分子生物学发展前景范文第1篇

[关键词] 红景天苷；化学合成；生物合成；综述

[稿件编号] 2013-07-28

[基金项目] 北京中医药大学自主选题项目

[通信作者] *王如峰，副教授，主要从事中药化学成分及生物转化研究，Tel： （010）84738646， E-mail： wangrufeng@tsinghua、org、cn

[作者简介] 吴秀稳，硕士研究生，主要从事药物代谢研究，Tel： （010）84738646， E-mail： wuxiuwen0725@126、com 红景天苷（salidroside）是景天科Crassulaceae红景天属Rhodiola植物的主要有效成分之一。药理研究表明，红景天苷不但具有抗缺氧、抗寒冷、抗疲劳、抗辐射、抗病毒、抗肿瘤等明显功能，而且还具有增强免疫力、延缓机体衰老、机体双向调节等功效，在军事医学、航天医学、运动医学和保健医学等方面具有十分重要的应用价值，是一种极具开发前景的环境适应药物[1]。天然红景天植物野生资源极其有限，其中红景天苷的含量极低，而且红景天苷的提取工艺复杂，这使得从天然药物中提取红景天苷的收率低且纯度差，因此发展替代生产途径十分重要，而利用化学合成方法和生物技术是发展替代生产途径的重要手段。本文对红景天苷的化学合成方法、生物合成途径及利用植物组织培养、细胞培养、生物酶法、毛状根培养技术和代谢工程技术生产红景天苷相关的细胞与分子生物学最新研究进展进行了综述。

1 化学结构

红景天苷（图1）是糖的半缩醛羟基与醇羟基脱水形成的醇苷，是一种由葡萄糖与酪醇以苷键结合而成的糖苷，酪醇为其苷元。

图1 红景天苷的化学结构

Fig、1 Structure of salidroside

2 化学合成

目前化学合成红景天苷主要有以下几种途径。

2、1 酪醇的直接糖苷化

苏联学者Troshenko A T等[2]于1969年最先报道了红景天苷的合成方法，将溴代四乙酰基葡萄糖与酪醇直接缩合并脱乙酰基，得到红景天苷（图2）。明海泉等[3]于1983年在国内首次合成了红景天苷，其工艺包括：用酪醇和溴代四乙酰基葡萄糖经缩合得中间体四乙酰基红景天苷，再脱乙酰基得到红景天苷（图3）。纪淑芳等[4]进一步用2-（对氨基苯基）乙醇制得酪醇，用过量的酪醇与溴代四乙酰基葡萄糖成苷，再脱去乙酰基，得到红景天苷，其收率达到33%（图4）。

图2 Troshenko A T的合成法

Fig、2 Synthetic method reported by Troshenko A T

图3 明海泉的合成法

Fig、3 Synthetic method reported by Ming Haiquan

2、2 酚羟基保护的酪醇糖苷化

由于酪醇分子中同时存在醇羟基和酚羟基，以酪醇直接糖苷化制备红景天苷的方法也能使酪醇中的酚羟基糖苷化，产生副反应。为了克服上述缺点，李国青等[5]、张三奇等[6]、

图4 纪淑芳的合成法

Fig、4 Synthetic method reported by Ji Shufang

邓梅等[7]分别用苄基、烯丙基或酰基先将酚羟基保护，再与溴代四乙酰基葡萄糖缩合制备红景天苷（图5～7）。

图5 李国青的反应法

Fig、5 Synthetic method reported by Li Guoqing

图6 张三奇的反应法

Fig、6 Synthetic method reported by Zhang Sanqi

图7 邓梅的反应法

Fig、7 Synthetic method reported by Deng Mei

许大艳等[8]则以对氨基苯乙醇为原料，经重氮化和水解反应制得酪醇，再与苄氯反应，其产物与溴代四乙酰基葡萄糖缩合，最后催化氢化合成了红景天苷，总收率可以达到66%～70%（图8）。

李中军等[9]以一些价廉的Lewis酸为催化剂，利用稳定性好、价廉易得的β-D-五乙酰葡萄糖作为供体，以酰基保护酚羟基的酪醇为糖基化受体进行苷化反应，得到红景天苷，其总收率为35%～50%（图9）。

图8 许大艳的反应法

Fig、8 Synthetic method reported by Xu Dayan

图9 李中军的反应法

Fig、9 Synthetic method reported by Li Zhongjun

史明明[10]以葡萄糖为起始原料，经多步反应制备4种不同的糖苷化供体，然后进行糖苷化反应，最后成功地合成了红景天苷。4种糖苷供体依次为2，3，4，6-四-O-乙酰基-α-D-吡喃葡萄糖三氯乙酰亚胺酯、2，3，4，6-四-O-苯甲酰基-α-D-吡喃葡萄糖三氯乙酰亚胺酯、2，3，4，6-四-O-α-苄基-D-吡喃葡萄糖三氯乙酰亚胺酯、1-溴-2，3，4，6-四-O-乙酰基-α-D-吡喃葡萄糖。但是，该方法还存在一定的缺陷，仍需要进一步的优化。

3 生物合成

尽管化学合成红景天苷及其类似物技术已日趋成熟，但大多都需要进行选择性保护、活化或使用昂贵的金属催化剂，而生物合成具有反应条件温和，立体选择性高，反应过程简单，环境污染少等特点，在合成红景天苷方面显示出优越性。因此，红景天苷的生物合成途径和方法越来越受到关注。

3、1 生物合成途径

红景天苷的生物合成包括苷元酪醇的合成与酪醇和葡萄糖结合2个方面，可分为4个阶段：一是初生代谢产物磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）和赤藓糖-4-磷酸（E-4-P）经莽草酸途径形成莽草酸；二是由莽草酸再经几步酶促反应形成阿罗酸；三是由阿罗酸到酪醇的合成；四是由葡萄糖和酪醇结合形成红景天苷。在这4个阶段中，第1阶段是许多高等植物所共有的代谢步骤，是十分明确的；第2阶段的反应机制也基本被探索清楚；第4阶段植物体内的尿苷二磷酸葡萄糖基转移酶（UDPglucosyltransferase，UDPGT，UGTs）以尿苷二磷酸葡萄糖（UDPG）和酪醇为底物催化合成红景天苷；关于第3阶段，从阿罗酸到酪醇的生物合成途径，已经提出了3条可能的途径，即苯丙烷类代谢途径、酪氨酸脱羧代谢途径和酪氨酸转氨代谢途径[11]。

