电磁波对植物次生代谢及生长发育影响研究--项目申请-杜英君

受理编号参审编号项目编号辽宁省科学技术基金项目申报表基金类别：应用基础研究项目名称：电磁波对植物次生代谢及生长发育影响研究申报者：杜英君所在单位：沈阳工业大学联系电话：[phone]通讯地址：沈阳经济技术开发区沈辽西路111号邮政编码：110178申报日期：2009年4月7日辽宁省科学技术基金委员会2004年5月填表注意事项1．填写本申报表之前，应先查阅《辽宁省科学技术基金项目管理办法》。2．必须严格按《填表说明》有关规定逐项认真填写本申报表格各项内容。—1—一、简表项目简况名称电磁波对植物次生代谢及生长发育影响研究性质1.基础研究2.应用基础研究3.应用研究2预期起始时间2009.9基金类别1.博士启动2.自然科学3.青年人才2预期终止时间2012.9报审领域名称所属学科类别全称环境生态学所属专业名称生态学参考领域或学科前期工作技术基础国家基金计划国家863计划国家科技攻关计划国家其他科技计划部委级计划省基金计划省级计划市级计划自选其他无预期成果主要形式发明专利新产品或新品种新装置新材料新工艺或新方法计算机软件技术标准论文著作软科学研究报告基地建设平台建设其他申报者简况姓名杜英君身份证号码210103196310101810性别男民族汉文化程度博士出生日期1963.10.10行政职务无学位博士学位授予国或地中国沈阳生态所专业职务讲师（副研）办公电话手机[phone]电子邮件[e-mail]住宅电话传真（项目组主要成员构成与分工序号姓名身份证号码出生时间性别文化程度专业所在单位专业技术职务组内具体分工1曲向荣1960.6女硕士环境工程沈阳工业大学学教授协调科研2王新1965.6女博士环境工程沈阳工业大学副教授协调科研3张林楠1973.4男博士后环境化学沈阳工业大学讲师测试、分析4沈欣军1973.7男硕士环境物理沈阳工业大学讲师测试、分析—2—项目内容研究内容和意义（限制500字）摘要随着电磁波的广泛使用，环境电磁辐射不断增加。植物次生代谢对环境变化敏感。植物次生代谢及其产物具有重要的生物学和生态学意义，有些次生代谢产物具有重要的药用和保健价值。植物在长期的进化中形成正常环境条件下植物细胞进行精密的次生代谢或合成一些前体物避免对自身代谢细胞及其它细胞产生危害。本研究试图探讨不同波段和辐射强度的电磁波对植物次生代谢和生长发育的影响；次生代谢产物清除活性氧自由基、化学防御、信号传递、用于合成细胞壁等有益效应；酚类等次生产物对酶和蛋白、遗传物质、细胞膜、代谢、细胞分裂和发育等有害作用；另外，对植物细胞次生代谢要消耗物质和能量及其化感作用等对植物自身及生态系统影响进行评估。研发调控植物次生代谢和生长发育，提高化学防御和防御逆境、病虫害、提高作物产量和品质、无毒无害、有利健康和保健农产品等电磁波发射或屏蔽设备。因此本研究具有理论和现实意义。本研究拟以树木（油松、杨树）和花卉（杜娟、马蹄莲）及蔬菜（菠菜、黄瓜）和作物（大豆、水稻）等为材料，以人工温室大棚、人工栽培或选择样地进行不同波段和强度的辐射，按一定的时间间隔（梯度）进行野外调查和室内测定分析。主题词1.主题词数量不多于三个2.主题词之间空一格电磁辐射树木和作物次生代谢本项研究已取得成果（限制500字）摘要博士论文是UV-B和CO2倍增对树木次生代谢及生长发育的影响，具有前期从事相关工作的经验，取得预期结果。预期成果（限制500字）摘要不同波段、不同辐射强度对树木、花卉、蔬菜、作物次生代谢的影响的结论；研发电磁波调控植物次生代谢和生长发育、提高作物品质和产量、抗病虫害和逆境的安全可靠的辐射设备。—3—申请者素质与能力申请者学历和参加科研工作简历（限制字数500字）：2004年获得中科院沈阳生态所工作生态学博士学位。1985年毕业分配到中科院沈阳生态所工作，主要从事生态生理科研和开发工作。研究了低温、太阳光和紫外线、CO2倍增等逆境环境对植物次生代谢、活性氧自由基伤害等机制及保护措施。