基于模型构建提升生物学学科能力的教学设计——以“药物‘环游’记之血液循环途径”为例

在“血液循环途径”一节的教学中,围绕体循环与肺循环过程构建模型,关注对模型的评价与改进,在逐步完善模型的过程中,深化学生对血液循环系统结构与功能的理解。整个教学过程中注重学生的学习理解、实践应用及迁移创新等学科能力的发展,培养学生归纳与概括、模型与建模等科学思维。     

ε-聚赖氨酸抑菌性能的研究进展

ε-聚赖氨酸(ε-poly-L-lysine,ε-PL)是抑菌谱广泛的天然抑菌剂,由通过α-羧基与ε-氨基连接的25–35个赖氨酸聚合而成。ε-PL主要由白色链霉菌发酵生产所得,比化学生产更加高效和环保。ε-PL具有水溶性好、耐热和对环境无污染等特点,具有良好的应用前景。本文从发酵生产入手,着重综述了ε-PL对各种微生物抑菌性能、抑菌机制及抑菌机制模型的研究进展。推测ε-PL是通过对细胞膜的破坏而改变细胞的通透性,或者作用到细胞内引起活性氧(reactive oxygen species, ROS)胁迫而影响调节基因的表达,从而起到抑菌作用。根据这2种抑菌方式分别建立了相应的抑菌模型,即毡毯模型和ROS诱导细胞凋亡模型。本文可为ε-PL对微生物抑制性能的深入研究提供依据,同时也提出了ε-PL抑菌机制的新模型,为扩展ε-PL应用领域提供了一定的参考。     

乌鲁木齐市道路林带土壤抗重金属细菌的筛选及重金属去除能力

【背景】道路重金属污染问题日益严峻,寻找高效的微生物资源用于环境修复已迫在眉睫。【目的】从乌鲁木齐市道路林带土壤中筛选抗重金属菌株,并对其重金属去除能力进行探究。【方法】使用含5种重金属离子(铅、镉、锌、铜、镍)的4种培养基进行抗性菌株筛选,通过形态学特征和16S rRNA基因序列进行鉴定,采用电感耦合等离子体发射光谱仪(inductively coupled plasma optical emission spectrometer,ICP-OES)检测分离株对重金属离子的去除情况。【结果】4种分离培养基中,TSA是抗重金属菌株筛选的最适培养基,共筛选出16株抗重金属菌,其中4株抗Pb菌、4株抗Cd菌、4株抗Zn菌、3株抗Cu菌和1株抗Ni菌,其抗性分别高达3 000、800、600、300和400mg/L,16株菌中以芽孢杆菌属(Bacillus)数量最多。在初始浓度为700mg/L Pb²⁺下,菌株Pb6的去除率高达92.48%,菌株Pb11、Pb3和Pb9的去除率分别为27.70%、40.37%和58.88%;在200mg/L Cd²⁺...     

新疆阿克苏地区一株羊源沙门菌及其小菌落变异株的生物学特性

【背景】小菌落变异株(smallcolonyvariant,SCV)是一种具有独特的表型及致病特征且生长缓慢的细菌亚群,而国内鲜有关于食源性沙门菌SCV的研究报道。【目的】为食源性沙门菌的防治及动物性食品安全提供实验数据。【方法】使用氨基糖苷类抗生素对羊源胆汁中分离的沙门菌进行实验室诱导得到SCV,然后分别对野生株和诱导株的菌落形态、生长、生化特性、营养缺陷型检测、运动性、耐药性检测及耐药基因、毒力基因、生物被膜形成能力进行比较和分析。【结果】经卡那霉素诱导获得一株血红素依赖型沙门菌SCV,与野生株相比,诱导株生长缓慢,低于野生株84%,不利用柠檬酸盐,溶血能力增强40%,对磺胺类和氨基糖苷类药物的耐受性增强,生物被膜形成能力减弱45%,运动能力减弱78%。【结论】沙门菌SCV的生长和生理生化特性与野生株相比有显著差异,使得沙门菌SCV的分离鉴定尤为困难;并且SCV的致病性与耐药性等方面的变化可能给沙门菌病的防治带来更大挑战,其机制还有待深入研究。     

