存在于血液中的循环肿瘤细胞（circulating tumor cell，CTC）在癌症的复发与转移中发挥重要作用，因此对循环肿瘤细胞的捕获已成为当前癌症研究的关键问题。抗体依赖性免疫磁珠捕获CTC的方法具有操作简便、快捷等特点，但存在样本量需求大和制备成本昂贵等问题。拟采用一种新型磁珠—等离子体修饰的烯壳氮化铁纳米磁珠（graphene-coated iron nitride magnetic beads, G@FeN-MB）开展捕获肺癌循环肿瘤细胞的初步研究。G@FeN-MB由多层石墨烯包覆，内核为氮化铁，与常用的氧化铁内核相比具有更强的磁响应性。石墨烯作为磁珠包覆壳层，相比市面上磁珠常用的SiO₂壳层具有更低的质量、更高的稳定性和更好的生物相容性。将氨基烯壳氮化铁磁珠与羧基烯壳氮化铁磁珠分别通过直接吸附法和碳二亚胺法制备2种链霉亲和素磁珠，并偶联CTC表面标志物上皮细胞黏附分子（epithelial cell adhesion molecule，EpCAM）的抗体制备氨基免疫磁珠（amino immuno magnetic bead, AIMB）与羧基免疫磁珠（carbaxylic immunomagnetic bead, CIMB）。结果显示，2种免疫磁珠均可捕获A549细胞，AIMB的捕获效率略高于CIMB；为了模拟CTC捕获环境，取健康人血与A549细胞混合制备不同浓度的细胞混液，并利用捕获效率更高的AIMB捕获人血A549细胞，计算被捕获的A549及捕获效率，结果显示，AIMB捕获效率从66.25%~81.50%不等。研究结果证明了基于G@FeN-MB制备免疫磁珠方法的可行性，得到的AIMB可以用于肺癌CTC分选，展现出其应用于临床研究的前景。

为了探究铁死亡对颗粒细胞超微结构的影响，采用高压冷冻-冷冻替代法(high pressure freezing-freezing substitution，HPF-FS)和常规化学固定法(chemical fixation, CF)对Erastin诱导处理的牛颗粒细胞和猪颗粒细胞超微结构进行研究。结果发现，与对照组相比，经Erastin诱导处理48 h的牛颗粒细胞和猪颗粒细胞的增殖受到显著抑制，ATP含量显著降低，ROS水平显著升高，指示颗粒细胞出现了铁死亡；电镜观察发现两个处理组的细胞均出现空泡化，线粒体变小，嵴断裂甚至消失，且对照组猪颗粒细胞的内质网比处理组的结构更丰富。与CF处理相比，HPF-FS技术对细胞超微结构的保存具有显著优势，胞质均匀、细胞膜界限清晰，线粒体、高尔基复合体、自噬泡、细胞核等结构清晰完整，更加接近于细胞瞬时生理状态。结果表明，利用HPF-FS技术能更加真实、全面地展现细胞的超微结构，为进一步研究颗粒细胞的凋亡调控机制及介导卵泡发育等相关研究提供参考。

微生物群落会对所处环境的宏观性质产生重要影响，但微生物存在数据高维、复杂、稀疏的特点，为了解微生物与生态环境之间的关系提出了新的挑战。机器学习的发展以及第二代DNA测序技术应用的普及为解决这一问题提供了一种新的方法。利用308个样本共44 d的植物凋落物分解实验的土壤微生物群和溶解有机碳（dissolved organic carbon，DOC）数据，并以1 709个细菌微生物操作分类单元（operational taxonomic units，OTU）作为特征构建12种常用的机器学习模型，采用嵌入法、包装法以及嵌入-包装融合法进行特征选择，并选择梯度提升决策树（gradient boosting decision tree，GBDT）作为最优模型进行参数优化。模型采用均方根误差、平均绝对误差、线性拟合优度作为评价指标。结果表明，特征筛选后降低了数据维度，提升了模型精度，在仿真实验中，嵌入-包装融合法在应用模型中表现最佳。将嵌入-包装融合法与梯度提升决策树结合构建溶解有机碳预测模型，并通过实验验证了模型的有效性。研究结果为利用细菌微生物数据应用机器学习方法估测溶解有机碳提供了新思路。

