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中国传统医药属于复合系统,其治疗机理、目标关联着多个细胞与基因,调节平衡人体,促进体内整体环境的稳定。中医药的材料及其有效的化学成分是相同的,不同类或者组件的化学成分交互作用。传统的中国医药配方,重新组合具有活性成分的单一药物,或者生成有效物质,或者联合治疗,使得治疗效果得以增强,但是也可能增强或降低疗效与毒性,也可能使副作用减少或增加,构成新的层次更高的系统,并在人体内发挥系统强大的功能,以及系统内的活性成分与目标系统之间相互的作用。
传统中国医学的系统决定着通过支队提取有效成分的方法,通过治疗的单一效果,对传统中药或者复方研究疗效进行评估,无法得到其本身所具有的本质属性。因此,传统中国医学的物理化学性质和生物活性,不单纯需要单一的药物与化合物,还需要进一步研究目标系统的反应规律之间的化学成分,以及人类的相关影响和协同的方法。在西方,研究中药的方法常常是拆迁测试,即通过解剖麻雀来发现活性成分的明显作用,但是却无法反映中药方剂在配伍方面的规则。因此,中国传统医学要想得到持续发展,不能仅仅局限在“全面”上,也不能单纯停留在提取活性成分的水平、纯化分离等层面,而是应该立足于中医理论,与研究现代生物医学的方法相结合,对于中国医药进行系统研究,以期建立起现代中医学理论体系。
传统中药复方充分体现了中医特有的整体观念和辨证治疗的整体理论,以君臣配伍理论为基础,通过药物的精选,全面调节平衡身体机能,发挥祛邪、标本兼治的功效。中国医药复方是传统中国医学的精华,传统中药的复合成分同人体之间呈现出复杂的非线性函数关系。中药复方的作用机理和整体评估兼容性的特性,必须要全面准确把握复合效应的整体性,传统中国医学与人体这两个复杂系统的相互作用,促成了一个更为先进系统的形成。传统中国医学理论只有在这一理念的指导下,与现代科学技术相结合,并发挥二者的相互作用,才能全面阐述中医的理论、作用机理以及治疗的物质基础。
传统中药复方具有对于各种有效成分进行协调的作用,针对器官、治疗目标、机体的生理和病理的不同,进行综合调控,发挥中药复方的综合作用。因此,研究传统中药复方应该从整体上进行,从而构建中国复合药品质量评价体系,这是很有必要的。因此,笔者基于化学基团理论,阐述复方中药的物质基础和分子作用机制,因为这样能够阐明兼容性的规则,有利于相应的中医辨证研究的开展。
2结语
1.1假基因转录物作为ceRNA假基因是一类具有与其功能基因序列相似,通常情况下不具有蛋白质翻译功能的基因,翻译过程因提前终止密码子、移码突变、插入或缺失而中断。假基因在基因组中一直被认为是垃圾基因,但随着研究的深入,发现假基因能通过多个机制促进或抑制其同源基因的表达,增强或抑制其生物功能,其中包括假基因的转录物能作为ceRNA吸附miRNA。假基因的转录物可以作为理想的ceRNA,是由于它们具有很多与其同源基因相同的MRE。例如,许多在PTEN3′UTR上的保守MRE,也出现在PTEN的假基因PTENP1的转录物中,并且过表达PTENP1的3′UTR,并以Dicer依赖的方式上调PTEN的表达水平,这暗示PTENP1转录物通过与PTENmRNA竞争共同的miRNA,从而调节PTEN的表达。假基因的转录物在ceRNA调控中作为miRNA分子海绵(Sponge),其作用可被功能化。由于假基因的同源基因可能是关键致病基因(如肿瘤抑制基因或癌基因),通过ceRNA调节,假基因也能在病理过程中发挥一定作用。如PTEN的假基因PTENP1,与PTEN一样具有抑制肿瘤的特性,并在一些人类肿瘤中选择性缺失。对其他假基因的研究发现,过表达KRAS的假基因KRAS1P的3′UTR,能增加KRAS转录物的表达,并加速细胞的增殖速度,影响肿瘤的发生。对干细胞多效转录因子OCT4的研究发现,其假基因OCT4-pg4在肝癌中被异常激活,且其表达水平与OCT4呈正相关。由于OCT4和OCT4-pg4都能被miR-145作用,因此OCT4-pg4作为天然的miR-145海绵保护OCT4免受miR-145的作用,使OCT4的蛋白表达水平升高,从而促进肝癌细胞的生长和肿瘤的发生。此外,整合子复合物亚基6(Integratorcomplexsubunit6,INTS6)相关假基因INTS6P1能与INTS6竞争结合miR-17-5p,发挥抑癌作用。以上研究表明,假基因在基因组中并非无关紧要,其通过ceRNA的作用方式调节其同源编码基因的表达,进而在癌症相关的病理过程中发挥着重要的作用。
