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关键词： Synthetic biology   Metabolic engineering   Computational biology   Biosensors   CRISPR   Cas9  

摘要： Recently an enormous expansion of knowledge is seen in various disciplines of science. This surge of information has given rise to concept of interdisciplinary fields, which has resulted in emergence of newer research domains, one of them is 'Synthetic Biology' (SynBio). It captures basics from core biology and integrates it with concepts from the other areas of study such as chemical, electrical, and computational sciences. The essence of synthetic biology is to rewire, re-program, and re-create natural biological pathways, which are carried through genetic circuits. A genetic circuit is a functional assembly of basic biological entities (DNA, RNA, proteins), created using typical design, built, and test cycles. These circuits allow scientists to engineer nearly all biological systems for various useful purposes. The development of sophisticated molecular tools, techniques, genomic programs, and ease of nucleic acid synthesis have further fueled several innovative application of synthetic biology in areas like molecular medicines, pharmaceuticals, biofuels, drug discovery, metabolomics, developing plant biosensors, utilization of prokaryotic systems for metabolite production, and CRISPR/Cas9 in the crop improvement. These applications have largely been dominated by utilization of prokaryotic systems. However, newer researches have indicated positive growth of SynBio for the eukaryotic systems as well. This paper explores advances of synthetic biology in the plant field by elaborating on its core components and potential applications. Here, we have given a comprehensive idea of designing, development, and utilization of synthetic biology in the improvement of the present research state of plant system.

关键词： 入侵植物   土壤微生物量   土壤酶活性   土壤微生物群落多样性  

摘要： 为了研究入侵植物根际土壤酶活性及土壤微生物特征,以紫茎泽兰(Ageratina adenophora)、飞机草(Eupatorium odoratum)、三叶鬼针草(Bidens pilosa)、黄顶菊(Flaveria bidentis)4种入侵植物根际土壤为对象,连续5年(2013—2017年)研究不同入侵植物根际土壤酶活性及土壤微生物特征并探讨其入侵机制。结果显示:(1)入侵植物的根际土壤pH值排序为飞机草>黄顶菊>三叶鬼针草>紫茎泽兰,其中飞机草和黄顶菊间、三叶鬼针草和紫茎泽兰间的pH值差异不显著;土壤有机碳、全氮、全钾、微生物量碳和微生物量氮含量排序为紫茎泽兰>三叶鬼针草>黄顶菊>飞机草,不同入侵植物根际土壤有机碳、全氮、全钾、微生物量碳和微生物量氮含量间的差异均显著(P<0.05),而土壤全磷、微生物量磷含量间的差异均不显著。(2)不同入侵植物土壤微生物数量以细菌最多,其次是放线菌,真菌最少;土壤细菌、真菌、放线菌数量和微生物总数量表现出一致的变化趋势,其排序为紫茎泽兰>三叶鬼针草>黄顶菊>飞机草,不同入侵植物根际土壤细菌、放线菌数量和微生物总数量的差异均显著(P<0.05)。(3)不同入侵植物根际土壤微生物丰富度指数(H)、均匀度指数(E)、碳源利用丰富度指数(S)和优势度指数(Ds)的排序为飞机草>黄顶菊>三叶鬼针草>紫茎泽兰,其中不同入侵植物根际土壤微生物群落多样性指数的差异均显著(P<0.05)。(4)不同入侵植物根际土壤纤维素酶活性、硝酸还原酶活性、酸性磷酸酶活性、蔗糖酶活性、脲酶活性和转化酶活性呈一致的变化趋势,其排序为飞机草>黄顶菊>三叶鬼针草>紫茎泽兰。(5)相关性分析和主成分分析结果表明,土壤适宜pH值的降低有利于土壤微生物繁殖,土壤有机碳、微生物量是维持土壤酶活性、土壤微生物群落多样性的关键因子。由此可知,不同入侵植物可以改变土壤微生物特性和酶活性,创造对自身生长有利的土壤环境,并借此增强其竞争能力。

