基本信息
- 项目名称：
- 增强UV-B辐射对小麦根尖细胞异常有丝分裂影响机制的探讨
- 来源：
- 第十一届“挑战杯”国赛作品
- 小类：
- 生命科学
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 本研究主要以小麦幼苗根尖为材料，研究了增强UV-B辐射对细胞有丝分裂和染色体畸变现象的影响，并通过荧光抗体标记技术和共聚焦扫描显微镜技术分析了异常分裂现象与微管形态结构之间的关系，探讨其产生的生物学机制。为进一步寻找有效地预防UV-B辐射损伤的途径提供了参考，也为工农业生产奠定了基础。
- 详细介绍：
- 2002年韩榕等又首次发现增强UV-B辐射能使小麦根尖细胞产生一种异常分裂现象――分束分裂。研究过程中，根据产生染色体束数的不同，分别将分束分裂称为三束、四束和六束分裂三种基本类型。本研究在前期研究成果的基础上，进一步深入探讨了一定剂量的增强UV-B 辐射对小麦根尖细胞有丝分裂发生频率和各类染色体畸变现象的影响，特别研究了分束分裂现象的发生情况，并对各种类型分束分裂的发生频率进行了数据统计和分析，比较了其发生频率的差异性。此外，还利用激光共聚焦扫描显微镜进一步观察了“分束分裂”细胞中细胞骨架—微管蛋白及微管形态结构的变化。从而为进一步深入研究增强UV-B 辐射对细胞分裂的影响机制奠定了基础，也为寻找和发现新的异常分裂现象提供了实验依据和理论基础。
作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 基本思路和目的：本研究在前期研究的基础上，进一步探讨了增强UV-B 辐射对小麦根尖细胞有丝分裂发生频率和各类染色体畸变现象的影响，特别研究了分束分裂现象的发生情况，并对各种类型分束分裂的发生频率进行了数据统计和分析，比较了其发生频率的差异性。此外，还利用激光共聚焦扫描显微镜进一步观察了“分束分裂”细胞中细胞骨架—微管蛋白及微管形态结构的变化。
科学性、先进性及独特之处
- 论文首次发现分束分裂和不均等分裂现象，并对其进行了数据统计学分析，深入分析了其产生的细胞生物学机理，研究方案科学合理，研究思路和研究结果具有创新性。
应用价值和现实意义
- 大气臭氧层的破坏，将使到达地表的UV-B辐射增强，从而对地球上的生物和环境构成严重威胁。揭示UV-B辐射增强对生物体生长发育的影响机制，以及如何有效的防护和减轻UV-B辐射造成的损伤，已成为目前世界各国面临的一项重大课题。该论文主要研究了增强UV-B辐射对小麦细胞有丝分裂和染色体畸变现象的影响，为工农业生产和生物育种提供了参考，具有一定的应用价值和实践意义。
学术论文摘要
- 采用10.08KJ.m–2.d-1辐射剂量的UV-B辐照处理冬小麦根尖细胞，待根尖生长至1～2cm长时，对小麦根尖细胞的有丝分裂以及各类异常分裂现象进行了研究。结果表明：一定剂量的UV-B辐照能抑制小麦细胞有丝分裂的发生频率，并可诱导小麦根尖细胞产生游离染色体、落后染色体、染色体桥（包括单桥、双桥和三桥染色体）、不均等分裂以及微核染色体等畸变现象。另外，在UV-B辐射处理后的细胞中还发现了一种新的异常分裂现象——分束分裂，表现为染色体在细胞有丝分裂后期产生三束、四束、六束和七束等染色体束，且均具有一定的发生频率，分别为0.073%、0.153%、0.053%和0.060%。而在对照组小麦细胞中没有发现分束分裂现象的发生。同时，通过聚丙烯酰胺凝胶电泳检测和激光共聚焦扫描显微镜观察发现，与CK组相比，分束分裂细胞中，微管蛋白的组成和微管骨架的形态结构均发生了变化。推测分束分裂现象的发生可能与增强UV-B辐射导致细胞骨架微管损伤引起。
获奖情况
- 2009年3月份获得我校大学生“挑战杯”竞赛自然科学类一等奖。
鉴定结果
参考文献
- [1] Barnes PW, Flint SD & Caldwell MM. Morphological responses of crop and weed species of different growth forms to UV-B radiation.,Amer J Bot。 [2]作物对太阳紫外线辐射增加的生物效应及其评估,应用生态学报。 [3] Effects of enhanced ultravio2let2B radiation on plant nutrients and decomposition of spring wheat under field condition, Environmental and Experimental Botany。 [4]Wright LA & Murphy TM. UV radiation stimulated efflux of 862rubidi2 umfrom cultured to bacco cells., Plant Physiol。 [5]Kramer GF, Norman HA & Krizck DT. Influence of UV2B ra2diation on polyamines, lipids peroxidation and membrane lipids in cu2cumber, Photochemistry。 [6]Wang SY & Wang XL. The tradescantia micronucleus test on the geno2 toxicity of UV-B radiation, Mutation Research。 [7] 增强UV-B 辐射对小麦体细胞分裂的影响,遗传学报。 [8]陈一华，张丽华，耿玉轩，陈正华。拟南芥体细胞胚胎发生体系中的体细胞类减数分裂研究，遗传学报。
同类课题研究水平概述
- 大气臭氧层的破坏，将使到达地表的UV-B辐射增强，从而对地球上的生物和环境构成严重威胁。揭示UV-B辐射增强对生物体生长发育的影响机制，以及如何有效的防护和减轻UV-B辐射造成的损伤，已成为目前世界各国面临的一项重大课题。同时，也是生理生态学、细胞生物学、辐射生物学等研究领域急需解决的问题。 近几年，大量科学研究工作表明，增强UV-B 辐射不仅能抑制小麦、玉米等农作物的生长、改变其对矿质营养的吸收、 促进酶活性的升高、导致膜结构的破坏、产生微核和各种染色体畸变等现象，而且2002年韩榕等又首次发现增强UV-B辐射能使小麦根尖细胞产生一种异常分裂现象――分束分裂。但关于分束分裂现象发生地生物学机制是什么？是否与细胞骨架微管的变化有关？是否还存在其他类型的异常分裂现象？关于这些至今还没有报道。
