基于成果导向教育理念的“微生物工程工艺与设备”课程教学改革与实践

"微生物工程工艺与设备"课程是生物工程专业的核心课程,具有较强的实践性和应用性。将成果导向教育理念引入到该课程教学改革中,围绕三个方面进行:明确课程培养学生的能力,制定课程的预期学习产出;在预期学习产出的基础上优化教学过程,通过整合教学内容,构建"课堂理论强化—网络教学平台—现场教学—仿真模拟"多元立体化教学平台,强化学生的主体地位,实现预期学习产出;建立合理的学习考评体系,评估学习产出,促进课程持续改进。     

杉木人工林林分叶面积动态变化规律

叶面积与树木生长密切相关,是量化树木潜在生产能力的重要因子,其动态变化直接驱动林木生长的变化,但目前学者们对于林分叶面积动态变化规律却持有不同的观点。以亚热带不同气候区杉木人工林为研究对象,基于54个样地,共144株解析木的数据,采用6种生长方程通过非线性混合效应模型分别构建杉木单木叶面积模型和林分密度模型,将二者相乘得到林分叶面积动态变化模型,进而探究其动态变化规律。结果表明,以样地作为随机效应因子,考虑Logistic方程a参数上的随机效应,同时不考虑异方差结构的混合模型(样地水平)作为单木叶面积的最优模型;以地区作为随机效应因子,考虑Logistic方程a参数上的随机效应,同时不考虑异方差结构的混合模型(总体平均水平)作为林分密度的最优模型;林分叶面积动态变化呈单峰形式,幼龄阶段增长较快,达到峰值后迅速下降,之后下降幅度减少。本研究在考虑林分自然稀疏的前提下从生长模型的角度证明了杉木林分叶面积动态变化呈单峰型,而非达到顶峰后保持不变,同时也表明林分叶面积达到顶峰后下降是由于林分密度的降低引起的。研究结果对于合理经营不同气候梯度的杉木人工林具有重要意义。     

暴露生态学视角下绿地暴露健康效益研究进展

城市绿地与居民健康福祉密切相关,绿地暴露所带来的多重健康效益已经成为耦合城市生态与健康科学的前沿热点议题。尽管绿地健康效应的综述研究并不鲜见,但是目前仍缺乏基于统一理论框架视角下对绿地暴露健康效益的系统综述。近期提出的暴露生态学作为一个耦合"自然生态系统-生态暴露-健康效应"框架体系,能够全面剖析、归纳已有绿地暴露健康效应研究,并指引未来相关领域研究发展。因此,研究在暴露生态学研究视域下,在主体-现实,客体-现实,主体-虚拟,客体-虚拟界面下进行了研究进展的综述分析,并指出了研究截面(尺度)单一、阈值研究与虚拟(及多感官)研究不足等问题。最后提出了未来研究展望:(1)构建跨时空、多尺度的绿地暴露测度模型,并量化绿地健康之间的因果效应;(2)构建阈值模型,分析健康促进的绿地暴露主体阈值与客体阈值;(3)探索绿地特征、暴露方式和剂量、多感体验对健康的影响。研究成果可以进一步加深对相关领域前沿与不足的认识,也可以进一步促进暴露生态学理论体系的丰富和完善。     

粪便微生物宏基因组来源L-天冬酰胺酶的性质表征及应用研究

l-天冬酰胺酶是氨基酸代谢的关键酶,广泛应用于食品和医药领域,肠道菌群及其产生的l-天冬酰胺酶与宿主健康和疾病关系密切。【目的】获取肠道微生物来源的新型l-天冬酰胺酶,并对其进行性质表征和应用研究。【方法】以西黑冠长臂猿粪便微生物宏基因组为模板,克隆l-天冬酰胺酶基因,并在大肠杆菌中表达;对表达出的酶进行酶学性质研究,并用于处理薯条和癌细胞。【结果】克隆获得l-天冬酰胺酶基因NCasn5,全长996 bp,重组酶NCasn5分子量大小为37.296 kDa,最适pH为8.0,最适温度为60 ℃,K_m和V_max值分别为(3.33±0.21) mmol/L和(836.30±13.91)µmol/(min·mg),37 ℃体外血清半衰期约69 h。NCasn5能降低薯条中69.35%的丙烯酰胺含量,抑制人肝癌细胞QGY-7703和人恶性黑色素瘤细胞A-375细胞的生长。【结论】本研究获得的新型l-天冬酰胺酶,具有良好的热稳定性和较长的血清半衰期,不仅无谷氨酰胺酶活性,还能减少油炸薯条中丙烯酰胺的含量,也能诱导癌细胞QGY-7703和A-375凋亡,在食品加工及医药领域具有潜在的应用价值。     