1.2lncRNA作为ceRNAlncRNA是一类长度大于200nt、由RNA聚合酶Ⅱ或Ⅲ转录、保守性较低的非编码RNA,并且其转录物可通过多种调节机制参与生物学过程。目前已发现超过10000种lncRNA可能具有潜在的ceRNA特性,许多研究已经证实lncRNA作为miRNA和mRNA的竞争平台,在病理和生理相关过程中发挥重要作用。研究发现,一些异常表达的疾病特异性的lncRNA通过ceRNA介导的相互作用在癌症的进程中产生深远影响。在对lncRNA-BGL3的研究中发现,其与PTEN竞争结合miR-17、miR-93、miR-20a、miR-20b、miR-106a和miR-106b,并影响PTEN的表达水平及其下游PI3K/AKT信号通路,进而影响Bcr-Abl的转化过程和肿瘤的生成。同样,lncRNA-HLUC在肝癌样本和细胞系中表达显著上调。对HLUC上调的多个机制研究中发现,其ceRNA特性是一个复杂的自动环路的一部分:HLUC作为分子海绵抑制miR-372的表达和活性,从而减少miR-372对cAMP依赖性蛋白激酶A催化亚基β(cAMP-dependentproteinkinaseAcatalyticsubunitβ,PRKACB)的抑制作用,而PRKACB能诱导cAMP反应结合蛋白(cAMPresponseelementbindingprotein,CREB)的磷酸化,在肝癌中提高CREB依赖的HULC表达上调。这些研究表明,lncRNA作为ceRNA在相关信号通路和环路中发挥作用,影响癌症的进程。除了在癌症进程中的作用,lncRNA亦可作为ceRNA在一些生理过程中发挥重要作用。如内源性lncRNALinc-MD1以ceRNA的方式调控肌肉分化的过程。Linc-MD1能分别结合miR-133和miR-135,从而与它们的靶基因——决定因子样蛋白-1(Mastermind-likeprotein1,MAML1)和肌细胞特异性增强因子2C(Myocyte-specificenhancerfactor2C,MEF2C)产生竞争性效应。在对另一个lncRNA——H19的研究中发现,其不仅作为let-7的分子海绵调节let-7的表达,而且使let-7的靶基因HGMA2和Dicer在蛋白水平表达上调。由于let-7的表达通常与细胞的分化状态相关[,在小鼠肌源性细胞C2H2中的研究中发现H19的缺失与过表达let-7产生的效果一致,均可显著增加肌球蛋白重链(Myosinheavychain,MHC)和肌细胞生成素(Myogenin,MyoG)的表达,从而加速肌肉分化。以上lncRNA作为ceRNA在肌肉分化中的作用说明lncRNA以ceRNA角色参与生长发育调节,也可能在其他生物学过程中发挥作用。
1.3CircRNA作为ceRNACircRNA是一类由特殊的选择性剪切产生的非编码RNA,与线性RNA不同的是:circRNA呈封闭环状结构,不受RNA外切酶的影响,表达更稳定。研究表明,某些特殊的circRNA分子富含miRNA结合位点,在细胞中起到miRNA海绵的作用,进而解除miRNA对其靶基因的抑制作用,升高靶基因的表达水平,是一类高效率的ceRNA[34]。如小脑变性相关蛋白1反义链(Cerebellardegeneration-relatedprotein1antisense,CDR1as)包含63个保守的miR-7结合位点,该circRNA在细胞中和miRNA效应物密集地结合,能有效地解除miR-7对其靶基因的抑制作用,升高靶基因的表达水平。在斑马鱼(Daniorerio)模型中(本身不表达CDR1as),表达CDR1as与敲除miR-7有类似的效果,都能损伤斑马鱼中脑的发育。研究发现,miR-7作为关键调节因子广泛参与癌症途径,如抑制在乳腺癌、胶质瘤等癌症中表达显著上调的信号激酶P21激活激酶1(P21-activatedkinase1,Pak1)的表达;miR-7也能通过作用α-突触白(α-synuclein)编码的mRNA3′UTR,抑制其表达。这些研究暗示CDR1as因其ceRNA特性能有效地吸附miR-7,可能是神经元功能的调节因子,也可能是神经系统疾病和癌症治疗的潜在靶点。Capel等对另一个已知环状RNA性别决定区域Y(Sex-determiningregionY,Sry)的RNA研究发现,该RNA含有16个miR-138的结合位点,利用靶点分析实验和免疫共沉淀实验证实该环状RNA能作为miR-138的分子海绵,抑制miR-138的表达。同时,Granados-Riveron等进一步研究发现Sry的正义链转录物和其反义链转录物类似,也能发生环化并作为miR-138的分子海绵起作用。目前结合最新生物信息学工具和相关实验技术在基因组中发现成千上万种circRNA在特定组织或特定发育阶段稳定表达,这暗示circRNA在基因组中的含量很丰富,并非RNA选择性剪接产生的随机物,它在一定程度上可能参与基因的表达调控。如利用RNA转录组测序(RNAsequence,RNA-seq)数据分析果蝇circRNA的生物合成和功能,发现其circRNA上含有大量保守的miRNA结合位点。结果显示circRNA作为潜在的高效ceRNA分子,对其进一步的生物学功能研究具有重要意义。以上非编码RNA作为ceRNA及其生物学功能见表2。
