以环境育人为理念的本科教学实验室管理模式探讨

本科教学实验室是开展本科生实验教学的主要场所,如何通过实验室的管理有效提升学生实验素养值得探索。文中主要介绍了将“6S (整理 (Seiri)、整顿 (Seiton)、清扫 (Seiso)、清洁 (Seiketsu)、素养 (Shitsuke)、安全 (Safety) 六项要素) 管理”理念引入本科教学实验室管理的应用实践与效果,特别是实验室环境管理、实验室安全管理、物品定位管理、试剂和耗材管理、学生培训和考核等方面的具体做法。通过实施“6S管理”,实验室环境得以改善,学生的实验素养得到提高,本科实验教学的质量得到改善和提高,达到环境育人的目的。这为高校教学实验室的建设和有效管理提供可推广、可操作的经验。     

不同品种玉米对草地贪夜蛾生长发育及繁殖的影响

为评价新入侵害虫草地贪夜蛾对我国不同品种玉米的为害潜能,本文采用组建实验种群生命表的方法研究了草地贪夜蛾对3种甜质型玉米(穗甜1号、正甜68和华金甜1号)以及3种糯质型玉米(京科糯2000、广黑甜糯和广糯1号)的生存适合度,分析了草地贪夜蛾生物学指标与玉米叶片主要营养物质及粗纤维含量间的相关性。结果表明: 取食甜质型玉米的草地贪夜蛾的幼虫存活率、蛹重、雌成虫产卵量均显著高于取食糯质型玉米;取食甜质型玉米草地贪夜蛾的内禀增长率介于0.1566～0.1843,净生殖力介于187.97～353.35,也均高于取食糯质型玉米(内禀增长率介于0.0998～0.1465,净生殖力介于25.89～95.34),表明取食甜质型玉米的草地贪夜蛾具有更高的种群增长能力。甜质型玉米叶片中主要营养物质维生素C、淀粉、可溶性糖、蛋白质、脂肪、总氨基酸及粗纤维的含量普遍高于糯质型玉米,草地贪夜蛾的净生殖力与维生素C、淀粉、可溶性糖、蛋白质及粗纤维的含量均存在显著正相关关系。草地贪夜蛾在甜质型玉米上具有更高的生存适合度。     

鼠李糖乳杆菌LV108及其发酵乳免疫调节作用的比较

目的探讨鼠李糖乳杆菌LV108及其发酵乳对免疫抑制小鼠免疫功能的调节作用。方法将BALB/c小鼠随机分为5组,每组10只,即空白组(正常小鼠)、模型组(免疫抑制小鼠)、药物组(免疫抑制小鼠食物中添加左旋咪唑)、LV108菌悬液组(免疫抑制小鼠食物中添加LV108菌悬液)和LV108发酵乳组(免疫抑制小鼠食物中添加LV108发酵乳),除空白组外其余组构建免疫抑制小鼠模型。干预4周后,分别测定各组小鼠体质量和脏器指数,血清中白细胞介素2(IL2)、肿瘤坏死因子α(TNFα)和免疫球蛋白G(IgG)含量,血清溶血素含量、耳肿胀度和肝、脾巨噬细胞吞噬能力。结果相比模型组,LV108菌悬液组和LV108发酵乳组小鼠体质量增长速度、脏器指数、血清IL2与IgG水平、血清溶血值、耳肿胀度和巨噬细胞吞噬能力显著升高(均P<0.05);在脾脏指数、血清IL2与TNFα水平、血清溶血素含量和耳肿胀度免疫指标上,LV108菌悬液组与LV108发酵乳组之间比较差异具有统计学意义(均P<0.05)。结论LV108菌体及发酵乳对免疫抑制小鼠具备较全面的免疫调节作用,均可提高小鼠的自身免疫力;LV108发酵乳对小鼠的免疫调节作用强于LV108菌体。     

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。     

存在睡眠呼吸异常的慢病患者呼吸影响心率变异性的初步分析*

目的: 基于整体整合生理学医学理论提出的呼吸引起循环指标变异的假说,分析研究存在睡眠呼吸异常的慢病患者睡眠期间呼吸和心率变异之间的相关关系。方法: 纳入存在睡眠呼吸异常且呼吸暂停低通气指数（AHI）≥15次/小时的慢病患者11例,签署知情同意书后完成标准化症状限制性极限运动的心肺运动试验（CPET）和睡眠呼吸监测,计算分析病人睡眠期间波浪式呼吸（OB）期与正常平稳呼吸期的呼吸鼻气流、心电图R-R间期心率变异的规律。结果: 存在睡眠呼吸异常的慢病患者CPET峰值摄氧量（Peak VO₂）和无氧阈（AT）为（70.8±13.6）%pred和（71.2±6.1）%pred;CPET有5例存在运动诱发的波浪式呼吸（EIOB）,6例为呼吸不稳定,提示整体功能状态低于正常人。本组慢病患者AHI为每小时（28.8±10.0）次,睡眠呼吸异常总时间占睡眠总时间的比值为（0.38±0.25）;OB周期的平均时间长度为（51.1±14.4）s。本组慢病患者正常平稳呼吸期的呼吸周期数与心率变异周期数的比值（B-n/HRV-B-n）为1.00±0.04,每个呼吸周期节律的心率变异平均幅度（HRV-B-M）为（2.64±1.59） bpm,虽然低于正常人（P<0.05）,但却与无睡眠呼吸异常的慢病患者相似（P>0.05）;HRV-B-M的变异度CV（HRV-B-M的SD/x）为( 0.33±0.11）,期间血氧饱和度（SpO₂）虽略低,但并无明显规律性下降与上升。本组慢病患者的OB期间呼吸周期数与心率变异周期数（OB-B-n/OB-HRV-B-n）比值为（1.22±0.18）,OB期每个呼吸周期节律的心率变异平均幅度（OB-HRV-B-M）为（3.56±1.57）bpm及其变异度（OB-CV =OB-HRV-B-M的SD/x）为（0.59±0.28）,每个OB周期节律的心率变异平均幅度（OB-HRV-OB-M）为（13.75±4.25）bpm,OB期间低通气时SpO₂出现明显的下降,OB期间SpO₂平均变异幅度（OB-SpO₂-OB-M）为（4.79±1.39）%,OB期的OB-B-n/OB-HRV-B-n比值、OB-HRV-OB-M比其正常平稳呼吸期对应指标显著增大（P<0.01）。OB-HRV-B-M虽然与正常平稳呼吸期HRV-B-M相比差异无统计学意义（P>0.05）,但其变异度OB-CV却显著增大（P<0.01）。结论: 睡眠呼吸异常的慢病患者OB期的心率变异幅度大于其正常平稳呼吸期,当呼吸模式发生改变时心率变异也发生明显改变,其平稳呼吸期的呼吸周期数与心率变异周期数的比值与正常人以及无睡眠呼吸异常的慢病患者相同,证实心率变异为呼吸源性;而其OB期间心率变异周期数相对于呼吸周期减少直接源于此时的低通气或者呼吸暂停,心率变异也是呼吸源性。     

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。