遺傳學在農(nóng)業(yè)上的應用精選(九篇)

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第1篇：遺傳學在農(nóng)業(yè)上的應用范文

[關鍵詞]動物遺傳學；教學；改革

[中圖分類號]G642 [文獻標識碼]A [文章編號]2095-3712（2013）01-0046-03

動物遺傳學，作為遺傳學的一個分支，主要研究動物性狀的遺傳和變異的規(guī)律、遺傳改良的原理和方法。動物遺傳學是動物科學本科專業(yè)必修的專業(yè)基礎課程，也是家畜育種學的理論基礎。本門課程的教學任務是讓學生掌握該學科的基本概念、基本理論及其簡單的實驗操作技能，為后續(xù)學習專業(yè)課和今后從事專業(yè)工作打下堅實的動物遺傳學理論基礎。

為適應社會發(fā)展的需要，各高校增設了本科教學的課程數(shù)量，同時壓縮傳統(tǒng)課程的課時數(shù)。就我校來說，動物遺傳學課程現(xiàn)僅有60學時，其中包括15學時的實驗課，但課程內(nèi)容卻在不斷更新或增加，再加上遺傳學基礎理論抽象、邏輯性強，課程顯得枯燥，這些問題的存在促使課程教學必然作出改革。這幾年來，筆者所在的教學團隊不斷地探索動物遺傳學教學方式、手段及實驗教學內(nèi)容的改革工作，獲得了一些體會，現(xiàn)總結如下：

一、精選教材，革新教案

動物遺傳學課程講述的內(nèi)容包括：遺傳的物質基礎、遺傳信息的傳遞與改變、遺傳的基本規(guī)律及其擴展、非孟德爾遺傳、群體遺傳學基礎、動物基因組學及動物基因工程，涵括了分子遺傳學、細胞遺傳學、群體遺傳學及基因工程等諸多方面的一般原理與方法，教學內(nèi)容理論性強、信息面廣、復雜抽象。為使學生能更好地學習此門課程，選擇合適的教材是關鍵。市面上不同版本的動物遺傳學教材較多，綜合考慮本校動物科學專業(yè)的培養(yǎng)方向和遺傳學理論知識的最新發(fā)展情況，筆者所在的教研組選擇由李寧主編、中國農(nóng)業(yè)出版社出版的面向21世紀課程教材《動物遺傳學》作為課程教材，該書涵括了動物遺傳教學內(nèi)容，理論知識系統(tǒng)，前沿性強。

為使學生更能理解和掌握動物遺傳學知識，教師編寫教案時力求突出教學重點，適度刪減和調(diào)整教學內(nèi)容，并保證授課內(nèi)容的完整性和系統(tǒng)性。此外，課堂教學盡量使抽象理論知識和概念通俗化，理論點與實際案例相結合。例如講授基因突變、染色體變異內(nèi)容時，結合遺傳疾病病例分析講解；適時添加遺傳學的最新研究進展，使學生對遺傳學的最新發(fā)展、最新趨勢有一定了解。革新教案，目的是增強動物遺傳學課程的興趣性，提高學生學習的積極性。

二、突出教學重點，強化教學內(nèi)容系統(tǒng)性

遺傳學的快速發(fā)展，使得動物遺傳學教學內(nèi)容不斷豐富與革新，從三大定律到核外遺傳，從細胞到分子，從個體到群體，從質量性狀到數(shù)量性狀的遺傳，課程教學內(nèi)容多而復雜，抽象概念多，缺乏直觀認識，學生理解困難。筆者所在的教研組根據(jù)本校學生的特點，結合專業(yè)培養(yǎng)和本科教學的要求，在選定教材的基礎上強調(diào)：突出內(nèi)容的新穎性、前沿性，減少重復教學。例如三大定律、染色體部分內(nèi)容在高中生物學中已經(jīng)有學習，大學課堂在教學該內(nèi)容時進行適當簡單復習即可；結合研究新成果，講授本學科基本理論知識和概念，提高學生的認知水平。調(diào)整和優(yōu)化教學內(nèi)容，增強知識點的系統(tǒng)性和層次性，從遺傳物質的本質到遺傳信息的傳遞、改變，再到基因的表達、調(diào)控，使學生逐步深入地掌握課程知識。

三、改進教學方法，提升教學成效

在實際教學中，以學生為主體，根據(jù)學生的課堂情況，適時改進教學方法和教學手段，做到因材施教，提高教學的成效。為了能充分調(diào)動學生學習的積極性和主動性，筆者所在的教研組在動物遺傳學教學中，不斷探索多種教學方法。例如：課前留置問題討論，課堂提問，課后安排學生參與科研實踐，章節(jié)教學完成后及時組織測試等；充分發(fā)揮計算機多媒體輔助教學手段的潛力，添加直觀圖片或視頻來解析抽象概念和知識點，例如視頻展示DNA復制、轉錄和翻譯的基本過程，使學生更容易掌握知識點。課程教學緊密聯(lián)系動物生產(chǎn)過程中的遺傳現(xiàn)象和分子輔助育種技術的應用成果等，拓展學生視野，使他們認識到專業(yè)知識的應用價值和潛力，增強了學生學習的主動性。

四、改革實驗教學內(nèi)容和方式

遺傳學是21世紀發(fā)展最快的生命學科之一，作為分支之一的動物遺傳學也在不斷更新。動物遺傳學實驗是學生驗證遺傳學理論和掌握遺傳學實驗技術手段的主要途徑。因此，為適應本學科發(fā)展需要，在動物遺傳學實驗教學過程中需要不斷革新實驗項目、實驗設計和實驗方法。以往動物遺傳學實驗普遍以驗證性實驗為主，內(nèi)容陳舊、單一，缺乏綜合性實驗，難以激發(fā)學生的積極性和主動性；教學模式單調(diào)，以教師主導、學生臨摹為主要教學方式，缺乏對學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。針對存在的不足，筆者所在的教研室綜合討論并結合學科實際建設情況，更新實驗教學內(nèi)容，把原來耗時長、內(nèi)容簡單的果蠅的飼養(yǎng)、雜交和唾腺染色體觀察等實驗刪除，新增DNA提取、PCR技術等分子遺傳學實驗內(nèi)容和群體遺傳學方面的“人類指紋圖譜分析及遺傳統(tǒng)計”。探索多種形式的實驗教學方式，讓學生參與實驗設計、實驗前的準備工作，通過查閱文獻、收集信息、設計方案、動手操作、分析結果與作出總結等完整的實驗過程，培養(yǎng)學生的綜合能力。在教學手段上，改變傳統(tǒng)的黑板板書，采用數(shù)碼互動顯微系統(tǒng)，通過多媒體課件，以圖片、動畫等形式生動、直觀地講解，使學生能更好地掌握實驗原理、方法和步驟；利用數(shù)碼攝像頭能直接在顯示屏上觀察染色體的形態(tài)變化，并能客觀地保存效果理想的實驗結果；通過互動網(wǎng)絡，教師能及時監(jiān)控和指導學生的實驗過程，有效地建立教師與學生的互動機制，提高實驗課堂教學的效率。

五、完善課程考核評價體系

成績是督促和評價學生學習的主要方式之一，建立科學合理的考核評價制度是課程教學改革的內(nèi)容之一。為了更好、更客觀地檢驗學生的綜合能力，筆者所在的教研組經(jīng)過研究討論，確定動物遺傳學課程的綜合考核辦法：期末總評成績由平時成績和期末考試成績兩部分組成，其中，期末考試成績占 60%，平時成績占40%（考勤占10%，課堂測試占10%，實驗占20%）。平時成績主要考查學生的學習態(tài)度、課堂紀律、實驗動手能力與分析問題的能力，而期末考試的內(nèi)容注重考查學生對基礎理論知識和概念的掌握，以及對遺傳學知識的運用能力。綜合水平的考查能調(diào)動學生學習的主動性。

總之，動物遺傳學是一門不斷發(fā)展的學科，其知識廣度和深度都在不斷增加。為適應社會發(fā)展和動物科學專業(yè)本科生培養(yǎng)的需要，課程教材、教學內(nèi)容、教學方法、實驗教學與考核體系等多方面都需進行持續(xù)的改革與更新。此外，以學生為主導，以多種教學方式充分調(diào)動學生學習的熱情和主動性，提高教學的成效，使學生更好地掌握動物遺傳學的基礎理論知識和概念，為其后續(xù)的專業(yè)課程學習及今后的就業(yè)打下堅實的基礎。

參考文獻：

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第2篇：遺傳學在農(nóng)業(yè)上的應用范文

關鍵詞 家畜育種學 課程建設 教學方法

中圖分類號：G642文獻標識碼：A

加強本科生的課程建設，提高教學質量是本科院校的重要任務之一。 家畜育種學是動物科學專業(yè)本科生的一門主干必修課程，在動物科學專業(yè)的課程體系中起著承前啟后的作用，對構建動物科學專業(yè)知識體系起著重要作用。家畜育種學是研究改良家畜遺傳素質，提高生產(chǎn)性能水平，培育新品種和品系，通過雜交利用雜種優(yōu)勢，高效優(yōu)質地生產(chǎn)量多質優(yōu)的畜產(chǎn)品的理論、技術和方法的一門科學。然而，由于課程內(nèi)容比較抽象、枯燥，內(nèi)容較難，如果加上所用教材舉例少，計算比較多等會導致學生的學習興趣不高，教學效果不理想。此外該課程需要學生具有較好的數(shù)量遺傳學、統(tǒng)計學、計算機、線性代數(shù)等課程的較好基礎，而且要求學生能夠及時了解生物技術新知識、新技術。鑒于這些問題的存在，教學現(xiàn)實給家畜育種課程提出了尖銳的難題，即如何提高家畜育種學課程的教學效果，使家畜育種課程的抽象內(nèi)容變得簡單化、形象化，達到知識性、趣味性和實用性共享。本文作者通過對該門課程的學習與教學實踐，對本科生家畜育種課程教學提出一些自己的看法與建議，希望能有益于今后該門課程的教學。

