“新工科”背景下环境生物技术双语教学的改革策略与实践反思

“新工科”建设是以培养工程实践能力、创新能力和国际竞争力的高素质复合型人才为目标,双语课程已成为培养既懂专业又能进行国际交流的复合型人才的有效手段之一。然而,大多数双语课程教学效果不是很理想。本文在分析当前双语教学普遍存在问题的基础上,以环境生物技术双语课程为例,从教学模式构建、质控体系建立、教材选用和考核方式优化等方面探讨了改进的策略,从提高教师教学能力、学生学习热情和学校政策保障等方面总结了既往的经验和不足,以期为提高双语教学效果提供借鉴。     

新工科背景下生物反应工程课程的多元化教学模式 改革与探索

生物反应工程作为一门理论性与应用性都很强的专业课程,在生物工程等相关专业的课程设置中处于桥梁和纽带地位,对新型应用型工科人才的培养发挥着重要的作用。但由于该课程中公式等抽象理论知识过多,导致学生学习效率十分低下。因此,为了适应新工科教育背景下对创新型人才培养的需求,提高学生的学习兴趣和积极性,并培养学生的自主学习等创新能力,教学团队在课程教学中通过引入虚拟仿真技术、开展微课教学、采用案例式教学模式、利用科研平台等多元化方式,对该课程的教学模式、方法和手段尝试改革和探索,取得了一定的教学效果,并就此进行了一些探讨,以期能为相关课程的教学改革提供一些思路和启示。     

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。     

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。     

中华蜜蜂AcNPC2b的原核表达和鉴定

[目的]中华蜜蜂Apis cerana cerana(简称中蜂),其胞内胆固醇转运体AcNPC2a能够识别并结合几种微生物的细胞壁,AcNPC2存在于该蜂触角,参与嗅觉通讯,关于AcNPC2b的功能尚未见报道.[方法]通过对中华蜜蜂AcNPC2b基因进行原核表达,以纯化的重组蛋白免疫小鼠,制备多克隆抗血清;利用荧光定量PCR和免疫印迹检测AcNPC2b的转录活性及蛋白水平,通过微生物结合测定对AcNPC2b的功能进行探索.[结果]中蜂AcNPC2b含有信号肽和ML结构域,具有3个二硫键,与果蝇Drosophila melanogaster DmNPC2b聚为一个亚枝.荧光定量qRT-PCR检测发现,感染中蜂囊状幼虫病毒(Chinses sacbrood virus,简称CSBV)的幼虫体内AcNPC2b基因的表达呈现出先微弱下调再持续上调的趋势.获得了约16ku的重组蛋白AcNPC2b并制备了多克隆抗体,免疫印迹结果表明,中蜂AcNPC2b蛋白在工蜂头、胸与中肠中的表达量最高,触角、马氏管与脂肪体中次之.AcNPC2b蛋白在正常与感染CSBV病毒的中蜂幼虫中均有表达,且在感染CSBV的中蜂幼虫中有微弱上调.重组蛋白AcNPC2b微生物结合测定实验结果显示中蜂AcNPC2b重组蛋白均能与活的大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、芽孢杆菌以及白僵菌结合.[结论]正常与感染CSBV病毒的中蜂幼虫体内AcNPC2b基因转录水平和AcNPC2b蛋白的表达含量存在差异,重组蛋白AcNPC2b具有识别并结合病原菌的能力,为后续深入研究AcNPC2b蛋白的分子功能奠定了一定理论基础.     

“层次一体化”教学模式在《环境工程微生物学实验》课程改革中的应用

在《环境工程微生物学实验》课程教学改革中,提出了应用"层次一体化"教学模式的理念,并阐述了具体的实施方案。通过对该课程的教学内容、教学方法和考核方法三个方面的改革,体现该教学模式的层次递进和系统全面的特点。实践表明,该教学模式可有效增强该课程的实践功能,促进教学效果的提高,同时还非常有助于提升学生的综合素质和创新能力。