大学生创新创业训练计划建设项目-云南大学教务处.doc

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1、附件1：云南省大学生创新创业训练方案工程立项申请表推 荐 学 校： 云南大学项目名称： 兼性CAM植物铁皮石斛光合途径转换的研究工程 申报 类别： 创新训练工程所属一级学科名称： 生态学申请人： 李好所在学院及年级： 生命科学学院 2021级指导教师： 张光飞单位与职称： 云南大学生态学系 副教授 填表日期： 2021年5月8日云南省教育厅制2021年2月填 表 说 明1.申报书各项内容，必须实事求是，表达要明确严谨，并要求打印或用钢笔填写。页面不够时可加页，不得破坏后面表格的完整与美观。对于填写不合要求、内容模糊不清、字迹潦草者，不予受理。2. 该申报书为A4纸，各单位或个人可以从云南省教育

2、厅高等教育处网站自行下载或翻印，但格式、内容、大小应与原件一样。一、工程申请人情况 申请人姓名李好性别女民族回出生日期1994.3.24.所在学院生命科学学院专业、班级生态学、2021级工程名称兼性CAM植物铁皮石斛光合途径转换的研究通讯地址昆明市呈贡新区大学城东外环南路云南大学校区楸苑 工程类别 创新训练 创业训练 创业实践工程周期2年所属学科专业生理生态学申请人参加科研的经历自何年月至何年月参加的工程担任的工作全国中学生科技创新大赛负责人工程组其他成员不超过5人，不包括申请人与指导教师姓名性别年级所在学院专业分工签名吕晓娟女2021级生命科学学院生命科学与技术基地班实验设计及数据分析吕晓娟

3、崔光帅男2021级生命科学学院生态学栽培实验及荧光分析崔光帅蔡东玲女2021级生命科学学院生态学气体交换测定分析蔡东玲二、拟申报工程情况一工程介绍研究目标、研究背景及现状、工作原理与方案设想、方案进度安排等研究目标： 名贵药用植物铁皮石斛是兼性景天酸代谢CAM植物，其光合途径会在景天酸代谢CAM与C3代谢途径之间转换，当处于景天酸代谢时光合有机积累效率极低，生长缓慢。本工程拟探明铁皮石斛在景天酸代谢CAM与C3代谢途径之间变化的光合作用特征叶绿素荧光及气体交换特征以及光照与温度是如何影响兼性景天酸代谢CAM植物铁皮石斛的光合途径转换，确定铁皮石斛C3代谢途径进展的适宜光照与温度范围,为建立铁皮

4、石斛的高产栽培技术提供科学根底。研究背景及现状:铁皮石斛(Dendrobium officinale )别名黑节草，是兰科(Orchidaceae) 石斛属(Dendrobium )植物，主要分布于云南、广西、安徽等地(陈心启与吉占与，1998)。据本草纲目记载，铁皮石斛具有“主治伤中、补五脏虚劳、强阴益精、厚肠胃、补内绝缺乏、平胃气、长肌肉、益智除惊、轻身延年之成效暠。近年来，医学研究又发现铁皮石斛具有抗癌与提高人体免疫力的功能(包雪声等，2001)。石斛对环境要求严格，大多分布在海拔450-900m 的温凉高湿地带，受小环境内的相对湿度、温度、光照等气候因子影响较大(赵天榜等，1994)，

5、铁皮石斛生于疏林中树干上或石灰岩地区岩石上，海拔可达1600 m (陈心启等，1999)。由于对其生长环境需求不了解，人工栽培困难，长期以来依赖于野生资源。近年来药品生产企业在云南思茅、西双版纳等的大量收购使得野生铁皮石斛资源濒临灭绝，是濒危野生植物国际贸易公约的保护物种及我国二级保护濒危植物。通过人工手段繁殖与栽培铁皮石斛是满足市场需求的主要手段，同时也对保护野生铁皮石斛具重要的意义(邸淑菊，2007)。目前, 铁皮石斛的主要人工种植地为云南、浙江、福建、广东等地。相对于其它地区云南夏无酷暑，冬无严寒的气候条件(例如普洱市)，江浙及东南沿海地区，那么气候四季清楚，冬季常有零下低温，而夏季有些

