慕课背景下“微生物工程”实验课开放式教学模式探索

慕课等线上学习平台是教育信息化的结果,结合慕课对传统教学进行突破是近年来教学改革的热点之一。"微生物工程"课程是高等院校生物技术、生物工程专业的必修课,该课程具有很强的应用性和实践性。为了加深学生对理论知识的理解、培养学生的科研思维,我们在微生物工程实验课的教学中引入了一种基于慕课教学资源的开放式教学模式。结果表明,这种慕课背景下的开放式教学在提升学生学习兴趣、锻炼学生创造性思维、增强学生科研素养、培养学生团队协作能力等方面都具有很好的效果。     

中华蜜蜂气味结合蛋白AcerOBP14的表达及配体结合特性分析

【目的】气味结合蛋白(odorant binding proteins, OBPs)在昆虫寄主定位、产卵地选择等行为中发挥着重要作用,明确中华蜜蜂Apis cerana cerana AcerOBP14与配体的结合特性有助于阐明中华蜜蜂嗅觉识别的分子机制。【方法】通过qRT-PCR测定OBP14在20日龄中华蜜蜂成年工蜂、20日龄中华蜜蜂成年雄蜂、中华蜜蜂采粉蜂和意大利蜜蜂Apis mellifera ligustica采粉蜂触角中的表达量。构建原核表达载体pET28a/AcerOBP14,表达并分离纯化重组蛋白AcerOBP14。利用荧光竞争结合实验检测AcerOBP14与37 种气味配体化合物的结合特性。【结果】qRT-PCR分析发现, OBP14在中华蜜蜂采粉蜂触角中的表达量极显著高于20日龄中华蜜蜂成年工蜂和雄蜂以及意大利蜜蜂采粉蜂中的。荧光竞争结合实验表明,AcerOBP14与蜂王信息素、告警信息素、那氏信息素及多种植物挥发物都具有结合能力,其中与β 罗勒烯的结合能力最强,解离常数 Ki=0.297 μmol/L。【结论】AcerOBP14的配体结合谱较宽,暗示其可能参与了中华蜜蜂的多种生理行为反应,且在中华蜜蜂的采粉行为中发挥着重要作用。     

非人灵长类声音通讯的研究进展

声音通讯是非人灵长类研究一个重要的研究领域,有助于了解非人灵长类的社会行为、个体关系、行为进化和社会演化等,甚至对探究人类语言起源和进化等方面也具有十分重要的意义。本文通过对非人灵长类声音通讯的研究内容、影响因素和研究方法等进行了梳理,探讨非人灵长类声音通讯研究的前景和展望,旨在进一步推动国内非人灵长类声音通讯研究的深入,同时为相关研究提供借鉴和参考。     

河北泥河湾盆地下卜庄遗址端刮器功能的实验分析

端刮器常见于旧石器时代晚期的细石器工业中,形制比较固定,在探讨人类行为、生计以及环境适应等方面具有重要的研究价值。国外的研究涉及制作工艺、使用方式与功能等多个方面,而国内的研究多为类型学分析,对其功能的研究相对薄弱。河北泥河湾盆地下卜庄遗址出土了一定数量的端刮器遗存,本文通过模拟打制与使用实验,结合微痕分析方法,对它们的功能进行了探索,结果表明：1）下卜庄遗址的端刮器可能主要用来加工兽皮,且加工湿皮的现象较多;2）端刮器也可能直接被用来加工木材;3）部分端刮器微痕之间的关系表明,一些端刮器在使用过程中存在对刃缘的重新修理,当它们不再适合处理兽皮时会被用来加工木材,而后废弃。     

抗菌肽HBβ-C在全雄和杂交黄颡鱼对多子小瓜虫抗性差异中的作用

为研究全雄黄颡鱼(Pelteobagrus fulvidraco)、瓦式黄颡鱼(Pelteobagrus vachelli)和杂交黄颡鱼(黄颡鱼P. fulvidraco♀×瓦氏黄颡鱼P. vachelli♂)对多子小瓜虫(Ichthyophthirius multifiliis)的抗性差异, 通过生物信息学分析黄颡鱼皮肤黏液蛋白质组, 发现其血红蛋白源抗菌肽(HBβ-C)位于血红蛋白β链HBβ的碳端, 共33个氨基酸。利用化学合成的不同浓度的HBβ-C肽段进行体外抗虫实验, 研究发现其能有效杀死滋养体、包囊体和掠食体阶段的多子小瓜虫, 其中15 μg/mL的HBβ-C能在3min内杀死所有滋养体。基因表达量分析显示, 在杂交黄颡鱼的鳃和皮肤组织中, HBβ的mRNA表达量高于全雄黄颡鱼; 但在应对小瓜虫感染的过程中, 全雄黄颡鱼的HBβ mRNA转录水平快速提升, 其表达水平和上升倍率显著高于杂交黄颡鱼。蛋白表达量分析显示, HBβ在全雄黄颡鱼鳃组织中的蛋白表达量明显高于杂交黄颡鱼。免疫荧光定位结果显示, 抗菌肽HBβ-C特异地在红细胞中表达, 可以分泌并附着在滋养体上。综上所述, 相对于杂交黄颡鱼, 全雄黄颡鱼中HBβ具有更高的翻译效率, 可以更高效地应对多子小瓜虫的感染。     

