高中二年級(jí)下學(xué)期生物《信息傳遞運(yùn)用的實(shí)驗(yàn)研究》詳案

信息傳遞運(yùn)用的實(shí)驗(yàn)研究詳案同學(xué)們好，今天我們學(xué)習(xí)的內(nèi)容是信息傳遞運(yùn)用的實(shí)驗(yàn)研究化學(xué)信息傳遞應(yīng)用的實(shí)驗(yàn)研究苘麻和稗草是典型的水田雜草，它們與水稻競(jìng)爭(zhēng)水肥和陽(yáng)光，導(dǎo)致水稻嚴(yán)重減產(chǎn)。目前我們主要的防治方法：是使用化學(xué)除草劑。但是化學(xué)防治有污染環(huán)境、危害人類(lèi)健康，雜草易產(chǎn)生抗藥性的缺點(diǎn)。有沒(méi)有更好的防治他們的方法呢？通過(guò)實(shí)踐和研究發(fā)現(xiàn)：在果園種植白三葉草可以提高土壤肥力,抑制雜草生長(zhǎng),增強(qiáng)生物防治的能力。國(guó)外學(xué)者Newman研究發(fā)現(xiàn),白三葉草水浸液中存在可以抑制青菜、蘿卜和幾種牧草生長(zhǎng)的化感物質(zhì),。像這種，植物通過(guò)向環(huán)境中釋放一些特殊的化學(xué)物質(zhì)而對(duì)其它植物產(chǎn)生直接或間接的、有益或有害的作用。這種現(xiàn)象被稱(chēng)為化感作用。植物化感作用普遍存在于自然界,是一種重要的生態(tài)機(jī)制。其實(shí)質(zhì)是植物向其他生物傳遞的化學(xué)信息。白三葉草的化感物質(zhì)會(huì)不會(huì)對(duì)苘麻和稗草的生長(zhǎng)產(chǎn)生抑制作用呢？有研究人員對(duì)此作出探究實(shí)驗(yàn)。請(qǐng)問(wèn)同學(xué)們探究性實(shí)驗(yàn)的一般步驟有那些呢?我們知道探究性實(shí)驗(yàn)的一般步驟是：提出問(wèn)題、做出假設(shè)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、實(shí)施實(shí)驗(yàn)、對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行觀察和記錄，分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果得出結(jié)論。提出問(wèn)題：白三葉草的化感物質(zhì)對(duì)茼麻、稗草種子的萌發(fā)和生長(zhǎng)有抑制作用嗎？？實(shí)驗(yàn)假設(shè):根據(jù)文獻(xiàn)資料分析,我們做出白三葉草的化感物質(zhì)對(duì)茼麻、稗草種子的萌發(fā)和生長(zhǎng)有抑制作用的實(shí)驗(yàn)假設(shè).設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案:實(shí)驗(yàn)材料與方法:一/材料選擇:我們應(yīng)該選擇白三葉草、苘麻種子、稗草種子為材料.方法與步驟：1/首先需要分別制備白三葉草地上部分和根部水浸液,2然后用浸出液對(duì)50粒均一、飽滿(mǎn)的苘麻種子、稗草種子進(jìn)進(jìn)行浸泡處理，對(duì)照組用蒸餾水浸泡處理相同時(shí)間后,置于25C生化培養(yǎng)箱黑暗中萌發(fā)。3、待到種子發(fā)芽后發(fā)芽后,連續(xù)記錄5天雜草種子發(fā)芽率,每一處理重復(fù)3次。4/在測(cè)定完發(fā)芽率之后(5天),將雜草種子置于光照培養(yǎng)箱中培養(yǎng),溫度25?C

,光照時(shí)間為16h/d,48h后對(duì)各處理種子的呼吸速率、根系活力、超氧化物歧化酶(SOD)活性、過(guò)氧化氫酶(CAT)活性、過(guò)氧化物酶(

POD)活性和丙二醛(

