文章阐释了运用生物型化学工艺实施牧草类植物抗逆性能鉴定的机理及手段,以及当今国际上的研究进展。提出依托生物类化学工艺探究牧草植物逆境下的生理形成机制,展开牧草植物抗逆性能的研究及鉴别。此种方法不但节省时间、节省工力、同时又精准性强、重复性能佳,在以后我们国家的牧草移植、养护、选优及培植等研究活动中可发挥出很大的促进价值。
关键词:
生化技术;牧草植物;抗逆性能;机理鉴定
牧草植物抗逆性能的高低关系着其生长、更新、成品收获量大小的关键性因素,亦为牧草移植、养护、优化及人力培育草场所着重关注的内容之一。增强牧草植物的抗逆性能是牧草生物培植、管护及养育的关键性问题。牧草植物抗逆性能的探究由始以来备受人们的关注。过去运用的牧草植物抗逆性能鉴别手段是实施田间性比实验,此类手段易于观察、判断精准、方便于具体操作运用,欠缺之处即为实验期限长、耗时多、人工投入大,而且受外界因素制约程度高,反复性能有欠缺。由于生物工程技术的进步及其在牧草植物抗逆性能研发中的广泛运用,给田间性比实验技术注入了新的内涵,且其发展迅速。文章系统阐释了当今国际范围内生物工程技术运用到牧草植物抗逆性能鉴别的手段及过程,以藉此引发国内外业界的充分关注,且协同促进我们国家牧草抗逆性能的探究及开发。
1操作机理及实施措施
依托生物型工程技术展开牧草植物抗逆性能的鉴别判定过程,是指在实验室内仿效自然生态环境,利用人力方法调控周边环境中某一生态指标促使植物生长,依照牧草植物在逆境状况下发生的某些代谢无序,出现的某些规律性生理演变;运用生化手段测验某种生理状态的改变情形以检验牧草植物在逆性环境下的受影响效果及承受逆境的本领;对照辩析验证数据,判定相异类型牧草的抗逆性能差异[1]。牧草植物的类型及品种之间,除在性能特征、生物品质、尤其是产品收获量上表现出一定的差别性之外,在抑制脱水本能、细胞膜养护品质、细胞质渗透调制本能、酶体的形态复杂性等生物性变化因素上亦均表现出极大的差别性。其中,牧草植物外观形态的差别性是依托田间质比实验实施鉴定过程的,而其生态品质的差异性即要求在试验空间内利用生物化学技术进行鉴定。
2鉴别的基准和手段
2.1测试生物膜系统功能
植物细胞膜是植物体内细胞和周边系统环境之间的隔离屏障,是细胞体里外介质流通的过路及调控阀。大量实证研究证明:在牧草植物处于逆境的状况下,其牧草植物细胞膜抑损本领的高低,在很大程度上关联着其整体抗逆品质的高低。现阶段已将测试细胞体生物保护膜的过程当作鉴别判定牧草植物抗逆品质的常用手段之一。其测试基准为:①电导率数值。在逆境环境条件下,生物细胞膜的渗透性能可出现相异程度的上升,细胞内存有的电解质向外渗透,进而促使其细胞液电导系数大幅度增加。细胞液电导率数值愈大,细胞质薄膜渗透性能愈高,其细胞膜受损愈严重;②电阻数值。植物体内细胞之间的隔隙及细胞内壁中的所含液体是通过电流的路径,细胞膜渗透出的电解质溶液愈多,其电阻值即愈小,因此细胞膜的受损程度和其电阻值形成反向比例[2];③膜脂中不饱和型胎肪酸的检测。膜脂中的不饱和型脂肪酸是属于细胞膜内的关键性组分,处于逆性环境下,植物细胞膜内不饱和型脂肪酸的类别和存量的改变深度影响着膜体本身的流动品质、塑变性和抑损本领,细胞膜中脂肪酸的不饱和程度的上升和牧草植物抗逆品质的高低具有着紧密的关联关系。
2.2渗透性调节功能的分析
植物体内细胞的渗透性调制功能是指植物满足环境条件需求提升抗逆品质的基本条件。处于逆境状态下,牧草植物的生化本能出现改变,很多重分子化合物发生分解过程并衍生出大批小型分子分体。譬如,在干燥时牧草植物体内所含的蛋白质会分解成氨基酸和酸胺成分,其中淀粉物质及庶糖物质会快速离解成小分子状单糖,特别是蔗糖、麦芽糖、氨基酸、脯氨酸等,其存积效果很是显著[3]。此类化合物具备极强的亲水品质,可对胶体品性和体内的代谢环节起到相当的稳定作用。