在苯丙烷类代谢途径中，苯丙氨酸由苯丙氨酸解氨酶（PAL）催化脱掉1分子氨后形成反式肉桂酸。反式肉桂酸在芳香环的对侧发生羟基化即转化为对-香豆酸。关于对-香豆酸转化为酪醇的途径存在两种可能性。一种可能途径是对-香豆酸由对-香豆酸脱羧酶催化直接生成酪醇；另一种更为复杂一点的可能途径是对-香豆酸先由4-香豆素辅酶A连接酶（4CL）催化生成对-香豆素辅酶A，依次由香豆素辅酶A还原酶（CCR）催化生成对-香豆醛，由香豆醛脱氢酶（CAD）催化生成对-香豆醇，最后由对-香豆醇生成酪醇。由对-香豆醇生成酪醇可能需要至少两步反应，目前还不太明确。在酪氨酸脱羧代谢途径中，酪氨酸在酪氨酸脱羧酶（TyrDC）的作用下生成酪胺，酪胺在单胺氧化酶的催化下转化为对-羟苯乙醛（4-HPAA），而在酪氨酸转氨代谢途径中，酪氨酸在酪氨酸转氨酶（TAT）的作用下生成对-羟苯丙酮酸（4-HPP），对-羟苯丙酮酸（4-HPP）在脱羧酶的作用下生成对-羟苯乙醛（4-HPAA），对-羟苯乙醛（4-HPAA）在还原酶催化下转化为酪醇，最后酪醇在葡萄糖苷转移酶的催化下与葡萄糖结合生成红景天苷[12-13]。

在上述3条途径中，苯丙烷类代谢途径是人们最容易想到的，因为酪醇分子属于典型的酚类化合物，而植物体内的大部分酚类化合物均来源于此途径，为酪醇的合成提供了碳架结构最为相似的前体化合物来源。但是在随后的研究中，马兰青等[14]证实了酪氨酸脱羧代谢途径的存在，并通过构建苯丙氨酸解氨酶基因（PALts1）植物表达载体并转化回红景天的方法发现PALts1的过表达和4-香豆酸的积累不能促进酪醇的合成，另一方面4-香豆酸生成酪醇需要脱羧反应，而植物中不存在此类反应，因此否定了酪醇来源于苯丙烷代谢途径的可能性，推断其生物合成来源于生物碱代谢途径。

3、2 生物合成方法

3、2、1 组织培养技术 利用组织培养技术生产红景天苷主要体现在红景天的组织培养上。红景天组织培养的研究工作主要集中在以下3个方面：一是对不同种类的组织培养与快速繁殖技术进行研究；二是针对不同的种类、同一种类的不同器官或组织，以及相同外殖体的不同培养阶段来筛选理想的培养基配方和培养条件的配置；三是利用组织培养方式来进行相关的其他研究，如探索红景天苷的生物合成途径、提高培养组织中红景天苷的量等。李伟等[15]对狭叶红景天和大花红景天不同外植体的组织培养进行了探索，找出了不同外植体在不同培养阶段的理想培养基配方和培养条件配置。张瑜等[16]分别以高山红景天的幼茎和幼叶作为外植体，以MS为基本培养基，研究不同激素配比对高山红景天愈伤组织的诱导、继代、生根的影响。结果发现幼茎是最佳的外植体；愈伤组织诱导最佳的培养基为 MS + 6-BA（3 mg・L-1） + NAA（0、5 mg・L-1），诱导率达83、3%；不定芽诱导和增殖的最佳培养基为 MS + 6-BA（2 mg・L-1） + NAA（0、1 mg・L-1），诱导率和增殖率高达72%，且产生的不定芽数量较多；生根培养基以 MS + IAA（0、5 mg・L-1）为最好，生根率为100%，而且幼苗长势旺盛。张雪莲等[17]以高山红景天的种子和试管苗的茎、叶为外植体诱导愈伤组织，继代培养6次，测定每代愈伤组织中红景天苷的含量，得出高山红景天中红景天苷含量与外植体和继代次数相关的结论，为培育高红景天苷植株提供了依据。

3、2、2 细胞培养技术 利用细胞培养技术生产红景天苷主要体现在红景天细胞的悬浮培养上。艾江宁等[18]研究了高山红景天悬浮细胞生长和红景天苷合成动力学特征，发现其悬浮培养的生长周期约为16 d，0～4 d为细胞的延滞期，4～12 d为对数期，13～15 d为稳定期，在第14 d细胞鲜、干质量达到最大，红景天苷含量在培养的第12 d达到最高，其质量分数为0、59%。王莉等[19]探索了基本培养基、激素、碳源、氮源等因素对长鞭红景天细胞生长和红景天苷产量的影响，确定了长鞭红景天细胞悬浮培养体系的最适培养条件，即MS培养基+BA（5、0 mg・L-1）+2，4-D（0、1 mg・L-1）+蔗糖（30 g・L-1），建立了高产红景天苷的细胞悬浮培养体系。魏欣方等[20]在红景天悬浮细胞培养起始期分别添加苯丙氨酸、肉桂酸和酪氨酸3种前体，结果3种前体在合适的浓度下均能促进细胞中红景天苷的生物合成，苯丙氨酸的最佳添加质量浓度为20 mg・L-1，肉桂酸和酪氨酸的最佳添加质量浓度均为10 mg・L-1。

