PAGEPAGE152011年度大學生科研基金項目申請書項目名稱狗尾草植硅體對模擬不同溫度梯度增溫的響應研究項目負責人王信松院系、年級、專業城市與環境科學學院2009級地理科學聯系電子郵件wangxs164@指導教師介冬梅填表日期2011年4月共青團東北師范大學委員會制二〇一一年四月

填寫說明一、本表要按順序逐項填寫，內容要實事求是，表達要明確、嚴謹。空缺項要填“無”。要求一律用A4紙雙面打印，于左側裝訂成冊。二、申請參加2011年度東北師范大學大學生科研基金項目團隊成員要有年級梯度，人數3至5人。鼓勵來自不同學院、不同專業的學生組隊申報項目。每個項目運行周期1年。三、如填表有不明事宜，請致電咨詢。（聯系電話：85099382）

項目名稱狗尾草植硅體對模擬不同溫度梯度增溫的響應研究擬申請經費3000起止時間2011年4月至2012年4月負責人姓名年級所在學院、專業聯系電話E-mail簽字王信松09城市與環境科學學angxs164參加成員胡楚天10城市與環境科學學uct713王海濤10城市與環境科學學anght568王楠10城市與環境科學學angn236翁旭花10城市與環境科學學engxh520指導教師情況姓名介冬梅職稱副教授學歷/學位博士講授課程地質學基礎第四季環境學主要科學研究工作簡歷時間項目名稱獲獎情況2009年《長白山北坡垂直被帶木本植硅體的形態特征及環境指示意義》《微體古生物學報》上發表2010-2012年《長白山泥炭植硅體分析與全新世古氣候的研究》國家自然科學基金面上項目所在院（系）城市與環境科學學院地理科學專業E-mailjiedongmei@電、申請理由（包括項目前期基礎及項目成員具備的知識、興趣、已取得的成績及相關科研經歷等）項目前期基礎從2010年10月份起，小組成員就開始著手研究相關植物的植硅體，并做出以下準備:基礎資料的收集1.小組成員最開始研讀王永吉、呂厚遠編寫的《植物硅酸體研究及應用》，對植硅體有了大體的了解。并查閱了一些狗尾草植物及其植硅體的相關資料，對松嫩草原的狗尾草的類別，分布規律等做了一些初步的認識，同時查閱了解了狗尾草植物在生態，生理上的一些特性。2.在對植物硅酸體初步了解的基礎上，利用學校數據庫的資源，收集了30多篇相關論文和植硅體圖版。為以后的科研提供了大量的資料儲備。樣品的采集和篩選1.在采集樣品之前，小組成員查閱并掌握了狗尾草樣品的采集方法。2.在二月份，小組成員在北緯28.03°，北緯33.38°，北緯34.26°，北緯43.43°進行樣品采集，并篩選出長勢較好的植物樣品。（三）室內實驗在老師和學長的帶領之下，小組成員把篩選出來的植物樣本帶到實驗室進行提取工作，基本掌握了濕式灰像法提取植硅體的方法。將氧化好的樣品制成玻片進行觀察，初步掌握了顯微鏡的觀察和使用，并觀察到一些植硅體的形態。通過一段時間的研究和整理，基本掌握了狗尾草植硅體的形態特征，比如啞鈴形，尖形，根據對統計軟件和顯微鏡的使用能力，可以對狗尾草植硅體的鑒定和數據統計、整理提供前提。本課題成員的研究興趣和能力研究興趣在實驗之前在老師的指導下閱讀了王永吉、呂厚遠編寫的《植物硅酸體研究及應用》，在對比多種植物后，發現狗尾草不但是禾本科啞鈴形植硅體的代表植物，而且還是農作物谷的野生種，具有極高的研究價值，由此對狗尾草植硅體的研究產生濃厚的興趣。綜合能力通過實驗小組成員對植硅體有了更深一步的了解，進一步提高了分析問題的能力。同時，本項目的成員具備了一定的創新能力，在分析數據的基礎上，可以獨立思考，結合項目實際，得出實驗結論，培養了數理統計分析的能力。另外，在學習自然地理的基礎之上，對于第四紀的氣候研究有了一定的了解，小組成員有了比較豐富的基礎知識，掌握了綜合分析的能力，可以更好的去完成實驗。二、選題依據（包括項目的學術價值、應用價值、國內外研究現狀分析）本課題的學術價值本課題選取東北重要樣帶松嫩草原為采樣地，并運用禾本科啞鈴形植硅體代表——狗尾草植硅體作為代用指標來探討植物對全球變暖的響應。本課題的研究，具有如下幾方面的學術價值：松嫩草原作為中國東北樣帶的重要組成部分，對全球變化十分敏感。是半濕潤半干旱草原生態系統的典型代表，在草原生態系統對全球變化的響應中占有重要的地位。小組采用松嫩草原優勢植物狗尾草，采用植硅體這一能夠記錄細胞形態和排列結構變化的代用指標，探討其對模擬增溫的響應方式和生理機制。以期從一個嶄新的角度來加深植物對全球環境變化響應的理解，為研究松嫩草原對未來全球變化的響應提供一個新的思路。