天然產物化學論文范文

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關鍵詞：天然產物化學；教學方法；教學方式；教學效果

中圖分類號：O621.3 文獻標識碼：A

天然產物化學是以各類生物為研究對象，以有機化學為基礎，以化學與物理方法為手段研究生物二次代謝的提取、分離、結構、功能、生物合成與修飾及其用途的一門學科[1]。研究內容是各類天然產物的化學成分、結構特征、理化性質、提取分離方法、結構測定以及生物合成途徑。并根據已闡明的結構成分，按植物親緣關系在植物界中探尋同類成分，以擴大植物的藥用資源，發掘新的有效成分；研究有效成分在植物w中隨生長季節、時間的變化情況等。天然產物有效成分主要來自于植物、動物、礦物、微生物和海洋生物，其中以植物來源為主，種類繁多[2]。以中草藥為例，僅《本草綱目》（明，李時珍）中就記載1892種。《本草綱目拾遺》（清，趙學敏）又補充1021種[3]。相信隨著科學技術的進步，這個數字還會不斷變化、發展。天然化合物結構復雜多樣，天然產物化學成分研究又涉及到很多學科的知識，因而，學生普遍感到這門課程比較抽象和枯燥，較難理解和掌握，造成學生產生厭學和抵觸情緒。我們在天然產物化學課程教學實踐中，注重理論與實踐的有機結合，從多個角度進行改革與嘗試，取得了較好的教學效果。

1. 教學方法

1.1 講授的原則是“應用式的講解”

在本課程中需要學習的內容很多，知識面也很廣，屬于一門應用學科。講授的原則是“應用式的講解、夠用”。因此，在教學過程中前期的課程及本課程的內容需要一個全面的了解，內容上的取舍要做到心中有數，重復的內容直接省去，如：色譜分析法在《分析化學》課程中已經學過，所以在該課的教學中，講授各類天然產物化學成分的色譜檢識方法時，可進行應用式的講解。這樣，在教學時間有限的情況下，可以高效的完成教學目標。

1.2 豐富內容增加學生學習興趣方法

天然產物化學這門課本身比較枯燥泛味，難懂，學生在學習時很難產生興趣，所以在學習這一類專業時，可以充分運用多媒體工具，愛課件中加入原植物、藥材的圖片，借助多媒體工具將天然產物的性狀展示出來。通過圖片來吸引學生的注意力、激發學生的學習興趣、加深對各種天然產物的印象。在學習一些重要的產物時，可以介紹它的發現過程，激起學生對天然產物研究的熱愛。如在講授萜類化合物時，我們介紹了青蒿素和紫杉醇一波三折的發現過程，鼓勵學生要克服困難，積極探索。

1.3. 舉辦講座擴展學生視野方法

現今，天然產物的研究發展很迅速，從最初的單純化學模式逐漸過渡到化學生物綜合領域。除了最基本的理論知識教學，我們還可以為學生開設講座，包括一些現代分離新技術、新的篩選方法、新的結構鑒定技術的介紹，如超臨界流體萃取技術，逆流色譜分離方法，高效液相-核磁共振聯用技術及FRET方法在天然產物活性篩選中的應用等[4]，此外，還有生物合成研究的進展及天然產物化學生物學的研究概況等。通過講座的介紹，開拓學生的視野，可以使學生更好地理解這門學科，也可以激發學生對研究的興趣，并且從事相關工作。

1.4 結合實驗教學方法

天然產物化學本身就是一門實踐性很強的學科，需要通過實驗的方法來更深的理解理論知識。傳統的實驗教學模式是學生們連續的進行實驗，完成一類化合物的提取和分離，但在過程中學生們主要是按照實驗講義進行操作，主動思考不多，失去主動性。所以針對這些情況，實驗教學方法需進行改進，首先該表傳統的教學方式，在實驗講解中結合老師自己的科研工作、學生的畢業論文等，再者學生的實驗成績不再以單純的實驗報告成績為主，可以加上學生的課堂表現，如課堂提問、學生講解、教師總結來監督學生的預習情況。最后在作業中讓學生設計g體分離實驗，確定可行的分離方法。如“從茶葉中提取咖啡因”、“從丹參中分離丹參酮”等。這樣可以鍛煉學生的自我思維能力。同時，我們在學生的綜合訓練中加入天然藥物化學內容，使學生能夠進一步了解天然產物化學和其他學科的相關性。

1.5學生實踐與教師科研相結合方法

同一般實驗教學相比，天然產物化學在科研領域的要求比較系統化。為了讓學生更好地了解天然產物化學的研究思路和方法，我們通常將實驗室對學生進行開放，同時選擇一些學生和老師一起進行科研實驗。將科研與教學相結合，不但調動了學生的學習主動性和積極性，而且有益于課題的順利進行。例如，讓學生參與到本學院的天然產物有關研究課題、“老師的國家級、省部級研究課題”等課題的研究中來，通過實踐的學習，學生可以熟練地掌握各種填料的適用范圍及各種色譜的操作方法，如高效液相色譜儀及酶標儀、紫外分光光度計等儀器的操作方法，將很多內容不再是停留在理論課上，而是將理論和實踐結合起來，這樣的模式可以達到雙贏的效果。

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劉教授現任山東大學藥學院副院長，藥物化學研究所所長，山東省藥物分子設計與創新藥物研究重點實驗室主任；山東省保健科技協會常務理事；Current MedicinalChemistry、Drug Discoveries＆Therapeutics、WorldJournal of Virology編委，《中國藥物化學雜志》和《山東大學學報(醫學版)》編委，十余種國際期刊的審稿人；山東省藥物化學專業委員會委員。享受國務院政府特殊津貼。

劉教授多年來一直從事抗病毒藥物的設計、合成與活性研究和天然產物及衍生物的合成與心腦血管藥理活性的研究，并已形成了自己穩定的獨具特色的研究方向。先后承擔國家重大、重點課題、國家自然基金等國家級課題8項，省部級課題10余項。

在靶點的抗病毒藥物的合理設計、合成與活性研究方面，主要基于病毒(HIV、HBV、HMV和FluV)生命周期的分子生物學過程，針對病毒復制過程的關鍵酶或蛋白等靶點結構，通過計算機輔助，合理設計藥物、合成及抗病毒活性的研究。目前主要開展HIV-i逆轉錄酶的非核苷類抑制劑、核苷類及其大分子綴合物的前藥研究，HIV-1侵入過程病毒gpl20吸附抑制劑和輔助受體CCR5拮抗劑研究，HIV-1轉錄過程Tat-TAR相互作用、Rev-REE相互作用抑制劑的研究；同時開展HBV侵入和包裝過程的非核苷類抗乙肝病毒抑制劑研究，流感病毒神經氨酸酶、DNA聚合酶為靶點的抑制劑研究。

在活性天然產物的結構修飾與心腦血管藥理活性的研究方面，主要開展活性天然產物的全合成、結構修飾和抗缺血、抗血栓、抗血脂、抗氧化損傷等心腦血管活性研究。目前主要開展中藥川芎活性成分川芎嗪、川芎咔啉堿衍生物的結構修飾研究。

劉教授經過多年的辛勤耕耘和積累，科研工作取得了豐碩的成果。近幾年在Bioorg Med Chem Lett、Bioorg MedChem，Chem Med Chem，Curr Med Chem，Curr Pharm Des、Mini Rev Med Chem、Arch Pharm，Arch Pharm Res、CurtHIV Res，Chem Biodiver、Antiviral Res，Heteroeycles、Molecules、Chem Biol Drug Des，Drugs Future，Chin Chem Lett，中國化學、有機化學、藥學學報、中國藥學雜志、中國藥物化學雜志、中國醫藥工業雜志等發表文章150余篇，其中被SCI收錄60余篇；主編《抗艾滋病藥物研究》專著(人民衛生出版社，北京，2006年12月)、主編《實驗室有機化合物制備與分離技術》專著(人民衛生出版社，北京，2011年2月)、主編《無機化學》《無機化學教程》教材；參編《分子核醫學》《現代生物醫學示蹤技術》等專著6部。曾獲山東省教育廳科技進步三等獎2項，山東省高等學校優秀科研成果獎一等獎、二等獎各1項(2005、2010)；申報國家發明專利30項，其中授權14項：曾獲2001山東省青年科技獎、2004山東省優秀中青年重點科技人才、2004年濟南市青年科技明星獎、2002年山東大學優秀青年知識分子、2007年山東大學十大優秀教師、2009年度山東大學優秀研究生指導教師，2009山東大學十大新聞人物提名獎、2010山東省醫學領軍人才等榮譽稱號。他的研究成果曾經被國內外學術會議邀請作報告10余次；開發了頭孢地嗪、泰諾福韋酯等多個仿制藥物，為企業創造了較大的經濟和社會效益。他研制的抗艾滋病新藥“AZT-PEG綴合物”、抗流感新物SD-11，抗血管性癡呆、抗缺血、抗動脈粥樣硬化“川芎嗪衍生物DLJ14和B2”等多個候選藥物與多家企業分別簽訂了聯合開發協議，目前均處于臨床前的研究中。