3、2、3 生物酶法 利用生物酶法合成红景天苷主要体现在红景天苷合成的最后一步中，即酪醇与葡萄糖在酶的作用下脱水形成糖苷。以廉价易得的酪醇和β-D-葡萄糖为原料，采用分离纯化的糖苷酶或者筛选构建的红景天苷高转化菌株合成红景天苷。Zhang Lei等[21]首次报道了利用微生物酶合成红景天苷，从黑曲霉MS-48中分离纯化一个大小为84、6 kD的糖苷酶Salidrosidase，在p-酪醇质量浓度为15 g・L-1、β-D-葡萄糖质量浓度为60 g・L-1，温度45、8 ℃，pH 5、0的条件下反应6 h，红景天苷的产率为10%。Tong等[22]首先利用从苹果种子粗粉中提取的β-葡萄糖苷酶在二氧六环水混合体系中催化酪醇和β-D-葡萄糖合成了红景天苷，收率为15、8%。Hiroyuki Akita等[23]从杏仁粗粉中提取的β-葡萄糖苷酶在叔丁醇-水混合系统中分别与7种不同的取代醇反应，合成了一系列红景天苷类似物，产率适中，在11%～22%。王梦亮等[24-25]从红景天根系土壤中筛选出了5个菌株，通过比较5个菌株合成红景天苷的能力，确定米曲霉为合成红景天苷的出发菌株，以葡萄糖和酪醇为底物合成红景天苷；利用海藻酸钠和壳聚糖固定β-葡萄糖苷酶，催化合成红景天苷，提高了红景天苷的转化率。高雪华等[26]采用微生物固体和液体发酵法，通过硫酸铵沉淀法从黑曲霉H35和H42的发酵液中提取合成红景天苷和酪醇的红景天苷合成酶系和酪醇合成酶系，通过酶促反应提高了红景天苷和酪醇的含量。

3、2、4 毛状根培养 毛状根培养是近10年发展起来的一种新的培养系统，生长速度快、分枝多、弱向地性，有稳定的次生代谢物合成能力，因此可大量培养替代稀缺野生资源。目前，红景天的毛状根诱导已取得成功，培养体系也已建立。徐洪伟等[27]利用发根农杆菌A4，R1601，ATCC15834菌株侵染高山红景天子叶和子叶节诱导获得毛状根，并对转化工程中侵染时间、菌体浓度、共培养时间等参数进行了优化，从而获得高产量的红景天苷。胡耀辉等[28]以双元表达载体pCAM-BIA1301为基础，用烟草根特异性启动子TobRB7和葡萄糖基转移酶基因UGTR分别取代双元表达载体中的CaMV35S启动子和GUS基因，从而获得了烟草根特异性启动子驱动葡萄糖基转移酶基因的表达载体，命名为pCA-Tob7：UGTR，并整合到了红景天发状根基因组中，为进一步研究特异性启动子对红景天苷合成的调控作用奠定了基础。尿苷二磷酸葡萄糖基转移酶（UGT）和酪氨酸脱羧酶（TyDC）是红景天苷生物合成的2个关键酶，目前还没有酪氨酸脱羧酶基因转入红景天毛状根的报道，是一个值得研究的方向。

3、2、5 代谢工程技术 利用代谢工程技术生产红景天苷的前提是分离和鉴定红景天苷代谢途径中的功能基因，从而为代谢工程提供候选基因，以及明确代谢途径中的限速步骤，以便为代谢工程提供理想的作用靶点。近年来有不少研究者在与红景天苷合成有关基因的克隆与转化方面取得了良好的成果。李伟[29]于2003年成功克隆了大花红景天的苯丙氨酸解氨酶基因；马兰青[30]于2005年克隆了高山红景天的苯丙氨酸解氨酶基因（命名为PALc11）和UDP-葡萄糖基转移酶基因（命名为UGT1）。Gyrgy[31]于2006年克隆了一个编码玫瑰红景天酪氨酸脱羧酶的cDN段，根据这个基因在其根和叶中的表达分析，证实了酪氨酸脱羧酶在红景天苷生物合成中的重要作用。张继星[32]在2007年成功克隆了高山红景天的酪氨酸脱羧酶基因（命名为TyrDC1）和UDP-葡萄糖基转移酶基因（命名为UGT3）。于寒松等[33]在2008年成功克隆了高山红景天糖基转移酶基因家族里的3种基因（命名为UGTC1，UGTC2，UGTR），并利用CODEHOP方法克隆了高山红景天葡萄糖基转移酶基因cDN段。

4 展望

红景天苷药用功效显著，其来源备受世人关注。人工培育红景天苷高含量的红景天植物栽培品种所需的生境要求高，劳动成本大，很难满足日益增长的需求；红景天苷化学合成过程中掺入化学试剂，应用于食品行业受到很大限制；采用现代生物技术来提高红景天植株的红景天苷含量或另外开辟红景天苷的生物合成途径成为解决问题的有效方式。红景苷生物合成研究的不断深入，以及功能基因组学、代谢组学和生物信息学研究手段的不断丰富，使得准确阐明红景天苷整个生物合成途径的分子机制，并实现其代谢工程的生物合成已不再遥远。

总之，利用基因工程遗传改良红景天属植物，开展红景天苷代谢工程研究，进而利用细胞工程生产红景天苷具有很大优势。大量的细胞实验证实利用细胞工程手段生产红景天苷是可行的，目前需要解决的是工艺参数的优化，而越来越多的分子生物学证据显示红景天苷生物合成中起到限制性的因素是酪氨的积累，这可能存在反馈抑制。借鉴前人的研究思路，如获得酪氨反馈不敏感红景天突变株，可能会大大提高红景天苷的含量。因此，利用基因工程、细胞工程结合代谢工程是将来生产红景天苷的理想途径，红景天苷生物合成分子生物学研究、细胞工程研究和代谢工程研究在这方面将起到决定作用，为最终实现红景天苷商业化生产奠定基础。

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Research progress of alternative production approaches of salidroside