2ceRNA的调节
目前,许多研究已表明ceRNA之间的相互作用,但对于哪些因素可能会影响某个RNA分子发挥其ceRNA功能仍不清楚。我们推测构成ceRNA调控网络的各个组分的数量级、RNA3′UTR的变化以及RNA结合蛋白(RNAbindingprotein,RBP)的作用都有可能对ceRNA构成的调控网络产生重要的影响。
2.1ceRNA、miRNA和MRE的数量ceRNA和miRNA的表达水平会影响ceRNA网络的交互作用。当总的转录物数量远远超过miRNA数量时,整体的ceRNA关系很弱,因为只有数量有限的miRNA起抑制作用。相反,当miRNA的数量远大于ceRNA分子数量时,交互作用不太可能发生,因为转录物都处于被抑制的状态。因此,交互调节可能发生在一个所有ceRNA和miRNA数量在近似数量级的网络中。Kumar等利用RNA-seq分析得到HMGA2和TGFBR3的转录物表达水平相似,并且共同结合的let-7家族成员的总表达水平与HMGA2和TGFBR3的表达水平在一个数量级,这进一步用实验证明最佳的ceRNA对话可能发生在miRNA与ceRNA转录物丰度一致的情况下。此外ceRNA间共同的MRE数量也会影响ceRNA调节。为了验证这一假设,Ala等[44]构建了一个实验模型:该模型由10个ceRNA和10个miRNA共同组成,但并不是所有的ceRNA都能被这10个miRNA作用。研究发现,当增加其中某一个特定ceRNA表达时,含有更多MRE的RNA表达会显著上升,而对于不含有共同MRE的其他RNA则几乎没有作用。由此说明单个RNA所含MRE的数量也可能决定其在ceRNA调控网络中的作用。
2.23′UTR的变化目前对于ceRNA的研究主要是基于miRNA作用于RNA的3′UTR而引发的分子间竞争所导致的相互调控。因此,RNA分子3′UTR的变化会影响ceRNA调控。研究发现,RNA剪接和聚腺苷酸化这两个过程会影响RNA的3′UTR。RNA的剪接会影响分子的稳定性也会减少或增加3′UTR上miRNA的结合位点,聚腺苷酸化常使编码基因转录出更短的3′UTR。对于3′UTR变短的转录物,一方面,直接靶向它的miRNA会减少;另一方面,它作为ceRNA调节其他转录物的能力也将减弱。Mayr等在研究中发现,3′UTR变短的转录物上一些miRNA的结合位点消失。miRNA既可以使mRNA降解,也可以抑制mRNA的翻译。在不同组织和基因间的实验发现,3′UTR变短的转录物的稳定性更强,并且编码更多的蛋白质。因此,无论是3′UTR上序列的变化还是长度的变化,都可能影响ceRNA发挥其功能。
2.3RBP与miRNA间的相互影响RBP在许多转录后过程中起着重要作用,包括影响RNA剪接、稳定性、转运和翻译。RNA间除了相互竞争共同的miRNA,也可能竞争共同的RBP。这两个调节过程可能不是分开的,它们之间也存在着内在的联系[17]。RBP不仅与miRNA通过竞争或合作结合特异性位点影响它们靶向的mRNA表达,还可能由于RBP的结合导致RNA二级结构的改变,从而改变了miRNA的结合位点。由于RBPHuR发现得较早,在这方面的研究较多。研究发现RBPHuR和miRNA之间的竞争通常能增强基因的表达,如HuR分别与miR-122、miR-548c、miR-494、miR-16和miR-331-3p竞争结合阳离子氨基酸转运蛋白1、拓扑异构酶Ⅱα(TopoisomeraseIIalpha,TOP2A)、核仁素(Nucleolin,NCL)、环氧合酶-2(Cyclooxygenase-2,COX2)和ERBB2的mRNA,抑制相应miRNA作用于这些mRNA,从而促进mRNA合成;而HuR和miRNA间的结合通常降低它们靶向mRNA的表达,如HuR能作用C-MYCmRNA3′UTR,上调其表达,但当HuR与let-7的RNA诱导的沉默复合体(RNA-inducedsilencingcomplex,RISC)作用时,会抑制C-MYC的表达[56]。上述研究说明,RBP可能通过与miRNA相互影响,进而在ceRNA网络产生影响。
