基于OBE理念的虚拟仿真实验教学在“微生物学实验”课程中的应用——以北京林业大学为例

“微生物学实验”作为生物学学科的重要基础课程之一,具有实践性强、应用性广等特点。以北京林业大学生物科学与技术学院“微生物学实验”课程为例,分析教学中存在的问题,如教学内容缺少林业特色、与各专业的结合度不够、教学体系缺乏连贯性、课程考核方式单一等,提出基于成果导向教育理念将虚拟仿真技术融入本科实践教学体系,从课程教学目标、教学体系、教学内容、考核评价方式4个方面对课程进行设计与实践。(1)根据北京林业大学的生物科学、生物技术、食品科学与营养工程、环境科学、林学、草业科学、森林保护学等不同专业学生的培养目标和毕业要求,以此逆向设计“林业微生物学”“食品微生物学”“环境微生物学”等不同类型的微生物实验课程的教学目标;(2)遵循以学生为中心、以成果为导向的教学策略,依据不同专业学生的培养目标和毕业要求明晰实践教学成果,逆向设计具有林业特色的“微生物学实验”教学内容,通过课前、课堂和课后3个环节的教学来提升学生的自主学习能力与实践操作能力,并促进学生线上学习与教师线下讲授的有机结合;(3)构建“互联网+虚拟仿真+实践教学”交叉融合的线上虚拟教学与线下课堂实践教学相结合的课程教学体系;(4)实施以过程性评价为主的线上线下相结合的课程考核体系。在此基础上,根据教学效果反馈对理论教学和实践教学进行持续改进。虚拟仿真实验教学的应用提高了“微生物学实验”课程的教学质量和学生的综合素质,为深化本科实践教学的改革创新、加强林业特色微生物学实验课程的现代化建设、培养微生物学专业高技能、高素质的综合应用型人才奠定了良好基础。

扫描电子显微镜在微生物学实验教学中的应用

微生物学实验是高等农林院校生物学、林学、农学、食品科学等专业的重要基础课程之一。扫描电子显微镜是一种广泛应用于生物学领域微观形貌分析的大型精密仪器。为提升北京林业大学本科专业微生物学实验课程教学质量,充分激发学生的学习积极性,对扫描电子显微镜应用于微生物学实验进行探索与实践,将实验拆分为取材、戊二醛固定、乙醇梯度脱水、叔丁醇置换100%乙醇、冷冻干燥和扫描电子显微镜观察六个部分。初步构建扫描电子显微镜应用于本科微生物学实验的教学体系,旨在培养学生的实践操作技能,创新实验教学内容并提高教学效果。

白菜同源多倍体减数分裂期联会复合体蛋白ZYP1的细胞学分析

为解析多倍体植物减数分裂期同源染色体的正常配对和联会的细胞学机制,以白菜同源多倍体为研究对象,利用免疫荧光分析技术,解析了联会复合体相关蛋白ZYP1在减数分裂前期I过程中的细胞学行为。结果表明:与二倍体相比,白菜同源多倍体减数分裂期同源染色体联会、配对及分离过程基本正常,联会复合体蛋白ZYP1抗体荧光信号变化趋势基本一致,但ZYP1免疫荧光信号显著增强。因此,与二倍体相比,同源多倍体植物很可能通过增强联会复合体蛋白ZYP1的表达水平,以协调同源染色体的正常联会与配对,进而保证多倍体植物的正常减数分裂过程。

同源多倍化对拟南芥减数分裂前期Ⅰ过程的影响

为研究同源多倍化对拟南芥减数分裂前期Ⅰ过程的影响,以哥伦比亚生态型(Columbia)二倍体拟南芥为试验材料,经0.2%秋水仙素加倍处理,利用流式细胞仪和细胞学方法鉴定倍性,获得同源多倍体拟南芥;分析同源多倍体拟南芥的形态特征,利用荧光显微观察不同倍性拟南芥的减数分裂前期Ⅰ过程,并利用荧光定量PCR技术分析与减数分裂前期Ⅰ过程相关的基因的表达变化。结果表明,与二倍体拟南芥相比,在细胞学水平上,不同倍性拟南芥的减数分裂过程基本一致;在分子水平上,多倍化对拟南芥减数分裂产生一定影响,同源重组相关基因的表达量呈现上调或下调的变化,且功能相关或有相互作用关系的基因的表达量变化趋势相似。

棉花纤维发育相关基因时空表达特性的差异比较

棉花纤维发育过程包括起始、伸长、次生壁加厚和脱水成熟等阶段,是一个较为复杂的网络基因调控过程。为分析相关基因在不同棉种(属)纤维发育过程中时空表达特性,本研究以陆地棉、海岛棉和亚洲棉为研究对象,选取已确定与棉纤维发育相关的特异基因(GhACT1,GhCAD1,GhCCR1,GhExp1,GhExp2,GhCIPK1和GhPL),利用实时荧光定量PCR技术,系统分析这些基因在棉纤维发育过程的授粉当天(0 day post anthesis,0 DPA)、5天(5 DPA)、10天(10 DPA)、15天(15 DPA)、20天(20 DPA)、25天(25 DPA)的表达趋势变化。研究结果表明,所选特异基因在棉花纤维发育过程都有较高表达水平,但由于遗传背景不同,这些基因在不同棉种(属)纤维发育过程中表达趋势呈一定差异。通过对比分析GhExp1和GhExp2的基因表达趋势,本研究推测GhExp1对棉花纤维伸长的作用效果较为显著。此外,考虑到陆地棉、海岛棉和亚洲棉在纤维长度等方面的差异性,本研究推测GhACT1和GhExp1表达趋势变化对调控棉花纤维伸长有着重要作用。本研究结果可为深入分析棉花纤维发育相关基因与棉花纤维伸长的相关性提供参考。