牧户的草原生态补偿政策满意度与支持度——基于CSI框架和SEM的检验

从生计和生态双重维度探究牧户的草原生态补偿政策满意度与支持度,对于深化草原生态补偿制度改革,促进草原生态文明建设和牧区绿色发展,具有重要的理论与现实意义。基于马克思“生态经济人”预设的微观视角,以费耐尔满意度逻辑模型(CSI)为理论框架,使用2020年若尔盖草原574个牧户调研数据,通过反映性指标的结构方程模型(SEM),对牧户草原生态补偿政策满意度和支持度的因果机制进行了多变量、多路径的验证性分析。结果表明：(1)牧户对生计收入和生态质量越重视、“生态经济人”理性越高,其政策满意度就越高,生态保护的心理主动性也越大,相对效应大小=0.271。(2)牧户对政策实施结果的质量评价,是牧户政策满意度和支持度的主要影响因素,相对效应大小=0.518。(3)牧户对政策实施效果的价值感知,将会直接提升其政策满意度,并进一步促进其生态保护理性,相对效应大小=0.312。因此,提高牧户对草原生态补偿政策的满意度与支持度,应重点从三个维度综合施策：首先,应重视发展草原生态文化,培育牧户生态经济理性。其次,要稳步提升生态补偿标准,加强草原保护的工作力量,提升政策实施结果的质量。最后,草原生态补偿要重点加...     

积雪变化对陆地生态系统植被特征和土壤碳氮过程的影响

在季节性积雪地区,冬季气候变暖导致积雪变薄、积雪不连续、融雪提前及雪盖面积缩小等现象。然而相较于氮沉降、增温、降水变化等全球变化因子,目前尚缺乏积雪因子对陆地生态系统过程和功能影响的系统报道。为加深人们对积雪特征变化生态后果的认知,综述了积雪深度和融雪时间变化对植被物候和群落组成、凋落物分解、土壤碳氮过程、温室气体排放和土壤微食物网(土壤动物和微生物)的影响。由于模拟积雪变化手段不同和复杂的气候、土壤背景,生态系统各要素对积雪特征变化的响应规律存在较大的分异和不确定性。例如,在未来气候变暖导致积雪变薄和融雪提前情景下,植被物候提前,生长季延长,导致生产力增加和凋落物数量增加,禾草比例减少导致凋落物质量增加,早春温度高刺激微生物活性,凋落物分解速率高,促进土壤碳氮周转过程。但积雪减少和融雪提前导致的早春低温和夏季干旱也可能引起植被生产力下降,凋落物数量减少质量降低,土壤微生物活性低,分解速率低,从而减缓碳氮周转过程。此外,积雪特征变化对植被特征和土壤碳氮过程影响相关研究目前还存在以下问题：1)积雪深度和融雪时间对生态系统的影响是否存在交互效应仍缺乏关注,且积雪变化对后续生长季是否存在持续...     

污水处理厂生物气溶胶抗生素抗性污染特征、来源及潜在风险

污水处理厂是抗生素抗性基因（antibiotic resistance genes,ARGs）和抗生素抗性细菌（antibiotic resistant bacteria,ARB）重要的源和汇,生物气溶胶是ARGs和ARB自污水处理厂向周边环境释放的关键载体。目前缺乏对污水处理厂生物气溶胶抗生素抗性污染特征、来源及潜在风险的系统性总结。本文从采样方法、检测方法、逸散特征、来源、潜在危害和风险评估等方面对污水处理厂抗生素抗性污染研究现状进行综述。惯性采样法和过滤法是常用的污水处理厂抗生素抗性生物气溶胶主要采集方法,而宏基因组测序、组装和分箱为其ARGs组成、可移动性和宿主提供了有效的检测方法,抗多药类、抗杆菌肽类、抗氨基糖苷类、抗四环素类、抗β-内酰胺类、抗磺胺类、抗大环内酯类和抗糖肽类等抗性基因在污水处理厂PM₁₀、PM_2.5和PM_1.0颗粒物中广泛检出。格栅间、生化反应池和污泥处理单元是污水处理厂PM₁₀、PM_2.5和PM_1.0负载ARGs和ARB的主要释放单元。污水处理厂不同粒径生物气溶胶中致病性ARB的存在增加了抗生素治疗的难度,而污水和污泥对ARGs和ARB的释放起到了重要的源的贡献。本文在研究内容、研究技术和控制策略等方面也提出了相关展望,以期为污水厂生物气溶胶抗生素抗性污染的监测和防护提供参考和借鉴。     

