“新农科”背景下的动物学混合式教学模式实践——以东北农业大学为例

动物学作为高等农业院校生物科学类和动物生产类本科生必修的专业基础课,是引导学生适应大学独立自主学习方式的桥梁,为培养农业、生物领域的创新型人才发挥重要的作用。随着“互联网+”教育的飞速发展以及新冠疫情暴发对“一流课程”建设的影响,混合式教学模式已成为后疫情时代重要的教育教学方式,能够很好地解决单一线上慕课(MOOC)教学与传统线下课堂教学之间的矛盾。为解决动物学单一MOOC课程学习知识系统性差以及大一学生应试思维固化等问题,东北农业大学动物学课程教学团队(以下简称“教学团队”)在自建MOOC课程基础上,提出并实践了一种新型混合式教学模式——MOOC+PBOPPS教学模式。该教学模式将线上线下混合、师生主体混合以及理论实践混合,充分体现了以学为中心,有效展现了课程的高阶性、创新性和挑战度。

鸡贫血病毒哈尔滨分离株全基因克隆和序列分析

通过PCR方法克隆了从哈尔滨分离的一株鸡贫血病毒 (CAV)的全基因 ,并对其进行了测序 ,该病毒基因组为环状 ,全长 2 2 98bp ,含有三个互相重叠的开放读码框和一个调控区。将克隆的基因与GenBank收录的CAV基因比较 ,同源性至少为 97% ,未发现与本次克隆的CAV基因完全一致的分离株。与德国分离株Cux la、2 6p4和马来西亚分离株分别有 42、42和72个核苷酸不同 ,同源性分别为 98 2 %、98 2 %和 96 9%。与德国分离株Cux 1b相比 ,除在调控区内少一个类似增强子的重复序列外 ,尚有 3 9处核苷酸不同。它与分离于欧洲的几株CAV的亲源性要比来自亚洲的马来西亚株近。对CAV哈尔滨分离株、2 6p4、Cux 1b、Cux 1a和马来西亚株的VP1、VP2和VP3蛋白比较 。

哈尔滨市西郊野狼湖圈养狼产仔与育幼期行为观察

2013年5月在黑龙江省哈尔滨市西郊野狼湖,采用焦点动物取样法(Focal-animal sampling)对一对圈养狼育幼期行为进行监测。通过视频观察定义狼育幼期行为,详述雌狼生产过程及幼仔行为发育过程,确定狼生产前后行为节律差异变化规律及雌狼育幼期新增的哺乳、舔仔、叼仔、寻仔及与仔游戏等5种母性行为在幼仔发育不同时期的节律差异。将新生的一月龄幼仔划分为3个生长阶段,确定幼仔行为发育规律;针对狼在育幼期出现异常行为进行分析,提出保护建议,提高幼仔成活率,为下一步进行狼犬杂交培育新品种提供理论和技术参考。

高等农业院校植物生理学课程思政设计与思考

植物生理学是高等农业院校农学类、生物类各专业重要的专业基础课。该文对植物生理学课程中蕴含的思政元素进行挖掘,并将其精心设计到课程内容中,实现课程内容与思政元素的有机融合。只有不断更新教学内容、改进教学方法和手段,不断增强思政教育的吸引力和亲和力,使课程思政切合学生的内在需求,才能让学生“内化于心,外化于行”,真正实现立德树人的目的。

药食同源植物杀虫剂制备及其防治效果

以常见药食同源植物辣椒和花椒的果实、大蒜鳞茎和洋葱鳞叶为试验材料,与有效微生物群(Effective microorganisms,EM)菌液混合发酵制作杀虫剂,使用液相色谱分析其杀虫成分含量;结合室内和田间试验,筛选高效生物杀虫剂并评估其杀虫效果。结果表明,花椒125g,辣椒25g,大蒜125g,洋葱250g混合发酵30d,稀释30倍液得到最佳杀虫活性物A;施药后第6天对桃蚜防治效果最佳,虫口减退率为92.38%。田间试验结果表明,杀虫剂A在施药后第5天对桃蚜防治效果最佳,校正防效为78.05%;与市售植物源杀虫剂比较,杀虫剂A持效时间较长,在施药后第6天虫口减退率为70.29%,校正防效为82.95%,杀虫效果显著高于0.3%印楝素乳油和1.3%苦参碱水剂。研究得到一种高效植物源杀虫剂A,为药食同源植物制备杀虫剂研发及其在生产中推广应用提供试验依据和有效方法。