2.3测定脂质过氧化作用
脂质过氧化作用是植物在逆境条件下产生的超氧自由基对膜中磷脂产生过氧化作用,引发膜内蛋白质、酶及磷脂交联、去活、膜的渗透性改变,严重破坏细胞膜系统,导致植物死亡。超氧自由基具有很强的氧化能力,是需氧生物在还原O2,至H20的过程中产生的[4]。这些自由基可导致膜结构的主要组成成分类脂的过氧化作用,形成脂质过氧化物(丙二醛)和脂性自由基,并通过连锁反应生成蛋白质分子的聚合物。
3结束语
总之,为增强生物工程技术在牧草植物抗逆性鉴定方面的精准性,建议在使用该技术时应注意以下两点:①生物化学技术鉴定(实验室内)最好和田间品比试验(自然环境中)相结合。这样可以把牧草的抗性生理机制和其表现出的抗性生产特性有机的结合起来认识、分析问题;②利用多项指标实施系统性评定。自然界的牧草种类繁多,各自的生物学特性差异悬殊,抵御或适应环境的途径和方式也是多种多样,因而抗逆性机理也不尽相同,要比较不同牧草的抗逆性差别。
参考文献:
[1]盛丽.牧草抗逆性研究概述[J].青海畜牧兽医杂志,2010(4):43-44.
[2]范秀艳,张玉霞,王艳树,等.沙生牧草和盐生牧草抗逆性和渗透调节特性比较[J].内蒙古草业,2010(1):60-63.
[3]张丽娟,李景欣,陈晓彩,等.浑善达克沙地3种禾本科牧草抗逆性物质季节变化动态研究[J].内蒙古民族大学学报(自然科学版),2007(4):409-411.
【关键词】生物催化技术发展化学制药研究
生物催化是指通过酶或生物有机体的催化作用实现生物的化学转化,故又被称为生物转化。随着科技的进步和发展,生物催化逐渐进入人们的生产生活,从根本上改善了人们的经济效益、能源消耗和原料来源,对环境保护也作出了积极贡献。生物催化技术是生物技术改革中的第三次浪潮,成为历年来生物技术中的标志性技术。
1.生物催化技术及其发展
(1)生物催化技术。经济合作与发展组织(OECD)指出,生物酶催化技术是目前工业发展中最有利于可持续发展的一项技术。生物催化技术主要涉及到化学领域和生物学领域,在医药化工领域中可通过酶或微生物的催化作用实现大规模生物的转化。生物催化技术在很大程度上促使衍生物往多样性方向发展,实现对复杂产物的结构修饰及简单分子化合物库的新建,产物在经过生物催化后能够延伸出现的生理活动物质。
先导化合物在生物催化作用下具有一定的优越性,主要体现在以下几点:①可能反应的产物范围大;②在反应过程中无需进行脱保护和基团保护,一步便可完成相关反应;⑧实现生产的定向立体选择和区域选择;④生物催化的反应条件温和,利于稳定复杂的分子结构;⑤在均一和温和的反应条件下可获取反应的重现性及实现反应的自动化;⑥由于酶具有固定化特性,故在生产过程中可反复循环使用催化剂。
(2)生物催化技术的发展。生物催化技术的提出是源于科学家对活体细胞成分的认识,一部分的专家和学者认为某些细胞成分可用于特定条件下的化学转化。例如苯甲醛从植物中提取后与氢氰酸结合可制成(R)一苯乙醇腈,半合成抗生素的生产则依靠G酞基转移酶的帮助。1980年后,随着科技的发展和进步,蛋白质工程技术得到空前的发展,使得酶的底物范围大大增加,实现了常见合成中间物的生物合成。在此科技背景之下,生物催化技术逐渐被运用于精细化化学和药物中间体生产领域。
(3)随着近年来基因合成、生物信息学、蛋白质工程和序列分析等观念的进步及电脑建模和生物学工具的更新,越来越多的专家学者在分子生物学的基础上对分子进行快速进化处理,极大的改善了原有的生物催化剂。生物催化剂经过改造后可稳定处:T-60℃的有机溶液中,在接受新的底物时可自动催化新的生物反应。
2.化学制药中的生物催化技术研究