WU Xiu-wen， PENG Yu-shuai， WANG Ru-feng*

（School of Chinese Materia Medica， Beijing University of Chinese Medicine， Beijing 100102， China）

[Abstract] Salidroside， one of the active components of Rhodiola plants， is a phenolic glycoside with significant biological activities、 The investigation and development of alternative production approaches of salidroside is of high academic and application values due to the limited resource of Rhodiola plants， and from which the low yield of salidroside、 This review summarized the research progress and perspective of the alternative production approaches of salidroside including both chemosynthetic and biosynthetic methods and pathways、

分子生物学发展前景范文第2篇

关键词：生物医学材料；生物相容性；应用现状；发展前景

引言

生物医学材料是一种毒副作用较小，生物相容性比较好的具有特殊性能和特殊功能的一种医用材料，它对人的生命，组织器官是无害的。它的发展是以提升人类卫生健康水品，疾病治疗，医疗保健为目的一种生物材料。生物医学材料主要以生物高分子材料，生物陶瓷材料，生物医学复合材料及生物金属材料和生物医学衍生材料为主。现如今生物医学而材料已经广泛应用于医学领域和科研领域。

一、生物医学材料的分类

1、医用高分子材料

所谓生物医学材料领域中发展最好的领域，医用高分子材料自改革开放以来就发展非常迅速，现如今医用高分子材料已经研究出了许多性能量好，应用广泛的制成品。医用高分子材料有很大的便利之处是原材料比较容易获取，加工制成品比较简单，而且研究发现人体大部分组织器官的软组织部位，比如血管，呼吸道等都是由高分子材料构成，这一特点使得医用高分子材料的应用越来越受到人们的重视。

2、生物陶瓷材料

生物陶瓷材料也可以因为其化学组成而被叫做生物无机非金属材料，它也是具有大部分生物医学材料共有的生物特性，它是一种具有很好的生物相容性，与医用高分子材料相比生物陶瓷材料化学性质极其稳定。从性能上来讲，生物陶瓷材料与生物体具有高度亲和性，毒副作用非常小，也很少与生物体产生免疫排斥反应。由于生物陶瓷材料的这些良好特性，近年来也逐渐被研究开发，现已经普遍受到关注。生物陶瓷材料可以分为惰性生物陶瓷和生物活性生物陶瓷。每类生物陶瓷材料都逐渐被广泛利用。

3、医用金属材料

生物金属材料顾名思义具有很强的机械强度，因为这种材料的组成主要是金属或者合金，它的化学组成决定了此种材料具有很好的抗疲劳特性。钛合金和钴合金就是被广泛使用在临床上为人所熟知的医用类金属材料，另外还有不锈钢。它们三者常作为植入材料，主要运用于骨和牙等硬组织的替换。比较常用在临床上的是贵重金属例如金，银和铂，当然一些常见材料比如铁、镁及铜等都有应用于临床试验上，只是这些金属的生物特性不是很好，因此尚未受到专家认可。

4、生物医学复合材料

生物医学复合材料是由两种或两种以上不同材料混合而成，比如现运用于临床的一些生物传感器就是由高分子材料结合生物高分子形成的。另外，人工骨头也可以有碳和钛复合而成。

5、生物医学衍生材料

生物医学衍生材料是将生物组织进行特殊处理形成的，虽然它已经不具有生物活性，但是由于它有着天然生物相同的构型因而在人体修复和替换的过程中成功率比较高。

二、生物医学材料的应用现状

生物医学材料作为一项发展迅速的高新技术产业，它的发展已经受到全世界的普遍关注。现如今随着分子材料和人造器官的广泛使用，生物医学材料交叉着诸多学科成为创新材料的重要组成部分。生物医学材料的运用虽然在亚洲地区发展较快，但目前还主要在经济发达国家具有竞争优势。发达国家现已逐步形成生物材料工业体系，创新材料制成产品比较多，每年的销售额也非常巨大，甚至可以达到药物市场的销售额。目前，主要的生物材料产品中具有代表性的有：人工器官、人工关节、人工股骨头都是运用生物医学材料来替代的。

三、生物医学材料的发展前景

生物医学材料作为新技术革命中高新技术产业，将成为国民经济发展的一个重要驱动力。就我国而言，人口众多、人口老龄化、交通拥挤及卫生医疗状况需要改善的国情来讲，人们在生活水平不断提高的同时对医疗保健的要求越来越高，同时对行业创新的提升具有迫切需求。生物医学材料工业体系解决了众多疾病难题，促进了医疗水平和提高了疾病治疗成功率。现如今，国家已经充分认识生物医学材料的V大发展前景，并投入大量资金用于技术研究、仿制到创新。在全区，如今生物医学材料的发展已经能够与汽车行业在经济发展中的地位相比，销售市场和销售额大幅度扩增。

四、结语

综上所述，生物医学材料具有如此强大的经济竞争实力，具有极大的发展前景。我国这场新技术革命中不仅面临国内设施条件的制约，而且被发达国家的材料工业体系所发展的巨大市场所冲击着。我国争取在新技术革命中能够占一席之地，必须加大对生物材料的研究和运用，从仿制到创新，加强知识产权的保护的同时也要积极向发达国家学习，迅速转化成产业成果，重点突破，追踪生物材料的前沿，形成竞争优势。在国家的重点关注和支持的情况下，生物医学材料这种高新技术产业即将在中国迅猛发展。

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分子生物学发展前景范文第3篇

初探体验经济为新农业的发展提供平台，一方面新农业发展需要多元化和特色化，国务院办公厅印发的《关于加快转变农业发展方式的意见》中就指出要发展多种形式农业，转变农业经营方式、生产方式、资源利用方式和管理方式；另一方面《关于深化教育教学改革全面提高义务教育质量的意见》中指出要加强劳动教育，发展相应的学农实践基地，为参加农业生产等提供保障，要优化教学方式，注重启发、互动与探究式教学，推动教育趋势要向体验教育、启发式教育转化，其中农业体验教育受到了广泛支持，兼具休闲体验、科普教育的教育农业应运而生。教育农园以农业为基础，以体验为形式，以教育为目标，注重启发式教学，已成为中小学生课外个人能力提升的最佳选择。

