摘要：RNA干扰是由双链小RNA介导的基因沉默现象,已成为一个被广泛应用的反向遗传学研究技术。为了让学生更好地理解该技术,本实验教学让学生自己选择靶基因,设计小干扰RNA和引物,然后检测小干扰RNA介导的基因沉默效果。以2018年第五组为例,该组挑选了小鼠长链脂酰辅酶A合成酶1(acyl-CoAsynthetase long-chain family member 1,Acsl1)为靶基因,设计了两对特异性靶向Acsl1 mRNA的小干扰RNA,通过电穿孔的方式将其转染到3T3-L1中,然后提取细胞总RNA和合成cDNA,最后用相对定量PCR检测mRNA的表达量。结果显示两对小干扰RNA都有60%以上的沉默效果。近3年内,大约83%的学生都能独立完成所有实验并最终成功筛选到至少一对有效的小干扰RNA。该教学实践增强了学生对RNA干扰原理和实验的理解,锻炼了学生的实验与科研能力。

摘要：CRISPR/Cas9是新兴的基因编辑技术,在生命科学研究中发挥着重要的作用。将它引入本科生的实验教学,使本科生了解这项前沿科研技术很有意义。我们创建了一个基于CRISPR/Cas9技术的本科教学实验体系。该实验体系侧重CRISPR/Cas9技术在哺乳动物细胞中的应用,选用一株基因组上被插入mCherry基因的小鼠胚胎成纤维细胞为实验材料,命名为STO-82。首先设计靶向mCherry的sgRNA,构建CRISPR-Cas9/sgRNA共表达质粒。经测序验证无误后,转染到STO-82细胞。采用流式细胞仪分析检测mCherry阴性和阳性两群细胞,分选出阴性单细胞并扩大培养。最后用测序检验单克隆细胞中靶标DNA序列的编辑情况。结果显示,靶位点有插入或缺失突变,说明体系创建成功。该实验体系将sgRNA设计、CRISPR-Cas9/sgRNA共表达质粒的构建、细胞转染、单细胞分选、单克隆细胞培养、测序序列分析等内容融合为一个综合实验,用于高年级本科生的实验教学。根据实际情况,将教学实践内容分解分块教学,也可以做完整性项目教学。本教学实践采用10人左右的小班分块教学,2人一组,经过3个班(共13组)的实践,绝大部分学生都能完成实验,得到预期结果。通过这个实验,学生加深了对CRISPR/Cas9技术的原理和实验流程的理解,锻炼了实验操作能力和严谨的科研思维,也使学生对该技术的医疗应用风险有了一些认识。

摘要：植物根系所"组装"的微生物菌群是植物维护根系与土壤生物体稳态、响应胁迫、吸收营养和健康生长的重要体系。植物根部代谢产物介导和调控微生物菌群的组成、结构、分布和功能。但是,目前对根系次生代谢产物的种类和功能尚缺乏充分研究。发现根部次生代谢产物并解析其在调控根际微生物菌群结构中的功能,是解码植物与微生物相互作用的"化学信号"的关键。本文综述了根部化合物在根系微生物菌群组成和调控方面的最新研究进展,并对应用合成生物学理念合成或调控植物根部次生代谢产物,以此调控根系微生物菌群,进而改善植物生长和性状的发展前景进行了探讨。

摘要：叶片衰老是叶片发育的最后一个阶段,属于有丝分裂后衰老,是营养同化到营养转运的功能转变过程,对植物的生存至关重要。叶片衰老的启动和进程受到各种内部因素如年龄及植物激素,以及外部因素如环境胁迫的调控。科研人员通过对模式植物拟南芥(Arabidopsis thaliana)及作物的正向遗传学筛选和反向遗传学研究,鉴定出衰老性状改变的突变体,并对数百个衰老相关基因进行了功能研究,从而在解析叶片衰老的分子机制方面取得了重要进展。叶片衰老涉及高度复杂的遗传程序,这些程序受到多层次调控,包括染色质水平、转录及转录后水平、翻译及翻译后水平等。由于叶片衰老与光合作用、养分转运以及胁迫反应等密切相关,植物学家在设计基于已知的衰老调控机制的策略方面做出了很多尝试,旨在通过操纵叶片衰老的起始和进展进而提高作物的产量、品质或改善园艺性能。本文对叶片衰老进行全面综述,并从遗传和分子网络的角度讨论叶片衰老的多维调控的最新进展。我们还提出叶片衰老研究领域亟待解决的关键问题,包括叶龄的本质、功能性滞绿、不同调控途径之间的协调、源-库关系和营养转运以及叶片衰老在农林作物育种中的应用。

摘要：生物化学实验、分子生物学实验是生命科学各专业的基础必修课,笔者将生物化学实验与分子生物学实验课程相互整合,运用当前科研主流的分子生物学技术研究生物大分子的性质与功能。在整个实验系统中,我们将传统的彼此独立的实验进行整合,设计成有机联系的整体,使每个实验之间相互联系,前一次实验的产物作为下次实验的材料,环环相扣。通过这种实验设计,除了可以让学生在实验的过程中掌握基本操作技能之外,更为重要的是可以激发学生的学习兴趣,训练学生的科学思维方法,提高解决实际问题的能力。

摘要：STEAM教育是跨学科整合的一种综合教育模式。该教学项目从不同的角度,将STEAM教育理念融入生物学实验教学方法的设计中,使学生在理解生物学知识的基础上,体会艺术与科学的交叉融合,体验科学实验的乐趣。不仅有助于加深理解和掌握相关的生物学知识,也能提高教学语言的艺术性,活跃学生的学习思维,激发学生的学习兴趣,增强教学效果。该教学方法的改革实践受到同行和学生的好评,收到良好的教学效果,同时也提升了学生的科学素养。

摘要：者红色是典型的叶片衰老现象,该过程受到各种复杂外源环境信号(如光周期和温度)和内源植物激素(如脱落酸和乙烯)等因素的影响和有序的时空调控,是叶片发育的最后一个生物学过程.本文对木本植物季节性叶片衰老与营养/生殖生长的关系、植物激素在调控木本植物叶片衰老过程中的作用机制以及叶片衰老与季节性休眠之间的关系进行了阐述和总结,并且提出了木本植物叶片衰老的研究方向与研究方法.

摘要：提出了1种基于片上挤压的微流控芯片流量脉宽调制（pulse width modulation,PWM）波产生器的设计方法。利用机械挤压装置将步进电机的转动转化为挤压杆的上下平动,直接挤压微流控芯片的微流道变形产生流量PWM波。设计并制作了1款基于STC51单片机的单片机控制板,利用单片机控制步进电机的运动状态进而调节流量PWM波的频率和占空比。针对500μm的微流体管道,产生了周期为13.3s、幅值约为13μL/min、占空比为10%-90%可调的流量PWM波。