生命科學研究新進展TheProgressofLifeScienceRresearch

——當今，在人類社會經濟快速發(fā)展和高度繁榮的同時，也使人類面臨著諸多嚴峻問題與隱患：人口問題、生存問題、健康問題、糧食問題、資源問題、生態(tài)環(huán)境保護問題等.這些問題均與生命科學有著密切的關系，在某種程度上都依賴生命科學的發(fā)展或生命科學技術的進步加以解決。古代人們在從事漁獵、農業(yè)生產過程中積累了動植物的知識，在防治疾病過程中積累了醫(yī)藥知識。19世紀前，主要研究生物的形態(tài)、結構和分類等19世紀后，隨著顯微鏡的發(fā)明，更關注各種生命現(xiàn)象之間的內在聯(lián)系，特別是細胞學說的提出為研究生物的結構、生理、生殖和發(fā)育等奠定了基礎；自然選擇學說的提出推動了現(xiàn)代生物學的巨大發(fā)展。19世紀中后期，物理、化學實驗方法和研究成果的引入，趨向于用實驗手段和理化技術來考察生命過程。隨著孟德爾遺傳定律的提出，使生物科學研究逐漸集中到分析生命活動的基本規(guī)律上來，生物化學、細胞遺傳學等分支學科不斷涌現(xiàn)。20世紀30年代以來，生物科學研究的主要目標逐漸集中在與生命本質密切相關的生物大分子——蛋白質和核酸上。DNA是遺傳物質的證實，DNA分子雙螺旋結構模型提出，標志著生物科學的發(fā)展進入了一個新階段，生物科學的眾多分支學科都迅猛發(fā)展，生命學成為當代成果最多和最吸引人的學科之一。

描述性生物學階段實驗生物學階段分子生物階段

生物科學發(fā)展簡介最活躍的前沿領域：

細胞與分子生物學、神經與認知科學、系統(tǒng)生物學與組學、計算生物學等。核心前沿問題：

干細胞的多能性與分化、小分子RNA的功能與作用機制、腫瘤的發(fā)生與轉移、認知的生物學機制、生物大分子計算模擬及計算機輔助藥物設計等。

當今生物科學研究的前沿領域及問題生物科學研究進展專題1植物學研究進展專題2遺傳學研究進展專題3生理學研究進展專題4生態(tài)學研究進展專題5微生物研究進展專題6神經生物學研究進展專題7動物學研究進展專題8發(fā)育生物學研究進展專題9細胞生物學研究進展專題10生物化學與分子生物學進展專題11生物物理學研究進展專題12水生生物學研究進展課程內容：推薦學習網站：生物谷——報道生命科學研究最新進展及成果普蘭塔——報道生態(tài)學與生物多樣性最新觀點及進展國內外權威期刊及雜志：①《ANNUALREVIEWOFPLANTBIOLOGY》②《PLANTCELL》③《PLANTJOURNAL》④《TRENDSINPLANTSCIENCE》⑤《PLANTPHYSIOLOGY》⑥《NEWPHYTOLOGIST》⑦《PLANTBIOTECHNOLOGYJOURNAL》⑧《植物學報》⑨《生態(tài)學報》⑩《遺傳學報》⑩

《動物學報》⑩

《生理學報》

植物學研究趨勢與進展

植物通過提供基本的營養(yǎng)、能量等維持人類的健康，是人類賴以生存的根本。面對世界人口的日趨增長（2050年，世界人口的數(shù)量將從目前的60億增加到90億），日益增長的世界需求，深入地了解植物的發(fā)育和生長對世界的未來至關重要。

分類（Classification）鑒定（Identification&determination）命名（nomenclature）（1）植物分類內容1.植物系統(tǒng)進化與分類研究進展植物分類法形態(tài)分類法實驗法分類法染色體分類生化標記分類分子標記分類染色體計數(shù)核型分析同工酶貯藏蛋白分裂分析染色體分帶（3）植物分類方法（1）植物分類，資源采集和數(shù)據(jù)庫建立；（2）系統(tǒng)發(fā)育學，系統(tǒng)發(fā)育基因組學；（3）生物地理學和譜系地理學；（4）物種形成，雜交和適應進化；（5）分子進化，進化遺傳學，進化基因組學和進化發(fā)育。（4）目前植物系統(tǒng)進化與分類熱門議題：…….2.植物傳粉機制研究進展傳粉形式：自花傳粉異花傳粉傳粉媒介有：蟲媒（蜜蜂、甲蟲、蠅類、蛾等）風媒鳥媒（畫眉、烏鴉、蜂鳥等）

水媒傳粉（pollination）：成熟花粉從雄蕊花藥或小孢子囊中散。出后，傳送到雌蕊柱頭或胚珠上的過程。高等維管植物的特有現(xiàn)象自花授粉新機制——花粉滑動授粉——植物具有非常復雜的傳粉機制和繁育系統(tǒng)，可借助昆蟲、風等外力被動地實現(xiàn)異花或自花傳粉，如果所處的環(huán)境沒有昆蟲、風，植物又將如何繁育后代？最近在姜科植物中發(fā)現(xiàn)了自然界全新的主動自花授粉機制。

黃花大苞姜（Caulokaempferiacoenobialis）是我國特有的姜科多年生宿根草本植物，因分布廣東、廣西等高度潮濕的林內石壁或山溝瀑布邊石壁上等高度潮濕缺乏傳粉昆蟲的生境，而形成了另類傳粉機制——花粉滑動授粉。

花粉滑動授粉：黃花大苞姜花開放時，花藥的花粉囊同時開裂，剛開裂時，油質液漿狀的花粉從花粉囊溢出成球形，然后很快鋪滿于花藥面，慢慢流向柱頭，花粉陸續(xù)流到柱頭的喇叭口，實現(xiàn)自花傳粉。