MYB转录因子在水稻胁迫响应中的研究进展

水稻是重要的粮食作物之一,不利环境条件及病虫害等严重影响水稻产量和品质。MYB家族转录因子是植物中最大转录因子家族之一,参与植物多种生长发育途径调控,对植物响应生物和非生物胁迫发挥重要作用。文章总结近年来MYB家族转录因子在水稻生物和非生物胁迫响应中的功能及调控机制,为水稻抗逆育种提供参考。

老山芹层积前后种子差异代谢物分析

为深入探索老山芹种子休眠机理,以老山芹层积前后种子为研究对象,采用气相色谱-飞行时间质谱联用技术(gas chromatography-time of flight mass spectrometry,GC-TOF/MS)对其非层积种子(non-lamellarized seeds,NS)和层积后达到发芽状态种子(germination seeds,GS)的差异代谢物进行分析。结果表明,共检测到995种代谢产物,NS和GS的代谢物存在明显分离,差异代谢物有126种,其中极显著差异代谢物75种,包括35种上调,40种下调。对极显著差异代谢物所在代谢通路分析表明,涉及10条关键代谢通路。和弦图分析表明,差异代谢物中脂质类化合物(含类脂分子)与苯类化合物呈极显著正相关;苯丙烷类化合物(含聚酮类化合物)与有机氧类化合物呈极显著负相关。以上研究结果为探索老山芹种子成熟后萌发提供了代谢组学理论基础,为更好地研究老山芹种子后成熟及休眠机制提供了依据和支撑。

基于微生物高通量分离技术的白星花金龟幼虫消化道玉米秸秆降解菌筛选

白星花金龟幼虫在转化玉米秸秆过程中,其肠道微生物发挥关键作用。为获得优良秸秆降解菌株,研究通过优化秸秆提取物(Straw extract,SE)提取参数,制备SE培养基,采用高通量分离培养方法,从白星花金龟幼虫后肠分离得到1128株细菌,微生物可培养率为42.1%。从中筛选到纤维素降解菌409株,木质素降解菌669株。测定部分菌株降解率,结果表明,菌株P61-C4、P63-G12-1和P62-D4-2对滤纸条降解率分别为45.6%、31.7%、26.8%;菌株P61-C7-1、P61-C6-2、P61-C10-1对木质素磺酸钠降解率分别为50.5%、30.6%、25.1%。研究结果明确白星花金龟幼虫肠道微生物对转化玉米秸秆的作用,丰富秸秆生物降解菌株资源,对促进农业可持续发展具有重要意义。

喜树中一株特异产喜树碱内生真菌Aspergillus niger GP3的分离与鉴定

目的:从喜树内生真菌中筛选出具有产喜树碱潜力的菌株,为获得喜树碱提供一条新的药源途径。方法:从喜树根皮分离内生真菌,综合利用高效液相色谱法(HPLC)以及超高效液相色谱-高分辨质谱(UPLC-Orbitrap-MS/MS)法对内生真菌次生代谢产物有效活性成分进行分析,并通过形态学和分子学对其特异性真菌进行鉴定。结果:内生真菌GP3具有产喜树碱的化学性质,其菌落圆形、黑褐色、中心凸起、边缘呈纤毛状,经ITS序列比对,该菌与Aspergillus niger ITS序列相似性为99%。结论:GP3是一株具有产喜树碱潜力的内生真菌菌株,鉴定为黑曲霉菌(Aspergillus niger)。

