生科学子在全国大学生生命科学竞赛(2022)中摘金夺银

在刚刚结束的全国大学生生命科学竞赛(2022)中，我院师生展现出了良好的学科能力和综合素养，在科学探究类和创新创业类两个赛道中表现优异。创新创业类赛道中收获国赛特等奖1项、一等奖1项、二等奖2项、三等奖1项，省赛一等奖4项、三等奖1项;科学探究赛道中获得国赛一等奖2项、二等奖2项、三等奖3项，省赛一等奖5项、二等奖2项、三等奖1项。

生命科学学院历来重视学生创新能力的培养，在持续完善学生实践训练体系建设的基础上，每年争取学校经费遴选设立国创校创项目支持学生开展创新实验研究，鼓励并支持学生参加各级各类学科竞赛。近五年学院本科生在科学研究和创新创业实践中取得了丰硕成果，在国际专业学术期刊上发表文章数量和质量逐年提高，在各级各类学科专业竞赛中摘金夺银，特别是近两年学生获得省部级以上学科竞赛奖项数量较前五年总和提高了33%。学院将继续学科竞赛为抓手，推动学院创新创业教育发展，将创新能力培养贯穿人才培养全过程。调动师生的积极性，发挥教师指引作用，建立跨专业、跨学科、跨学院的学科竞赛培育体系，继续发挥以赛促教、以赛促学，教学相长，协同育人，促进学生全面发展。

全国大学生生命科学竞赛(2022)获奖项目名单如下：

全国大学生生命科学竞赛（2022）	参赛项目名称	指导教师	团队成员	获奖等级
创新创业类	祁连山不同海拔珠芽蓼光合特性和繁殖策略	潘建斌 冯虎元	宋昕旖 聂瑾璐 杨梦涵	国赛特等奖 省赛一等奖
创新创业类	荒漠沙蜥洞穴在适应极端环境中的生态学意义	赵伟	陈旭斌 李天遥	国赛一等奖 省赛一等奖
创新创业类	一种用于获取拟南芥 Cas-free多突变体的简便基因编CRISPR-Cas9系统	武磊	梁洛瑜 郎楠	国赛二等奖 省赛一等奖
创新创业类	双敏感纳米载药系统促进人肝癌细胞核内转运药物研究	沈剑敏	孙灿 李明睿 郎昊 艾钰杰	国赛二等奖 省赛一等奖
创新创业类	水体中过氧化物检测方法	王勇	刘博颖 黄逸飞 郭颖 毕金龙 焦学秀	省赛三等奖
科学探究类	基于 Escherichia coli 构建全细胞乳酸生物传感器	李祥锴	黄铮 陈桂卿 王思尧 刘博颖	国赛一等奖 省赛一等奖
科学探究类	校园灰喜鹊食物分享行为	陈嘉妮	彭佳乐 杨浦 王晨雅	国赛一等奖 省赛一等奖
科学探究类	H3K4me3 参与植物冷冻记忆的研究	宋渊	张天一 苏泽忠	国赛二等奖 省赛一等奖
科学探究类	祁连山云杉林的菌根真菌种质资源及幼苗促生效果研究	潘建斌 刘永俊	武塘鑫 曾婷 蔡禾 范必成	国赛二等奖 省赛一等奖
科学探究类	线粒体 NDB1 在拟南芥干旱耐受中的功能与机制研究	何文亮 王晓敏	周永贤 吕诗卉 邓雪怡 刘梦月 程曼曼	国赛三等奖 省赛一等奖
科学探究类	蒺藜苜蓿共生固氮缺失突变体的筛选及生物学鉴定	陈玉辉	黄沈溪 宋文杰 王端阳 黄琬淇 李悦诚	国赛三等奖 省赛二等奖
科学探究类	武都花椒根腐病致病菌鉴定及其防治研究	刘永俊 潘建斌	王丹丹 杜霞 王振茜 海思荣	国赛三等奖 省赛二等奖
科学探究类	荧光假单胞菌中毒素 HipA 抑制细菌生长的机制研究	王勇 何永兴	宋琪 陈佳怡 柯乐怡 李克瑞 子布	省赛三等奖

