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“双碳”背景下我国农业碳减排潜力研究进展

周昕彦, 郑华宝

生物学杂志 2024, 41 (2): 1-. DOI: 10.3969/j.issn.2095-1736.2024.02.001

摘要（333）

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综述回顾我国农业碳排放的主要特征及类型，并指出农田利用、畜禽养殖、农业废弃物处置和土地利用管理等4方面的农业碳减排潜力。合理的农艺管理和经济政策措施可以减少农田利用碳排放；源头农业碳减排、过程控制和末端处理等措施可以降低畜禽养殖碳排放；优化粪便管理模式和农业秸秆利用可以减少农业废弃物处置碳排放；优化土地资源利用结构、实现土地集约利用和建设高标准农田是土地利用管理碳减排的重要举措。综述可为提升我国农业碳减排潜力提供参考。

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生物冶金技术的研究现状及发展趋势

杨宝军, 刘　洋, 刘红昌, 李咏梅, 甘　敏, 王　军, 廖　蕤, 章　可, 朱振宇, 邱冠周

生物学杂志 2024, 41 (3): 1-. DOI: 10.3969/j.issn.2095-1736.2024.03.001

摘要（333）

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低品位矿产资源的开发利用制约着全球绿色可持续发展，生物冶金技术是实现矿物加工和有色金属冶金领域绿色可持续发展的前沿性技术，同时在矿山重金属污染场地原位修复中发挥重要作用。综述了生物冶金技术的基本概念、微生物生理特征和作用机制，以及生物冶金在硫化铜矿浸出、难处理金矿氧化预处理、铀矿浸提、稀土提取等方面的应用和研究现状，提出未来应针对高效浸出微生物选育、生物浸出界面作用机制、高效节能装置和工程化技术等方面开展研究，并进一步拓展生物冶金技术研究及应用领域。

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小檗碱的体外抗衣原体活性研究

解文霞, 朱怡昕, 包小峰

生物学杂志 2024, 41 (5): 1-. DOI: 10.3969/j.issn.2095-1736.2024.05.001

摘要（281）

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研究旨在阐明天然产物小檗碱的体外抗衣原体活性。首先，通过测定小檗碱对沙眼衣原体L2和鼠衣原体MoPn包涵体形成数量和感染性子代滴度的影响，发现小檗碱对两种衣原体均呈浓度依赖性抑制。其次，采用CCK-8试剂盒测定化合物对细胞活力的影响，显示浓度不高于8 μmol/L时小檗碱无明显宿主细胞毒性。借助宿主细胞和衣原体预处理实验，发现小檗碱不能直接作用于宿主细胞，仅能微弱地直接作用于衣原体而影响衣原体的感染过程。最后，分析小檗碱对衣原体增殖过程的影响。后加药和撤药实验结果显示，小檗碱主要作用于2~12 h的EB→RB转化阶段；长期耐受实验结果表明，小檗碱可以延缓衣原体的生长周期，但不能完全杀死衣原体。综上，小檗碱具有广谱的体外抗衣原体活性，对衣原体增殖过程的干扰作用强于对感染过程的影响。

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ω-转氨酶的筛选和异源表达用于制备S-甲氧基异丙胺

张　涛, 周海胜, 徐佳琪, 杨立荣

生物学杂志 2024, 41 (2): 8-. DOI: 10.3969/j.issn.2095-1736.2024.02.008

摘要（219）

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根据转氨酶家族进化分类和底物特异性，构建一个包含36个ω-转氨酶的酶库；将酶库中的基因克隆进大肠杆菌E.coli BL21 (DE3)中进行异源重组表达，考察酶蛋白表达水平并测定相应的酶活以及对映体选择性。通过筛选，获得最佳的ω-转氨酶为来源于巨大芽孢杆菌Bacillus megaterium的ω-转氨酶BmeTA，其重组表达粗酶活为2.0 U/mL，纯酶比活为9.5 U/mg蛋白；酶学性质表征发现其最适温度为35 ℃，最适pH为8.0。在此基础上进一步优化其催化反应工艺条件，在20 g/L加酶量、0.5 mmol/L辅酶添加量以及1.4的氨基供体/氨基受体比例条件下，反应18 h获得450 mmol/L的S-甲氧基异丙胺，原料转化率达到90%，为实现生物催化制备S-甲氧基异丙胺的工业化奠定基础。

