”等關鍵詞結合手工進一步檢索,獲得近十年發表的論文中,與四診規范研究相關的論文227篇,與生物學研究相關論文436篇,與數據挖掘相關論文220篇。其研究態勢如圖2所示。從圖2中可以看出,相關研究論文均有逐年上升的趨勢。就近十年而言,證侯生物學研究相關論文最多,數據挖掘類論文數量增長迅速。
2.3 證侯的具體研究概況
2.3.1 四診的定性與定量研究:通過四診收集到的癥狀(主要由患者自己敘述出來)、體征(由患者表現出來,通過望、聞、切可知的,包括舌象、脈象、面色、神志狀況)等信息是證侯的構成基礎。舌、脈和面色雖客觀存在,但易受周圍環境、自然光線及醫者主觀判斷的影響,因此利用物理儀器、高分辨率的數碼相機結合色彩、圖譜分析軟件力求量化已成為趨勢。就舌象客觀化而言,不少學者對舌色、苔色、舌苔的厚度與濕度、齒痕、紋理特征,甚至對舌體的胖瘦、歪斜,舌下絡脈的長度、寬度、顏色進行了量化分析[2-5],具有一定的臨床符合率。
此外,通過問診所獲取的信息在中醫證候分類中起著重要的作用。如何控制和把握這些“軟指標”,近年來不少學者也做了很多工作。有學者把社會學中的定性研究引入中醫問診領域[12],建議與患者進行深入交談,對患者的語氣、語言表達方式、神態、言語內容等進行綜合分析,以期獲取盡可能多的與病癥相關的信息,這些信息可能容易被醫生所忽視,但對證侯的判別起重要作用,能彌補定量研究的缺憾。
2.3.2 證侯生物學基礎的研究:中醫證侯的確立是依據表現型組資料得來的,對于現代生命科學而言,一個證候表現型的產生必然有從基因組層次到器官組層次的不同范圍的功能異常[13]。從文獻檢索的結果來看,涉及細胞、基因層面的研究論文較多,技術相對成熟;蛋白、代謝組學層面的論文較少,研究技術有待完善。
就細胞層面而言,研究較多的是細胞因子、細胞外基質及細胞表面標志物在不同證侯下的特異表達。細胞因子的相關性研究趨于熱化主要是因為:其介導細胞間相互影響、作用而形成復雜的人體調節網絡,這可能是證的實質所在[14];其種類眾多,功能各異,如白細胞介素、腫瘤壞死因子、趨化性細胞因子及其細胞膜受體和可溶性受體等,這些指標常見于諸多論文中;檢測方法較為便利,且敏感性強。
2.3.3 利用數據挖掘方法的證侯研究:中醫辨證的過程是醫者憑借個人經驗從患者的一系列癥狀、體征或生物學指征、外界環境等復雜的非線性現象[15]中提取出相互關聯的、有內在規律的、特異的組合信息。數據挖掘[16]則是從大量的、不完全的、有噪聲的、模糊的、隨機的數據集中識別有效的、新穎的、潛在有用的,以及最終可理解的模式的非平凡過程。可以說兩者在獲取信息的方式與過程上有契合之處。
研究者常依據不同的研究目的及數據的特點選擇不同的多元統計方式。如探討飲食習慣、居住環境、體質因素等不同的致病因素或生物學檢測指標或某一疾病下各證型的癥狀、體征與該證型之間的關聯性多采用回歸法,如進一步分析哪些癥狀、體征和生物學指標對區分不同的證侯有較高的貢獻度,多通過逐步判別分析。
3 結語
就近年主要的研究成果來看,將宏觀與微觀、定性與定量的研究方式相結合是證侯研究的可行路徑和發展趨勢。然而如何將有一定組合規則和重疊涵蓋關系的證侯要素進行合理的分解,四診宏觀信息如何定量,生物學微觀指標如何定性,二者怎樣結合,采用什么樣的方式結合才能真正提示或反應、甚而揭示證侯的內涵,這是目前研究的困惑與癥結所在,借鑒現代計算機信息處理技術、生物學技術和多學科交叉的優勢互補,可能會有所突破。
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論文關鍵詞:阿拉伯半乳糖蛋白(AGPs),香蕉,懸浮細胞
香蕉離體細胞胚性的恢復和保持是決定其再生能力的關鍵,也是香蕉生物技術育種的重要前提。但是,胚性反應低、周期長、胚性易丟失等問題一直制約著香蕉高效胚性懸浮細胞再生體系的建立及其在生物技術育種中的應用。因此,如何有效地促使香蕉離體細胞胚性的恢復并有效地保持,成為香蕉生物技術發展的核心問題。
