探索面向区域产业发展的现代产业学院人才培养与师资建设模式——以山西大学杏花村学院为例

为推动产学研用的深度融合发展,政校企协同共建现代产业学院是解决产业需求与人才培养不匹配问题的创新举措之一。在结合山西省汾阳市酿造产业发展实际和汾酒集团发展需求、充分发挥山西大学学科优势及科研力量的基础上建立了山西大学杏花村学院,依托汾阳市政府、山西大学和汾酒集团三方资源优势,以新工科理念为指导,以区域产业需求和学生应用能力培养为导向,政府引导为助力,高校与企业协同培养为主力的教育共同体的人才培养新模式。

大学生创新创业训练计划的生物科学专业实验教学改革探索

依托生物学国家级实验教学示范中心的大学生创新创业训练计划,以生物科学10门专业核心实验课程为基础,遴选2012~2022年间立项的部分优秀项目成果融入本科实验教学内容,构建“四位一体”生物科学专业实验教学改革体系,并在示范中心进行改革与实践,反馈效果良好。研究成果为高校深化实验教学改革,培养高质量创新创业人才提供重要参考。

唾液对山西老陈醋香气释放的影响

为研究只含粘蛋白的人工唾液和离体的人唾液对山西老陈醋香气释放的影响,采用顶空固相微萃取(HS-SPME)结合全二维气相色谱-飞行时间-质谱(GC×GC-TOF-MS)联用技术对3种山西老陈醋中挥发性香气成分进行分析。通过聚类分析(CA)比较唾液对3种山西老陈醋挥发性化合物含量的影响,并利用香气活性值(OAV)筛选出山西老陈醋的关键风味物质,通过绘制山西老陈醋的香气轮将香气化合物的含量数据转化为感官描述信息,明确唾液对山西老陈醋感官特征的影响。结果表明,从山西老陈醋中共检出105种挥发性化合物,在2种类型唾液的影响下,65种挥发性化合物的含量均显著降低(P<0.05),特别是酯类和酮类,OAV>1的27种关键香气化合物中将近一半化合物的OAV均减少了10%以上,说明唾液会影响山西老陈醋的感官特征。2种类型的唾液均会减弱山西老陈醋香气化合物的感官属性,尤其是对坚果味、奶香味和花香味。该研究明确了唾液对山西老陈醋的香气释放有影响,为提升山西老陈醋的感官体验提供了理论依据。

山西老陈醋多糖提取纯化及结构鉴定

以山西老陈醋为原料,采用乙醇沉淀法提取多糖,采用单因素及响应面试验优化山西老陈醋多糖(SAVP)提取条件,对粗多糖进行脱蛋白、脱色、透析、层析柱分离纯化,得精多糖及多糖组分。通过红外光谱鉴定多糖的结构并进行分子质量、单糖组成及热重分析。结果表明,最优醇沉条件为乙醇体积分数91%,醇沉时间16.3 h,乙醇倍数4倍。此优化条件下,粗多糖提取量为16.48 mg/g。粗多糖Sevag-三氯乙酸(TCA)法蛋白去除率为74.65%,多糖保留率为77.87%;大孔树脂法脱色率为64.02%,多糖保留率为84.55%。精多糖经DEAE-52纤维素及Sephadex G-100柱层析纯化后得到多糖组分SAVP-1,对其进行结构分析发现,SAVP-1为α-型多糖,分子质量为6.87 kDa,由鼠李糖、阿拉伯糖、半乳糖、葡萄糖、木糖和甘露糖六种单糖组成,热稳定性较好。

山西合成生物产业发展现状及趋势

山西作为资源型经济省份,实现碳达峰碳中和意义重大。合成生物学利用合成生物技术大大减少碳排放, 符合绿色低碳发展的要求,是山西省重点发展的产业链之一。为响应国家“双碳”战略目标,2020 年 10 月,山西省 综合改革示范区引进凯赛生物,打造全球首个百万吨级生物基新材料项目,启动建设“山西合成生物产业生态园”, 形成了完整的产业集群设计。为助力山西合成生物产业的发展,山西省率先开展合成生物学人才培养,2021 年 2 月 由时任山西省委书记楼阳生揭牌成立山西大学合成生物学学院。学院于 2022 年获教育部批准建设合成生物学本 科专业,2023 年获批建设合成生物学交叉学科博硕士学位点,形成了完整的本硕博一体化培养体系。申请获批合 成生物产业学院,着力打造一所体制创新、特色鲜明、致力于合成生物学领域高素质人才培养和科技创新的高水平 新型学院,助力山西省经济转型跨越发展。本文放眼国际,立足山西,就合成生物产业及学科建设现状及趋势进行 综述。