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黄色黏球菌/铜绿假单胞菌-离子型稀土矿相互作用比较研究

王梦园, 黄诗云, 刘红昌, 刘　洋, 李京娜, 聂珍媛, 夏金兰, 王　军

生物学杂志 2024, 41 (3): 11-. DOI: 10.3969/j.issn.2095-1736.2024.03.011

摘要（215）

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以稀土矿区环境中常见的黄色黏球菌和铜绿假单胞菌为对象，比较研究这两种细菌及其发酵液与离子型稀土矿相互作用过程中的溶液行为；利用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射和傅里叶红外光谱等手段分析作用前后细胞和矿物相的形态、结构、稀土元素分布和官能团变化。结果表明，黄色黏球菌、铜绿假单胞菌对稀土矿物作用过程具有一定差异性，在溶浸稀土矿过程中，铜绿假单胞菌直接作用体系相比发酵液间接作用体系溶浸稀土离子效果更好，而黄色黏球菌直接作用体系弱于发酵液间接作用体系。此外，稀土矿物的存在可以促进黄色黏球菌脂质和蛋白组分的分泌，抑制其多糖组分的分泌，而对铜绿假单胞菌，稀土矿物的存在对脂质和蛋白组分分泌影响较小，但促进了多糖组分的分泌。

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甲壳动物几丁质酶基因的结构与功能

张　娣, 金　鑫, 程润强, 耿昌盛, 李　晔

生物学杂志 2024, 41 (2): 91-. DOI: 10.3969/j.issn.2095-1736.2024.02.091

摘要（184）

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综述几丁质酶的分类，并以50条甲壳动物几丁质酶为例，验证氨基酸同源性的分类方式可以将甲壳动物几丁质酶细分为Group 1~Group 7。重点介绍甲壳动物几丁质酶的结构和功能，结构方面主要从Group 1~Group 7几丁质酶氨基酸序列的保守基序（Motif）组成特点和Group 1~Group 7几丁质酶结构域组成特点进行阐述，并以三疣梭子蟹（Portunus trituberculatus）几丁质酶为例结合解析过的几丁质酶结构，预测甲壳动物几丁质酶三维空间结构特点；功能方面几丁质酶主要参与几丁质食物的消化、蜕皮时旧壳的消化以及通过降解病原体几丁质外壳来对抗病原，发挥免疫防御的功能。

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不同G-四链体之间的再组装

毕昕萌, 付文强, 张　钠, 王　涛

生物学杂志 2024, 41 (2): 25-. DOI: 10.3969/j.issn.2095-1736.2024.02.025

摘要（178）

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主要通过液体核磁共振等技术发现，凝血酶适配体的突变序列TBA-M、人源端粒序列htel3在Na+溶液中可各自折叠成G-四链体结构，而这两个预先已折叠完好的G-四链体之间还能够自发地通过DNA链置换作用再进一步重新组装成异分子间G-四链体复合物TBA-M/htel3。该复合物中，TBA-M与htel3之间相互结合的DNA链当量比为1∶1，并且TBA-M仅以其3′末端3个连续鸟嘌呤残基（G14G15G16）参与TBA-M/htel3复合物中G-四链体核心区的Hoogsteen氢键配对。首次通过实验证明已经预先形成结构的两个G-四链体之间还能够进一步发生基于Hoogsteen氢键配对的DNA链置换现象，并且对其相互作用的过程与分子机制进行探讨。拓展对不同核酸结构之间相互作用方式与识别机制的更深层认知。

