生物工程专业多层次递进式实验教学改革的探索与实践——以江西农业大学为例

为了解江西农业大学生物工程专业的实验教学改革效果,通过学生问卷的形式对教学改革进行了调查与分析。结果表明,多层次递进式实验教学应用在生物工程专业中,能够激发学生的学习兴趣,提高学生的实践能力,培养出适应社会需求的创新型高素质人才。

稻草还田配施腐解菌剂对水稻土壤微生物的影响

为探讨稻草还田配施腐解菌剂对水稻土壤微生物的影响,通过田间设置稻草还田(CK)和稻草还田配施腐解菌剂(SM)试验,结合常规的分析手段和基于16Sr DNA的末端限制性片段长度多态(TRFLP)技术研究了复合腐解菌剂促腐稻草全量还田后水稻产量、土壤矿质成分及土壤微生物多样性的变化。结果表明,与CK相比,SM的土壤有机质、全氮、有效磷含量和水稻产量分别提高了15.0%、31.0%、98.0%和5.9%;细菌、放线菌和真菌数量分别增加了14.66倍、1.50倍、2.78倍;亚硝化细菌、硝化细菌、反硝化细菌、好气性自生固氮菌、好气性纤维素分解菌、无机磷细菌、有机磷细菌、铁细菌和硅酸盐细菌数量分别提高了119.8%、55.6%、51.9%、40.5%、107.4%、70.8%、145.2%、140.1%、70.0%。T-RFLP分析表明,在SM中,与碳、硫循环相关的微生物、抗致病菌、有益菌数量增加,病原菌数量减少,群落结构变化显著。综上,在稻草全量还田机插栽培条件下,与单一稻草还田相比,添加促腐菌剂能更有效提高土壤矿质养分和改善土壤微生物群落的功能多样性,从而增加水稻产量。本研究结果为合理利用稻草还田提供了科学依据。

生物工程专业螺旋上升式实验教学模式的探索

符合时代潮流的教学模式被各高等院校追求。江西农业大学生物工程专业在实验教学模式上吐故纳新、勇于借鉴,探索出一条螺旋上升式实验教学模式。该模式即"基础—深化—综合—创新",环环相扣、层层递进,经过实践取得硕果颇丰,得到老师、学生、企业以及兄弟单位等的一致好评。通过该模式培养的学生其综合素质、创新能力以及实践能力均有一定程度提高,稳跟时代的步伐、适应时代的潮流,展现出我校毕业生在社会上的竞争优势,吻合我校对生物工程专业学生的人才培养目标。

多层次递进式生物工程专业实验教学模式的创新与探索

结合江西农业大学近年来在教学改革中的实践与体会,探索构建"基础实验—综合实验—专业实验"的多层次递进式实验教学模式。分层次、全方面、多手段地培养江西农业大学生物工程专业学生的创新能力、实践能力以及综合素质,提升本校毕业生的社会竞争力,形成符合江西农业大学实际情况的完整实验教育体系。

有益微生物在水稻病害防治的研究进展与应用现状

水稻病害的生物防治是通过将微生物活体或其代谢产物应用水稻植株或土壤中,以防治水稻病害发生和发展的一种方法。引起水稻发病的病原微生物主要有细菌、真菌和病毒等,综述了有益微生物防治不同类型的水稻病害及其防治机制。

不同培曲工艺对特香型大曲微生物群落结构的影响

利用高通量测序技术,结合通用大曲理化指标检测手段,在四特酒有限责任公司大曲车间,对常规培曲工艺和新培曲工艺的曲坯微生物多样性及理化指标进行分析比较。结果表明,新培曲工艺中曲温变化呈现前期升温慢、后期降温缓的特点,出房时新培曲工艺大曲的纤维素酶、酸性蛋白酶、糖化力、液化力以及生物量碳、氮均高于常规培曲工艺。高通量测序分析显示,乳杆菌属在新培曲工艺发酵后期远高于常规培曲工艺;而真菌优势菌属则存在较大差异,根霉属、丝孢毕赤酵母属、假丝酵母属相对丰度在大曲发酵后期新培曲工艺高于常规培曲工艺。大曲微生物群落与理化指标间的冗余分析进一步证实大曲理化指标与微生物菌属结构及丰度关系密切。该研究通过2种培曲工艺比较,揭示了新培曲工艺在培曲温度、大曲理化指标、微生物多样性及优势菌群方面优于常规培曲工艺,为培曲工艺的技术升级以及大曲质量提升提供了理论依据。

