职前科学教师探究式教学能力现状分析与对策研究

在目前教育行业被广泛重视的背景下,教师在上岗工作前,会经历一段时间的职前培训,以提升其工作能力,同时了解现代学生的特点。而科学课程作为一项探究事物本质、具有较强逻辑性的课程,更需要教师具有扎实的基本功,能够实现探究式教学,可现阶段大部分职前科学教师的教学能力参差不齐,未来想要实现有效的探究式教学,仍需不断提升。基于此,本文通过分析职前科学教师探究式教学能力培养的背景,明确其开展现状,提出实质性的优化方案,以期达到预期效果。

职前科学教师探究式教学能力培养的路径研究

职前科学教师探究式教学能力,会对新课改落实有效性产生直接影响。探究式教学能力可以帮助职前科学教师更好地适应教学发展,能够满足职前科学教师教育发展新需求。基于此,文章通过对国内外职前科学教师探究式教学能力进行分析,明确现阶段职前科学教师探究式教学能力培养中存在的不足,从而加强对职前科学教师探究式学习能力培养重要意义的认识,并选择合适的路径对职前科学教师探究式教学能力进行培养。

准噶尔小胸鳖甲短时低温胁迫响应的转录组分析

【目的】拟步甲科昆虫小胸鳖甲Microdera punctipennis是分布于中国新疆古尔班通古特沙漠的特有物种,具有很强的耐寒性,但其低温响应的分子机制尚不明确。本研究旨在利用转录组测序技术丰富小胸鳖甲的已知基因信息,分析在短时低温胁迫下,上调表达基因的主要类群及参与的主要代谢通路。【方法】利用Trinity软件对分别在4℃低温和25℃(对照)下处理3 h的小胸鳖甲成虫RNA-Seq数据进行从头组装,利用Blast2go软件进行基因注释。通过DESeq和GFOLD软件分析差异表达基因,并对上调表达基因进行GO(Gene Ontology)和KEGG(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes)代谢途径富集分析。【结果】测序过滤后得到68 165 001个有效读序,51 712个平均长度为984 bp的非冗余基因,其中29 925个基因(约57.87%)有同源序列(E-value<10-5),与拟步甲科的赤拟谷盗Tribolium castaneum相应基因相似性最高(核苷酸序列一致性为72.75%)。低温响应上调表达基因有514个,富集到35个GO类群,18个KEGG途径。其中胁迫响应类群、生物调节类群和免疫系统过程类群都占有重要比例,嘌呤代谢、硫胺素代谢、糖酵解/糖异生等代谢通路显著富集。在胁迫响应类群中,热激蛋白Hsp90基因、超氧化物歧化酶(SOD)基因和钙联接蛋白Calnexin基因等8个非生物胁迫相关基因显著上调表达。【结论】荒漠昆虫小胸鳖甲低温转录组揭示,在4℃冷驯化过程中,代谢过程、胁迫响应、生物调节和免疫系统等生物学过程相关基因表达显著上调,其中几个非生物胁迫响应基因提示小胸鳖甲可能从分子伴侣、细胞周期阻滞、线粒体稳定性、抗氧化胁迫等多方面应对低温胁迫。KEGG富集分析所揭示的小胸鳖甲在低温下的转录组代谢通路与其他物种有较大差异。研究结果为后续生物信息学分析及小胸鳖甲耐寒关键基因的发掘及耐寒机制的揭示提供了基础数据。

