研究型模块实验“产淀粉酶菌株的筛选、发酵条件优化、菌种鉴定和选育”的教学实践

采用模块化形式开展微生物学实验教学可提升学生的学习积极性,培养学生的探究性学习精神。"产淀粉酶菌株的筛选、发酵条件优化、菌种鉴定和选育"模块实验以产淀粉酶细菌为研究对象,安排学生开展培养基的配置、土壤样本采集和分离筛选产淀粉酶菌株、产淀粉酶菌株的发酵条件优化、菌种的形态学和分子生物学鉴定、紫外线诱变育种等5个单元实验。该模块实验以连贯性的研究任务引导学生进行探究性学习,将微生物实验操作技能的学习融合于探究性学习过程。实验以学生为主体,采用"固定+机动"方式安排教学任务,保证模块实验的整体性和连贯性。采用"模块论文+现场操作考试"的方式进行考核,提升学生的科研素养和强化学生对微生物基本操作技能的掌握。该研究型模块实验的教学提升了学生的微生物学研究热情,提高了微生物学课程群的教学质量。     

模块化微生物学实验课教学体系的探索与实践

模块化微生物学实验教学可提高本科生的探究能力和实验技能综合运用能力。本文介绍了我校模块化微生物学实验课教学体系的探索与实践。首先,构建综合性、研究型模块化教学内容体系。教学内容体系由“环境微生物多样性调查”、“功能微生物的筛选鉴定、培养条件优化与选育”和“水质微生物学检验”3个模块共计12个单元实验组成。模块实验内容设计把握3个原则：重视学生基本实验技能培训与探究性学习引导;加强单元实验间的内容衔接,保证模块实验的连贯性;注重内容精炼,步骤简化,充分考虑学生的学习负荷。其次,实行教学研讨会制度,组织教师总结上周实验的得失,讨论和优化本周的实验内容和步骤,建设与模块化微生物实验课教学体系相适应的高水平教学队伍。最后,建立与模块化微生物学实验课教学体系相匹配的多样化考核方式,包括每个单元实验的通过性评价,期末进行操作性实验考试,将撰写单元实验报告改为撰写模块实验论文,突出学生的综合能力和思考能力评价,组织优秀实验成果展示活动,实行激励性评价。     

综合性、研究型微生物学实验课的过程性考核

建立了与综合性、研究型微生物学实验课和混合式教学法相适应的过程性考核方式。包括:线上课程考核:含10个单元测验和期末实验理论考试,考试成绩占总评成绩的20%;实施基于综合能力和思维方式培养的高阶性考核:将模块一的4个实验报告制作成论文墙报将模块二的5个实验报告撰写成科技论文,将模块三的3个实验报告整合成水质检验报告,开展微生物培养皿艺术大赛,高阶性考核成绩占总评成绩的30%;期末实验操作考试:由学生随机抽取2项实验操作题进行现场操作,所有指导教师现场打分,操作考试均分占总评成绩的50%。通过实践操作考核促进学生平时注重掌握实验技能。微生物学实验课的过程性评价重视学生基本实验技能的掌握以及引导学生重视综合能力和思维方式的训练,从而有助于提高生物科学类本科人才的培养质量。     

一株烟酸羟基化转化菌株的筛选和鉴定

从南京地区的土壤中筛选到一株高效转化烟酸为 6_羟基烟酸的菌株NA_1。形态及生理生化特征测定结果表明 ,NA_1菌株与假单胞菌属 (Pseudomonas)中的恶臭假单胞菌 (P .putida)种的特征基本一致。测定了该菌株的16SrDNA序列并根据 16SrDNA构建了系统发育树 ;在系统发育树中 ,NA_1菌株与恶臭假单胞菌形成一个类群 ,序列同源性为 99%。因此将NA_1菌株鉴定为恶臭假单胞菌     

