分子生物学实验课程的教学改革与实践

针对当前分子生物学实验课程教学中存在的普遍问题,改革本课程的教学内容及教学方法,同时完善了实验课程的评价体系,注重实验内容之间的联系以及在实验教学时与项目课题相结合,提高了学生的创新意识和学习主动性,取得了较好的教学效果。     

高产纤维素酶突变株的筛选及其产酶条件优化

通过常压室温等离子体技术诱变里氏木霉RUT-C30,筛选高产纤维素酶突变株,并对其产酶进行优化,提高纤维素酶的产量。筛选得到高产纤维素酶突变株后,进行全基因组测序分析突变型,并对产酶培养基和培养条件进行优化。结果表明：经过筛选获得高产纤维素酶突变株JNDY-13,其摇瓶发酵最高滤纸酶活可达2.21 IU/mL,为出发菌株的2.21 倍,优化后JNDY-13在5 L罐中流加发酵所产最高滤纸酶活为5.40 IU/mL;测序结果显示JNDY-13基因组中共有752 个突变发生,其中半乳糖激酶基因中被插入的18 个碱基可能是突变株纤维素酶活力增加的原因。     

定向进化肌醇加氧酶MIOX4提高葡萄糖二酸的产量

葡萄糖二酸是一种在医药、食品、服装纺织和化工均有重要作用的有机二元酸。葡萄糖二酸的生物合成途径已经在大肠杆菌、毕赤酵母和酿酒酵母细胞中成功构建。为了提高葡萄糖二酸合成关键酶-肌醇加氧酶MIOX4的活性,该研究以酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)作为底盘微生物,通过定向进化-易错PCR的方法对来自拟南芥基因组的肌醇加氧酶MIOX4的关键氨基酸序列进行随机突变。以葡萄糖二酸的产量为筛选指标,利用大肠杆菌葡萄糖二酸传感器对MIOX4的突变体进行高通量筛选。实验结果显示,从突变体文库中筛到4株有潜力的MIOX4突变体(S133R、K88R、E72V、T40P),使得葡萄糖二酸产量相较于未突变菌株分别提高了53%、30%、21%、17%。通过对突变体MIOX4(S133R)进行结构分析,发现突变位点R133增大了该位点与底物肌醇之间的空间距离,从而减少了空间位阻,提高了对底物肌醇的催化能力。该研究为后续研究MIOX的结构和功能、以及进一步提高葡萄糖二酸产量奠定了基础。     

生物发酵产丁二胺的定量测定

丹磺酰氯作为衍生化试剂被用于微生物发酵产丁二胺的定量测定,然而实验发现,发酵液中的复杂成分会对检测产生严重干扰,导致结果显著偏差。通过解析发酵液成分对丁二胺检测的影响规律,更加准确地实现了微生物发酵产丁二胺的测定。在丹磺酰氯柱前衍生基础上,利用校准曲线进行校准以消除误差,成功地建立了一种定量检测发酵液中丁二胺含量的方法,其检测误差<7. 96%,可消除常规检测过程中的干扰。检测方法的改进,解决了丁二胺生物合成过程中的产物难以准确定量的问题,为生产菌株的性能测定及丁二胺的生物合成奠定了基础。     

生物工程专业分子生物学课程设计和教学环节的改革

针对生物工程专业的特点,以及目前分子生物学教学中存在的问题,对分子生物学的课程内容及教学方法进行重新设计和改革,提高了学生的课堂注意力和学习热情,取得了较好的教学效果。     

脱氮副球菌DYTN-1高效去除污水中的总氮

利用脱氮副球菌的异养硝化和好氧反硝化一体的特点,测定其去除污水中总氮(total nitrogen,TN)的效果。污水中TN在24 h内可被游离状态的脱氮副球菌DYTN-1由100 mg/L降低至20 mg/L以下。为了提高对TN的去除效率,对游离细胞进行了固定化,以不同的二价金属阳离子作为交联剂对脱氮副球菌细胞进行细胞固定化。结果表明:固定化的细胞DYTN-1可以在8 h内使得污水中TN的含量由100 mg/L降低至20 mg/L以下,达到了国家排放标准。正交试验优化后,12批次污水中大部分批次达标所用时间在3 h以内。固定化的最佳条件为:海藻酸钠(sodium alginate,SA)含量为3%,SA与菌种比例为1∶1,氯化钡浓度为0. 1 mol/L,固定化时间为5 h,固定化后的脱氮副球菌DYTN-1可以显著提高废水中的总氮的去除效率。     

高校科研实验室实验技术人员“思政导育”研究生管理新思路探索——以粮食发酵与食品生物制造国家工程研究中心为例

以粮食发酵与食品生物制造国家工程研究中心专业特色为例,探索研究生思政教育新思路,发挥科研团队实验技术人员的岗位优势和和“传、帮、带”作用,把思政教育导入日常教育;通过引入学科经典案例、传递正确价值观、组织技能知识分享会、传播时政正能量、强化自身社会责任感和发挥榜样的力量,从而实现研究生思政教育目的;一点一滴潜移默化培养学生的思维和观念,帮助研究生们塑造坚定忠诚的爱国精神、持续奋斗的人生观和崇高健全的学术道德,提升学生的人文素养和审美观,提升社会责任感,达到“立德树人”的培养目标。为其他专业类课程的课程思政教育改革及学生思政教育管理提供了参考和借鉴。     

酿酒酵母异源合成己二酸

以酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)为底盘生物,将来源于嗜热菌Thermobifida fusca B6中的己二酸逆降解途径基因搭配不同的酿酒酵母组成型启动子和终止子,构建在3个穿梭质粒上,并导入宿主细胞,成功实现了己二酸的异源合成。将AA-1菌株在YPD培养基中发酵,得到3. 39 mg/L己二酸,是同一宿主中已报道的最高值。同时,敲除了酿酒酵母TCA循环关键基因LSC1,但未能使己二酸产量提高。通过发酵实验,研究了生物量、副产物乙醇与己二酸产量的联系;并通过改变初始碳源浓度对乙醇和己二酸产量进行了研究,为进一步提高己二酸产率、降低酿酒酵母葡萄糖效应提供了参考依据。