“基因组学”教学建设的初步探索

基因组学是在人类基因组计划的实施影响下逐步形成的一门兼具理论性和实用性的交叉学科,具有很强的专业性和前沿性.结合作者从事基因组学教学的经验,从基因组学课程内容设置,包括讲述基因组学世界的故事,追踪学科前沿和课程思政的育人理念与目标以及“基因组学”课程教学方式等方面展开探索,为提高“基因组学”课程教学质量和加强“基因组学”课程建设提供思路.

后基因组时代免疫学教学的探讨

免疫学是一门古老而又充满活力的学科。免疫学研究最初作为微生物学研究的一个分支．主要涉及传染病的病原学与预防、诊断和治疗．为人类战胜瘟疫做出了巨大贡献。自20世纪中期免疫学成为一门独立的学科以来，随着分子生物学、细胞生物学化学、遗传学等学科及免疫技术的发展．免疫学得到了飞速发展。免疫学已经成为生命科学与医学中的前沿学科，在揭示生命活动基本规律及重大疾病发病机制和防治的研究中发挥着重要的作用。此外，免疫学的发展促进了生物高技术产业的发展。

后基因组时代微生物遗传学教学的探讨

对后基因组时代"微生物遗传学"课程教学进行探讨。提出以故事化课堂和形象化讲解增加学生的学习乐趣。为了更好地帮助学生理解后基因组学方法,将后基因组学与微生物遗传学融合教学(包括正向遗传学方法与快速正向遗传学方法、单基因敲除和表型分析与全基因组规模基因敲除和表型分析、传统的遗传相互作用与全基因组的遗传相互作用融合讲授)。此外,生物信息学网络资源的介绍延伸了课堂教学并提高了课堂教学质量。

重组工程法敲除恶臭假单胞菌KT2440的染色体基因

恶臭假单胞菌KT2440是在生物降解环境有机物和表达异源基因等方面具重要作用的环境微生物.基因敲除是研究基因和蛋白功能的必要手段.常规的基因敲除方法往往会烦琐耗时且易引入突变的基因克隆操作.本研究采用重组工程(即重组酶催化的PCR产物与基因组上同源片段之间的同源重组)来实现恶臭假单胞菌KT2440的基因敲除.本方法高效、简便、快捷且可以同时进行多个基因的操作,可成为通用的恶臭假单胞菌KT2440的遗传研究方法.

提高有机膨润土对Cr(Ⅵ)吸附能力的方法及机理分析

六价铬Cr(Ⅵ)是工业废水排放中受严格控制的污染物之一,Cr(Ⅵ)污染废水的治理受到广泛关注。本文采用三氯化铁(FeCl3)改性有机膨润土(organic bentonite modified by ferric trichloride,OBF),并研究它与微生物絮凝剂(microbial flocculant,MBF)混合对Cr(Ⅵ)的吸附作用及作用机理,为MBF与水解盐改性材料混合使用提供理论依据。OBF是在有机膨润土与FeCl3·6H2O质量比为10∶1的条件下制得,0.1g OBF对Cr(Ⅵ)溶液(20mg/L,50mL)去除率可达97.15%。采用此OBF和MBF混合对模拟Cr(Ⅵ)废水进行处理,测定处理后溶液的Cr(Ⅵ)浓度,分析其去除效果和作用机理。OBF对Cr(Ⅵ)去除率随着[OH1-]/[1/3Fe3+]摩尔比增加而降低;用MBF与OBF混合去除Cr(Ⅵ),形成的絮凝体密实稳定,易于沉淀分离;MBF与OBF混合对Cr(Ⅵ)的去除率随着MBF加入量增加呈线性递减关系,其线性方程为y=-0.0404x+0.936(R2=0.9678),OBF对Cr(Ⅵ)吸附动力学符合伪二级动力学方程:t/qt=0.1355t-0.0831(R2=0.9979);选择在添加OBF之前先加MBF和FeCl3,结果既能增加对Cr(Ⅵ)的吸附,还有利于分离沉降。FeCl3水解形成羟基铁离子可以置换有机膨润土中的一些阳离子,使有机膨润土表面带正电,增加改性有机膨润土对Cr(Ⅵ)的吸附能力。MBF利用其本身所带官能团和黏滞性可对吸附了Cr(Ⅵ)的OBF凝聚沉降,易于固液分离。此研究结果将为低浓度Cr(Ⅵ)废水治理提供技术支持和理论依据。

