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。     

特异性适应稻作系统的稗草种群生活史特性

长期进行除草剂药效试验可能会导致田间杂草种群发生适应性进化。本研究在安徽南陵县除草剂药效试验专用稻田中采集了1个稗草种群A,并以从常规稻田采集的3个稗草种群为对照,开展同质园栽培试验。结果表明: 与3个对照种群相比,A种群稗草植株的单株种子产量显著减少,种子千粒重显著增加,幼苗生长速率显著加快,结实分蘖数显著增多,生育期显著缩短;A种群稗草成株的株高、生物量及对除草剂五氟磺草胺的敏感性均显著降低。A种群稗草幼苗3～4叶期时经五氟磺草胺推荐剂量2倍量(有效成分60 g·hm^-2)处理后,其株高、生物量及成熟种子产量(平均每株1066粒)显著降低,而抽穗期、结实分蘖数、单个总状花序的种子数及种子千粒重无显著差异。因此,种子较重、生活史周期短、植株矮小、结实分蘖多及对除草剂五氟磺草胺具有抗药性,使得A种群稗草对稻作系统具有特异适应性,应防止此类种群扩散至常规稻田。     

葛根芩连汤在模拟胃肠液中对微生物生长的影响

目的探究葛根芩连汤在模拟胃肠液中对微生物生长的影响。方法在模拟胃肠液中分别加入消化液10%量的金黄色葡萄球菌、大肠埃希菌、沙门菌、产气杆菌、黑曲霉、米曲霉、青霉和汉逊德巴利酵母,然后加入生药浓度为1 g/mL的葛根芩连汤水煎液,37℃恒温培养。分别在0、1、2和4 h吸取1 mL培养液做稀释平板计数。结果体外模拟肠液中,葛根芩连汤对金黄色葡萄球菌、大肠埃希菌、沙门菌、产气杆菌、黑曲霉、米曲霉和青霉有较强的抑制作用,而对汉逊德巴利酵母的生长则为先促进后抑制,并且在2 h时对黑曲霉、米曲霉、青霉和汉逊德巴利酵母的抑制效果最显著;在模拟胃液中,葛根芩连汤对金黄色葡萄球菌、大肠埃希菌、沙门菌、黑曲霉、青霉和汉逊德巴利酵母均有一定的抑制作用,而对产气杆菌无明显影响。结论葛根芩连汤在模拟胃肠液中对金黄色葡萄球菌、大肠埃希菌、沙门菌、黑曲霉、米曲霉、青霉和汉逊德巴利酵母等均具有一定的抑制作用,在模拟肠液中对产气杆菌抑制作用明显,而在模拟胃液中对其抑制效果不明显。     

Impacts of soil temperature,phenology and plant community composition on invertebrate herbivory in a natural warming experiment

Species and community-level responses to warming are well documented, with plants and invertebrates known to alter their range, phenology or composition as temperature increases. The effects of warming on biotic interactions are less clearly understood, but can have consequences that cascade through ecological networks. Here, we used a natural soil temperature gradient of 5–35°C in the Hengill geothermal valley, Iceland, to investigate the effects of temperature on plant community composition and plant–invertebrate interactions. We quantified the level of invertebrate herbivory on the plant community across the temperature gradient and the interactive effects of temperature, plant phenology (i.e. development stage) and vegetation community composition on the probability of herbivory for three ubiquitous plant species, Cardamine pratensis, Cerastium fontanum and Viola palustris. We found that the percentage cover of graminoids and forbs increased, while the amount of litter decreased, with increasing soil temperature. Invertebrate herbivory also increased with soil temperature at the plant community level, but this was underpinned by different effects of temperature on herbivory for individual plant species, mediated by the seasonal development of plants and the composition of the surrounding vegetation. This illustrates the importance of considering the development stage of organisms in climate change research given the variable effects of temperature on susceptibility to herbivory at different ontogenetic stages.     

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。     

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。     

运用《生物化学》歌曲，辅助《生物化学》教学

《生物化学》以生物体为对象,研究其生命的化学本质,是生命科学领域的核心课程。长期以来,由于生物化学课程知识点多、范围广和内容抽象,在一定程度上会影响学生学习的自信心,压抑其学习过程中的兴趣,致使学习的积极性不高。最近10～20年里,国外将科学（science）、技术学（technology）、工程学（engineering）及数学（mathematics）的教育与艺术学（arts）,特别是与艺术学中的音乐结合实施教学,形成一种所谓的STEAM (STEM + Arts) 策略,对STEM教育进行辅助,取得了不错的效果。基于以上情况,结合国内生物化学教学实际,笔者尝试将生物化学歌曲应用于课堂教学过程中,辅助教学。生物化学歌曲可以将抽象难懂的生物化学知识转变成悦耳动听的歌曲,在教学过程中能激发学生的学习兴趣,活跃课堂气氛,使学生在学习过程中爱上生物化学;在生物化学歌曲的创作过程中,能促进学生的思考创新,内化重点难点,使深奥的问题形象化;在学习过程中用歌声展现生物化学的魅力,让知识成为有趣的知识,让其成为有趣的学习者。本文介绍了国内生物化学歌曲发展壮大历程,结合具体实例从利用生物化学歌曲引入教学、理解生物化学内容、密切联系生活三方面评论了生物化学歌曲在辅助生物化学教学中的应用,并从歌词的改编、旋律的选择、歌曲的传唱、教学的设计等方面需要注意的问题进行讨论。     

生物学专业动物学实验教学中培养学生解剖技能的探索

动物解剖实验在动物学实验教学中占有重要地位,学生的解剖技能是做好动物解剖实验的基础,也是学生以后从事科学研究和教学的基本素质.结合动物学实验教学实践阐述了动物解剖的基本原则及培养学生解剖技能的方法,以便学生系统理解动物解剖的基本原则和方法.     

生物化学教学中采用案例教学法之案例设计与分析

案例教学法是被普遍采用的一种教学方式,将其应用于生物化学教学中,并用图解的形式给出案例的归纳与分析,使抽象难懂、错综复杂、生涩冷僻的教学内容变得直观明了。加深了学生对教学内容的理解,增强了课堂教学的趣味性与学生学习的主动性,同时提高了学生分析问题和解决问题的能力。