AGPs(Arabinogalactan-proteins,阿拉伯半乳糖蛋白)具有細胞間信號的作用。研究表明小論文,從不同植物中分離獲得的AGPs對于細胞的胚性恢復具有相似的生理功能。Letarte 等發現采用阿拉伯膠可以代替看護培養(共培養)促進小麥(Triticum aestivum L.)小孢子母細胞發育成完整的植物[1];Egertsdoter 和 Von Aronld從挪威云杉(Picea abies)種子中提取的AGPs可以促進挪威云杉懸浮細胞的體胚發育[2]。從胡蘿卜(Daucuscarota)種子中分離的AGPs可以促進胡蘿卜懸浮細胞的體胚發生[3,4]。Kreuger 等研究發現從胡蘿卜種子中獲得的AGPs可以促進仙客來(Cyclamen persicum)在培養過程中胚性細胞團的增加,認為AGPs的活性沒有品種特異性[5]。這些實驗都表明,從不同的植物材料獲得的AGPs具有促進其它植物體胚發生的能力,AGPs在很多植物細胞胚性的保持上具有重要的作用。李佳等的研究發現大蕉(Musa paradisiaca Linn. cv. Da JiaoABB)的非胚性懸浮細胞與貢蕉[Musa acuminata cv. Mas (AA)]的胚性懸浮細胞懸浮培養液的AGPs含量差別很大[6]。
?GlcY-試劑是一種與AGPs特異性結合的化學試劑,具有生物活性,在進行AGPs功能的研究時通常采用添加?GlcY-試劑的方法進行。在菊芋(Cichorium)胚性懸浮細胞的研究中,發現添加?GlcY-試劑會導致菊芋懸浮細胞的胚性喪失[7]。本文對具有胚性和不具備胚性的香蕉懸浮細胞的液體培養基中的AGPs含量進行了測定,并通過對胚性懸浮細胞的培養基中添加?GlcY-試劑的方法,研究AGPs在香蕉胚性的保持上所起的作用。
1材料與方法
1.1 材料
貢蕉[Musa acuminata cv. Mas (AA)],龍牙蕉‘過山香’品種(Musa AAB Silk cv. ‘Guoshanxiang’),大蕉[Musa paradisiaca Linn. cv. Da Jiao(ABB)],香芽蕉‘威廉斯’品種(Musa AAA cv. Williams)的未成熟雄花序小論文,取自廣東省農業科學院果樹研究所建立的“國家果樹種質-廣州荔枝香蕉圃”。
參照魏岳榮等 [8]、李哲等 [9] 的方法,以貢蕉、大蕉、香芽蕉‘威廉斯’的未成熟雄花為外植體建立均質的細胞懸浮系。龍牙蕉‘過山香’的胚性細胞懸浮系(ECS)的建立參照魏岳榮等的方法進行[10]。細胞懸浮系保持在M2液體培養基[11]中。懸浮培養保持在持續110 rpm 的旋轉搖床,28±1 ℃、黑暗條件下進行。
1.2香蕉懸浮細胞體胚發生能力的檢驗
將懸浮細胞直接接種到M3培養基[11],計算體胚發生頻率作為衡量懸浮細胞胚性的標準。誘導體細胞胚的發生M3培養基組成為:SH培養基[12]中的大量元素和微量元素及其鐵鹽+ MS維生素[13]+ 4.5 μmol/L 生物素 + 680μmol/L 谷氨酰胺+ 2 μmol/L脯氨酸 + 100mg/L 麥芽水解物 + 1.1 μmol/L NAA + 0.2 μmol/L 玉米素 + 0.5 μmol/L 激動素 + 0.7μmol/L 2-二甲基丙烯嘌呤+ 29 mmol/L 乳糖 + 130mmol/L 蔗糖 + 2 g/L Gelrite。具體方法參照魏岳榮的方法進行[8],體胚誘導頻率=體胚總數/ml PCV ECS。
1.3 香蕉懸浮細胞培養液中的AGPs的含量測定
?GlcY-試劑的制備參照Yariv等的方法[14]進行;懸浮細胞液體培養基中的AGPs濃度通過火箭瓊脂糖免疫電泳方法進行測定[15]。
1.4 ?GlcY-試劑對香蕉懸浮細胞生長狀態和體胚發生能力的影響