谷子离体再生体系不够稳定、转化效率低，已成为谷子功能基因研究和品种改良的瓶颈。为了建立谷子成熟胚稳定的离体再生体系，以当地高产优质的6个谷子品种成熟胚为外植体，以不同2,4-二氯苯氧乙酸（2,4-dichlorophenoxyacetic acid，2,4-D）浓度及对胚性愈伤的不同干燥处理时间为变量，通过单因素实验和正交实验考察各因素对谷子愈伤组织分化及成苗的影响。结果表明，晋谷21在2,4-D浓度为9 μmol·L-1、4 h干燥处理的条件下所建立的再生体系最好，分化率为64.35%，成苗率为29.06%。研究通过探索谷子组织培养的最适条件，为谷子高效稳定遗传转化体系的建立和利用基因工程手段进行品质改良提供了依据。

为了利用微藻处理废水生产生物质燃料，实现治理环境污染和缓解化石能源短缺的耦合，需要筛选能够适应石家庄本地气候，生产状况良好且油脂产率较高的微藻藻株。从石家庄市自然河流中采样，经过BG11培养基分离纯化后筛选出10株微藻，利用SPASS 19.0软件对培养中的相关数据进行方差分析及LSD多重比较发现，自养条件下藻种DK-3生物量、总脂含量较其他藻株高,分别为：1.86 g·L-1、(10.23 ± 2.63) mg·L-1·d-1，经18S rDNA 鉴定为栅藻（Scenedesmus meyen），构建其系统发育树。利用Box-Behnken Design (BBD)设计耦合响应曲面法（RSM）探索藻种DK-3最佳异养培养条件，最终藻种DK-3最佳培养条件为葡萄糖20 g·L-1、K2HPO4·3H2O 90 mg·L-1、MgSO4·7H2O 200 mg·L-1（其他成分参考BG11培养基），经验证在此培养条件下，经240 h培养后生物量为5.47 g·L-1，油脂产量为1.28 g·L-1，比对照组生物量3.37 g·L-1提高了62.31%，因此，藻种DK-3具有较高的研究潜能。

番茄红素是一种类胡萝卜素，存在于多种果蔬中，具有较好的抗氧化、抗衰老、提高免疫力等功能，被广泛应用于医药、食品、化妆品等领域。然而，传统的提取方法番茄红素产量低、成本高且受制于原料来源，化学合成法存在安全隐患。微生物发酵法因具有工艺简单、生产效率高、生物活性与天然植物提取物一致等优点，逐渐受到关注。基于此，以番茄红素产量为响应值，在单因素实验的基础上利用响应面法优化代谢控制条件，考察正负菌株接种比例、代谢流抑制剂和外源性植物油对番茄红素产量的影响。结果表明，最优条件为三孢布拉氏霉菌负正菌株接种比例6∶1，番茄红素环化酶抑制剂2,6-二甲基吡啶添加量0.09 g·L-1，以3.57 g·L-1大豆油为外源性植物油辅助发酵，在该最优条件下发酵液中的番茄红素产量达1.51 g·L-1，菌体生物量51 g·L-1。研究结果显著提高了发酵菌体生物量，促进了番茄红素的生物合成转化率，为番茄红素的工业化生产提供了理论基础。

为研究牛樟芝固态发酵菌丝体中三萜和多糖的最佳提取工艺，选取浸提时间、料液比和提取温度3个因素，分别设置3个水平，以三萜和多糖得率为指标，并采用正交试验法进行分析。结果表明，三萜的最佳提取工艺条件为：浸提时间3 h、料液比1∶30 (g·mL-1)、温度70 ℃，在此条件下，得率为3.43%；多糖的最佳提取工艺为：浸提时间2 h、料液比1∶20 (g·mL-1)、温度95 ℃，在此条件下得率为4.71%。研究结果为牛樟芝固态发酵菌丝体中三萜和多糖的提取工艺提供了参考。

为了建立一种Klenow(exo-)蛋白的制备方法，并对其在RAA（recombinase-aid amplification）技术中的应用进行初步研究,通过Overlap点突变法构建获得目的基因片段，并构建Klenow（exo-）蛋白表达载体进而转化至大肠杆菌BL21(DE3)菌株进行诱导表达。表达产物通过Ni-NTA螯合层析进行初步纯化，然后用Heparine柱层析进一步纯化，通过SDS-PAGE鉴定纯化产物，获得了纯度较高的目的蛋白。用纯化后的目的蛋白配制RAA反应体系，针对肉源实际样本设计突变位点进行检测。实验结果显示该体系具有较强的特异性，在模板基因序列3′端出现双碱基差异时不会进行有效扩增，相较于常规的PCR检测方式该体系能够实现双碱基差异位点的有效区分。该技术未来有望大规模应用于SNPs的检测。