废水中硫氰酸盐的微生物降解研究进展

硫氰酸盐(SCN-)是一种常见的金矿、纺织、印染和焦化工业污染物,有毒性、给生物安全带来危害。目前,随着现代生物技术的发展,通过高通量测序、转录组测序、DNA指纹图谱和靶向基因扩增等技术已经阐明了微生物降解硫氰酸盐的群落结构、遗传和代谢多样性,表明微生物降解硫氰酸盐是最可行的修复方法。综述了降解硫氰酸盐的微生物种类,碳、硫和氮循环的影响,降解硫氰酸盐的机理,讨论了微生物降解硫氰酸盐的意义及存在的问题,旨为处理废水中硫氰酸盐提供理论支持。

一株拮抗柑橘绿霉病海洋微生物的分离筛选鉴定及其所产活性物质稳定性研究

【目的】筛选对柑橘绿霉病菌指状青霉(Penicillium digitatum)具有拮抗作用的海洋源微生物,以期为柑橘绿霉病的生物防治提供新的菌种资源。【方法】采用平板稀释涂布法,从广东湛江海域的5个海底淤泥样品中分离微生物;以指状青霉为指示菌,利用平板对峙法对分离的海洋微生物进行初筛,管碟法进行复筛。对复筛获得的菌株HY 2-1进行形态学观察、生理生化检测、16S rDNA序列分析及分类学鉴定,并测定该菌对不同盐浓度的耐受性。通过紫外照射、热、酸碱及酶等手段处理无菌发酵上清液(CFS),初步探究菌株HY 2-1所产活性物质的稳定性。【结果】筛选出一株对指状青霉有较好拮抗作用的细菌,其抑菌圈直径达到(21.88±0.19)mm,该菌鉴定为解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens)。培养基盐质量浓度在20 g/L范围内对菌株HY2-1生长具有促进作用,且该菌对盐的耐受性高达130 g/L。菌株HY 2-1的CFS在短时间紫外照射下稳定性较好,60℃以内热稳定性较好,在pH值3~9的范围内抑菌活性稳定,但经胃蛋白酶、胰蛋白酶、蛋白酶K等酶处理后,抑菌活性显著降低(P<0.05)。【结论】来源于广东省湛江市北部湾海域的解淀粉芽孢杆菌HY 2-1(B.amyloliquefaciens HY 2-1),具有耐受高盐的特性,且其发酵上清液抑菌活性物质的稳定性较好,可为柑橘采后病害生防制剂的开发奠定基础。

水稻纹枯病的危害及其微生物防治概述

水稻纹枯病是水稻的主要病害之一,化学杀菌剂虽能有效降低纹枯病的危害,但其易造成农药残留,破坏生态环境、病菌抗药性增强等诸多问题,而生物防治凭借其良好的环境兼容与可持续性独特优势,备受全球学者的青睐。通过简要概述水稻纹枯病菌的致病机理,生防微生物种类及其生防机理,以期为水稻纹枯病的防治研究提供有益参考。

废水中硫代硫酸盐的微生物降解研究进展

文章针对制革、造纸、石油化工以及各类化学品制造过程中产生硫代硫酸盐废水污染环境的问题,采用微生物氧化降解法去除硫代硫酸盐,以代替成本较高的化学氧化法。通过分析近年有关微生物降解硫代硫酸盐的相关文献,对高效无污染的微生物降解方法进行总结。结果表明,微生物氧化法包括利用单一自养和异养菌种以及混合菌株对硫代硫酸盐的降解,同时因不同菌株的微生物降解途径有所差异,进而通过比较单一菌株与混合菌株降解硫代硫酸盐的差异性,表明混合菌株的降解效果较好。文章提出在未来需根据废水中硫代硫酸盐的种类,研发具有特异性且高效性的微生物降解混合菌群,可为解决废水中硫代硫酸盐的污染问题提供参考。

江西绿肥紫云英的研究

紫云英(Astragalus sinicus)作为江西省的主要绿肥植物,对提高土壤肥力、改善土壤生态具有十分重要的作用。本文从紫云英的种质资源调查、紫云英-根瘤菌固氮(N)机理及固氮效率影响因素、紫云英还田后对土壤微生物区系的影响3个方面对紫云英的研究现状进行了综述。结果表明,适量的钴、硼、锌、铜和钼等营养元素对紫云英-根瘤菌固氮体系有一定的促进作用;在不影响前茬作物的前提之下,应尽量早播(9月)。紫云英种子生产时,播种量为24kg·hm-2时,其各项指标表现较好,15～20℃温度下,紫云英形成根瘤数和固氮效率都较高,75%～80%田间持水量下紫云英植株生长最好。另外,施用除草剂对紫云英-根瘤菌体系有一定程度的抑制作用。紫云英栽培种植及还田后对土壤微生物生态及土壤质量均有一定的改善作用。本文可为江西省以紫云英作为绿色肥料及推广绿肥还田、作物增效丰产提供一定的理论及技术性指导。

