立德树人,润物无声——课程思政在《细胞工程》教学中的探索与实践

专业课程思政建设是当前高等教育改革的重要方向之一,构建课程思政教学体系是实现高校立德树人的重大创新举措。作为生物类主干课程,细胞工程是我校最早进行课程思政教学改革的专业课程之一。细胞工程是一门理工交叉学科,具有科学探索和社会责任的双重特点。因此,我们应该以培养学生的科学精神和社会责任感为目标,通过教学内容和方式的改革,促进学生的全面发展。该团队利用课堂主渠道,充分挖掘其教学内容中蕴含的思政元素,与专业知识技能传授进行有机融合,在教学实践过程中取得了良好的效果。本文重点从五个方面详述了细胞工程课程思政的触点结合策略:教书育人与言传身教相结合、专业内容与思政元素相结合、前辈故事与爱国主义相结合、历史回顾与前沿展望相结合、思政方式与专业特点相结合,努力实现立德树人,润物无声。通过将思政元素有机融入细胞工程专业课程,在传授专业知识的同时,引导学生树立正确的世界观、人生观和价值观,可以促进学生的思想品质和社会责任感的培养,使他们成为具有科学精神、伦理意识和社会担当的细胞工程人才。以上策略也为其他同行或其他课程的思政建设提供一定的参考和借鉴。

一株拟南芥宽叶形突变体atscamp的分离鉴定

叶片是主要的光合作用器官,选育利于光合作用的叶片形态已成为重要的育种目标。atscamp是从拟南芥(Arabidopsis thaliana)突变体库(约6000株系)中筛选获得的1株叶片宽大突变体。Tail-PCR分析该突变体为AT1G11180位点的插入,该基因位点编码1个分泌载体膜蛋白(SCAMP)。RT-PCR检测显示,该基因转录表达水平基本为零。进一步研究发现,该突变体叶片的宽度和叶面积极显著大于野生型植株(P<0.01),但是冠幅基本保持不变;同时atscamp突变体叶绿素含量增加,叶绿素最大荧光、PSⅡ潜在光化学效率显著增加(P<0.05);相应地,突变体植株蒸腾系数(Tr)、净光合速率(Pn)和叶片水分利用效率(WUE)显著增加(P<0.05)。拟南芥AT1G11180基因的时空特异性表达分析显示,该基因仅在叶片中高表达,在其他器官中表达量很低;且随着植物发育成熟,该基因表达量逐渐增加。研究结果表明AtSCAMP基因在叶形发育中发挥着重要作用。

苜蓿体内H_(2)S信号与Ca^(2+)调节气孔运动的作用机制

为探究H_(2)S信号在苜蓿(Medicago sativa)体内调节气孔运动的作用,及在此过程中H_(2)S与Ca^(2+)的关系,以蒺藜苜蓿(Medicago truncatula)的野生型和钙离子转运体突变体为试验材料,分别从转录水平、细胞水平和生理水平开展研究。采用qRT-PCR比较相关基因的表达量变化、荧光探针显示体内Ca^(2+)含量、电极法测定H_(2)S含量、光学显微镜观察和测量气孔孔径等。结果表明:蒺藜苜蓿突变体NF3011和NF2734体内H_(2)S的含量与野生型相比极显著降低(P<0.01);H_(2)S信号在一定程度上抑制钙离子转运体编码基因MTR_6g027580的表达;外源生理浓度H_(2)S熏蒸可诱导蒺藜苜蓿气孔关闭,与Ca^(2+)通道阻断剂LaCl_(3)联合处理对野生型气孔运动未产生影响,而在突变体中的结果截然相反;利用荧光探针测定保卫细胞内的Ca^(2+)含量,所得结果与气孔孔径的变化规律完全一致。综上所述,H_(2)S信号促进叶片保卫细胞内Ca^(2+)的含量增加,最终表现为植物气孔孔径变小,在此过程中胞内Ca^(2+)含量变化主要通过Ca^(2+)转运体进行,少部分依赖Ca^(2+)离子通道。该研究结果不仅在理论上丰富了H_(2)S信号的作用机制,更具应用于苜蓿生产实践并推广于其他作物的潜力。