乳酸克鲁维酵母表面展示系统研究

酵母表面展示技术通过将目标蛋白锚定在细胞表面,广泛应用于疫苗制备、药物筛选、环境治理、菌株筛选等领域。为在乳酸克鲁维酵母中进行医药蛋白的高效生产并开展蛋白质工程研究,利用酿酒酵母来源的Sed1作为锚蛋白,His Tag作为检测靶标,在乳酸克鲁维酵母中进行表面展示系统的构建,并利用间接法免疫荧光标记和全细胞流式分析相结合的方法进行高通量表征。激光扫描共聚焦显微镜成像结果进一步证实了人血清白蛋白的成功表达。优化检测条件后,最高展示效率达89.8%。研究首次在乳酸克鲁维酵母中建立并系统优化了酵母表面展示系统,为在乳酸克鲁维酵母中开展高效蛋白质生产和蛋白质工程研究奠定了基础。

利用1型糖尿病小鼠模型分析犬成纤维生长因子21的长效降糖效果

本研究分别将Fc片段、穿膜肽R11和穿膜肽TAT与犬成纤维生长因子21(canine fibroblast growth factor 21,cFGF-21)相连构建了3种融合蛋白,旨在探讨cFGF-21对1型糖尿病的长效降糖作用。用链脲佐菌素(STZ)建立1型糖尿病小鼠模型,随后分别用cFGF-21、R11-cFGF-21、Fc-cFGF-21和TAT-cFGF-21治疗。治疗分为3个阶段:1)每天给药一次(第1~14天);2)每3 d给药一次(第15~29天);3)每5 d给药一次(第30~44天)。在治疗过程中,每隔3 d检测一次小鼠血糖,在每阶段结束时检测试验小鼠12 h内血糖波动。试验结束前,对所有小鼠进行口服葡萄糖耐量试验。通过ELISA法检测小鼠血清中炎症相关因子IL-10、IL-1β、IL-17A和抗炎因子IL-10表达水平。通过Real-time PCR检测肝、脂肪、肠和肾等组织中的糖代谢相关因子的转录水平。试验结束后,对所有小鼠进行糖基化血红蛋白(HbA1c)、血脂四项和肝功能、血清胰岛素和HbA1c检测并对小鼠胰腺组织进行病理分析。结果显示:在治疗的第一阶段,与cFGF-21组相比,TAT-cFGF-21降糖效果明显降低,R11-cFGF-21和Fc-cFGF-21组没有显著差异;在治疗的第二、三阶段,与cFGF-21组相比,TAT-cFGF-21组血糖明显上升,R11-cFGF-21和Fc-cFGF-21组可在给药3~5 d内能将血糖控制在更低的水平。治疗8周后,与cFGF-21组相比,R11-cFGF-21和Fc-cFGF-21组口服葡萄糖耐量(OGTT)和血脂紊乱明显改善,糖化血红蛋白(HbA1c)接近正常水平,肝损伤明显修复,而TAT-cFGF-21组与cFGF-21组没有明显差距。此外,ELISA检测和HE染色结果显示,相较cFGF-21和TAT-cFGF-21组,R11-cFGF-21和Fc-cFGF-21组氧化应激和炎症反应得到显著改善且胰岛β细胞修复效果明显。经R11和Fc修饰的cFGF-21长效降糖能力的显著增加,而TAT-cFGF-21长期的降血糖能力较弱。此外,经R11和Fc修饰的cFGF21能显著改善氧化应激、胰腺炎症和脂质代谢,修复肝损伤和胰岛β细胞,治疗效果明显优于cFGF21。