3结语
关键词:医学细胞生物学;教学模式;教学改革
医学细胞生物学是一门以细胞生物学和分子生物学为基础,探索研究人体细胞发生、发育、增殖、衰老、死亡以及细胞结构与功能的异常与人类疾病关系的学科[1]。医学细胞生物学是临床医学、检验医学、口腔医学、预防医学等医学专业的一重要基础课,同时也是生理学、病理学、免疫学、组织胚胎学、药理学等医学基础课程以及后续临床课程的基础[2]。学习医学细胞生物学的基本理论知识有助于医学专业学生从分子细胞层面理解人体生命活动规律和疾病发生发展进程,为专业课学习和后续的科研工作奠定坚实的理论基础[3]。医学细胞生物学是一门实验操作性极强的学科,实验教学是这门课程教学工作中的重要实践环节,在培养学生动手能力、实践探索能力和科学创新能力等方面具有重要作用[4-6]。传统的教学理念和教学方法已经不能满足新时代的需要,如何能在有限的时间内,让学生系统掌握医学细胞生物学的基础理论知识,并熟练掌握基本实验操作技术,是新形势下医学细胞生物学教学改革的一项重要内容[7-8]。本文结合郑州大学基础医学院的实际情况,对医学细胞生物学理论课及实验课教学中存在的问题及改革策略进行探讨并提出建议,以提高医学细胞生物学教学质量。
1提高医学细胞生物学理论课教学质量的建议
1.1理论课教学内容的改革
首先,针对不同专业,因材施教。临床医学、检验医学、法医学、临床药学、预防医学等专业均需要开设医学细胞生物学。任课教师应该结合教学大纲并根据教材内容,为不同专业的学生制定相应的教学计划和授课内容,按照学校的课程设置,多方面、多角度、多层次因材施教,提高医学细胞生物学的课堂教学效果。其次,注重基础理论,由浅入深。注重教学内容的基础性,构建并完善由细胞基本结构及其功能、细胞重大生命活动现象及本质等所组成的理论教学体系,加强学生对基本理论知识及基础实验技术的理解。授课教师应该以真核细胞的结构与功能为教学重点,使学生对细胞的主要结构及其功能等有系统、全面的了解和认识。然后,精炼教材内容,突出重点。医学细胞生物学课程的内容较多,但课时有限,所以,任课教师应精炼教材内容,有的放矢授课。该门课程的必修内容是认识人类自身生命活动的基础,也是认识疾病发生、发展的理论基础。授课教师在授课过程中要注意精练授课内容,突出重点章节,同时,课后需要对本节课的内容进行归纳总结。
1.2理论课教学方法的改革
首先,使用启发式教学。授课教师应该在课堂上开展启发式教学,实现教师与学生的课堂互动。启发式教学相比传统单纯由教师讲课的教学方式更具有优势,可以更加有效地激发学生的学习兴趣。启发式教学不但注重知识的传授,更注重能力培养,因此,启发式教学可提高学生的思维能力和创新能力。其次,使用多媒体教学。医学细胞生物学课程中有很多细胞结构图和分子机制图需要制作成动画,以使复杂抽象的内容变得直观有趣,调动学生的学习主动性,增强学生的学习兴趣。同时,任课教师可以充分利用网络资源,搜集医学细胞生物学的视频课件资料并运用到课堂教学中。这样既可以拓展学生的学术视野,又可以提高学生的综合素质。然后,使用案例式教学。案例教学是在事实案例基础上的一种开放式、互动式的新型教学方式。医学专业学生不仅要掌握细胞的结构、功能,还应该熟悉细胞的病理改变与疾病发生发展的关系。但是由于医学细胞生物学课程的理论性强、内容抽象,所以任课教师应该积极探索案例式教学,以激发学生的学习兴趣,提高医学细胞生物学的教学质量。
1.3理论课考试方式的改革建议
首先,优化考试内容。任课教师可以通过以下几点优化理论课程的考试内容:(1)建立和完善理论课程的考试题库,保证理论课程考试的有效性;(2)根据本院开设的临床医学、检验医学、预防医学等专业设置相对应的考试题目;(3)指导学生撰写综述性论文或科研标书,以培养医学专业学生良好的思维能力和创新意识。其次,优化考试形式。任课教师可以通过以下方法优化理论课程的考试方式:(1)构建综合丰富的考试方式。建立平时成绩和期末考试成绩相结合的考试体系;(2)增加创新能力考试的比重。任课教师让学生按照要求写出科研标书并进行打分;(3)增加平时表现考试的比重。平时表现考试主要是在课堂上对学生回答问题的情况予以评分并记录。然后,优化评价方案。任课教师可以通过调整期末闭卷考试及平时表现考试优化评价方案。理论课考试中的期末闭卷考试成绩占理论课总成绩的70%,试题从考试题库中随机抽取。同时理论课考试中也包含学生的平时成绩,这一部分占总成绩的30%,包括学生的出勤情况、课堂上回答问题的情况以及学生完成综述性论文的情况。
