研究性教学模式在地方高校生物科学专业人才培养中的应用研究

研究性教学强调将研究和教学相结合,通过研究项目、实践活动等方式培养学生的研究能力和创新思维。研究性教学是提升人才培养质量的重要途径,地方高校创新性应用型人才的培养改革势在必行。为更好提升地方高校学生创新和研究能力及教师教学水平,以南阳师范学院生物科学专业为例,探究新形势下在“平衡”教学与科研的同时,从以人为本因材施教、需求导向服务地方、提升研究性教学能力推动教学改革、完善奖励激励机制等方面构建生物科学专业研究性教学模式,为提升人才培养质量奠定基础,以更好地服务社会发展和地方经济。

专业学位硕士研究生人才培养体系的探索与实践——以南阳师范学院生物与医药类别专业学位研究生培养为例

专业学位研究生人才培养质量问题是社会各界所关心的焦点.对南阳师范学院在2012-2022年培育的生物与医药专业研究生进行了梳理,也对本专业学位人才培养实践中可能出现的新情况进行了分析,从生物与医药专业研究生的教育方法、研究和实践能力、导师队伍建设、教育评价体系的建立等方面,系统地提出一套专业学位硕士研究生教育人才高质量培养体系,对高质量培养专业学位硕士研究生具有重要意义.

地方高校生物科学国家一流专业建设探索与实践--以南阳师范学院为例

针对地方高校师范生培养简单趋同化、缺乏特色等问题,以南阳师范学院生物科学专业为例,探索基于国家级一流本科专业的地方高校师范专业特色化发展模式.根据国家一流专业和师范认证要求,重构培养方案,在保证“师范性”的同时,凸显区域特色,服务国家重大战略工程和基础教育,传承历史文化和“南水北调”志愿服务精神,优化课程体系和教学内容,深化信息技术融合,优化师资队伍建设,健全实践教学体系,完善保障与监督体系,为培养新时代基础教育骨干教师和生命科学领域应用型人才奠定基础.

二氧化碳还原用甲酸脱氢酶的研究进展

CO_(2)的还原和资源化利用是缓解温室效应的重要手段。生物催化剂对反应和底物具有高选择性,因此被用于构建高效的CO_(2)还原系统。其中,甲酸脱氢酶(FDH),特别是某些烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+)依赖型/金属辅因子(W或Mo)的甲酸脱氢酶,能够可逆地将CO_(2)还原成甲酸盐。该文首先介绍了甲酸脱氢酶的特性及分类,其次综述了CO_(2)还原用甲酸脱氢酶的活性位点及催化机制、FDH的分子改造、全细胞生物催化CO_(2)还原为甲酸盐的最新进展,为CO_(2)还原用生物催化剂的研究提供了启示,为以CO_(2)为原料构建可行的CO_(2)还原系统来生产增值的燃料和化学品提供了理论基础。