恶臭假单胞菌NA-1菌体培养转化和静息细胞转化联合工艺生产6-羟基烟酸研究

现有微生物羟基化烟酸采用的是静息细胞转化工艺。但研究揭示,恶臭假单胞菌NA-1(Pseudomonas putidaNA-1)在培养过程中不降解发酵液中由诱导剂烟酸转化形成的6-羟基烟酸,这是由于烟酸的存在抑制了羟基烟酸降解酶的作用,而不是因为细胞停止生长不利用羟基烟酸的缘故。因而尝试利用菌体诱导培养过程进行烟酸转化生产,建立了一种新的生产工艺,即菌体培养转化和静息细胞转化联合工艺。该工艺在恶臭假单胞菌NA-1培养过程中持续补充烟酸以维持1%(W/V)浓度,使烟酸被生长细胞转化为羟基化烟酸并在发酵液中线性积累,而不被进一步降解;培养转化结束后,发酵液中的静息细胞依然拥有很高的羟基化酶活力,能够再次用于转化反应。该联合转化工艺与传统的静息细胞转化工艺相比,不仅节约了诱导剂烟酸,而且6-羟基烟酸的产量提高了65%。     

一株吡虫啉羟基化菌株及其转化产物的鉴定

从南京地区的土壤中筛选出一株命名为NJ2的菌株,该菌株的静息细胞可催化杀虫剂吡虫啉为一种极性更大的化合物。经BioMerieux Vitek自动微生物分析系统仪和16S rDNA序列分析,NJ2菌株鉴定为嗜麦芽寡养单胞菌(Stenotrophomonas maltophilia)。采用有机溶剂萃取和重结晶可得到转化产物晶体,质谱分析结果显示转化产物分子离子峰为272,而底物分子离子峰为256,表明转化产物为吡虫啉的羟基化产物。核磁共振分析进一步表明羟基位于吡虫啉咪唑烷环上的5′碳原子上。转化动力学测试结果表明,转化10d后,吡虫啉的含量减少了1.15mmol/L,转化产物的含量达到1.10mmol/L,摩尔转化系数为95.9%。S.maltophiliaNJ2持续转化能力强和高摩尔转换系数的特点,可用于工业生产羟基吡虫啉并进一步合成更高杀虫活性的烯式吡虫啉。     

睾酮丛毛单胞菌JA1菌株羟基化烟酸产生6-羟基烟酸的发酵产酶条件研究

睾酮丛毛单胞菌Comamonas testosteroni JA1是一株具有氰基吡啶羟基化酶活性的菌株,研究表明它还具有很高的烟酸羟基化酶的活性,是未报道过的具有烟酸羟基化酶活性的新菌种。该菌最适生长和产酶的碳源为1%葡萄糖、氮源为1%蛋白胨、诱导物为1%烟酸,此外,它的发酵条件优越,在温度25~37℃、初始pH6.5~7.0、装液量(100mL锥形瓶)10mL~40mL范围内,产酶能力均保持很高水平,很具有工业化生产应用的前景。     

类胡萝卜素产生菌深红酵母的培养条件的优化研究

本文研究深红酵母及其产生的类胡萝卜素的培养优化条件,并对其进行了小型发酵试验,结果表明ＰＨ值对深红酵母和类胡萝卜有影响,初始ＰＨ值越低,我素的积累量越高, 酵过程中控制ＰＨ值能有铲地增加色素积累的速度和初始色素积累量,但随着发酵时间的延长,色素积累量逐渐下降。     

一流课程“微生物学模块化实验”的建设与实践

我校“微生物学模块化实验”课程获评为首批国家级线上一流课程。建设优秀教学团队、优良线下课程、创新课堂教学和加强课程思政建设是一流课程建设的4个核心要素。首先，我们通过开教学研讨会集体备课；组建微信群及时交流讨论；组织申报教改项目、撰写教改论文、编写教材、参加教学比赛等活动，建设一支教学水平高、教改愿望强、分工协作好的教学团队。其次，按“金课”标准建设线下课程体系，采用以模块化形式将微生物学实验建设成综合性、研究型实验课程，形成了“学习内容模块化、学习方式探究性、实验技术综合性”的特色；线上课程增加拓展性学习内容，提升课程的广度和深度。三是加强课程思政建设，将家国情怀、科学家精神、学术规范、社会责任意识等课程思政元素无痕化融入课程建设中。在课堂教学中，综合运用案例教学法、探究性教学法和以赛代练教学法促进学生掌握实验技术，提高分析问题的能力，形成良好的科学素养。