基于团队学习教学法构建师生共同体的探索与实践

师生共同体的建立是以学生自身需求为出发点,以课堂教学、实验实习、科研项目、大创项目为契机,加强师生学术研讨,实现个性化、反思式、探究型的师生交流模式。团队学习(team based learning,TBL)教学法为师生共同体的建设提供了一种积极的、结构化的小组学习形式。由经验丰富的指导教师负责设计和实施TBL教育,学生自驱力的提升则通过课堂与课后小组学习逐步实现。通过TBL构建的师生共同体提供丰富且全面的学习实践机会,激励学生分享并构建自己的知识体系,应用于解决相关领域的问题。基于TBL的师生共同体建设,能有效引导学生树立目标,激发学生学习的积极性和主动性,增强自身学习自驱力,培养学生终身学习的能力。

灰毡毛忍冬花器官发育相关LmSOC1基因克隆及表达分析

【目的】克隆灰毡毛忍冬MADS-box家族基因SOC1(SUPPRESSOR OF OVEREXPRESSION OF CO1),对其进行生物信息学和表达模式分析,为探究灰毡毛忍冬花冠不开放机制奠定理论基础。【方法】基于花蕾型灰毡毛忍冬转录组数据,筛选到开花调控基因LmSOC1的Unigene序列并克隆全长cDNA序列,通过生物信息学分析和实时荧光定量PCR技术分析编码蛋白特性和不同品种中LmSOC1基因的表达特异性,最后将LmSOC1基因插入到原核表达质粒载体pTOPO-D1中,并在表达宿主BL21(DE3)中进行蛋白表达。【结果】LmSOC1基因包含645bp的ORF区,LmSOC1蛋白不含信号肽、无跨膜区,为稳定的亲水性蛋白。系统进化树分析表明,LmSOC1蛋白与黄花蒿、榴莲、可可等的SOC1蛋白亲缘关系更近。实时荧光定量PCR分析表明,在2个花蕾型灰毡毛忍冬品种的花蕾和叶片中均检测到LmSOC1基因的表达,而叶片中表达量明显高于花蕾。同时,在早期花蕾中LmSOC1基因的表达量高于晚期花蕾,在‘金翠蕾’品种中这一表达差异极显著(P<0.01)。最后成功在大肠杆菌BL21(DE3)中表达出重组蛋白。【结论】通过对LmSOC1基因的克隆和表达分析发现,该基因可能在灰毡毛忍冬花器官发育过程中发挥重要作用,为进一步研究该基因在植物花发育中的生物学功能奠定了基础。

延胡索去甲乌药碱合成酶基因CyNCS1克隆及其表达模式分析

【目的】克隆延胡索去甲乌药碱合成酶(norcoclaurine synthase, NCS)基因,分析其在延胡索异喹啉类生物碱合成中的关键作用。【方法】基于转录组数据库,利用逆转录PCR克隆延胡索CyNCS1基因及其启动子区域序列,采用生物信息学方法分析其编码蛋白的理化性质、结构特征及其启动子区域顺式作用元件,同时进行多序列比对和系统进化树分析,确定其进化关系;利用实时荧光定量PCR对其根、茎、叶及发育早、中、晚期块茎的组织表达模式进行分析;对茉莉酸甲酯(MeJA)、脱落酸(ABA)处理0,4,8,12 h的叶片进行表达谱分析,以体积分数75%酒精溶剂处理为对照(CK),确定该基因的表达特征。【结果】CyNCS1基因开放读码框长873 bp,编码291个氨基酸,编码蛋白分子量为33.09 ku,等电点为6.90,具有去甲乌药碱合成酶保守的催化结构域(GDGGVGTV/IL、YKEKF和MIEGGHLDMG),且不含信号肽,预测定位于细胞核中。多序列比对结果显示,CyNCS1与石生黄堇、罂粟的NCS蛋白同源性较高,分别为83.6%和82.1%;系统进化树结果显示,CyNCS1与石生黄堇CsNCS蛋白聚为一支,说明二者亲缘关系较近。该基因启动子区长2 238 bp,包含多种植物激素及低温、热胁迫等环境因子的顺式作用元件。实时荧光定量PCR结果显示,随着发育推进块茎中CyNCS1的表达量显著增高,且受到MeJA和ABA的诱导,MeJA处理8 h时表达量为0 h的3.10倍,ABA处理8 h为0 h的3.16倍;而对照CyNCS1表达量随时间推移无明显变化。【结论】克隆并鉴定了延胡索NCS酶基因CyNCS1,明确了其在发育进程中的表达模式,并确定该基因表达受MeJA和ABA的诱导。