陆地生态系统环境控制实验的研究方法及技术体系

生物及生态系统与环境变化间的反馈关系及其过程机制是生态学研究的重要内容。不同类型的生物环境因素控制实验以及大尺度的联网野外控制实验被认为是认识生态系统响应和适应环境变化过程机制、精细定量表达的有效手段及认知过程的加速器。近年来发展了大型野外物理模拟实验装置网络(如ECOTRON)、生态系统分析与实验平台(AnaEE)、国际干旱实验研究网络(Drought Network)、氮沉降联合实验网络(Nutrient Network),以及基于各区域性生态观测实验站的联网控制实验(如USA-ILTER)。发展大陆尺度联网实验研究平台事业正日益受到学术界的重视,将会在认知生态系统环境响应过程机制方面发挥更重要的作用。基于以上背景,本文综述了生态系统环境控制实验的研究方法和实验体系的发展,明确指出各种类型的生物环境控制实验需要形成联合协作体系,共同解决生态系统对环境变化的响应及适应的基本科学问题。目前的控制实验包括: 1) 实验室封闭装置内的生物生理生态学控制实验;2) 野外实验场的半开放部分环境要素控制实验;3) 近自然状态的野外环境控制实验;以及4) 基于野外生态站的联网控制实验。进而,本文还深入讨论了陆地生态系统的环境响应及适应过程机制实验系统设计的发展趋势,分析了基于大尺度自然环境梯度实验及生态站尺度的要素控制实验的优势,提出了整合两种实验技术、发展新一代的野外联网实验体系的科学设想,讨论了基于野外联网控制实验的研究体系,论证了研究生态系统对环境变化短期响应和长期适应的规律和机制、生态系统环境响应定量表达的技术途径。若本文提出的控制实验体系设计方案能够得以实施,必将大大促进我国乃至全球生态系统和环境变化科学的研究水平,对我国应对气候变化和生态环境建设具有重要的科学意义。     

个体化精准运动为核心的整体康复方案对冠心病介入治疗术后患者整体功能再提高的临床研究*

目的: 探讨个体化精准运动为核心的整体康复方案对冠心病介入治疗术后患者整体功能再提高的作用。方法: 选择2016 年6 月至2019 年12 月间在北京康复医院临床诊断为冠心病稳定性心绞痛患者20 例,随机分为对照组（n=10）和运动组（n=10）。全部患者择期行冠状动脉介入治疗,术后对照组患者仅进行除运动康复之外的常规治疗指导;运动组患者进行12周个体化运动为核心的心脏康复,介入前、介入后2周、康复后12周分别评估患者标准化症状限制性极限运动的心肺运动试验（CPET）指标、心脏超声、6 min步行距离（6MWD）等。结果: 所有患者均安全无并发症完成症状限制性CPET,运动组患者完成12周全程运动康复治疗。组间比较显示,介入前和介入后2周,对照组和运动组患者CPET指标以及左心室射血分数、6MWD等均无明显差异（P>0.05）。康复12周后,运动组患者无氧阈（ml/min、ml/（min·kg））、峰值摄氧量（ml/（min·kg））、氧脉搏（ml/beat）和6MWD较对照组明显升高,差异有统计学意义（P<0.05）。组内比较显示,康复治疗12周后,运动组患者无氧阈（ml/min、ml/（min·kg）、%pred）、峰值摄氧量（ml/min、ml/（min·kg）、%pred）、峰值氧脉搏（ml/beat）和6MWD均较介入前明显改善,差异有统计学意义（P<0.05）;而且与介入后2周比较,无氧阈（ml/（min·kg））和峰值摄氧量（ml/（min·kg））均明显升高,差异有统计学意义（P<0.05）。对照组患者在康复12周后无氧阈（ml/min）和峰值氧脉搏（ml/beat）较介入前改善,差异有统计学意义（P<0.05）,但CPET指标与介入后2周比较无明显差异。结论: 冠状动脉介入术后进行个体化运动康复为核心的整体管理可进一步提高冠心病稳定性心绞痛患者运动心肺功能和运动耐力。运动康复是介入术后患者二级预防的重要内容,需要大量推广。     

