拔尖创新人才分子生物学实验教学的探索与实践

为适应国家和社会的发展,当下高校提倡拔尖创新人才培养机制,培养各学科领域的高层次人才。四川大学生物科学实验教学中心对分子生物学实验教学中实验内容、教学方法和学生评价体系进行改革实践,探索拔尖创新人才的实验教学模式,以期对培养拔尖创新人才的综合素质和创新精神有所帮助。     

大气压冷等离子体对人脐带间充质干细胞增殖和分化的影响

人脐带间充质干细胞(hUC-MSCs)是一种具有多向分化潜能的干细胞,具有广阔的应用前景,但是由于其体外大量增殖和定向分化等问题尚未解决,制约了其进一步应用。既往研究表明,大气压冷等离子体(CAP)可促进离体培养的脂肪或骨髓来源MSCs的增殖和分化,但对hUC-MSCs的影响国内外尚未见报道。因此,本研究的目标是探讨CAP对hUC-MSCs增殖和成骨分化的影响。在电源频率(17 kHz)和气体流量(4 slpm)保持不变的条件下,原代培养的hUC-MSCs经不同放电电压下产生的氦(He)等离子体处理后,在不同时间点收集细胞,采用CCK-8法检测细胞活力,微板法检测碱性磷酸酶(ALP)的活性,茜红素染色检测钙化结节的形成。结果显示,与对照组相比,纯氦气组上述指标无明显变化,而CAP组的细胞活力显著降低,并且与等离子体放电电压和处理时间呈负相关; CAP处理10 s和30 s后,ALP活性则无明显变化,而处理60 s后ALP活性显著下降,同时CAP处理30 s后钙化结节面积无显著变化。以上结果表明,本试验条件下的CAP处理可抑制hUCMSCs的增殖,但对其体外成骨分化无明显影响。     

1950 MHz射频电磁场对人脐带间充质干细胞增殖和成骨分化的影响研究

目的:间充质干细胞(Mesenchymal stem cells,MSCs)具有广阔的临床应用前景,但由于其体外增殖和定向分化等问题,制约了其进一步应用。本研究拟探讨1950MHz射频电磁场(Radio-frequency electromagnetic fields,RF-EMF)对人脐带间充质干细胞(Human umbilical cord mesenchymal stem cells,hUC-MSCs)增殖和成骨方向分化的影响,以期为MSCs的体外增殖和定向分化提供一条新途径。方法:华通氏胶组织块法分离培养人脐带间充质干细胞,流式细胞仪检测间充质干细胞特异性标志物。选择鉴定后的第3至第6代(P3-P6)hUC-MSCs用于实验。将hUC-MSCs细胞暴露或假暴露于频率为1950 MHz,比吸收率(Specific absorption rate,SAR)分别为0.5,1.0和2.0 W/kg的RF-EMF中,每天暴露1 h(5 min开,10 min关),连续暴露7 d。暴露结束后,流式细胞仪检测细胞周期,免疫荧光检测增殖相关蛋白Ki67表达,连续6天用CCK-8方法检测细胞数。在成骨分化研究中,将P3代的hUC-MSCs随机分为假暴露(sham)组,射频辐射暴露(RF)组,成骨诱导培养基组(Induction medium,OM)和成骨诱导培养基联合射频辐射暴露(OM+RF)组,暴露SAR值为2.0 W/kg,其它参数不变。暴露结束后立即检测细胞的碱性磷酸酶(Alkaline phosphatase,ALP)活性。结果:原代培养的细胞具有MSC典型外观,且表达MSCs特异性表面抗原。与sham组相比,不同SAR值RF暴露后,hUC-MSCs的增殖能力无明显变化,S期细胞比例及Ki67蛋白水平也无显著改变。此外,hUC-MSCs经SAR值为2.0W/kg的RF暴露7 d,与sham组相比其ALP活性无显著变化。与OM组相比,OM+RF组的ALP活性亦无显著改变。结论:华通氏胶组织块法能够培养出纯度较高的间充质干细胞,本实验条件下的1950 MHz射频电磁场对hUC-MSCs的增殖和成骨分化均无显著影响。     

山西太岳山小流域土壤水分空间异质性及其影响因子

以山西太岳山华北落叶松林地为主的小流域作为研究对象,采用地统计学方法结合地理信息系统(GIS)技术手段,研究了接石沟小流域土壤水分(0—60cm)的空间变异特征,以及植被分布和地形因子对其影响规律。结果表明:在时间稳定性的前提下,土壤水分含量和变异系数随土层加深逐渐降低。三层土壤水分半方差函数的最优拟合模型为球状模型,变程范围在1.1—1.4 km,均具有强烈的空间自相关性,其中0—20 cm和20—40 cm层土壤水分的空间异质性程度高于40—60 cm土层,以中间层的结构因素占总变异比例最大。自然结构因素(地形、母质、植被和土壤等)对不同土层土壤水分的总空间变异性起主导作用(81.4%—91.3%),而随机因素(取样误差、人为干扰等)的影响相对较小(8.7%—18.6%)。沿着集水线由西-东方向,从边缘的土壤水分高值斑块区逐渐过渡到明显的低值斑块区,梯度变化明显。研究发现,在植被覆盖异质性小的山地,土壤水分的空间异质性主要由地形因素引起,具体表现为其与坡向指数(TRASP)、坡度、海拔和土壤有机碳、全氮呈极显著相关关系(P0.01),而与植被指数(NDVI)呈弱的负相关关系。叠加分析显示,在阴坡、坡度较缓(15°)及高海拔叠合的区域土壤水分含量较高。研究结果可为山地人工林构建和植被恢复中土壤水资源的利用以及水分管理策略的制定提供理论依据。