科創(chuàng)項目總結(jié)報告--20160410

1、科創(chuàng)項目總結(jié)報告 -20160410一、項目開展背景及意義物理農(nóng)業(yè)是將電、磁、聲、光等物理學(xué)知識和技術(shù)通過特定方式應(yīng)用到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，對農(nóng)作物進行處理，在減少化肥和農(nóng)藥使用量的情況下收到抗病、早熟、增產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)的效果，提高農(nóng)產(chǎn)品的安全性的環(huán)境調(diào)控型農(nóng)業(yè)。聲波助長是物理農(nóng)業(yè)的一個重要方面。關(guān)于聲波助長技術(shù)的應(yīng)用研究，在水稻、棉花、小麥和部分蔬菜上的試驗示范和應(yīng)用結(jié)果表明了該項技術(shù)的增產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗病和環(huán)保作用。對水稻的聲波助長試驗表明：水稻盆栽試驗增產(chǎn)幅度 17.4%-39.7% ，水稻的整精米率和蛋白質(zhì)含量分別提高了 59.4%和 8.9% ，紋枯病減輕了 50% 1 。關(guān)于聲波助長技術(shù)的基礎(chǔ)研究，

2、已由群體、個體、器官逐步深入到細胞和分子水平，包括光合和呼吸代謝、細胞周期同步化、生長激素、多種酶活性、可溶性蛋白和RNA 的變化的1125-250 Hz 的聲波處理水稻，發(fā)現(xiàn)激活了 2 種對光研究 。例如韓國農(nóng)業(yè)生物技術(shù)研究院用2敏感的有利于植物光合作用的基因，從而改善光合作用，增加作物產(chǎn)量。目前，關(guān)于聲波對植物生長作用的促進機理尚不明確。比較有代表性的研究成果有：對煙草細胞研究發(fā)現(xiàn)，一定范圍的聲波刺激可影響細胞分裂的同步化，促使細胞分裂 S 期的 DNA合成，有助于細胞的有絲分裂，促進植物的生長發(fā)育。并影響細胞壁的熱力學(xué)相行為，改變細胞膜蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)和細胞膜的流動性3,4,5。適度的聲波

3、刺激可以提高獼猴桃愈傷組織ATP 合成酶活性，有利于植物能量代謝6 。一定范圍的聲波刺激可促進菊花對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收，可改變鈣離子在細胞內(nèi)分布，還能提高相關(guān)酶活性，促進蛋白質(zhì)與核酸合成7 。煙草作為我國重要經(jīng)濟作物，在農(nóng)業(yè)經(jīng)濟產(chǎn)值中占有重要地位，選用其進行研究，提高其品質(zhì)，對促進煙葉產(chǎn)業(yè)發(fā)展和農(nóng)民增收具有重要意義。本研究將物理技術(shù)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有機結(jié)合，采用具有生物效應(yīng)的聲音頻段，研究其對煙葉品質(zhì)的作用效果。二、項目任務(wù)針對煙草采用具有生物效應(yīng)的聲音頻段處理，測量煙草品質(zhì)變化。設(shè)置不同生長時期處理組，尋找在煙葉不同生長時期對聲波響應(yīng)程度的差異以指導(dǎo)聲波助長技術(shù)的后續(xù)應(yīng)用。三、項目實施情況2處理時間C

4、K處理AEXAEX201512210.5070.6800.5010.5070.6800.50120151228葉綠素 a0.7320.7190.7180.8750.8890.88820160104(mg/g FW)0.6930.6570.5550.8730.7220.813201601110.9430.7930.8611.3520.9461.02420151221葉綠素 b0.0900.1240.1000.0900.1240.100201512280.1360.1430.1300.1490.1710.145201601040.1240.1470.1240.1790.1230.131201601

5、11(mg/g FW)0.1850.1730.1760.3810.1760.157201512210.5960.8040.6010.5960.8040.60120151228葉綠素總量0.8680.8630.8481.0241.0611.03420160104(mg/g FW)0.8170.8050.6801.0520.8450.944201601111.1290.9661.0361.7331.1221.180201512210.1890.2370.1810.1890.2370胡蘿卜素0.2280.2280.2220.2940.3020.31020160104(mg/