烟草品种、育苗方式和烟蚜来源对烟蚜茧蜂寄生能力的影响

【目的】本研究旨在筛选出适合烟蚜茧蜂Aphidius gifuensis寄生烟蚜Myzus persicae的烟草品种、育苗方式和烟蚜来源,为烟蚜茧蜂人工繁殖和复壮提供科学参考。【方法】采用盆栽法,调查了不同烟草品种(云烟87、K326、翠碧1号和红花大金元)繁殖烟蚜若蚜、不同来源烟蚜(来自烟区、来自非烟区和室内繁殖种群)若蚜和烟草不同育苗方式(土壤育苗和湿润育苗)繁殖烟蚜若蚜时,烟蚜茧蜂成蜂对烟蚜若蚜的寄生率以及成蜂羽化率、寿命、体型大小和雌蜂比。【结果】结果表明,不同烟草品种繁殖烟蚜若蚜对烟蚜茧蜂成蜂寄生率存在显著影响。其中,在红花大金元和翠碧1号繁殖烟蚜上的烟蚜茧蜂成蜂寄生率分别比在K326繁殖烟蚜上的烟蚜茧蜂成蜂寄生率高19.00%和14.00%,但对烟蚜茧蜂的其他指标没有显著影响;不同烟蚜来源对烟蚜茧蜂寄生率也存在显著影响,其中,烟蚜茧蜂成蜂对非烟区烟蚜若蚜和烟区烟蚜若蚜的寄生率比对室内繁殖种群烟蚜若蚜的寄生率分别高20.25%和16.75%,但对烟蚜茧蜂成蜂的羽化率、寿命、体型大小和雌蜂比没有显著影响;烟草不同育苗方式对烟蚜茧蜂成蜂的寄生率无显著影响。【结论】烟蚜茧蜂对烟蚜...     

基于功能反应和两性生命表评价番茄潜叶蛾的取食能力和生长发育

【目的】番茄潜叶蛾Tuta absoluta是茄科作物重要的害虫。本研究旨在明确番茄潜叶蛾的取食能力、种内竞争及生长发育情况,为有效防控番茄潜叶蛾提供理论依据。【方法】在实验室条件下利用功能反应方程、自身干扰模型及两性生命表对番茄潜叶蛾的取食能力(取食量)、种内竞争作用(分摊竞争强度)、生长发育和繁殖参数(发育历期、成虫寿命、雌雄性比、单雌产卵量和存活率)及种群参数(内禀增长率、周限增长率、净增殖率及平均世代周期)进行测定。【结果】番茄潜叶蛾3和4龄幼虫取食番茄叶片的的功能反应均符合HollingⅡ型,其对番茄叶片的搜寻效率分别为0.448和0.363,处理时间分别为0.018和0.006 d,每日最大取食量分别为55.56和166.67 mg。在食物量一定的条件下,番茄潜叶蛾3和4龄幼虫间存在较强的种内竞争,且3龄幼虫的分摊竞争强度大于4龄幼虫的。通过两性生命表对番茄潜叶蛾的种群参数分析表明,取食番茄叶片时其内禀增长率、周限增长率、净增殖率及平均世代周期分别为0.09 d^-1, 1.09 d^-1, 19.80和32.92 d。【结论】番茄潜...     