劉教授作為一名教師，一直工作在教學第一線。教學中，他注重把理論與實踐相結合，注重教學方法、教學手段的研究，倡導啟發式、互動式、靈活多樣型教學模式，全面提升學生的綜合素質，使學生在濃厚的興趣中學到扎實的理論知識，從而培養學生的科學態度、學習熱情和開放思維。近年他為研究生開設了《高等有機化學》《現代藥物制備與分離技術》《藥物合成反應》課程，為本科生講授《生物有機化學》《藥學專業英語》《無機化學》等課程。他備課認真，課堂講授條理清楚、邏輯生動，方法靈活、風趣幽默、充滿了時代氣息，從而使他成為藥學院課堂教學最受歡迎的教師之一。自1999年以來，已招收碩、博士研究生40余人，畢業30余人。作為研究生導師，他對學生學習上像嚴父，生活上像慈母。他對學生言傳身教、嚴格要求，時時處處注意幫助他們在科研的實踐中樹立科學的態度，養成求真務實的良好作風，使他們在畢業離校后能較快地適應社會，逐步成為棟梁之材，能在不同的領域和崗位發揮作用。無論工作多忙，劉教授都要堅持參加研究生每周的學術例會，他以自己嚴謹治學的態度，影響和感染著學生。他所指導的研究生畢業論文，連年被評為優秀，多次被評為山東省優秀碩士和博士論文。

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【關鍵詞】導師;制藥學實驗;課程改革

藥學是基于醫學和化學的一門自然科學，其目的是培養能夠從事藥物研究與開發、生產、質控、管理及應用等多方面工作的高水平專業技術性人才。因而天然要求藥學學生具有較強“三基”、扎實的實驗操作技能、良好的創新意識，因而對藥學本科實驗教學的水平與質量提出較高要求。

一、當前的實驗課程體系

藥學是基于實踐基礎上發展而來的學科，因而其課程體系構成中實驗為最主要的教學內容之一。我校培養方案中，將藥學專業課程分為學科基礎課程、專業核心課程、專業拓展課程。其中，學科基礎課程包括有藥用無機化學、藥用物理化學、藥用有機化學、藥用分析化學、人體解剖生理學、微生物學與免疫學以及生物化學與分子生物學，專業核心課程主要包括藥用植物學、生藥學、藥理學、藥物代謝動力學、藥物化學、藥物分析學、藥物毒理學、藥劑學以及天然藥物化學等，學生需經過論文答辯方能畢業。相比臨床醫學專業，藥學實驗所占比例較大，因而實驗內容設置呈現傳統化。選定統編實驗教材，確定統一的實驗內容，通過統一的實驗講授和演示讓學員明確學習過程，按部就班完成實驗操作，并將其結果以實驗報告形式呈現給教師。標準化的操作，簡化了實驗準備工作，保障了實驗的成功率，對學員的基本操作能力起到了一定訓練作用。然而，我校藥學專業新辦不久，師資、實驗設備和場所均較為有限，不能滿足學生畢業答辯的需求?；趯嶋H教學條件，我校一方面對多個課程增加綜合性、設計性實驗，另一方面對藥學專業實施了從大學一年級就開始的全程導師制培養模式。通過導師制來補充實驗教學之不足，同時也解決了學生論文答辯的要求。

二、存在的問題

目前，我校藥學專業各實驗課程普遍存在的問題是：1.實驗內容呆板陳舊，以驗證性實驗為主，學生沒有選擇的機會和創新思維的必要。2.實驗教學過程傳統，從實驗的項目、實驗的講義、實驗的教授，直到實驗數據處理和報告撰寫，均為教師負責全程指導、規范，學生僅是按預先設定好的程序機械性勞動。3.各實驗課程各自為戰，實驗內容、操作技術等銜接缺乏，整體滲透交叉缺乏。4.對實驗教學成果評價不規范。目前評價學生動手能力的主要依據是實驗報告中的數據，學生不認真處理和分析實驗數據，教師也簡單以撰寫完整性、整潔性為主要評判依據。驗證性實驗、低水平重復性實驗數量過多；實驗過程中學生表現為默默按照老師安排進行實驗操作，很少提出個人見解，積極性主動性實驗興趣均不高；實驗報告普遍存在抄襲、敷衍現象。因此，經典的實驗不利于訓練學生的綜合性思維和實驗技能，不利于培養學生的創新性思維。

三、建立新型實驗課程體系

為滿足現代藥學發展需求，針對上述問題，我們仔細分析了問題的根源，探討了解決問題的一點辦法：1.增加設計性實驗內容：我校學生實施全程導師制，有一定的科研認識，經過了一定科研操作培訓、通過學科基礎課程實驗培訓。因此，應該刪減驗證性實驗內容，增加設計性試驗。通過學生自行設計、集中實驗驗證，培養學生具備初步的科研思維、操作能力，激發學生創造力和學習興趣。2.設置藥學綜合實驗課程：根據學科之間的聯系，將藥學實驗分為天然產物模塊、藥物分析模塊、藥物活性基礎模塊、藥劑學模塊、藥物合成模塊。以藥用無機化學實驗、藥用有機化學實驗、藥用分析化學實驗、藥用植物學實驗作為基礎實驗訓練。在此基礎上，構建藥學綜合實驗課程，根據學科之間的相互聯系，使學生按“顯微鑒定提取分析活性研究合成/劑型”的順序完成各項任務，從而達到綜合性訓練、多學科知識點交叉運用的目的。3.開設仿真虛擬實驗：隨著對藥學生教育教學水平要求的逐步提高，實驗教學越來越規范化，很多院校均建設有GMP實訓車間。然而，其建設、維持費用高昂，性價比較低。現代信息技術水平發展迅速，上世紀80年代出現的虛擬仿真（VirtualReality，VR）能夠逼真的效果、情景化的教學、交互式的學習方法、較低的實訓成本及風險，在教育教學領域中日趨重要。目前，中藥資源、藥效學評價、藥劑制備等多學科均有相應的虛擬仿真實驗方案可供選擇。

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[關鍵詞] 桂花；毛蕊花苷；含量測定；高效液相色譜法

[中圖分類號] R927.2 [文獻標識碼]A[文章編號]1674-4721（2011）07（c）-009－02

Determination of verbascoside in Osmanthus fragrans by HPLC

Ding Lixin, WANG Xinhe, DU Yongxiang, CHAI Jiali

College of Pharmacy, Jiamusi University, Heilongjiang Province, Jiamusi 154007, China

[Abstract] Objective: To establish a method for determining the verbascoside in Osmanthus fragrans by HPLC. Methods: ODSC18 column (250 mm×4.6 mm, 5 μm) was used. The mobile phase consisted of acetonitrile-0.2% phosphoric acid（1∶3.5）. The flow rate was 1.0 ml/min. The detection wavelength was set at 310 nm. Rseults: The linear relation was good. The average recovery of verbascoside was 99.83% with RSD=0.40%. Conclusion: The method is rapid, simple, accurate and has good reproducibility. It can be used for the quality control of the verbascoside in Osmanthus fragrans.

[Key words] Osmanthus fragrans; Verbascoside; Determinatim; HPLC

桂花（Osmanthus fragrans）亦稱巖桂、九里香、木犀，屬木犀科（Oleaceae）木犀屬（Osmanthus），是我國特有的常綠闊葉灌木或小喬木經濟樹種，至今已有2 500多年的栽培史。是我國十大傳統名花之一。桂花除了具有很高的觀賞價值，還是一種兼藥用、食用、香料等多種用途的經濟作物。其根、花和果實都可藥用除病，性溫、味辛、無毒，有化痰、散淤、健脾益腎、舒筋活絡的功能。在世界上被稱為“全營養食品”[1-4]。

苯丙素苷化合物（phenylpropanoid glycosides，PPGs）是一類含取代苯乙基和肉桂?；奶烊惶擒眨瑥V泛存在于雙子葉植物中。近年的研究表明,該類化合物作為藥用植物的主要有效成分具有抗菌消炎、抗腫瘤、抗病毒、抗氧化、保肝護肝和堿基修復作用[5-7]。因而日益受到植物化學家、藥物學家及有機化學家的重視。本文首次建立了桂花中苯丙素苷化合物毛蕊花苷的HPLC的測定法,旨為桂花的開發利用和質量控制提供一定的實驗依據[8-9]。

1 儀器與試劑

美國Aglient1100高效液相色譜儀，毛蕊花苷對照品（購自中國藥品生物制品檢定所），桂花（購于本地藥店，經佳木斯大學生藥學教研室劉娟教授鑒定），乙腈（色譜純，天津市科密歐化學試劑有限公司），甲醇（色譜純，天津市光復精細化工研究所），冰醋酸（分析純，天津市凱通化學試劑有限公司），水為重蒸餾水，其他試劑均為分析純。

2 方法與結果

2.1 毛蕊花苷提取物的制備

桂花25 g粉碎后，加入80%乙醇（10倍量），浸泡1 h，在溫度為30℃的條件下，超聲提取3次，每次20 min，合并提取液，過濾，濾液回收乙醇并濃縮成浸膏。將浸膏加水分散后，用石油醚萃取，取水層，再用乙酸乙酯萃取，回收溶劑，合并濾液，濃縮，得浸膏1.828 g。乙酸乙酯部分進行硅膠拌樣后進行常壓硅膠柱層析（200~300目），用氯仿：甲醇梯度洗脫。洗脫液濃縮，烘干，得毛蕊花苷樣品粉末0.452 7 g。

2.2 對照品溶液的制備

精密稱取毛蕊花苷對照品2 mg置10 ml容量瓶中，加甲醇溶液溶解并稀釋至刻度，再精密吸取1 ml，置10 ml容量瓶中，加甲醇稀釋至刻度，搖勻，制成0.02 mg/ml的溶液。

2.3 供試品溶液的制備

稱取干燥的樣品粉末20.13 mg，置10 ml容量瓶中，加甲醇溶解并稀釋至刻度，搖勻，得到待測液。

2.4 色譜條件的選擇

色譜柱：ODSC18柱（250 mm×4.6 mm，5 μm）；流動相：乙腈-冰醋酸溶液（1∶3.5）（0.45 μm微孔濾膜濾過，用前超聲脫氣）；檢測波長：310 nm；柱溫：25℃；流速：1.0 ml/min。在此色譜條件下，精密吸取對照品溶液與供試品溶液各10 μl，注入液相色譜儀，測得毛蕊花苷對照品溶液和供試品溶液色譜圖，見圖1、2。