基于UPLC-TOF-MS结合网络药理学探究大黄甘草汤通便止呕作用机制

目的探究大黄甘草汤(DG)通便止呕的作用机制。方法运用UPLC-TOF-MS对DG化学成分进行定性分析,结合网络药理学探讨DG发挥通便止呕功效的潜在作用机制和物质基础,并运用分子对接技术进行验证。结果UPLC-TOF-MS法采用正负离子扫描模式,根据数据库比对和文献数据从DG水煎液中共鉴定27个化合物。网络药理学分析表明DG通便止呕功效的关键成分可能为木犀草素、圣草酚、甘草次酸、大黄素等;关键靶点可能为AKT1、IL6、IL1B、TP53、TNF、EGFR;关键通路可能为胃癌、结直肠癌、IL-17、TNF、HIF-1等信号通路。有效成分与核心靶点分子对接结果良好。结论该研究较全面地阐明了DG水煎液的化学成分,明确了DG通过减轻炎症状态、促进肠道运动等作用发挥通便止呕的功效,可为DG的进一步质量评价和临床研究提供参考。

掌叶大黄(RheumpalmatumL.)WRKY基因家族鉴定与分析

【目的】本研究为开展WRKY基因功能验证提供基础,进而为大黄药材品质形成的转录调控机制研究提供科学依据。【方法】基于掌叶大黄(R.palmatum L.)的全长转录组数据,通过生物信息学方法鉴定掌叶大黄WRKY基因家族成员,分析其蛋白理化性质、结构域、系统发育关系、蛋白互作,结合转录组数据进行不同组织和茉莉酸甲酯(methyl jasmonate,MeJA)处理的表达谱分析。【结果】掌叶大黄WRKY基因家族包含53个成员,编码蛋白氨基酸数量为192-748,均为亲水性蛋白,预测定位均在细胞核。掌叶大黄WRKY基因家族与拟南芥WRKY基因家族成员进化树可分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ3个亚族,其中Ⅱ亚族WRKY占比最高(58.49%)。转录组数据分析显示掌叶大黄WRKY基因家族成员在掌叶大黄根、根茎和叶中差异表达,其中7个基因在根和根茎中表达量较高,12个基因响应MeJA处理呈差异表达,其中10个被MeJA显著诱导,4个候选基因RpWRKY5/6/9/33的qPCR分析与其转录组结果基本一致。蛋白互作网络显示RpWRKY2/16/20/22/23与查尔酮合酶(chalconesynthase,CHS)发生相互作用。【结论】获得53个掌叶大黄WRKY基因、生物信息、组织及响应MeJA的表达特征,其中5个可能与大黄蒽醌类物质的合成有关。

基于全长转录组测序的掌叶大黄bZIP基因家族鉴定分析

bZIP转录因子在调控植物生长发育、次生代谢产物合成以及胁迫响应中发挥着重要作用。本研究基于全长转录组测序分析,系统筛选掌叶大黄(Rheum palmatum)bZIP基因家族,分析其编码蛋白的理化性质、保守基序及系统进化等特性,利用RNA-seq进行基因组织表达分析和茉莉酸甲酯(MeJA)处理基因表达分析。结果表明,掌叶大黄bZIP基因家族有63个成员(RpbZIP1~RpbZIP63);根据其与拟南芥(Arabidopsis thaliana)bZIP系统发育关系被分为A~I和K、S等11个亚族;RpbZIPs基因主要编码不稳定的亲水蛋白,均定位于细胞核;RpbZIPs蛋白二级结构主要为α螺旋和无规卷曲。基于RNA-seq数据,筛选出掌叶大黄根及根茎中高表达且响应MeJA的RbZIP16、RpbZIP17、RpbZIP61等6个基因,qPCR验证了其中4个与转录组测序表达结果一致。本研究系统分析掌叶大黄bZIP基因家族,为后续进一步研究基因功能及大黄次生代谢转录调控机制提供了科学依据。