6、地方会出现短暂近40高温，尤其是铁皮石斛大多是设施栽培，设施内出现40高温的情况更多。经过多年比拟，普洱市种植的铁皮石斛产量与浙江、广东、四川等种植地区相比，可增加0.5-1倍左右，每年生长期长达10个多月，采收周期由3年缩短至1年半左右(普洱市委政研室，2021)。温度是植物地理分布与光合生产力的一个主要的环境决定因素(许大全，2002)。Rawat与Purohit(1991)通过将4种原产地在高海拔(3600 m)的高山植物移栽至低海拔(550 m)后发现，海拔改变所引起的一系列生态因子如温度的改变影响了植物叶片CO2的同化速率。温度也是影响石斛光合作用的一个重要因子，徐云等(1993)对

7、霍山石斛的光合特性进展了研究，认为石斛生长在20-25的温度为宜。丑敏霞等(2001)研究了不同光照强度下温度对金钗石斛生长的影响，结果说明25的平均温度(23-28)有利于促进金钗石斛的生长与代谢，是其生长的最适温度。苏文华与张光飞(2003)测定了铁皮石斛叶片一天中CO2吸收的动态以及CO2吸收对光强与温度的响应，结果说明铁皮石斛为兼性CAM 植物，随着环境条件的变化，其光合作用在景天酸代谢途径(CAM)与C3途径间转换，自然生境中多处于景天酸代谢途径(CAM)，成为铁皮石斛生长缓慢的生理原因。国内外学者对铁皮石斛已进展了许多研究，但主要集中在组织培养与快速繁殖(Zhao等,2007)、栽

8、培技术(郑勇平等，2006)、药材鉴定(Ding等，2003)与化学成分分析(李满飞等，1990)等方面。但是其中温度与光照对于铁皮石斛生理特性的研究很少艾娟等，2021，仅在栽培技术方面有所涉及，但研究得并不深入，而关于温度与光照对铁皮石斛光合生理特性的影响，尤其是在碳代谢途径过程中，CAM与C3途径之间是如何转换的，其光合转换的光合生理特征如何尚未见有文献报道。工作原理与方案设想利用叶绿素荧光分析技术及CO2气体交换技术测定分析绿色植物的光合作用特征，探讨绿色植物的光合生理生态特点。通过利用LI-6400XT便携式光合作用测量系统同时测定植物叶片的气体交换、荧光参数与呼吸参数等指标。温度设

9、置：在人工气候箱中分别设置10/08:00-20:00/20:00-8:00，下同、20/10、30/20、40/304个温度水平，光照强度350 molm-2s-1，光照时间为12 h，相对湿度60%左右。处理时间90 d，之后利用LI-6400XT便携式光合作用测量系统同时测定植物叶片的气体交换、荧光参数与呼吸参数等指标。光照对铁皮石斛光合转换途径的影响：分别选择三种不同的天气条件，即：晴天无云或少云、多云天气、阴天天气，于每天的8:00、10:00、12:00、14:00、16:00、18:00、20:00、22:00、24:00、2：00、4:00、6:00，利用LI-6400XT便携

10、式光合作用测量系统同时测定植物叶片的气体交换、荧光参数与呼吸参数等指标。同时以典型的景天酸代谢途径(CAM)植物长寿花Kalanchoe blossfeldiana作比照研究。方案进度安排2021年5月下旬准备实验材料铁皮石斛与长寿花，同时开场进展温度设置出理；2021年6月-7月观察栽培材料生长特征变化情况；同时学习LI-6400XT便携式光合作用测量系统的使用方法与测定分析技术；2021年8月选择三种不同的天气条件，分别在拟定的实验方案时间利用LI-6400XT便携式光合作用测量系统同时测定植物叶片的气体交换、荧光参数与呼吸参数等指标。2021年8月下旬，实验材料刚好处理了90 d，此时利

11、用LI-6400XT便携式光合作用测量系统同时测定植物叶片的气体交换、荧光参数与呼吸参数等指标。2021年9月-12月，整理分析所得实验数据；2021年1月-3月，总结实验数据与实验结果；2021年4月-2021 年5月，补充完善实验数据，撰写研究论文及实验报告。二工程自我评价创新点、实现的可能性、可操作性、可能存在的问题等创新点本工程首次以兼性景天酸代谢CAM植物铁皮石斛为研究材料，同时以典型的景天酸代谢CAM植物长寿花作为比照研究，利用同时测量植物叶片的气体交换、荧光参数与呼吸参数等指标的LI-6400XT便携式光合作用测量系统测定分析兼性景天酸代谢CAM植物铁皮石斛光合转换特征，探讨在碳