WangYQ,ZhangDX,RennerSS.,ChenZY.2004.Anewself-pollinationmechanism.Nature431(2Sept):39-40研究成果報導于nature蟲媒傳粉傳粉新機制——欺騙性傳粉

欺騙性傳粉:

不為傳粉昆蟲提供任何形式的報酬，而通過精巧的花部結構設計和花氣味等擬態(tài)有報酬的花、雌性昆蟲、昆蟲棲息地、產卵地和大型真菌等，從而誘騙昆蟲為其傳粉.達爾文在其經典著作《蘭花的傳粉》中描述了許多蘭花與昆蟲精巧的傳粉系統(tǒng)，但并未發(fā)現(xiàn)欺騙性傳粉的存在。但近三分之一的蘭科植物都依賴于欺騙性傳粉

蘭科植物中普遍存在欺騙性傳粉方式為擬交配（某些花的結構形似雌性昆蟲,當雄性蜜蜂、黃蜂、蠅類同這些花交配時,便沾附上花粉塊,花粉便通過昆蟲傳給另一朵花

），但目前發(fā)現(xiàn)了一種全新的欺騙性傳粉方式。

扁足蠅卵和幼蟲在大型真菌的子實體上發(fā)育，幼蟲以子實體為食，成蟲以真菌孢子為食。毛瓣杓蘭葉片表面具有深褐色斑點，形似受真菌感染的霉斑。斑點中央的毛狀體由多細胞組成，與枝孢菌串珠狀的孢子相似，從而在視覺上吸引扁足蠅的訪問。毛瓣杓蘭的花發(fā)出似腐敗葉子的氣味，其中的異戊醇、2-乙基己醇和正己醇普遍存在于枝孢菌的揮發(fā)物成分中，異戊醇為典型霉菌的氣味成分。

毛瓣杓蘭傳粉過程榕樹與榕小蜂間形成了生物界典型的專一性共生關系，一種榕樹僅僅依賴于一種榕小蜂為其傳粉，相應地，榕小蜂也只仰仗一種榕樹為其提供繁殖后代的場所和食物。共生作用中協(xié)同進化、協(xié)同成種，一個物種的某個特征因響應另一個物種對應特征的變化而進化,而這一進化改變又導致后一物種對應特征的進一步變化。雞嗉子榕Ficussemicordata雞嗉子榕小蜂Ceratosolengravelyi

植物與傳粉者協(xié)同進化關系無論是普通的蟲媒傳粉方式還是欺騙行傳粉，植物和傳粉者之間最終趨于協(xié)同進化。

羅世孝博士等等首次發(fā)現(xiàn)：兩種未被描述的角麥蛾(Deltophora)sp.1和sp.2分別是越南葉下珠和水油甘的唯一傳粉昆蟲。兩種葉下珠屬植物與傳粉角麥蛾之間形成了兩對專性互利傳粉關系。角麥蛾在訪問植物雄花時吸取花蜜及收集花粉，在訪問雌花時會為植物完成傳粉。角麥蛾成蟲以寄主植物的花蜜和花粉為食，并產卵于寄主植物上，其幼蟲以取食寄主植物嫩葉為發(fā)育營養(yǎng)，而寄主植物依賴其唯一的傳粉昆蟲來完成傳粉，傳粉者與寄主植物間形成了一對一互利共生關系。

角麥蛾不但具有特殊的訪花行為，而且具有獨特的口器結構。角麥蛾特殊的訪花行為和獨特的昆蟲口器結構，為專性互利共生物種間往往演化出獨特的行為與特殊的適應結構又提供了一個新的案例，也是植物與傳粉昆蟲協(xié)同進化研究方面的又一重要發(fā)現(xiàn)。A.角麥蛾訪雄花B.角麥蛾訪雌花C.角麥蛾幼蟲取食寄主嫩葉D.角麥蛾口器上攜帶寄主植物花粉E.角麥蛾獨特口器上完整的花粉和分解的花粉塊

植物與傳粉者的互作關系一直是植物界研究的一個熱點，普遍被認為植物與傳粉者的互作關系體現(xiàn)了雙方的利益沖突。傳粉者的進化方向是力圖通過最經濟的方式，即在最短時間內消耗最少的體能獲取最大的回報；而被傳粉植物的進化動力則是通過最低的代價，有效地接受和輸出花粉，即盡可能提高其異交率和繁殖成功。

許多研究表明，植物可采取多種策略，例如進化出不同的花型和花序展示，以操控傳粉者的訪花行為，提高其傳粉效率，從而實現(xiàn)植物自身雌、雄性功能表達的最大化。花結構與傳粉忠實性研究新進展3.能源植物利用與開發(fā)能源植物——廣義的能源植物幾乎可以包括所有植物（通過光合作用將太陽能轉化為化學能）。但以目前的技術水平,還不能將所有植物都用于能源開發(fā)。為此,能源植物通常指利用光能效率高,具有合成較高還原性烴的能力,可產生接近石油成分和可替代石油使用的產品的植物以及富含油脂、糖類淀粉類、纖維素等的植物。芒草紫穗槐旱柳（1）能源植物類型北方提取生物柴油的最佳木本原料植物——文冠果

文冠果（Xanthocerassorbifolia）種子含油量30%一36%，種仁含油量55%一66%。作為生產生物柴油的原料，文冠果具有其生物學和生態(tài)學上的優(yōu)勢。首先，文冠果原產于中國，適生區(qū)域大，可在我國北方大部分地區(qū)生長。日本“陽光計劃”；印度“綠色能源工程”；美國“能源農場”；