1教育农园

1.1教育农园概念研究

目前关于教育农园的概念尚未统一，学者张海[1]认为教育农园应以中小学生为主要服务对象并兼顾其他人群，利用农业文化、自然生态、乡村风俗、农业生产、动植物等资源，提供认知、体验、教学活动，同时具有休闲娱乐性的一种农业专类园。罗依浓等[2]学者认为教育农园是依靠农村自然资源和民俗文化资源，为城市中青少年提供农村生产生活体验，并具备科普教育和农业生产作用，能够推动旅游业的发展，并发挥良好的资源整合配置的作用。本研究的教育农园基于中小学生人群，以围绕“农”形成的生产、生活、生态景观资源为教育来源，并通过农事或与其相关的体验活动来达成教育目的，这一类地块不只是在乡村，也包括在城市中的具有弥补农业方面教育的地块。教育农园以教育为目标，以农业资源为载体，与市场上的其它休闲旅游产品相比，其教育意义是重点。相较于学校教育以培养和选拔人才为主，教育农园更多是科普教育，重在培养孩子的个性以及启发思维，有助于孩子学习、工作和生活思维方式的改变。

1.2教育农园景观设计研究内容

对于教育农园的研究，从政府、经营者、使用者三个相关联人群角度进行分析，政府主导宏观发展，经营者旨在经济效益最大化，使用者着眼于体验需求，而景观设计是站在使用者角度。景观设计具有文化性、景观性和使用性三大作用，据此选择了与之对应的教育农园景观的三大要素，分别是教育要素、空间要素和设施要素。因此，本研究着眼于中小学生这一使用主体人群，对教育农园景观设计的教育、空间、设施3个要素进行分析，并依据现状提出相应的设计策略。

2教育农园景观设计发展现状

2.1教育农园现状分析

近几年来，以教育为名的农园多且杂，按照景观资源总结出教育农园三大类型与相应的景观特点，以相关案例为支撑，对教育农园景观设计策略进行分析。教育农园景观包含生产、生活、生态三大方面，通过总结分析，教育农园景观问题体现在：第一，在教育上的景观体验活动类型单一且数量少，游客体验性差；第二，贴着教育标签，定位不明确，空间功能布局不合理，景观环境差；第三，缺少相应的配套设施，基础管理不到位，服务质量不达标。针对农园的实际情况，要使教育农园从同类型的休闲农园中脱颖而出，必须抓牢教育这个关键词，突出某一方面的教育优势，会比三方面都一手抓的农园更具有竞争力与特色，并利用好景观这一手段，这样才能在市场上占据有利地位[3-6]。

2.2教育农园的类型

教育农园可分为生产教育型、生活教育型、生态教育型三大类（表1），划分依据一是基于本课题对教育农园的定义，以生产、生活、生态资源为教育来源；二是将乡村三生理论作为指导，乡村三生系统是指经济生产系统、聚落生活系统和自然生态系统，据此将教育农园按照景观资源进行分类较为科学。教育农园的教育源自体验，景观以生产体验、生活体验、生态体验为方向，使农园景观具有针对性和独特性[7-8]。结合三生理论各类型的景观资源特点，发现生产教育型农园、生活教育型农园、生态教育型农园3种类型分别有以下特点。生产教育型农园主要营造农业生产环境，生产资源有农、林、渔、畜牧，涉及农业生产整个过程，包括育种育苗、饲养栽培、管理、收获、加工、观赏、食用等，教育以农事体验活动为出发点，如种植、认养、采摘、创意手工等。以台一教育农园为例，主打生产景观，集农业生产、教育多元发展，以种子的一生为设计理念，景观设计利用花这一产业，并将其巧妙用于教育，规划了植物科普、花卉手工、蔬菜种植、机械播种、有机栽培等体验区块，生产空间规划合理，活动丰富多样，在强烈的景观氛围中达成寓教于乐的目的[9]。生活教育型农园是以人们的日常生活为背景的，围绕物质生活和精神生活进行教育，如日常劳作、民俗节日活动、乡规民约、以及风土人情等。以上海创智农园为例，这是一个位于开放街区的社区农园，属于生活空间的一部分，致力于儿童自然教育与体验，促进居民与自然的互动，景观规划有一米菜园、互动园艺、公共农事、朴门菜园等区块，教育活动包括开放的自然教育课程、专业沙龙、农夫市集、植物漂流等，按照居民的生活日常需求打造集日常服务、社区互动、自然教育三位一体的景观，可参与性强[10]。生态教育型农园突出自然生态环境，如地形地貌、气候气象、水文动植物等，以维护生态平衡为核心，景观包括一系列对生态环境的修复、改善和保护活动。例如美国霍桑山谷教育农园，这个农园起初由鲁道夫·斯坦纳教育农业协会建立，目的是以有机学理论为基础实践生物动力农业，旨在形成一个自我包含的、充分循环的农业生态系统。农园经过多年发展规划了包括幼儿教育到十二年级的分级教学，景观设计以自然生态牧场为基调，开辟了各种与分级教学课程相衔接的区块，教育活动包括农作物种植、搭建房屋、认养、学习气象学、研究乳制品等，儿童可以在实践中感受科学教育，体会农业生态。

3教育农园景观设计的策略建议

教育农园景观设计需要紧扣游客需求，把握市场的导向，按照政府的政策目标，依托农园自身的优越资源，在尊重孩子天性的前提下，始终贯穿寓教于乐这一目标。无论是哪一种类型的教育农园，景观设计都要围绕教育、空间、设施3个要素，故提出丰富体验教育活动、改善体验空间环境、提升体验设施品质三大策略，以全方位提升游客在教育农园中的体验感。