建立一种新的1型肺炎兔抗血清制备方法，并进行型别特异性和方法专属性分析后，用于1型肺炎球菌多糖结合及结合疫苗制备过程中多糖含量的测定。以确定的免疫程序，用自制肺炎1型多糖结合物免疫新西兰白兔，采血后分离血清，免疫血清以免疫双扩散法和 ELISA 法与商品诊断血清比较；以速率比浊法分析型特异性和方法专属性。建立了自制家兔兔抗血清的制备方法，且该血清优于商品诊断血清，可达到速率比浊法型特异性和相应方法专属性要求，该方法可用于对1型肺炎球菌结合物及结合疫苗多糖含量测定。研究结果为肺炎球菌结合疫苗中多糖含量的检测提供了有力的保障。

为了探索金针菇菌渣和醋渣2种农业废弃物资源化利用的方式，采用固态发酵法对金针菇菌渣和醋渣进行发酵。通过单菌发酵实验和多菌发酵实验探究其固态发酵的最佳方式及菌种组成，并摸索其最优的原料配比和发酵时间，随后通过单因素实验对发酵温度、接种量和pH进行优化，并在此基础上设计三因素三水平的正交实验以进一步优化发酵工艺。研究表明，金针菇菌渣和醋渣固态发酵的最佳发酵方式为多菌发酵，且混合菌种的组成及比例为枯草芽孢杆菌∶黄孢原毛平革菌∶热带假丝酵母=1∶1∶1；发酵原料金针菇菌渣和醋渣的配比为7∶3，发酵3 d，粗蛋白质含量达到峰值；单因素实验和正交实验的结果显示其最佳发酵条件为发酵温度26℃、接种量7%以及pH 7.5，在该条件下发酵3 d，发酵产物中的粗蛋白质含量为17.90%。研究结果为农业废弃物资源化高效利用提供了一种新途径。

植物线粒体是含有遗传物质的细胞器，为细胞生命活动提供必需的能量。农业生产中，线粒体基因的变异容易导致细胞质雄性不育，为作物杂交育种提供了高效的杂交母本。然而，植物线粒体基因组结构复杂，不同类型的细胞质雄性不育的发生往往由特异的基因突变所导致，为雄性不育基因的克隆带来了较大的困难。针对棉花线粒体基因的特性，改进了cRT-PCR技术，RNA连接酶将线粒体mRNA的5′和3′末端连接环化后，应用随机引物进行反转录，在保证与特异引物获得相同的完整线粒体基因转录本的基础上，实现了同时对所有线粒体编码基因的cRT-PCR，方便对线粒体编码基因的结构进行全局分析，并且通过改良方法对棉花CMS基因进行探索，从而快速找到异常因素，为线粒体功能基因组分析提供了新的方法。

Bradford法具有成本低、灵敏度高和测定快速简便的特点，是目前应用最广泛的蛋白质定量方法之一。为使Bradford法更适合在蛋白质组学研究中应用，针对双向电泳样品对经典Bradford法进行了优化。通过分析0~1 000 μg范围内蛋白质含量与吸光度的关系，确定Bradford法的线性范围在0~100 μg之间。通过分析不同体积蛋白质裂解液（lysis）、lysis各组分以及不同表面活性剂的干扰程度，发现lysis的干扰程度与其体积呈正相关；通过在有无lysis两种条件下连续测定蛋白质样品吸光度的变化，发现lysis会降低蛋白质-染料复合物的稳定性，较适宜的测定时间为反应后3~30 min；将显色液中磷酸含量提高至10.2%（w/V）可提高蛋白质-染料复合物的稳定性。由于相同含量蛋白质样品在有无lysis两种条件下，吸光度值有较大差异，因此在制作标准曲线时，在标准蛋白样品和对照中都应加入相应体积的lysis。通过将加样体积从100 μL减小为10 μL并比较不同加样体积所得标准曲线，发现加样体积调整可减小数据波动性，改善标准曲线线性关系，同时可省去对样品的稀释步骤，简化操作。

为了建立超声波辅助酶法提取南五味子多糖的方法，并研究其提取工艺。按照Box-Benhnken中心组合试验设计原理，以多糖得率为响应值，以单因素实验数据为基础，进行响应面分析实验，考察提取pH、提取温度和提取时间对多糖得率的影响。结果显示：最佳提取工艺条件为：提取pH为4.8、提取温度57℃、提取时间66 min、复合酶用量为3.0%，最佳工艺条件下南五味子多糖得率为8.73%±0.25%。研究结果表明，该提取方法可减少多糖提取时间和提取溶剂用量，降低温度，有效提高了多糖的提取得率，可应用于南五味子多糖的制备。研究结果为南五味子多糖的开发应用提供了较好的依据。