携带猪流行性腹泻病毒抗原表位的铁蛋白纳米颗粒制备与免疫原性分析

【目的】制备携带猪流行性腹泻病毒(Porcine epidemic diarrhea virus,PEDV)抗原表位的铁蛋白纳米颗粒,并评价其免疫原性,为PEDV的防控提供新的候选亚单位疫苗。【方法】将PEDV纤突蛋白S的COE和S1D区域设计成串联表位S1CD并进行密码子优化和合成,构建单独表达S1CD蛋白的重组质粒pET28a-S1CD及融合表达S1CD蛋白和铁蛋白亚基的重组质粒pET28a-S1CD-Ferritin,并在大肠杆菌中进行诱导表达和纯化。使用SDS-PAGE和Western blotting方法验证S1CD、S1CD-Ferritin蛋白在大肠杆菌内是否正确表达,并通过透射电镜观察其形态结构。将纯化的S1CD-Ferritin蛋白免疫小鼠,同时以纯化的S1CD蛋白和PBS为对照,采用间接ELISA方法检测各组小鼠血清的S特异性抗体水平和γ-干扰素(IFN-γ)含量,通过中和试验测定中和抗体水平,分析重组蛋白在小鼠体内的免疫原性。【结果】成功构建了重组质粒pET28a-S1CD和pET28a-S1CD-Ferritin。SDS-PAGE结果显示,高效表达出了S1CD和S1CD-Ferritin重组蛋白,大小分别约为22和39 ku,均以包涵体形式存在。Western blotting鉴定结果显示,S1CD和S1CD-Ferritin蛋白均与PEDV阳性血清发生特异性反应,表明原核表达得到的S1CD和S1CD-Ferritin重组蛋白具备良好的反应原性。透射电镜结果显示,纯化后的S1CD-Ferritin蛋白可形成大小均一、粒径为12~20 nm的球形颗粒,表明S1CD-Ferritin蛋白已成功组装为纳米颗粒。血清抗体检测结果显示,首次免疫7 d后,S1CD-Ferritin蛋白免疫组抗体水平迅速提高,显著高于S1CD蛋白免疫组(P<0.05);首次免疫28 d后,S1CD-Ferritin蛋白免疫组的中和抗体水平及IFN-γ含量均显著高于S1CD蛋白免疫组(P<0.05)。【结论】融合铁蛋白的PEDV抗原表位在大肠杆菌中得到高效表达,并能自组装形成纳米颗粒,显著增强目的抗原的免疫原性,为研究新的PEDV亚单位疫苗拓宽了研究思路。

大肠杆菌L-苏氨酸脱氢酶的高效表达及其酶学性质分析

为提高L-苏氨酸脱氢酶(L-threonine dehydrogenase,L-TDH)催化L-苏氨酸脱氢合成L-2-氨基乙酸乙酯效率,通过基因挖掘的手段挖掘出来自大肠杆菌(Escherichia coli)的L-TDH,再借助pACYCDuet-1表达系统将其在E. coli BL21(DE3)中进行可溶性表达及鉴定。结果表明,L-TDH在E. coli BL21(DE3)中实现了高水平的可溶性表达,其裂解液中的酶活力为19.13 IU/mL,约为E. coli BL21(DE3)本底表达水平的79倍。纯化后的比活力为12.77 IU/mg,它的最适反应温度为45℃,最适反应pH值为9.0,在35℃和40℃保温120 min,残留酶活力仍能达到90%以上。此外,Ec TDH动力学参数也优于其他已报道的L-TDH,在转化L-苏氨酸合成2,5-二甲基吡嗪(2,5-dimethylpyrazine,2,5-DMP)的过程中具有更大优势,也为实现转化L-苏氨酸合成2,5-DMP的工业化生产奠定了理论基础。

生活废弃油脂高效降解菌的筛选、鉴定及应用

筛选能够降解废弃生活油脂的微生物,实现丹江口库区生活污水中废弃油脂的生物降解,减少生活油脂对库区水体的污染。以大豆油为目标污染物,先进行菌种富集和驯化,然后进行中性红平板筛选及生理生化鉴定。筛选获得了一株高效降解丹江口库区生活废弃油脂土著微生物,且具有较好的环境适应性和应用潜力。经鉴定,该微生物与 Proteus mirabilis 最为接近,命名为 Proteus mirabilis NY-201801。5%(体积分数)油脂初始浓度,接种量10%,pH值7.0,在35 ℃、150 r/min下培养36 h, Proteus mirabilis NY-201801对油脂的降解率可以达到92%。同时,在库区最高水温的条件下,对5%油脂的降解率也可以达到50%。为实现库区废弃生活油脂的生物降解奠定了坚实的基础。

