高校大型仪器共享平台全时开放培训体系研究——以华中农业大学为例

大型仪器平台是高校开展人才培养、科学研究的重要场所,健全平台全时开放的管理体系具有重要的实际意义。文章以华中农业大学院级与校级仪器平台管理为例,结合高校大型仪器共享平台全时开放中存在的问题,系统阐述了仪器共享平台全时开放培训体系的建设方案,介绍了该方案的实际成效,并基于此提出一些优化思路。实践表明,该培训体系有效提高了大型仪器的使用效率,提升学生科研技能,可为高校大型仪器共享平台管理提供可借鉴的参考。

针对微量细胞样本进行细胞核和线粒体基因组同步快速分离的方法研究

开发了一种针对微量细胞样本进行细胞核和线粒体基因组同步快速分离的方法。该方法首先利用体积分数1%非离子型表面活性剂NP-40能够选择性破坏细胞膜而维持细胞核完整性的特征,实现了细胞的轻柔裂解和细胞核完整性的维持;其次通过差速离心,实现细胞核(核基因组)与线粒体基因组的同步分离。经过显微成像观察,核酸蛋白分析仪检测以及PCR分析,实现了从10^(2)到10^(6)个悬浮培养细胞中高质量线粒体基因组的分离纯化。本方法获取的线粒体基因组无核基因组污染,为后续开展线粒体群体遗传分析、线粒体疾病诊断提供了一种高效、快速、低成本的解决方案。

常见细菌培养物光密度与浓度的关系研究

为建立准确评估细菌培养物浓度和生长状态的方法,分别采用流式细胞仪和分光光度计对实验室常见3种培养物包括大肠杆菌Escherichia coli S17-1、集胞蓝细菌Synechocysitis sp.PCC 6803和枯草芽胞杆菌Bacillius subtilis 168在不同浓度下的细胞数目和光密度进行了测定。随后将每个培养物在系列浓度下的光密度和细胞浓度进行比较,建立了光密度-细胞浓度的函数关系。结果表明,在一定浓度下,3种实验室常见培养物的光密度和细胞浓度呈显著线性正相关。最后,采用拟合函数验证在培养过程中细菌培养物的光密度与细胞浓度的关系。本研究建立了Escherichia coli S17-1、Synechocysitis sp.PCC 6803和Bacillius subtilis 168菌株光密度与细胞浓度的关系,可为相关菌株采用分光光度法判断培养物细胞浓度及下游分子生物学实验的开展奠定基础。

2株节旋藻的分类鉴定和磷脂脂肪酸特征分析

利用荧光显微镜观察节旋藻CB001和CB002的菌丝形态,同时对其16SrDNA序列以及在液体和固体培养条件下的磷脂脂肪酸特征进行系统分析。显微成像观察表明,CB001和CB002均属于钝顶节旋藻(Arthrospira platensis),具有运动能力;磷脂脂肪酸特征分析结果显示,磷脂脂肪酸16∶0、16∶1w7c、18∶1w9c、18∶2w6c、14∶0anteiso和16∶1w7calcohol可能是节旋藻的代表性脂肪酸;18∶1w5c和16∶3w6c分别为CB001和CB002的特有磷脂脂肪酸组分;同时,不同培养方式对CB001和CB002磷脂脂肪酸组成模式具有极其显著的影响。

集胞蓝细菌PCC 6803中CcmK2蛋白多克隆抗体的制备与检测

CcmK2蛋白是集胞蓝细菌PCC 6803羧酶体外壳蛋白的主要组分,在羧酶体的组装与功能行使方面扮演重要角色。为解析其功能,本研究构建了原核表达载体pET28a-CcmK2,并在大肠杆菌BL21(DE3)中诱导表达带有6个组氨酸标签的CcmK2重组蛋白。通过金属亲和层析技术,将CcmK2重组蛋白纯化后免疫家兔,制备抗CcmK2多克隆抗体。基于Dot blot分析的结果显示:该多克隆抗体能够有效检测蓝细菌CcmK2蛋白;进一步的抗体特异性分析显示,CcmK2多克隆抗体与其他羧酶体外壳蛋白存在微弱的抗原抗体反应;最后,通过Western blot分析证实该多克隆抗体能够特异而灵敏地检测集胞蓝细菌PCC 6803中CcmK2的丰度。

氯霉素对集胞蓝细菌PCC 6803细胞中羧酶体数目及其相关蛋白丰度的影响

羧酶体是由致密的外壳蛋白包裹着核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/氧化酶和碳酸苷酶形成的细胞内蛋白质小体,是蓝细菌二氧化碳固定的场所。为解析羧酶体在不同培养条件下的功能,本研究构建了原核表达载体pET28a-CcmK2,并在大肠杆菌BL21(DE3)中诱导表达带有组氨酸标签的CcmK2重组蛋白,制备了其多克隆抗体,探讨了不同质量浓度氯霉素对细胞内羧酶体数目和羧酶体相关蛋白丰度的影响。首先,确定了不同质量浓度的氯霉素对集胞蓝细菌PCC 6803生长的影响,发现5.0μg/mL氯霉素能够完全抑制菌株的生长,但是可以维持菌株存活。随后,探讨了集胞蓝细菌在葡萄糖异养和光合自养转换过程中,氯霉素对细胞内羧酶体数目及羧酶体相关蛋白的影响。结果显示:氯霉素的加入抑制了细胞内羧酶体数目对环境碳源的响应;同时,Western blot检测发现5.0μg/mL氯霉素能够抑制细胞内新的羧酶体外壳蛋白CcmK2的合成。这些结果表明,氯霉素可能通过抑制羧酶体外壳蛋白的合成来干扰细胞内羧酶体的形成,细胞内羧酶体对环境碳源的响应存在复杂的调控机制。

基于PLC的液体培养基自动制备系统设计

针对液体培养基人工制备过程低效且目前国内外缺乏具有完整流程的液体培养基自动制备系统的问题,开发了一套基于可编程逻辑控制器(programmable logic controller,PLC)的液体培养基自动制备系统,其选用动作与感知层、传输层和应用层相结合的架构体系,由进料子系统、出料子系统和控制子系统组成。该系统以PLC、MCGS(monitor and control generated system,监视与控制通用系统)触摸屏、传感器和执行设备组合的方式,实现基于培养基配方的组分全自动选择和配比,在线pH监控和溶解氧(dissolved oxygen,DO)监测,以及全自动清洗、过滤、混匀和分装,完成液体培养基的自动配制。同时,监控数据可实时采集和图形化显示,且全流程可回溯、可存储。针对系统的误差,基于试验数据获得误差模型后通过预测确定误差修正量。经实际测试与修正,所设计系统制备液体培养基的相对误差在0.336%以下,重复性误差在0.274%以下,pH的最大控制误差为±0.18,pH和DO的最大测量误差分别为±0.04和±1%,能够满足液体培养基的制备需求。研究结果对全流程自动化液体培养基制备系统的开发有一定的参考意义。