为了验证UFDS系统（Ubc9 fusion-directed sumoylation, UFDS）是否能够检测蛋白质SUMO(small ubiquitin-related modifier)化修饰，构建了Ubc9和PKCθ的融合表达载体，与SUMO1表达载体共转染293T细胞，通过免疫共沉淀和Western印迹检测Ubc9-PKCθ与SUMO1的相互作用。 结果表明，Ubc9-PKCθ与SUMO1相互作用，且SENP1共表达时导致Ubc9-PKCθ去SUMO化修饰；相较于野生型Ubc9-PKCθ，SUMO化修饰位点突变型Ubc9-PKCθ与SUMO1的相互作用显著减弱；而相较于野生型PKCθ，SUMO化修饰位点突变型PKCθ与SUMO1的相互作用则完全检测不到。 研究结果说明，应用UFDS系统能检测蛋白质的SUMO化修饰，但在鉴定潜在的SUMO化修饰位点时有一定的缺陷。

现阶段，适用于大肠杆菌的无痕敲除方法普遍存在周期较长、操作步骤复杂等问题。为了进一步改进和优化无痕敲除技术，采用单链寡核苷酸介导的Red同源重组系统（single strand oligonucleotide-mediated recombineering，SSOR），通过两步连续的同源重组，敲除了一种编码类似微管蛋白的GTP酶的ftsZ基因。该方法可快速高效无痕的敲除目的基因，为大肠杆菌基因组改造提供了有效方法，另外，ftsZ基因缺失株的获得也为研究ftsZ基因功能创造了条件。

探索采用超临界CO2法萃取桑叶中总黄酮提取的最佳方案。利用超临界二氧化碳萃取技术，依次用正交实验方法考查萃取压强、萃取温度、萃取时间以及夹带剂流速对于桑叶中总黄酮得率的影响，优选提取桑叶黄酮类化合物提取的最佳工艺条件。结果显示，正交实验的最佳萃取条件为：萃取压强为25 MPa，萃取温度为40℃，萃取时间为3 h，夹带剂无水乙醇流速为2.5 mL/min，该条件下，总黄酮得率为6.19%±026%，可重复性良好。采用超临界二氧化碳萃取桑叶中黄酮类物质的总黄酮提取率较高，为进一步开发桑叶实验提供了理论和实验依据。

为了确立稳定的高效率电转化方案，提高构建文库的库容，分别对细菌培养温度、生长状态、电场强度、感受态细胞浓度和体积、外源基因的质量、甘油/甘露醇缓冲液体积等条件进行优化，分析了各因素对转化效率的影响。结果显示：细菌培养温度为16℃，细菌生长的OD600值为0.5，密度梯度离心洗涤法，感受态细胞浓度高于1×1011 /mL，并设定电场强度14.25 kV/cm时进行电穿孔，转化效率最高，可达到9×109 CFU/μg DNA。研究获得的电转化优化条件为高库容文库的构建提供了一个重要的途径。

为了探索超临界二氧化碳法萃取桑叶中总黄酮提取的最佳方案，利用超临界二氧化碳萃取技术，依次用响应面法考查萃取压强、萃取温度、萃取时间以及夹带剂无水乙醇的流速对桑叶中总黄酮得率的影响，优选出桑叶黄酮类化合物在使用超临界萃取装置时提取的最佳工艺。结果显示：响应面法的最佳萃取条件为：压力26 MPa，温度50℃,时间3 h，流速2.5 mL/min,最佳条件下总黄酮得率为6.21%±0.05%。

以麦芽糖为反应底物，与从土壤中筛选的产海藻糖合酶菌株发酵制得的粗酶液反应制取转化液。采用高效液相色谱法以Sugar-PakTM Ⅰ为色谱柱测定转化液中海藻糖的含量。研究结果显示，该方法能够将海藻糖和葡萄糖完全分开，与DNS比色法所得结果一致，为1.5 g/100mL，但HPLC法在测定海藻糖含量时，操作过程及数据处理更为简单，易于掌握。

为了建立一种提高白背三七试管苗总黄酮含量的组织培养技术，采用组织培养技术，改变激素配比、碳源、微量元素（Mn2+：Zn2+）比例和氮源，来提高白背三七试管苗中总黄酮的含量。正交实验结果表明，当碳源为蔗糖30 g/L、微量元素Mn2+：Zn2+比为44.6 mg/L：13.2 mg/L、氮源KNO3：NH4NO3 为2 020 mg/L：1 600 mg/L、激素比NAA：6-BA为0.1 mg/L：1.5 mg/L时，白背三七试管苗中总黄酮含量相对于原盆栽植株提高了15%。通过组织培养技术建立了一种可提高白背三七总黄酮含量的繁殖体系，为白背三七优良种苗的培育提供技术支持，该研究结果也表明利用组织培养技术改变培养基中物质配比有益于植物生长和次生代谢产物积累。