狗尾草在全國分布廣泛，是禾本科啞鈴形植硅體的典型代表。有利于完善禾本科植物植硅體的統計研究。本課題的應用價值從狗尾草植硅體入手研究能夠從一方面反映全球變暖對環境的影響。松嫩草原是我國東北的主要農作物生產地，狗尾草作為谷類作物的野生種，研究其植硅體形態能為以植硅體作為谷類分類指標提供幫助。通過科研實踐，有助于對大學生科研實踐能力的培養，提高本科大學生的動手及分析能力。國內外研究現狀分析18世紀第一次工業革命爆發后，人類大量開采礦產資源使得溫室氣體急劇增加，導致全球性增溫，對生態系統的多樣性造成嚴重影響。目前，全球變暖已成為現階段全球持續關注的熱點。目前區域對于全球變暖的響應研究主要依賴兩種方式，即模型模擬預測和人工控制模擬實驗。但現階段研究成果還存在諸多限制，由于兩種模擬方法涉及區域生態系統的不同層次，對模擬結果的集成分析也難以進行，已有的研究成果對未來環境變化可能產生的影響的評估還存在諸多的不確定性。全球變暖的影響研究仍需要大量的基礎研究工作，也需要不斷地探討新的研究方法和途徑。植硅體是沉積在植物細胞以及細胞間隙的一種具有特殊形態的二氧化硅礦物，其形態特征與大小決定于植物細胞及細胞間隙的形態大小，而細胞及細胞間隙的形態大小是由其生長環境其影響的植物生長系統及生理機制所決定的,因此植硅體可以反映其形成時的環境和氣候狀況。自1804年至20世紀中期可以認為是發現和探索階段。1804年deSaussure發現了植物體內有硅成分（D.Bowdery，1989）。此后，植物能從土壤中吸收硅的習性逐漸獲得早起植物界的公認。1862年Sachs正式提出硅是否參與營養過程問題。1847年和1854年，微體古生物先驅Ehrenberg發現了形態不同的硅質體，為以后的研究奠定了基礎。1866年俄國人Pynneut在歐洲針茅和黑鈣土中發現了這些硅質體，并命名為Phytolith。1872年Duval-Jouve和1884年Westermaier先后對莎草科表皮的硅質細胞進行研究，觀察了12個屬的57個種表皮中的“特征硅質錐體”，這使植物體內部的硅酸體研究工作向前邁了一步。1899年Halm在Westermaier的啟發下，研究了北美莎草科植物硅酸體。1907年Hanausek指出大麥殼表皮細胞強烈硅化。1914年Haberlandt和1926年Chermazone也注意了莎草科中“獨特的強烈硅質化的圓錐形突起”。1936年Hector指出了大麥鞘皮和內麩表皮細胞呈硅化狀態；同年Part研究了禾本科某些種屬的硅酸體，進行簡單的分類并研究了它們在某些種屬之間的差別。1956年館罔亞緒從解剖學角度研究了畫眉草亞科、黍亞科的硅酸體。1959年G.Baker研究了燕麥表皮細胞中硅酸體的分布。1961年Bonnett對燕麥穎片、鞘皮做硅酸體分析，并研究了它們在組織中的分布狀況。1976年近藤鍊三研究了對日本當地的木本植物植硅體做了細致的研究，最后得出各種屬植硅體含量的差別。1978年J.W.Geis研究了禾本科中的3個屬的各組織中的植硅體含量分布。1980年H.G.Richter進一步對樟科植物中植硅體分析，探討其的親緣關系。1981年高橋英一等對稻亞科、黍亞科、畫眉草亞科運用化學成分鑒定的方法計算硅含量。1982年以后，植硅體研究進入了一個新的階段，成立植物硅酸體研究的國際組織、定期出版刊物、新技術新手段的應用等使得硅酸體研究更加深入和廣泛。我國研究工作起步相對較晚，從上世紀80年代王永吉、呂厚遠等科學工作者開始涉入植物硅酸體研究，1992年，王永吉和呂厚遠總結國外研究，出版了國內第一本學術專著，并列出了幾種重要的研究方法。進入21世紀以后，一些學者對我國現代植物(以禾本科為主)的硅酸體形態進行分析。2004年，黃翡研究了內蒙古典型草原禾本科植硅體形態，同年又研究了內蒙古草原中東部現代表土植硅體組合與植被關系。2005年徐德克對棕櫚科植硅體形態分析及其環境意義做了深入的研究。2007年靳桂云等提取了山東膠州趙家莊遺址4000年前稻田的植硅體，并進行驗證分析。2008年，旺羅做出對青藏高原常見早熟禾亞科植硅體形態特征的研究。目前，我校關于植硅體方面的研究集中于羊草和蘆葦方面，而對于不同溫度梯度下狗尾草植硅體形態變化還沒有進行系統研究，希望借此次嘗試能夠為植物硅酸體研究提供幫助。三、研究方案（包括研究內容、研究目標、研究方法、實驗方案、技術路線、可行性分析等）研究內容觀察狗尾草中特征植硅體。