基于RS与水动力模型的鄱阳湖草洲产卵型鱼类潜在产卵场识别

鱼类产卵场的研究与保护对维持鱼类生物多样性具有重要意义,研究结合遥感数据与水动力模型,旨在识别2000—2020年鄱阳湖草洲产卵型鱼类潜在产卵场,并分析其时空变化特征,探究现有保护区对产卵场的保护效率。结果表明,近20年来鄱阳湖鱼类潜在产卵场面积呈增加趋势,空间上呈现从湖岸向中心扩张趋势。2005年前后潜在产卵场平均面积分别为519.97和694.42 km²,产卵场面积与空间分布均发生显著变化。2005年前潜在产卵场主要分布于鄱阳湖西部的永修、新建,以及东部的鄱阳和南部的余干等地近岸区域。2005年之后产卵场向湖中心扩张,都昌水域出现大片连续的潜在产卵场。鄱阳湖鲤鲫产卵场省级自然保护区内平均包含了17.75%的潜在产卵场,鄱阳湖的蝶形湖平均分布有34.73%的潜在产卵场。潜在产卵场分布可以进一步指导鄱阳湖保护区的优化和鱼类产卵场调查,研究使用的方法也适用于其他区域草洲产卵型鱼类潜在产卵场的识别研究。     

藻源污染物特性对高藻水微滤处理过程中膜污染的影响

采用不同生长时期的藻细胞、藻源型有机物(AOM)及原藻液进行过滤实验,研究不同生长时期的藻源污染物对膜污染的影响特性及机制。利用UMFI法分析不同生长时期的藻细胞、AOM及原藻液的污染程度;采用CRITIC分析法定量分析了不同生长时期的AOM和藻细胞在混合过滤过程中对膜污染的贡献率,同时采用混合污染堵塞模型分析了不同生长时期的原藻液不同过滤阶段的主要污染堵塞类型。结果表明, 3个生长时期的藻细胞及AOM的膜污染程度均为对数期最轻;值得注意的是,在原藻液过滤过程中藻细胞及AOM的膜污染贡献率随着生长时期的不同而有所变化,其中AOM的污染权重随着生长时期的延长不断减小,而藻细胞的污染权重随着生长时期的延长不断增大。不同生长时期的原藻液过滤过程中均呈现两段式污染堵塞类型,并且后段均为滤饼堵塞。研究不仅阐明了藻源型污染物特性对微滤处理高藻水膜污染的影响机制,同时也为改善膜污染的技术开发提供参考。     

发酵豆粕和豆粕替代部分鱼粉对银鲑幼鱼生长性能、血清生化指标、肝脏抗氧化能力和免疫相关基因表达量的影响

为探究发酵豆粕和豆粕替代部分鱼粉对银鲑(Oncorhynchus kisutch)幼鱼生长性能、血清生化指标、肝脏抗氧化能力和免疫相关基因mRNA表达量的影响,试验设置4种等氮等脂等能的饲料(粗蛋白约为42%、粗脂肪约为15%):对照组为:添加41%鱼粉的饲料(FM组;鱼粉蛋白占比27%);试验组分别为在FM组中用豆粕替代部分鱼粉(SM组;鱼粉蛋白占比17%,豆粕蛋白占比10%)、在FM组中用豆粕和发酵豆粕混合替代部分鱼粉(FSM5组;鱼粉蛋白占比17%,豆粕蛋白占比5%,发酵豆粕蛋白占比5%)、在FM组中用发酵豆粕替代部分鱼粉(FSM10组;鱼粉蛋白占比17%,发酵豆粕蛋白占比10%),饲养体重为(102.25±0.24) g的银鲑幼鱼10周。生长结果表明, FSM10组的增重率、特定生长率、日增重率、肥满度与对照组没有显著差异(P>0.05); FSM5组特定生长率、增重率和日增重显著低于对照组(P<0.05),但显著高于SM组(P<0.05);各组间肝体比、脏体比和存活率没有显著差异(P>0.05)。肌肉成分结果显示,各组水分、灰分和粗蛋白没有显著差异(P...     

具有节点偏置的高阶神经网络模型

在汪涛文献基础上提出了一个具有节点偏置的高阶神经网络模型、给出了模型的哈密顿量和学习算法,证明了学习算法的收敛性,该模型能对每一神经元自动引入一个节点偏置使得网络能够存储所有学习图样包括相关图样,其存储容量远高于Hebb—rule—like学习算法下的高阶神经网络模型.对由30个神经元组成的二阶神经网络进行了计算机仿真,结果证实了上述结论.此外,对初始突触强度对学习效果的影响和不同存储图样数目下的平均吸引半径进行了仿真计算并分析了所得结果.新模型的特点使其具有良好的应用前景