3.1丰富体验教育活动

这一策略主要体现在互动性景观项目设置上，体验设计结合农业规律、教育需求和儿童心理发展特点，对个体、有组织的集体活动等形式有所区分。教育农园重在教育特色，来体验的学生大多会以自身兴趣和能力自由选择活动项目，在得到沉浸式体验的同时，满足学生自我主导的需求。根据活动类型，通常由学生兴趣以及能力所主导这一特性，提出建议：一是为满足学生需求的空间布局要合理，活动类型要丰富，综合考虑解说学习型、五感体验型、手工创作型、场地实践型、游戏拓展型等多种活动类型；二是为实现教育目的，景观项目按照中小学生的年龄能力综合考虑多种难度系数的体验项目，充分考虑到孩子对教育的接受度，让孩子在愉悦氛围中实践、学习并得到成长。

3.2改善体验空间环境

景观空间设计着重于空间氛围的营造，让游客在各个功能空间中引绪变化。人在体验景观空间时，通过对空间的综合感知，重新整合各感知器官捕捉到的片面景观信息，从而获得对外在环境的整体性认识[11]。因此，在尊重现状、满足空间功能的前提下，设计的景观要综合多种感官刺激体验。儿童通过感觉认知世界，那么塑造结合五感的景观空间能够让儿童产生极大的兴趣。同样，基于中小学生爱好结伴同行的心理，在地形、道路、植物、建筑小品等景观的四大要素设计上，应着重服务于群体活动，旨在烘托环境氛围[12]。当人漫步于农园中，看到“春秋收万颗子”，听到“茅檐日午鸡鸣”，闻到“春风花草香”，尝到“好竹连山觉笋香”，感受到“汗滴禾下土”等环境氛围，让游客在这种沉浸式的景观体验中得到启发，受到教育。

3.3提升体验设施品质

中小学生年龄跨度大，代表了孩子身高及智力水平相差大，基础设施要结合孩子实际情况，设计时要考虑突出教育内涵、利用农业资源、注重景观体验、提高艺术审美、保护生态环境。突出教育内涵重在突出景观的科普教育性，包括一些知识性标志标识介绍、智能化产品技术的使用等；利用农业资源是要符合农业的情景，充分发掘其文化内涵，可以配合设置传统农业互动设施，如水车、石磨等；注重景观体验强调在保障儿童的安全下，顺应孩子的天性，充分发掘景观价值，激发孩子的好奇心，调动孩子玩耍好动的本能，设施需能让孩子玩，而不只是摆设；艺术是贯穿全园的重点，形式美传达的教育极大影响孩子的审美能力；保护生态环境就要求基础设施的材质以自然材料为主，支持可循环利用材料以及废弃物利用，设施建造宜选择环保材料，并加大新材料、新技术、新工艺、新思想的运用，同时注重设计构成，包括图案、造型、材质、颜色效果，加强视觉心理认知[13]。此外，可以融入情景互动设施，让看得见摸得着的实物直接刺激儿童的感觉，唤起他们的想象力与活力，达到人与景观互动的目的。

4结语

教育农园是顺应时展要求的产物，景观设计要紧跟教育农园的发展，充分发掘教育农园的农业价值与教育意义，达到资源利用最大化。教育农园景观设计者要紧跟时展要求，要注重游客从农业体验中获得教育的需求，让教育农园更好发挥其农业生产、观光休闲及科普教育的功能，也让中小学生在景观体验中受到启发，主动探索，达到寓教于乐的目的。

参考文献：

[1]张海.教育农园的发展与规划设计研究[D].南京:南京农业大学,2013.

[2]罗依浓,马尚平.教育农园发展研究[J].农村经济与科技,2018,29(09):101-102.

[3]邵丽兰,陶晶.体验经济时代下关于教育农园的思考[J].农村经济与科技,2016,27(24):207-208.

[4]吴刘帅.乡村中的儿童自然教育基地景观规划研究[D].杭州:浙江农林大学,2020.

[5]陈奕捷,李敏.农业与教育融合发展研究———从休闲农园到教育农园[J].北京农业职业学院学报,2018,32(03):16-23.

[6]李玉清,徐敏轮,董维春.我国农教融合发展的现状、问题及其对策[J].中国农业教育,2018(04):24-30+93.

[7]童成程,吴冬蕾.浅析“三生整合”理念下乡村景观空间设计策略[J].美术教育研究,2018(21):90-91.

[8]郑豪.“三生融合”理念下生态农业观光园景观设计研究[D].苏州:苏州大学,2020.

[9]韦持章,韦优,卢艳春,等.浅谈新型农业科普教育基地———教育农园[J].中国热带农业,2016(01):68-70.

[10]刘悦来,尹科娈,魏闽,等.高密度中心城区社区花园实践探索———以上海创智农园和百草园为例[J].风景园林,2017(09):16-22.

[11]毛天慧.关于教育农园农业科普项目设置的思考[J].科协论坛,2017(10):32-34.

[12]凌翔,马军山.基于朴门永续理念下的城市农园设计与建设策——以中成智谷火车菜园为例[J].中国城市林业,2019,17(02):33-37.

分子生物学发展前景范文第4篇

1、园林景观设计

园林景观设计是在传统园林理论的基础上,具有建筑、植可以看出,在未来城市建设中应用园林设计的手段来改善城市的物、美学、文学等相关专业知识的人士对自然环境进行有意识改文化及生态环境将是必然的趋势。造的思维过程和筹划策略。具体的讲,就是在一定的地域范围四、园林景观设计原则内,运用园艺术和工程技术手段,通过改造地形、种植植物、以高起点、高标准设计创超高品位的居家生活环境。营造建筑和布置园路等途径创造美的自然环境和生活、游憩境域。通过景观设计是环境具有美学欣赏价值、日常使用的功能在一定程度上,体现了当时人类文明的发展程度和价值取向,及设计者个人的审美观念。从整体上更好地体现出植物群落的美,并在维护这种整体美的前提下,适当利用造景的其他要素,来展现园林景观的丰富内涵,带来景观的多元化和空间个性化的差异,从而使它源于自然而又高于自然。