硫化氢信号对大白菜FLCs时空表达模式的调控作用

硫化氢(H_(2)S)是一种气体信号分子,可以促进植物的开花,且这一过程与开花的关键因子FLOWERING LOCUS C(FLC)有关。大白菜中已报道的FLC同源基因有4种。本研究对这4种FLC同源基因进行了时空表达模式和功能分化研究,以及H_(2)S对BrFLCs的表达模式的调控作用进行了探讨。结果表明:4种BrFLCs同源基因的表达表现出不同的时空特异性。其中,BrFLC 1、2和3的发育时期表达模式与拟南芥AtFLC相似,而BrFLC 5未表现出发育时期特异性。BrFLC 1只在叶中表达,而BrFLC 2在不同组织中均有表达,BrFLC 3在各组织中的表达量最高,但组织特异性差异不明显,BrFLC 5表达量不高且不具有组织特异性。经外源H_(2)S处理,BrFLCs表达略有下调,叶片中的BrFLC 2表达量最低。H_(2)S还能够不同程度地调节BrFLCs下游基因的表达,这可能和BrFLCs的表达模式改变有关。综上所述,H_(2)S可能通过调节大白菜中4个BrFLCs基因的表达模式影响其植株的开花时间。

气体信号递质专栏导读

气体信号递质(gasotransmitters)又称气体信号分子,是一类细胞内源性小分子气体,参与细胞内诸多信号转导途径,在动植物代谢及其调控中发挥着不可替代的重要作用。经过二十多年的发展,科学家们已经逐步认识到除了一氧化氮(NO)、一氧化碳(CO)和硫化氢(H_(2)S)三种经典气体信号递质外,氢气(H_(2))和甲烷(CH 4)等多种气体均可能是潜在的气体信号递质。总体看,越来越多的研究成果展示出气体信号递质在医学和农业等领域所具有的理论意义和巨大应用潜力。气体递质的相关研究加深了我们对医学领域细胞信号转导过程的理解,同时也引起了植物领域研究者的广泛兴趣。本专栏以气体信号递质为主题,除了特邀长期从事相关研究领域的专家总结研究进展外,还收集了5篇气体信号递质方面的研究论文,以期为相关领域的研究者提供参考。

用cDNA微阵列分析水稻防卫反应及信号传导相关基因

应用cDNA微阵列技术分析了水稻受白叶枯菌侵染后一对近等基因系(中早14R、9S)的防卫信号传导途径.在mRNA水平,对检测到的相关基因(如病程相关蛋白、信号传导、转录因子等)间相互作用及信号传导途径的分析结果表明:白叶枯菌侵染下,乙烯(ET)介导的信号传导途径在防卫反应中可能起着重要作用.核基因接受信号后改变了一些防卫反应相关基因的表达水平,来应答病原物的侵入.实验结果还提示,水稻的一些基因通过表达丰度的改变对乙烯信号途径产生反馈调节.

无土栽培香石竹营养液筛选研究

研究了香石竹无土栽培中４种营养液成分及配比。结果表明，不同营养液中香石竹的株高和根长等有较大的差别，以Ｋ－３营养液对香石竹植株生长和根系发育的促进作用最大。含有较高浓度磷和锌的营养液有利于香石竹的生长。

大蒜愈伤组织植株再生的研究

将已诱导出的大蒜愈伤组织继代培养 30天后接种于 2 5种附加不同 6 -BA和NAA的分化培养基中 ,结果表明 :附加 2～ 4 /L的 6 -BA培养基诱导效果最好。低浓度的NAA对诱导有促进作用。用 6种培养基对已诱导出芽的愈伤组织进行根的诱导 ,表明MS培养基中不加任何激素的生根率最高 ,而添加低浓度的NAA有利于根的旺盛生长。

榨菜胞质雄性不育系与保持系间线粒体和叶绿体多肽比较

应用SDS-PAGE技术对榨菜 BrassicajunceaCoss.var.tumidaTsenetLee 胞质雄性不育系 CMS 和保持系 MF 不同发育时期 苗期、抽薹期、盛花期 的线粒体和叶绿体多肽进行了比较研究.结果表明:线粒体方面,各发育时期不育系比保持系多1条约37kD多肽带,另1条约35kD多肽仅出现于CMS盛花期的线粒体中;叶绿体方面,各发育时期保持系55kD多肽的表达量明显高于不育系叶绿体,其与RubisCO大亚基分子量吻合.此外,还对植物胞质雄性不育系的分子机理进行了讨论.