MDA)的含量進(jìn)行測(cè)定。SOD和CAT是植物細(xì)胞中的保護(hù)酶，主要功能是清除自由基、防止膜脂過(guò)氧化。丙二醛是脂膜過(guò)氧化的最終分解物這些指標(biāo)能直接或者間接反應(yīng)種子的萌發(fā)情況和生長(zhǎng)狀況.結(jié)果1/2我們首先來(lái)分析白三葉草地上部分對(duì)雜草種子發(fā)芽率的影響.與對(duì)照組CK組相比較,添加了白三葉草地上部分浸出液的苘麻種子萌發(fā)率顯著顯著降低,而且隨著濃度的增加降低越明顯.其對(duì)稗草種子的萌發(fā)率具由相似的效果.白三葉草根部浸出液對(duì)雜草種子發(fā)芽率的影：通過(guò)對(duì)比分析發(fā)現(xiàn),白三葉草根部對(duì)苘麻和稗草種子發(fā)芽率具有同樣的抑制效果。由此結(jié)果我們可以得出結(jié)論：白三葉草地上部分和根部水浸液都顯著地抑制苘麻和稗草種子的萌發(fā)，且隨著水浸液濃度的升高,抑制作用增強(qiáng)。結(jié)果3/4我們?cè)訇P(guān)注白三葉草地上部分對(duì)雜草萌發(fā)活性和酶活性的影響.首先分析其對(duì)苘麻的影響:第一列是浸出液的濃度,從下至上濃度上升,從第二/三列分別表示種子呼吸速率和根系活力.與CK對(duì)照組相對(duì)比發(fā)現(xiàn),種子呼吸速率和很細(xì)活力指標(biāo)都成下降趨勢(shì).第四/五列表示超氧化物歧化酶(SOD)以及過(guò)氧化氫酶(CAT)兩種保護(hù)酶的活性.與對(duì)照組CK組相比較分析可以看出這兩種保護(hù)酶活性的指標(biāo)也呈下降趨勢(shì).第六/七列分別表示過(guò)氧化物酶活性以及丙二荃的含量.與CK對(duì)照組相對(duì)比,這兩者的指標(biāo)卻是程上升趨勢(shì).正是由于保護(hù)酶SOD和CAT酶的活性降低,導(dǎo)致膜脂過(guò)氧化,。脂膜過(guò)氧化的最終分解物丙二醛含量上升,過(guò)氧化物酶活性上升，丙二醛的積累可能對(duì)脂膜和細(xì)胞造成傷害.水浸液對(duì)稗草的這幾種指標(biāo)的影響與前者類(lèi)似.實(shí)驗(yàn)結(jié)果：又來(lái)分析白三葉草根部對(duì)雜草萌發(fā)活性和酶活性的影響。仔細(xì)觀察分析可以發(fā)現(xiàn)白三葉草根部浸出液對(duì)苘麻和稗草的呼吸速率以及根系活力和酶活性呈現(xiàn)相似的影響趨勢(shì).根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果3和4分析表明白三葉草地的水浸液顯著抑制了苘麻和稗草的種子萌發(fā)過(guò)程中的呼吸速率和根系活力,同時(shí)降低了SOD和CAT兩種保護(hù)酶的活性。最終我們可以得出:白三葉草內(nèi)含有明顯抑制苘麻和稗草生長(zhǎng)的化感物質(zhì)的實(shí)驗(yàn)結(jié)論.目前,國(guó)內(nèi)外對(duì)植物化感研究十分普遍,比較普遍且成熟.那么植物化感研究在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上有什么樣的應(yīng)用呢?1/.人工提取植物抑制雜草生長(zhǎng)化感物質(zhì)，作除草劑，是防除雜草的有效途徑。2、開(kāi)發(fā)生物殺蟲(chóng)劑和殺菌劑，減少環(huán)境污染。植物不但可以產(chǎn)生物質(zhì)抑制周?chē)参锏纳L(zhǎng)還可以產(chǎn)生殺菌、殺蟲(chóng)物質(zhì).3、利用化感作物對(duì)栽培作物的地面進(jìn)行覆蓋,有直接防除雜草或者殺滅害蟲(chóng)的功能.讓施肥和防蟲(chóng)除草一并解決,可謂一舉多得.4、指導(dǎo)合理的間套作:農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上我們通過(guò)合理間作來(lái)增加農(nóng)作物的產(chǎn)量或者提升其品質(zhì).如:葡萄和紫羅蘭間作,結(jié)出的葡萄香味更濃.而有些植物則不能種植在一起,如番茄和黃瓜同種則會(huì)容易相互滋生病蟲(chóng)害。5、生產(chǎn)天然的生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑.有些植物還會(huì)產(chǎn)生促進(jìn)生長(zhǎng)的一些化學(xué)物質(zhì),如:水芹幼苗胚根分泌具有明顯促進(jìn)葉綠素合成的二糖被稱(chēng)為第7類(lèi)植物激素，從而促進(jìn)植物的生長(zhǎng).二、物理信息傳遞的實(shí)驗(yàn)研究母豬的繁殖性能直接關(guān)系著企業(yè)的生產(chǎn)效益。后備母豬發(fā)情晚、經(jīng)產(chǎn)母豬斷奶至發(fā)情間隔時(shí)間長(zhǎng)等現(xiàn)象較為普遍，導(dǎo)致母豬較晚進(jìn)入生產(chǎn)階段，母豬非生產(chǎn)天數(shù)增加，極大地降低了養(yǎng)豬企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益.