2提高医学细胞生物学实验课教学质量的建议
2.1实验课教学内容的改革建议
首先,优化实验教学大纲。由于受到课堂学时及硬件条件等方面的制约,很多院校的医学细胞生物学课程的实验课内容仅仅局限在一些验证性和基础性的实验。任课教师需要调整教学内容,增开一些与理论课程密切相关并且与学科前沿紧密联系的综合设计实验。这样可以激发学生的学习兴趣,更好地发挥学生的积极性和主观能动性。其次,培养学生创新能力。任课教师可以在基础性实验之外开设一些探索性及创新性较强的综合实验,例如细胞融合实验、细胞凋亡实验、细胞免疫组织化学实验和免疫荧光实验等。培养并提高学生的实际操作能力以及分析问题和解决问题的能力,使学生初步具备进行设计性实验的能力,提高学生的科研素质和创新能力。然后,设置开创综合实验。任课教师应当结合理论课内容及相关临床应用,修改完善实验课教学大纲,科学设置实验内容,培养学生的实验操作能力,以增强学生的科研兴趣为重点,在实验课教学中适当增加一些开放性强且创新性强的综合实验,让学生运用已掌握的知识与技术进行更深入的研究设想,培养独立科研工作的能力。
2.2实验课教学方法的改革建议
首先,应用启发式教学。与传统的实验课教学相比,在启发式的实验课教学中,任课教师应该在讲解实验目的和原理后,鼓励学生根据所学的知识设计实验过程,然后分析研究最后得到的实验结果以探索实验原理。采用启发式教学可以培养学生的思维能力,引导学生积极思考,启发学生从不同的角度考虑问题,期提高学生的综合科研素质。其次,使用多媒体教学。在医学细胞生物学的实验课教学中,多媒体技术的应用能够极大地方便课堂教学工作。多媒体教学形象生动、易于理解,可以方便地解决一些不容易讲解或者难以开展的实验。另外对于某些受条件所限而不便亲自操作的实验,学生可以观看教学演示片,全面了解这些前沿实验仪器的结构、性能和用途。然后,开展研究型教学。医学细胞生物学的实验课程与科研工作相结合可以提高学生的学习兴趣和科研热情。任课教师在实验课堂上采用开放式的研究型教学可以激发学生的求知欲,让学生学会分析问题和解决问题。开放式研究型的实验课教学,让学生经历严格的科研训练,为以后申报、参与以及实施各种创新性科研项目奠定基础。
2.3实验课考试方式的改革建议
首先,优化考试内容。为全面、科学地考察学生的实际动手能力以及科研创新能力,改革后的医学细胞生物学实验课的考试内容应该以核学生的实验操作水平为主,以考试学生的理论知识水平为辅。这种改革模式,可以培养学生在实验操作过程中分析问题、解决问题的能力,并拓宽学生对实验操作技术在临床应用中的思考。其次,优化考试形式。建立完善的成绩评定体系是保证实验教学质量的关键。实验课程的考试应是一个全方位、多角度、全时段的综合评测,包括平时课堂考试及综合实验考试,平时课堂考试包括出勤情况、课堂回答问题情况和实验操作情况、实验报告完成情况,综合实验考试包括实验理论考试、实验操作考试、开放性及探索性实验考试等。然后,优化评价方案。实验课的考察应该以考察学生运用实验技术的能力为主,包括以下几点:(1)考察学生的平时成绩,包括出勤情况、实验报告完成情况等,占实验课总成绩的20%;(2)考查学生的理论水平,包括实验基本原理、实验技术手段、实验操作方法等,占实验课总成绩的20%;(3)考察学生的实验操作,占实验课总成绩的60%。综上所述,医学细胞生物学的教学是教师与学生共同学习、教学相长的过程。在这个过程中,首先任课教师需要不断提高自身素质,认真做好科研工作并积极学习本课程最先进的理论知识与最前沿的实验技术。其次,任课教师也需要精心把握课程内容,不断总结教学经验,比较各种教学方法的优劣,并将各种教学方法有机结合、交叉运用。同时,任课教师可以根据学生的不同专业方向,改进传统教学模式中教案和课件的内容,在上课时适量引入案例教学,从而调动学生的学习兴趣,提高学生的综合素质。另外,任课教师也需要加强实验课教学的比重,改革实验教学内容,完善实验教学条件,采用多种教学手段,建立完善评价体系,并不断探索研究新实验,使实验课堂更富有学术气氛。以上这些举措是提高医学细胞生物学的教学质量,培养适应现代社会发展的具有较强的综合能力和科研素质,具有独立发现问题、思考问题、分析问题及解决问题能力的创新型医学专业人才。
作者:郑皓 单位:郑州大学基础医学院医学遗传与细胞生物学系
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[4]付燕燕,陈彦,吴健,等.医学细胞生物学实验教学改革的几点思考[J].基础医学教育,2015,17(2):135-136.