钙多肽对水稻吸收重金属铅的影响

为了探究钙多肽对水稻吸收重金属铅的影响,以总铅含量分别为100、200、500 mg·kg^(-1)的土壤为研究对象,利用钙多肽为水稻种植肥料,常规复混肥为对照,研究钙多肽对土壤中有效态铅含量、pH以及水稻生长的影响效应,同时研究钙多肽对水稻不同生长时期、不同部位铅含量和钙含量的影响。结果表明:钙多肽可降低土壤中有效态铅含量,提高土壤pH。水稻种植实验中,钙多肽促进水稻生长,使株高提高6.8%~28.9%,千粒重提高6.5%~16.9%;钙多肽提高水稻根部的铅含量,降低水稻茎、叶和糙米中的铅含量,根部铅含量提高10.8%~120.6%,茎部铅含量降低2.2%~28.4%,叶部铅含量降低0.5%~28.6%,糙米铅含量降低13.3%~25.5%;同时钙多肽提高了水稻不同部位的钙含量,使根部钙含量提高1.7%~32.6%,茎部钙含量提高1.6%~17.5%,叶部钙含量提高1.1%~13.4%,糙米钙含量提高12.4%~21.5%。水稻茎、叶和糙米钙含量的增加与其铅含量的减少具有一定的相关性,其钙含量的增加抑制了其对铅的富集。研究还表明钙多肽的作用随时间的延长逐渐下降。

引入负结果的探索性实验对“基因工程实验”教学效果的影响及评价

“基因工程”是理论知识和实验技能并重的专业基础课程,而“基因工程实验”课程能够促使学生将基因工程理论知识点融会贯通、串点成线。因此,“基因工程实验”也是高等院校生物学专业非常关键的必修课程之一。以往开设的“基因工程实验”中重复性、验证性实验过多,学生做完即弃,其对问题进行深入分析探讨的能力无法得到培养。该研究试图通过引入负结果的探索性实验,提高学生发现问题、分析问题和解决问题的能力,让学生能更好地掌握基因工程相关的理论知识和操作技能。结果表明,探索性实验的引入显著增强了“基因工程实验”的教学效果。同时,该研究对生物学专业其他实验课程的教学改革也具有较好的启发作用。

“互联网+”背景下蛋白质组学课程教学的改革探索

目前人类基因组计划已宣告完成,对生命科学的探索研究已迈进了后基因组时代。蛋白质组学作为21世纪生命科学研究的核心内容,广泛应用于医学、药理学及微生物学等诸多领域。高校开展蛋白质组学课程,不仅有助于学生对蛋白质组学理论知识的学习,还有助于学生对学科前沿动态的掌握。该文结合了蛋白质组学课程体系的特点,从教学的内容、方式、存在的问题以及教学考核方式等方面,对课程的教学开始了初步的探索。

豫西南猪主要病毒性传染病流行病学调查

为了解豫西南地区规模化猪场主要病毒性疾病的流行情况和抗体水平,从而制订科学合理的疾病综合防控措施,采用PCR和ELISA方法对南阳、驻马店、信阳市2017—2019年57个猪场送检的723份病猪组织样品(淋巴结、肺脏、脾脏、肾脏、脑等)和2476份血液样品进行猪瘟病毒(CSFV)、猪繁殖与呼吸综合征病毒(PRRSV)、猪圆环病毒2型(PCV2)和猪伪狂犬病病毒(PRV)的抗原和抗体检测。结果表明,CSFV、PRRSV、PCV2和PRV的感染具有普遍性,病原平均阳性率分别达到了42.20%(192/455)、56.85%(328/577)、45.03%(136/302)和28.85%(73/253),且部分存在以PRRSV为主的混合感染。抗体检测结果显示,CSFV、PRRSV、PCV2、PRV gE和PRV gB抗体的平均阳性率分别为78.37%(1841/2349)、75.93%(1565/2061)、84.62%(682/806)、33.12%(627/1893)和94.00%(1504/1600)。此外,CSFV、PCV2和PRV的病原检出率在2019年大幅下降。