赤芍多糖延缓秀丽隐杆线虫衰老的作用及机制研究

目的基于模式生物秀丽隐杆线虫(简称线虫)探究赤芍多糖延缓衰老的作用。方法将线虫随机分为空白组和不同质量浓度的赤芍多糖组(100、200、400μg/mL),观察赤芍多糖对线虫寿命、运动能力和应激能力的影响,测定线虫体内脂褐素、丙二醛(malondialdehyde,MDA)、活性氧(reactive oxygen species,ROS)的含量以及相关抗氧化酶的活力,分析赤芍多糖对线虫体内抗氧化能力的影响;运用实时荧光定量酶链式反应技术检测赤芍多糖对线虫衰老相关基因mRNA表达的影响。结果与空白组相比,赤芍多糖高剂量组(400μg/mL)能够显著延长线虫寿命,增强线虫运动能力和应激能力,明显降低线虫体内脂褐素、MDA、ROS的含量,显著提高过氧化氢酶(catalase,CAT)和超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)活力;同时,赤芍多糖能够显著上调daf-16、skn-1、sod-3 mRNA的表达,下调daf-2、age-1 mRNA的表达。结论赤芍多糖能够通过提高线虫应激能力、增强抗氧化酶活力以及调控胰岛素/类胰岛素生长因子信号通路(IIS)相关基因的表达从而延缓线虫衰老。

枯草芽孢杆菌优化表达蛋白质谷氨酰胺酶的研究

蛋白质谷氨酰胺酶(Protein-glutaminase,PG)作用于大分子蛋白质或其小侧链的谷氨酰胺,使其脱酰胺变成谷氨酸可提高蛋白质溶解性和乳化性,在食品行业应用广泛。PG来源于解朊金黄杆菌(Chryseobacterium proteolyticum),但原始解脘金黄杆菌菌株表达PG产量较低。为提高蛋白质谷氨酰胺酶表达水平,将来源于解朊金黄杆菌的蛋白质谷氨酰胺酶基因优化密码子,将密码子换成枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)偏爱密码子,再将密码子优化前后的PG基因分别连接至表达载体pBSA43,最后转化到枯草芽孢杆菌WB600中进行高效表达。结果显示,密码子优化前重组菌株的PG酶活力为1.83 U·mL^(-1),优化后重组菌株的PG酶活力为2.91 U·mL^(-1)。为进一步提高PG表达水平,经响应面分析优化后,确定最佳发酵条件:发酵时间为62.3 h,发酵温度为32.5℃,培养基初始pH为7.24。在该条件下,密码子优化后重组菌株PG酶活力为5.76 U·mL^(-1)。来源于解朊金黄杆菌的蛋白质谷氨酰胺酶基因经密码子优化后,表达水平明显提高,为蛋白质谷氨酰胺酶在枯草芽孢杆菌中的高效表达提供参考。

寒地玉米秸秆腐熟物复配基质在蔬菜育苗中的应用

为探索寒地玉米秸秆腐熟物替代传统草炭土基质的可行性,以草炭土、蛭石和珍珠岩混合而成的传统基质作为对照,以A(V腐熟物∶V蛭石∶V珍珠岩=2∶1∶1)、B(V腐熟物∶V蛭石∶V珍珠岩=1∶1∶1)两种复配基质为处理,研究复配基质对黄瓜和辣椒幼苗生长的影响,以及育苗前后营养物质和相关酶活性的变化。结果表明,两种复配基质的容重、水气比和电导率与传统基质呈显著差异;在幼苗定植28 d时,A、B两种基质的黄瓜幼苗株高分别比对照显著提高67.25%和44.95%,茎粗分别显著提高29.30%和17.83%,叶绿素含量分别显著提高7.42%和3.13%;A、B两种基质的辣椒幼苗株高分别比对照显著提高8.55%和15.36%,茎粗分别显著提高2.38%和6.21%,叶绿素含量分别显著提高4.74%和12.44%;育苗后基质铵态氮和有效钾含量均降低,速效磷含量升高,黄瓜育苗后A、B两种基质速效磷含量分别升高71.27%和76.36%;辣椒育苗后A、B两种基质速效磷含量分别升高249.22%和115.81%。A、B两种基质中脲酶和酸性磷酸酶活性在育苗结束后升高,蔗糖酶活性降低。综上,A基质更适于黄瓜幼苗的生长,B基质更适于辣椒幼苗的生长,可分别代替传统草炭土基质用于黄瓜和辣椒育苗。