2.5 標準曲線的制備

精密吸取對照品溶液0.25、0.5、1.0、1.5、2.0、2.5 ml，分別置于10 ml容量瓶中，用甲醇定容至刻度，配制成濃度為0.005、0.01、0.02、0.03、0.04、0.05 mg/ml的對照品溶液。分別取10 μl對照品溶液進樣，按上述色譜條件測定色譜峰面積A，以進樣量為橫坐標，色譜峰面積A為縱坐標，繪制標準曲線，得回歸方程：Y=7 779.3X－13.151，r=0.999 7，線性范圍為：5~50 μg/ml，見表1、圖3。

2.6 精密度試驗

精密吸取上述對照品貯備液10 μl，重復進樣5次，測定毛蕊花苷峰面積值，其RSD為0.48%。測定結果表明本試驗精密度符合有關規定。見表2。

2.7 重復性試驗

取供試品溶液樣品5份，按照上述色譜條件操作, RSD為0.46%。測定結果表明重現性良好。見表3。

2.8 加樣回收率試驗

向供試品溶液（0.02 mg/ml）10 ml中加入毛蕊花苷對照品0.1 mg，搖勻。取10 μl重復進樣5次，測定平均回收率為99.83%，RSD為0.40%，符合含量測定的要求。見表4。

2.9 毛蕊花苷含量測定結果

按照2.3項下方法進行樣品溶液制備。分別準確吸取樣品溶液10 μl，注入高效液相色譜儀中，按照上述色譜條件進行測定，結果顯示桂花生藥中毛蕊花苷含量為1.82%。

3 討論

《中國藥典》（2010版）中尚無針對桂花中毛蕊花苷的含量測定方法。本實驗建立的分析方法操作簡單、快速，樣品無需進行柱前處理即可達到基線分離，10 min內即實現了該指標成分的含量測定，可用于桂花中有效成分的質量控制。

[參考文獻]

[1]彭國全,季夢成.中國木犀屬(桂花屬Osmanthus)植物的研究概括和開發利用[J].江西科學,2004,22(3):221-226.

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[3]燕亞飛,何鋼,謝碧霞.桂花研究概況[J].湖北林業科技,2006,(3):37-40.

[4]王金梅.兩種植物活性成分及八種植物揮發性成分研究[D].河南大學學位論文,2008.

[5]張三奇,顧宜,唐荔,等.幾種苯丙素苷的合成及抗腫瘤活性[J].中國藥物化學雜志,2004,14(2):80.

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[8]萬菌,謝明勇,何彥林.反相高效液相色譜法同時測定車前子中的毛蕊花苷和異毛蕊花苷[J].天然產物研究與開發,2008,20(3):474-476.

[9]馬福軍.高效液相色譜法測定扭盔馬先蒿中毛蕊花苷的含量[J].安徽農業科學,2009,37(8):3590-3692.

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關鍵詞：半胱胺，四黃素，綠益康，草雜雞，生產性能

 

目前，有關飼用抗菌藥物在畜產品中殘留而導致食品安全問題，以及細菌對抗菌藥產生的抗藥性問題已成為社會關注的熱點。隨著人們對綠色食品需求量的增加，國內外都在尋求改進和替代抗生素的飼料添加劑。我國中草藥多數以天然植物為原料，具有價格低廉、毒副作用小、幾乎無殘留無抗藥性無污染，而且具有多種營養成分和生物活性。兼有營養物質和藥物的雙重作用，既可防治疾病、增強抗應激、提高生產性能又能通過非特異免疫作用調節機體免疫功能等優點[1]。中草藥飼料添加劑與抗生素類添加劑相媲美具有抗生素不可替代的功能[2，3]。因此，中草藥飼料添加劑的研制開發對于發展畜牧業、保證人類身體健康、促進畜產品的出口創匯，具有重要的經濟效益和社會效益。

半胱胺（Cystemine,CS）又稱β-巰基乙胺，相對于半胱胺酸的脫羧產物，是輔酶A分子的組成成分，是動物體內的生物活性物質（Millad,19880），在體內具有重要的生理作用[4]。國內外大量研究表明：半胱胺能夠耗竭機體的生長抑素（SS）降低體內的SS的含量，間接提高生長激素（GH）的濃度，促進畜禽生長。半胱胺對離體或在體內各種組織中SS活性均有特異的耗竭作用，半胱胺除通

過耗竭SS來間接促進動物機體的生長，還可以通過抑制動物體內多巴胺-β羥化酶的活性從而抑制多巴胺向去甲腎上腺素的轉化，導致體內多巴胺含量顯著升高，而多巴胺在下丘腦強烈促進生長激素合成與分泌促進動物生長[5]。因而，半胱胺作為調控神經內分泌系統生長抑制劑在畜禽生產中具有重要意義。

四黃素是黃芩、黃連、大黃、黃柏四種中草藥的提取物，其主要成分是綠源酸、混合多糖、植物黃酮等。研究表明綠原酸是一種重要的生物活性物質,具有抗菌、抗病毒、增高白血球、保肝利膽、降血壓、降血脂、清除自由基和興奮中樞神經系統等生理功能[6],還具有抗腫瘤、抑制突變等作用[7]。其作用機理主要是通過抑制致癌物質DNA加和物及自由基的形成[8，9]。綠源酸還可通過降低致癌物的利用率及其在肝臟中的運輸來達到防癌、抗癌的效果。綠源酸對大腸癌、肝癌和喉癌具有顯著的抑制作用，被認為是癌癥的有效化學防護劑[10]。黃酮是一類植物化學物質的簡稱，又稱生物黃酮或植物黃酮是一類重要的生理活性物質, 具有抗氧化作用及調節機體的免疫力等多種生理功能。有報道黃芩黃酮類成分不但具有廣泛的抗腫瘤活性而且還具有抗炎、抗菌、抗病毒等作用。四黃素的重要成分之一植物多糖也是一種重要的生理活性物質，現在已經提取的多糖較多， 他們大都具有雙向調節動物免疫功能、抗菌、抗病毒、抗腫瘤及改善動物生產性能等多種功效。“綠益康”是為取代抗生素而專業研制的純中草藥復合提取物飼料添加劑，是從金銀花、當歸等植物性中草藥中提取的復合天然活性成分，綠益康應用醇沉水提，醇提水沉技術，通過對金銀花、黃芪等定向提取、大孔樹脂HPD-A純化，懸泛于半空干燥制得，它與其它藥物無配伍禁忌、無激素類物[11]。

本試驗的目的是在于探討半胱胺、四黃素和綠益康三種飼料添加劑對草雜雞生產性能的影響。

1 材料和方法

1.1試驗動物：選擇1日齡健康草雜雞320只，隨機分為4組，每組80只，即：四黃素組（Ⅰ組）、綠益康組（Ⅱ組）、半胱胺組（Ⅲ組）和對照組（Ⅳ），預飼期1周。

1.2飼料添加劑：半胱胺由山東省天易公司生產，含量為30%；四黃素和綠益康為中草藥提取物，四黃素是黃芩、黃連、大黃、黃柏四種中草藥的提取物，其主要成分是綠源酸、混合多糖、植物黃酮等。由安徽安豐堂動物藥業有限公司生產。從第二周開始分別按0.6%添加到試驗Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ組的基礎日糧中。

1.3基礎日糧

基礎日糧自配，其主要成份及營養水平見表1。

表1 基礎日糧組成及營養水平

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【關鍵詞】泡桐屬;化學成分;生物活性

玄參科泡桐屬Paulownia植物,全屬共有7種,分別是白花泡桐[P.fortunei(Seem.)Hemsl.],毛泡桐[P.tomentosa(Thunb.)Steud.],蘭考泡桐(P.elongataS.Y.Hu),椒葉泡桐(P.catalpifoliaGongTong),臺灣泡桐(P.kawakamiiIto),川泡桐(P.fargesiiFranch.)和南方泡桐(P.australisGongTong),光泡桐[P.tomentosavar.tsinlingensis(Pai)GongTong]是毛泡桐的變種。除東北北部、內蒙古、新疆北部、等地區外全國均有分布,栽培或野生。白花泡桐在越南、老撾也有分布,有些種類已在世界許多國家引種栽培。作為一種優質木材,它不僅在工農業方面有廣泛用途,同時它還是一種常用的中草藥,其花、葉、皮、根、果古時就有其藥用記載。如《本草綱目》記述:“桐葉……主惡蝕瘡著陰,皮主五痔,殺三蟲。花主傅豬瘡,消腫生發[1]?！薄端幮哉摗芬惭?“治五淋,沐發去頭風,生發滋潤?！苯陙磲t學研究發現其主要作用有:抗菌消炎,止咳利尿,降壓止血,同時還具有殺蟲作用。

1化學成分

泡桐屬植物的化學成分研究始于20世紀30年代初。日本學者最先對泡桐屬植物的化學成分進行了研究,1931年MascoKazi等從泡桐葉的樹皮和樹葉中分離得到糖苷類化合物[2,3]。1959年,KazutoruYoneichi研究了桐木中的木脂素成分,分離得到了丁香苷。隨著科學技術的發展,各種色譜分離方法和現代波譜技術應用于天然產物的研究,從泡桐屬植物中不斷發現新化合物。該屬植物中所含化學成分類型主要有環烯醚萜苷、苯丙素、木脂素苷、黃酮、倍半萜、三萜等。其中許多化合物被證明具有一定的生物活性。