1 家畜育種學前期課程

1.1 家畜育種學前期課程

動物遺傳學、生物統(tǒng)計學、線性代數(shù)、概率統(tǒng)計、計算機技術、生物技術、信息技術、系統(tǒng)工程技術等均是家畜育種學課程的前期必修課程。任課教師在課程間隙，應與學生探討如何將與統(tǒng)計學、數(shù)量遺傳學、動物遺傳學、分子生物學中與家畜育種相關的知識加以復習和靈活運用，從而找到解決家畜育種各類問題的方法。由于數(shù)量遺傳學的誕生本身就是多學科交叉滲透的結果，在此主要介紹數(shù)量遺傳學和生物技術在家畜育種課程中的重要作用。

1.2 數(shù)量遺傳學及其發(fā)展

數(shù)量遺傳學是遺傳學原理與統(tǒng)計學方法相結合研究群體數(shù)量性狀遺傳與變異規(guī)律的一門遺傳學分支學科，迄今為止的動物育種方法基本上是以數(shù)量遺傳學為理論依據(jù)的“數(shù)量遺傳學方法”，即根據(jù)數(shù)量遺傳學的原理和方法，對畜禽進行適當?shù)倪x種選配，以提高育種群體的優(yōu)良基因頻率，降低不良基因頻率。近幾十年畜禽生產(chǎn)水平的提高，很大程度上應歸功于遺傳參數(shù)和育種值估計準確性的提高。在數(shù)量遺傳學后來的發(fā)展過程中，它又不斷地與計算機技術、分子生物學及其他生物技術相結合，從而使其得到了較快的發(fā)展?？梢灶A見，在相當長時期內(nèi)數(shù)量遺傳學還將是動物育種的主導方法。因此，要想學好家畜育種學，必須具有良好的數(shù)量遺傳學基礎知識。

1.3 生物技術

動物育種有關的現(xiàn)代生物技術包括胚胎工程技術、動物克隆技術、轉基因動物技術和DNA 標記輔助技術等。加上胚胎工程( 育種) 技術和動物克隆技術，則構成動物分子育種的基本技術框架。生物技術育種作為一種新的育種技術或方法，在家畜育種中已經(jīng)顯示出了廣闊的應用前景，相關的理論體系已經(jīng)建成，為此要及時學習掌握相關技術與方法。

2 教材

2.1 要有正確的指導思想

教材是育種學課程建設的重要內(nèi)容。教材內(nèi)容要緊密結合我國國情，適合我國畜禽實際生產(chǎn)情況，學生通過學習后能夠在生產(chǎn)上用得上。而且內(nèi)容要編得通俗易懂，學生即使通過自學也能夠弄懂。淺顯易懂的教材不代表知識不新穎，如果把教材詞句編寫的晦澀或一個長句子里有大量難以理解的專業(yè)術語，將會對學生的理解造成很大的障礙。而且教材中要多舉例，簡單易懂的例子有助于很好的理解。另外在編寫教材是還要注重實用和對學生能力的培養(yǎng)。有了這樣的一本好教材將可以起到事半功倍的作用。

2.2 及時結合該領域的新成果、新技術、新方法

即課程內(nèi)容要結合一個“新”字，也將本學科新的研究成果如重要經(jīng)濟性狀的分子生物學檢測方法、標記輔助選擇、最新動物保種理論及時地補充進去。使學生能及時了解本學科的發(fā)展趨勢與動態(tài)。教學內(nèi)容的改革不僅促使學生在課堂上認真聽講，而且能推動學生在課余時間利用互聯(lián)網(wǎng)搜索家畜育種中應用的新技術和新成果，理論和實踐的有機結合提高了學習興趣。因此， 在家畜育種課程建設上亦應該不斷地更新，不斷地增添新內(nèi)容。以使家畜育種課程內(nèi)容跟上當前國內(nèi)外家畜育種科學進展水平?？蓪⑺趯W校學科在家畜育種中所取的成果等內(nèi)容由重要學術帶頭人領銜主講或串講，介紹給學生，通過案例介紹給學生，對激發(fā)學生專業(yè)興趣、了解學科前沿動態(tài)，增加專業(yè)積淀具有重要意義。

2.3 實驗內(nèi)容的安排

選擇一本好的實驗實習指導書對學好家畜育種學課程也很重要。學生除了要學習了解和掌握育種學的先進理論和先進技術外，還需具有比較熟練的操怍技術與技能。可將育種學中需要操作或需要大量計算的內(nèi)容安排到實驗內(nèi)容里面，結合生物技術的發(fā)展要增多操作內(nèi)容，加大操作技術比例，使學生真正達到理論與實踐的結合。欲達到此目的須在課程中增加實踐內(nèi)容，讓學生多看、多練、多干，方能將理論知識轉水為基本技能。此外對于理論課時少的學校，可重點將計算量大的內(nèi)容放入到實驗內(nèi)容里面，這樣可利用充足的實驗課時引入了計算的具體實例，讓學生們積極參與計算的分析和探討中從而提高教學的效率。

3 教學方法

3.1 實例教學法

我們每個人在理解原理和復雜的理論時都有犯難的時候，有時候反復地推導和重復地學習也難以理解，這個時候一個恰當?shù)睦訒屛覀冇小傲祷饔忠淮濉钡捏@喜。家畜育種課程中理論性強、計算多、原理多，單從公式的推導、語句描述來說理解起來有一定的難度，像類似這樣的課程，舉例會起到事半功倍的效果。

3.2 發(fā)揮學生的主體作用

我們的教學實踐告訴我們，開展啟發(fā)式、參與式、研究式教學可充分發(fā)揮學生的主體作用，大大地提高教學效果。

實施啟發(fā)式教學，要求教師應成為教學活動的設計者和學生學習的引導者，通過教學活動的科學設計，使學生由被動的知識接受者轉變?yōu)橹鲃铀伎颊撸詫W生為主體，將課堂主動權交給學生，真正發(fā)揮學生在學習中的主體作用。比如在種、品種概念的講解中，畜禽品種保存方法方面我們都可以設置多樣的問題讓學生開動腦筋，真正地通過思考來得到答案。

教學與科研相結合是把科學研究當作教育的結合點，鼓勵本科生盡早參與科研活動與生產(chǎn)實踐，充分發(fā)揮他們豐富的想象力和創(chuàng)造力，開發(fā)他們的科研潛力。因此，利用學校的科研條件和資源，使學生在學習家畜育種學課程的同時參與科研工作，這樣既培養(yǎng)了學生的科研能力，提高了學生的科研興趣，也加深了對本課程內(nèi)容的理解，使學生們對家畜育種生產(chǎn)產(chǎn)生濃厚的興趣。

互動教學可活躍課內(nèi)外學習氣氛，增強學生學習的主動性，提高學生查詢資料、組織資料等各方面的能力。在家畜育種學的教學實踐中，可選擇部分專業(yè)雜志報道較多的章節(jié)內(nèi)容，如家畜遺傳資源多樣性、分子生物技術在家畜育種中的應用等等內(nèi)容讓學生查資料和備課，并讓學生通過PPT的形式走上講臺講解。通過這種方式不僅提高了學生學習的積極性與主動性，而且還培養(yǎng)了膽量、查閱資料及語言表達能力，為今后的工作奠定了基礎。

3.3 教學手段的多樣化

由于現(xiàn)代多媒體教學具有信息量大、快捷、高效、生動等優(yōu)點，好的課程課件還具有圖文并茂、提綱攜領、引導思維的特點，尤其對于家畜品種、品系的了解更為直觀，多媒體教學目前已成為師生共同認同的現(xiàn)代教學手段。但家畜育種學這門課程中有大量的計算，比如選擇指數(shù)的制定、育種值估計、近交系數(shù)計算等重要理論學習中涉及大量復雜的計算公式，因此，對于這部分內(nèi)容的講解要充分利用黑板、粉筆為計算和講解提供的方便，將多媒體教學與傳統(tǒng)黑板粉筆有機結合起來，二者相輔相成可提高教學的效果。

除了多媒體教學和板書結合之外，對于復雜的計算過程可通過結合計算機軟件來解決，大量復雜的計算有時候容易讓學生厭倦并使其走入一個誤區(qū)，一些數(shù)學基礎不好的學生更會失去學習的興趣。比如個體遺傳評定――BLUP 法的計算在實際中的應用也是借助計算機來完成的，在課堂上要涉及許多矩陣運算，費時費力，如果課時再少的話，不借助計算機則很難講解。我們完全可以在教學過程中將種豬育種數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)（GBS）搬上課堂，能夠很好地解決課堂講授的難題，學生在掌握了這一軟件的應用時對于今后的生產(chǎn)實踐也很重要。

要上好《家畜育種學》這門課程，除了以上提到的幾點之外，還需要在教學內(nèi)容、師資隊伍、教學條件建設等方面進行不斷地改革與探索，教師團隊成員要不斷提高自身的理論實踐水平，建立起系統(tǒng)全面、反映學科前沿的家畜育種學教學新體系，從而為國家培養(yǎng)更多動物育種方面的人才。

參考文獻

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第3篇：遺傳學在農(nóng)業(yè)上的應用范文

關鍵詞：遺傳學實驗；整合；模塊

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）51-0257-02

《遺傳學》是生物科學專業(yè)的基礎課之一，是一門運用嚴密邏輯推理和大量實驗論證來揭示生命奧秘的學科。實踐教學是大學生素質養(yǎng)成和能力培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)，是溝通理論與實踐的橋梁，是培養(yǎng)創(chuàng)新能力的源頭。遺傳學實驗課是高等學校生物學科一門實踐性很強的學科，內(nèi)容博大，涉及的知識面廣，尤其是分子生物學的快速發(fā)展從廣度和深度等層面極大地豐富和拓展了經(jīng)典遺傳學的內(nèi)容。近年來，為了全面開展素質教育，體現(xiàn)實驗內(nèi)容改革以學生為中心，逐步培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力和創(chuàng)新思維的教學理念，我系認真分析現(xiàn)有遺傳學實驗內(nèi)容的現(xiàn)狀和特點，并進行有益的探索和嘗試，為學習分子生物學實驗技術和基因工程實驗技術打下良好的基礎。

一、遺傳學實驗內(nèi)容的現(xiàn)狀和特點

高校實驗教學的目標是訓練學生有較強的動手操作能力，提高設計實驗和分析解決實驗問題的能力[1]。遺傳學實驗教學服從于理論教學，當前遺傳學實驗內(nèi)容主要存在以下問題：教學內(nèi)容陳舊，驗證實驗較多，綜合設計實驗較少，缺乏新技術、新方法的內(nèi)容[2]，因此，不能滿足學生掌握新技術、新方法的要求，學生分析問題解決問題的能力得不到鍛煉。