植物中的气体信号分子硫化氢:无香而立,其臭如兰

硫化氢(H_2S)一直被认为是一种有毒气体,作为第三种气体信号分子,H_2S在生物体中的生理功能逐渐被揭示。植物中H_2S信号研究在不到10年时间已取得了长足进步。植物体内H_2S的生成酶比动物细胞丰富,定位于细胞质、线粒体和叶绿体等多个亚细胞部位,表达具有时空性。目前,植物领域H_2S的功能研究主要采用药理学方法。随着研究的深入,遗传学证据不断加强。内源H_2S的研究手段也在不断进步,从亚甲基蓝间接测定,发展到气/液相色谱、荧光探针、活体电极等直接检测手段。植物中H_2S的生理功能研究主要集中在对干旱、重金属等环境非生物胁迫的缓解作用及机理,也有一些植物生长发育调控方面的报道。目前了解到,H_2S可通过与植物激素、其它气体信号分子、活性氧等相互作用以及蛋白质巯基化修饰等方式发挥生理功能。虽然植物气体信号的研究有其特殊性,也遇到很多困难,但是H_2S信号的广泛而特殊的生理功能是一个具有重要科学意义和应用前景的研究领域。

植物线粒体基因转录水平表达研究方法的建立

以茎瘤芥雄性不育系为材料,在已有文献的基础上,对常规方法进行改进,使植物线粒体分离、线粒体切片观察、线粒体RNA提取、反转录方法、PCR扩增、northern杂交等方法系统化,建立了一整套比较有效的适合于植物线粒体基因转录水平表达分析的方法.

分子生物学教学中若干问题的思考

分子生物学是高等院校生物类专业本科生的专业基础课,也是渗透到生物学各个领域的研究工具。这一课程的学习对于学生其他专业课的理解和掌握有重要影响。本文就这一课程的教学理念、教学内容、梯队建设和教学经验等进行讨论,旨在推动教学改革,改善教学效果和提高教学质量。

植物线粒体基因转录和转录后加工

植物线粒体基因组作为植物细胞中三个遗传系统之一 ,在转录和转录后的加工中存在有许多特殊性 :在基因组结构中 ,植物线粒体基因组比较大 ,且不同物种间差异较大 ;其转录过程具有许多特点 ,例如可以起始于编码区的多个位点等 ;在高等植物中 ,所发现的线粒体基因内含子大多是II型内含子 ,这些内含子有时编码蛋白 ;植物线粒体基因转录后的编辑中C -U转换是一个十分明显的特征 ;在线粒体中 ,多腺化使转录本趋于不稳定 ,而在细胞核中 ,RNA的多腺化可以增强转录本的稳定性。综述了植物线粒体基因组结构以及转录后的编辑、剪接。

H_2S对镉胁迫下白菜幼苗根系渗透胁迫的调节作用

以水培白菜幼苗为材料,研究了气体信号分子H_2S对重金属镉胁迫下白菜幼苗根系细胞膜透性和渗透调节物质的影响。结果表明,在2.5 mmol·L^(-1)和5 mmol·L^(-1)CdCl_2胁迫下,随处理时间的增加,白菜根系的膜脂过氧化产物丙二醛含量增加,白菜幼苗根细胞的相对电导率增大,细胞膜透性增大;H_2S的外源供体NaHS(1、5、10μmol·L^(-1))预处理,均使镉胁迫引起的白菜根细胞相对电导率显著下降并提高根部的相对含水量;5μmol·L^(-1)NaHS预处理可增加镉胁迫下白菜幼苗根部可溶性糖和脯氨酸的含量,可溶性蛋白和甜菜碱含量则无明显变化,1μmol·L^(-1)羟胺(H_2S生成抑制剂)处理降低了镉胁迫下可溶性糖和脯氨酸含量。因此,H_2S可以通过调节白菜幼苗根的渗透调节物质可溶性糖和脯氨酸的合成来降低镉对根系的伤害。