1.1苯丙素類化合物苯丙素類化合物在泡桐屬植物中分布較為廣泛。主要有:(1)木脂素(四氫呋喃駢四氫呋喃類):細辛素(d-Asarinin)[4],芝麻素(d-Sesamin)[5],泡桐素(Paulownin)[6],異泡桐素(Isopaulownin)、(+)-Piperitol[7]等。(2)苯丙素酚類:Verbascoside[8],Isoverbascoside[9]。

1.2環烯醚萜類富含環烯醚萜類成分是泡桐屬植物的一大特征,在該屬植物中多以成苷的形式出現,廣泛分布于桐木、桐皮、桐葉中,花中還未見文獻報道。泡桐屬中的環烯醚萜成分具有九碳骨架(即C-4去甲基)的環戊烷型、環戊烯型和7,8環氧戊烷型,顯示了其在植物分類學上的意義。其取代基位置比較固定,一般1位羥基與1分子葡萄糖成苷,8位為甲基或羥甲基。另外,Soern等從成年毛泡桐的葉部獲得兩個5,6位為雙鍵的環烯醚萜苷,同時,他還發現成年和幼年的毛泡桐中環烯醚萜苷成分有所不同[10~14]。

1.3倍半萜類李志剛等[15]從毛泡桐的花中分到7個落葉酸型的倍半萜,為首次從該屬植物中分到倍半萜類化合物,可能與該類激素促進開花,抑制種子發芽有關,其他部分未發現。

1.4甘油酯類杜欣等[16]從毛泡桐的花中還分到了甘油酯類的化合物及其苷。

1.5其他成分從該屬植物中還分離出黃酮類、二氫黃酮類、三萜(主要為熊果酸及其苷[17])、生物堿、多酚、單糖、鞣酸、脂肪酸等多種成分。另外,栗原滕三郎和宋永芳等[18]對泡桐花的精油成分作了色譜、質譜分析,研究了其中的蛋白質、氨基酸、微量元素等營養成分,利用GC/MS技術鑒定出許多長鏈及芳香族化合物。

1.6植物激素王文芝等[19]對河南蘭考泡桐的根、莖、葉中的植物激素進行了研究,利用HPLC技術分離鑒定出了激動素、反式玉米素、激動素核酸等8種激素。

2生物活性

2.1抗菌作用芝麻素對結核桿菌有抑制作用[20],而泡桐花及其果實的注射液(醇提取后用醋酸鉛沉淀去雜質制成),體外實驗時對金黃色葡萄球菌及傷寒桿菌、痢疾桿菌、大腸桿菌、綠膿桿菌、布氏桿菌、革蘭菌、酵母菌等均有一定的抑制作用[4]。從泡桐屬植物中分到的紫葳新苷Ⅰ對金黃色葡萄球菌和乳鏈球菌均有抑制作用,最小濃度為150μg/ml,并認為其角甲基是抗菌必要基團[21]。魏希穎等將泡桐花的黃酮提取物作了體外抑菌實驗,發現其對金黃色葡萄球菌作用最強,而對黑曲霉、啤酒酵母、產黃青霉無明顯的抑制作用[22]。

2.2治療氣管炎泡桐果及花治療慢性氣管炎有一定療效,臨床治療1341例,有效率為81%,其中臨床控制率7%,顯效25%[23]。

2.3消炎作用泡桐花可用于治療炎癥感染,臨床報道用其治療16種疾病計244例,均有一定療效,其中對上感、支氣管肺炎、急性扁桃體炎、菌痢、急性腸炎、急性結膜炎的療效較好,治療中未發現不良反應和副作用[4]。實驗中通過觀察泡桐花浸膏對哮喘豚鼠肺病理組織學的影響發現泡桐花浸膏能明顯延長豚鼠誘喘潛伏期,優于地塞米松(P<0.001);對肺組織炎性細胞浸潤有明顯的抑制作用。能減輕炎癥反應對哮喘豚鼠肺組織結構的破壞[24]。李寅超等通過實驗發現泡桐果總黃酮及揮發油可通過抑制支氣管肺泡灌洗液(BALF)中的血嗜酸粒細胞(EOS)聚集而具有一定的抗哮喘氣道變應性炎癥的作用[25]。

2.4止血作用泡桐屬植物中所含丁香苷有明顯止血作用。本品注射液用于手術70例,良效(明顯止血)30例,占42.9%,有效(出血減少)26例,占37.1%,無效14例[26]。

2.5毒性研究小鼠口服泡桐果乙醇提取物半數致死量為21.4g生藥/kg。大鼠口服2g/(kg·d),共21天,一般情況及體重均無異常,內臟病理檢查未見中毒性病理形態改變。家兔急性、亞急性毒理實驗中,泡桐果煎劑對心、肝、腎、脾、胃均無毒性病理改變。家兔灌服泡桐花浸膏或靜脈注射,一般情況及食欲、體重、白細胞等均無明顯變化,成人口服上述浸膏或肌肉注射,自覺癥狀、體溫、脈搏及白細胞數等均無明顯改變,但有輕度血壓下降[4]。已有報道苯丙素苷具有抗菌、抗病毒、抗腫瘤、清除自由基、延緩骨骼肌疲勞、DNA堿基修復、抗凝血、抗血小板凝聚等多種生理活性。從泡桐屬植物的樹皮和莖部分離得到一個新的呋喃醌酮(methyl-5-hydroxy-dinaphtho[1,2-2′,3′]furan-7,12-dione-6-carboxylate),對hela癌細胞有抑制作用,對polio病毒的brunhildeⅠ型EC50為0.1μg/ml對leonⅢ型EC50為0.1μg/ml[27]。另外,咖啡酸的糖酯類化合物被認為與該植物的顏色改變有關[28]。

2.6殺蟲作用泡桐素、芝麻素可增強殺蟲劑除蟲菊酯的殺蟲作用,可有效殺滅蚊蠅及其幼體[29]。

2.7其他作用泡桐屬植物還具有止咳、平喘、祛痰、治手足癬與燒傷、消腫、生發等功效[4]。

從以上可知,泡桐屬植物化學成分療效顯著且具多樣化,但對該屬植物的成分研究多集中于毛泡桐種,其他種涉及較少,而對部位的研究則多為桐葉,皮、根,莖次之,花研究的最少。對生物活性的研究則不夠深入,其有效部位及有效成分有待進一步確定。

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篇7

關鍵詞：混合式學習法；研究生教學；高等有機化學

中圖分類號：G643 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）15-0178-02

E-Learning（Electronic Learning），即數字（化）學習，1996年起源于美國，是通過信息技術與學科課程的有效整合來實現一種理想的學習環境，能充分體現學生主體作用的學習方式[1，2]。但E-Learning學習者在學習時會感到缺少人際交互，易產生厭倦情緒，缺少角色扮演活動等不足，而有悠久歷史的傳統課堂教學在社會性、互動性方面具有巨大優勢，所以Blended-Learning（混合式學習）就此產生。Blended-Learning是將傳統的課堂式學習和E-Learning的優勢相結合，發揮教師引導、啟發、監控教學過程的主導作用，又充分體現學生作為學習過程主體的主動性、積極性與創造性[3]。

高等有機化學是藥學類藥物化學專業碩士研究生的專業必修課，是一門著重論述有機化合物的結構、反應、機理及它們之間關系的極具創新性的學科[4]，是基礎有機化學的深化和提高。開設此門課的目的除了使學生具備一定的有機化學基本知識和基本原理外，還需引導學生在熟練掌握反應機理的基礎上，獨立分析各反應過程，從而提高發現、分析和解決問題的能力，培養學生的科研能力。為此，筆者在進行高等有機化學課程教學中運用Blended-Learning從教學內容、教學方法、教學考核等方面進行了一系列的探索，以改變目前研究生課程教學中存在的重“?！陛p“博”、重“講授”輕“討論”、重“理論研究”輕“能力培養”等問題。

一、整合教學內容

根據筆者多年的教學經驗，無論何種教學模式，教學的效果與教學內容的選擇有很大的關系。教師應該時刻關注學術前沿，讓學生時刻掌握一些前沿科技知識，尤其是關于高等有機化學方面的最新科研成果。這樣不僅讓學生從前沿知識中更好地理解和掌握了本學科的知識，更有利于激發探究欲望，培養創新精神。當前，普遍適用的研究生課程教材并不多，一般是教師根據自己的經驗，參考有關教材和學科發展前景自編講義。筆者在選取高等有機化學內容方面堅持以有機化學反應機理為中心，討論有機分子結構與反應活性的定量關系，并根據我校藥物化學專業的研究方向，主要是天然產物的活性成分和藥物合成等方向的特點，在課程內容選擇中除了重點講授分子軌道理論、重排反應、芳香性理論、碳正離子、碳負離子與自由基等有機反應中間體外，還參考有機合成領域最受歡迎的March所著的Advanced Organic Chemistry（高等有機化學）原版教材，選擇有機合成等方面的內容。以上內容的學習能夠為本校藥物化學方向研究生今后的科研工作打下良好的知識理論基礎。良好的理論基礎可以更加提升學生將來探索更高科研高峰的信心和勇氣，讓學生一生受益。此外，在課程學習中適當增加與有機化學相關的社會熱點問題和新進展的簡介，諸如近年來的諾貝爾化學獎、特氟隆的問題、有關C60眾多反應、新性能產物的發現、離子液體、結構奇特的新型分子及有機化學在醫藥中的應用等專題。這些內容不僅可以提高學生的學習興趣，加深對本學科知識的理解，更能了解學科發展的前沿方向和新動態，拓寬學生的知識面，啟迪創新思維。