將?GlcY-試劑按0、5、10、20、40 、60 μM的濃度加入到M2液體懸浮培養基中,龍牙蕉‘過山香’胚性懸浮細胞按照1.5%濃度分別接種到上述含有不同濃度?GlcY-試劑的培養基中。15 d后計算懸浮細胞的PCV(packed cell volume,細胞密實體積),并在顯微鏡視野下統計胚性和非胚性細胞(ECS/NECS)的比例。
將?GlcY-試劑按照下列濃度加入到M3培養基中: 0、5、10、20、40 μM、60 μM,將接種繼代7-10 d的大顆粒龍牙蕉‘過山香’品種品種懸浮細胞用于進行體胚誘導,30 d后統計體胚發生率和細胞總體積,體胚誘導頻率=體胚總數/ml PCV ECS。
2結果與分析
2.1不同基因型香蕉懸浮細胞培養液中的AGPs的含量與體胚發生的關系
表1不同基因型香蕉懸浮細胞的體胚發生能力與培養基中AGPs含量測定
Table 1 Quantification of thefrequency of somatic embryogenesis and AGPs content in liquid medium of cellsuspensions of different genotype of banana
不同基因類型香蕉
Different genotype of banana
AGPs含量(μg/mL)
AGPs content(μg/mL)
體胚發生頻率(105體胚/mL PCV ECS)
Frequency of somatic embryogenesis ( 105 embryos/mL PCV ECS)
龍牙蕉‘過山香’Musa AAB Silk cv. ‘Guoshanxiang’
56±2.1
3.7±0.7
大蕉Musa paradisiaca Linn.cv.Da Jiao(ABB)
48±1.9
2.6±0.5
貢蕉Musa acuminata cv. Mas (AA)
36±1.5
學生直接進入課題組,被要求完成所分配的實驗內容,看似繞過選題、立項直接進入課題的實施階段,但因標書在描述方面較為概括,某些實驗內容或實驗方案在執行過程中發現不盡合理甚至方向偏斜,這就需要發揮學生的科研主觀能動性及創新精神。在選題立項方面,課題負責人要特別注重個人科研經驗的傳授,并將此作為科研規律性的東西與學生分享,比如個人專業興趣、大量文獻閱讀、相關領域跨學科學習(如視網膜是腦的延伸組織,中樞神經系統學科領域的發展對視網膜疾病的研究常常起引領作用)、前期工作基礎及從同行尤其國際前沿會議中獲得靈感,找出興趣領域的熱點及空白,與自己的專業實踐及專業背景相結合并充分考慮其創新性及可行性。學生在課題實施中遇到的具體問題主要通過在科研實踐中體會、思考與解決,筆者利用自己的科研思維給學生以啟示。
2提高文獻查閱及文獻處理能力
科研課題的新穎性要求必須查閱相關的文獻資料,以了解本研究課題的國內外研究現狀。文獻檢索、閱讀及處理能力是科研能力的重要一環,對于基礎研究尤其強調英文文獻的查讀。筆者首先要求學生精讀基金申請報告中羅列的參考文獻(主要是英文文獻),透徹理解課題的研究背景及研究目的。在閱讀中發現問題,進一步自行查考相關文獻并綜合分析信息內容。現階段大部分學生都能較好使用電子圖書館及網上資源,但英文閱讀能力仍需重點訓練及提高,這是從事科研工作重要的基本功,無捷徑可走,只有大量的閱讀。
3掌握基本實驗室技能并與臨床實踐相結合
筆者課題常用的實驗技術包括視網膜組織切片及鋪片的制作與染色、免疫組織化學及免疫熒光技術、分子生物學技術(包括定量PCR及免疫印記技術)、細胞培養、細胞轉染等。學生根據所安排課題有目的有針對性學習上述實驗技能,在實踐中發現問題、通過各種途徑解決問題、在反復的成功與失敗中總結經驗教訓。經過一段時間的實踐,他們不但逐漸熟悉并掌握了這些基本實驗技術,其科研思維及科研意志也得到了磨練.這是其他科研培訓方式所不能比擬的。需要特別指出的是,由于這些碩士研究生多來自眼科臨床專業,筆者要求他們必須掌握不同層次視網膜的組織和病理學結構特點、不同神經元的分類及排列,毛細血管及各種膠質細胞在視網膜不同層次的分布特點及功能,尤其是視網膜色素上皮與BRUNCH膜及脈絡膜毛細血管層的毗鄰特點。以筆者自身的經驗,熟悉視網膜微觀的組織病理學特點將對今后在臨床中學習紛繁復雜的容易使人產生畏難情緒的視網膜疾病大有裨益。