為了跟上現(xiàn)代遺傳學的快速發(fā)展，進一步提高實驗教學質量，培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和實踐能力的人才，必須進行實驗體系和教學內(nèi)容的改革。新體系主要以加強基礎、重視應用、開拓思維、培養(yǎng)能力、提高素質為核心，重新整合實驗內(nèi)容，將原有實驗內(nèi)容分成經(jīng)典遺傳學、細胞遺傳學、分子遺傳學和群體遺傳學四個模塊，每個模塊的實驗內(nèi)容進行整合優(yōu)化，讓學生參與到實驗的各個環(huán)節(jié)，提高其解決實際問題和動手操作能力，為實際應用和從事科研工作打下基礎[3]。

二、遺傳學實驗內(nèi)容的整體優(yōu)化

1.經(jīng)典遺傳學模塊。傳統(tǒng)的經(jīng)典遺傳學實驗包括果蠅飼養(yǎng)以及生活史觀察、果蠅的性別鑒定及突變體觀察、果蠅唾腺染色體的制備與觀察、果蠅單因子實驗、果蠅的雙因子實驗、果蠅的伴性遺傳和基因的連鎖交換及三點測交等實驗內(nèi)容，整合優(yōu)化后改為果蠅雜交大實驗，見圖1。實驗材料為黑腹果蠅的純系野生型（紅眼、長翅、灰身、直剛毛）和突變型（白眼、長翅、灰身；白眼、小翅、焦剛毛；紅眼、殘翅、黑檀體）。并告訴同學們眼色位于果蠅的X染色體上；體色、翅型、剛毛形態(tài)均為于常染色體上。讓學生根據(jù)所學的分離定律、自由組合定律、連鎖互換定律、伴性遺傳、三點測驗等理論知識設計實驗，例如正交：檀黑身（雌）×灰身小翅焦剛毛白眼；反交：灰身小翅焦剛毛白眼（雌）×檀黑身。學生通過設計實驗一方面能加深對理論知識理解和應用，另一方面鍛煉了學生實驗設計能力。學生自己培養(yǎng)果蠅，觀察記錄，寫出實驗報告，并運用理論分析實驗結果。

學生在實驗過程中出現(xiàn)的問題或發(fā)現(xiàn)的現(xiàn)象可以先查閱相關資料，然后與指導老師商量，寫出具體解決方案，這個過程鍛煉了學生獨立思考問題、解決問題的能力。傳統(tǒng)的教學將這些實驗分開來做，而且都是提前告知學生怎么做，去驗證一些現(xiàn)象或規(guī)律等，整合后，將驗證實驗改為綜合實驗，并具有一定的連續(xù)性，學生還可以自己動手參與進來，盡管實驗內(nèi)容沒有變，學生積極性卻提高了，不僅培養(yǎng)了學生多種實驗技能，而且增強了學生的綜合素質。

2.細胞遺傳學模塊。細胞遺傳學模塊中植物細胞有絲分裂的制片和觀察、植物微核實驗、姊妹染色單體分染技術、植物染色體核型分析和植物多倍體的誘發(fā)及細胞學鑒定等實驗內(nèi)容主要是鍛煉學生培養(yǎng)材料、制片、染色、觀察、分析。整合后的內(nèi)容改為蠶豆根尖細胞不同處理后的觀察與分析，見圖2。實驗前將學生分組，把實驗步驟和注意事項講清楚，讓學生自己培養(yǎng)材料，并鼓勵學生材料和處理試劑自選，如“多倍體誘發(fā)與鑒定”實驗，讓學生自主選用不同的實驗材料，摸索秋水仙素適宜濃度和最佳處理時間，研究探討影響染色體加倍效果的不同因素[4]。

這樣學生實驗的興趣大大地激發(fā)，主動性得到發(fā)揮，并且學生在實驗過程中還會發(fā)明一些小裝置，例如：在暖壺蓋邊緣一圈打孔穿線，做成網(wǎng)狀，然后在孔上滴蠟封孔，制備水培的培養(yǎng)瓶，簡單、耐用、環(huán)保、經(jīng)濟。

傳統(tǒng)教學內(nèi)容中，這些實驗分開講解，盡管觀察的實驗結果不同但是實驗步驟大同小異，學生就會感覺實驗過程單一，沒有創(chuàng)新，沒有興趣，從而影響實驗效果。整合后學生分組培養(yǎng)材料，同時制片觀察實驗結果，同一時間內(nèi)就可完成幾個實驗的內(nèi)容，不僅解決了實驗學時少的現(xiàn)實問題，而且將枯燥單一的實驗教學改為靈活多變的內(nèi)容，提高了學生的積極性，加深了學生對理論知識的掌握。另外，學生還可以自選材料進行相應的設計研究，培養(yǎng)學生查閱資料、分析問題和解決問題的能力，教學效果也提高了。

3.分子遺傳學模塊。分子遺傳學的實驗主要包括突變型的篩選與檢出、突變型的鑒定、DNA提取及純化和PCR擴增及檢測，整合后改為大腸桿菌基因突變型的篩選與鑒定，學生從突變體的誘導，到鑒定，每一步都需要自己查閱資料，理論聯(lián)系實際進行操作。比如突變體的誘導可以通過多種方法（包括物理的和化學的），學生可以任選一種進行誘導。突變具有多方向性，實驗結果沒有唯一性，這樣學生實驗內(nèi)容靈活多樣，學生的主觀能動性，積極主動性得到很好發(fā)揮。

4.群體遺傳學模塊。群體遺傳學的實驗主要包括人類ABO血型的群體遺傳學分析、人類指紋的群體遺傳學分析和人類對苯硫脲嘗味能力的遺傳分析，這些實驗的主要目的是通過對人類群體遺傳性狀基因頻率的分析，了解群體基因頻率測算的一般方法；加深理解遺傳平衡定律，了解改變?nèi)后w平衡的因素。保證教學目的不變的情況下，將3個實驗整合為人類群體一些遺傳性狀的調(diào)查和分析，學生可以任選某一感興趣的遺傳性狀進行調(diào)查、分析，寫出相應的調(diào)查報告。

三、教學效果

我系遺傳學實驗內(nèi)容整合以后，經(jīng)過2年的嘗試，學生普遍反映良好。實驗內(nèi)容靈活，學生自由選擇，大大激發(fā)了學生的探索熱情，提高了學生的學習積極性與主動性。學生實驗過程中會發(fā)現(xiàn)很多問題，通過查閱資料和教師討論，得到結果，鍛煉了學生科學思維的能力。大多實驗是分組完成，學生在實驗過程中意識到團隊協(xié)作的重要性，懂得了實驗的成功需要每個成員積極配合，團結協(xié)作。對今后的科學研究有一定的幫助。盡管實驗內(nèi)容整合以后大多數(shù)變成了綜合型實驗，學生參與機會多了，但是教師應該在實驗前做好實驗指導的關鍵環(huán)節(jié)，使學生在實驗思想和態(tài)度的培養(yǎng)、實驗方法和條件的確定等方面都受到系統(tǒng)的訓練。保證實驗順利開展。同時，教師也需要不斷學習和探索新的實驗方法，完善教學內(nèi)容，改革考核制度，跟上學科發(fā)展的步伐。

參考文獻：

[1]閆紹鵬，王秋玉，王晶英.遺傳學實驗教學改革的思考與實踐[J].實驗室研究與探索，2010，29（7）：275-277.

[2]宋宇，朱昌蘭.遺傳學實驗教學改革與實踐[J].安徽農(nóng)業(yè)科學，2011，39（13）：8173-8174，8177.

第4篇：遺傳學在農(nóng)業(yè)上的應用范文

均有著很重要的作用[1]。教育部于上個世紀90年代提出"高等教育面向21世紀教學內(nèi)容和課程體系改革計劃"以及《關于進_步加強高等學校本科教學工作的若干意見》，各高校都開展了_系列卓有成效的探索，對提高《遺傳學》乃至整個生命科學的教學質量起到了巨大的推動作用，很多工作已在相關全國教學會議上交流，或在有關期刊/論文集中正式發(fā)表。由于遺傳學是生物科學領域中發(fā)展最快的學科之一，新技術、新方法不斷涌現(xiàn)，研究范疇不斷拓寬，研究內(nèi)容不斷深化，遺傳學知識的積累量越來越大，迫切需要有一個好的教學體系對《遺傳學》教學過程加以規(guī)范和提高。我們把優(yōu)質教學體系的改革思路貫穿在整個《遺傳學》教學過程之中，堅持"以學生為主體、以教師為主導"的方針，以培養(yǎng)"寬基礎、厚知識、強能力、高素質"的優(yōu)秀人才為目標，改進學生學習方式，培養(yǎng)學生分析問題、解決問題的能力及綜合素質。因此，構建優(yōu)質教學體系，在整體上提高了國家精品課《遺傳學》的授課質量和教學效果，促進精品教育的發(fā)展，同時也提高了《遺傳學》教學平臺的質量和教學資源的校內(nèi)外無障礙共享，取得了明顯的課程教學改革效果。

1優(yōu)質教學體系的建設

1.1教學內(nèi)容的優(yōu)化

《遺傳學》課程建設和教學內(nèi)容設置要遵循現(xiàn)代教育理念，以培養(yǎng)高素質、復合型、富有創(chuàng)新精神和實踐能力的專門人才為宗旨，從應試教育向開放教育發(fā)展。在保持學科自身完整性與系統(tǒng)性的基礎上，始終把培養(yǎng)學生的遺傳分析能力放在首位,使學生更好地掌握遺傳學的基本規(guī)律、基本理論、基本概念和基本研究方法；在細胞、個體、群體和分子等不同層面上對遺傳學有較為完整和深入的認識，更深、更廣、更準確地掌握遺傳學知識，為遺傳學與人類健康、遺傳學在動、植物育種等領域中的應用打下堅實基礎，同時為后續(xù)課程的學習和從事相關工作奠定基礎。為此，要高質量地修訂《遺傳學》課程的教學大綱，使之能充分反映和體現(xiàn)出本學科最新發(fā)展趨勢。在內(nèi)容安排上，以遺傳物質的本質、傳遞、變異以及遺傳信息的表達與調(diào)控為主線，從遺傳物質的細胞學基礎到分子基礎、從遺傳信息的載體到傳遞、從質量性狀到數(shù)量性狀、從基因突變到染色體結構變異、從性狀表現(xiàn)到基因的表達和調(diào)控、從細胞核遺傳到細胞質遺傳、從個體遺傳到群體遺傳，知識傳授由淺入深、由表及里、以簡帶繁、以點帶面，這樣能在有限的教學時間內(nèi)讓學生系統(tǒng)性地領略遺傳學的全貌并融會貫通，用學到的知識靈活地解釋_些與遺傳學有關的生物學現(xiàn)象。教師在備課時將遺傳學學科發(fā)展過程中形成的新知識、新案例及時補充到課堂和實驗內(nèi)容之中,結合實物、圖片、錄像等進行多媒體教學，使《遺傳學》課堂教學保持_種新鮮的活力，充滿知識性、趣味性和吸引力。每章布置一些精選的習題，有助于提高學生分析問題和解決問題的能力。