2、园林景观的重要性

自古以来, 园林就是供人们修身养心的场所,沮丧的文人,不安的王族,都于园林中找到心灵的宽慰, 身心的安抚。现代园林景观承载的功能趋于多样与扩大,为不同的人群使用、生活、赏息、穿梭,并在工业化与城市化迅速发展后担负起改善城市生态环境的重任。而与此同时,他对于人们身心健康的保护与改善作用同样不可小觑。园林景观作为人们生存最贴近的第二自然及艺术表达的手段之一,虽然不能起到决定性的解决作用,但其可能产生的辅助功效是可观的,它与生俱来便负有保证人们拥有安适生活最基本的条件—身心健康以及为人们创造优美生存环境的伟任。

2.1 园林景观中的“空气维生素”—空气负离子

园林景观的环境中绿色的植物、阳光地带、流动与动态的水景周围都拥有大量的有益于人们身心健康的“空气维生素”－空气负离子。空气负离子是空气分子当受到外界条件如电离剂的作用后其原子核的电子摆脱原子核束缚成为自由电子,并很快地附着在某些气体分子或原子上,成为空气负离子。空气负离子被誉为“空气维生素和生长素”,对人体健康十分有益。它的保健医疗作用是多方面并且惊人的,所有这一切功能都与人们身体健康和精神的调节有着密切的关系。

2.2 园林景观的灭菌保健作用

在空气中,通常有近百种不同的细菌,大多是病原菌。每立方米空气中的含菌量,城市建筑密集地区要比园林绿化区多7倍。园林景观中的植物、活动的水、自然的阳光都能够起到灭菌的作用。园林植物通过自身产生的灭菌素抑菌灭菌,从而保护自己的同时也给人们提供了健康清新的环境,并使亲近于他们的人们保健了身体。

2.3 视觉—色彩

色彩对人们的生活与健康起着重要的作用。现代科学揭示,人类对色彩的感觉是一个复杂而微妙的心理、生理、化学和物理过程,色彩进入眼帘,能引起人们多样的感情和心理效应,达到调整、改善、缓解、安慰人的情绪及精神状态的作用。园林景观充满着各种生机盎然的色彩,不同的景观建筑、不同材质的景观元素,也都被设计成不同的色彩。园林之所以能够使人产生宁静、舒畅的心理感受也许就源于它拥有大面积自然植物叶片的绿色以及永远在我们头顶的那片天空的淡蓝色。

2.4 空间作用

园林景观中高大的树木、不同高度的绿篱、灌木、地形、墙体等可以独自或共同围合出开、合、流动等等不同体验的空间,这些空间可以为人们满足不同的需要,以完善身心上的缺乏,从而达到修复身心,保护健康的理想作用。

3、建设节约型生态型园林景观

当前社会正是中国城市化高速发展的阶段,生态环境破坏问题日益突出。新时期“两型社会”的发展模式要求走资源开发利用与环境生态保护协调发展之路,实现社会资源的利用方式从粗放型到节约型的有效转变。节约型园林景观设计在依托现有城市环境的基础上,运用生态学原理及其他现代科学技术手段综合处理开发速度、规模、容量、承载力等辩证关系,对城市环境进行综合分析,提出设计方案,达到资源开发与环境保护、生态建设与城市发展的协调共进,其实质是保护城市与地球自然环境、创建可持续发展的人类环境。节约型园林景观设计能够保证以资源的永续利用和环境的可持续发展,保证人类活动与生存空间的和谐统一及良性循环,创造出优于原有景观生态系统的经济和生态效益,形成新的高效和谐的城市环境。

4、园林景观的发展前景

中国园林专业所面临的城市与环境问题归结起来包括:

城市人口急速膨胀,居民的基本生存环境受到严重威胁;户外体育休闲空间极度缺乏;土地资源极度紧张;财力有限,难以实现高投入的城市园林绿化和环境维护工程;自然资源有限。

面对中国的现实环境问题, 园林专业对一些由来已久的园林绿地评价指标进行补充,决不应局限一些表面的指标,如绿地率,绿化覆盖率,人均绿地指标,更应防止以小农式园林的评价指标来衡量现代园林绿地。具体地讲应对一些体现环境可持续性思想的园林本质属性进行衡量:(1)功能原则,必须把维护居民身心健康,维护自然生态过程作为园林的主要功能来评价。(2)经济与高效原则,强调用最少的人工(资金) 投入来健全自然生态过程,满足人类身心再生功能,强调有效地利用有限的土地资源来实现上述功能。(3)循环与再生原则,强调利用生态系统的循环和再生功能,而避免对不可再生资源的利用。(4)乡土与生物多样性原则,应节制引用外来物种,保护和发展乡土物种。

5、结语

中国快速的城市化进程, 给中国的园林专业提出了严峻的挑战,同时也是难得的发展机会。中国园林专业应从环境与社会现实的需求为出发点, 把握专业发展的历史机遇,确立未来园林专业的主攻方向,强化理论研究,改进教育体系。在进行园林景观设计时可以综合以上要素的各保健功能,结合不同的场地性位置、使用人群、主要功能等设计出充份有利于人们保护健康、治疗疾病的场地,使人们身边的每一块园林景观都能够成为人们最贴身的疗养之所,使其守护人们的身心健康。

分子生物学发展前景范文第5篇

戏曲的用景问题比较复杂，包含着戏曲的演出形式、时间空间的处理，戏曲的特殊表演以及理论与实践，继承与发展等问题。戏曲舞台美术家的艺术实践一直在进行之中。现仅就个人的学习和实践谈谈对戏曲用景的看法。

我国戏曲艺术特点是分场(上下场)的演出形式，虚实结合的表演手法，舞台时间空间的自由处理。基于这些特点产生了戏曲舞台表现景的特殊形式，演员的虚拟表演+检场人十一桌二椅+砌末，可称为虚实结合表现景的方法。解放后除检场人被废除，其它的手段仍然在戏曲舞台上使用，虚实结合的原则仍然存在。

