加强生物通识教育，促进理工与生命科学交叉人才培养——以哈尔滨工业大学生物化学公选课教学改革为例

理工科与生命科学的交叉与融合,是今后科学发展的潮流和趋势。生物化学作为面向全校学生的公选课,应更好地发挥介绍生命科学发展、促进学科交叉的作用。结合所在理工科院校自身特点,提出以“打基础,提兴趣,促交叉,重引导”为核心的教改方案。通过优化教学内容打牢理论基础,开设专题介绍促进学科交叉,引入虚拟实验激发学生兴趣,跟进后续课题引导参与科研,使公选课能够切实提升理工科学生生物学素养,发掘跨学科发展潜力。     

伊犁河上游土著鱼类寄生蠕虫的初步调查

伊犁河为国际河流,其发源于我国新疆天山西段在我国境内,流域面积约57万km2。我国境内伊犁河鱼类资源十分丰富,任慕莲1995—1997年,对其进行了调查研究[1],认为我国境内伊犁河有土著鱼类10种。同时发现,由于人类渔业活动的影响,使伊犁河水系的鱼类组成发生了根本性的变化。     

6种水蛭的COⅠ、12S rRNA和16S rRNA基因及分子进化分析

水蛭是一种常见的传统中药,为了解常见蛭类细胞色素氧化酶亚基Ⅰ（COⅠ）、12S rRNA和16S rRNA基因特征和水蛭分子系统进化关系。对常用的入药品种日本医蛭（Hirudo nipponia）、宽体金线蛭（Whitmania pigra）、尖细金线蛭（Whitmania acranulate）和相近物种菲牛蛭（Poecilobdella manillensis）、光润金线蛭（Whitmania laevis）及八目石蛭（Erpobdella octoculata）的COⅠ、12S rRNA和16S rRNA基因进行扩增、测序,利用Mega 5.0分析基因特征、颠换率、分化年代,利用PAUP＊4.10b和MrBayes 3.1.2构建分子系统树。结果表明6种水蛭的COⅠ、12S rRNA和16S rRNA基因全长分别为1534~1536 bp、709~744 bp、1129~1173 bp,GC含量分别为32.35%~34.79%、24.42%~28.49%、24.82%~27.02%,总体颠换率为0.002%~0.760%,分化年代为3.55×106a~9.85×106a;每种水蛭为单系群的支持值均≥82。说明COⅠ、12S rRNA和16S rRNA基因具有种间特异性,可用于6种水蛭的分类鉴别。     

黄泥田土壤真菌群落结构和功能类群组成对施肥的响应

研究长期不同施肥黄泥田土壤真菌群落组成和功能特性,深入认识真菌对不同施肥的响应机理,可以为合理施肥和保证农田土壤健康发展提供科学依据.设置不施肥(CK)、单施无机肥(NPK)、无机肥配施农家肥(NPKM)、无机肥加秸秆还田(NPKS)4个处理,采用Illumina高通量测序和FUNGuild对不同施肥处理下黄泥田土壤真菌群落结构和功能群进行分析.结果表明:从门水平上看,土壤真菌群落主要由子囊菌、担子菌和接合菌构成,且以子囊菌为主(47%~74%).NPKM和NPKS处理中子囊菌的相对丰度分别为49%和47%,显著低于CK(71%)和NPK(74%)处理,从目水平上看,减少的主要为肉座菌、格孢腔菌和散囊菌.NPKM和NPKS处理担子菌相对丰度分别为18%和28%,高于CK(14%)和NPK(10%)处理,从目水平上看,增加的主要为银耳菌、糙孢伏革菌和伞菌.与CK相比,单施无机肥降低了担子菌含量.不同施肥处理均在一定程度上增加了接合菌门的丰度,从目水平看,以内囊霉菌和粪蛙霉菌为主.NPK处理真菌α多样性指数显著低于其他处理,NPKM和NPKS处理的丰富度指数(Chao1和ACE)高于CK和NPK处理.不同处理之间真菌的营养类型以腐生营养型为主(48%~57%),NPKM和NPKS处理的共生营养型真菌相对丰度为17%,显著高于CK和NPK处理,增加的以丛枝菌根真菌、外生菌根真菌为主.NPK处理动物病原菌含量(10%)显著高于其他处理.冗余分析(RDA)结果表明,土壤含水量、孔隙度和盐度是影响真菌群落结构和功能类群组成的主要因子,其次为有机质和总氮.长期单施无机肥降低真菌种群多样性,增加致病菌含量,不利于土壤健康,而有机无机肥配施可在一定程度上提高真菌种群丰富度指数和共生真菌比例,有利于保持黄泥田稻田土壤健康的生态环境和真菌群落的多样性.     