小胸鳖甲胞外铜锌超氧化物歧化酶重组蛋白的原核表达及多克隆抗体制备

超氧化物歧化酶(SOD)是清除生物体内超氧阴离子自由基的主要抗氧化酶家族。基于原核表达系统,成功表达了拟步甲科Tenebrionidae小胸鳖甲Micordera punctipennis胞外铜锌SOD的重组蛋白(本文定义为Trx-His-MpecCu/Zn-SOD)。经Ni 2+亲和层析法纯化重组蛋白后,研究了重组蛋白的部分酶学性质。通过足垫加皮下注射法3次免疫小鼠后,分别用ELISA和Western blot的方法检测抗体效价和抗体特异性。结果表明,重组蛋白主要以包涵体形式存在,纯化后的重组蛋白浓度为1.33 mg·mL^-1,酶活力为27.52 U·mg^-1。Trx-His-MpecCu/Zn-SOD在25~45℃具有比较稳定的酶活性,在35℃最高,同时表现出比较广泛的酸碱耐受性(pH3~12),最适pH为9.0,表明重组蛋白的酶活性相对比较稳定。蛋白免疫法制备的鼠抗MpecCu/Zn-SOD多克隆抗体滴度高于1∶819 200。Western blot结果显示,该抗体能免疫结合重组蛋白Trx-His-MpecCu/Zn-SOD和小胸鳖甲体内天然MpecCu/Zn-SOD,但不能与黄粉虫Tenebrio molitor的总蛋白结合,说明制备的抗体效价较高且特异性较好。本研究结果为小胸鳖甲ecCu/Zn-SOD功能的深入研究奠定了基础。

梨BAHD家族基因的鉴定及石细胞分化相关成员的筛选

【目的】在全基因组水平鉴定梨酰基辅酶A依赖型酰基转移酶(BAHD)家族基因,系统分析其在果实发育过程中的生物学功能,并筛选出与梨果实石细胞分化相关的BAHD家族成员。【方法】以Pfam转移酶家族蛋白质结构模型(PF02458)和模式植物HCT基因为参考,通过BAHD家族的保守基序HXXXD和DFGWG来鉴定梨BAHD家族基因,并结合梨果实不同发育时期和粗皮果转录组数据初步筛选BAHD家族中与石细胞分化相关的成员。【结果】从梨(Pyrus bretschneideri‘Dangshansu’)基因组中共筛选得到了92个转移酶基因,其中的81个基因含有BAHD家族保守基序。这81个基因不均匀地分布在梨的15条染色体上,其中14个基因在基因组上有串联关系,15个基因有共线性关系。通过分析梨果实石细胞分化关键时期与粗皮果转录表达谱发现,19个BAHD家族基因在库尔勒香梨果实中表达丰度较高,且在石细胞分化时期及粗皮果中差异性表达,分别为木质素(4个基因)、香豆素(1个基因)、表皮蜡(1个基因)、木栓质(6个基因)和叶绿性挥发物(2个基因)合成酶相关基因,及油菜素内酯(3个基因)和黄酮类(1个基因)修饰相关酶编码基因以及1个功能未知基因。【结论】部分BAHD家族成员在库尔勒香梨果实发育过程中可能参与木质素、香豆素、表皮蜡及木栓质的生物合成,同时还参与黄酮类及挥发性物质的修饰过程。

荒漠昆虫小胸鳖甲转录组微卫星的生物信息学分析

位于蛋白质编码区及非编码区(可转录区)的微卫星是常用的一种功能分子标记。本研究以荒漠拟步甲科昆虫小胸鳖甲(Microdera punctipennis)为材料,从其转录组数据库中筛选出由1~6个碱基单元组成的简单序列重复进行分析,并对其微卫星的丰度和特征进行描述。研究显示,小胸鳖甲转录组中微卫星的分布频率为7.94%。其中,单碱基重复序列占微卫星的47.17%,是最丰富的重复序列;其次为3碱基重复序列,占39.81%,而2、4、5、6碱基重复序列分别占10.94%、0.90%、0.88%和0.29%。将小胸鳖甲转录本与同为拟步甲科的赤拟谷盗(Tribolium castaneum)编码序列进行比对,分析同源序列微卫星基元(motif)发现,二者蛋白质编码区微卫星具有高度物种特异性。对小胸鳖甲低温响应转录本和总转录本进行微卫星基元和不同长度微卫星重复次数的比较发现,它们之间没有显著性差异。对含有微卫星的冷响应基因进行基因本体论(gene ontology,GO)分析,发现主要富集到生物学过程、分子功能和细胞组分3个类群。