“强基计划”背景下生物学实验教学改革——以“生物学综合设计”课程为例北大核心CSCD

人才培养是未来国家竞争的核心。“强基计划”是我国对基础学科拔尖创新人才培养模式的重要探索,是满足国家重大战略人才需求的重要举措。“强基计划”招收的学生,往往成绩优异、兴趣浓厚,这为相关学科的人才培养模式提出了新要求和新目标。其中,“强基计划”背景下的基础教学改革势在必行。超学科教育理念(science,technology,engineering,arts,mathematics,STEAM)作为一种跨学科的综合性教育理念,与“强基计划”的建设理念不谋而合。鉴于此,天津大学生命科学学院根据“强基计划”背景下生物学科人才培养目标,结合STEAM教育理念,以“生物学综合设计”课程为例,对生物学实验教学改革进行了探索与实践。     

干旱区群落乔木层对草本层空间格局及形态特征的影响

运用小波分析及缓冲区分析技术,对位于宁夏平罗县西大滩的沙枣-芨芨草群落乔木层对草本层的空间格局及形态特征的影响进行了研究。研究发现：（1）该群落土壤中出现了下层水势低于上层的逆水势层,反映了根系较深的乔木层主要从土壤较深层次吸收水分,并影响林下植物的生长;（2）上层林木冠层投影区芨芨草的空间格局明显有别于非投影区,小波分析检测出冠层投影区存在与乔木冠幅相对应的特征尺度,而非投影区芨芨草的分布存在与平均树高及1．5倍平均树高相对应的特征尺度;（3）芨芨草的平均丛径、冠幅、高度等形态特征在离树干约1．5倍树高处的变化趋势明显有别于其它区域,表明林下植物的格局与形态特征不止受冠层荫蔽作用影响。     

光遗传学在细菌生产调控中的应用进展

合成生物学的发展使得人们可以根据需求对微生物进行改造,作为“工厂”高效地合成催化所需物质,并通过添加化学诱导物的方式对生命过程进行调控。然而,化学诱导的潜在毒性以及不可逆性等限制其应用。光遗传学技术利用特定波长的光信号实现对细胞生命过程的调控,具有特异性、可逆性、高时空分辨率等特点。近年来,人们对不同来源的光敏蛋白进行改造,开发出各种不同波长、不同效应的光遗传元件用于基因回路的构建,进而实现对细菌蛋白合成、代谢过程的调控。光遗传技术在人与细菌之间搭起了实时的信号沟通桥梁,实现更为精准的物质生产调控:(1)通过光控治疗因子的合成分泌进行药物递送;(2)通过代谢通路的控制提高目的产物的催化效率;(3)通过光诱导控制生物活材料的形成。随着探索的深入,更小体积、更多波长、更高效率的光遗传元件将被开发出来,实现多输入的细菌生命活动调控。     

rhEGF缓释微球对糖尿病皮肤溃疡创面修复的 作用

采用W/O/W方法制备聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)载重组人表皮生长因子(rhEGF)缓释微球, 表征了缓释微球形貌和粒径分布, 研究了体外释放行为, 进行了细胞实验和动物实验. 结果显示：微球形貌规则, 粒径均匀; 药物包封率达85.6%; 缓释时间达24 h. 细胞实验表明, 微球比rhEGF原液具有更好的促进细胞增殖作用; 通过观察动物实验中溃疡面积变化、组织病理切片和PCNA表达, 发现微球组治疗效果优于生长因子原液组和空白对照组, 并且具有显著性差异. 本研究为rhEGF缓释微球技术的临床应用提供了重要的科学依据.     

研究报告：抗肿瘤药物长循环高分子脂质体的研究

脂质体作为一种药物基因载体已得到广泛应用,然而其仍然具有物理化学稳定性差、易发生团聚、难以多功能化等缺点．通过使用合成的双亲性高分子共轭亚油酸修饰聚赖氨酸(PC)代替小分子磷脂制备的高分子脂质体(PLs),不仅保留了脂质体的优势,并且克服了上述缺点;通过对高分子进行聚乙二醇(PEG)修饰,可使制备的高分子脂质体具有长循环性．结果表明,高分子脂质体粒径为纳米级,具有药物缓释性能、较低的细胞毒性及较高的细胞内吞效率．     

