立德树人，润物无声——课程思政在《细胞工程》教学中的探索与实践

专业课程思政建设是当前高等教育改革的重要方向之一,构建课程思政教学体系是实现高校立德树人的重大创新举措。作为生物类主干课程,细胞工程是我校最早进行课程思政教学改革的专业课程之一。细胞工程是一门理工交叉学科,具有科学探索和社会责任的双重特点。因此,我们应该以培养学生的科学精神和社会责任感为目标,通过教学内容和方式的改革,促进学生的全面发展。该团队利用课堂主渠道,充分挖掘其教学内容中蕴含的思政元素,与专业知识技能传授进行有机融合,在教学实践过程中取得了良好的效果。本文重点从五个方面详述了细胞工程课程思政的触点结合策略：教书育人与言传身教相结合、专业内容与思政元素相结合、前辈故事与爱国主义相结合、历史回顾与前沿展望相结合、思政方式与专业特点相结合,努力实现立德树人,润物无声。通过将思政元素有机融入细胞工程专业课程,在传授专业知识的同时,引导学生树立正确的世界观、人生观和价值观,可以促进学生的思想品质和社会责任感的培养,使他们成为具有科学精神、伦理意识和社会担当的细胞工程人才。以上策略也为其他同行或其他课程的思政建设提供一定的参考和借鉴。     

硫化氢通过抑制镉离子内流降低拟南芥体内的镉毒性

硫化氢（H₂S）作为一种新兴的气体信号分子,在植物体内主要由半胱氨酸脱巯基酶（CDes）降解半胱氨酸产生。已有报道表明,H₂S信号与植物激素共同作用增强植物的镉（Cd）耐受。然而,H₂S信号响应重金属Cd胁迫的作用机制尚缺乏系统研究。本文以拟南芥为实验材料,从不同水平探究H₂S分子对Cd胁迫诱导氧化应激的保护作用。结果表明,CDes基因表达量和H₂S的产率随CdCl₂浓度升高而逐渐增加。重金属Cd胁迫导致幼苗干重降低约33%、体内过氧化氢显著增加、丙二醛含量升高约110%、超氧化物歧化酶活性增加约100%、谷胱甘肽还原酶活性和过氧化氢酶活性分别下降27%和21%,还原性谷胱甘肽含量随之显著降低。生理浓度NaHS（H₂S供体）预处理显著缓解以上Cd胁迫产生的影响,使恢复到对照水平。同时,H₂S处理可显著下调质膜中Cd转运蛋白（HMA4和IRT1）的表达,同时上调液泡膜中MRP3和CAX2的表达。利用非损伤微测技术测定植物根系Cd²⁺的流动速度和流动方向。结果显示,生理浓度的H2S显著抑制Cd^{2 +}内流,最终表现为植物叶片和根中的Cd含量显著降低,分别下降了15%和38.4%。总之,在Cd胁迫条件下,H₂S信号可激活植物体内的抗氧化酶促和非酶促系统,以清除细胞内H₂O₂。H₂S对Cd²⁺转运和液泡区式化的调节,降低了体内Cd²⁺的浓度,减小Cd毒性对植物生长的影响。为理解农作物应对重金属胁迫的机制提供了新的思路。     

硫化氢通过抑制镉离子内流降低拟南芥体内的镉毒性

硫化氢（H₂S）作为一种新兴的气体信号分子,在植物体内主要由半胱氨酸脱巯基酶（CDes）降解半胱氨酸产生。已有报道表明,H₂S信号与植物激素共同作用增强植物的镉（Cd）耐受。然而,H₂S信号响应重金属Cd胁迫的作用机制尚缺乏系统研究。本文以拟南芥为实验材料,从不同水平探究H₂S分子对Cd胁迫诱导氧化应激的保护作用。结果表明,CDes基因表达量和H₂S的产率随CdCl₂浓度升高而逐渐增加。重金属Cd胁迫导致幼苗干重降低约33%、体内过氧化氢显著增加、丙二醛含量升高约110%、超氧化物歧化酶活性增加约100%、谷胱甘肽还原酶活性和过氧化氢酶活性分别下降27%和21%,还原性谷胱甘肽含量随之显著降低。生理浓度NaHS（H₂S供体）预处理显著缓解以上Cd胁迫产生的影响,使恢复到对照水平。同时,H₂S处理可显著下调质膜中Cd转运蛋白（HMA4和IRT1）的表达,同时上调液泡膜中MRP3和CAX2的表达。利用非损伤微测技术测定植物根系Cd²⁺的流动速度和流动方向。结果显示,生理浓度的H2S显著抑制Cd^{2 +}内流,最终表现为植物叶片和根中的Cd含量显著降低,分别下降了15%和38.4%。总之,在Cd胁迫条件下,H₂S信号可激活植物体内的抗氧化酶促和非酶促系统,以清除细胞内H₂O₂。H₂S对Cd²⁺转运和液泡区式化的调节,降低了体内Cd²⁺的浓度,减小Cd毒性对植物生长的影响。为理解农作物应对重金属胁迫的机制提供了新的思路。     