全国大学生生命科学竞赛(2022)获奖项目风采：

1. 祁连山不同海拔珠芽蓼光合特性和繁殖策略

潘建斌、冯虎元老师指导宋昕旖等同学开展“祁连山不同海拔珠芽蓼光合特性和繁殖策略”研究。高山植物对环境变化非常敏感，但不同生物做出响应的方式千差万别。项目以祁连山东段6个海拔梯度的珠芽蓼居群为研究对象，探究珠芽蓼光合特性和繁殖策略对于海拔梯度的响应。研究发现，为了适应资源有限的高海拔地区，珠芽蓼通过降低营养生长，增加繁殖生长的能量权衡来维持种群数量，并将繁殖资源更多地倾向无性繁殖。该项目立足于海拔梯度，将珠芽蓼的光合特性与繁殖策略进行同步研究，研究结果将丰富我们对高山植物能量获取和分配策略的理解，为研究高山植物的环境适应性提供一个新的视角。项目研究成果发表在《应用与环境生物学报》上。

2. 荒漠沙蜥洞穴在适应极端环境中的生态学意义

赵伟老师指导陈旭斌等同学开展“洞穴在荒漠沙蜥适应极端环境中的生态学意义”研究。项目团队关注全球气候变化下爬行动物的灭绝风险。团队依托学院生物学综合野外实习基地，在全年最热的时期，观测野外荒漠沙蜥洞穴内温度变化并解剖部分洞穴，旨在分析洞穴在抵御气候变化中的作用。团队相关研究成果发表在Journal of Arid Environment杂志上。

3. 一种用于获取拟南芥 Cas-free多突变体的简便基因编CRISPR-Cas9系统

武磊老师指导梁洛瑜等同学开展“一种用于获取拟南芥 Cas-free多突变体的简便基因编CRISPR-Cas9系统”研究。项目团队发现在CRISPR-Cas9基因编辑技术迅速发展，已广泛应用于包括植物研究在内的众多领域。该系统可以有效的编辑目的基因来构建突变体，特别是在构建用于基因功能研究的多突变体方面有显著优势。虽然利用传统杂交技术构建多突变体在植物研究中广泛应用，但是筛选鉴定复杂、构建周期长等问题一直困扰着研究者。因此，项目团队研究设计了一种简单且易于操作的串联重复序列的组装策略，将20碱基的sgRNA序列作为同源序列，通过In-Fusion无缝克隆技术，直接将PCR产物组装成串联重复的sgRNA表达框，得到了植物CRISPR-Cas9介导的多基因编辑载体系统。在这个系统中，通过检测T2代转基因植物的mCherry荧光，可以很容易地筛选出Cas9-free的多突变体。通过实际应用该系统，项目团队获得了Cas9-free的纯合三突变体，证明了构建系统的有效性。

4. 敏感的纳米载药系统促进人肝癌细胞核内转运药物的研究

沈剑敏老师指导郎昊等同学开展的项目“双敏感的纳米载药系统促进人肝癌细胞核内转运药物的研究”，旨在构建一种能够将抗肿瘤药物直接递送到细胞核靶点的纳米载药体系，通过对人源肝癌细胞（HepG2）进行体外实验，研究其靶向能力与抑瘤功效。设计合成的纳米载药体系通过三步偶联发挥作用：首先，通过增强渗透和保留效应（EPR效应）将纳米体系被动聚集在肿瘤组织中；然后，修饰在纳米载药系统上的双敏感配体（酸敏感和酶敏感）增强肿瘤细胞的摄取；最后，纳米体系中的核定位序列诱导促进药物在肿瘤细胞核内的积累，增强对肿瘤细胞的靶向给药功效，进而为研制靶向细胞核的抗肿瘤纳米制剂提供理论依据。本项目为沈剑敏老师在研的子课题，在沈老师的悉心指导下，朗昊、艾钰杰、孙灿、李明睿四位同学利用课余时间穿梭于榆中和本部两校区之间，互帮互助，攻坚克难，按期完成了项目既定方案。在项目进行过程中，团队成员团结协作，针对实验出现的问题，主动查阅相关文献，积极探讨应对措施，经历了一次次的挫折和反复试验后，终于达到了预期的训练目的，所得数据翔实可靠，结果处理规范。参与发表了一篇SCI论文和一项发明专利。尤其在参加2022年全国生命科学生物竞赛（创新创业类）过程中，大家齐心协力，做出了各自的贡献，获得了省级一等奖和国家级二等奖的成绩。