12、代谢途径过程中，CAM与C3途径之间是如何转换的，具有理论意义与现实意义。实现的可能性在本实验之前已经学习了相应的植物学及生态学等理论知识，并阅读了相关方面的许多文献，有一定的理论根底。且对相关课题有浓厚的兴趣。云南大学生态学与地植物学研究所购置了目前测定分析叶绿素荧光及气体交换的最先进的仪器设备，即：PAM-2100叶绿素荧光仪德国及LI-6400XT便携式光合作用测量系统美国；实验材料铁皮石斛与长寿花成熟植株也了解了购置获得的渠道，实验材料亦能得到保证，因此能完成工程研究内容。可操作性目前，叶绿素荧光技术及气体交换测定分析技术已经相当成熟，且LI-6400XT便携式光合作用测量系统代表了当

13、今国际上植物叶片光合作用测量仪器的最高水平。在实验过程中可以控制叶片周围的CO2浓度、H2O浓度、温度、相对湿度、光照强度与叶室温度等所有相关的环境条件。配置6400-40荧光叶室，LI-6400XT便携式光合作用测量系统就可以同时测量植物叶片的气体交换、荧光参数与呼吸参数等指标。因此从实验材料与实验设备上具有较好的可操作性。可能存在的问题 实验材料铁皮石斛具有较好的欣赏价值以及重要的药用价值，栽培时常常会发生偷盗，假设在实验过程中一旦被盗，就会影响实验进程，因此，在实验过程中必须严加管护，以保证工程的按方案进展。三预期成果成果的具体形式，如：申请专利、公开发表论文、制作科技实物含软件程序等，

14、可以同时有多种成果形式“兼性CAM植物铁皮石斛光合途径转换的研究工程研究报告；核心刊物上公开发表论文1-2篇.四参考文献J.32(5):420-426.包雪声，顺庆生，陈立钻.2001.中国药用石斛M.上海:上海医科大学出版社，复旦大学出版社，149.陈心启，吉占与.1998.中国兰花全书M.北京:中国林业出版社,153.陈心启，吉占与，罗毅波.1999.中国野生兰科植物彩色图鉴M.北京:科学出版社,184.丑敏霞，朱利泉，张玉进，等.2001.不同光照强度与温度对金钗石斛生长的影响J.植物生态学报，25(3):325330.邸淑菊.2007.铁皮石斛产业化的调查研究J.安徽农学通报,13(1

15、1):137138.李满飞，平田义正.1990. 中药石斛类多糖的含量测定J.中草药，21(10):1012.普洱市委政研室，2021.普洱市石斛产业开展情况调研报告EB/OL.pejc.gov/viewInfo.asp id=762苏文华，张光飞.2003. 铁皮石斛叶片光合作用的碳代谢途径J.植物生态学报，27(5):631637.昌鸟许大全.2002.光合作用效率M.上海:上海科学技术出版社,40.徐云 ，于力文，吴庆生，等.1993.霍山石斛的光合特性研究J.应用生态学报，41：18-21.赵天榜，陈志秀，杨献国，等.1994. 河南石斛属植物资源的开发利用研究J.地域研究和开发， 1

16、3(2):5961.郑勇平，王春，俞继英，等.2006.铁皮石斛试管苗移栽技术J. 林业科技开发，20(6):5658.Ding XY，Wang ZT，Zhou KY，et al.-specificprimers for diagnostic PCR authentication of Dendrobium officinale J.Planta Medica，69(6):587588.Rawat AS,Purohit AN.2 and water exchange in four alpine herbs at altitudes and under varying light and te

17、mperature conditionsJ.Photosynthesis Research，28:99108.Zhao P,Wang W,Feng FS et al.-frequency shoot regeneration through transverse thin celll ayer culture in Dendrobium wall ex LindlJ.Plant Cell,Tissue,and Organ Culture,90:131139.三、指导教师简况及对申请人与申报工程的评价姓名张光飞性别男民族汉政治面貌无党派年龄47最终学历本科职务无职称副教授专业植物生态学所在学院生