1.2教學方法與教學手段的改革

有效的教學手段和合理的教學方法，可以明顯提高《遺傳學》課程的教學效果。授課時采用啟發(fā)式、探究式、開放式、討論式、案例式等多種交互式對話的教學方法與多媒體教學手段結合，把上課、實驗、討論、考核等不同方面有機地結合起來,能最大程度地啟發(fā)學生的主觀能動性，在掌握基本理論知識的同時，全面提高學生分析和解決遺傳學問題的能力及綜合素質，培養(yǎng)學生自主學習和創(chuàng)新的能力。如在講述遺傳學三大定律時，考慮到學生在高中階段對這部分內(nèi)容已有所掌握，授課時不再直述有關定律的基本內(nèi)容和實驗方法，而是講解孟德爾和摩爾根是如何采用合適的研究方法進行試驗,最終獲得正確的結論；授課過程中還可隨時提出一些相關的問題讓學生思考或回答，提高解決曰常生活中一些具體遺傳學問題的能力。這樣既可以讓學生聽得有趣，還可促使學生更好地掌握有關概念、達到融會貫通的效果。又如在進行遺傳學實驗時,可以設計一些合適的實驗方法，引導學生通過一系列的置疑、判斷、比較、選擇，以及相應的分析、綜合、概括等多樣化的過程，由發(fā)散到收斂、求異到求同，通過實驗最終得到合理的結果。通過這一求異和求同的過程，有利于學生更深入地理解所獲得的知識和結論，而且也可激發(fā)學生的求知欲、培養(yǎng)他們創(chuàng)新思維的習慣和能力。在教學過程中，逐步加強雙語教學，也能促進學生更好地適應遺傳學學科的高速發(fā)展，了解和掌握國內(nèi)外遺傳學發(fā)展的現(xiàn)狀和趨勢。學期結束時的"教學情況反饋問卷"和課后征詢意見制度的實施，可以多方收集學生對課程的教學意見，保持教學雙向信息反饋通道的暢通。在現(xiàn)代教育技術應用與教學改革中，CAI教學課件制作的好壞會明顯影響《遺傳學》課程的教學效果[16,17]。我們在1998年自制《遺傳學》教學課件基 礎上，進一步編制出以文字、圖片、動畫(視頻)、實體照片等多種媒體組成的完整教學課件[18]，方便學生有針對性地掌握遺傳學知識。課件分為課堂版和網(wǎng)絡版兩種形式，可同時滿足教師授課和學生自學的不同需求，同時也給教師留下了不斷加工完善和改進的空間，能夠適應個性化的教學。

1.3實驗教學的創(chuàng)新

遺傳學是_門實驗性很強的學科。隨著遺傳學的迅速發(fā)展，《遺傳學》的實驗教學起著越來越重要的作用，影響著課程整體水平的提高[19,20]。在實驗過程中，將啟發(fā)性、探究性的教學方法貫徹到各個環(huán)節(jié)，使每個實驗都具有背景知識的講解和說明、過程的設計和實施、結果的總結和提高、理論的考核和評價等過程，將實驗課轉變成全方位培養(yǎng)學生創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力的小平臺。在實驗課新體系中有目的地增加國內(nèi)外遺傳學科的最新進展，增加設計性、應用性、綜合性實驗項目，適當增加實驗難度，提高學生操作技能和從事實驗的積極性。目前綜合性實驗已達到總實驗量的56%，比10年前大大增加(表1)。對于一些驗證性實驗，也盡力將其設計成具有_定探究性的設計性實驗，如"植物細胞的減數(shù)分裂"實驗屬于帶有傳統(tǒng)意義的驗證性實驗，實驗時由學生利用不同的材料進行分組對比實驗，最終經(jīng)討論和比較分析得出正確的答案，這樣通過教學方法的改變使原來純梓驗證性實驗得到了_定的改變。又如"植物染色體核型分析"實驗時約有1小時材料處理的等待時間，利用這_間隙插入"人類Y染色體的進化"等學生感興趣的實驗小講座，其內(nèi)容綜合了近年來在Science、Nature等雜志上發(fā)表的有關Y染色體的研究進展，講解Y染色體的過去、現(xiàn)在和將來，引起了學生較大的興趣。在實驗過程中，還可依托學科優(yōu)勢，建立了科研與教學的共建平臺，充分利用科研實驗室的先進儀器設備為《遺傳學》實驗教學服務，可使許多實驗項目的研究方法發(fā)生明顯的改變。如"西瓜染色體加倍〃綜合應用性實驗，利用學院“211〃平臺的細胞流線儀，在西瓜三葉期就可鑒定加倍苗，提高了實驗的效率；"油菜籽品質遺傳率測定"，利用科研平臺的近紅外品質分析儀，方法簡便快速、不破壞樣品，結果準確。使學生在實驗中能充分體驗到高科技的魅力，達到科研反晡教學之目的。在實驗教學的改革中，還要重視室外先進實驗基地建設以及實驗室的開放工作，鼓勵學生依據(jù)實驗教學目的和自己的興趣愛好，自主設計實驗、自主完成實驗、自主管理實驗，可以使學生的創(chuàng)新愿望得以實踐；同時積極鼓勵學生利用所學到的遺傳學知識參加教師的科研項目、爭取國家和省級大學生創(chuàng)新項目、學校SRTP項目，引導和培養(yǎng)學生熟悉、參與、跟蹤世界生命科學前沿領域的能力，進一步完善"開放性、研究型"的教學模式，最大程度地培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力。

1.4教學團隊的建設

師資隊伍的建設有助于《遺傳學》課程持續(xù)發(fā)展。教師作為課程教學中的主導，肩負著傳授知識的重任，教師隊伍的知識水平和操作技能直接影響著課程教學的效果。在長期的教學過程中，本課程堅持實行請好老師、用好教材、講好課程，打造精品課程的教學思路。教學隊伍中有教學名師或優(yōu)秀

教師，采用團隊主編的國家"十一五"規(guī)劃教材和面向21世紀課程教材[21,22]以及獲獎的教學課件，確保了《遺傳學》國家精品課程的教學質量。在"學院主管、負責人總抓、團隊骨干負責"的三級教學管理體制下，教學團隊制定了具體建設規(guī)劃，形成了分工明確、協(xié)調(diào)統(tǒng)一的建設模式。在具體實施過程中，以學術帶頭人為中心、骨干教師為主力軍，青年教師為后備軍，造就了學歷、年齡、學緣、職稱等結構合理、學術水平好的高質量教師隊伍。多年來堅持首席主講教師負責制、合作備課、教學會議研討、學要求等方法取得了更好的教學效果。在實驗教學中，多年來_直由具有博士學位的教師擔任主講，確保了《遺傳學實驗》改革向縱深發(fā)展。同時，利用學校學科門類多、課程設置齊全的特點,積極鼓勵教師參與綜合性實驗的創(chuàng)建，選修具有最新遺傳學知識和技能的研究生課程，到外校進修相關課程和切磋實驗技能，掌握遺傳學最新的實驗技術，提高了任課教師的知識和教學水平，并減少了《遺傳學》與其它相關課程在內(nèi)容上的重復。教師間的觀摩教學和傳、幫、帶，也促進了教師隊伍的整體提高。

1.5考試內(nèi)容和方法的改進

《遺傳學》課程的考試內(nèi)容和方法既要考核學生對遺傳學基本規(guī)律、理論、概念和方法等知識的掌握程度，又要注重了解學生綜合運用所學遺傳學知識分析、解決問題的能力以及創(chuàng)新能力的水平。因此，考核命題要靈活多變，少出"死記硬背"題、多用"分析"和"理解"題，特別注重理論與實踐的結合以及學生獨立思考、分析遺傳學問題和解決實際問題能力等方面的測試；考核方式也要多樣化,如筆試、面試、課程論文結合，單項試題與綜合分析試題相結合等。評價時不僅要注重答題結果，更應注重考核學生解答問題時的思維方式和能力，對創(chuàng)新方面成績突出的學生予以表彰和加分。如2000年開始采用的"理論綜合試題"，其內(nèi)容能夠綜合全書的主要內(nèi)容，在開課時提前將題目告訴學生,允許學生經(jīng)過_學期的學習和思考后再行完成，有利于學生對遺傳學知識的全面理解和綜合應用能力的提高，且可給學生留有創(chuàng)新發(fā)揮的余地?！哆z傳學實驗》考試則結合《實驗情況記錄表》，把實驗預習、操作、報告、紀律等納入考核范圍；實驗全部結束后還要單獨進行實驗原理和方法筆試，教師根據(jù)學生平時成績和考試成績給出最終成績。

1.6精品教材的編寫

教材建設是《遺傳學》課程建設的重要方面，教材的選用與學生遺傳學整體知識的構成有著密切關系[23]。我們根據(jù)教學課件內(nèi)容創(chuàng)編了具有明顯新意的"十一五"國家多媒體規(guī)劃教材《遺傳學》，具有傳統(tǒng)印刷教材所沒有的特點[21]，已被省內(nèi)外多所院校在教學中采用。該教材編排獨特、文字精煉、圖文并茂，能夠適應現(xiàn)代教育技術的教學新方法,特別是可以明顯減少學生上課做筆記的時間，集中精力聽老師講解內(nèi)容；并有利于學生根據(jù)課件內(nèi)容學習和復習有關內(nèi)容，現(xiàn)已被推薦申報"十二五"國家規(guī)劃教材。在教學中還為學生提供30多本中英文參考資料，同時提供與遺傳學有關的_些相關雜志，這些學習資料在學校圖書館可以借閱，幫助學生學習和理解遺傳學基本知識。