掌叶大黄4个MYB转录因子的分子克隆及胁迫表达

旨在克隆获得 RpMYB2、 RpMYB3、 RpMYB5、 RpMYB6基因ORF,并对其理化特性、系统进化关系、不同组织表达、激素与非生物胁迫下的表达等展开分析。研究结果表明, RpMYB2、 RpMYB3、 RpMYB5、 RpMYB6依次编码333、275、293、291个氨基酸,分子质量分别为34.781、30.525、31.243、33.313 ku, 4个RpMYBs蛋白均为亲水性蛋白并具有较高的热稳定性,除 RpMYB2外其余3个基因结构主要为α-螺旋和无规则卷曲,且均定位于细胞核。由蛋白结构域和保守基序分析发现, RpMYB2、 RpMYB5含有1个HTH-MYB结构域, RpMYB3、 RpMYB6含有2个HTH-MYB结构域,且不同MYB转录因子包含的保守元件数量及种类存在差异,系统进化分析显示 RpMYB2、 RpMYB5属于R1-MYB亚家族, RpMYB3、 RpMYB6属于R2R3-MYB亚家族,与其结构域分类一致。实时荧光定量结果显示,根中 RpMYB2、 RpMYB6转录本丰度最高, RpMYB3、 RpMYB5基因分别在叶片、叶柄中高表达。经200μmol·L^(-1)脱落酸(abscisic acid, ABA)处理, RpMYB5于24 h达峰值;200μmol·L^(-1)茉莉酸甲酯(methyl jasmonate, MeJA)诱导 RpMYB6表达,表达量随时间推移呈逐渐上升趋势且于24 h最高(为0 h的10.30倍),抑制 RpMYB3表达;200μmol·L^(-1)水杨酸(salicylic acid, SA)诱导 RpMYB6表达最为明显,3 h表达量上调至0 h的21.84倍。RpMYBs在非生物胁迫处理下表达也各有差异, RpMYB2受高温胁迫诱导表达, RpMYB3在损伤、高温胁迫下表达下调, RpMYB5在损伤胁迫下表达受抑制, RpMYB6响应高温、盐胁迫。

cAMP抑制核盘菌菌核形成的差异基因表达分析

【目的】探究核盘菌响应环磷酸腺苷(cyclic adenosine monophosphate,cAMP)处理的转录组学特征,挖掘调控核盘菌菌核形成的关键基因,为靶向杀菌剂的研发提供参考。【方法】以接种在PDA培养基上生长至菌核原基形成时期的核盘菌作为CK1,开始形成黑色素时期的核盘菌作为CK2,以接种在PDA+5 mmol/L cAMP培养基上生长相同时间(5,7 d)的核盘菌作为试验组,依次命名为M1和M2,对这4组样品进行转录组测序(RNA-seq)比较,阐释cAMP影响菌核形成的调控途径,挖掘菌核原基及菌核黑色素形成中的差异表达基因(differentially expressed genes,DEGs)。【结果】外源添加的cAMP主要在M1前期影响胞内的cAMP含量。差异表达基因分析结果显示,M1和CK1之间共有681个差异表达基因;KEGG富集分析显示,这些基因主要参与各类氨基酸代谢、脂肪酸代谢、MAPK信号通路等,且通路中的大部分基因都呈上调表达模式,而MAPK及其下游作用因子钙调磷酸酶B亚基(calcineurin B subunit,CnB)和热休克蛋白70(heat shock 70 ku protein,HSP70)则明显下调。M2和CK2之间共筛选到4490个差异表达基因,主要参与各类氨基酸代谢、抗原加工提呈以及cAMP、MAPK等信号通路和自噬途径,通路中的大部分基因呈上调表达模式,且自噬相关因子ATG2、ATG20、ATG22、ATG23、ATG27和ATG29也大量上调表达,而与蛋白质和脂类合成相关的磷酸酶B(phosphatase B,PTPB)和酰基辅酶A氧化酶(acyl coenzyme A oxidase,ACO)的表达量则明显下调。在M1和M2时期,相关基因的qRT-PCR与RNA-seq差异表达分析结果趋势相同,说明转录组测序数据准确。【结论】核盘菌可通过吸收胞外高浓度的cAMP抑制菌核形成菌丝,其抑制作用主要通过影响相关蛋白质及脂类物质的合成而对菌丝形态及信号传递造成障碍。

箱梁水化热温度场时效模式及时变应力场

针对目前混凝土箱梁0#块在施工控制过程中出现早期裂缝现象,综合考虑混凝土材料特性、混凝土早期抗拉强度、混凝土水化热和对流边界条件的时变效应以及浇注时间的滞后效应,基于三维非稳定温度场理论,给出混凝土水化热温度场时效分析模式。采用大型通用软件对混凝土箱梁0#块水化热温度场和应力场进行三维数值仿真,得到水化热温度场和应力场时程关系曲线,总结了温度场和应力场时变效应规律。数值仿真与实测数据对比结果表明,水化热温度场时效模式更能准确地模拟工程实际。