基于β-内酰胺酶的正向选择蛋白表达载体的构建

外源基因的高效克隆表达是分子生物学和生物化学研究的关键技术,在同时克隆多个基因至表达载体时的高通量操作时尤其重要,常规的基因克隆操作常常存在着很高的载体背景干扰.本研究报道了一种改进型β-内酰胺酶正向选择表达载体pPAE以及与麦芽糖结合蛋白融合的正向选择表达载体pPAE-MBP.实验证明pPAE和pPAE-MBP的克隆效率均高达100%,且目的蛋白均得到了有效的表达.pPAE和pPAE-MBP有作为常规尤其是高通量蛋白表达载体来使用的潜力.

硝基苯废水的光降解及其对小麦的复合毒理效应

以紫外灯为光源,研究了废水中硝基苯的降解过程、降解规律以及处理后的硝基苯废水对小麦种子萌发、株高和根长的毒理效应。结果表明:硝基苯的光降解过程符合一级反应动力学模型;反应活化能为15.3 kJ/mol;在30℃的条件下,400 mg/L的硝基苯废水,在125 W紫外灯照射下,反应8 h时,硝基苯废水的反应速率常数和降解率分别为0.4565 h^(-1)和94.58%;硝基苯污染废水在光降解不同阶段,降解后的中间产物及残留的母体化合物所产生的复合毒性对小麦种子发芽率、植株干重、株高和根长都有不同程度的毒害效应,其中根长抑制率达到30%~80%。

过表达Na,K-ATPase基因增强了黑曲霉对硅灰石的风化能力

【目的】探究和证实黑曲霉钠钾ATP酶(NKA)在硅灰石风化过程中的作用。【方法】以野生型黑曲霉(WT)为原始菌株构建黑曲霉Na,K-ATPaseα1基因(NKAα1)高表达菌株oeNKA。通过测定不同时间点(0d、2d、4d、6d)oeNKA和WT生物量、培养液pH值和矿物风化释放的Ca2+浓度,并用X-ray diffraction (XRD)对风化后的矿物残渣进行检测,比较oeNKA和WT菌株对硅灰石这种硅酸盐矿物的风化效果。【结果】oeNKA菌株的NKAα1基因相对表达量和酶活分别为WT菌株的103倍和1.76倍。在持续6d的培养过程中,oeNKA与WT的菌丝体生物量变化趋势相同,在培养第2天时WT显著高于oeNKA,随时间差异逐渐缩小并在第6天达到最低;培养液pH值变化趋势相同,分别下降至3.64和3.87;oeNKA风化硅灰石时所释放Ca^2+浓度(1011.36±47.78μg/g)约为WT (248.30±25.21μg/g)的4倍;XRD检测图谱显示菌株oeNKA对硅灰石风化作用更明显。【结论】NKAα1过表达菌株oeNKA对硅灰石的风化能力显著高于WT菌株,且黑曲霉的NKA与硅灰石的风化有密切关联。

一株岩石放线菌对碳酸钙形貌的影响

【目的】微生物诱导成矿是近年来地质微生物学领域研究中的热点之一。采用一株分离自喀斯特地区的岩生放线菌DHS C013^T菌株,研究该菌株及其代谢产物在由NaHCO3、Ca（NO3）2.4H2O组成的成矿体系中对CaCO3生成及形貌的影响。【方法】将在葡萄糖麦芽酵母提取物（MGYP）培养液中培养的放线菌上清液、菌丝球、发酵液以及无菌的MGYP培养液和超纯水分别加入成矿体系,SEM观察不同处理成矿体系中的底部沉淀物。【结果】在超纯水成矿体系中只形成标准菱面体方解石,而在添加放线菌及其代谢产物甚至含有机质的培养液则可形成形态各异的CaCO3晶体,如球形、哑铃以及表面具有鳞片状的柱形。这些特殊形态的CaCO3晶体的形成,可能是在放线菌的菌丝球和菌丝片段以及胞外分泌物上成核和逐渐生长的结果。【结论】放线菌菌丝体及代谢产物对调控和影响CaCO3的晶体形貌有重要作用。研究结果对进一步认识放线菌及其代谢产物诱导生物成矿提供了新的证据。