结缔组织生长因子体外调控奶牛乳腺上皮细胞生长和泌乳分化

旨在探究结缔组织生长因子在体外培养体系中对奶牛乳腺上皮细胞生长和泌乳分化的调控作用。本研究主要通过人为添加结缔组织生长因子(connective tissue growth factor,CTGF)重组蛋白和过表达CTGF基因分析其对细胞增殖、凋亡、乳脂和乳蛋白合成分泌及信号通路的影响。使用EdU试剂盒和流式细胞仪分别检测细胞增殖凋亡情况;应用尼罗红染料和甘油三酯试剂盒检测细胞内脂滴数量和细胞外培养液乳脂含量;实时荧光定量PCR和蛋白免疫印迹检测细胞增殖凋亡,β酪蛋白,乳脂和乳蛋白合成关键信号分子以及细胞外基质细胞表面受体β1整联蛋白的表达;免疫共沉淀分析CTGF和β1整联蛋白之间的蛋白质相互作用。结果表明:体外培养时,无论CTGF重组蛋白还是CTGF过表达均能通过增强增殖、抑制凋亡促进贴壁细胞生长;实时荧光定量PCR和蛋白免疫印迹结果表明,CTGF在转录和翻译水平增强促增殖的CyclinD1、MAPK和Bcl2表达,抑制促凋亡的Caspase3和Bax表达;CTGF一方面上调乳脂合成关键基因FASN、SREBP1、PPARγ表达水平,促进细胞内脂滴合成和胞外甘油三酯分泌;另一方面上调乳蛋白合成关键基因PRLR、STAT5和p-STAT5表达水平,进而显著促进β酪蛋白合成;CTGF上调β1整联蛋白表达水平,Co-IP也证实了CTGF和β1整联蛋白之间存在蛋白质相互作用。综上所述,CTGF促进体外培养的奶牛乳腺上皮细胞生长及泌乳能力;CTGF与β1整联蛋白共存于黏附复合物,可以通过影响β1整联蛋白信号途径实现其部分生物学作用。

外源性褪黑素对蛋鸡热应激的缓解作用

为探讨褪黑素(Melatonin,MT)对蛋鸡慢性热应激的影响,将60只海兰褐壳蛋鸡随机分为4组:对照组(Control)、热应激组(HS)、热应激褪黑素低剂量组(HS+MT 1 mg·kg^(-1))和热应激褪黑素高剂量组(HS+MT5 mg·kg^(-1))。结果表明,饲料中添加MT可提高热应激蛋鸡血清MT浓度、采食量和产蛋率。MT处理后,热应激蛋鸡血清中谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)和卵泡刺激素(FSH)水平显著升高,血清中皮质酮(CORT)、热休克蛋白70(HSP70)、丙二醛(MDA)、白细胞介素6(IL-6)和白细胞介素1β(IL-1β)水平显著降低。大黄卵泡(LYF)颗粒细胞层和卵泡膜层厚度增加。与HS组相比,HS+MT 1 mg·kg^(-1)组卵巢促性腺激素释放激素(GnRH)及其受体(GnRHR)、卵泡刺激素受体(FSHR)、糖蛋白激素受体(LHCGR)和雌激素受体2(ESR2)表达水平升高,HSP70表达水平降低。综上,外源性MT可有效增强热应激蛋鸡抗氧化和抗炎能力,调节免疫、蛋白质代谢和激素水平,提高生产性能。