生命科学各学科名词的一义多词问题

本文对已公布的生命科学各学科名词的一义多词问题及其原因作了分析 。

山西黄河流域水生态系统服务时空分析

生态系统服务是支撑经济社会发展和人类生存条件的要素,其中水生态系统服务对于维持人类生产生活以及生态环境等都具有重要意义。然而,目前对流域水生态服务研究相对薄弱。基于InVEST(Integrated valuation of ecosystem services and trade offs)模型量化了山西黄河流域2000—2020年的产水量、水源涵养和水质净化服务的时空分布格局。探讨了气候条件和土地利用与产水量、水源涵养和水质净化服务之间的关系。结果表明:(1)近20 a,流域的产水量出现了波动上升的变化,且高峰值的出现在2020年,达152.37 mm。在空间上产水量分布差异明显,高值区范围扩大,低值区范围缩小。土地利用和气候变化共同影响山西黄河流域产水服务时空变化。气候变化对流域产水服务的贡献率远大于土地利用变化。(2)近20 a,流域水源涵养量与产水量变化趋势基本一致,整体呈波动上升趋势。高峰值的出现在2020年,达100.32 mm。空间上,林地水源涵养量增加最多,其次为草地,降水量大且蒸散相对较小的地区水源涵养能力显著高于其他地区。相比土地利用,气候因素对水源涵养量的影响更大。(3)在水质净化方面,同时期流域N、P输出量呈现逐年递减的态势,在2020年N、P输出量均达到最低值,分别为0.4739 kg·hm^(-2)和0.0366 kg·hm^(-2)。空间上,山区和丘陵地区的N、P输出量显著低于平原和盆地。人类农业活动特别是对农业用地中化肥的广泛投入是造成水环境污染的主要原因,同时伴随城市化发展的不透水地面的扩张也会对研究区水质净化造成一定的影响。研究结果可为山西黄河流域水生态系统保护及生态补偿与流域科学管理提供参考。

基于主体功能区的山西省碳排放时空特征及减排评价

碳排放核算是落实温室气体减排目标、应对气候变化和实现可持续发展的重要基础。碳排放强度的变化趋势体现了碳减排成效,是主体功能区未来减排措施和低碳发展道路的选择与调整的重要依据。以我国典型高碳经济省份山西省为研究对象,采用BP神经网络模型,基于市级碳排放量、人口、GDP、夜间灯光总值、植被覆盖率、城市化水平构建了适用于主体功能区的碳排放核算模型,运用探索性空间数据分析、Dagum基尼系数和时间倾向率等方法,分析了主体功能区碳排放时空特征、碳排放区域差异并评价碳减排成效。结果表明:(1)从时间趋势来看,2006—2020年各主体功能区碳排放量呈现逐年增长的趋势,其增长率均表现为重点开发区域(48.08%)>农产品主产区(38.13%)>重点生态功能区(33.95%)的特征,与各区域的功能定位和产业结构显著相关。(2)从空间演变来看,主体功能区的空间集聚特征与山西省“两山夹一川”的独特地势相关。重点开发区域空间集聚格局较为稳定,集中在山西省中部,而农产品主产区、重点生态功能区的集聚特征不显著,分布在东部和西部。(3)碳排放区域差异分析表明山西省碳排放地区间总体差异呈现下降趋势,总体基尼系数由2006年的0.505下降到2020年的0.498,年均下降0.102%,重点开发区域和重点生态功能区之间的差异是总体差异的主要来源。(4)碳减排效果评价显示主体功能区碳排放强度均呈现下降趋势,重点开发区域的碳减排成效显著高于农产品主产区和重点生态功能区。基于对主体功能区碳排放的分析,结合其功能定位,针对性地提出主体功能区减排和低碳发展措施。本文为我国能源资源型省份制定和实施差异化节能减排政策提供了科学参考。