18、命科学学院研究方向生理生态学通讯地址昆明市翠湖北路2号 650091 电子信箱(e-mail)当前从事的教学、研究工作简介：1999.7在云南大学生态学专业研究生主要课程进修班学习。主持与参加完成国家及省级课题十余项，发表研究论文70余篇，参编教材与专著5部。对申请人的专业根底、工作态度、学风及研究能力的评价：已经在此之前掌握了生态学、植物学、根底动物生物学等相关根底知识，并通过植物学实验、生态学根底实验等课程的学习，成绩优异，有较好的专业根底。申请人学习刻苦，工作认真负责，积极参加社会实践活动，有较强的责任心与意志力，善于组织、团结同学，具有较好的组织与协调能力。具备了申请人应有的素质与要求

19、，相信能够带动课题组其他成员，认真完成研究工作。对申请课题的价值、研究方案的可行性、工作根底等方面的评价：绿色植物的碳代谢途径包括C3、C4及CAM途径，但其中一些植物往往由于外因环境因子及内因生理特性的变化，同时具有C3及CAM途径，即兼性的景天酸代谢途径，它们的光合转换的叶绿素荧光特性及气体交换特征如何？目前尚未见文献报道，急需补充及探究。因此，申请工程“兼性CAM植物铁皮石斛的光合途径转换研究具有重要的理论及现实意义。值得研究。该工程拟对“兼性CAM植物铁皮石斛的光合途径转换研究，利用LI-6400XT便携式光合作用测量系统同时测量植物叶片的气体交换、荧光参数与呼吸参数等指标，以典型的景

20、天酸代谢CAM植物长寿花作为比照研究，通过设置不同温度梯度以及选择晴天、多云天以及阴天三种天气条件，分析兼性景天酸代谢CAM植物铁皮石斛光合转换特征，探讨在碳代谢途径过程中，CAM与C3途径之间是如何转换的，具有重要的科学意义。该工程研究方案与实验设计合理可行，工程申请人与组成人员具备较好的理论根底与实验研究能力，组成合理，所在的生命科学学院具备本科教学实验中心与创新实验研究中心，完全具备完成工程研究内容的条件。特此推荐。指导教师签名：张光飞2021年5月8日四、申请资助金额与经费预算工程经费资金总额及来源单位：万元共计上级部门立项资助学校配套经费学院配套经费0预算支出科目支出金额预算根据及理

21、由1、测试费、分析费LI-6400XT便携式光合作用测量系统及相关仪器耗材及维护费。2、图书、资料费图书、资料及论文发表费。3、小型会议参加相关学术会议0.05万元/人。4、交通费7往返实验室与教学区交通费及考察与购置实验材料交通费等。5、实验材料费0.33铁皮石斛：150元/盆，共21盆；长寿花：10元/盆，共21盆。6、参观考察费0.5铁皮石斛栽培基地的参观考察交通住宿费、仪器相关培训等。7、专家指导费 学生与指导教师在研究期间的通讯费用。8、其他总计注：质量工程领导小组办公室将依据工程申请资助金额上下分批次评审遴选，且同一批次不合格工程不再进入下一批次遴选，请各高等学校对经费做合理预算五

22、、审核意见申请人所在学院审核意见： 该工程申报书中各项情况真实可信，经费预算合理，学院在经费与实验条件上将给与支持。学院将负责各方关系，给课题组成员提供最大方便，保证课题顺利进展。 学院同意立项。学院负责人签名：学院公章： 2021年5月8日学校审核意见： 该工程经我校大学生创新性实验方案专家委员会评审、论证，该工程难度适合本科学生，符合创新性实验方案的理念，同意推荐该工程立项。如果该工程立项获批，学校将给予1:1的经费配套支持。学校负责人签名：学校公章： 2021年5月8日云南省大学生创新创业训练方案工作领导小组审核意见：同意该工程为云南省大学生创新创业训练方案资助立项工程，资助金额 元。不同意立项建立。 云南省大学生创新创业训练方案工作领导小组办公室高教处代章 年 月日第 15 页