在生物催化技术的发展背景之下,酶和微生物反应成为生物学领域的关注热点。许多长期研究微生物和酶的专家学者开始着手于有机合成的研究,促使生物催化技术逐渐发展成为一项不对称合成的生物技术。
(1)西他列汀游离碱。美国的Codexis公司和德国的Merck公司通过酶做催化剂实现西他列汀游离碱的生产。他们较早发现R构型选择性转氨酶的分子结构类似于西他列汀酮,其中一些分子质量较小的可阻断甲基酮并具有一定活性。而后Codexis公司对转氨-酶进行改造,实现了一种催化加氢路线的构建,且在生产过程中并不产生S丰勾型西他列汀酮。由于该生物技术具有一步到位的优点,故设备的生产能力和分子的反应能力得到有效提高,且在一定程度上降低了废弃物品的产出。
(2)阿伐他汀(立普妥)。6-氰3和5一二羟基乙酸叔丁酯是阿伐他汀(立普妥)生产过程中需要的活性中间体,美国Codexis公司通过生物催化实现此种活性中间体的生产。Codexis公司以分子重组为基础,采用了最先进的直接优化技术,开发了具有稳定性、选择性和活性的3种酶。前手性氯酮在2种优化酶手性选择性的催化作用下发生氢化反应,生成纯手性的氯乙醇。
(3)普瑞巴林。美国的Pfizer公司通过生物催化的方式实现普瑞巴林的生产。基于蛋白质工程技术进行改造的水解酶问世后,运用该水解酶会对S-2-羧乙基-3氰基-5-甲基乙酸的钾盐进行选择性水解,在温和条件下物质发生一系列水解反应,最终得到普瑞巴林。-2-羧乙基-3氰基-5-甲基乙酸在脂肪酶的选择性水解下产出-2-羧乙基-3氰基-5-甲基乙酸的钾盐,在此基础上进行化学合成,实现普瑞巴林的制备,可获取40%的最终收率,通过对目标产物的检测可得其ee值为99.7%。
关键词生物技术;南方果树;应用
生物技术涉及的范围较广且内容极其丰富,自从出现以后便受到了较为广泛的关注,且被广泛的利用在如今的生产生活中,对社会的发展与科技的创新有着重要的影响。此外,该项技术被十分广泛的应用在了农业生产中,对提高农业产量与保障经济效益起到了极大的作用。
1无病毒植株培育技术的简要介绍
无病毒果树的培养工作主要是依靠一些没有病毒或者是含有病毒较少的果树茎叶所培育繁殖出来的。此外,借助人工培育技术对外植体实施一些专业手段能够促进其微繁,在较短的时间里能够生产出较多的优良品种的树苗[1]。外植体包含了整个植物的大部分部位,而植物的营养器官包括了茎尖,叶芽等植物器官,植物的品种存在不同还有器官的差异性都会对诱导产生一定的区别。
1.1柑橘
首先将进行过细致消毒后的茎尖接种到MS+KT0.5mg/L(单位下同)+NAA2.5+2,4-D0.25+叶酸0.1+VB10.1+抗坏血酸5.0+核黄素0.1+蔗糖5%的培养基上,27℃暗培养10~25d转入BA0.25+NAA0.1的MS的培养基上,在27℃的光照之下,培育大约1个月便会出现茎叶器官分化芽,之后再转入生根培养基上能够使得芽上长根发育成较为健全的植株体系。如果想要得到丛生芽,能够通过含ZT0.5和BA0.5的MS培养基上继代。
1.2桃
营养器官培育桃树无病毒植株与快速繁殖,首先要采用茎尖0.5~1.0mm或茎段0.2~0.8mm以MS为基本培养基,再加上BA和ZT诱导分化与增殖,借助1/2MS大量元素和铁、1/10MS微量元素以及有机成分、BA0.5在温度(25±2)℃、1500~2000lx、16/8h光暗周期在1个月左右。
1.3李子
利用处于生长期的嫩梢或者处于休眠期的芽作为外植体,利用MS+BA0.1+GA30.1+NAA0.05+蔗糖30g/L+琼脂0.6%培养基,滤纸桥进行培养工作,26℃、3000~4000lx、16h的光照下1~3个月便初步的成长起来慢慢长出叶子,之后移至生根培养基中发育(去掉BA、GA3、NAA、加入IBA1.0),在黑暗之中7~9d比较便于根系的发育。
2花药培养技术