5. 水体中过氧化物检测方法

王勇老师指导刘博颖等同学开展的项目“水体中过氧化物检测方法”研究，项目基于金属纳米颗粒制备技术，实现了金属催化剂的催化剂比表面积的指数级放大，开发出具有极高催化性和稳定性的铂纳米催化颗粒，可催化氨氧化、过氧化物清除、不饱和有机物氧化等诸多化学反应，在生物医药、农业生产、工业生产、环境保护等行业与领域具有重要前景。本项目同时构建了用于搭载纳米催化单元的水凝胶载体，可帮助实现控制催化效率、保护催化单元、辅助回收利用等功能，为项目的后续发展提供了多元化选择

6. 基于 Escherichia coli 构建全细胞乳酸生物传感器

李祥锴老师指导黄铮等同学开展“基于 Escherichia Coli 构建全细胞乳酸生物传感器”研究。乳酸是生物制药生产与药物靶向治疗过程中关键的代谢物，其浓度测量关系到生产能力与效率的提升。本项目基于基因回路型的乳酸生物传感器，通过启动子与RBS交叉组合对 lldR 启动子区域进行调整，筛选灵敏度高、检测范围广以及抗干扰能力强的乳酸操纵子，以优化全细胞乳酸生物传感器。优化后的乳酸生物传感器具有成本低、灵敏度高、适用范围广的特征，能够更好地在后续科学研究，生物制药以及生产检测等诸多应用场景发挥其独特价值。

7. 校园灰喜鹊食物分享行为

分享是一种减少自身资源的利他行为，但在残酷的自然界中也常有发生。陈嘉妮老师带领彭佳乐、杨浦和王晨雅三位同学从自然界中有趣的分享现象出发，以灰喜鹊为实验对象，自制了只能提供一只鸟吃食空间的独享装置和可供多只鸟共享食物的共享装置，并将这些自制装置在校园内3个样点选择投放。项目利用红外相机收集到了长达95个小时的有效视频，整理发现灰喜鹊偏向于优先选择共享装置，且食物数量，食物种类，群体数量都会影响灰喜鹊的选择，并且灰喜鹊这种在不同条件下采取不同取食策略的行为是为了减少抢食行为次数，验证了骚扰假说。在进化论的另一条不同于灵长类动物的分支上探讨了食物共享的机制，也将对研究合作行为的产生和发展演变提供新的思路。该项目取得了国赛一等奖的好成绩。

图1 独享共享装置设计图

图2 装置摆放图以及红外相机拍摄画面

8. H3K4me3 参与植物冷冻记忆的研究

宋渊老师指导的本科生团队开展了“H3K4me3参与植物冷冻记忆的研究”，该项目对植物冷冻记忆的形成机制展开研究，以一种特定的组蛋白修饰形式: H3组蛋白4号位赖氨酸三甲基化（H3K4me3）为切入点，探讨其在拟南芥冷冻记忆的形成过程中所发挥的作用。

科学探究类赛道比赛从项目综述、实验设计、实验记录整理上传到最后的研究论文撰写历时1年，实验过程中张天一和苏泽忠在老师和师兄的指导下，完成了从初入实验室的青涩到具备一定科研素养的转变，一路克服困难，稳扎稳打地推进实验进度，最终以较好的成绩获得全国二等奖。队员苏泽忠说：“这次比赛使我受益良多，最重要的是使我具备了面对困难时越挫越勇的能力，做ChIP实验时带着毛毯在实验室过夜的经历是我未来科研道路上最宝贵的记忆和财富。”

9. 祁连山云杉林的菌根真菌种质资源及幼苗促生效果研究

潘建斌、刘永俊老师指导武塘鑫等同学开展“祁连山云杉林的菌根真菌种质资源及幼苗促生效果研究”研究。青海云杉是松科云杉属植物，是我国青藏高原东北边缘的特有树种，其生长发育与菌根真菌等根系共生真菌密切相关。本研究以祁连山青海云杉根系共生真菌为研究对象，采用根段培养法和分子生物学方法，对根系共生真菌进行分离纯化和分子鉴定。将菌株接种至青海云杉幼苗根系，探究其对幼苗的促生效应。结果表明：从青海云杉根系中共分离获得10株共生真菌，其中9株测序成功，其鉴定结果为1门4纲4目5科5属8种，其中有1株为疑似新种。接种到幼苗根系的3株菌株中，有2株表现出促生效应，对幼苗根系的促生效应尤为显著。本研究可为青海云杉育苗、造林以及退化森林生态系统的恢复提供理论依据和技术支持。