对辽西资源丰富的沙棘果进行了开发。先后参加多项国家自然基金，省市横向课题。参与获得中国科学院三等奖两项，在核心期刊上发表多篇文章，部分被SCI检索。2002年至今在沈阳工业大学理学院化学与环境系环境工程专业从事教学和科研工作。获得工业大学博士启动基金一项。研究内容为酸雨对树木次生代谢及生长发育的影响。申请者发表与本项目有关的主要论著目次和获奖情况(博士启动、自然科学近三年，（限制字数500字）)：1.邻苯二酚对植物细胞生理毒性初步研究（在科技文献在线刊登，世界科技研究与发展同意审稿，待正式发表）2.酸雨对小白菜生长发育及次生代谢的影响（在科技文献在线刊登，环境科学与工程（中文繁体）同意审稿，待正式发表）3.UV-B和CO2复合处理对树木幼苗生长发育及相关物质代谢的影响（在科技文献在线刊登，待正式发表）4.对树木幼苗次生代谢及生长的影响（在科技文献在线刊登，待正式发表）5.对树木幼苗酚类次生产物活性的影响（在科技文献在线刊登，待正式发表）—4—二、申请者素质与能力（续）申请者已完成或正在承担（负责或参加）省级以上（含省级）各类科研计划、基金资助项目情况（包括：项目名称、编号、来源、起止年月、进展等）（限制字数500字）：申请者多年从事科学研究和实验工作，具有能过完成课题能力。博士论文：UV-B和CO2复合处理对树木幼苗生长发育及相关物质代谢的影响（国家重点基金（90411019）和中国科学院沈阳应用生态研究所创新项目（SLYQY0413）本研究以3-4年生白桦、红松和红皮云杉为材料，模拟UV-B和CO2倍增复合作用对次生代谢和生长发育的影响，结果表明复合处理影响次生代谢和生长发育、影响生物量及根冠比等。对次生代谢产物清除活性氧自由基活性和邻苯二酚对SOD、CAT等抗氧化酶的毒性结果分析，试图阐述在正常环境条件下代谢精密的次生代谢产物、特别是酚类产物，当逆境环境引起代谢不正常或紊乱时、细胞膜选择性降低等情况下，酚等次生产物可能在细胞内分布、运输发生变化，也是细胞毒性物质。所以植物适度次生代谢是提高自身生长发育、化学防御和抗逆性等的关键。沈阳工业大学博士启动基金：酸雨对树木次生代谢及生长发育影响的研究我国是继欧洲、北美等国家第三大有酸雨发生的国家，主要发生在南方。酸雨产生机制复杂，但与大气SO2和NOx增加是主要原因。北方抚顺、铁岭等地区有时也有酸雨发生。本基金以油松为材料进行了研究，由于光、光强和光质等对植物光合作用、细胞代谢和伤害有影响（如光氧化和光抑制等），因此选择阴天，以油松大树迎光面阳叶和背光面阴叶进行了不同时间和pH梯度的模拟酸雨喷洒处理，获得了次生代谢产物变化的初步结果。光的复合效益也有一些影响。—5—项目背景项目提出背景(【提示】相关领域国内外发展现状与趋势；我省现有技术基础；立题必要性；项目申报单位实施该项目的优势。限制字数：500字)国内外电磁波辐射对人和动物及微生物的影响开展了不少研究，有的结论比较明确。对植物的影响研究也不少，但有关对植物次生代谢及生长发育的影响研究不多。电磁波具有能量可能影响细胞代谢、也可能是影响细胞信号传递等，本项研究是对电磁波不同波段和强度对次生代谢的影响是基于次生代谢对环境敏感性及次生代谢产物的生物学和生态学特性及对人类健康的影响。试图探讨电磁辐射引起次生代谢变化及对植物本身细胞代谢、生长发育的有益有害影响，及人为控制电磁波用于提高植物生长发育和产量、作物产量和品质、植物化学防御逆境和病虫害技术研发。以此评估未来环境电磁辐射增加对植物和生态系统的可能影响。由于电磁波在卫星、通讯、雷达、遥感、电子设备等领域的广泛应用，地球环境电磁辐射不断增加。植物次生代谢对环境变化敏感。探讨电磁波引起植物次生代谢变化及其自身细胞代谢和生长发育的有益有害效应；引起生态系统的变化；研发电磁波调控植物次生代谢和生长发育仪器设备；开发次生代谢以利于植物自身的有益效应和有益于人体健康的产品等具有立项的必要。