3株传染性支气管炎病毒蛋鸡源河南株的S1基因序列分析

为了解河南省致蛋鸡产蛋量下降的传染性支气管炎病毒(IBV)的流行特征,从河南南阳、信阳和安阳等市的发病鸡场中鉴定出3株IBV,分别命名为CK/CH/HN/NY1206/2017、CK/CH/HN/XY911/2017和CK/CH/HN/AY119/2018,并应用RT-PCR技术对3个IBV分离株的S1基因进行扩增与序列分析。结果显示,3个IBV分离株S1基因全长都为1617nt,编码539aa,并且都属于基因型4/91(CHⅡ);CK/CH/HN/NY1206/2017株S1基因裂解位点为RRSRR,CK/CH/HN/XY911/2017株S1基因裂解位点为RRSRR,CK/CH/HN/AY119/2018株S1基因裂解位点为RRFRR;3个分离株间核苷酸序列及其推导的氨基酸序列具有较高同源性,与位于同一基因型的参考毒株间同源性较高,与我国使用的Mass型常规疫苗H120和H52株的核苷酸和氨基酸同源性最低,分别仅为78.3%~78.4%和74.8%~75.4%,与4/91(CHⅡ)型疫苗4/91株的核苷酸和氨基酸同源性较高,分别达到94.7%~99.3%和93.9%~98.1%。综上,河南省致蛋鸡产蛋量下降的IBV流行株基因型相对统一,使用4/91(CHⅡ)型疫苗应可提高蛋鸡抗IBV的效率。

肉桂精油对辣椒疫霉菌的生物活性

为了研究肉桂精油对辣椒疫霉菌Phytophthora capsici的生物活性,离体条件下测定了肉桂精油对辣椒疫霉菌各个生长发育阶段的影响;观察了处理后供试菌菌丝形态结构的变化;测定了对菌丝体细胞膜通透性的影响;盆栽试验测定了药剂对辣椒疫病的防治效果。结果表明,肉桂精油对辣椒疫霉菌菌丝生长的有效中浓度(EC_(50))为111.89 mg/L;对病菌孢子囊产生的EC_(50)为61.09 mg/L;对孢子囊萌发的EC_(50)为95.14 mg/L;对游动孢子萌发的EC_(50)为54.88 mg/L。肉桂精油可显著降低辣椒疫霉菌菌丝的鲜重和干重,并使菌丝分支增多、变短;亦能提高该菌的细胞膜通透性。盆栽试验表明,肉桂精油对辣椒疫病具有很好的保护和治疗作用。可见,肉桂精油对辣椒疫霉菌具有明显的抑制作用,在防治辣椒疫病上具有较大的应用潜力。

稳定表达T7 RNA聚合酶BHK-21细胞株的构建

【目的】通过建立过表达T7 RNA聚合酶(T7 RNA polymerase,T7 RNAP)的慢病毒系统,构建可稳定表达T7 RNAP的BHK-21细胞株。【方法】根据GenBank中公布的大肠杆菌BL21(DE3)基因组中T7 RNAP基因序列(登录号:NZ_CP081489.1)设计引物,并采用PCR扩增T7 RNAP基因片段,将其克隆至慢病毒载体中,构建pCDH-CMV-T7 RNAP重组质粒。筛选阳性克隆及测序鉴定后,利用脂质体将包含重组质粒pCDH-CMV-T7 RNAP的包装系统和辅助包装质粒共转染至HEK-293T细胞,进行慢病毒的包装及纯化,获得高病毒滴度的重组慢病毒。将收集的病毒液分别以感染复数(multiplicity of infection,MOI)为1、5、10和20感染BHK-21细胞,72 h后观察荧光情况,筛选最佳MOI。将重组慢病毒在最佳MOI条件下感染BHK-21细胞,通过绿色荧光蛋白copGFP的表达观察感染细胞的阳性率。使用4μg/mL嘌呤霉素作为抗性筛选物进行多轮筛选,最终筛选得到BHK-21-T7 RNAP细胞株。进一步对所筛选的细胞株设计3对检测引物进行RT-PCR检测,并通过检测试验组与空白对照组细胞中海肾荧光素酶(hRluc)报告基因的活性差异来反映T7 RNAP驱动T7启动子下游基因的能力。【结果】本研究成功扩增了大肠杆菌BL21(DE3)细胞基因组中T7 RNAP基因,成功构建重组慢病毒载体,并获得了滴度为1.0×10^(8)TU/mL的重组慢病毒。成功筛选到BHK-21-T7 RNAP细胞株,此重组细胞株经RT-PCR扩增能够检测到T7 RNAP的特异性DNA序列。将含有T7启动子驱动的hRluc的质粒(pT7-hRluc)转染此细胞株后发现,BHK-21-T7 RNAP细胞株中hRluc的活力与空白对照组BHK-21细胞相比极显著升高(P<0.01)。【结论】本研究获得了稳定表达T7 RNAP的BHK-21细胞株,且所筛选的BHK-21-T7 RNAP细胞株中的T7 RNAP能够驱动pT7启动子下游基因hRluc的转录,研究结果为RNA病毒的反向遗传学平台建立奠定了细胞基础。

