疫情下“基因工程”课程线上跨学科教学模式设计与实践

"新冠"疫情暴发凸显基因工程技术对社会经济的重大影响,基因工程离我们的生活越来越近。"新冠"疫情下,为了让学生更好地完成"基因工程"课程的居家学习,我们采用了基础知识微课自学(Small Private Online Course,SPOC)+案例应用课堂剖析(Tencent Instant Messenger,QQ)+管理拓展课后互助(QQ群)+疑难问题实时解答(QQ群)的跨学科教学模式开展在线教学,通过问题引入、真实情景剖析、跨学科拓展完成了课程基本原理和主要方法的教学,使学生掌握了基因研究的基本方法、基因表达流程、基因技术应用及安全管理相关的知识。通过思考新型冠状病毒肆虐情境下如何防控,帮助学生明晰了学习目的,提高了跨学科学习的兴趣;通过新型冠状病毒核酸检测的真实情景问题和组织实施由目标设计过程、确定方法、学习课程知识,进而掌握不同学科知识应用技能的跨学科教学活动,提高了学生将基因操作技能与专业技能融合解决实际问题的能力。教学实践证明,基础自学+案例剖析+互助拓展+实时答疑的跨学科在线教学模式,可以顺利完成课程教学任务并获得与传统课堂教学等同的效果;分析案例识别问题→设计方案解析过程→确定方法归属学科→学习知识获得技能→建立方案实现目标的跨学科教学方法,既让学生获得了专业技能与基因操作技能协同解决实际问题的经验,又培养了学生的跨学科思维和整合能力。     

定点突变改善PvEH1对邻甲基苯基缩水甘油醚的催化特性

环氧化物水解酶能够对外消旋环氧化物进行动力学拆分保留单构型的环氧化物。测定了菜豆环氧化物水解酶(Pv EH1)针对苯基缩水甘油醚及其甲基衍生物的催化特性,并基于分子对接及多序列比对分析确定7个突变位点,通过单点和组合突变对Pv EH1进行改造,以期改善Pv EH1对邻甲基苯基缩水甘油醚(1a)的催化特性。底物谱分析表明Pv EH1对1a的催化活性(157.2U/g湿细胞)和对映选择性(E=5.6)最高。单点突变结果显示E.coli/pveh1~(L105I)和E.coli/pveh1~(V106I)对1a的催化活性和对映选择性均有明显提高;L105I和V106I位组合突变菌株E.coli/pveh1~(L105I/V106I)的催化活性(493.8U/g湿细胞)是E.coli/pveh1的3.1倍,对映选择性(E=8.3)也提高至E.coli/pveh1的1.5倍。纯化后Pv EH1~(L105I/V106I)的催化活性为17.6U/mg,是Pv EH1的1.5倍,对1a的催化效率提高至Pv EH1的2.1倍。SDS-PAGE分析表明提高了蛋白质的可溶性表达量。利用E.coli/pveh1~(L105I/V106I)全细胞催化100mmol/L 1a水解动力学拆分获得手性纯(R)-1a(ee96%)的产率和时空产率分别为31.2%和5.12g/(L·h),因此,在手性纯(R)-1a的制备中,E.coli/pveh1~(L105I/V106I)是一种颇具潜力的生物催化剂。     

活化的肝星状细胞RBP-J可诱导性基因敲除小鼠的构建及应用

目的:利用Cre-loxp可诱导系统构建活化的肝星状细胞RBP-J可诱导性基因敲除小鼠模型,以实现肝纤维化过程中活化的肝星状细胞Notch信号通路的特异性阻断。方法:将Sm22αCre ERT2和RBP-Jflox/flox转基因小鼠杂交,得到F1小鼠,将繁殖的F1小鼠继续进行交配,得到F2小鼠,通过PCR鉴定出基因型为Sm22αCre ERT2,RBP-Jflox/flox的小鼠。通过腹腔注射四氯化碳建立肝纤维化模型,检测四氯化碳注射不同时间段后肝脏纤维化进展情况和肝星状细胞活化过程中Sm22α的表达情况。注射他莫昔芬诱导活化肝星状细胞中RBP-J基因的特异性敲除。分选肝星状细胞,q-PCR和Western Blot检测活化肝星状细胞中Notch下游靶基因Hes1、Hey1表达情况以验证敲除效果。结果:通过连续交配我们获得了Sm22αCre ERT2,RBP-Jflox/flox小鼠。四氯化碳腹腔注射4周即可诱导肝脏发生较为明显的纤维化,同时肝星状细胞活化并逐渐高表达Sm22α。给予他莫昔芬诱导Cre重组酶发挥作用后,敲除了活化的肝星状细胞中的RBP-J基因,其下游基因Hes1、Hey1表达降低70%以上,阻断了Notch信号通路。结论:我们成功构建了RBP-J可诱导性条件性基因敲除小鼠模型,实现了小鼠肝纤维化过程中活化肝星状细胞Notch信号通路的阻断,为深入研究Notch信号通路在肝纤维化中的作用和机制奠定了坚实的基础。     

采用常规电泳设备建立CLARITY透明脑技术

目的:CLARITY是一种全新的组织形态学研究技术,在脑结构与功能研究中具有重要用途。探讨能否采用常规电泳设备开展该项技术。方法:从ICR雌性小鼠取得新鲜脑组织,依次进行多聚甲醛组织固定、聚丙烯酰胺水凝胶包埋、SDS电泳洗涤,通过拍照记录结果。结果:多聚甲醛固定和水凝胶包埋后的脑组织呈乳白色,柔软富有弹性;电泳洗涤后的脑组织从周边开始逐渐透明化,至洗涤第10 d时呈现均匀的半透明状态,可用于三维神经网络原位分析。结论:研究结果为采用常规电泳设备开展CLARITY技术提供了基础数据。     