时代的前进，人们欣赏习惯的改变，舞台艺术的发展，促使戏曲表现景的方法向前发展。解放后戏曲舞台布景的发展最为突出，表现为多元化风格的布景在戏曲舞台上的出现，有屏风式、帷幕式、大道具式、国画式、图案式、剪纸式、绘画式等等。多元化风格布景的使用丰富了戏曲舞台的色彩，有助于揭示戏的主题，烘托剧中人物，也满足了观众视觉形象的美感要求，从而达到了较理想的状态。

这里提出了值得我们思考的问题，为什么戏曲舞台上虚实结合表现景的方法在“实”的那一部分得到这样广泛的发展呢？这里有外因，也有内因，外因是西方艺术的引进，表现为变化多端的灯光，透视空间的多层次的布景的理论与实践，使中国舞台美术焕然一新。而传统的“门帘台帐”、“一桌二椅”，则抑制了观众的审美要求，构成了艺术家们吸收外来艺术，改革民族艺术的动力。改革包括从剧本文学到导演制的确立，音乐、表演、唱念、服装、化妆等，几十年来都在改革中，戏曲表现景的方法也在发展变化，首先向西方、向歌剧、话剧学习，与时俱进，兼收并蓄，兼容并包，这是事物的永恒规律。就当前来讲，客观的影响和主观的要求是促进戏曲布景发展的外部条件。戏曲布景发展的内因就是虚实结合的“实”字，它是发展景的内部根据。

戏曲舞台上对于门的表现是有虚有实的，《柜中缘》剧中的门是通过许翠连的虚拟表演，塑造了门的感观性存在，与实物的桌椅存在，形成呼应，这是虚拟门的例子。还存在虚拟表演加替代物的柜子，如《柜中缘》剧中一场的柜子，是背拷前的一把椅子，放上椅披，加演员的表演达成与前者的同一效果。由此可以看出，戏曲舞台上表现手段基本上有虚拟、实物和替代物，由于戏的要求不同，就产生了不同的表现方法，为我们戏曲布景的继承和发展提供了依据。

戏曲舞台上表现骑马的手法可算是中国戏曲表演艺术的精华，它为在舞台上表现广阔的场景。武士的英勇善战，提供了表现力极强的手段，它是借助马鞭，通过演员的虚拟表演来表现马的。表现乘轿更是多种多样。《李豁子离婚》剧中是通过演员的虚拟表演来表现乘轿的，轿夫和乘轿人富于节奏的优美舞蹈表演，令观众心花怒放，如醉如痴。表现水的也有多种形式，有用抖绸子方法表现水的，彩头班中是用“水辊子”造成波浪滔天的效果。现在舞台上常用来表现水的方法有两种：一种是演员的虚拟表演表现的，另一种则是用象征性的水旗来表现水的。

在戏曲舞台上，同一物体用不同的手法表现的例子是很多的，表现火，有火彩、有火旗；表现船，有虚拟，有实物加表演的；对于景物的表现手法是多种多样的，有虚拟，有实物，有象征，有替代物，因此，戏曲使用布景不是完全外加上去的，而是自身存在着可以用景的因素，在外因的诱导下，戏曲布景才有今天这样一种蓬勃发展的形势。

戏曲剧团在全国文艺团体中占绝大多数，接触群众面广，要有多种演出形式满足各方面观众的需要，根据不同剧种、剧团演出的戏和所在地区的不同，接触的观众不同，创造出多种风格的演出形式，才有利于戏曲舞台美术的发展。而戏曲布景则在虚实结合的基础上发展，绝不是在“实”的方面可以无限制的发展，这里有两条原则，一是从戏出发，二是服从表演的需要。很多传统剧目场次多，时间空间变化大，就宜搞中性景。有些新改编的传统戏场次比较集中，景就可以是另一种搞法。新编历史剧和现代戏，一般很少有传统戏的结构方式，更有搞景的余地，不管戏多么集中，时间空间变化多么少，在表演区里与戏无关的东西都尽可不要。戏曲的艺术性主要体现在唱念和表演上，唱念一般与景矛盾不大，表演却与布景关系很大，不管什么风格的布景，都不能防碍表演；而应该烘托表演。为表演提供条件。很多戏，舞台的表演空间都要求开阔。戏曲使用平台一般比歌剧、话剧要少，原因是戏曲演员的台步大多有锣鼓经约束，节奏感很强，上下平台过多，往往妨碍表演。不考虑戏，不为表演服务的布景是没有价值的。

在创作中，设计布景重在抒情，要深刻、准确鲜明地把一个场景中所发生的事情及人物的思想情绪表达出来，从而为观众接纳。我们通常把戏曲艺术的表现方法称为“写意”的，是因为在戏曲艺术的各方面存在着“切割”方法，割断了时间与空间的连续性；使角色A可以在众人面前，充分的表现人物的复杂的内心世界，而角色B却可以视而不见听而不闻。在表现舞台环境方面“切割法”的使用是很多的。达到即点明主题环境又是写意的效果。

戏曲布景的发展必然要与戏曲改革的步调相一致，即剧本、导演、表演必需与布景形成协调关系的统一。戏曲剧团当前所面临的现实是演出场地多变，保留剧目多，剧目轮换上演，每天都要拆台装台，外地巡回演出运输也是问题，这种情况使布景的共用问题提上了台面。戏曲的衣箱盔箱是不分朝代的，除现代戏外什么朝代的戏都能演，我觉得这也是对戏曲舞台美术的继承和发展，也有对其进行总结评论的必要。戏曲的历史从宋朝算起也有近千年，源远流长，在谈到戏曲舞台美术的发展时，又不能割断传统，向外国学习的时候只能吸收消化，变成发展民族艺术的养料，因此，我们在戏曲布景的设计时，要看到它一点一滴的创新。一些新编剧目革新的步子大一些是有可能的，在舞台美术上面革新的机会还会有的，只要戏曲题材有变化，用景在后期还会有发展的。