二、優化教學方法

不論本科教學還是研究生教學，都不能停留在傳統的“傳遞―接受”的單向灌輸模式。在實際教學中，筆者根據Blended-Learning模式，探索了根據不同內容采用不同的教學模式。對課程的基本知識、基本原理、基本概念及基本方法采用傳統課堂“精講”的模式，如結構理論就是本課程的難點，要講深講透，這對于理解后面的化學反應規律和化學反應機理具有很大幫助。而對于反應和合成部分，則探索E-Learning與“課堂研討”相結合的教學法[5]，即將研究生分為幾個小組，每個小組重點負責某個項目，教師在課上只是講重點、列提綱、提問題。學生利用課余時間借助于網絡查資料，準備PPT，并在課堂討論中提出自己的觀點，發表自己的見解。項目的準備是精心設計的，可以有意識地引導學生去發現問題、分析問題，最終確定解決問題的基本思路，這樣可以很好的訓練學生的創新思維。學生的創新思維是非常重要的一種素質，這比學生獲得更多的書本知識要重要得多。教師在教學過程中一定要以學生為本，重點關注他們綜合素質的提高，不斷優化自己的教學方法。教學方法的改進是永無止境的，教師必須緊跟時代潮流，充分利用現代科技，利用互聯網和多媒體技術，讓學生更好地學習專業知識，更好地為學生做好服務。

通過課堂研討，教師與同學、同學與同學之間的交流可以使研究生發現知識的薄弱點或盲點，以便課后及時補缺，調動了學生的學習積極性。教師通過課堂討論，也可以發現研究生的興趣所在及走向，以便調整教學的計劃。在這種教學模式中，教師不僅是知識的傳授者，更是學習的引導者，教師的責任是引導研究生在提前預習的基礎上對新知識發表不同的觀點并進行深入探討，使學生習慣于以批判的觀點審視一切，敢于挑戰權威，從而培養學生的辯證思維能力和質疑精神。教師一定要給予學生充分的空間，讓他們充分表達自己的觀點，讓他們拋棄恐懼心理，讓質疑精神得到充分尊重，并在質疑的基礎上提出自己的論據。教師在鼓勵的同時，讓學生自己討論此觀點的進步意義，從而讓課堂氛圍變得和諧和輕松。

此外，筆者在教學過程中發現，傳統課堂教授的學生的表現不如在課堂上解答問題的學生，這就表明當學生被動聽課和在課堂上解決問題時相比較，后者對內容的掌握比簡單給出問題和答案要好得多，因此在課堂上教師在學生回答了明確的疑問后會提出下一步的關鍵點，這對測試學生的學習重點，對他們進行形成性評價非常有幫助。還有一個新的研究熱點，例如目前藥物合成中常出現的外消旋體的拆分方法，可以幫助學生更好地學習。

三、完善教學考核

考核是教學過程中不可或缺的環節，也是對師生學習和教學的檢驗[6]。筆者認為考核的方式多種多樣，可以根據實際情況靈活選擇搭配，而最重要的目的是較為全面地考察學生的學習效果，對學生的學習和研究能力給予恰當的評價。

筆者對以往研究生課程一般都采用閉卷考試進行考核的方式進行了改革。采取確定題目撰寫某個有機化學前沿方向的綜述性論文的方式進行考核。這樣的方式不但使學生對高等有機化學的某個前沿方向較為深入的了解，還可以使學生在查閱、總結文獻、撰寫調研報告、闡述自己的觀點等方面得到實際鍛煉，同時也鍛煉了學生撰寫論文的能力。而任課教師通過每個學生的具體表現可以給出成績，這也對任課教師自身的學術水平有了更高的要求。

四、結論

通過Blended-Learning對高等有機化學課程進行的教學改革探索，主講教師不僅傳授了專業知識，教授了科研方法，而且著重培養了學生科研能力和創新能力，塑造了他們的科研創新精神。這樣的教學實踐證明，不僅可以使學生學習興趣提高，變被動學習為主動學習，而且更重要的是，學生的科研能力和創新能力得到了培養，創新精神得到了塑造，提高了學生的整體素質，更能適應當今社會對人才的需求。但是否學生在混合式學習法中獲得的知識會高于傳統的課堂教學，尚無統計學意義，原因可能與教學者、學習者的不同而導致無法比較。

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篇8

論文摘要異株克生是廣泛存在的自然現象，它既存在于不同雜草種群之間，也存在于雜草與作物之間，還存在于雜草同種不同個體或作物與作物之間。闡述了異株克生現象的原理，總結了異株發生現象在雜草防治和農業上應用的途徑和意義，并針對異株發生現象的弊端，提出了應對措施。

異株克生這一概念最先由奧地利科學家Molish（1937）提出。異株克生（Allelopathy）是植物（供體）向農業生態環境中釋放的化學物質對其他植物（受體）產生的毒害作用，即一種植物對另一種植物萌芽、生長及發育所產生的有害影響。供體釋放的化學物質稱作異株克生化合物（Allelopathins，Allelo-chemicals），化合物直接毒害受體時稱作真克生；而供體釋放的化學物質或供體的殘體通過微生物等分解產生的物質毒害受體時，稱作功能性克生。

Grummer（1955）提出將異株克生分為4類：①抗生作用，微生物產生抗生素對其他微生物發生作用；②植物殺菌素，更高級的植物分泌殺菌素對微生物發生影響；③凋萎影響，微生物分泌凋萎物質對比其更高級的植物產生影響；④高等植物的相互影響，高等植物產生化學物質對其他高等植物產生影響。

1984年，Rice在《Allelopa-thy》中將其較完整的定義為：植物或微生物的代謝分泌物對環境中其他植物或微生物的有利或不利的作用。起異株克生作用的物質稱為異株克生物質。到目前為止，植物體內已發現的這類物質包括：有機酸類、醛類、芳香族酸、簡單不飽和內酯、香豆素、醌類、類黃酮、生物堿、長鏈脂肪酸、乙醇等。這些物質，有的是單獨起克生作用，有的則需經土壤微生物作用后才有異株克生效果。

異株克生作用是自然界存在的一種普遍現象，它既存在于不同雜草種群之間，如小飛蓬產生C10聚乙炔甲酯抑制豚草種子發芽；也存在于雜草與作物之間，如野燕麥的根系分泌出莨菪堿（Scopo-lamine）及香草酸等抑制小麥的生長發育，小麥的根系分泌物抑制白茅的生長；還存在于雜草同種不同個體或作物與作物之間，如小飛蓬根腐爛產生的他感作用抑制其幼苗的生長，腐爛的小麥殘體抑制玉米的生長。老桃園殘留桃樹皮中扁桃苷的降解產物氰化物對新種植的桃樹有毒害作用。玉米、黑麥、煙草植株分解過程中能產生抗真菌化合物，這些作物的殘體在土壤中接近雜草種子時，便可防止種子腐爛，使其保持生命力。

異株克生化合物在雜草治理中起著重要作用。有研究表明：在耕地再生的假高粱與向日葵含有的抑制物質能抑制許多其他雜草發芽。因此，應該使用合理的作物布局與作物輪作、選育抗病、抗草的作物品種與種植制度。

1異株克生作用在雜草防治和農業中的應用

1.1作物與雜草之間的克生

有研究表明：對禾谷類作物水提物的研究發現（1989），大麥、燕麥、小麥提取液至少含有5種芳香族酸和一些胺類，它們能使森林雜草覆蓋地上部干重分別降低10%、40%和68%。埃及科學家Hassan于1993~1996年開展了水稻與稗草的異株克生關系的研究，發現約有30份材料可以控制田間稗草50%~90%的生長。Putnam（1990）認為燕麥殘體可以釋放對雜草有克生作用的化學物質DIMBOA（2，4-二羥基-1，4-（2H）苯丙惡嗪-3）及其代謝產物BOA（（3H）-苯丙惡唑啉酮），而土壤真菌可將BOA轉化成另外一種物質，對雜草的毒性比前者高10多倍。我國李善林等報道（1994），小麥能通過穎殼中的苯甲酸的克生作用抑制白茅的生育。而雜草對作物的影響不僅表現在與作物爭奪水、肥、光等生活因子，其產生的異株克生物質也是影響作物生育的一個重要原因。Holm（1984）發現將馬唐種子與水以1∶16.7（w/v）提取24h，提取物可明顯抑制花生、大豆等作物的發芽，Qasem的研究表明（1993），藜屬（C.murale）的地上部水提物原液可抑制大麥、小麥、茄子、甘藍、胡蘿卜、辣椒的發芽，反枝莧地上部水提物原液可抑制茄子、甘藍等蔬菜的發芽及生長。

1.2作物與作物之間的克生

我國馬永青等研究麥秸覆蓋對玉米生長的影響時發現（1993），麥秸與水按1∶10（w/v）提取24h的提取液對玉米發芽有明顯克生影響，玉米胚芽生長也受抑制。麥秸覆蓋土壤對下茬玉米發芽率、株高、重量及葉面積均有不同程度的影響，這一影響可能是作物釋放的異株克生物質可在土壤中殘留，從而影響下茬作物的生長。在國外有人將成熟向日葵切碎，以32t/hm2鮮重混入土壤表面，結果可使棉花的發芽率降低至86.0%。