贵州烟草根围AM真菌多样性的初步研究

从贵州省内烟区不同土壤生态环境下采集烟草根际土样,湿筛离心法分离丛枝菌根（AM）真菌孢子,鉴定出烟草AM真菌4属20种,其中球囊霉属9种,无梗囊霉属7种,巨孢囊霉属3种,盾巨孢囊霉属1种。从土壤样品DNA中扩增AM真菌特异性片段并采用DGGE技术对AM真菌多样性进行分析。测序结果显示烟草根际土壤中菌根真菌主要菌群为球囊霉属,与湿筛离心法的鉴定结果一致。为进一步研究贵州地区AM真菌多样性以及开发应用提供了依据。     

异丙甲草胺及其高效体对我国南方潮土微生物的影响Ⅰ.过氧化氢酶

研究了0、5、20和100mg·kg^-1浓度的异丙甲草胺及其高效体对土壤过氧化氢酶活性的影响.结果表明,不同浓度的异丙甲草胺处理对过氧化氢酶活性的影响不同,20mg·kg^-1处理的土壤过氧化氢酶受到激活的程度最大,且一直处于激活状态,5mg·kg^-1处理的土壤过氧化氢酶在前期受到抑制,后期则100mg·kg^-1处理的土壤过氧化氢酶受激活较强.不同浓度的金都尔对供试土壤过氧化氢酶活性的影响表现为先激活、后抑制、再激活,并且后期100mg·kg^-1处理的激活程度最大;5mg·kg^-1和100mg·kg^-1处理的异丙甲草胺对供试土壤生态环境的影响和危害可能大于金都尔,但20mg·kg^-1处理则表现出例外.     

铝佐剂的吸附作用及其在疫苗中的应用

铝佐剂(aluminum adjuvant)是人用疫苗生产中应用最广泛的一种佐剂,已使用了近百年。随着研究者对铝佐剂的研究深入,人们对铝佐剂的理化性能、吸附效果、吸附后抗原结构及稳定性变化的了解越来越全面。缓冲溶液、pH、离子强度及其他相关辅料影响铝佐剂对疫苗抗原的吸附作用和吸附后抗原结构的稳定性。这些吸附条件的变化对改进疫苗制剂配方、优化疫苗生产工艺提供重要参考。同时,随着多种新型疫苗的研发,疫苗对佐剂的要求越来越高。新型纳米铝佐剂和复合佐剂因具有较高的免疫增强功能成为铝佐剂研究的新方向。现就目前常用铝佐剂的理化性能、铝佐剂对抗原的吸附作用、吸附对抗原结构稳定性的影响及新型铝佐剂的研究作一概述。     

葱蒜类蔬菜遗传转化研究进展

葱蒜类蔬菜营养丰富,药用价值高,在人们的生活中起着举足轻重的作用。对葱蒜类蔬菜遗传转化的种类及性状进行概括,并总结遗传转化所采用的方法和使用的外植体,就农杆菌介导转化的相关因素等方面进行详细而全面的叙述,并对葱蒜类蔬菜遗传转化的前景进行展望。     

乳酸杆菌对感染大肠杆菌O157:H7小鼠肠道黏膜免疫的影响

【目的】分析小鼠在感染Escherichia coli O157:H7及补充嗜酸乳杆菌KLDS AD1和瑞士乳杆菌KLDS1.8701期间小肠黏膜中SIgA和细胞因子的变化规律,结合小鼠表象特征,探讨2株乳酸杆菌对小鼠腹泻的治疗效果。【方法】将小鼠分成4组,空白组、致病对照组、嗜酸乳杆菌组和瑞士乳杆菌组,对实验组小鼠连续7 d灌胃大肠杆菌致病后,再连续7 d分别灌胃2株乳酸杆菌,采集小鼠小肠利用ELISA法测得各组小鼠肠道组织中SIgA和4种细胞因子IL-2、IFN-γ、IL-4和IL-6的含量。【结果】瑞士乳杆菌可极显著提高感染大肠杆菌O157:H7小鼠的体重,嗜酸乳杆菌的效果较小;感染E.coli O157:H7后,SIgA、IL-2和IFN-γ的含量在第3天达到最大值,第5天开始下降,而IL-4和IL-6在第5天达到最大值,第7天开始下降。补充嗜酸乳杆菌和瑞士乳杆菌后,SIgA和4种细胞因子的含量都迅速增加,并保持较高水平,与其他两组差异显著。【结论】嗜酸乳杆菌KLDS AD1和瑞士乳杆菌KLDS 1.8701都可通过增加细胞因子和SIgA的分泌增强肠道黏膜免疫,对小鼠腹泻有一定的缓解作用。     

家蝇抗菌肽Defensin在毕赤酵母中的表达及活性鉴定

拟通过酵母系统表达家蝇抗菌肽Defensin基因,并初步鉴定其抗菌活性。采用限制性内切酶SacⅠ将分泌型重组表达质粒pPIC9K/Defensin线性化后,运用氯化锂转化法将其转入巴斯德毕赤酵母GS115中,行G418加压筛选和PCR鉴定;所得阳性转化子转至摇瓶,28℃条件下0.5%甲醇诱导表达,连续诱导培养4 d后,上清液进行Tricine-SDS-PAGE检测表达效果,并采用琼脂糖孔穴扩散法检测表达产物对大肠杆菌E.coliK12D31的抑制作用。结果显示,家蝇抗菌肽Defensin在毕赤酵母中得到了成功表达,表达产物对大肠杆菌E.coliK12D31的生长有抑制作用。说明酵母系统适合抗菌肽的表达。