6、g FW)0.2360.2310.2030.2730.2440.282201601110.2590.2210.2350.3240.2800.298表 3 聲波處理對煙葉葉片含水率的影響處理時間CK處理AEXAEX2015122195.45897.04095.02095.45897.04095.0202015122896.48598.03595.65596.55695.44194.8922016010497.08196.95395.76795.92695.01195.2322016011195.31794.35594.05894.52896.99595.754表 4 聲波處理對煙葉可溶性糖含量的

7、影響處理時間CK處理AEXAEX201512211.7672.2101.6341.7672.2101.634201512280.6101.2200.9431.0171.3830.852201601040.6800.8270.5910.9281.1211.758201601110.5651.2301.2920.5570.5930.747表 5 可溶性糖含量標準曲線可溶性糖含量 / g0204060801004A6200.0000.0920.1670.2340.3570.454圖 1 可溶性糖含量線性回歸方程五、實驗處理結(jié)果1.1 聲波處理對煙葉葉綠素含量的影響時間CK(平均 )處理（平均）變化率

8、0d0.6670.6670.0007d0.8601.0390.20914d0.7670.9470.23521d1.0441.3450.289（將所有處理組一起平均，將所有對照組一起平均）1.6001.400）W 1.200g/g1.000m（量 0.800含素 0.600綠葉 0.400 0.2000.000CK(平均)處理（平均）0d7d14d21d5圖 2 聲波處理對煙葉葉綠素含量的影響1.2 聲波處理組和對照組煙葉葉綠素含量之差處理時間處理 A-CKA處理E-CKE處理 X-CKX0d0.0000.0000.0007d0.1550.1980.18614d0.2350.0400.26521

9、d0.6040.1560.144（ A、 E、 X 各組中，處理組和對照組煙葉葉綠素含量之差）0.700處理 A-CKA10 月5日播種） 0.600處理 E-CKE9 月10日播種WFg/0.500gm（ 0.400差量 0.300含素 0.200綠葉 0.100 0.0000d7d14d21d圖 3 聲波處理組和對照組煙葉葉綠素含量之差（播種時間不同，品種相同）0.700處理 A-CKA 秦96） 0.600處理 X-CKX 云99WFg0.500/gm（ 0.400差量 0.300含素 0.200綠葉 0.100 0.0000d7d14d21d6圖 4 聲波處理組和對照組煙葉葉綠素含量之

10、差（播種時間相同，品種不同）1.3葉綠素含量變化率表 6 葉綠素含量變化率葉綠素含量變化率（% ）時間處理 A-CKA處理 E-CKE處理 X-CKX201512210.000.000.002015122817.9022.9521.932016010428.784.9838.972016011153.5416.1013.93由圖 2 可以看出，同一個品種，播種時間相同的苗子，處理組的葉綠素含量明顯高于對照組。說明聲波處理有利于提高植株葉綠素含量。處理組的葉綠素含量比對照組平均高出25%左右。由圖 3 可以看出，對比 A 組和 E 組的處理效果，對于同一品種秦?zé)?6，播種時期不同，植物響應(yīng)聲波處

11、理的程度也不同。播種較晚的植株的響應(yīng)程度較播種早的植株高。A 組和 X 組對比，對于播種時間相同的不同品種秦96 和云 99，處理效果差異上未看出明顯規(guī)律。2 聲波處理對煙葉可溶性糖含量的影響處理時CK處理變化率間0d1.8711.8710.007d0.9241.08417.2814d0.6991.26981.4921d1.0290.632-38.56表 7 聲波處理對煙葉可溶性糖含量的影響在可溶性糖含量這個指標上，對照組和處理組之間沒有表現(xiàn)出明顯規(guī)律。可能是糖含量的測量方法（蒽酮 - 硫酸比色法）有問題，對于同一組樣品的測量，可重復(fù)性不高。3 聲波處理對煙葉組織含水率的影響處理時間CK處理變

12、化率0d95.83995.8390.007d96.72595.630-1.1314d96.60095.390-1.2521d94.57695.7591.25表 8 聲波處理對煙葉組織含水率的影響同樣，在組織含水率這個指標上，對照組和處理組之間并沒有表現(xiàn)出明顯的規(guī)律。74 其他對于石蠟切片，由于時間問題，才固定好，還沒有來的及做其他處理。對于蛋白質(zhì)含量，由于時間以及采樣量和樣品保存的問題，也沒有完整的數(shù)據(jù)。六、創(chuàng)新點對于同一個品種，播種時間相同的苗子，處理組的葉綠素含量明顯高于對照組。說明聲波處理有利于提高植株葉綠素含量。處理組的葉綠素含量比對照組平均高出25%左右。目前有關(guān)于聲波處理對植物生長