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关键词:山药;生物学特性;栽培技术
山药又称淮山、山薯、薯蓣、大薯,原产亚洲热带地区。我国南北各地均有栽培,以地下肉质块茎供食,喜温暖湿润,忌积水,怕干旱。山药为中药、蔬菜兼用,营养丰富,含有大量淀粉及蛋白质、B族维生素、VC、VE、葡萄糖、粗蛋白氨基酸、胆汁碱、尿囊素等。作为中药可以健脾益胃、助消化、滋肾益精、益肺止咳、降低血糖、抗肝昏迷、延年益寿。一般产值9万元/hm2左右,与其他作物进行周年间作套种产值可达15.0~22.5万元/hm2。
1生物学特性
山药为多年生缠绕草本植物,茎细长,叶对生或3叶轮生,1m以上,叶片心脏形或箭头形,叶腋间常生1个珠芽(气生块茎),亦称零余子(山药蛋),可用来繁殖和食用。地下肉质块茎,分为棍棒状、掌状和块状3类,表皮粗糙呈淡黄褐色或黑褐色,表面密生细须根,春季自块茎上生不定芽,肉白色或淡紫色。夏季开花,花单生,乳白色少有结实,都行块茎繁殖。雌雄异株,穗状花序,雌花序下垂,雄花序直立,花小,黄绿色。果实有三棱,呈翅状,成熟后枯黄色。山药要求高温,干燥气候,块茎10℃开始萌动,生长适温为25~28℃,在20℃以下生长缓慢,叶蔓遇霜则枯死,短日照能促进块茎和零余子的形成。
2高产栽培技术
2.1品种选择
当前栽培的山药品种主要有2类:一是普通种,通常又叫家山药,二是大薯又叫田薯。目前栽培的主要品种有淮之、农大短山药1号等。
2.2土地选择
选择地势高燥、排水良好、土层深厚、松软的沙壤土或壤土田块,要求上下土质一致,如下层有较薄的黏重土层,挖沟时挖去,也可种植。土壤以微酸到中性为宜。山药不能连作,一般应隔3年轮作1次。
2.3种子处理,培育壮苗
应采用零余子(俗称山药蛋、山药豆)和山药块茎段作种。种前需晒种1周以上,促进种子内部物质的转化,打破休眠,杀灭种子表面的病菌。零余子晾晒至表皮呈灰绿色,上面有很多疙瘩突起,用手剥开表皮可见紫绿色的肉。山药块茎段晾晒至伤口向内萎缩,并从断面中间裂开。4月上中旬选择较肥沃的土壤掺以腐熟农家肥进行集中催芽育苗,可采用10cm×20cm的窝行距,待苗高10cm左右便可移植大田。
2.4栽植
挖沟栽植时,首先把沟内20cm深的熟土取出放在沟两边,沟宽30cm,再继续将沟下40cm深的土层挖松,将拌匀的腐熟农家肥15.0~22.5t/hm2、磷肥750kg/hm2、碳铵450kg/hm2、硫酸钾375kg/hm2施入其上,并稍加翻挖,最后把沟两边的熟土提到沟上,培成宽30~35cm、高20cm的土垄,再将繁育好的山药苗栽植在土垄上。一般栽4.5~7.5万株/hm2,水肥条件好,密度宜小。为了便于搭架、田间管理和通风透光,宜采用宽窄行相间栽植,如100cm×70cm×25cm,栽4.65万株/hm2;或80cm×50cm×25cm,栽6万株/hm2。
2.5常见的栽培模式
常见的栽培模式有:韭菜与山药套种、玉米与山药间套种、蚕豆与山药套种等模式。蚕豆与山药套种,一般在10月底11月初整地点蚕豆,来年3月到4月收蚕豆栽山药,效益可达15万元/hm2;韭菜与山药套种,效益可达18万元/hm2;玉米与山药间套种高效立体栽培,周年可生产蔬菜,效益更高,可达22.5万元/hm2以上。
2.6喷施生长调节剂,控徒长,促高产
多效唑对山药藤蔓生长具有明显的抑制作用,表现为节间缩短、藤蔓粗壮、叶色浓绿、叶片增厚、顶端新生侧枝减少、花蕾发育不良、零余子生长受抑,能使山药增产10%以上。喷施多效唑的最佳时期在山药藤蔓满架,现蕾开花初期,均匀喷施15%多效唑可湿性粉剂1000~1500倍液,生长过旺的田块可多喷1次,间隔1周。
2.7搭架通风透光
山药是藤本右旋攀缘性植物,任其自然生长不利于通风透光和产量提高。搭“人”字架应在藤蔓生长到50cm以上进行,支架顶端用架材连接,并用绳子扎牢,以提高支架的撑力和抗风能力,防止倒架。搭架能改善通风透光条件,提高植株中下部叶片的光合作用能力,降低架内的湿度,减少病害,从而提高山药产量。一般架高在2m左右。