梭鱼早期发育阶段体色形成与鳍的分化

采集池塘育苗的39日龄之前的梭鱼(Liza haematocheila)仔、稚、幼鱼,对其早期发育阶段体色的变化以及鳍的发生、发育进行了连续观察。初孵仔鱼体表不具黑色素,仅卵黄囊具黑色素,孵化后2日龄体表黑色素增加,鳍膜无色透明。8日龄仔鱼开始变得不透明,腹侧有黑色线状斑点。在18~19日龄仔鱼转化为稚鱼时,鱼体背部具大量雪花状黑色素颗粒,在透色光下可观察到淡黄色斑点(黄色素)。30日龄幼鱼与成鱼相似,体表具淡白色,背褐腹白。梭鱼仔鱼在早期发育阶段各鳍的发育顺序是:胸鳍→尾鳍→腹鳍→背鳍→臀鳍→第二鳍棘。初孵仔鱼,鳍褶从头部后缘向后绕过尾部,终止于卵黄囊后缘油球外侧。2日龄仔鱼具胸鳍芽,全身由鳍膜包裹,5日龄仔鱼胸鳍和尾鳍鳍膜已具有相当的运动能力,能够起到推动和维持身体平衡的作用。梭鱼鳍在早期发育过程中最明显的变化是尾鳍的生长和鳍节的发育。梭鱼仔鱼在12日龄时出现腹鳍棘芽基,15日龄时第二背鳍棘出现。17日龄,尾椎骨向上弯曲,尾鳍基本发育完成,长鳍条16根,具10节,中间几根棘条末三节二向分叉,短鳍条上下各6~8根;背鳍有鳍条11根,具5节,最外侧鳍棘具刺,基部有支鳍骨。至30日龄,梭鱼幼鱼各鳍发育完全,与成鱼相似。     

大头蛙和脆皮大头蛙线粒体3个基因的测定及两栖类亲缘关系研究

现存的两栖类系统发生关系一直存在争议,特别是3个目间的亲缘关系。本文设计了5对引物,扩增和测定了大头蛙和脆皮大头蛙线粒体12S和16S rRNA基因和Cytb基因的全序列。在对所测序列进行分析的同时,基于3个基因全序列的相加数据,运用MEGA 3.1和PHYLIP 3.64软件中的NJ法、MP法和ML法,对两爬类17个物种,以鱼类非洲肺鱼为外群,重建出3个树形完全一致的分子系统树。研究结果显示:现存两栖类中无尾目和有尾目为姐妹群关系,并推断有尾目内小鲵科和隐鳃鲵科亲缘关系较近。此外,在研究两栖类系统发生关系方面,作者分析前人研究中产生两种不同观点的可能原因,同时总结了在此类研究中产生偏差的几种影响因素。     

库克Noni果汁多糖含量及分子量测定

建立测定库克Noni果汁中多糖含量及分子量的方法。通过醇沉法分离Noni果汁多糖,进一步分离纯化得到均一多糖组分;用精制Noni果汁多糖测得该多糖对葡萄糖的换算因子,对多糖含量进行定量测定;并通过SE-HPLC(Size Exclusion-High Performance Liquid Chromatography)法测定了该多糖的相对分子量。结果表明,多糖含量测定方法简便可行,供试液在4 h内显色稳定,重现性较好,平均回收率为99.3%,RSD为1.93%(n=3);测得该多糖的相对分子量为1140 KDa。     