基于UPLC-Q-TOF-MS技术以及网络药理学分析山西陈醋的小分子肽类成分及潜在作用机制

目的:明确山西陈醋中的小分子肽类化学成分,并进一步探讨其针对心血管等疾病的潜在作用机制。方法:采用超高效液相色谱-四极杆-飞行时间串联质谱(UPLC-Q-TOF-MS)技术结合GNPS分子网络技术分析山西陈醋中的小分子肽类成分。运用Genecards、Drugbank 5.0、DAVID等数据库对小分子肽类化合物靶点及通路进行分析,并通过Cytoscape软件构建“成分-靶点-信号通路-疾病”网络。使用Autodock Dock 1.5.6和PyMol 2.5.5进行山西陈醋核心靶点与关键成分的分子对接。结果:共鉴定出41个小分子肽类化合物,其中包括27个环二肽、10个直链二肽和4个三肽类化合物。其发挥心血管和肥胖等保健作用的“成分-靶点-信号通路-疾病”网络包含14个活性成分和109个药物靶点。通路富集分析得到59条信号通路。分子对接结果表明Cyclo(Leu-Pro)、Val-Val、Pro-Phe、Cyclo(His-Pro)等成分可能与核心靶点F2、MAPK1,MMP9、VCAM1等具有较好的结合能力,初步验证了网络药理学预测结果的准确性。结论:山西陈醋可能通过多成分、多靶点、多通路协同发挥预防调节心血管疾病和肥胖等疾病的保健作用。

基于高通量测序山西老陈醋和怀仁醋酒精发酵初期酒醅真菌菌群研究

该研究利用高通量测序技术分析比较山西老陈醋工艺(S)和怀仁醋酿造工艺(X)酒精发酵初期酒醅样品真菌菌群多样性,考察不同酿造工艺对酒醅真菌菌群的影响。结果表明,X酒醅样品真菌菌群的多样性及丰富度更高。两种工艺酒醅样品的真菌菌群组成在属水平差别较大;S酒醅样品的真菌绝大部分是待确定分类地位类群(Unclassified)(82.82%),少部分为维克汉姆酵母属(Wickerhamomyces)(7.40%)、红曲霉属(Monascus)(3.12%)等;而X酒醅样品的绝对优势真菌属为哈萨克斯坦酵母属(Kazachstania)(75.08%),其次为Unclassifed(14.21%)、曲霉属(Aspergillus)(3.48%)等。造成两种工艺酒醅样品真菌菌群差异的菌属为Unclassifed、毕赤酵母属(Pichia)、哈萨克斯坦酵母属、Cystofilobasidium、枝孢霉属(Cladosporium)和被孢霉属(Mortierella)。与其他物种联系密切的菌属为Cystofilobasidium、绿僵菌属(Metarhizium)、柯达酵母属(Kodamaea)、Pseduallescheria和根毛霉属(Rhizomucor)。

山西恒曲中条山铜尾矿自然定居植物群落优势种种间关系与生态位

【目的】筛选适合铜尾矿植物修复的先锋植物及配置模式。【方法】本研究在实地调查的基础上,采用方差比率、Godron群落稳定性、种间联结性与相关性、生态位指数测度方法,研究山西中条山铜尾矿植物群落优势种种间关系与生态位特征。【结果】16个优势种的120个种对中,70%以上种对呈不显著相关,说明该铜尾矿植物群落结构不稳定;优势种的生态位重叠值O_(ik)与共同出现百分率PC值、Spearman秩相关系数之间均呈显著正相关(P<0.05),且Spearman秩相关系数的拟合效果优于PC值。优势种对荆条与白刺花或臭椿,白刺花与刺槐,臭椿与刺槐间呈极显著正相关。【结论】这些种对的PC值较大、O_(ik)值较小,耐旱、耐贫瘠、抗污染、生态适应能力强,可推荐为当地铜尾矿植被修复的最佳先锋物种与混种模式。