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水生生物外泌体功能的研究进展

蔡承建, 蒋家超, 罗　萍, 王立章, 张媛媛, 谷秀君

生物学杂志 2024, 41 (2): 97-. DOI: 10.3969/j.issn.2095-1736.2024.02.097

摘要（174）

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外泌体是一种由多种细胞分泌的30~150 nm的小囊泡，在组织细胞生理和病理情况下皆可持续分泌，存在于多种体液当中，通过转运蛋白质、脂质、核酸等方式影响或改变受体细胞的行为，在细胞间通讯、免疫调节等方面发挥重要作用。以水生生物外泌体为切入点，对外泌体的组成特征以及不同种类水生生物的外泌体功能进行综述，并对影响生物外泌体分泌的环境因素进行分析，探讨外泌体释放量与环境因素的关系，旨在为水生生物外泌体和环境保护提供新的研究思路。

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AsmiR156：沙蓬干旱记忆分子调控网络的潜在枢纽

房庭舟, AWUKU Ibrahim, 燕　霞, 钱朝菊, 范兴科, 赵鹏姝, 廖钰秋, 史　梁, 马小飞

生物学杂志 2024, 41 (4): 1-. DOI: 10.3969/j.issn.2095-1736.2024.04.001

摘要（170）

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为探索miRNA-mRNA如何参与沙蓬干旱响应和干旱记忆，选择沙蓬干旱敏感生态型AEX为植物材料，开展3轮干旱-复水循环实验后进行转录组和sRNA测序。分别鉴定出341个和7858个响应干旱胁迫的沙蓬miRNA（DEMIs）和mRNA（DEMs）。DEMI-DEM调控网络构建表明，24个沙蓬DEMIs参与调控1423个DEMs，这些靶基因主要参与细胞分化功能。鉴定出两个干旱记忆miRNA（DMMIs） miR156和miR6173，分别调控11个和6个干旱记忆基因（DMGs）。miR156的靶基因包括3个转录因子（TF）AsRWP-RK、AsC3H11和AsWRKY33；miR6173的靶基因包括两个GST（谷胱甘肽S转移酶）。在先前的研究中，AsC3H11和AsWRKY33作为TF分子开关参与沙蓬干旱记忆分级调控网络，因此，沙蓬miR156可作为“miRNA-转录因子-功能基因”网络的候选枢纽。研究解析了沙蓬干旱响应和干旱记忆的分子调控基础，将为荒漠植物中的抗逆遗传资源开发提供理论依据。

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AITC调控肠嗜铬细胞中血清素的代谢及其生物学功能

王思瑜, 杨雅丽, 司琪琦, 郭泰林, 黄新河

生物学杂志 2024, 41 (2): 51-. DOI: 10.3969/j.issn.2095-1736.2024.02.051

摘要（169）

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为探讨异硫氰酸烯丙酯（Allylisothiocyanate，AITC）调控肠嗜铬细胞（Enterochromaffin cells，EC）中血清素（5-hydroxytryptamine， 5-HT）的合成及其对EC生物学功能的影响，使用食用级AITC对RIN-14B细胞（大鼠胰腺内分泌细胞系）进行干预处理，采用FLUO-8 AM检测RIN-14B细胞内钙离子浓度，qRT-PCR分析5-HT合成相关基因表达，UPLC测定5-HT含量，以及RNA-seq检测AITC处理后的RIN-14B细胞转录组，并对其结果进行生物信息学分析。结果表明，AITC通过激活离子通道TRPA1使胞内钙离子浓度升高，上调Tph1（色氨酸羟化酶）和Ddc（5-羟色氨酸脱羧酶）的表达，从而促进5-HT合成及分泌。此外，GO和KEGG功能富集分析AITC处理后的RIN-14B细胞差异表达基因发现，AITC主要调控谷胱甘肽代谢和抗氧化、炎症调节等相关通路，提示AITC可能通过刺激EC促进谷胱甘肽代谢来调节肠道稳态，同时参与肠道的炎症调节。以上结果为研究AITC影响EC及肠道更深入的生物学功能提供实验数据与研究思路。