大头金蝇3龄幼虫细菌多样性分析及其分离菌株分解纤维素的应用研究

Illumina高通量测序平台Novaseq,对大头金蝇(Chrysomya megacephala)3龄幼虫体表与体内细菌进行测序分析。大头金蝇3龄幼虫体表与体内贮存细菌样本中共注释396 OTUs,共注释到13门19纲49目82科137属119种细菌。体内贮存细菌的优势菌属为克雷伯氏菌属(Klebsiella,57.87%),通过纤维素筛选培养基培养,纯化后得到单一菌落,经鉴定为密歇根克雷伯氏菌(Klebsiella michiganensis),制成菌液后进行室内、外模拟秸秆分解试验,室内秸秆平均分解效率为87.31%,室外模拟农田中的秸秆平均分解率为88.52%,进一步对其施用于农业废弃物搭建的人工模拟土壤中,模拟土壤肥力增加,在泥土:麦麸:锯末:豆饼的比例为10:2:2:1和10:2.5:2.5:1时种子发芽指数较高,种子平均发芽指数分别达到80.25%和78.45%。结果表明,大头金蝇3龄幼虫体表携带细菌与体内贮存菌的组成结构及多样性复杂,为其分解纤维素能力及土壤改良等提供理论依据。

新型Na^(+)/H^(+)逆向转运蛋白UPF0118的Na^(+)结合鉴定

UPF0118蛋白是一种新型Na^(+)(Li^(+))/H^(+)逆向转运蛋白,属于AI-2E超家族,目前已被划分至Na^(+)/H^(+)逆向转运蛋白亚家族,但无直接证据表明该蛋白可与Na+产生相互作用。为鉴定UPF0118蛋白是否具有Na^(+)结合功能,利用PCR技术扩增upf0118基因编码序列,通过Eco RⅠ和PstⅠ酶切位点构建至原核表达载体p ETDuet-1,转化至E. coli BL21*(DE3),对诱导后大量表达的蛋白进行Ni^(2+)亲和层析和凝胶过滤层析,利用等温滴定量热技术对纯化蛋白进行滴定。结果表明,在pH 5.5条件下,Na^(+)滴入导致蛋白溶液产生明显放热现象。在pH 5.5条件下该蛋白具有Na^(+)结合功能,证明该蛋白Na+结合功能为其功能单元与分子机制的研究奠定基础。

枯草芽孢杆菌YvdSR蛋白转运Na^(+)关键残基的研究

对枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis strain 168)双组分基因YvdSR表达的双组分蛋白YvdSR进行功能鉴定,得出YvdSR具有转运Na^(+)/Li^(+)功能,为探究YvdSR离子转运机制,分别对两种组分作同源序列比对,从每种组分中筛选出完全保守的酸性氨基酸残基并进行氨基酸残基定点突变。结果表明,YvdS和YvdR共有的E13在同源物中完全保守且突变为丙氨酸后均失去Na^(+)(Li^(+))/H^(+)逆向转运活性,说明两种组分的E13均是蛋白质行使功能不可或缺的,YvdS的E13A经回复突变后可恢复高水平Na^(+)(Li^(+))/H^(+)逆向转运活性,YvdR的E13A经回复突变后仍失去Na^(+)(Li^(+))/H^(+)逆向转运活性,表明YvdS和YvdR在Na^(+)(Li^(+))/H^(+)逆向转运中行使不同功能。

丁香假单胞菌番茄致病变种(Pst DC3000)抗病机制研究进展

丁香假单胞菌番茄致病变种(Pst DC3000)是导致番茄细菌性叶斑病的主要病原体,严重威胁番茄产量和品质。Pst DC3000是一种局部感染的半生物营养性病原菌,其Ⅲ型分泌系统和冠状毒素生物合成与植物免疫抑制密切相关。Pst DC3000引发的植物免疫反应涉及病原相关分子模式触发免疫和效应器触发免疫两个途径,共同增强植物对病原菌的防御能力,其中水杨酸和茉莉酸信号传导途径在植物免疫防御机制中发挥核心作用。活性氧作为关键信号分子,在植物免疫反应中起“双重作用”,其参与促进植物生长和逆境胁迫下的信号传导,因过量积累导致细胞程序性死亡。文章总结Pst DC3000的抗病机制,为探讨植物激素和活性氧在植物免疫中的作用机制提供新的思路和方法。