低共熔溶剂在生物转化中的应用

低共熔溶剂(DES)已被证明是传统有机溶剂以及离子液体的良好替代溶剂,具有低熔点、低挥収性、合成简单、易回收、成本低等特点。本文介绍了DES的生物毒性和生物降解性,综述了DES在生物催化和微生物转化方面的研究迚展,简单讨论了DES在酶促反应中的作用机理,为新型DES的设计提供参考,并对DES在生物转化方面的工作做出了展望。

途径工程改造谷氨酸棒杆菌产莽草酸

莽草酸是一种芳香族中间代谢产物,也是合成抗禽流感药物磷酸奥司他韦的前体。目前,国内外莽草酸的生产主要依靠成本较高,周期较长的植物提取法。微生物发酵法合成莽草酸具有生产成本低、周期短等优势成为研究的热点。为了构建产莽草酸的重组谷氨酸棒杆菌,此次研究从基因组水平上对谷氨酸棒杆菌体内的莽草酸代谢途径进行代谢工程改造。通过阻断莽草酸分解代谢途径、解除反馈抑制以及阻断竞争性代谢途径的策略,实现了莽草酸产量的大幅提升。结果显示,所构建的重组谷氨酸棒杆菌SKA06经72 h摇瓶发酵,莽草酸产量达到7.61 g/L,相较出发菌种提升了68倍。并且,基于染色体工程的遗传改造策略克服了引入质粒带来传代不稳定、需要添加抗生素等问题,可以为莽草酸工程菌种的选育提供重要参考。

提取方式对茶树菇菌糠多糖提取效率及生物学活性的影响

为探究不同提取方式对茶树菇菌糠多糖提取的影响,本研究采用热水浸提、超声浸提、稀酸水解3种方式提取茶树菇菌糠。结果表明,提取方式对菌糠多糖的提取效率有较大影响,其中以稀酸水解提取法效率最高,当硫酸浓度为2%、浸提时间为60 min、料液比为1∶25 g·mL^(-1)、温度为121℃时,多糖提取率最高为29.29%,分别比热水浸提和超声浸提法提高了6.72和13.88倍。3种提取方式制备的多糖均有较好的抗氧化活性和生物学活性,其中热水浸提多糖具有较好的2,2′-联氮-双-3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸(ABTS)自由基和羟基自由基清除能力,而稀酸水解多糖具有较好的1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)自由基清除能力和还原力。不同方式制备的多糖均能有效促进水稻种子的萌发,并缓解铜离子对水稻种子萌发的抑制效果,尤其对根部的促进效果最为显著,当稀酸水解多糖浓度为1000 mg·L^(-1)时,对照水稻种子根长增加37.75%,铜离子胁迫下水稻种子根长增加112.10%。研究结果表明提取方式不仅影响菌糠多糖的提取效率,同时对其生物学活性也有较大的影响,这对于菌糠多糖的开发利用具有一定的参考价值。

放线菌资源及其活性物质研究概述

放线菌是一类(G+C)含量高的革兰氏阳性细菌,以丰富的次级代谢产物出名,在医药、农林业等方面具有重要利用价值。简要概述了放线菌的资源分布、分类方法及其代谢产物生物学功能,讨论了目前放线菌开发领域存在的问题及解决办法,以期为放线菌的开发应用研究提供参考。

盐胁迫下辣椒CaPIF4的表达特性与功能分析

【目的】研究辣椒光敏色素互作因子4(phytochrome-interacting factor 4,PIF4)响应盐胁迫的分子机制,为探究辣椒响应盐胁迫的分子机理和选育耐盐品种提供理论基础。【方法】以‘Zunla-1’cDNA为模板克隆CaPIF4,利用生物信息软件分析该基因所编码蛋白的理化性质,实时荧光定量PCR(RT-qPCR)技术和病毒诱导基因沉默(virus induced gene silencing,VIGS)技术研究盐胁迫处理后CaPIF4表达模式及在盐胁迫中的作用。【结果】CaPIF4在辣椒根、茎、叶、花和果实各组织均有表达,但在叶片中表达水平最高;随着300 mmol/L NaCl处理时间的增加,CaPIF4表达量升高,其中,在处理2 h后表达量达到最高;利用VIGS技术沉默CaPIF4,将对照组(CK)和基因瞬时沉默组(pTRV-CaPIF4)进行300 mmol/L NaCl处理后发现,基因沉默组植株与空载组(CK)相比,萎蔫程度更为严重,说明基因瞬时沉默组(pTRV-CaPIF4)植株耐盐性降低;亚细胞定位结果显示,CaPIF4定位于细胞核;酵母转录活性分析发现CaPIF4具有转录激活活性。高盐胁迫下,辣椒叶片过氧化氢含量升高,过氧化物酶活性升高。染色结果显示,沉默CaPIF4后,导致H_(2)O_(2)和O_(2)-含量显著升高。【结论】CaPIF4作为转录因子可能参与调控辣椒的盐耐受性。