门诊和住院运动锻炼为核心的整体管理对慢性心力衰竭患者心脏康复治疗效果影响的临床研究*

目的: 探讨门诊运动康复和住院运动康复对慢性心力衰竭（CHF）患者心脏康复治疗效果的影响。方法: 选择2015 年9 月至2018 年9 月间在北京康复医院临床诊断为CHF患者36 例,按照随机原则和患者参与意愿分为3组：对照组（n=12）：进行除运动锻炼治疗之外的常规心脏康复指导;住院运动康复组（n=12）和门诊运动康复组(n=12）：患者在我院分别住院或门诊进行运动锻炼为核心的心脏康复。根据心肺运动试验（CPET）制定个体化运动处方。功率车运动强度为无氧阈以上Δ50%功率负荷,30 min/d,每周5 d,共12 周。治疗前、后分别评估患者CPET指标、超声心动图指标、6 min步行距离（6MWD）、生活质量（QoL）评分等。结果: 所有CHF患者安全无并发症完成症状限制性CPET,运动康复组患者安全完成全程12 周运动康复。组间比较显示,治疗前,3组患者CPET指标、超声心动图指标、6MWD和QoL均无明显差异（P>0.05）。治疗后,住院和门诊运动康复组患者无氧阈（ml/min, ml/（min·kg）, %pred）、峰值摄氧量（ml/min, ml/（min·kg）, %pred）、峰值氧脉搏（ml/beat）、峰值功率（W, %pred）、左心室射血分数、6MWD较对照组升高（P<0.05）,QoL 评分较对照组降低（P<0.05）;门诊运动康复组和住院运动康复组之间比较,CPET指标、超声心动图指标、6MWD和QoL评分等均无明显差异（P>0.05）。治疗前后比较显示,对照组患者治疗后上述指标与治疗前比较,差异均无统计学意义（P>0.05）;治疗后住院运动康复组和门诊运动康复组患者无氧阈（ml/min, ml/（min·kg））、峰值摄氧量（ml/min, ml/（min·kg）, %pred）、峰值氧脉搏（ml/beat, %pred）、峰值功率（W/min、%pred）、左心室射血分数和6MWD均较治疗前升高（P<0.05）,QoL 评分较治疗前降低（P<0.05）。结论: 门诊运动康复可显著改善CHF患者心肺功能、运动耐力和生活质量,与住院运动康复效果无明显差异。门诊康复作为心脏康复一种有效的治疗模式,值得大力推广。     

Evolution of herbs: key to the conundrum might be tolerance not avoidance

草本植物的进化：解决难题的关键在于忍耐而非逃避 木本植物延续了其祖先被子植物的生长形态,而草本植物则不断地从中进化演变。虽然关于驱动草本植物习性进化的因素已有许多假设,但是通过舍弃地上生物质从而避免冬季冻害的能力常常被认为是促使其进化的主要力量。然而,鉴于草本植物在反复干扰中依旧能够轻松存活,我们提出了不可预测的干扰可能比季节性霜冻更为重要的假设。我们通过比较草本植物和木本植物应对3种模拟干扰(容易预测的冬季冰冻、不易预测的春季冰冻和食草作用)的能力来验证这一假设。通过比较20种不同植物在同质园实验中的表现,我们评估了这些干扰对植物死亡和再生方面的影响。研究结果表明,在冬季冰冻条件下,比起木本植物,草本植物在存活率上并没有优势。在不易预测的春季冰冻条件下,草本植物比木本植物的存活率更高。而在模拟食草作用的条件下,草本植物的这种生存优势更大。在不可预测的条件下,草本植物相较于木本植物的生存优势表明,草本植物的生长形式可能是对不可预测的干扰的适应,这种逆境忍耐通过其损失地上生物质也能够生存的能力得以实现。因此,哺乳动物的食草行为或火灾等原因或许最有可能是木本植物向草本植物过渡的因素。     

基于CRISPR/Cas9基因编辑技术的本科教学实验体系的创建与实践

CRISPR/Cas9是新兴的基因编辑技术,在生命科学研究中发挥着重要的作用。将它引入本科生的实验教学,使本科生了解这项前沿科研技术很有意义。我们创建了一个基于CRISPR/ Cas9技术的本科教学实验体系。该实验体系侧重CRISPR/Cas9技术在哺乳动物细胞中的应用,选用一株基因组上被插入mCherry基因的小鼠胚胎成纤维细胞为实验材料,命名为STO-82。首先设计靶向mCherry的sgRNA,构建CRISPR-Cas9/sgRNA共表达质粒。经测序验证无误后,转染到STO-82细胞。采用流式细胞仪分析检测mCherry阴性和阳性两群细胞,分选出阴性单细胞并扩大培养。最后用测序检验单克隆细胞中靶标DNA序列的编辑情况。结果显示,靶位点有插入或缺失突变,说明体系创建成功。该实验体系将sgRNA设计、CRISPR-Cas9/sgRNA共表达质粒的构建、细胞转染、单细胞分选、单克隆细胞培养、测序序列分析等内容融合为一个综合实验,用于高年级本科生的实验教学。根据实际情况,将教学实践内容分解分块教学,也可以做完整性项目教学。本教学实践采用10人左右的小班分块教学,2人一组,经过3个班（共13组）的实践,绝大部分学生都能完成实验,得到预期结果。通过这个实验,学生加深了对CRISPR/Cas9技术的原理和实验流程的理解,锻炼了实验操作能力和严谨的科研思维,也使学生对该技术的医疗应用风险有了一些认识。