研究表明光照可以影響摩拉奶牛、蒙古綿羊、大鼠等哺乳動(dòng)物的性成熟和性激素分泌。提出問(wèn)題：那么光照節(jié)律會(huì)縮短母豬的性成熟日齡/斷奶至發(fā)情的間隔時(shí)間嗎作出假設(shè)：奶牛綿陽(yáng)大鼠等都是哺乳動(dòng)物，豬也是哺乳動(dòng)物，我們做出光照節(jié)律會(huì)縮短母豬的性成熟日齡/斷奶至發(fā)情的間隔時(shí)間。這樣的假設(shè)。本實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)對(duì)象就是同品種（如榮昌豬或者）的相同日齡的后備母豬和相同狀況的經(jīng)產(chǎn)母豬。實(shí)驗(yàn)步驟：1、將30頭同品種日齡相同后備母豬隨機(jī)均分為3組，并編號(hào)A.B,C2、分別用完全黑暗、每天9—10h、每天18h光照節(jié)律處理A.B,C三組后備母豬。3、觀察并測(cè)量各組母豬的初情期日齡和初情期體重、子宮重量、卵巢重量、性激素含量。從結(jié)果分析：1、隨著光照時(shí)間的增加，后備母豬的初情期日齡明顯縮短。這說(shuō)明長(zhǎng)長(zhǎng)光照條件下能顯著縮短后備母豬的初情期日齡。而子宮、卵巢重量和雌二醇含量均呈增加趨勢(shì)。2、長(zhǎng)光照條件下后備母豬的子宮、卵巢重量和雌二醇含量均大于短光照條件下的母豬。由此我們得出3、延長(zhǎng)光照時(shí)間對(duì)母豬繁殖器官的發(fā)育有一定的積極作用，從而促使后備母豬性成熟的提前。第二組實(shí)驗(yàn)：將30頭生理狀況相同經(jīng)產(chǎn)母豬隨機(jī)均分為3組，并編號(hào)甲乙丙分別用完全黑暗、每天9—10h、每天16h光照節(jié)律處理甲乙丙三組經(jīng)產(chǎn)母豬觀察并記錄各組母豬的日均產(chǎn)奶量、泌乳期的失重，斷奶后至發(fā)情期的時(shí)間間隔。實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析：隨著光照時(shí)間的增加，經(jīng)產(chǎn)母豬的日均產(chǎn)奶量程增加的趨勢(shì)，泌乳期體重?fù)p失程降低趨勢(shì)，斷奶至發(fā)情間隔時(shí)間明顯縮短，最長(zhǎng)縮短4天。本實(shí)驗(yàn)中的自變量是光照時(shí)間，在整個(gè)實(shí)驗(yàn)中光照強(qiáng)度一致，并且都達(dá)到了一定的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)。綜上所述：說(shuō)明一定強(qiáng)度的光照，延長(zhǎng)光照時(shí)間，對(duì)母豬的繁殖有促進(jìn)作用。然而母豬的繁殖會(huì)受到光照、溫度、濕度、營(yíng)養(yǎng)、季節(jié)等多方面因素的綜合影響。所以在實(shí)踐中我們要綜合考量其他因素，在保證溫度、濕度合適，營(yíng)養(yǎng)充足的情況下，延長(zhǎng)光照時(shí)間才能促進(jìn)母豬的繁殖，從而帶來(lái)經(jīng)濟(jì)利益。物理信息傳遞生產(chǎn)中的應(yīng)用：那么物理信息傳遞生產(chǎn)中有哪些方面的應(yīng)用呢？延長(zhǎng)光照時(shí)間，刺激雞卵巢發(fā)育和雌激素分泌，可以提高產(chǎn)蛋率。利用夜行性昆蟲(chóng)的趨光性，來(lái)誘捕田間害蟲(chóng)等。有的植物在長(zhǎng)日照條件下才能開(kāi)花結(jié)果如：蘿卜、玉米，而有些植物只能在短日照下才能發(fā)芽生長(zhǎng)開(kāi)花如：大豆、菊花。在生產(chǎn)中我們可以根據(jù)植物的這些特點(diǎn)人為調(diào)控光照時(shí)間和溫度，培育反季節(jié)蔬菜和花卉，創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)價(jià)值。三、行為信息傳遞的實(shí)驗(yàn)研究非洲豬瘟：2018年8月1日，遼寧省沈陽(yáng)市首次發(fā)現(xiàn)非洲豬瘟疫情。