1.3雜草與雜草之間的克生

對雜草之間異株克生作用的研究報道較少。Hagin（1989）發現，偃麥草體內可分離出5-羥基吲哚乙酸和5-羥基色氨酸，這些物質對其他雜草生長產生抑制作用。Martin（1994）等的試驗表明，狗尾草和馬唐可使多花黑麥草種子發芽率降低50%以上。雜草之間除了抑制作用以外，還具有促進作用。Kazinczi發現（1991），苘麻的水提液及酒精提取物可促進反枝莧種子發芽。

2異株克生化合物在雜草治理中的應用

2.1異株發生現象利用的途徑

（1）直接利用具有克生作用的植物體或微生物體作為除草劑，但這種方法效果并不理想。

（2）采用植物化學的研究手段，對具有克生活性的次生代謝物提取、分離、鑒定，進而人工合成或化學修飾，既可以直接利用，也可能成為新化學農藥的先導化合物。稻田除草劑艾割就是國外從桉樹的次生代謝物中提取分離仿生的先導化合物，桉樹含有1，8-桉樹腦。Mnller等發現其是鼠尾草等植物的主要克生植物，為此，人們開發了新除草劑Cinmethylin。但是在國內除草劑方面還局限于提取、分離、鑒定階段，尚未能形成成熟的產品。

（3）利用生物技術進行異株克生基因的轉移，將代謝途徑或某一關鍵步驟導入目標作物中，可提高作物的異株克生潛能；或者利用轉基因技術，將優秀的克生資源克隆到作物和覆蓋作物體內并表達，使其具有抑制雜草的能力，達到除草目的，在這方面的研究目前都只局限在探索和嘗試階段。

2.2異株發生現象利用的價值與意義

種植業伊始，作物一直受雜草的危害，人類長期為其所困。科學技術發展到今天，除草技術已有長足進步，但全世界的農業生產始終未能擺脫雜草的巨大危害。異株克生作用作為研究發現新克生作用物質及除草劑先導化合物的一條重要途徑，它對植物種間關系理論的研究具有極大的推動作用，在生產上具有多方面的應用價值。從抗除草劑機理方面看，這一研究方向有著豐富的資源和廣闊的空間。目前可以想象的包括代謝過程的異株克生物質、來自微生物的異株克生物質、來自其他植物的異株克生物質，都可能作為利用的資源。在創制新農藥品種的過程中，也可以借鑒異株克生物質的成果，有目的地開發作物己經具備抗性的化合物，提高新農藥研制的效率，推動農藥工業的發展。近年來，應用先進的分子生物學技術，人們己分離出許多的異株克生物質，如各種器官或組織異株克生化合物生物合成途徑的關鍵技術等。此外，利用異株克生現象能克服常規育種的盲目性和耗時等缺點，加強了人類對作物定向改造和設計的能力；從根本上解決了除草劑的選擇性問題，最大限度地發揮現有除草劑的經濟效益。異株克生作用和生物除草劑的改良，減輕了環境對化學除草劑的負荷，可能開發出更優秀的產品。異株克生作用的出現有力地促進了綜合防治（IPM）理論的發展。異株克生作用的大面積推廣在提高糧食產量、簡化農業生產環節、節約能源和水、降低除草劑的研制與開發成本等諸多方面將產生巨大的環境、經濟和社會效益。

3異株克生現象的弊端

3.1異株克生化合物對環境的影響

異株克生化合物作為一種農藥使用時，同樣也有其作為農藥的一些不利的特征。首先，其具有一定的揮發性，施用后會被周圍的植物吸收或經露水濃縮后被吸收，可能對敏感非靶標植物產生藥害；其次，其同樣具有淋溶性，通過降雨、灌溉、噴霧等使之進入土壤、河流和地下水等。3.2對植物生理與生化影響

異株克生化合物來源于植物的根、莖、葉、花、果實及種子。由于它對植物的生理生化方面的研究較少，它在植物的養分吸收、細胞分裂、光合作用、呼吸作用、酶活性和蛋白質合成等方面的影響還有待進一步研究。

3.3濃度變化的不規律性

其作為農藥使用時，定量施用后，并不一定象除草劑那樣隨時間的延長濃度呈一定規律的降低，而是處于植物（供體）—土壤—植物（受體）的變化系統中，作用對象和濃度在不斷調整，對植物影響的系統研究仍是空白。

3.4異株克生化合物的提取、分離、鑒定和檢測技術不成熟

由于異株克生化合物種類繁多，含量甚微，在一個復雜混合群體，如何提取、分離、鑒定和檢測的問題同樣有待進一步研究。同時還必須考慮靜態和動態有效性。

3.5移動方式的多樣性

經物理化學過程而降解、吸附；經土壤微生物的呼吸作用或代謝過程而失去毒性；在外界因素作用下發生化學結構或構象的變化。

3.6安全性

與其他農藥產品一樣，異株克生物質同樣受到安全性質疑。在開發和使用異株克生物質中也確實存在一些安全性問題。異株克生物質可能引發的生態安全性問題有以下幾方面：①由于異株克生物質的使用，能否導致雜草抗性的增強；②對野生植物群落和天敵的潛在影響；③使用異株克生物質后，作物的品質及毒性等問題具有不可預知性；④能否產生交互抗性；⑤施用異株克生物質后，其殘留濃度對人、畜是否安全。

4對異株克生現象弊端的應對措施

（1）在把用異株克生化合物作為農藥前，先調查周圍的非靶標植物是否對其具有敏感性。因此，同一種異株克生化合物農藥并非適用于任何地方。

（2）針對不同的環境和不同的植物，調整不同的異株克生化合物濃度。進一步研究植物（供體）—土壤—植物（受體）系統的變化。

（3）提高異株克生化合物的提取、分離、鑒定和檢測技術，使之能廣泛應用到農業中去。

總之，植物之間存在的異株克生效應是非常普遍的。盡管其中的許多機理尚未揭示清楚，但已經取得了不少研究成果，這些成果的運用定會產生出極大的經濟和生態效益，為雜草的防治研究提供新的發展趨勢，并將對我國乃至全世界農業的發展起著推動作用，為科學務農提供科學依據。

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篇9

關鍵詞：真菌毒素；危害；預防措施

中圖分類號： R282 文獻標識碼： A DOI編號： 10.14025/ki.jlny.2016.22.052

1真菌毒素的種類

最早報道的真菌中毒是幾百年前發生的由麥角菌引起的麥角中毒。現在，已鑒定出許多種類的產毒真菌，并鑒定出300種有毒菌種的次生代謝產物。主要類別的真菌毒素有曲霉真菌毒素包括：黃曲霉毒素、赭曲毒素、棒曲霉素、青霉酸等；青霉真菌毒素包括：黃綠霉毒素、灰黃霉素、赭曲霉毒素A、青霉酸和皮落青霉毒素等；鐮刀菌真菌毒素包括：姻曲霉素、串珠鐮刀菌毒素、單端孢霉素。

通過調查，按其危害程度及毒性程度最重要的產毒真菌有：曲霉真菌毒素包括黃曲霉毒素，包括黃曲霉毒素B1（AFB1）、黃曲霉毒素B2（AFB2）、黃曲霉毒素G1（AFG1）、黃曲霉毒素G2（AFG2）；赭曲霉毒素A（OTA）；玉米赤霉烯酮（ZEN）；橘青霉素（citrinin）；T2毒素、HT-2毒素等。真菌毒素的形成與真菌生長繁殖的環境條件密切相關，溫度在25℃～33℃、相對濕度85%～95%的環境最適合真菌的生長和繁殖，也最容易形成真菌毒素。

2真菌毒素的危害（見表1）

真菌食物中毒是指產毒霉菌寄生在糧油、食品、中藥或飼料上，在適宜條件下產生有毒代謝物，人畜攝食后導致的中毒。中毒沒有傳染性，根據作用的靶標器官或引起的病理現象，可將真菌毒素分為肝臟毒、腎臟毒、神經毒等。食用被真菌毒素污染的食品有致癌、致畸、致突變的風險。人畜進食被其污染的糧油食品可導致急、慢性真菌毒素中毒癥。

黃曲霉毒素：黃曲霉毒素早在1993年就被世衛組織劃為一類致癌物。主要有B1、B2、G1、G2、M1、M2。它們的結構式不同，其毒性及危害也有很大差異。其中，黃曲霉毒素B1的毒性及致癌性最強，對農產品及食品的安全性影響很大，值得關注。

赭曲霉毒素：在其眾多種類中，赭曲霉毒素A的毒性最強，其是自然界中的主要天然污染物。國際癌癥研究機構（IARC）認為赭曲霉毒素A是一種人類可能的致癌劑。除此之外，赭曲霉毒素A對人體的免疫系統、神經系統會造成危害以及可能致畸、致突變。

展青霉毒素：又叫棒曲霉毒素，是一種免疫抑制劑。展青霉毒素是一種神經毒素，其能誘發實驗動物腫瘤，并對消化系統和皮膚組織具有損害作用，還具有致畸性、致突變性和致癌性。

單端孢霉烯族化合物：是一組生物活性和化學結構相似的有毒代謝產物。單端孢霉烯族化合物可影響動物的免疫系統使免疫力下降，抗感染能力降低。

玉米赤霉烯酮（ZEA）又名F-2毒素，會引起中樞神經系統造成危害，中毒后會產生諸如惡心、發冷、頭痛的癥狀。

3真菌毒素的常用檢測方法

一直以來，真菌毒素的檢測研究備受關注。但由于真菌毒素種類繁多，受污染的基質比較復雜，含量痕量的特點，給實際檢測工作帶來了很大的難度。研究各種簡單方便、快速準確的檢測方法，對于全面的掌握真菌毒素污染狀況，從源頭保證食品的安全有著重要的意義。目前檢測真菌毒素的常用化學分析方法如下：