利用cDNA-AFLP技术分析小麦成株抗条锈性差异基因表达特征

采用cDNA-AFLP技术,对成株抗条锈小麦品种兴资9104在成株期受条锈菌生理小种CY32侵染后5d内9个时间点的基因表达谱进行了分析。共筛选64对引物,产生32320个转录本(TDF);用37对引物检测到2201个(6.81%)差异TDF,其中926个TDF诱导表达,1275个下调表达。经大规模克隆、测序分析,最终获得330个差异TDF,聚类分析得到259个EST(unigenes),命名为aTaPST1至aTaPST259(GenBank登录号为FL645754～FL646011和FL646262)。经Blastx比对和功能分类分析,其中96条EST(37.07%)未找到同源性匹配,68条(26.25%)与未知功能蛋白同源性较高;其余95条ESTs主要涉及能量(11.20%)、基础代谢(4.63%)、转录调控(3.86%)、抗病与防御(3.86%)、蛋白质运输和储存(3.09%)、蛋白质合成和细胞生长(各2.32%)以及信号转导(1.54%)等。选取抗病与防御、转录调控及信号转导类等相关的6个差异基因,qRT-PCR分析结果显示其表达模式符合cDNA-AFLP表达谱。小麦成株抗条锈性分子机制涉及植物多方面生理生化反应,包括抗病与防御、转录调控、蛋白质代谢、信号转导、以及非生物胁迫等多种途径相关基因的协同控制。

条锈菌诱导的小麦病程相关蛋白TaPR10基因的克隆及特征分析

【目的】克隆条锈菌诱导的小麦病程相关蛋白PR10基因,研究其在小麦成株抗条锈病防御反应中的作用。【方法】采用电子克隆、RT-PCR技术,从条锈菌侵染的小麦兴资9104中,分离病程相关蛋白10基因;采用生物信息学技术预测分析该基因的DNA序列结构及其编码蛋白的保守域及基本特性;利用实时荧光定量RT-PCR技术,分析该基因在小麦成株期和苗期受条锈菌CYR32侵染后的表达情况。【结果】分离到病程相关蛋白10基因,命名为TaPR10,ORF长483bp,编码由160个氨基酸组成的蛋白质TaPR10;TaPR10不含跨膜区、无信号肽、定位在胞内,除具有典型的病程相关蛋白Bet_v_I家族保守结构域外,还有其它4类功能保守域;与小麦、高粱、玉米和水稻等4种植物PR10蛋白的氨基酸序列相似性在80%左右;TaPR10 DNA序列内部存在188至271位84bp的内含子序列,其拼接位点序列具有GT-AG双核苷酸序列;TaPR10基因表达分析的结果表明,TaPR10基因在成株期和苗期反应中表达量均上调,成株期表达高于苗期。【结论】首次分离到一个条锈菌CYR32诱导的小麦TaPR10基因,该基因可能参与了小麦成株抗条锈病防御反应。

钢筋混凝土梁桥火灾高温安全评价

综合考虑火灾高温下影响钢筋混凝土结构性能的参数,利用数值模拟程序分析火灾高温下钢筋混凝土矩形截面梁的温度分布,研究了保护层厚度对ISO834标准火灾升温过程中钢筋混凝土矩形截面梁极限弯矩的时变效应规律。在此基础上,建立了钢筋混凝土梁桥火灾高温安全评价模型,提供了相应的计算方法,分析了不同温度下钢筋和混凝土的弹性模量损伤度及强度损伤度,对火灾高温下不同时间钢筋混凝土梁桥安全指标实现了量化归类。结果表明:在火灾高温作用下混凝土弹性模量比其相应强度更容易损伤,损伤速率大;火灾时间和保护层厚度对钢筋混凝土梁极限弯矩和安全等级有较大影响;火灾高温超过40min后,梁的极限弯矩直线下降,100min左右,可达严重损伤;钢筋混凝土梁极限弯矩随保护层厚度的增加呈线性递增关系;提高混凝土保护层厚度,可有效提高火灾场钢筋混凝土梁的耐火极限和安全等级。

混凝土连续箱梁支点处钢束预应力高温衰变研究

为研究混凝土连续梁支点处钢束在火灾下的预应力损失,选取某4跨预应力混凝土连续箱梁进行高温衰变分析。采用ANSYS软件建立混凝土箱梁截面预应力孔道有限元模型,分析孔道周围的温度分布,给出孔道平均温度的简化算法;分析不同火灾场景下支点截面钢束预应力的高温衰变率,并给出支点钢束预应力衰变率的计算方法。结果表明:不同受火场景下钢束预应力时程衰变率趋势相同;对于腹板底部钢束,预应力衰变率在延火前期下降速度快,延火后期下降速度慢,时间分界点约为40min;对于腹板中上部钢束,预应力衰变率在延火前后期内速度变化不明显。