镉/铬胁迫对谷子幼苗生长和NADPH氧化酶及抗氧化酶体系的影响

为了探讨重金属镉(Cd)、铬(Cr)胁迫对谷子幼苗生长和生理的影响,采用营养液培养法,检测不同浓度的Cd、Cr胁迫对谷子幼苗生长以及过氧化氢(H_2O_2)含量、叶绿素含量、丙二醛(MDA)含量、NADPH氧化酶和抗氧化酶活性的影响。结果表明:不同浓度(50/1000μmol·L^(-1))两种金属(Cd、Cr)胁迫下,谷子幼苗株高、根长显著减小(P<0.05),H_2O_2和MDA含量升高,叶绿素含量降低;随Cd、Cr的浓度升高,根和叶片中NADPH氧化酶活性显著增强,高浓度Cd、Cr可导致过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性显著升高;同时Cd、Cr诱导编码NADPH氧化酶基因Sirboh D和Sirboh F的表达,而超氧化物歧化酶(SOD)活性呈低浓度增加高浓度下降的趋势。由此可知,Cd、Cr对谷子幼苗的胁迫使其发生一系列生理指标变化,造成植株不同程度损伤,植株自身则通过增强抗氧化酶活性对机体起到保护作用。

辐射诱变甜荞高产突变体过氧化物酶活性及其同工酶的研究

甜荞种子经６０Ｃｏ－γ射线照射后从１００００ｒａｄ的剂量组中选出了两个优良高产突变体Ⅱ－４５－１和Ⅲ－３６－１。研究表明，Ⅱ－４５－１、Ⅲ－３６－１的过氧化物酶活性均比对照（未经辐照处理的甜荞种子）高２倍。过氧化物酶同工酶酶谱显示，Ⅱ－４５－１和Ⅲ－３６－１均比对照增加一条Ｒｆ值为０．４３的酶带，减少一条Ｒｆ值为０．８４的酶带。

非选择性除草剂Basta对荞麦和莜麦种子萌发的影响

应用植物组织培养技术 ,研究了不同浓度的除草剂Basta对单子叶植物莜麦和双子叶植物荞麦种子萌发和生长的作用 ;应用高温高压灭菌法和过滤灭菌法对Basta进行了处理 ,比较了二者之间的灭菌效果。结果表明 ,当培养基中Basta的浓度超过 4mg·L- 1时 ,可有效杀灭荞麦的种苗 ,而对莜麦种苗的有效作用浓度为 6mg·L- 1以上。高温高压灭菌不会造成Basta的分解和杀灭效果的减弱。

H_2S巯基化修饰蛋白质调节谷子响应逆境胁迫

气体信号分子硫化氢(H2S)通过对蛋白质巯基化修饰参与动物体内许多重要的生理活动,但是在植物中该方面的报道甚少.本论文证明,H2S信号提高蛋白质的巯基化水平参与谷子(foxtail millet)对低温、高温、盐、渗透和紫外胁迫的响应.用5种方式4℃、42℃、Na Cl、PEG和UV处理,引起谷子H2S产生速率和内源H2S含量的升高.实时荧光定量PCR检测上述5种处理后谷子幼苗H2S产生酶基因Lcd1、Lcd2、Dcd1、Dcd2和Des的表达,Lcd1受盐、低温和渗透胁迫诱导;Lcd2受高温、低温和渗透胁迫诱导;Dcd1受盐诱导;Dcd2和Des受低温诱导;UV处理后5个酶基因表达均下降.Western印迹检测表明,外源H2S熏蒸和5种胁迫处理引起谷子幼苗蛋白质巯基化水平升高.上述结果证明,H2S信号通过提高蛋白质的巯基化水平参与谷子对低温、高温、盐、渗透和紫外胁迫的响应.

洋葱大葱种间杂种鉴定方法建立与应用

以洋葱、大葱及其杂种F1为材料,利用PCR-RFLP技术对其核糖体DNA内部转录间隔区(ITS)和细胞质线粒体DNA的srRNA基因V7进行分析,试图建立洋葱大葱种间杂种的鉴定方法。结果显示:大葱ITS序列没有DdeⅠ酶切位点;而洋葱被DdeⅠ酶切成两个大小不同的片段;F1杂种具有两亲本的ITS序列酶切模式。细胞质线粒体srRNA基因的V7区域的扩增表明F1杂种和亲本有大小一致的单一片段,经RsaI酶切后,大葱有约0.3kb条带,比洋葱的稍小,两亲本都含有另外一条小条带(约0.1kb)。对25份杂种材料进行鉴定,22份的母本为大葱,3份为假杂种。本研究在分子水平上建立了洋葱大葱种间杂种的鉴定方法,快速、准确地辨别杂种一代的真假性。