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群体感应介导细菌-噬菌体间相互作用的研究进展

高　苗, 凌保东

生物学杂志 2024, 41 (5): 94-. DOI: 10.3969/j.issn.2095-1736.2024.05.094

摘要（159）

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群体感应系统作为微生物间至关重要的通信机制，与细菌-噬菌体存在着密切的相互作用关系。综述群体感应系统在介导细菌生物被膜形成、细菌各种表面蛋白的形成、原核生物适应性免疫系统来抵抗噬菌体感染的作用和调控噬菌体裂解-溶源决策以优化噬菌体自身生存与繁殖的作用。通过对群体感应系统在细菌-噬菌体间相互作用研究结果的整理和总结，期望能够为全面深入探索群体感应系统在细菌-噬菌体间作用机制提供参考，为噬菌体控制耐药病原菌的传播和治疗提供理论依据。

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长双歧杆菌胞外多糖对非酶糖基化的抑制作用

夏俊英, 余海霞, 戚仕梅, 张富娜, 邬　婧, 肖卫华

生物学杂志 2024, 41 (5): 6-. DOI: 10.3969/j.issn.2095-1736.2024.05.006

摘要（158）

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利用人粪便中分离的一株长双歧杆菌ZJ1株胞外多糖提取物(ZJ1-EPS)，分别采用丙酮醛(MGO)诱导牛血清白蛋白(BSA)和人皮肤细胞非酶糖基化(AGEs)模型和葡萄糖诱导斑马鱼AGEs模型，探究ZJ1-EPS抑制AGEs的作用和机制。结果表明，ZJ1-EPS对AGEs生成有明显的抑制作用，同时可显著抑制角质细胞和成纤维细胞中丙酮醛(MGO)诱导的MMP-1表达，促进胶原蛋白的表达。研究揭示了双歧杆菌胞外多糖提取物具有抑制AGEs生成的作用，提示其用于皮肤抗衰的作用机制和应用潜力。

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Gly33的缺失和突变对hTrx-1抗氧化活性的影响

郭席君, 杨吉康, 黄君维, 王　彤, 刘馨乔, 齐兴柱

生物学杂志 2024, 41 (4): 11-. DOI: 10.3969/j.issn.2095-1736.2024.04.011

摘要（157）

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为探讨人硫氧还蛋白hTrx-1活性位点保守序列中Gly33残基在还原氧化性蛋白过程中是否必不可少，通过合成突变基因对hTrx-1的Gly33残基进行缺失和替换（G→A）。合成的突变基因随后在原核细胞中表达并进一步纯化及检测抗氧化活性，结果表明，无论是Gly33残基的缺失还是突变为Ala，突变的hTrx-1均能在原核细胞中高效表达，暗示2种突变型hTrx-1均能形成“Trx折叠”结构。抗氧化活性检测表明Gly33残基缺失的情况下，其抗氧化能力有所下降，当Gly33突变为Ala时，其抗氧化能力大幅下降到接近失去抗氧化能力。推测Trx-1活性中心保守氨基酸残基的改变影响了活性中心区域的几何构象，从而导致底物蛋白难以从空间上靠近。参与形成二硫键巯基的含量检测结果表明，突变型hTrx-1中形成二硫键巯基的含量明显低于野生型hTrx-1中形成二硫键巯基的含量，推测突变型hTrx-1的Cys32与Cys35形成二硫键的能力受到影响。

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促进拔尖创新人才培养的合成生物学课程体系建设与实践

王冬梅, 洪　泂

生物学杂志 2024, 41 (5): 122-. DOI: 10.3969/j.issn.2095-1736.2024.05.122

摘要（154）

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高校“双一流”建设最主要的核心竞争力就是人才培养，而建设高质量课程体系是实现人才培养理念和提高人才培养质量的重要依托。以拔尖创新人才培养为目标，中国科学技术大学的合成生物学课程教学，通过十几年的教学探索与实践，形成了“合成生物学课程-第二课堂-竞赛”一体化的创新人才培养体系，“全院办校，所系结合”特色的高质量教学团队、紧跟学科领域前沿的教学内容，包括虚拟仿真实验及微课视频教学在内的线上线下混合式教学方式、“编码生命”协会的课堂外实操技能训练及跨学科交流，以及以国际遗传工程机器竞赛（iGEM）为代表的高水平交叉学科生物学竞赛的科研实战训练，培养了本科生的自主学习能力、科研创新能力及团队协作能力，在国际遗传工程机器竞赛、国际定向进化大赛、合成生物学竞赛等学科竞赛中获得优异的成绩，实现全程育人、全方位育人。