1.7教學網(wǎng)站和教學共享平臺的建設

根據(jù)國家精品課程的建設要求，我們在學校的支持下加大力度進行《遺傳學》網(wǎng)站等共享平臺的建設，使之具有鮮明特色、內(nèi)容豐富、共享性強等特點。教學大綱、教學進度(曰歷)、教材、教學參考書和教學輔助資料(如教案、習題和參考答案、實驗指導、網(wǎng)絡版和課堂教學版多媒體課件及其他教學資料)已全部上網(wǎng)，教師與學生對話式窗口，方便師生交流，形成了講授、答疑、討論、信息網(wǎng)絡化的教學平臺，具有"高開放"的特點。教學平臺的建設現(xiàn)已實現(xiàn)了《遺傳學》課程的校內(nèi)外無障礙共享,學生隨時可以點擊"jpkc.zju.edu.en/k/531/"網(wǎng)<jpkc.zju.edu.en/k/531/%22%e7%bd%91>址進入網(wǎng)站學習，與教師在線交流，并可上網(wǎng)利用模擬試題自主測驗學習效果。教學網(wǎng)站的建設方便了學生和教師的使用，為學生提供了一個跨越時間和空間的學習環(huán)境。同時為了方便學生學習，教學網(wǎng)站中收集和編輯了與《遺傳學》課程有關的多種學習資源，包括參考文獻、中外網(wǎng)絡資源、中外遺傳學重要期刊、遺傳學名詞英漢對照、名詞解釋、遺傳學研究領域諾貝爾獲獎者等?！哆z傳學》課程已按教育部的要求完成課堂教學全程錄制和上網(wǎng)。

2優(yōu)質教學體系的應用效果

2.1提高了《遺傳學》課程的教學水平和教學質量

優(yōu)質教學體系的構建促進了《遺傳學》教學質量的提高。《遺傳學》現(xiàn)已成為國家精品課程，《遺傳學》教材為"國家十一五規(guī)劃教材”實驗教

材為"面向21世紀課程教材”,自創(chuàng)的教學課件也獲得了全國"第六屆高等農(nóng)業(yè)院校多媒體課件評比_等獎"，教學團隊師資質量好，課程教學從內(nèi)容、方法和手段以及考核評價上形成一個科學優(yōu)質教學體系，能夠保證課程教學質量和水平。在整體上較好地解決了《遺傳學》教學內(nèi)容豐富、而教學時數(shù)有限的矛盾，也解決了多媒體課件好看、但筆記難記等問題，符合學生的學習和認知心理，在現(xiàn)代教育技術應用與教學改革中發(fā)揮了顯著作用。教學效果的提高，促進學生更加扎實地掌握遺傳學基本知識和基本技能，提高了分析問題和解決問題的能力，在參加教師科研項目的研究、爭取國家和省級創(chuàng)新項目及學校SRTP項目中發(fā)揮了作用。

2.2教改成果和教學資源共享應用廣泛，輻射作用明顯。

《遺傳學》課程教學體系優(yōu)化中所做的_些教改工作以及《遺傳學》網(wǎng)站和教學平臺的創(chuàng)建，不但提高了課程的教學效果，也與其他一些高等院校《遺傳學》等課程的教學實現(xiàn)了資源共享，在全國發(fā)揮了良好的輻射作用。全國已有40多所高等院校的教師引入我們創(chuàng)建的《遺傳學》多媒體課件、教材和教學網(wǎng)站應用于教學中。一些學校的教師也經(jīng)常來校觀摩和旁聽我們的《遺傳學》課堂和實驗教學，交流《遺傳學》的教學經(jīng)驗。目前我們創(chuàng)建的《遺傳學》網(wǎng)站點擊數(shù)已經(jīng)超過190000人次。精品課負責人在2010年全國遺傳學教學會議上對《遺傳學》多媒體教學課件創(chuàng)建、精品教材編寫以及教學網(wǎng)站建設等支撐體系做了詳細介紹，得到了與會人員的充分肯定。2011年我們舉辦了全國《遺傳學》骨干教師高級研修班、全國大學生農(nóng)學創(chuàng)新實驗暑期培訓班和浙江省首屆植物染色體制片技能大賽,擴大了課程在全國的影響力。

3優(yōu)質教學體系構建的進_步設想

第_，《遺傳學》課程的教學內(nèi)容豐富、信息量大，需進_步整合和優(yōu)化《遺傳學》課程的教學內(nèi)容，積極探索適應現(xiàn)代教育技術的教學新方法，力求在原有內(nèi)容的基礎上能夠更好地反映出遺傳學學科的最新進展，以適應不斷發(fā)展的新形勢教學要求。

第二，繼續(xù)改進教學手段和方法，進_步完善探討式、討論式授課方式，在課堂上盡量多留出一點時間與學生進行交流和互動；同時鼓勵學生多利用功能強大的《遺傳學》網(wǎng)站學習，提高教學效果。同時積極與省內(nèi)外有關院校交流《遺傳學》教學課件，實現(xiàn)校內(nèi)外教學資源的無障礙共享，提高《遺傳學》課程在全國的知名度。

第三，通過教學體系的建設，進一步完善《遺傳學》教學師資隊伍，在引進高水平教師的同時著重培養(yǎng)和提高現(xiàn)有青年教師的教學水平，不斷提高教師的創(chuàng)新素質，以適應遺傳學學科飛速發(fā)展的現(xiàn)狀。

第四，推進探究性和開放性教學，創(chuàng)造條件開設學生自主實驗，進一步培養(yǎng)和提高學生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力。同時要充分發(fā)揮綜合性大學一流學科的強大支撐作用，做好教學與科研的結合工作，把科研中的新成果、新發(fā)現(xiàn)應用到綜合性實驗和設計性實驗中去，不斷更新教學內(nèi)容，激發(fā)學生勇于發(fā)現(xiàn)和探索的潛能。

第5篇：遺傳學在農(nóng)業(yè)上的應用范文

[關鍵詞]林麝；分子遺傳學；分子標記；人工繁育；泌香

林麝Moschusberezovskii又名麝鹿、香獐，屬偶蹄目Artiodactyla、麝科Moschidae、麝屬Moschus，是目前養(yǎng)殖規(guī)模較大、數(shù)量最多的麝科動物之一。雄麝香腺分泌的外激素――麝香在傳統(tǒng)中藥領域發(fā)揮著重要的作用[1-2]。由于國際香料市場和醫(yī)療行業(yè)對麝香需求量的大增，人類“殺麝取香”和對其棲息地的嚴重破壞，已使該物種野生種群數(shù)量急劇減少，現(xiàn)存麝類已面臨瀕危。目前，林麝已被列人CITES附錄Ⅰ中，《中國瀕危動物紅皮書》將麝列為瀕?；蛞孜游颷3]。我國1988年頒布的野生動物保護法將林麝列為國家二級保護動物，2002年又將其提升為一級保護動物。麝的珍貴引起了許多生物學工作者的濃厚興趣，在林麝的生態(tài)學[4]、行為學[5]、分類學[6]、生理學[7]以及麝香的藥理學與臨床應用[8]等方面開展了積極的探索。

近年來，隨著現(xiàn)代生物技術的不斷發(fā)展，細胞生物學、分子生物學等新興生物技術開始被不斷地運用到林麝遺傳育種工作中，為林麝的育種保護工作注入新的活力。其中，以新興發(fā)展起來的分子遺傳標記技術最引人注目，分子遺傳標記的出現(xiàn)使基于此類標記的選擇育種技術有了實現(xiàn)的可行性，顯現(xiàn)出了巨大的應用潛力。當前，分子遺傳標記在林麝遺傳育種中的應用主要體現(xiàn)在遺傳分類、人工繁育、泌香、疾病等方面。本文就分子遺傳學在林麝研究中的應用現(xiàn)狀做一綜述，并對后期研究進行了展望，以期為提高林麝的生產(chǎn)性能提供參考。

1林麝分子遺傳標記

分子遺傳標記是基于DNA差異進行個體或群體遺傳多樣性分析的有力工具。常用于林麝遺傳多樣性分析的分子標記方法有AFLP，mtDNA，微衛(wèi)星DNA等。

AFLP技術在種群結構和差異的調(diào)查中起著非常重要作用[9]。陳軒[10]根據(jù)AFLP分子標記的特點，以四川養(yǎng)麝研究所白沙養(yǎng)麝場21只林麝樣品和金鳳山養(yǎng)麝場14只林麝樣品為材料，對2個種群的遺傳多樣性進行了比較分析，結果發(fā)現(xiàn)四川養(yǎng)麝研究所白沙養(yǎng)麝場圈養(yǎng)的2個林麝種群均具有較高水平的遺傳多樣性，但金鳳山種群具有相對較高的遺傳多樣性。趙莎莎[11]利用相同的原材料進一步檢測了22對選擇性引物組合，共獲得了908個AFLP多態(tài)片段，結果證明了麝香高產(chǎn)組在多態(tài)位點比率（PPL）上極顯著高于參照組和低產(chǎn)組，在遺傳多樣性水平上也有更高的整體競爭優(yōu)勢。

mtDNA是核外遺傳物質，由于mtDNA的控制區(qū)富含A，T堿基，屬于遺傳高變區(qū)，進化速度比其他區(qū)域快，多態(tài)性豐富，常被應用到野生動物群體遺傳多樣性檢測中。彭紅元等[12]通過分析四川省3個本地種群中林麝mtDNA控制區(qū)域582bp片段，發(fā)現(xiàn)94個變異位點，在109個個體中檢測出27個單倍型，表明3個群體間很少進行遺傳交流，建議建立系譜以增加群體間基因的交流。2014年，馮慧等[13]調(diào)查了陜西省林麝1個圈養(yǎng)種群3個野生種群mtDNAD-Loop632bp片段的遺傳多樣性和種群結構，結果表明，陜西省林麝群體mtDNAD-loop區(qū)序列存在著較豐富的變異和遺傳多樣性，鳳縣野生群體和鳳縣養(yǎng)殖場群體的核苷酸多樣性和單倍型多樣較高，養(yǎng)殖場種群沒有出現(xiàn)近親繁殖及遺傳多樣性下降的情況。鳳縣野生群體和鳳縣養(yǎng)殖場群體兩者遺傳分化較小，存在著較高的基因流水平。