混凝土箱梁水化热温度损伤修正耦合方法

为了防止混凝土箱梁墩顶块在施工过程中出现早期开裂与温冲现象,研究了混凝土水化热温度损伤模型,综合考虑混凝土弹性模量与边界条件的时变效应,采用线性迭代方法,建立了混凝土箱梁墩顶块水化热温度损伤修正耦合方法,计算了水化热温度损伤场随时间变化的过程,得到了水化热温度损伤时程关系曲线,分析了温度损伤时变效应规律。计算结果与实测结果对比表明:混凝土箱梁水化热温度偏差小于10%,水化热温差峰值比水化热温度峰值滞后约32h,等效应变峰值与温差峰值发生时间相同,水化热温度损伤度与等效应变成正比,时变效应规律一致,因此,此方法可行。

多肋火灾下混凝土T形梁桥实体剪力滞比研究

为研究多肋火灾下混凝土T形梁桥的剪力滞变化规律,以横桥向5片T形梁组成的混凝土简支梁桥为背景进行分析。采用ANSYS建立混凝土T形梁桥多肋火灾模型,分析多梁肋在对称火荷载作用下,混凝土T形梁桥实体剪力滞比的变化特征。结果表明：所有梁肋受火时,随火温持续时间的延增,剪力滞比呈指数曲线趋势逐渐增加,且处于负剪力滞分布状态;单侧半跨5片梁肋受火,火温持续时间在20min内时,剪力滞比变化明显,火温持续时间在20～60min时,剪力滞比基本回至初值,且随火温持续时间的延增,剪力滞比时程曲线逐渐向初始状态靠拢,走势平坦;桥跨方向非连续梁肋受火,近火梁肋剪力滞比显著。

钢-混组合简支箱梁耐火性能研究

为研究钢-混组合箱梁受火时的挠度变化、破坏模式和耐火时间,以某钢-混组合简支箱梁为背景,采用ANSYS软件建立有限元模型,计算不同受火工况和火灾场景下梁跨中截面的温度场,分析梁的挠变规律和破坏模式,研究其耐火极限。结果表明:钢箱底板受火时,梁的跨中挠度呈线性增加趋势;腹板受火时,挠度很快进入大幅增长阶段;钢箱底板受火时,梁随受火时间逐渐下挠而破坏;腹板受火时,梁发生翘曲,受火侧腹板屈曲,两侧和一侧腹板受火时,梁分别发生对称变形和单侧翘曲;同一火灾场景下,腹板受火时梁的耐火时间比钢箱底板受火时大幅减小;受火位置相同时,HC火灾下梁的耐火时间比ISO834火灾下的耐火时间明显缩短;在设定的延火时间内,External和Design火灾下梁未破坏。

火灾高温下钢筋混凝土梁桥非线性计算方法

针对受火时间、不同保护层厚度等多种工况进行了三侧整跨受火时钢筋混凝土简支梁桥的火灾高温反应分析.引入弦切角收敛标准,建立荷载因子非线性计算方法,分析了等荷载和变荷载条件下荷载因子的变化规律,研究了火灾高温下钢筋混凝土简支梁的跨中截面极限弯矩时变效应状况,将其计算结果与有限元方法做了比较.研究表明:荷载因子能明确反映出在外部荷载相等条件下,极限弯矩随时间的变化规律,以及外部荷载提供给此结构的有效度;钢筋混凝土简支梁桥极限弯矩随火灾时间的延伸近似呈二折线下降,随保护层厚度的增加呈线性递增关系;控制火灾时间,提高混凝土保护层厚度,可有效阻止结构火伤程度,因此,该方法可行.

混凝土箱梁水化热温度损伤安全评价模型研究

目前混凝土箱梁0#块在施工过程中出现水化热温度冲击和裂缝现象,严重影响混凝土箱梁结构早期强度的形成以及结构的安全性能。综合考虑混凝土水化热温度荷载和弹模的时变效应,给出时域损伤函数;根据变权分析原理,确定敏感损伤和累积损伤,建立混凝土水化热温度损伤安全评价模型;对混凝土箱梁0#块水化热温度损伤进行三维数值仿真,总结水化热温度损伤时变效应规律,对早期含水化热温度损伤参数的混凝土箱梁结构安全性能进行分析评价。结果表明:混凝土水化热反应速率、水化热温差峰值与损伤速率敏感度、累积损伤敏感度同步。温差峰值过大、水化热反应速率过快,敏感损伤度和累积损伤度增大,安全指标降低,易形成温冲,产生裂缝,导致整体破坏。通过时域损伤函数和安全评价模型可及时分析计算混凝土箱梁0#块的安全指标,指导混凝土箱梁0#块安全施工。