关键词： 金龟子绿僵菌   黏附素MAD2   基因敲除   黏附性   杀虫毒力   生长特性  

摘要： 【目的】昆虫病原真菌绿僵菌兼具植物内生性。已知黏附素MAD2是绿僵菌两种黏附蛋白之一,在实现绿僵菌与植物的黏附、定殖中起重要作用,但其作用机理知之甚少。本研究通过构建金龟子绿僵菌(Metarhizium anisopliae)mad2敲除突变株(Δmad2),探究MAD2蛋白对绿僵菌生物学功能的影响。【方法】从NCBI中获取mad2前后基因组DNA序列,设计扩增mad2前后同源臂特异性引物,以绿僵菌基因组DNA为模板,扩增得到前后同源臂基因S1、S2;设计特异性引物Hyg-F/R,以pKH-KO载体为模板,扩增得到带有启动子序列的潮霉素基因hyg;再通过overlap PCR构建mad2的同源敲除盒S1H、S2H;最后利用PEG介导的原生质体转化,获得稳定遗传的mad2敲除株。通过对比敲除株与野生株(WT)的生长特性、黏附作用、杀虫毒力以及诱导花生共生基因转录水平的变化,分析MAD2蛋白的生物学功能。【结果】原生质体转化获得了敲除mad2的同源重组转化子;敲除株与野生株对比分析表明,敲除株的孢子萌发率显著低于野生株,萌发中时间比野生株延长5.47 h;培养12 h和14 h时,敲除株的菌丝长度显著均小于野生株,分别为野生株的77.8%和76.3%;培养12 d的产孢量也比野生株减少33.3%。敲除株对洋葱内表皮的黏附力明显降低,但对蝗虫后翅的黏附性无显著影响。敲除mad2并不影响绿僵菌对家蚕的毒力。敲除株处理花生12 h后,与野生株处理相比,花生共生受体SYMRK、钙信号解码相关基因(CaM、CCaMK和DELLA)、脂质氮素转运相关基因(LTP1、NRT24、ABCC2)的转录水平出现显著下调;而与空白对照相比,mad2缺失后SYMRK转录水平仍有一定的上调,CaM、CCaMK和DELLA的转录水平产生显著抑制,对ABCC2、LTP1、NRT24的转录无明显影响。【结论】金龟子绿僵菌黏附素MAD2影响菌株的孢子萌发、早期菌丝生长、产孢及对植物的黏附力,但对昆虫的黏附和杀虫毒力无影响;在菌株与花生互作早期,MAD2触发了花生共生基因的转录。

关键词： 植物生物学实验   综合型实验   教学改革   统计分析  

摘要： 为了评估植物生物学实验教学改革的实际效果,本研究将部分基础型实验改为综合型实验,通过问卷调查、统计分析和成绩测试来评估教学效果。结果表明,在传统基础型实验的前提下增加部分综合型实验可以显著提高学生的学习质量和自主创新实践能力。

关键词： 胼胝质   动态变化   发育胁迫  

摘要： 胼胝质是一种普遍存在于高等植物中以β-1,3-键结合的葡聚糖。阐述了胼胝质在植物生长发育过程及胁迫条件下的动态变化,并探讨其生物学意义,以期为生物学教学与研究提供理论参考。

关键词： 光合作用   呼吸作用   初中生物学   论证式教学  

摘要： 论证式教学应用于初中生物学教学实践,有助于学生更好地理解教学内容。论证式教学作为以科学论证为基础的教学方法,在生物学教学中发挥着重要作用。

摘要： Microbial residents of floral nectar must survive in a carbohydrate-rich yet seemingly nitrogen-poor environment. A new study shows that Acinetobacter spp., common nectar-inhabiting bacteria, differentially induce the pollen commonly found in nectar to germinate and burst, releasing nutrients for microbial growth.

关键词： 动植物资源   生物学教学   本土教育  

摘要： 结合天水市生物资源环境与教育现状,让自然进入课堂,充分利用动植物资源,丰富学生的生物学知识,提高学生在真实情境中体验知识生成与应用的能力,拓宽学生的学习渠道,丰富学生的学习体验。

关键词： 建构主义   生物学核心概念   概念教学  

摘要： 生物学概念是生物学知识体系的基础,是生物科学素养的基本单位,在教学中具有极其重要的地位。阐述了生物学核心概念的本质,分析了影响学生掌握核心概念的因素,并提出了建构主义下的生物学概念教学策略。

关键词： 批判性思维   植物生长素   课堂教学  

摘要： 以“植物生长素”一节教学为例,结合批判性思维的内涵和要素,从高中生物学课堂实践角度,提出培养学生批判性思维的课堂教学的一般流程,为批判性思维培养的教学实践提供参考。