科学水平及意义(限制字数：500字)太阳光、紫外线对植物次生代谢的影响有一些研究，本研究选择当前自然环境较多的电磁波波段和结合未来可能发展的趋势进行研究国内外报道不多，特别是不同辐射波段和辐射强度对次生代谢的有益和有害影响未见报道。本项电磁波对植物次生代谢、次生代谢对细胞自生代谢和生长发育的有益作用及化学防御和防御逆境作用，提高作物产量和品质，植物其分泌次生物质、化感作用等变化引起生态系统改变的评估，开发电磁波和次生代谢产物等研究具有理论和现实意义。项目主要内容与技术指标(【提示】主要研发内容；拟解决技术关键点及主要技术指标。限制字数：500字)购置具有发射目前主要频段的广谱电磁波发射装置；以树木、花卉和蔬菜、作物为材料，以人工模拟盆栽或选择样地进行电磁波辐射处理；选用不同波段和辐射强度，不同时间（白昼）梯度进行处理；进行野外调查和室内分析，调查指标包括长势、高生长和发育、叶面积和厚度、生物重量和各器官重量、根生长发育及重量等，室内分析指标包括叶及根和茎等次生代谢产物进行定性和定量分析、次生产物对细胞清除活性氧自由基等有益贡献和对酶、生物膜等破坏的有害贡献结论；植物次生代谢变化对生态系统的影响进行评估；选出对植物（某植物）次生代谢和生长发育、化学防御和逆境防御等最佳的对人类安全的电磁波谱和辐射强度，开发电磁波对树木和作物生长发育、产量和品质的影响产品。—6—项目主要创新点(【提示】主要创新点，尤其是预期获得的知识产权简况。限制字数：500字)对人类安全的电磁波（或与化肥等调节剂协同作用）用于调控植物次生代谢和生长发育及提高防御能力和作物品质等研究成功，具有创新性。项目实施的可行性(【提示】项目拟采取的研究方法（或技术路线、实施方案）的可行性简况。限制字数：500字)以树木和植物为材料，采用人工栽培和设置样地为样本，进行不同电磁波辐射频谱和辐射强度不是时间梯度的处理。野外调查和室内分析为主获得结果，对数据进行分析处理，获得结论及对植物有益的辐射波段和强度。项目预期目标与效果前景分析(【提示】项目预期目标与效果（包括经济、社会、环境效益等）前景分析简况。限制字数：500字)获得不同辐射频段和强度对次生代谢及生长发育影响的结论；得到辐射强度过量次生代谢对细胞清除活性氧自由基和对酶等的损伤影响的结论；获得电磁波导致植物次生代谢和生长发育变化对生态系统的可能影响进行评估的结论；获得对人类安全的某一频谱和辐射强度电磁波对植物生长发育和作物产量及品质、化学防御和抗逆性的调控作用的电磁波发射装置。—7—研究条件项目组主要成员研究能力与分工构成情况，以及正在承担（负责或参加）的省级以上（含省级）各类计划、基金资助项目情况(限制字数：500字)曲向荣协调科研，分析王新协调科研，分析张林楠测试、分析，数据处理沈欣军测试、分析，数据处理承担单位现有研究仪器、设备情况，以及借助其他单位省级以上（含省级）重点实验室、工程技术中心开展本项目研究的情况(限制字数：500字)沈阳工业大学其他院系、理学院化学与环境系及环境工程实验室的仪器和设备具备完成本课题的能力。沈阳工业大学各相关院系学科科研基础和工大资料可以作为解决一些问题的保障。辽宁分析测试中心、沈阳环保检测总站、中科院沈阳生态所和药科大学等科研教学单位可能获得协作。前期相关工作进展、以及研究时间及其他相关保证条件(限制字数：500字)博士论文UV-B和CO2复合处理对树木幼苗生长发育及相关物质代谢的影响（国家重点基金（90411019）和中国科学院沈阳应用生态研究所创新项目（SLYQY0413）博士启动基金酸雨对树木次生代谢及生长发育影响的研究—8—进度安排与经费预算项目预期进度安排(【提示】注明预期实施进度安排的初步计划（即阶段性工作要点）)2009.9~12购置电磁波发射和检测设备，准备调查和实验分析设备药品等；2009.1~6在沈阳附近选择或自己建造大棚、人工栽培和选择样地，栽植试验材料，安置和电磁波处理材料，进行预备实验；2009.7-12选择一种树木和作物进行不同时间梯度（白昼）实验，数据处理，补充实验；20