长期养分添加对贝加尔针茅草原土壤微生物群落的影响

土壤微生物是土壤生态系统的重要组成部分,是土壤生态系统物质循环和能量流动的主要参与者,在维持土壤生态系统过程和功能方面发挥着关键作用。以内蒙古贝加尔针茅草原为研究对象,采用磷脂脂肪酸(PLFA)技术,探讨连续12年氮(N)、磷(P)、钾(K)养分单一添加和复合添加条件下草地土壤理化性质、微生物群落结构特征的变化及其主要影响因素。结果表明,长期养分添加条件下,土壤有机碳和全氮均无显著变化,但磷(P、NP、PK、NPK)和钾(K、NK、PK、NPK)添加处理分别显著提高了土壤速效磷和速效钾含量(P < 0.05)。单一氮添加显著增加了土壤硝态氮和铵态氮含量,并显著降低了土壤pH值(P < 0.05)。单一磷和钾添加均提高了土壤细菌、真菌、放线菌和总PLFA含量,而单一氮添加和复合养分添加(NP、NK、PK、NPK)均显著降低了以上指标的含量(P < 0.05)。此外,各养分添加处理均未显著改变革兰氏阳性细菌与革兰氏阴性细菌比(G⁺/G^-),但含氮的复合添加处理(NP、NK、NPK)均显著降低了真菌与细菌比 (F/B) (P < 0.05)。相关性分析结果表明,多种微生物PLFA含量与速效磷和铵态氮显著负相关,与土壤pH值显著正相关。基于冗余分析和随机森林模型分析发现土壤pH值和土壤磷含量是影响土壤微生物群落特征的主要驱动因素。综上,长期养分添加显著改变了土壤速效养分含量和土壤pH值,并显著影响了土壤微生物群落结构。     

新疆风力发电减碳效益全生命周期评估

风力发电减碳效益评估有助于从减碳角度更好制定能源发展相关政策。以风力资源总体丰富且亟需发展风力发电以实现能源系统脱碳的新疆为研究区,将生命周期方法与风力发电模型结合,在省、市级尺度分别评估了风力发电全生命周期的排放水平及发电效益,核算了风力发电相对于火力发电和光伏发电的减碳效益,有效弥补了传统生命周期评估中空间差异考虑不充分的问题。结果表明,风机全生命周期平均发电量为13.1×10⁷ kWh,风力发电全生命周期共排放3944.24 tCO₂-eq,通过材料处置回收和循环再利用可减少1424.79 tCO₂-eq。新疆发展风力发电具有低排放强度和高减碳效益的特点,与火电相比可减少97.44%排放,减碳效益平均可达906.72 gCO₂-eq/kWh,并且应优先布局在哈密、巴音郭楞蒙古自治州和北屯市;与光伏相比,减碳效益可分别达到43.85 gCO₂-eq/kWh(衰减率DR=1%)和169.84 gCO₂-eq/kWh(DR=3%),此情景下风电应主要部署在克孜勒苏柯尔克孜自治州、喀什和和田。在风电减碳效益较差地区如石河子市、铁门关市和双河市应考虑利用本地充足太阳能资源发展光伏发电。需注意风电的排放强度和减碳效益在局地小尺度评估中存在不确定性,获取更精细的结果仍需进一步评估。未来应大力发展新疆本地的风电产业,打造绿色供应链和加快发展处置回收技术以增加减碳效益。     

维生素C对嗜酸乳杆菌GIM1.208 β-葡萄糖苷酶激活效应及分子互作关系

【背景】研究发现维生素C(vitaminC,VC)对嗜酸乳杆菌GIM1.208β-葡萄糖苷酶(β-glucosidase, BGL)具有明显激活作用。【目的】探究VC对BGL的影响特性以及二者互作关系。【方法】通过对硝基苯酚法、电化学法、Zeta电位法及核磁共振氢谱法研究VC对BGL的活性影响及互作特性。【结果】VC对BGL催化底物活性具有明显促效作用,Km=1.167 mmol/L,Vmax随着VC浓度增大而增大;VC浓度为3.5%时酶活性达到最高;在VC浓度为3.5%、温度低于30℃时,酶活性受温度影响较小,VC对BGL具有良好的稳定作用,相对酶活保持在90%以上。VC与BGL结合,两者存在弱静电作用且两者的相互作用使得VC的电氧化反应变得更加容易,同时推测VC分子中乙二醇支链片段与BGL之间存在氢键作用。【结论】VC对BGL具有明显激活作用,试验探究了两者作用力类型及作用位点,为BGL应用及天然酶激活剂的高效利用提供设计理论参考。