微衛(wèi)星DNA廣泛分布與真核生物基因組中，具有多態(tài)性高、共顯性遺傳、選擇中性、易于操作等特點，是一種極具應用價值的分子遺傳標記，由于微衛(wèi)星重復序列在群體間和不同的個體間通常表現(xiàn)出很高的序列變異性，并且這種變異呈共顯遺傳，因而在微衛(wèi)星重復序列廣泛應用于物種遺傳多樣分析。2004年，鄒方東[14]運用微衛(wèi)星標記法構建了3個林麝基因組微衛(wèi)星富集文庫，每個文庫含有上萬個轉化子。2005年，Zou等[15]又運用了改進的富集文庫方式來分離微衛(wèi)星位點，獲得了野生林麝的多態(tài)位點，結果發(fā)現(xiàn)70%的基因組文庫為（AC）_n文庫，8個微衛(wèi)星位點呈現(xiàn)高度多態(tài)性，可作為研究林麝的分子遺傳標記。2006年，夏珊[16]對構建林麝的微衛(wèi)星文庫篩選了6個多態(tài)性好的座位，并對林麝的遺傳多樣性進行初步的分析，6個微衛(wèi)星座位的多態(tài)信息含量（PIC）最低為0.6214，最高為0.7984，說明這6個林麝微衛(wèi)星座位具有高度多態(tài)性，進一步證明了微衛(wèi)星DNA是很好的分子遺傳標記。

2林麝遺傳分類研究

目前，對林麝的遺傳分類有3種研究手段，分別為形態(tài)解剖學、細胞遺傳學和分子生物學。一種是根據(jù)外形、頭骨和距骨的形態(tài)特點以及生態(tài)習性、分布等認為麝確是一個獨立物種[17]。陳服官等[18]根據(jù)林麝生物標本，再一次肯定了這種分類方法。林麝作為麝科動物一個亞種除了在形態(tài)解剖學上得到了明確的肯定外，從細胞遺傳學特征來看，也得到了有力的支持。細胞的染色體組型和染色體帶型都代表著種的特性，它為不同物種在分類研究和確定其在進化過程中的位置提供了一個重要的依據(jù)。2004年，鄒方東等[19]以林麝外周血淋巴細胞為實驗材料，首先建立了適合林麝淋巴細胞增殖的培養(yǎng)體系，并用培養(yǎng)出的細胞制備染色體，確定林麝核型是2N=58，且全都是端著絲粒染色體，還首次應用染色體G-帶技術，對林麝染色體的G-帶帶型進行了研究，確定了林麝染色體是2N=58，且全都是端著絲粒染色體，這與其他鹿科動物存在較大差異。結果表明，從細胞遺傳學角度將麝分為單獨一科也是比較合理的。

隨著分子生物學的發(fā)展，麝作為獨立的科在分子水平上相繼得到了印證。Kuznetsova等[20]對鹿科家族成員和其他偶蹄動物的線粒體基因12S和16SrRNA（2445bp）的序列和核β-spectrin基因（828bp）的區(qū)域進行分析，發(fā)現(xiàn)鹿科和麝存在幾個分子共源性特征。劉學東等[21]則利用測得梅花鹿、坡鹿、原麝和林麝的線粒體12SrRNA基因全序列，與GenBank中檢索到的鼷鹿、長頸鹿和牛12SrRNA基因全序列進行對比，分別應用ME，ML，MP方法重建系統(tǒng)樹，發(fā)現(xiàn)3種樹拓撲結構一致，結果顯示麝、鹿、牛、長頸鹿均各自為單系群，且麝作為一個單系進化。此外，采用PCR技術和序列測定方法從線粒體DNA上得到367bp的細胞色素b基因片段序列，分析其序列可得出在麝、獐、麂和鹿的系統(tǒng)進化中，麝約在600萬年前與鹿科分歧，而鹿科的3個亞科是在350～500萬年前開始分歧，表明麝可單獨作為麝科[22]。張亮則采用克隆SRY基因的CDS區(qū)的方法，得到林麝和馬麝的SRY基因，對其進行分析顯示，支持麝作為獨立一科的觀點[23]。2009年，彭紅元等[12]測定了林麝全線粒體序列，分別運用MP，Baryes方法與其他22種反芻亞目的動物相關基因序列進行系統(tǒng)進化分析，表明林麝與鹿科動物的親緣關系最為接近，并單獨形成一支，在?？坪吐箍浦胺只鰜恚瑸槁箍?、?？苹榻忝萌?。2012年，馮慧等[13]從秦嶺林麝的毛發(fā)樣品中提取得到線粒體DNACytb基因的部分序列，并對其進行序列分析，發(fā)現(xiàn)林麝、原麝、馬麝、喜馬拉雅麝、黑麝是5種獨立的種，林麝與原麝的親緣關系最近，進一步彌補了現(xiàn)有形態(tài)分類研究的不足，得到更有說服力的分析結果。截至目前，運用各種克隆方法得到的林麝DNA序列，對其分析后發(fā)現(xiàn)其遺傳學分類與形態(tài)解剖學、細胞遺傳學得到的結果是相同，對麝作為單獨一個物種的結果進行了充分的肯定。

3林麝分子遺傳學在人工繁育上的應用

經(jīng)過50多年的發(fā)展，我國在林麝的人工繁育方面取得了不少優(yōu)秀成果。但是，由于基礎研究及資金等方面的問題，我國的圈養(yǎng)林麝規(guī)模一直徘徊在6000只左右[24]，并且在林麝養(yǎng)殖過程中出現(xiàn)的種群退化、后代抗病力下降等問題也不斷凸顯，因此，加大對林麝的人工繁育研究，特別是基礎研究工作力度顯得尤為重要。2004年，鄒方東等[25]首次成功克隆了與林麝生殖相關的核β-A亞基成熟肽序列，為林麝的人工繁育和麝資源的保護利用提供了相關基礎資料。也有人對俄羅斯西伯利亞地區(qū)、遠東地區(qū)和薩哈林島的麝進行遺傳多樣性分析，發(fā)現(xiàn)隨著棲息地的分裂，麝的近親繁殖遺傳多樣性在不斷上升，進而出現(xiàn)種群隔離現(xiàn)象[26]。此外，岳碧松研究團隊對四川省米亞羅、金鳳、馬爾康3個養(yǎng)殖場的林麝進行微衛(wèi)星分析，表明都是有效的群體規(guī)模，其遺傳結構具有重要的保護意義，并建議在林麝人工育種時應當充分考慮這種遺傳結構[27]，這為林麝的選育工作提供了新的認識。2013年，岳碧松研究團隊再次對四川米亞羅地區(qū)人工繁育林麝的多態(tài)性進行微衛(wèi)星分析，發(fā)現(xiàn)由于引入新的血緣，林麝的雜合程度和遺傳多樣性在不斷增加[28]，為林麝的人工繁殖管理提供了一種新的方法。

4分子遺傳學與林麝泌香的關系

獲取麝香是保護林麝遺傳資源的本質因素，提高麝香的產(chǎn)量，對林麝泌香相關的研究已經(jīng)從組織解剖水平深入到泌香分子機制的研究。陳軒[10]分析了林麝AFLP的多態(tài)性與產(chǎn)香量的關系，篩選出34個在高產(chǎn)組和低產(chǎn)組間等位基因頻率分布有顯著（P參照組>低產(chǎn)組（P

白康[29]采用PCR-SSCP、測序分析等生物技術手段對雄性激素受體（AR）基因外顯子1，4，8進行研究，結果顯示，AR基因外顯子1，4，8在所做樣本中不存在多態(tài)性，說明雄性林麝AR基因外顯子（1，4，8）在林麝中具有高度保守性。王勤等[30]克隆了調(diào)控林麝的繁殖和泌香的重要垂體激素FSH-β和LH-β基因，這為開展林麝泌香過程中基因表達的關聯(lián)分析提供了一定的理論依據(jù)。

5分子遺傳學與林麝疾病相關分析

麝類疾病是長期阻礙林麝人工養(yǎng)殖發(fā)展的關鍵因素。隨著分子生物學的發(fā)展，分子遺傳標記技術已經(jīng)運用到林麝的疾病診治過程中，這為尋找麝類疾病起因，制定相應抗體提供了一種新的借鑒方法。羅燕等[31]對林麝肺源致病性Escherichiacoli毒力基因進行了檢測及鑒定，為進一步研究林麝肺源致病性E.coli的致病機制奠定了基礎，同時為防治林麝E.coli性肺炎提供了依據(jù)。2013年，鄒丹丹等[32]克隆和表達了林麝IL-1β基因，為其用于林麝疾病的防治奠定基礎。李靈等[33]以四川養(yǎng)麝研究所的115只林麝個體為對象，通過對MHCⅡ類經(jīng)典的DR和DQ座位的分離、遺傳變異分析和化膿性疾病相關性的分析，揭示了林麝MHCⅡ基因多態(tài)性的維持機制及其與化膿性疾病的密切關系。周鑫等[34]為調(diào)查林麝肺源致病性大腸桿菌O因子血清型以及相關耐藥基因的流行狀況，采用玻板凝集反應法進行O因子血清型鑒定，同時用PCR方法檢測耐藥基因，發(fā)現(xiàn)29株菌皆攜帶多種耐藥基因，這對林麝臨床科學合理用藥有重要指導意義。

6問題及展望

6.1存在的問題

6.1.1林麝馴化程度低，對分子遺傳工作的開展帶來極大不便從1958年以來，全國陸陸續(xù)續(xù)開展了林麝的馴化研究，并取得了一定的成果，其中包括陜西鎮(zhèn)坪、四川馬爾康、重慶南川等養(yǎng)殖基地[35-37]。但由于科研經(jīng)費有限及林麝養(yǎng)殖效益等問題，馴化研究并沒有持續(xù)，這造成了林麝的馴化程度很低。這給林麝分子遺傳研究過程中的樣品采集、生產(chǎn)性能測定等工作帶來極大不便，也給林麝帶來強烈的應激反應。強烈的應激反應不僅給實驗數(shù)據(jù)的可靠性與穩(wěn)定性造成一定程度的影響，還對林麝自身的健康造成不利影響。