13、影響的報道，但未見關(guān)于聲波對不同生長時期植物的影響差異的相關(guān)報道。對比 A 組和 E 組的處理效果，對于同一品種秦?zé)?6，播種時期不同，植物響應(yīng)聲波處理的程度也不同。播種較晚的植株的響應(yīng)程度較播種早的植株高。七、存在的問題和解決方法誠然，關(guān)于聲波對煙葉的影響，本該建立一個完整的評價體系，這個體系應(yīng)當(dāng)包括組織結(jié)構(gòu)，水分生理，光合作用，物質(zhì)代謝等多個層次，但由于時間有限，沒能準備足夠的苗子，以及場地的限制（室外溫度過低，培養(yǎng)箱內(nèi)煙苗不能培養(yǎng)過大，導(dǎo)致采樣量不能滿足更多指標的測量），測量的的指標十分有限。同時，已經(jīng)進行的這一次實驗也存在很多控制得不好的因素，比如煙苗培養(yǎng)至后期取樣時，很多根已經(jīng)伸了很

14、長在花盆外，葉子也長得很大，植株較高，有一些直接頂向上一層，難免在采樣和統(tǒng)計數(shù)據(jù)時根或者葉子可能被弄傷，這對實驗結(jié)果可能造成較大影響。并且，放在培養(yǎng)箱架子中間和架子邊緣的植株受光照情況相差很大。同時，取樣周期過短，導(dǎo)致部分測量指標的變化規(guī)律不是那么明顯。解決辦法：下一期的實驗已經(jīng)在準備中，現(xiàn)在已經(jīng)培育好了足夠的的苗子，只待五月左右天氣回暖移栽到大棚里的大花盆中，可以進行更多的指標測量，建立更完善的評價體系，同時也不會存在環(huán)境因素的過大差異。同樣，需要注意控制好病蟲害。新一期的實驗將延長取樣周期。8八、項目經(jīng)費使用情況實驗材料單價（元）數(shù)量金額（元）聲波發(fā)生5721 臺572裝置花盆1.5100

15、 個150種子103 袋30營養(yǎng)土508 袋400蒽酮801 瓶80硫酸721 瓶72丙酮301 瓶30液氮-1 罐（ 10L）965ml 移液槍1651 把165試管、離心100管等耗材合計1695九、項目收獲與體會9關(guān)于實驗，一是深深的體會到準備工作是最為復(fù)雜的，平常上實驗課，什么試劑老師都給準備好，方法也是老師安排好的，老師自己嘗試過很多遍，甚至于注意事項老師都會告訴你。并且只是在上課的時候做一遍就好，至于結(jié)果好不好，不重要，如果做得不好，只是分析一下可能的原因，至于究竟是不是那個原因，也無法深究下去。但是自己做實驗的時候就不一樣了，你需要自己選定方法，自己準備試劑，考慮取樣材料的多少，

16、需要通過多次預(yù)實驗把相關(guān)的方法調(diào)試到一個可重復(fù)性比較高的狀態(tài)，才可以開始自己材料的測量。二是在實驗布置中存在很多不可控因素，即使在光照培養(yǎng)箱中，也很難保證光照條件的一致，在室外的影響因素就更多，風(fēng)，濕度，等等。關(guān)于與人交流方面，首先，工作的完成離不開和小伙伴們的共同努力，在此，謝謝兩位小伙伴的鼎力合作，謝謝你們。其次，關(guān)于實驗室的資源協(xié)調(diào)，在此，十分感謝張立新老師實驗室以及學(xué)校給我創(chuàng)造的所有實驗平臺。同時，十分感謝所有師兄師姐以及學(xué)長學(xué)姐對于實驗方法的指導(dǎo)與幫助。最后，遇到無法解決或解決不好的問題經(jīng)常和指導(dǎo)老師溝通是必不可少的，老師會幫助你找到好的辦法，提供給你好的建議，好的思路。參考文獻：1

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