纤维素降解复合菌系的微生物多样性及关键功能菌解析

为分析纤维素降解复合菌系中微生物多样性及关键功能菌,本研究通过梯度稀释法观察不同梯度下滤纸降解及酶活变化情况,确定复合菌系实现滤纸有效降解的临界点为10-5;在此基础上结合高通量测序技术对不同稀释度下的稀释液进行测序.研究结果表明,具有降解能力的稀释液(稀释度≤10-5)与无降解能力的稀释液(稀释度>10-5)微生物组成差异显著.从门水平热图看,Firmicutes和Proteobacteria为复合菌系的优势菌门;在属水平上,复合菌系中协同降解纤维素的菌株主要属于Clostridium、Petrobacter、Defluviitalea等属,Clostridium属在有降解能力(稀释度≤10-5)的稀释液中丰度较高,而随着稀释度的增大,在无降解能力(稀释度>10-5)的稀释液中几乎消失.经分析判断梭菌属Clostridium是纤维素降解复合菌系的关键功能属,它们与Petrobacter、Defluviitalea等菌属协同作用从而实现纤维素的高效降解.

拮抗多种植物病原真菌Streptomyces triostinicus C2的分离与鉴定

旨在分离筛选获得对植物病原真菌具有抑制作用的拮抗菌。以水稻纹枯病菌为指示菌,采用平板对峙培养法进行拮抗菌的分离筛选;根据菌体形态学观察、生理生化特征以及16S r DNA序列分析,对拮抗菌进行菌种鉴定。结果显示,从采集自云南、广东、安徽、湖北、江西等地的18个土样中分离筛选到一株对水稻纹枯病菌具有良好抑制效果的菌株C2,该菌株初步鉴定为Streptomyces triostinicus,并暂命名为链霉菌C2;进一步测定链霉菌C2的抗菌谱发现,它对水稻纹枯病菌、水稻稻瘟病菌、葡萄炭疽病菌、西瓜枯萎病菌和橘青霉等多种植物病原真菌均具有良好的抑制作用,其抑菌率分别为49.78%、56.62%、80.96%、18.59%和94.10%。链霉菌C2是一株植物病原真菌广谱拮抗菌。

接种菌剂腐熟稻草育秧基质提高机插稻秧苗素质及产量

为探明稻草育秧基质在机插稻生产中的应用效果,该文以水稻土(CK)为对照,研究了接种自制腐秆菌剂的稻草基质(T1)、不接种腐秆菌剂的稻草基质(T2)2种基质理化性状及其对机插稻秧苗素质、机插质量及产量形成的影响。结果表明,T1、T2容重显著低于CK,含水量、孔隙度(通气孔隙度和持水孔隙度)和养分含量则显著高于CK;接种腐秆菌剂改善了稻草育秧基质的理化性状,可降低基质有机质含量、提高速效养分浓度及减小碳氮比(C/N)。与T2和CK相比,T1培育出的秧苗综合素质较好、机插质量高,有利于促进大田分蘖早生快发,同时增加了各时期叶面积指数、干物质质量及N、P、K吸收量,可形成较多的有效穗和充足的总颖花量,最终促进水稻高产的形成。T1产量比CK提高了4.37%,增产效果显著。可见,接种腐秆菌剂的稻草基质能满足水稻秧苗正常生长,与当前机插技术兼容性强,有利于提高机插稻产量及稻草的资源化利用,是一种较为理想的机插稻育秧基质。

稻草全量还田配施腐解菌剂对机插晚稻生长发育的影响

采用田间试验,研究稻草全量还田配施腐解菌剂对机插晚稻生长发育的影响。结果表明,与单一秸秆还田(对照)相比,秸秆还田配施腐秆菌剂处理提高了水稻分蘖数、叶面积指数和地上部干物质量,增加了水稻穗数和每穗粒数,从而提高了水稻产量。从2年(2013、2014年)的结果来看,秸秆还田配施腐秆菌剂使干物质量提高了8.31%,植株N、P、K积累量分别提高了12.12%、11.97%、9.0%,产量提高了9.24%,效果显著。因此该自制腐秆菌剂可在当地秸秆全量还田机插栽培模式下使用。