2.8重施钾肥,促进块茎膨大
山药喜有机肥,从播种到发棵都可铺施。在生长前期以藤蔓生长为主,应适当供应速效氮肥,进入块茎生长旺期,要重视氮、磷、钾的配合施用,特别是重视钾肥的施用,以促进块茎膨大和物质积累。生长后期要控制氮肥施用量,防止藤蔓徒长。一般使用的钾肥有硫酸钾、磷酸二氢钾、生物钾肥等。在山药生长期内,一般需分次追施硫酸钾600kg/hm2,
才能达到较好的高产效果。生长后期结合防病治虫,根外喷施0.3%的磷酸二氢钾溶液2~3次,还可达到保叶防早衰的目的。
2.9病虫害防冶
2.9.1病害防治。病害主要有白锈病、褐斑病。白锈病于春季发生,褐斑病于夏季发生。防治方法:①搭支架,使通风良好,不能在阴湿积水的地方种植;②用波尔多液(1∶1∶140)或多菌灵800倍液喷雾防治。
2.9.2虫害防治。虫害主要有蛴螬、地老虎,咬食根部。防治方法:①结合整地施入辛硫磷或毒死蜱颗粒剂;②发生时用毒饵诱杀或药液灌根等。
2.10防止畸形山药的形成
在山药栽培过程中,因不良环境条件、栽培措施、管理方法等因素的影响,使山药在生长过程中改变了内部组织结构,从而产生各种奇形怪状的山药,如山药块茎上端分杈、下端分杈、蛇形、扁头形、脚掌形、葫芦形、麻脸形等,这些统称为畸形山药。防止措施:①严格按技术规程操作,谨慎施用种肥,防治地下害虫施用毒土、毒饵时不能盲目加大剂量;②人工挖山药沟时应在冬前进行,通过冬春雨雪侵蚀冰冻使土块充分风化粉碎,随风化解冻及时填沟,填沟时仔细剔除上壤中的石块、砖块、沙砾等硬物。不要将大土块填入沟内;③施用充分腐熟的有机肥,如人粪尿、堆肥、厩肥和优质土杂肥,要利用夏秋季节气温高、易发酵腐熟的有利时机提前进行沤制。提倡有机肥和部分化肥在种植完山药后施入山药行间,把腐熟的有机肥铺施于2行山药之间的畦面上,耧划翻土15cm深左右,使土、肥充分混合,然后将畦面的肥土覆于山药垄的两侧。
2.11采收加工
论文摘要阐述了山药的生物学特性,并详细介绍了山药的高产栽培技术,以期为山药种植户提供技术指导。
山药又称淮山、山薯、薯蓣、大薯,原产亚洲热带地区。我国南北各地均有栽培,以地下肉质块茎供食,喜温暖湿润,忌积水,怕干旱。山药为中药、蔬菜兼用,营养丰富,含有大量淀粉及蛋白质、B族维生素、VC、VE、葡萄糖、粗蛋白氨基酸、胆汁碱、尿囊素等。作为中药可以健脾益胃、助消化、滋肾益精、益肺止咳、降低血糖、抗肝昏迷、延年益寿。一般产值9万元/hm2左右,与其他作物进行周年间作套种产值可达15.0~22.5万元/hm2。
1生物学特性
山药为多年生缠绕草本植物,茎细长,叶对生或3叶轮生,1m以上,叶片心脏形或箭头形,叶腋间常生1个珠芽(气生块茎),亦称零余子(山药蛋),可用来繁殖和食用。地下肉质块茎,分为棍棒状、掌状和块状3类,表皮粗糙呈淡黄褐色或黑褐色,表面密生细须根,春季自块茎上生不定芽,肉白色或淡紫色。夏季开花,花单生,乳白色少有结实,都行块茎繁殖。雌雄异株,穗状花序,雌花序下垂,雄花序直立,花小,黄绿色。果实有三棱,呈翅状,成熟后枯黄色。山药要求高温,干燥气候,块茎10℃开始萌动,生长适温为25~28℃,在20℃以下生长缓慢,叶蔓遇霜则枯死,短日照能促进块茎和零余子的形成。
2高产栽培技术
2.1品种选择
当前栽培的山药品种主要有2类:一是普通种,通常又叫家山药,二是大薯又叫田薯。目前栽培的主要品种有淮之、农大短山药1号等。
2.2土地选择
选择地势高燥、排水良好、土层深厚、松软的沙壤土或壤土田块,要求上下土质一致,如下层有较薄的黏重土层,挖沟时挖去,也可种植。土壤以微酸到中性为宜。山药不能连作,一般应隔3年轮作1次。
2.3种子处理,培育壮苗