研究不同溫度梯度下狗尾草植硅體形態變化規律。研究松嫩草原狗尾草植硅體形態對人工模擬升溫的響應。研究目標：識別特征植硅體；總結狗尾草植硅體在不同溫度梯度下植硅體形態的變化規律；探討狗尾草植硅體對模擬增溫的響應方式，從而從植物硅的角度分析松嫩草原優勢植物對全球增溫的響應及變化。研究方法1.實驗方法：采用濕式灰化法，首先進行植物樣品的預處理，然后加入氧化劑去除有機質，然后離心、清洗、離心、制片并觀察。2.觀察方法：利用MOTICTM生物顯微鏡進行植硅體形態的觀察，在玻片上找到植硅體分布相對均勻的位置進行觀察，并鑒定其形態。3.數理統計分析方法：利用Excel、SPSS、MOTICTM生物顯微鏡附帶測量軟件進行數據的統計與分析，利用數學模型建立植硅體與環境因子的關系模型。課題設計思路：本課題將北緯28.03°，北緯33.38°，北緯34.26°，北緯43.43°，把緯度設置成一個溫度梯度，并在長嶺地區建立人工模擬增溫和自然生長兩個溫度梯度，從而探究狗尾草對模擬增溫的響應方式。可進行性分析：本科研小組在指導老師的指導下已經系統的學習了植硅體相關知識，有一定的專業知識儲備，并且在前期基礎工作中積累了一定的研究資料，以備在今后的分析研究中隨時利用。自然地理實驗室能提供了良好的實驗環境，實驗室設備完善，儀器精準，藥品齊全，并且該項目試驗過程嚴格按照已被廣泛推薦的實驗方法進行，具有可行性、科學性。小組成員已經逐步掌握了一些基礎的實驗操作技能。在后期研究之中，小組成員利用指導老師和圖書館在植硅體研究方面已建立的數據庫基礎進行研究，指導老師大量經驗為本小組提供專業指導，加上確定的研究思路，為完成本項研究打下堅實基礎。技術路線：狗尾草植硅體對模擬不同溫度梯度增溫的響應研究狗尾草植硅體對模擬不同溫度梯度增溫的響應研究狗尾草中植硅體與溫度的量化關系設置采樣地點設置模擬實驗樣地模擬增溫實驗站周圍環境因子調查及其監測維持自然狀況室內分析狗尾草中植硅體含量、排列和形態在不同緯度（溫度梯度）采樣實驗分析隨著溫度變化狗尾草植硅體的形態四、項目的創新點、特色和解決的關鍵技術項目的創新點人工模擬增溫實驗與自然溫度梯度相結合的采樣方法選取狗尾草植硅體研究植物對全球變化的響應本項目的特色本項研究選取松嫩草原樣地優勢植物狗尾草，采用植硅體這一能夠記錄細胞形態及其結構特征的指標，研究狗尾草在不同模擬溫度梯度下形態特征的變化，從狗尾草中植硅體形態差異的角度，探討環境熱點問題——植物對全球變化的響應。以新穎的角度與實驗方法來解決生態學問題。解決的關鍵技術狗尾草特征植硅體的鑒定人工增溫與自然溫度梯度的植硅體數據的擬合五、項目進度安排（查閱資料、選題、自主設計項目研究方案、開題報告、實驗研究、數據統計、處理與分析、研制開發、填寫結題表、撰寫研究論文和總結報告、參加結題答辯和成果推廣等）12011．4開題報告申請表及開題答辯全體成員22011.5－2011.7取得樣品狗尾草植硅體的圖版和數據及其組合特征與氣候因子的關系圖版圖表研究報告全體成員32011.5-2011.10進行植硅體進一步學習認識無全體成員42011，10—2012.2進行數學分析無全體成員及指導老師52012.2-2012.3建立模型，做結題前期準備數學量表模型全體成員62012.3—2012．4總結項目總體收獲及填寫結題表參加結題答辯結題報告全體成員六、擬利用資源（科研教學設施、儀器設備、資料等）1.自然地理實驗室實驗所需儀器設備：試管、離心機、通風櫥、生物顯微鏡，玻璃棒，燒杯，超聲波清洗儀，膠皮手套，口罩，電子天平，烘干箱，酒精等，載玻片，蓋玻片，量筒，濾紙，漏斗，加熱板，試管架，鑷子等；2.實驗藥品：濃硝酸，濃鹽酸，中性樹膠，雙氧水，無水乙醇等；3.植硅體相關參考文獻，各種書籍（含網上電子版），介老師提供的研究資料;4.圖書館資源，如圖書館相關資料，圖書館電子閱覽室論文下載資源平臺；5.Excel、生物顯微鏡附帶測量軟件等。七、經費使用計劃序號支持項目金額（元）1購買資料的費用4502打印、復印書籍及資料費5503租用相關實驗器材費用5004購買實驗材料費10005交通費4006其他費用100合計3000八、項目預期成果（研究論文、設計、調研報告、申請專利、開發軟件、研制產品、項目鑒定等）預期成果1.研究論文：撰寫研究報告或論文一篇2.其他成果：將研究所得圖版、數據，及研究過程中所研究