黄淮海平原林网保护区夏玉米生长过程的数值模拟

利用改进了产量生态学模型ＳＵＣＲＯＳ,对黄淮海平原林网保护区夏玉米的生长过程进行了数值模拟,并与田间监测资料做了比较,分析了影响夏玉米生长的各种生理、生态学因子,结果表明,改进后的模型能成功模拟夏玉米的生长过程,考虑病虫害、杂草影响后,模型输出的叶面积指数、器官生物量与生长监测资料十分一致。与单作农田比较,由于林网地区小气候条件的改善,夏玉米单产提高６．８％左右。播种密度、播种日期与籽粒产量关系的     

宁夏沙湖几种主要荒漠植物成丛性分析

该文对宁夏沙湖地区几种主要荒漠植物成丛或聚集分布的空间特征进行了研究,提出应用成丛性表征植物丛聚水平,并以丛生植物的丛径或散生植物的聚集分布尺度范围衡量植物成丛性的发育程度。其中散生植物的聚集尺度以Riplay's K点格局法进行计算。结果表明,植物的丛聚水平与生境条件密切相关,强日照、干热风、空旷的立地、较高土壤含水率、强透水蓄水能力等生境条件会促进植物成丛性的发育,而蒸腾胁迫低、土壤供水能力较差的生境条件下植物成丛性发育较弱。荒漠植物通过成丛或聚集分布可以形成局部微生境,减少地上部分的水分胁迫,是植物在群落水平适应环境的重要途径。     

工程生物活药在肿瘤免疫治疗中的应用

人体细胞、细菌、病毒等生命体可以改造为工程生物活药,可在患者体内维持生物活性、自我复制并表达基因。相比于传统药物,工程生物活药在体内维持疗效时间长,具备外源基因表达能力,可实现多功能性和稳态调控,且具有独特的靶向、响应等能力。近年来,工程生物活药在肿瘤免疫治疗中的应用受到广泛关注,CAR-T等细胞治疗、溶瘤病毒疗法已在临床中获得良好的疗效,工程菌也在临床和临床前研究中发展迅猛。细胞、细菌、病毒三类活药的特性和治疗机制不同,因此具有不同的设计目的与思路。随着合成生物学技术的发展,工程生物活药将更安全、更高效,也将为肿瘤治疗带来新的机遇。针对工程生物活药在肿瘤免疫治疗中应用的最新进展开展了综述,阐述了不同生物活药的合成生物学设计和免疫治疗机制。     

落叶阔叶林内的光合作用和气孔传导率特征(英文)

本文根据Wang和BMdocchi(1989)最近提出的冠层辐射模型,进一步给出了一个模拟冠层光合作用速率和气孔传导率的模式.模式将冠层中每一层的叶面积分为向光叶、半影叶、和全遮荫叶三种,并分别计算其光合作用速率和气孔传导率。计算得到的光合速率廓线表明,在落叶阔叶林内,冠层下部的叶片常处于光照不足状态;半影效应使得透过林冠达于底部的辐射量增大,这对于林下植物的光合作用是有利的。 模式计算值与实测值之间的微弱差别应归因于纯辐射模型无法考虑湍流输送机制造成的CO_2传输和冠层底部耐荫性叶对于低光照的适应能力。     

干旱区植物群落土壤水盐及根系生物量的空间分布格局

为研究干旱区群落根系生物量的空间分布格局及其与土壤中水分、盐分的关系,以宁夏沙湖地区的沙枣-芨芨草群落为研究对象,以立木冠幅的20%为带宽,由立木向空旷地依次划分8个冠幅梯度带(Z1-Z8),采用分层挖掘法对群落中植物根系生物量密度、土壤含水率、土壤溶液电导率的垂直与水平分布特征进行了研究.结果表明:随着离沙枣立木距离的增加,群落中植物根系生物量密度逐渐减小,总根系生物量密度较高层次的埋深渐次增加,各层次土壤含水率及不同土壤层次间土壤含水率的差异性依次变大,表浅层土壤溶液电导率趋势性上升,但在较深层次,位于立木冠层垂直投影区边缘的Z3带的电导率最低,向沙枣立木方向、空旷地方向两侧递增;同时发现,群落中两种主要物种间根系生物量密度较高的土壤层次总体上相互分离,离立木较近各带出现下层土壤含水率低于上层的逆含水率梯度层.总体上,群落中地下生物量、土壤水分、土壤溶液电导率的垂直与水平分布特征揭示,植物根系吸水与土壤水分蒸发是影响土壤剖面中盐分、水分分布与运动的两个主导因子.