干旱是农业面临的最严重问题之一，能引起植物代谢过程的紊乱、根生长抑制等，严重制约了作物产量。深入挖掘抗旱功能基因，揭示植物对干旱信号的感知和传递途径，提高植物的抗旱性，是生命科学研究中的重大课题之一。NDB1以Ca2+依赖的方式氧化线粒体内膜外侧的NADPH。已有研究表明拟南芥NDB1通过调节胞质内NADPH水平影响植物中枢代谢和生长，并与防御信号相互作用。

一次偶然的发现，与拟南芥Col-0野生型相比，长期未浇水的ndb1突变体存活率显著提高，表明NDB1可能在拟南芥干旱耐受中起负调控作用。因此，在何文亮与王晓敏老师的指导下，兰州大学生命科学学院本科生团队对“线粒体NDB1在拟南芥干旱耐受中的功能与机制研究”项目进行了科学研究与探索。本实验团队从ndb1对干旱胁迫的适应能力、NDB1的表达模式及ndb1抗旱分子机理等方面由浅入深，循序渐进的进行探索。根据实验结果与实验中观察到的现象，结合相关文献，讨论研究，大胆假设，小心论证，一步步的接近可能的科学机理。

在团队成员们的齐心协力下，我们发现1. ndb1可能通过提高ROS水平以充分激活ABA信号通路。2. ndb1可能通过代谢改变以减少营养生长而提高耐旱性3. ndb1可能通过促进碳代谢产物运入根部而提高耐旱性。

在实验探索的过程中，我们学会了如何去查阅文献，设计实验。明白了科学探究是一个由浅入深的过程，从表型到生理指标到分子与基因表达，这或许是一种科学思维，我们或将受益终生。在这个实验过程中，我们参与了全国大学生生命科学竞赛科学探索类，获得了省赛一等奖和国赛三等奖的成绩，感谢大家的辛勤付出与老师的专业指导。希望我们的发现能为植物抗旱的分子机理解析做出一点贡献。

10. 线粒体 NDB1 在拟南芥干旱耐受中的功能与机制研究

干旱是农业面临的最严重问题之一，能引起植物代谢过程的紊乱、根生长抑制等，严重制约了作物产量。深入挖掘抗旱功能基因，揭示植物对干旱信号的感知和传递途径，提高植物的抗旱性，是生命科学研究中的重大课题之一。NDB1以Ca2+依赖的方式氧化线粒体内膜外侧的NADPH。已有研究表明拟南芥NDB1通过调节胞质内NADPH水平影响植物中枢代谢和生长，并与防御信号相互作用。

一次偶然的发现，与拟南芥Col-0野生型相比，长期未浇水的ndb1突变体存活率显著提高，表明NDB1可能在拟南芥干旱耐受中起负调控作用。因此，在何文亮与王晓敏老师的指导下，兰州大学生命科学学院本科生团队对“线粒体NDB1在拟南芥干旱耐受中的功能与机制研究”项目进行了科学研究与探索。本实验团队从ndb1对干旱胁迫的适应能力、NDB1的表达模式及ndb1抗旱分子机理等方面由浅入深，循序渐进的进行探索。根据实验结果与实验中观察到的现象，结合相关文献，讨论研究，大胆假设，小心论证，一步步的接近可能的科学机理。

在团队成员们的齐心协力下，我们发现1. ndb1可能通过提高ROS水平以充分激活ABA信号通路。2. ndb1可能通过代谢改变以减少营养生长而提高耐旱性3. ndb1可能通过促进碳代谢产物运入根部而提高耐旱性。

在实验探索的过程中，我们学会了如何去查阅文献，设计实验。明白了科学探究是一个由浅入深的过程，从表型到生理指标到分子与基因表达，这或许是一种科学思维，我们或将受益终生。在这个实验过程中，我们参与了全国大学生生命科学竞赛科学探索类，获得了省赛一等奖和国赛三等奖的成绩，感谢大家的辛勤付出与老师的专业指导。希望我们的发现能为植物抗旱的分子机理解析做出一点贡献。