应用正交旋转组合设计构建测定条件对木聚糖酶活力影响的数学模型

通过正交旋转试验,探讨了反应温度（X1）、pH值（X2）、反应时间（X3）、底物浓度（X4）、DNS用量（X5）5个测定条件对木聚糖酶活力（Y）测定结果的影响,并构建了测定条件对木聚糖酶活力影响的数学模型：Y=10．2950＋1．6563X1-0．0704X2＋0．3179X3＋1．7004X4-1．3413X5＋0．0669X1X2＋0．2094X1X3＋0．7631X1X4＋0．3301X1X5＋0．1256X2X3-0．0881X2X4＋0．1544X2X5＋0．2596X3X4＋0．1469X3X5-0．2594X4X5-0．4121X1^2-0．1258X2^2-0．2233X3^2-0．8358X1^2＋0．5217X3^2．实验结果表明：反应温度、底物浓度和DNS用量对木聚糖酶活力测定结果有极显著影响．     

基于树轮宽度数据重建的阴山东部过去399年降水变化

基于阴山东部油松树轮样芯,建立采样区域树轮宽度年表,并计算器测时期(AD 1952—2007)月均温和月降水量与树轮宽度年表的相关系数。结果表明: 树轮宽度年表与上一年9月至当年6月降水量变化的相关性最高(r=0.73,n=56,P<0.01),基于此重建了阴山东部过去399年(AD 1619—2017)上一年9月至当年6月的降水量变化历史。该重建解释了器测时期上一年9月至当年6月降水量54.9%的方差,经“留一法”交叉验证和分段独立检验证明,重建方程稳定可靠。在年代际尺度上,过去399年存在4个湿润时期(AD 1619—1663、AD 1705—1711、AD 1945—1963和AD 1979—2017)和4个干旱时期(AD 1734—1767、AD 1786—1814、AD 1839—1867和AD 1888—1942)。其中,AD 1979—2017是最湿润的时期,而AD 1888—1942是干旱持续最长的时段,包含最干旱时期1920s晚期。功率谱分析显示,过去399年该区降水具有2～7年和125年准周期变化。通过与邻近区域重建对比及空间相关分析表明,本降水重建序列可以较好地代表研究区域的降水变化。     

黔中地区火灾对马尾松外生菌根真菌群落的影响

林火会对森林植被及其相关联的微生物群落产生重要影响。为揭示火灾对马尾松外生菌根真菌(ectomycorrhizal fungi,EMF)群落的影响,本研究以火灾马尾松林为研究对象,以周边立地条件相对一致、未火灾马尾松林为对照,采用形态鉴定与分子生物学技术相结合的研究方法,分析火灾对马尾松EMF群落的影响。共鉴定出马尾松EMF OTUs 69个,隶属于2门7纲15目18科23属,且担子菌门丰富度明显高于子囊菌门。火灾显著改变了马尾松EMF群落的组成和结构,其中火灾马尾松林中EMF群落的优势属主要为蜡蘑属Laccaria、红菇属Russula和棉革菌属Tomentella,未火灾马尾松林中EMF群落的优势属主要为乳菇属Lactarius、棉革菌属Tomentella和土生空团菌属Cenococcum。火灾样地马尾松的EMF群落相对于对照样地在组成与结构上存在明显差异,表现出特有OTUs高于共有OTUs。相对于未火灾马尾松林,火灾马尾松EMF群落的多样性指数和丰富度指数呈下降趋势(P>0.05)。RDA分析表明,pH和TP是影响马尾松EMF群落的重要环境因子。综上所述,火灾干扰是影响黔中地区马尾松EMF群落的重要生态因素之一。