猪A组轮状病毒HN2019-01株的分离鉴定及VP6基因序列分析

为了解猪轮状病毒(RV)在河南省的流行情况及其分子遗传特征,利用反转录PCR方法,从河南某猪场腹泻样品中扩增得到RV特异性核酸片段,并将腹泻样品利用MA-104细胞进行RV的分离和传代,将分离得到的RV命名为RVA/Pig-wt/HN2019-01。对分离毒株VP6基因片段的序列测定及生物信息学分析结果表明,分离毒株VP6核苷酸序列与猪源毒株西南株-1C(SWU-1C)相似性最高,病毒分类上同属I5亚群。VP6蛋白全长397个氨基酸,存在4个N糖基化位点和18个潜在磷酸化位点,二级结构主要由α-螺旋组成,三级空间结构与牛轮状病毒RF株VP6蛋白高度相似,且在2个细胞毒性T淋巴细胞(CTL)抗原表位区域的氨基酸序列保守。

河南省鸟类新纪录—褐胸鹟

2019年5月29日,在河南省洛阳市嵩县天池山国家森林公园进行观鸟活动时,发现1只雀形目鸟类,经查阅相关文献,最后确认其为褐胸鹟(Muscicapa muttui),系河南省鸟类分布新纪录。

微生物磷脂酶D的克隆表达研究进展

磷脂酶D(Phospholipase D,PLD,EC 3.1.4.4)是催化磷脂的磷酸二酯键水解和转磷脂酰基反应的一类酶的总称。PLD所具有的转磷脂活性使其在食品、医药以及细胞生物学等领域具有广泛的应用价值,但其大规模工业化生产受到诸多因素的限制。利用基因工程技术对磷脂酶D基因进行克隆表达,开发高产量、高纯度和高转磷脂活性的PLD资源成为当前的研究热点。本文主要对微生物PLD克隆与高效表达方面的研究进展进行分析,以期对微生物PLD的大规模生产及其相关产品的开发利用提供参考。

活体微藻对镉(Ⅱ)的富集机理

选取小球衣藻(Chlamydomonas microsphaera)、铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)、钝顶螺旋藻(Spirulina platensis)和四尾栅藻(Scenedesmus quadricauda)等4种微藻,通过室内模拟实验,对水体中的Cd^(2+)进行吸附,并对吸附Cd^(2+)的微藻分别采用去离子水、0.2 mol·L^(-1)Ca Cl2与研磨处理,测定Cd^(2+)的解脱量,研究活体微藻对重金属离子的富集特征与机理。结果表明:4种活体微藻均对水体中Cd^(2+)有较强的富集能力,在Cd^(2+)初始浓度为10 mg·L^(-1)、溶液pH为7.0的实验条件下,小球衣藻富集量可达76.34 mg·g^(-1),铜绿微囊藻、钝顶螺旋藻和四尾栅藻富集量分别为24.78、15.28和9.85 mg·g-1,说明微藻是良好的重金属吸附剂;4种活体微藻对Cd^(2+)的富集特征均符合准二级动力学方程(R2>0.99),反映出活体微藻对Cd^(2+)的富集主要是一种化学行为;活体微藻对Cd^(2+)的富集主要是离子交换形式的化学吸附,富集比例均在60%以上,其中小球衣藻最高,达86.51%。除化学吸附外,还包括物理吸附与生物吸收,生物吸收所占富集比例为6.75%~18.96%,而物理吸附量最少,为3.02%~14.63%。