拟南芥表皮模式因子EPFs的表达纯化与功能鉴定

气孔密度是影响农作物产量的重要形态学指标。文中以拟南芥气孔发育相关的表皮模式因子(EPFs)为研究对象,构建原核表达载体并进行蛋白表达和纯化,并与新型气体信号分子硫化氢(H2S)建立联系。首先克隆基因AtEPF1、AtEPF2和AtEPFL9,构建pET28a表达载体;然后对重组质粒pET28a-AtEPF1、pET28a-AtEPF2和pET28a-AtEPFL9进行酶切检测和测序,结果显示重组载体构建成功;分别转入大肠杆菌BL21(DE3)进行异丙基β-D-硫代半乳糖苷(IPTG)诱导表达。优化后的表达条件:IPTG诱导浓度分别为0.5、0.3、0.05mmol/L;最适诱导温度分别为28℃、28℃和16℃;最适诱导时间分别为16 h、16 h和20 h;经Ni琼脂糖凝胶柱纯化获得融合蛋白,大小分别为18 kDa、19 kDa和14.5 kDa左右。将纯化到的AtEPF2和AtEPFL9蛋白分别处理拟南芥幼苗,与对照相比,其H2S产率均有不同程度的变化,且差异显著。即表皮模式因子AtEPFs影响植物内源H2S信号的产生。为后续深入研究H2S和EPFs对植物气孔发育影响的作用机制奠定基础,对增加作物产量、增强植物抗逆性有重要意义。     

六月鲜枣的幼胚培养

本实验以自然受粉的六月鲜枣为材料,培养枣的幼胚发育成为正常完整植株。通过正交实验筛选获得的优化组合为Nitsch基本培养基 3%蔗糖 1.0mg/L ZT 0.6mg/L IAA DJ PVP。     

苜蓿体内H2S信号与Ca2+调节气孔运动的作用机制

为探究H₂S信号在苜蓿（Medicago sativa）体内调节气孔运动的作用,及在此过程中H₂S与Ca²⁺的关系,以蒺藜苜蓿（Medicago truncatula）的野生型和钙离子转运体突变体为试验材料,分别从转录水平、细胞水平和生理水平开展研究。采用qRT-PCR比较相关基因的表达量变化、荧光探针显示体内Ca²⁺含量、电极法测定H₂S含量、光学显微镜观察和测量气孔孔径等。结果表明：蒺藜苜蓿突变体NF3011和NF2734体内H₂S的含量与野生型相比极显著降低（P<0.01）;H₂S信号在一定程度上抑制钙离子转运体编码基因MTR_6g027580的表达;外源生理浓度H₂S熏蒸可诱导蒺藜苜蓿气孔关闭,与Ca²⁺通道阻断剂LaCl₃联合处理对野生型气孔运动未产生影响,而在突变体中的结果截然相反;利用荧光探针测定保卫细胞内的Ca²⁺含量,所得结果与气孔孔径的变化规律完全一致。综上所述,H₂S信号促进叶片保卫细胞内Ca²⁺的含量增加,最终表现为植物气孔孔径变小,在此过程中胞内Ca²⁺含量变化主要通过Ca²⁺转运体进行,少部分依赖Ca²⁺离子通道。该研究结果不仅在理论上丰富了H₂S信号的作用机制,更具应用于苜蓿生产实践并推广于其他作物的潜力。     

对核启动子具有增强功能的TinⅡ内含子在茎瘤芥中影响胞质雄性不育基因T的功能

从茎瘤芥胞质雄性不育系(CMS)线粒体中克隆的T基因是一个CMS相关基因,它能够通过选择性剪接产生T1170和T1243两个转录本,而T1243是T基因在转录过程中保留了内含子TinⅡ的产物.本实验室前期的实验结果表明,在模式植物拟南芥中过表达T1243(OE-T1243)后,植株表现出明显的雄性不育表型,而OE-T1170植株的表型与野生型无异,然而这一现象的机制却不明确.本研究通过花药石蜡切片进一步确认了OE-T1243植株异于OE-T1170植株的花粉败育表型.对15个已知花药发育相关基因的表达分析表明,与野生型相比,OE-T1243植株中nozzle/sporocyteless,barely any meristem 1和2发生了不同程度的表达下调,而在OE-T1170中未发生明显变化.为了进一步研究TinⅡ内含子的潜在功能,将其构建于(60)35S基本启动子区域上游,来测试对下游GUS基因的启动效果.对转化植株的分析表明,TinⅡ具有增强子功能,它可以显著增强GUS基因的表达.表明TinⅡ内含子能够作为一个增强子影响CMS相关基因T的功能.     

H2S信号参与SDH调控能量和活性氧代谢过程的作用机制

作为新兴的气体信号分子，硫化氢(hydrogen sulfide, H₂S)能够调节植物生长发育，广泛参与植物抵御生物及非生物胁迫的过程。琥珀酸脱氢酶(succinate dehydrogenase, SDH)结合于线粒体内膜，既是参与三羧酸循环的关键酶，也是氧化磷酸化过程的重要电子载体，在植物响应各类胁迫中发挥着重要作用。鉴于H₂S与SDH参与调控的生理过程有很大相关性，本文以模式植物拟南芥为实验材料，对H₂S与SDH之间的关系进行了探索。结果表明，在AtSDH1-1-OE中，H₂S的关键生成酶编码基因LCD和DES1大量表达，且H₂S产率和含量较WT显著升高。SDH抑制剂TTFA处理导致活性氧(ROS)大量产生，幼苗根的伸长受到极显著抑制，根发育生长基因RHD2、TRH和SCN1表达下调；而同时进行生理浓度的NaHS(H₂S供体)熏蒸，能够清除过量ROS,幼苗生长有所恢复。但在AtSDH1-1-OE中，施加HT(H₂S清除剂)后的...