山西大学校园环境噪声测量与评价

对山西大学校园环境噪声进行了实地监测,根据实测结果分析了山西大学校园环境噪声的污染现状,并且对校园内部和校园周边环境噪声进行了对比,提出了减少噪声污染的建议。

山西北部宁武高山湖泊群不同类型湖泊的硅藻群落多样性分析

为探究山西北部宁武高山湖泊群不同类型湖泊中硅藻的多样性格局及其环境指示意义,该研究选取深水湖泊公海和浅水湖泊琵琶海,通过对比湖泊环境因子和硅藻群落多样性在时间和空间尺度上的差异性,探究了硅藻群落与环境因子的相关性。结果表明:①琵琶海较低的硅藻多样性指数主要对应其高的湖泊总氮浓度,因此总氮很可能是影响这两个湖泊硅藻多样性差异的原因。②公海2017年冰封期的硅藻多样性指数比2016年冰封期低且二者差异显著,对应其高的总磷和总氮浓度。显示硅藻多样性指数可作为湖泊环境质量评价的指标。③公海和琵琶海都存在辐纹琳达藻(Lindavia radiosa)和眼斑小环藻(Pantocsekiella ocellata),公海2017年冰封期总磷浓度高时辐纹琳达藻占据优势,而琵琶海2016年冰封期总氮浓度高时该物种占据优势,辐纹琳达藻或可作为湖泊环境质量评价的指示物种。④公海在夏季湖泊热分层时硅藻的多样性指数低于春秋季水体混合时期;琵琶海由于水浅在湖泊开放期一直处于混合状态,硅藻多样性指数的变化幅度小。该研究揭示了宁武高山湖泊群不同类型湖泊的硅藻季节性变化格局不同,在未来气候变暖和人为干扰增强的条件下,要特别关注浅水湖泊琵琶海夏季的环境质量并加强生态监测。

将大学生创新创业训练计划融入生物信息实验教学的探索

“大学生创新创业训练计划”旨在推进高校本科教学质量改革,增强学生的创新实践能力。以生物信息实验教学为例,将大创项目——张氏江篱microRNA及其靶基因的预测与特征分析成果融入实验教学过程,运用统筹和逻辑法构建特色生命科学实验教学体系。教学实践表明,该教学改革方式不仅实现了教学与科研的有机融合,促进实验教学模式的革新,而且培养了学生自主学习和科学探索能力,切实提高了人才培养和实验教学质量。

山西黄河流域“三生”空间重构和降水变化对产水服务的影响

山西黄河流域是我国重要的能源与化工基地,近年来,一直面临着水土流失严重、水资源短缺等问题,研究该区域的产水服务可以为黄河流域能源化工区高质量发展提供决策参考。本文从降水变化和“三生”空间重构的视角出发,基于InVEST模型和情景模拟法,分析了2000—2020年“三生”空间变化和降水变化对流域产水服务的影响。结果表明:山西黄河流域“三生”空间整体呈现出生态>生产>生活的空间格局,生态空间面积略有减少,农业生产用地缩减明显,工矿生产、城镇生活及乡村生活用地面积增幅明显。2000年山西黄河流域的平均产水量为89.57 mm,2020年平均产水量为138.01 mm,2000—2020年产水量有所增加;通过不同情景分析表明降水变化对产水量变化的贡献率为80.4%,“三生”空间变化对产水量的贡献率为19.6%。

山西省露天煤矿复垦区典型人工林凋落物持水性能研究

为了探究煤矿排土场人工林凋落物持水性能对矿区水土保持及生态系统恢复的重要作用,本研究采用野外调查和室内浸提相结合的方法,测定了山西省安太堡露天煤矿排土场4种典型人工林(小叶杨、榆树、油松和刺槐)不同分解阶段凋落物蓄积量、持水率、持水量、吸水速率等持水特性。结果表明:小叶杨和油松凋落物蓄积量显著高于刺槐和榆树(P<0.05);4种人工林不同分解阶段凋落物持水率和持水量与浸水时间均呈极显著对数关系(P<0.01);凋落物吸水速率呈现刺槐>榆树>小叶杨>油松,且吸水速率与浸水时间均存在极显著幂函数关系(P<0.01)。凋落物最大持水量和有效拦蓄量分别为:4.59~8.94 t·hm^(-2)和3.42~7.31 t·hm^(-2),顺序均为:小叶杨>油松>刺槐>榆树。小叶杨凋落物的持水能力最强,而刺槐凋落物吸水速率最快。因此,优先栽植小叶杨,并与刺槐适当混交,对山西省露天煤矿复垦区水源涵养有积极作用。