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UHRF1在人乳腺癌细胞中调控基因差异表达的鉴定及分析

宫春雪, 董钦才, 刘　萱, 曹　诚

生物学杂志 2024, 41 (6): 12-. DOI: 10.3969/j.issn.2095-1736.2024.06.012

摘要（153）

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UHRF1（ubiquitin-like with PHD and Ring finger domains 1）是一种维持DNA甲基化修饰的表观遗传调控因子，在胚胎发育和肿瘤发生发展及预后中发挥重要作用。研究鉴定了受UHRF1调控的差异表达基因，并对基因参与的细胞功能、代谢途径和疾病相关通路进行分析。提取UHRF1敲低细胞（MCF-7/shRNA-UHRF1）和对照组细胞（MCF-7/shRNA-Scramble）的RNA进行RNA-Seq测序，利用DESeq2软件对差异表达基因进行鉴定，并通过qRT-PCR对部分基因进行验证。利用Gene ontology（GO）功能聚类、Kyoto Encylopedia of Genes and Genomes（KEGG）代谢通路富集分析、Disease ontology（DO）疾病聚类分析等方法分析差异基因的潜在功能。研究共鉴定出2926个受UHRF1调控的差异表达基因，与对照组相比，shRNA-UHRF1细胞中有1453个基因下调表达，1473个基因上调表达。GO和KEGG分析显示，差异表达基因主要参与细胞代谢、免疫调节、信号传导、心血管疾病和肿瘤发生等。DO功能富集分析显示这些基因参与癌症和神经性疾病。研究结果表明，表观遗传调控因子UHRF1介导的DNA甲基化可在转录水平上调控基因的差异表达，为UHRF1参与调控相关信号通路提供数据支持。

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“生物学综合实验”的教学创新与实践

夏　险, 敖　波, 石小杉, 付　珊, 郭　倩, 王卫东, 涂俊铭

生物学杂志 2024, 41 (2): 120-. DOI: 10.3969/j.issn.2095-1736.2024.02.120

摘要（152）

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“生物学综合实验”是湖北师范大学一门线下实验课，项目库内容涵盖动物、植物、微生物、生态、毒理、食品及多学科交叉的综合性项目化实验。“微生物硒纳米合成菌株的分离鉴定及生物硒纳米的应用”为项目库中一个实验项目。该项目以微生物学（微生物分离、形态观察、发酵条件优化）和分子生物学（DNA提取、PCR扩增、测序分析）为基础，融入材料科学（生物材料提取和形貌分析）和环境化学（吸附动力学分析）相关学科知识，为本科生设计的一项研究型生物学综合实验。该实验内容进行学科交叉，助力知识融会贯通；贴近科研一线，促进创新型人才培养；自主设计实验方案，促进主动学习；强调过程考核，调动学习积极性。以该实验项目为例，结合课堂内外自身教学实际，探索“生物学综合实验”线下一流课程建设道路，以期进一步优化教学效果并持续改进。

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稀土钇生物浸出研究进展

颜琳琳, 汪海兰, 肖春桥, 方　云

生物学杂志 2024, 41 (3): 61-. DOI: 10.3969/j.issn.2095-1736.2024.03.061

摘要（151）

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综述稀土钇（Y）在自然界的赋存状态及分布情况、主要的化学提取与生物提取方法，并从稀土钇生物浸出(微生物吸附、微生物代谢物浸取)、稀土钇对微生物的影响等方面探讨稀土钇与微生物之间的关系。生物法提取稀土钇前景广阔，但仍然面临着优势浸矿菌株匮乏、矿物-微生物互作机制尚不明确等诸多问题，在此基础上进一步提出建立高通量浸矿微生物筛选和功能菌种快速识别方法、加强微生物与钇在分子水平上的相互作用机制和微生物对钇元素的选择性浸出研究、推广微生物代谢产物生物浸取，优化原位浸提工艺技术等建议，期望能对我国钇资源的设计开发提供参考。