花药培养技术被较为广泛的利用在南方果树的种植培育中,通过从一些果树上获取花药植株。一些植物研究工作者对“岵山焦核”和“陈紫”荔枝的花药培养工作,利用体细胞胚胎的发育然后取得单倍体荔枝植株[2]。此外,还有一些植物研究人员对“东壁”龙眼的花粉实施了技术水平先进的花药培养工作,同样也较为成功地得到了单倍体花粉植株。此外,花药培养技术还广泛的利用在草莓、葡萄等植物上,成功的获得无病毒草莓植株以及三倍体葡萄植株。
3胚培养
依据一些研究人员的工作成果得知,胚培养技术在果树种植过程中有着较多的应用。借助胚培养的手打un能够让一些无法孕育种子以及一些孕育种子能力比较弱的果树品种更好的繁育果实,从而提高果树的产值与产量。相关技术的应用主要是胚抢救等方式让其产生后代[3]。
3.1桃李
胚胎培养技术主要应用在特早熟以及早熟的桃李上。姚强[4]等一些植物研究工作者通过实践在桃幼胚时机恰当的培养期、培养条件加上胚重对幼胚发育的作用等不同的方面展开了较为深入的探索与研究。红美丽李的子叶及去掉子叶的胚在较为合理的培养基上可以诱导发育出不定梢,存在的缺陷便是其再生率较低。此外,还有大量的植物研究工作人员在胚培养方面取得较大的成绩。
3.2龙眼与荔枝
关于生物技术在果树上面的应用在最近几年的时间里有着较多的突破和创新。杨永青、魏文雄壁”与“红核子”品种存在差异的龙眼进行了幼胚子叶培养,通过一些专业的手段和方式获得了龙眼的再生植株。此外,也有些植物工作研究者通过利用焦核龙眼败育前期的幼胚通过技术培养成果树幼苗然后再借助胚状体发培育出再生植株。还有许多人通过胚培养技术在植物方面取得较大的成就。
4生物技术在南方果树的应用技术
4.1生物肥料在南方果树的应用技术
生物肥料主要是借助微生物的生命活动与其代谢物为植物的生长提供所需养料。它的主要功能是提供果树生长所需的一些营养元素,减少植物的病害,促使果树所生长的土壤中所含有的矿物质活化,促进果树根端更好地吸收水分及一些营养微量元素。果树的生长对营养的要求比较高,一般的化学肥料会导致土壤中的有害物质增多,使果实不够美味,还会造成一定的污染后果。所以,在南方果树中会选择生物肥料来促进果树的生长。
4.2生物农药在南方果树的应用技术
生物农药主要包括生物杀虫剂与生物杀菌剂两大类型,其中生物杀虫剂主要有阿维菌素、苏云金杆菌、白住菌、浏阳霉素及华光霉素等,生物杀菌剂主要包括多氧霉素、中生菌素、春雷霉素、农用链霉素及武夷菌素(Bo-10)等。一般的果树遇到虫害会选择化学农药作为防治手段,但化学农药也存在许多弊端。例如,会使树病虫害的抗药性提高、环境污染等不良影响,还可能导致果实残留有害农药对人体造成危害。而生物农业完全可以避免这些问题,因此也受到南方果树种植的青睐。生物农药残留量远低于化学农业,相对比较安全,是一种无公害防止病虫灾害的主要方式,因此被广泛的运用到南方果树的种植中。
5结语
随着科学技术的快速进步与发展,生物技术也逐渐取得较大的突破和创新。生物技术在带给人类便捷与利益的同时,也被广泛的利用到了果树的培育中。对生物技术在南方果树的应用研究进行了简要的介绍,了解生物技术的广泛应用与创新。但生物技术仍存在较多的问题。例如,技术零散、转化率低及基因调控对品质的影响等问题。综上所述,只有研究与创新才能更好地将生物技术造福人类。
参考文献
[1]王俊丽,彭士琪,葛会波.生物技术在果树学研究中的应用[J].河北大学学报:自然科学版,2002(2).
[2]吴雅琴.我国生物技术在落叶果树育种中的应用现状[J].河北果树,2002(4).[3]姜小文.生物技术在南方果树研究中的应用[J].湖南环境生物职业技术学院学报,2002(2).
[4]姚强,王德春,吴钰良,等.桃、油桃和蟠桃幼胚愈伤组织诱导和植株再生[J].上海农业学报,1990(3).