山西老陈醋和怀仁醋酒精发酵阶段细菌菌群多样性分析

为了探明山西老陈醋酿造工艺和怀仁醋酿造工艺对细菌菌群的影响,该研究利用高通量测序技术对两种工艺酒精发酵阶段样品(分别编号为S和X)的细菌菌群多样性进行分析。结果表明,S样品的细菌菌群多样性更高。两种工艺酒精发酵阶段样品的细菌菌群组成差别较大,与S样品相比,X样品中相对丰度较高的乳杆菌属(Lactobacillus)、魏斯氏菌属(Weissella)、乳球菌属(Lactococcus)均增多,片球菌属(Pediococcus)、明串珠菌属(Leuconostoc)、泛菌属(Pantoea)、链霉菌属(Streptomyces)、短状杆菌属(Brachybacterium)、肠杆菌属(Enterobacter)和非培养细菌(uncultured bacterium)均减少。导致两种工艺酒精发酵阶段样品有显著差异的细菌在S样品中为片球菌属、明串珠菌属、链霉菌属和泛菌属,在X样品中则为乳杆菌属、魏斯氏菌属和乳球菌属。相关性分析结果表明,乳杆菌属、泛菌属、魏斯氏菌属和片球菌属与其他物种联系紧密。

山西高原主要林型生物量异速生长模型

基于山西省10个生态站3种森林类型(落叶阔叶林(DBF)、温性针叶林(TCF)、寒温性针叶林(CCF))9个树种共97株解析木数据,采用收获法测定各树种的组分(树干、树根、树冠)生物量,利用解析木的胸径(D)和树高(H)及其组合构建各林型不同部位的生物量异速生长模型,分析不同树种的生物量分配并比较不同模型的准确性。结果表明:1)9个树种的树干、树冠和树根平均生物量占各自总生物量的比例分别为47.22%、25.59%和27.18%;除樟子松外,其他树种的树干生物量占总生物量比例均最大;9个树种根冠比在0.12~0.88之间,侧柏最大,樟子松最小。2)在树干生物量模型中,以D和H为共同变量建立的方程拟合效果较好,其中以D^(2)×H作为自变量的3种林型(DBF、TCF和CCF)模型的决定系数R2分别为0.82、0.97和0.96;以D+H作为自变量模型的决定系数R2分别为0.84、0.97和0.98;树冠和树根生物量模型与树干模型的拟合结果相似,以D和H作为自变量建立的模型同样可以很好地预测树冠和树干的生物量,3种林型生物量回归方程的R^(2)值树冠分别为0.67、0.75和0.88,树根为0.61(DBF)和0.70(CF)。3)本研究建立的模型预测的生物量预测偏差显著低于中国森林模型的预测结果。总之,以D和H作为自变量建立的异速生长方程更能准确估算研究区不同森林类型的生物量。

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。

晋西北酸粥源短乳杆菌(Levilactobacillus brevis)M-10安全性评估

从晋西北酸粥发酵液中分离到一株短乳杆菌M-10,发现其具有耐酸、耐胆盐、抗氧化、抗菌、降胆固醇等多种益生特性。为了更好地应用该菌株,该研究评价了其体外和体内的安全性,包括溶血活性检测、明胶液化能力测定、硝基还原酶活性测定、吲哚和生物胺生成能力测定、SD大鼠急性毒性和亚急性毒性实验。经检测发现,短乳杆菌M-10缺乏溶血活性,不能液化明胶,缺乏硝基还原酶活性,不会生成吲哚,不能产生生物胺,包括酪胺、组胺、尸胺、腐胺等;该菌对SD大鼠的一般体征和血常规指标均无明显不良影响。以上研究结果表明,短乳杆菌M-10具有很好的安全性。该研究可为后续短乳杆菌M-10作为发酵剂或益生菌的开发奠定基础。