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空间微生物研究及生物工程应用

孙丽超, 赵鹏卓, 胡　伟, 霍毅欣

生物学杂志 2024, 41 (6): 1-. DOI: 10.3969/j.issn.2095-1736.2024.06.001

摘要（149）

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研究空间环境或模拟空间环境下的微生物行为及胁迫响应机制，有助于理解极端环境下微生物的适应性和进化性原理，对航天育种、科学指导航天任务、推动载人航天事业发展以及太空探索均具有重要意义。分析了微生物对空间环境的影响，介绍了空间微生物的研究方法和设备，综述了微重力、太空辐射等空间环境下微生物的生长与形态、细胞传质、次级代谢产物、免疫特性、生物膜形成、DNA损伤和胁迫响应等分子机制，深入探讨了空间微生物研究的价值，并对航天育种应用和生物医学工程应用等方向进行了展望。

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转基因本氏烟草中CtDXR基因拷贝数及耐盐耐高温功能的初步分析

田春尧, 冀慧玥, 丁润月, 郑乔木, 周嘉裕, 廖　海

生物学杂志 2024, 41 (4): 17-. DOI: 10.3969/j.issn.2095-1736.2024.04.017

摘要（145）

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评估转基因本氏烟草中CtDXR基因的拷贝数，并初步分析其耐盐与耐高温能力。首先利用Southern Blot技术确定野生型本氏烟草中Actin基因的拷贝数，并以Actin基因为内参基因，以转CtDXR基因本氏烟草为材料，采用实时荧光定量PCR方法，检测转基因植株中CtDXR基因的拷贝数。最后，初步分析转基因植株的耐盐与耐高温能力。基于PCR方法，随机检测10株T1代转基因本氏烟草植株均能扩增出目的条带，表明它们均已成功转入目的基因CtDXR；Actin基因在本氏烟草基因组中为单拷贝基因；以Actin基因为内参基因，最终确定80%的转CtDXR基因植株为单拷贝或低拷贝株系；盐胁迫下，转CtDXR基因植株的株高（P<0.01）、侧根数（P<0.01）与鲜重（P<0.001）优于野生型植株，高温胁迫下，转CtDXR基因植株的株高（P<0.01）、叶片数（P<0.01）与鲜重优于野生型植株，表明转基因植株具有更强的耐盐和耐高温能力。利用研究建立的转基因本氏烟草外源基因拷贝数的检测方法，对转CtDXR基因植株完成外源基因拷贝数的鉴定，且初步鉴定了CtDXR基因具有耐盐与耐高温功能。

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科研项目成果在通识课程中的教学实践与探索

阎　臻, 杨　健, 熊　莉, 樊　佳, 张大伟, 林宏辉, 刘唤唤

生物学杂志 2024, 41 (2): 126-. DOI: 10.3969/j.issn.2095-1736.2024.02.126

摘要（143）

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以“众里寻他千百度——核酸检测的应用”实验项目为例，探索将科研项目的部分内容应用于高校生物类通识课程的实践经验。该项目以拟南芥T-DNA插入突变体为材料，通过基因组DNA的提取、PCR检测和条带分析等，探讨核酸检测技术在科学研究和医学检验中的应用，涵盖一个完整的富含生物学特色的科研过程。该项目在通识课程中的实践，使非生物专业的学生在获得生物学核酸提取相关知识点和实验技能点的同时，了解生物学科研项目的实施过程；同时，通过鼓励学生思考核酸检测技术手段发展的背景、过程和意义，培养学生的发散性思维和创新实践能力，为培养新时代全面创新型人才奠定基础。

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