6.1.2林麝為一級保護動物且價格昂貴，限制了某些分子遺傳相關工作的開展林麝為國家一級珍稀瀕危藥用動物，不允許因為科學研究而對林麝有任何傷害，因此無法及時地采集林麝內(nèi)臟進行深入的分子生物學相關研究，只能采集林麝毛發(fā)、血液或因疾病死亡林麝的內(nèi)臟，這給林麝分子遺傳學相關研究帶來了不便。同時，由于林麝資源量有限，存在非常嚴重的炒種情況，目前每對林麝的價格被炒到7萬元，昂貴的種源成本大大降低了林麝產(chǎn)香的盈利能力，也大大提高了林麝研究的成本，這種現(xiàn)象不僅嚴重阻礙了林麝分子遺傳相關研究，而且不利于整個林麝養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。

6.1.3相關科研人員稀缺，發(fā)展緩慢目前，相對與其他常見動物，從事林麝相關工作的人員極少，主要分布在四川養(yǎng)麝研究所、重慶市藥物種植研究所、四川大學、華東師范大學、浙江大學、陜西動物研究所等科研院所，幾乎沒有進行過林麝養(yǎng)殖行業(yè)的專題研討及技術交流會。因此先進的分子生物學技術在林麝上應用的時間相對靠后，這也大大地降低了林麝遺傳學相關研究的進展。

6.2展望

6.2.1麝香資源奇缺是林麝分子遺傳學研究開展的內(nèi)在動力麝香具有極高的藥用價值，但由于麝香的產(chǎn)量極低，遠遠不能滿足市場需求，這使得麝香的價格長期維持在黃金的3倍左右，因此，提高麝香產(chǎn)量就成為了林麝養(yǎng)殖行業(yè)的最重要目標。但由于林麝資源量極少且馴化程度低，傳統(tǒng)遺傳育種方法很難在林麝上得到順利開展，因此通過分子遺傳學方法篩選麝香高產(chǎn)分子標記越來越成為關注的焦點。

6.2.2新技術新方法的應用將大大加快林麝分子遺傳學研究進展林麝分子遺傳學研究隨著分子生物技術的不斷進步已經(jīng)取得了長足發(fā)展，DNA條形碼鑒定物種技術[38]、DNA分子性別鑒定技術[39]已成功運用在林麝遺傳資源保護與與繁育工作中。然而，相對于林麝如此豐富的遺傳背景，僅靠分子生物學技術遠遠不夠，而且相關的研究成果得不到充分應用，因此有必要進一步了解林麝的遺傳結構，將傳統(tǒng)研究方法和分子生物技術相結合，了解其遺傳結構差異和特征，進行針對性保護和利用。另外，為了促進人工養(yǎng)麝事業(yè)的發(fā)展，提高林麝種群增長率和麝香產(chǎn)量，須繼續(xù)加強對林麝的泌香性狀、疾病抗性等表型的標記研究，為實現(xiàn)標記輔助選擇（MAS），加速良種培育打下基礎。

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第6篇：遺傳學在農(nóng)業(yè)上的應用范文

關鍵詞 水稻花藥培養(yǎng)力；評價指標；基因型效應；基因定位；標記輔助選擇

中圖分類號 S511.038 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2016）17-0025-04

Abstract Anther culture technology，combined with cross breeding，induced mutation breeding and transgenic technology，has become an important technology in rice breeding. The anther culture ability of rice is a quantitative trait and the genotype is a key factor in the rice anther culture. Characteristics used for evaluating tissue culture ability was introduced firstly and then genotypic effects and genetic control of anther culture ability in rice were discussed，to provide some useful information for the improvement of rice anther culturability by genetic manipulations.

Key words rice anther culturability；evaluating characteristics；genotypic effect；gene mapping；marker-assisted selection

組織培養(yǎng)技術是植物生物技術的基本方法，也是基因工程技術實際應用的先決條件，因此了解組織培養(yǎng)反應的遺傳特性對基礎研究和植物遺傳改良在許多方面都具有重要意義[1-3]?；ㄋ幣囵B(yǎng)是非常重要和實用的生物技術手段，也是目前獲得單倍體植株和進行單倍體育種的主要方法[4]。水稻是最重要的糧食作物之一，自20世紀60年代末首次獲得水稻花培植株后[5]，國內(nèi)外在影響花藥培養(yǎng)效果的因素及花培特性的遺傳等基礎研究方面做了大量工作；同時，緊密結合育種實踐，通過花藥培養(yǎng)選育水稻新品種也取得了令人矚目的成果[6-10]。目前，花藥培養(yǎng)技術與雜交育種技術、誘變育種技術及轉基因育種技術等相結合，已成為水稻育種的一個重要技術手段。筆者試圖對近年來有關水稻花藥培養(yǎng)特性遺傳控制的研究進展進行綜合評述，為通過遺傳操縱改良水稻的花藥培養(yǎng)力提供參考。

1 評價植物組織可培養(yǎng)力的指標

植物組織的可培養(yǎng)力包括愈傷組織誘導能力和再生能力2個方面。同一基因型不同外植體的可培養(yǎng)力存在很大差異，但愈傷組織誘導率和綠苗分化率在不同外植體之間的相關性卻表現(xiàn)大不相同，例如，水稻花藥與幼穗、成熟胚的愈傷誘導率存在顯著正相關，幼穗和幼胚的愈傷誘導率也存在極顯著正相關，但同一外植體的愈傷誘導率和綠苗分化率之間不存在相關性，愈傷誘導率與綠苗分化率無關，即愈傷誘導率高，綠苗分化率不一定高[11]。對水稻花藥培養(yǎng)力的研究結果表明，花藥愈傷組織誘導能力和再生能力之間無相關性[12-24]，是2個獨立的性狀，這就需要分階段采用不同的指標來綜合評價水稻的花藥培養(yǎng)力。

為了評估可培養(yǎng)力這種特性，人們提出了不同的評價指標（表1）?？傮w上反映培養(yǎng)力的指標可分為兩大類，一類與愈傷組織誘導能力有關，涉及愈傷誘導的數(shù)量、質量、生長與形態(tài)等；另一類則與愈傷組織分化或再生能力有關，涉及到再生芽、苗或植株的產(chǎn)量、倍性等。這些指標可反映出植物對不同培養(yǎng)階段的響應特性，為分析遺傳與環(huán)境因子對植物培養(yǎng)能力的影響提供了測定參數(shù)。然而，由于不同的研究者對同一性狀采用的測定指標不同，報道的結果往往缺乏可比性，例如，在評價再生能力時，有的采用再生頻率（能分化出植株的愈傷組織百分數(shù)），有的則采用產(chǎn)率（平均每塊愈傷組織產(chǎn)生的植株數(shù)），使得即使利用相同的群體對控制再生能力的QTL（quantitative trait loci，數(shù)量性狀位點）定位結果也有差異[25]。相對而言，植株產(chǎn)率變異范圍比再生頻率大，可解釋更多的表型變異，以其為指標更能準確反應再生能力，且檢測出的QTL更多[26-28]。

2 水稻花藥培養(yǎng)力的基因型效應

在眾多影響因素中，基因型是影響水稻花藥培養(yǎng)力的最重要因素[4，10，49-51]。從不同的研究報道來看，通常野生稻的花藥培養(yǎng)力低于栽培稻，而在栽培種中則以粳稻培養(yǎng)效率較高，秈稻培養(yǎng)力較低，秈粳雜交后代則介于二者之間。這充分說明花藥培養(yǎng)力是受遺傳控制的，供體品種的選擇對提高花培的培養(yǎng)力特別重要。

不同野生稻之間的花藥培養(yǎng)力存在很大差異。對不同野生稻花藥培養(yǎng)力的比較研究結果表明，普通野生稻>藥用野生稻>疣粒野生稻[52]。這種培養(yǎng)力的表現(xiàn)和它們與栽培稻的親緣關系有關，一般來說，基因組為B、C、E、BC和CD的野生稻花藥培養(yǎng)力通常低于基因組A的普通野生稻[53-54]。對不同生態(tài)型的普通野生稻的研究發(fā)現(xiàn)，直立型普通野生稻>傾斜型普通野生稻>匍匐型普通野生稻[55]。野生稻與栽培稻雜交后，無論是粳稻與野生稻的雜種，還是秈稻與野生種的雜種，其花藥培養(yǎng)力均可得到改善[56]。

對秈稻和粳稻花培效果的差異已有很多研究報道，總體來說粳稻的花培效率高于秈稻。秈稻花藥培養(yǎng)力一般偏低，平均出愈率不超過5%[57-58]，有些材料甚至不能誘導出愈傷組織[20，59]，花培植株產(chǎn)率1%～3%[60]。相對而言，粳稻的花培效率較高，已取得良好的效果[6]。愈傷組織誘導率一般在10%以上，有的可達40%以上[20，61]。但亞種內(nèi)不同材料或品種間也有很大區(qū)別，例如，在秈型亞種內(nèi)，不同品種的愈傷組織誘導率可相差10倍或以上，綠苗再生率變幅甚至更大（1.6%～82.9%）[19，58]。

3 水稻花藥培養(yǎng)力的遺傳控制

3.1 雜種F1花藥培養(yǎng)力的表現(xiàn)

水稻花藥培養(yǎng)力受遺傳控制，是一種可遺傳的特性[62]。如果雙親的花藥培養(yǎng)力均較高，F(xiàn)1代的培養(yǎng)力也會較強。在光（溫）敏核不育兩系雜交稻的花藥培養(yǎng)中，具有較高培養(yǎng)力的2個親本，其雜種F1花藥培養(yǎng)力相對也較高，但低于最優(yōu)親本；在高×低或低×高培養(yǎng)力類型中，雜種F1的花藥培養(yǎng)力介于雙親之間，并偏向高值親本；低×低培養(yǎng)力類型的雜種F1培養(yǎng)力為最低[63]。在秈粳交及秈爪交中，2類雜種F1出愈率大致相同，均顯著高于秈秈交。綠苗分化率高低為表現(xiàn)為秈秈交>秈粳交>秈爪交[64]。

3.2 水稻花藥培養(yǎng)力的遺傳行為

水稻花藥培養(yǎng)力包括花藥愈傷組織誘導與綠苗分化能力2個方面，但它們是獨立遺傳的，不存在相關性[17-24，65]。已有研究結果表明，愈傷誘導能力是條件制約型性狀，受少數(shù)隱性基因控制[66-67]；高培養(yǎng)響應特性是隱性性狀，同時受幾個基因的控制[22]。