3.1薄層層析法

薄層層析法：樣品基質不同，使用不同的溶劑將不同的樣品中的真菌毒素提取出來，再采用柱層析的方法去除提取的雜質，盡可能地凈化提取液，最后利用真菌毒素的熒光性，通過薄層板上層析分離，根據樣品熒光斑點的強弱與標準品的比較來定量。

3.2色譜法

色譜法是利用不同物質在不同相態的選擇性分配，將不同物質分離的方法，在通過檢測器對目標物的含量進行確定。目前，色譜法分析真菌毒素主要是應用液相色譜法和液相色譜質譜聯用。該法快速而準確，具有高通量，多參數同步分析，高準確度、靈敏度的特點。

3.3免疫化學檢測法

免疫學檢測方法是應用免疫理論設計的一系列測定抗原、抗體、免疫細胞的一種生物化學分析法。該法在檢測真菌毒素的應用上比較廣泛，例如：酶聯免疫吸附法（ELISA）、免疫熒光技術（FIA）、放射免疫測定法（RIA）和膠體金標記免疫層析法。免疫學檢測方法由于其快速準確、費用較低、操作簡便的特點而備受青睞。

4真菌毒素污染的預防措施

真菌毒素會對人和哺乳類動物造成危害。為了防止其造成危害，可采取以下預防措施：

一是減少原材料真菌毒素的污染。栽培育種過程中將霉變的種子剔除，培育和篩選抗真菌毒素的作物品種。在貯藏期內要及時通風，保持低的貯藏溫度、濕度。

二是采用減少含菌量的措施。收獲后用低成本的快速干燥技術或設備進行干燥，貯藏過程中控制倉儲的溫度與濕度，創造不利于真菌毒素產生的環境條件，這些做法可減少農產品污染真菌毒素的發生。一些食品可用恰當的分裝和包裝技術避免二次感染。通過采用冷藏、加防腐劑、降低水份等措施抑制未滅菌食品中真菌的生長。

三是對于已遭污染的農產品，諸如許多谷類農產品，可以采取生物降解、去除技術，達到無害化。

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篇10

論文關鍵詞：微生物作用 地球化學 水力性質 生物修復

論文摘要：綜述了地下含水層系統中微生物作用。引用研究實例論述了微生物作用不但可以改變地下水化學組分，而且還可以改變含水層的水力性質。微生物作用對地下水系統的影響程度主要受微生物代謝速度?水文地質條件?含水層巖性等多種因素控制。地下水系統中電子供體與電子受體間的豐度關系是影響微生物代謝速度的主要因素。在未污染的含水層中，電子供體的可用性限制了微生物的新陳代謝，而在人類活動污染的含水層中，微生物的新陳代謝受電子受體的可用性的限制。利用微生物作用可以降解地下水系統中氯代化溶劑?烴類?硝酸鹽?有毒金屬等多種化學污染物。并對今后的發展方向進行了探討。

1 引 言

地下水系統具備了微生物生長發育所需的營養?水分?酸堿度?滲透壓和溫度等條件，為微生物提供了良好的生存場所。微生物(主要指各種細菌菌群，如異養菌?自養菌?好氧菌?厭氧菌等)成為地下水生態系統中主要生命組分，是地下水演化過程的重要影響因子，在地下水系統的能量轉換?物質循環?營養輸送?信息貯存以及元素形態的轉化?聚集和遷移中微生物都起著極其重要的媒介作用。地下水化學性質的演變中微生物的控制和改造是其主要因素之一。

地下水系統是一個復雜綜合體，包括了地下水流經的介質，地下水中各種物理化學成分和地表的天然通道等。加之人類對地下水的開發利用活動已經并將繼續改變地下水環境，如地下水的污染?過量的開采以及其它流體礦產的開發等都對地下水系統的天然環境產生影響。環境因素的變化相應地也影響了地下水中生物的生存條件，導致微生物的形態?生理?遺傳特性的改變，促使各類微生物不斷演替。地下水系統中各種環境因素又是制約微生物生長?繁殖的重要因素。

地下水微生物學是地下水科學與微生物學緊密結合而形成的一門新興學科，它將地下水視為一個有生命的系統加以研究，主要研究與認知微生物生命過程與地下水化學密切相關的科學問題，是研究微生物活動與地下水環境相互關系的科學，也就是探索微生物直接參與地下水化學形成演化過程的微生物地球化學作用，是地下水科學研究的前沿領域。

2 微生物作用改變地下水化學組成

早在1900年人們就發現未受污染時含有高濃度硫酸鹽的地下水，受石油污染后卻常常缺少溶解性硫酸鹽。1917年Rogers首次提出這是硫酸鹽還原菌新陳代謝的作用所致。這個假設在從受石油污染的水中分離出硫酸鹽還原菌時得到證實。在以后的幾十年里，很多學者對地下水化學組成的微生物影響作用進行研究后認為，微生物對地下水化學組成具有重要影響作用(Chapelle 2000)。如，鐘佐燊(2001)研究認為，在石油烴污染的地下含水層中，如果發生了生物降解反應，則其水文地球化學標志是：水中溶解氧很微，NO-3和SO2- 4明顯降低，Fe2+ 和HCO-3升高，出現HS-或H2S 和CH4。

地下水系統中電子供體與電子受體間的豐度關系是影響微生物代謝速度的主要因素。在未污染的含水層中，電子供體的可用性限制了微生物的新陳代謝，溶解性無機碳沿著含水層流動路徑慢慢聚積，可用的電子受體依照溶解氧>硝酸鹽>三價鐵>硫酸鹽>二氧化碳(甲烷生成)的次序不斷被消耗。在人類活動污染的含水層中，常存在過剩的可用有機碳，電子受體的可用性限制微生物的新陳代謝。

美國南卡羅萊納州Black Creek含水層是區域地下水化學類型變化受電子供體限制的很好例子。McMahon等(McMahon 1991a1991b，Chapelle 1990)對該系統進行詳細研究后，描述了微生物作用對含水層地下水化學組成的影響。該水文地質單元，水流從補給區向下游150 km到排泄區，溶解性無機碳濃度從不到1 mM/L 增加到超過12 mM/L。由微生物代謝作用產生的溶解性無機碳促進了含水層中碳酸鹽的溶解，根據公式：CaCO3 (碳酸鹽)+CO2 (微生物)Ca2+ +2HCO-3計算得出，大約一半的溶解性無機碳來自微生物代謝作用(約6 mM)，有研究表明該地區地下水補給大約需要用15萬a，由此推出，微生物代謝作用產生溶解性無機碳的速率約為10-4 mM/La。因此，盡管沿地下水流溶解性無機碳濃度增加很大，但微生物代謝速度很低(Chapelle 1990)。其主要原因是，含水層中可代謝的有機碳含量低。McMahon(1992)研究認為，Black Creek含水層中有機碳含量只占沉積物干重的0.1±1.0%。由于低速率的微生物代謝作用，系統中可用電子受體的量(O2?Fe3+?硫酸鹽和CO2)相對有機碳來說是豐富的。

當地下水系統中可用有機碳的含量很高時，可用電子受體缺乏會限制微生物代謝作用。電子受體受限的含水層包括泥炭含水層(普遍在北半球)，石油儲存地，和由人類活動引起化學污染的含水層。1979年美國明尼蘇達州管道爆裂泄漏大約10萬加侖的原油到一個冰水沉積含水層。泄漏時，由于與大氣快速交換，以及含水層天然有機碳含量低，地下水呈飽和溶解氧狀態(約10 mg/L)。隨著可代謝碳的突然流入，油積聚在水面，氧被迅速消耗，并形成三價鐵還原條件。泄漏后5年，在油透鏡體附近含水層中氫氧化鐵被耗盡，甲烷生成成為一個重要作用。這個受原油泄漏污染的淺層含水層是電子受體受限含水層最好例證之一(Baedecker 1993)。

由于原油泄漏電子供體過剩，在最接近污染源的Bemidji含水層，其水化學特征主要為甲烷生成環境，其次為硫酸鹽還原，鐵還原，和低溶解氧環境。該含水層與Black Creek 含水層的情況完全相反，Black Creek 含水層甲烷生成的地方遠離補給區。而Bemidji含水層的硫酸鹽相對較少，硫酸鹽還原不是主要的作用。這種氧化還原作用的次序是電子受體受限的地下水系統的特征，常見于受石油烴污染的地下水系統。

3 微生物作用改變含水層水力性質

微生物作用除影響地下水化學組分以外，也影響地下水系統的物理性質。地質學家很早就知道在非孔隙巖中，次生孔隙能提高含水層的水力性質 ，還可以積聚石油。人們通過大量的同位素和質量平衡研究得出，有機物的去碳酸基和其它無機作用不能解釋許多系統中的次生孔隙現象(Lundergard 1986)。由于大多數含水層系統中存在大量具有活性的不同微生物種群，微生物代謝作用引起人們的關注，大量研究表明微生物作用能引起硅酸鹽和碳酸鹽巖中次生孔隙產生(Bennett 1987，Chapelle 1988)。地下水中硫酸鹽在有脫硫細菌參與和有機質存在的條件下發生還原反應而產生H2S(Na2SO4+2H2O+2C2NaHCO3+H2S)，這個反應有溶解硫酸鹽的作用，反應產生的H2S 溶于水中也具有溶解碳酸鹽等礦物的能力(李義軍 2002)。