蛋白多肽对强酸化土壤的改良效应

以强酸化土壤(pH为4.30)为研究对象,以蛋白多肽为新型土壤改良剂,将传统施加生石灰的酸化土壤治理技术和施加复混肥的常规种植技术为对照,研究蛋白多肽对强酸化土壤的改良效应。结果表明:土培实验中的蛋白多肽与生石灰对强酸化土壤均有碱化效应,将土壤pH分别提高了0.23和0.30 (120 d稳定值),而复混肥碱化程度较低(提高0.02);同时,蛋白多肽组与生石灰组土壤交换性酸含量比复混肥组(35.93 mmol·kg-1)分别降低了12.56 mmol·kg-1和18.68 mmol·kg-1,盐基饱和度分别比复混肥组(67.30%)高7.01%和9.85%;蛋白多肽组土壤有机质含量(19.96 g·kg-1)变化尤为明显,并且,显著高于复混肥组(8.58 g·kg-1)和生石灰组(12.23 g·kg-1)。蛋白多肽与生石灰均能提高强酸化土壤pH,但未能一次性达到6.5以上的中性程度。基于此,以结球甘蓝为供试植物,研究此背景下的种植情况。结果显示,蛋白多肽可在偏低pH条件下种植出高产的结球甘蓝,比其他组合效果明显,其平均生物量(371.78 g)比复混肥组和生石灰组分别高9.54倍和1.90倍。蛋白多肽具有改良强酸化土壤的潜力,并能达到改良与种植同步化(蛋白多肽施加后直接种植作物幼苗)。研究结果可为强酸化土壤的改良与种植提供参考。

河南省肉鸡4株禽传染性支气管炎病毒的分离鉴定及S1基因序列分析

通过病料接种SPF鸡胚和鸡胚尿囊液的RT-PCR鉴定,于2017至2018年从河南省不同发病鸡场分离到4株鸡传染性支气管炎病毒(IBV),分别命名为HB/L1/201711、ZMD/L2/201704、SQ/L3/201803、LY/L4/201710,并对4株毒株S1基因进行克隆和序列分析。结果:HB/L1/201711、SQ/L3/201803 S1基因全长1 620 nt,编码540 aa,其裂解位点分别为HRRRR,分属于基因型V、Ⅰ分支;ZMD/L2/201704、LY/L4/201710株S1基因全长1 617 nt,编码539 aa,其裂解位点为RRSRR,属于基因型Ⅱ分支。ZMD/L2/201704与LY/L4/201710分离株核苷酸序列及其推导的氨基酸序列同源性较高,分别为97.6%、95.4%,与另外2株分离株之间核苷酸序列同源性为76.5%、76.8%。4株分离株与国内外参考毒株及疫苗株的氨基酸序列同源性在58.5%~98%之间,具有较大的差异性。其中:ZMD/L2/201704、LY/L4/201710与491型传支疫苗氨基酸同源性较高,可达95.4%、95.9%;SQ/L3/201803与CHI分支参考毒株氨基酸同源性在94.6%~98.9%之间;HB/L1/201711与TWⅠ型毒株2575/98、3468/07有较高同源性,分别为94.8%和93.5%。本研究表明河南省肉鸡鸡群鸡传染性支气管炎病毒基因型相对复杂,推测存在重组与突变。