应采用零余子(俗称山药蛋、山药豆)和山药块茎段作种。种前需晒种1周以上,促进种子内部物质的转化,打破休眠,杀灭种子表面的病菌。零余子晾晒至表皮呈灰绿色,上面有很多疙瘩突起,用手剥开表皮可见紫绿色的肉。山药块茎段晾晒至伤口向内萎缩,并从断面中间裂开。4月上中旬选择较肥沃的土壤掺以腐熟农家肥进行集中催芽育苗,可采用10cm×20cm的窝行距,待苗高10cm左右便可移植大田。
2.4栽植
挖沟栽植时,首先把沟内20cm深的熟土取出放在沟两边,沟宽30cm,再继续将沟下40cm深的土层挖松,将拌匀的腐熟农家肥15.0~22.5t/hm2、磷肥750kg/hm2、碳铵450kg/hm2、硫酸钾375kg/hm2施入其上,并稍加翻挖,最后把沟两边的熟土提到沟上,培成宽30~35cm、高20cm的土垄,再将繁育好的山药苗栽植在土垄上。一般栽4.5~7.5万株/hm2,水肥条件好,密度宜小。为了便于搭架、田间管理和通风透光,宜采用宽窄行相间栽植,如100cm×70cm×25cm,栽4.65万株/hm2;或80cm×50cm×25cm,栽6万株/hm2。2.5常见的栽培模式
常见的栽培模式有:韭菜与山药套种、玉米与山药间套种、蚕豆与山药套种等模式。蚕豆与山药套种,一般在10月底11月初整地点蚕豆,来年3月到4月收蚕豆栽山药,效益可达15万元/hm2;韭菜与山药套种,效益可达18万元/hm2;玉米与山药间套种高效立体栽培,周年可生产蔬菜,效益更高,可达22.5万元/hm2以上。
2.6喷施生长调节剂,控徒长,促高产
多效唑对山药藤蔓生长具有明显的抑制作用,表现为节间缩短、藤蔓粗壮、叶色浓绿、叶片增厚、顶端新生侧枝减少、花蕾发育不良、零余子生长受抑,能使山药增产10%以上。喷施多效唑的最佳时期在山药藤蔓满架,现蕾开花初期,均匀喷施15%多效唑可湿性粉剂1000~1500倍液,生长过旺的田块可多喷1次,间隔1周。
2.7搭架通风透光
山药是藤本右旋攀缘性植物,任其自然生长不利于通风透光和产量提高。搭“人”字架应在藤蔓生长到50cm以上进行,支架顶端用架材连接,并用绳子扎牢,以提高支架的撑力和抗风能力,防止倒架。搭架能改善通风透光条件,提高植株中下部叶片的光合作用能力,降低架内的湿度,减少病害,从而提高山药产量。一般架高在2m左右。
2.8重施钾肥,促进块茎膨大
山药喜有机肥,从播种到发棵都可铺施。在生长前期以藤蔓生长为主,应适当供应速效氮肥,进入块茎生长旺期,要重视氮、磷、钾的配合施用,特别是重视钾肥的施用,以促进块茎膨大和物质积累。生长后期要控制氮肥施用量,防止藤蔓徒长。一般使用的钾肥有硫酸钾、磷酸二氢钾、生物钾肥等。在山药生长期内,一般需分次追施硫酸钾600kg/hm2,
才能达到较好的高产效果。生长后期结合防病治虫,根外喷施0.3%的磷酸二氢钾溶液2~3次,还可达到保叶防早衰的目的。
2.9病虫害防冶
2.9.1病害防治。病害主要有白锈病、褐斑病。白锈病于春季发生,褐斑病于夏季发生。防治方法:①搭支架,使通风良好,不能在阴湿积水的地方种植;②用波尔多液(1∶1∶140)或多菌灵800倍液喷雾防治。
2.9.2虫害防治。虫害主要有蛴螬、地老虎,咬食根部。防治方法:①结合整地施入辛硫磷或毒死蜱颗粒剂;②发生时用毒饵诱杀或药液灌根等。
2.10防止畸形山药的形成
在山药栽培过程中,因不良环境条件、栽培措施、管理方法等因素的影响,使山药在生长过程中改变了内部组织结构,从而产生各种奇形怪状的山药,如山药块茎上端分杈、下端分杈、蛇形、扁头形、脚掌形、葫芦形、麻脸形等,这些统称为畸形山药。防止措施:①严格按技术规程操作,谨慎施用种肥,防治地下害虫施用毒土、毒饵时不能盲目加大剂量;②人工挖山药沟时应在冬前进行,通过冬春雨雪侵蚀冰冻使土块充分风化粉碎,随风化解冻及时填沟,填沟时仔细剔除上壤中的石块、砖块、沙砾等硬物。不要将大土块填入沟内;③施用充分腐熟的有机肥,如人粪尿、堆肥、厩肥和优质土杂肥,要利用夏秋季节气温高、易发酵腐熟的有利时机提前进行沤制。提倡有机肥和部分化肥在种植完山药后施入山药行间,把腐熟的有机肥铺施于2行山药之间的畦面上,耧划翻土15cm深左右,使土、肥充分混合,然后将畦面的肥土覆于山药垄的两侧。