截至2019年1月14日，中國(guó)曾有24個(gè)省份發(fā)生過(guò)家豬和野豬疫情，累計(jì)撲殺生豬91.6萬(wàn)頭。非洲豬瘟的爆發(fā)不僅僅給養(yǎng)殖戶(hù)帶來(lái)巨大損失，由于生豬儲(chǔ)欄量的下降，更是讓豬肉市場(chǎng)價(jià)格持續(xù)走高，脖子掛豬肉成了網(wǎng)友們熱衷調(diào)侃的炫富新方式。如果我們能讀懂“豬的行為語(yǔ)言”及時(shí)發(fā)現(xiàn)豬群存在的健康問(wèn)題豬，立即采取清洗消毒等針對(duì)性的應(yīng)急措施，可以將疫病扼殺在萌芽狀態(tài)，以減少損失和危害。那么我們?cè)撊绾巫x懂動(dòng)物的“行為語(yǔ)言”？通常人們用以下三種方式來(lái)研究動(dòng)物的行為：觀察法：地理信息系統(tǒng)GIS觀察研究野生動(dòng)物的生境選擇、領(lǐng)域分析、遷徙路線、活動(dòng)節(jié)律。2、軟件監(jiān)測(cè)：信息化和智能化搜集數(shù)據(jù)分析動(dòng)物的行為特征3、實(shí)驗(yàn)法：在實(shí)驗(yàn)室改變條件研究動(dòng)物的行為研究表明畜禽的行為信息與其生理健康密切相關(guān)。發(fā)聲可以反映其不同狀態(tài)下的行為信息，我們利用信息化和智能化的手段,對(duì)畜禽聲信號(hào)進(jìn)行采集和分析，建立畜禽聲信號(hào)特征與不同應(yīng)激行為之間的相關(guān)性，構(gòu)建設(shè)施福利化養(yǎng)殖的預(yù)警系統(tǒng),對(duì)提高畜禽的抗病能力和健康狀況等具有明顯的現(xiàn)實(shí)意義。意大利學(xué)者S．Ferrari（弗洛李）和比利時(shí)學(xué)者M(jìn)．Silva（席爾瓦）對(duì)豬呼吸道感染和外界刺激(如檸檬酸)引起的咳嗽聲進(jìn)行了研究，實(shí)驗(yàn)對(duì)象及工具：實(shí)驗(yàn)對(duì)象是感染肺炎的豬以及正常的豬。家養(yǎng)禽（豬）、實(shí)驗(yàn)工具有：寬頻段麥克風(fēng)、錄音筆、計(jì)算機(jī)聲信號(hào)分析軟件。首先1、分別在現(xiàn)場(chǎng)感染肺炎的豬和實(shí)驗(yàn)室內(nèi)正常豬的頭頸部安裝寬頻段麥克風(fēng)、錄音筆然后2、分別對(duì)現(xiàn)場(chǎng)感染肺炎的豬咳嗽聲和實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行外界刺激的豬咳嗽聲進(jìn)行錄制。最后3、分析搜集到的聲音數(shù)據(jù)特征，建立呼吸疾病早期預(yù)警系統(tǒng)機(jī)制。實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析：正常豬和肺炎感染豬的咳嗽聲的均方根、峰值頻率、持續(xù)時(shí)間、兩次咳嗽時(shí)間間隔上存在巨大差異。我們可以根據(jù)多次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)構(gòu)建豬呼吸道感染早期預(yù)警系統(tǒng),對(duì)豬進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，及早發(fā)現(xiàn)和治療病豬。人們對(duì)動(dòng)物的行為研究始于上個(gè)世紀(jì)60年代初期，迄今為止人們對(duì)動(dòng)物的行為研究已經(jīng)具有較為成熟和系統(tǒng)的研究方法，同時(shí)也取得了很多成果。對(duì)動(dòng)物的行為信息研究在生產(chǎn)上有哪些方面的應(yīng)用呢？1、研究動(dòng)物行為信息，可以構(gòu)建動(dòng)物養(yǎng)殖的預(yù)警系統(tǒng),提高畜禽的抗病能力和健康狀況。2、信息化和智能化檢測(cè)分析動(dòng)物行為與神經(jīng)科學(xué)的相關(guān)性，促進(jìn)心理學(xué)、教育學(xué)的研究和發(fā)展。心理學(xué)和教育學(xué)實(shí)驗(yàn)大多建立在對(duì)動(dòng)物行為研究的基礎(chǔ)之上。3、研究動(dòng)物行為學(xué)，構(gòu)建經(jīng)濟(jì)學(xué)模型。動(dòng)物行為具有投資和收益的兩重性，自然選擇使動(dòng)物最大限度地獲得凈