11. 蒺藜苜蓿共生固氮缺失突变体的筛选及生物学鉴定

陈玉辉老师指导“蒺藜苜蓿共生固氮缺失突变体的筛选及生物学鉴定”的项目。豆科植物可以与土壤中的根瘤菌共生互作，将空气中的氮气转化为植物可以直接利用的氮。研究豆科植物与根瘤菌的共生固氮过程，阐明共生固氮的分子机制，对于提高作物的产量，降低由于过量施用氮 肥造成的环境破坏等问题，具有重要的意义。蒺藜苜蓿是豆科模式植物，是研究豆科植物根瘤发育、根瘤菌共生固氮的重要研究工具。黄沈溪等几位同学在陈老师和实验室师兄师姐的指导下对两份蒺藜苜蓿共生固氮缺失突变体进行生物鉴定。通过振荡切片和半薄切片等方法对突变体进行表型鉴定，利用分子生物学手段对已发表的共生固氮相关基因进行排除，最终确定两份突变体是共生固氮缺失突变体，造成表型的基因是未知的，同时提取突变体材料的基因组DNA，进行全基因组重测序。本研究为下一步通过分子生物学、生化和遗传学手段来确定造成突变体表型的基因和共生固氮分子机理的阐释提供实验材料和研究基础。通过本项目的训练，团队成员充分体会到了科研的乐趣，同时也感受到团队合作的重要性，这对他们来说是很大的收获。

12. 武都花椒根腐病致病菌鉴定及其防治研究

刘永俊、潘建斌老师指导王丹丹等同学开展“武都花椒根腐病病原菌的鉴定及其防治研究”。花椒是我国重要的经济林树种之一，其中甘肃武都区是中国花椒最佳适生区之一，栽培历史悠久，花椒品质优异，素有“千年椒乡”的美誉。但近年来，武都区椒园发生大面积病害，造成不同程度减产，椒农损失较大，严重影响了当地的经济发展。本项目在武都花椒种植园根腐病害的调查基础上，以采集的花椒根腐病病灶组织为样品进行研究。结果表明：武都花椒根腐病的病原菌为腐皮镰刀菌与尖孢镰刀菌；本研究测定了8种化学药剂，其中噁霉·福美双和代森锰锌对腐皮镰刀菌和尖孢镰刀菌的抑制率均达到了90%以上。此外，我们从花椒健康根际土种分离得到三种生防菌，分别是侧孢短芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、萎缩芽孢杆菌，其中地衣芽孢杆菌对于腐皮镰刀菌与尖孢镰刀菌的抑制效果最佳。基于本研究结果，后期可以深入开展生防菌对花椒根腐病的大田防治试验，从而为武都花椒根腐病的有效防控提供重要指导依据。

13. 荧光假单胞菌中毒素 HipA 抑制细菌生长的机制研究

王勇、何永兴老师指导宋琪等同学开展“荧光假单胞菌中毒素 HipA 抑制细菌生长的机制”研究。毒素-抗毒素系统（Toxin-antitoxin systems，TA systems）广泛存在于原核生物和古细菌的染色体和质粒中。此系统由2个共表达的基因组成，分别编码稳定的毒素蛋白和易降解的抗毒素。其中，毒素通常发挥毒性作用抑制细菌生长，而抗毒素则可中和毒素的毒性，二者之间的相互作用精密地调节细菌的生长状态。荧光假单胞菌隶属于假单胞菌属，具有具有根际促生和防治病害的作用。通过生物信息学分析，荧光假单胞菌中也存在Ⅱ型TA系统hipBA，且其编码的毒素HipA（PfHipA）与EcHipA有着很低的序列相似度，可能发生了功能的分化。本课题试图从生物化学和生物信息学等角度明确HipA磷酸化的底物以及其生物学作用为设计更加高效稳定的生防菌剂提供理论依据。在实验过程中，大家共同努力，协作完成任务，为自己的学习生涯积累了宝贵的财富。感谢二位老师的指导和实验室其他师兄师姐的帮助！

（转自生命科学学院网站）