4實驗結果匯報與論文撰寫
【關鍵詞】 免疫學; 實驗技術; 醫學碩士生
醫學碩士生學習免疫學實驗技術的目的是加深對免疫學理論知識的理解,驗證結論;提高實際動手能力以及觀察、思考和分析問題的能力;培養嚴謹的科學態度、創造性思維和科研能力。本文就實驗室教師如何指導碩士生學好免疫學實驗技術談幾點體會。
1 熟悉實驗儀器和設備
免疫學實驗技術的許多儀器和設備對醫學碩士生來說都是第一次接觸。在實驗教學中,首先應向學生詳細介紹各種儀器設備,如離心機、凝膠電泳裝置、CO2培養箱、相差顯微鏡、紫外分光光度計、蛋白質純化層析儀等的使用方法以及注意事項,使每一位學生對儀器的性能與功用都做到心中有數、操作熟練自如。
2 注重預實驗的作用
2.1 合理安排預實驗 每個實驗出臺之前都必須經過預實驗,因為實驗材料的廠家、批號不同,可能造成實驗條件的差異而影響實驗結果。只有經過預實驗才能做到心中有數,才能為實驗成功打好基礎。由于醫學碩士生要在半年內同時完成幾個預實驗,實驗室教師要根據各個實驗的特點統籌安排好實驗時間、試劑采購和實驗動物訂購等。
2.2 改進實驗步驟,做好實驗記錄 實驗前對所有實驗材料進行全面的檢查,以保證學生操作不會因試劑、儀器設備等質量問題而影響實驗結果。同時為減少影響因素,可對一些實驗步驟進行適當改良,既能優化步驟,又可提高實驗的可操作性。另外,實驗室教師要注意對預實驗的各種條件做好記錄,以備查證。
2.3 做好示范教學 實驗室教師在操作前要注意做好示教,如通過細胞培養的示教,學生可在無菌間近距離地觀看到組織塊的處理、細胞計數等,學會在顯微鏡下觀察細胞形態及其生長狀況,注意培養液的顏色變化,及時換液、傳代等,學生自己操作時就不會感到茫然而無從下手。
2.4 分析不同實驗結果產生的原因 帶教過程中,教師發現研究生實驗水平參差不齊,導致不同實驗組的結果差異很大。實驗室教師應針對結果的不同,和學生一起分析產生差異的原因,有助于學生日后獨立開展研究工作。如在純化鈣調素時,操作要領掌握不好,電泳結果就基本不出條帶,實驗室教師要講透提取的步驟與操作要領,同時幫助學生找出實驗失敗的原因。
3 改革實驗教學內容,提高其先進性和實用性
邀請免疫學專家、任課教師、生物技術專業在校生與畢業生以及參與實驗準備的技術人員等,針對免疫學實驗教材,廣泛征求意見,集思廣益,結合本實驗室的條件、經費、承擔的科研課題等具體情況,精選一些具有先進性和實用性的免疫學實驗項目用于教學,如動物模型的制備、酶聯免疫吸附實驗、細胞培養、蛋白質純化等[1]。
4 加強學生觀察、思考和分析問題能力的培養
結合實驗室的科研課題,加強學生觀察、思考和分析問題能力的培養,能力培養對提高實驗的成功率是至關重要的。如通過讓學生參與慢性應激性抑郁癥大鼠模型的制備,使他們在實踐中學會動物的飼養、觀察水迷宮、開場試驗儀的使用。很多免疫學實驗是在體外進行的酶催化的生化反應,而酶促反應與溫度密切相關,溫度每升高10℃,反應速度大約增加1倍,但溫度超過一定數值后,酶受熱變性,反應速度隨溫度上升而減慢[2]。如在酶聯免疫吸附實驗中,加酶標抗體后溫度應控制在37℃,過高或過低都會影響顯色效果。通過讓學生參與此類實驗過程,培養其細致觀察和獨立分析實驗結果的能力。
5 培養學生的科研論文寫作能力
學生一進入實驗室,就將撰寫論文的任務布置給他們。隨著課題的推進,學生逐步經歷論文寫作的各個過程,包括文獻檢索、資料收集、選題、設計等,同時引導學生理解實驗設計的巧妙所在。實驗結束后,要求每名學生進行一次論文報告。此種做法,使學生的邏輯思維、推理能力等得到了鍛煉,也提高了其科研論文的寫作能力。
參考文獻