微生物作用除顯著改變了Black Creek 含水層水化學組分外，也改變了這個含水層的水力性質。沿水流路徑的巖心資料顯示了一個顯著的巖性變化。在補給區，不存在次生晶粒間的方解石膠結物。在補給區和排泄區的中間區域，南卡羅萊納州萊克市常見方解石膠結物。在排泄區附近，南卡羅萊納州萊克市Myrtle 海灘，50%的厚層含水層被晶粒間的方解石膠結。McMahon等研究了微生物作用引起Black Creek含水層孔隙的填充現象。該研究表明，Black Creek含水層的砂中含有機碳少，而相鄰的狹窄的層中含有豐富的有機碳。隔水層有機碳的發酵使有機酸在隔水層孔隙水中積聚。有機酸擴散到Black Creek含水層，進而氧化為二氧化碳，引起大量的碳從隔水層遷移到含水層。二氧化碳同含水層物質反應產生碳酸鹽和重碳酸鹽。這個作用導致部分含水層次生孔隙產生。然而，當碳酸鹽和重碳酸鹽在溶液中積聚?運移，地下水的方解石變得過飽和時，就會在含水層的其它部位沉淀下來。由于豐富的晶粒間的方解石膠結物填充了含水層系統的主要孔隙，Black Creek含水層孔隙性減少，透水性降低，以至不能滿足當地用水需求。

有實驗表明，二氧化碳和有機酸的產物能增加礦物的溶解，引起次生孔隙性和滲透性的發展。而碳酸鹽?鐵和硫酸鹽微生物產物能引起方解石或黃鐵礦的沉淀，降低地下水系統的原生孔隙性和滲透性。也就是說，微生物既能破壞(Lundergard 1986)也能提高(Hiebert 199 McMahon 1995)含水層沉積物孔隙性。

4 污染修復中的微生物作用

現代社會產生了大量的化學產品，許多有毒有害的物質被人類有意或無意地投放到地下水系統中，地下水受到嚴重污染，地下水質量日益惡化。近年來，生物降解技術以其可在污染現場進行修復?可在難以處理的地方進行修復?在生物修復時不影響場地內正常生產?對污染地的干擾或破壞小?處理后的產物無二次污染?降解過程快?費用低等諸多優點受到世界各國環境科學界的廣泛關注，激發了人們對污染修復中微生物作用的研究興趣。

對污染地下水進行原位生物修復時，好氧微生物通過將有機化合物氧化成二氧化碳而獲取能量，其中氧為電子受體，當地下存在氧時，好氧微生物可將有機污染物氧化成二氧化碳，從而使污染地下水凈化。厭氧微生物也能將有機化合物氧化成二氧化碳，但其作用過程中的電子受體不是氧，而是以硝酸鹽?硫酸鹽或Fe3+等氧化物作為電子受體。由于許多受污染的地下水環境中缺乏氧，好氧微生物在代謝過程中很快將氧耗盡，此時，好氧微生物將無法對污染物進一步降解。厭氧微生物不同的代謝能力，在污染地下水修復方面顯示了巨大的潛力。最新研究表明，厭氧微生物可有效降解地下水中烴類?氯化溶劑?硝酸鹽以及鈾?鉻?锝?鈷?硒有毒金屬和準金屬等污染物。

在1973年，人們首次發現了淺層地下水中的土著微生物對石油的降解能力，不久，生物降解被用于提高汽油污染的含水層的凈化。自那以后，人們開始使用生物降解地下水系統中各種常見化學污染物，包括氯代化溶劑。

地下水中石油烴的污染主要來自汽油及其它石油產品的地下儲罐的滲漏。其主要污染組分為苯?甲苯?乙苯和二甲苯。生物降解石油烴的實質是在微生物參于下的氧化還原反應。該反應中電子供體烴給出電子，好氧菌僅利用氧作為電子受體，而厭氧菌則可利用NO-3?Fe3+?SO2-4和CO2 作為電子受體。美國密執按州使用原位生物修復技術，成功修復了由于地下儲油罐漏油受到嚴重污染的包氣帶及含水層。其方法是：在污染區，首先注入未污染地下水42 d，第43 d開始注入含NO-3的地下水，到第112 d基本清除了污染物。結果表明： 地下水中，苯從0.76 mg/L降至小于0.001 mg/L ，甲苯從4.5 mg/L 降至小于0.001 mg/L；包氣帶土壤中，苯從0.84 mg/kg降至0.017 mg/kg ，甲苯從33 mg/kg 降至0.103 6 mg/kg(鐘佐燊 2001)。

多環芳烴具有毒性，對人類健康造成的危害大，尤其是高分子多環芳烴的致突變與致癌特性。多環芳烴生物降解研究日益受到了人們的重視。近年來人們對微生物降解多環芳烴的作用?機理進行了廣泛的研究，研究結果表明，對可降解多環芳烴的微生物有紅球菌屬( Rhodococ2cus) ?假單胞菌屬( Pseudomonas ) ?分枝桿菌( My2cobacterium) ?芽孢桿菌屬( Bacill us ) ?黃桿菌屬( Flavobacterium) ?氣單胞菌屬( Aeromonas ) ?拜葉林克氏菌屬( Beijernckia ) ?棒狀桿菌屬( Corynebacterium) ?藍細菌( Cyanobacteria) ?微球菌屬( Micrococcus ) ?諾卡氏菌屬( Nocardia) 和弧菌屬( V Ibrio)等(溫洪宇 2005)。利用微生物去除地下水中的多環芳烴不會造成二次污染，費用低，易操作，是去除多環芳烴的最佳方法。

飲用水中過量的硝酸鹽能夠引起嬰幼狼高鐵血紅蛋白血癥，我國許多地區淺層地下水已普遍受到硝酸鹽不同程度的污染。張勝(2005)對地下水硝酸鹽污染的微生物修復技術進行了研究。通過兩年多的室內和野外原位的大量試驗研究，優選出反硝化菌液和增強地下水中微生物反硝化作用的營養碳源乙醇?乙酸鈉，利用乙酸鈉作為營養碳源在野外試驗井進行原位微生物脫氮試驗，對地下水中NO-3的去除率可達98%。研究結果得出，利用優選反硝化菌液和乙酸鈉營養碳源對地下水硝酸鹽污染修復效果好，在大面積土體和地下水污染原位修復技術實施是可行的?有效的，它不僅可以在原位有效地修復土壤?包氣帶的硝態氮污染，而且還可以增加土壤的肥力及氮肥的利用率，無負面作用，對修復污染?保護地下水資源和農作物增產都具有重要意義。

5 影響微生物作用的地下水環境因素

微生物作用對地下水系統的影響程度主要受微生物代謝速度，水文地質條件，含水層的巖性等多種因素的控制。

張宗祜，任福弘等(2006)為研究氮素的生物化學循環問題，通過對河北正定野外試驗場貫穿包氣帶的18.5 m的鉆孔剖面土樣的水理性質?地球化學成分?有機質含量的測試和微生物的培養鑒定，發現包氣帶土體的各類細菌在整個包氣帶均有分布，但隨著巖性?物理化學條件的變化，而顯現出不同的細菌含量，特別是在幾個層次上出現細菌含量高的活化層。它的出現充分說明了細菌在包氣帶中分布，不是受深度變化所控制，而是受其環境條件所制約，如含水量?營養元素?土體巖性等。這一研究成果為今后深入研究地下水系統中微生物的作用奠定了良好的基礎。

McMahon(2001)研究了含水層和弱透水層交界面上的幾個重要生物地球化學反應，包括氧還原?反硝化作用和Fe3+?SO 2-4和 CO2還原(甲烷生成)。研究表明，一些地方，生物地球化學反應發生在交界面的弱透水層面，電子受體從含水層運移到電子供體豐富的弱透水層里。另一些地方，生物地球化學反應發生在交界面的含水層一方，電子供體(有時是電子受體)從弱透水層運移到電子受體或微生物豐富的含水層里。影響含水層/弱透水交界面發生生物地球化學反應范圍的因素有，交界面兩邊電子受體和電子供體的豐度和可溶性，電子受體和電子供體反應和越過界面的速度。

6 展 望

地下水沉積物無菌取樣方法的發展完善和微生物綜合評價方法的建立，使微生物代謝作用對地下水地球化學的影響被廣泛認識。隨著當今社會科學技術的不斷進步，地下水微生物地球化學的研究技術也日益得到提高和改進。首先，人們可以利用電子顯微鏡?能普?電子探針?離子探針?質子探針來觀察和分析細胞內部的結構?成分。第二，微生物生態學研究的新技術被用于地下水微生物研究中。如，人們在研究污染或未污染含水層生物群落組成研究中開始使用磷脂脂肪酸分析方法(PLFA)，該方法是基于生物化學手段的一種微生物生態學研究新技術，它具有對細胞生理活性沒有特殊的要求，對樣品保存時間要求不高?不需要進行微生物培養等優點。它能提供微生物群落生物量及其時?空變化?群落結構和功能等多種微生物信息，是一種快捷?可靠的分析方法。.再如，人們通過基因工程，在DNA的分子水平上動手術，使某種細胞結構的基因轉到另一種細胞中去，而使之具有新的遺傳性狀。

隨著我國環境科學界對地下水微生物作用研究的日益關注，我國地下水微生物地球化學?微生物工程學?微生物環境工程學將會作為重點發展學科被大力扶持，地下水微生物的基礎研究應得到優先發展，尤其是在地下水環境中微生物的種類?形態?分布特征?營養和生長的一般規律，微生物的代謝?演替和調控，微生物的基因及其所攜帶的遺傳信息表達等研究方面，從基礎研究中尋找提高地質微生物地球化學作用的研究途徑和方法。地下水微生物研究將進一步與地質學?微生物學?環境生態學?環境微生態學?環境地質學?水文地質學?生物化學等基礎科學的研究交叉與合作，對基礎科學的發展提供動力和應用的驗證方法。

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