水稻花藥培養(yǎng)力的遺傳行為十分復雜，受到加性效應、非加性效應作用及細胞質效應的影響。目前，在水稻花藥培養(yǎng)力遺傳的研究中，由于所用材料不同，所獲得的結果并不完全一致，大體上可以分為以下幾類：①愈傷組織誘導率和再生率的遺傳同時受加性效應和顯性效應影響，但加性效應的貢獻占主導地位[17，22，67]。②愈傷組織誘導率和再生率的遺傳同時受加性效應和顯性效應影響，對愈傷組織誘導率來說加性效應大于顯性效應，而對再生率則主要是非加性效應的作用[18，68-69]。③愈傷組織誘導率和再生率的遺傳同時受加性效應和顯性效應影響，對愈傷組織誘導率來說基因加性作用和非加性作用都較重要，而綠苗分化率以基因加性作用為主[70]。④愈傷組織誘導率主要受加性效應影響[22，71]，再生能力主要由母體效應影響，加性效應較小[71]。⑤胞質效應的不確定性。有些報道認為，培養(yǎng)力不但受核基因的控制，還受細胞質的影響[25，67-68，72]，但也有報道認為愈傷組織誘導率和再生能力均不受細胞質效應的影響[22]。由以上可知，水稻花藥愈傷組織的誘導在很大程度上受加性效應控制，非加性效應的影響較小；但對綠苗再生的研究結論尚不充分，它同時受加性效應和顯性效應的控制，而且在某些雜交組合中還受母體或細胞質的影響[73]。

3.3 控制花藥培養(yǎng)力的基因定位與標記輔助選擇

近年來，隨著分子標記技術的發(fā)展和應用，可以將控制數(shù)量性狀位點（QTL）進行逐個解析，利用QTL作圖技術可估算各控制遺傳變異位點的數(shù)目，鑒定這些位點在基因組中的分布、互作及其對表型變異的貢獻大小。通過QTL分析，在包括水稻在內(nèi)的多種不同植物中已定位許多與不同外植體培養(yǎng)力相關的位點[25，74]。

對水稻花藥培養(yǎng)力的研究結果表明，它是受多基因控制的數(shù)量性狀，通過分析已鑒定出了一些與水稻花藥培養(yǎng)力有關的QTL（表2）。通過對Nipponbare與Milyang 23雜交的加倍單倍體（DH）群體的花藥培養(yǎng)和RFLP連鎖作圖，Yamagishi等[34]發(fā)現(xiàn)控制愈傷組織形成的基因位于第1染色體，控制綠苗與白花苗比例的基因則位于第10條染色體。何 平等將秈稻窄葉青8號與粳稻京系17雜交的11個加倍單倍體（DH）株系用同一種培養(yǎng)基進行花藥培養(yǎng)，利用該DH群體已構建RFLP連鎖圖譜進行了有關水稻花藥培養(yǎng)力的數(shù)量性狀基因座位（QTL）分析，在第6、7、8、10、12條等5條染色體上分別檢測到與愈傷組織誘導率有關的5個QTL，其加性效應均為正，在第1、第9條染色體上檢測到與綠苗分化率有關的2個QTL，這2個性狀間的QTL不存在連鎖，在第9條染色體上有1個主效基因與白苗分化率有關，對綠苗產(chǎn)率則沒有檢測到特有的QLT[12，21]。Kwon等[41]利用Milyang 23與Gihobyeo雜交的164個重組自交系，將控制綠苗再生能力的位點qAGR-10定位在第10條染色體上，在3種不同條件下可解釋表型總變異的7.6%、8.9%和17.9%。并鑒定出與之連鎖的3個RFLP標記RG323、RG241和RZ400；通過對43水稻品種和2個F2群體的標記基因型分析，發(fā)現(xiàn)與qAGR-10連鎖的分子標記RZ400能夠有效地識別再生能力高（>10%）和低（

Kwon等[75]進一步的研究結果展示了通過分子標記輔助選擇改良水稻花藥培養(yǎng)力的良好前景。他們將自己選育的具有較高的綠苗再生頻率（可到38%以上）水稻品系MRGI079與IR64雜交，對F1、F2和BC1F2群體進行了花藥培養(yǎng)，并利用標記RZ400進行了基因型鑒定。結果顯示，在F2中具有MRGI079標記基因型個體的平均綠苗再生率為15.4%，而呈IR64標記基因型個體的平均綠苗再生率僅為2.42%，BC1F2中顯示類似的結果。該研究結果證明通過該標記的輔助選擇可獲得高再生能力株系和改進秈稻的花藥培養(yǎng)力，進而提高秈稻花培育種的效率。

4 存在的問題與展望

對植物培養(yǎng)力遺傳控制的研究，促進了人們對愈傷組織誘導、生長與分化的分子機制的了解。盡管對水稻花藥培養(yǎng)力的遺傳研究取得了很大進展，但也存在一些問題。在進行花藥培養(yǎng)力的分析時，有的研究因完全雙列雜交的工作量太大而所用親本較少，所得結果缺乏普遍意義，有的僅用了正交組合或反交組合材料而忽視了母體效應，有的未設置重復而不能準確估算誤差方差，相關分析結果的可靠性可能會受到一定程度的影響。在進行花藥包括其他組織培養(yǎng)力的QTL效應評估和定位時，由于不同雜交親本的遺傳背景、種植環(huán)境和生理狀態(tài)的差異，各報道中檢測的QTL位點數(shù)及其效應的大小有所不同，已定位的這些QTL的實際應用價值還有待于進一步確認。

雖然水稻花藥培養(yǎng)已成為水稻育種比較成熟的手段，但在秈稻中仍存在愈傷組織誘導率和綠苗分化率偏低的問題，限制了花藥培養(yǎng)技術在秈稻育種中的廣泛應用?？赏ㄟ^3個方面來解決這一問題：一是改進培養(yǎng)體系。包括改善培養(yǎng)條件、改進培養(yǎng)基成分、選擇合適外植體及處理方法等，建立一種對大多數(shù)秈稻基因型有效且簡單易行、低成本的花培技術體系，使其在秈稻花培育種中更有效地發(fā)揮作用。二是通過亞種間雜交來改良秈稻的花藥培養(yǎng)力。目前，水稻秈粳亞種間雜種優(yōu)勢利用已成為我國超級稻育種的主要途徑和主攻目標之一[76-77]。不同秈稻品種間花藥培養(yǎng)力存在差異，粳稻的花藥培養(yǎng)力大于秈稻，秈粳亞種的花藥培養(yǎng)力也優(yōu)于秈稻。為此，可選擇花藥培養(yǎng)力高的秈粳品種雜交，一方面結合目前已鑒定出的高培養(yǎng)力QTL和已建立的秈粳特性分子標記進行輔助選擇而改良秈稻的花藥培養(yǎng)力；另一方面也可利用水稻花培育種優(yōu)越之處快速選育超級稻的雜交親本。三是通過基因聚合和轉基因來創(chuàng)造適宜的材料。既可以利用標記輔助選擇技術將能提高愈傷誘導率和綠苗分化率的QTLs 聚合在一起，也可以通過轉基因技術將控制高培養(yǎng)力的位點轉入秈稻，進而培育出愈傷誘導率和綠苗分化率均較高的秈型材料。

基于目前對水稻花培遺傳控制的研究結果，在以后的水稻花藥培養(yǎng)工作中，應注重高培養(yǎng)力材料的選育與應用，進行雜種花培育種時應注意選擇高培養(yǎng)力材料為橋梁親本，同時兼顧細胞質效應而關注雜交親本組配方式；從基因效應的角度來看，則應重點關注那些對愈傷誘導率和綠苗分化率貢獻率較大的QTL，利用標記輔助選擇和轉基因技術聚合有促進效應的主效基因，通過篩選或基因編輯技術減少或消除那些負效應的QTL，這樣就有可能培養(yǎng)出愈傷誘導率和綠苗分化率均較高的材料，對大幅度提升水稻花藥培養(yǎng)力將具有重要意義。

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第7篇：遺傳學在農(nóng)業(yè)上的應用范文

關鍵詞：基因 基因概念 歷史淵源

中圖分類號：Q3 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2012）08（b）-0234-03

遺傳學是研究生物起源，基因和基因組結構、功能及其演變規(guī)律的學科，而基因的研究對促進遺傳學發(fā)展具有重要意義。自20世紀開始以來，基因的發(fā)展經(jīng)歷了理論水平、細胞水平的遺傳學階段和分子水平上的遺傳學階段，在前人大量實驗的基礎上，人們對基因的認識不斷深入，特別是隨著人類基因組計劃和“DNA元件百科全書”計劃（Encyclopedia of DNA Elements， ENCODE）的完成，人們對基因的認識又有了新的變化，并將遺傳學中基因的概念和理論應用到了計算機、商業(yè)和信息技術等領域。

如今的21世紀，隨著學科交叉研究的發(fā)展，一些科學研究者開始利用物理化學工具來研究核酸結構，從分子水平上闡述遺傳現(xiàn)象背后的化學本質。本文結合大量文獻綜述了基因的發(fā)展歷程以及現(xiàn)階段物理化學方法在遺傳學研究中的應用，并展望了量子化學理論在遺傳學領域的應用前景。

1 基因概念的歷史淵源

19世紀，由于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的需要，人們開始重視動植物的遺傳變異現(xiàn)象并對這些現(xiàn)象進行了系統(tǒng)研究，這為基因概念的產(chǎn)生創(chuàng)造了條件。1868年，Darwin C.受Hippocrates和Anaxagoras的生源說影響提出了泛生論的假說，認為生物體的細胞能產(chǎn)生自我繁殖的微粒，這些微?？梢詤R聚于生殖細胞并決定后代的遺傳性狀，這種觀點缺乏實驗論證，不過它充分肯定了生物體內(nèi)部存在特殊的物質負責遺傳性狀的傳遞。之后，Weismann A.又在前人基礎上提出了種質論（Germpiasm），認為種質是生物體的遺傳物質，它可能作為遺傳單位存在于染色體上，這對基因概念的形成奠定了理論基礎[1]。

2 基因的研究發(fā)展

2.1 基因概念的提出

在前人的遺傳學理論研究基礎上，Mendel G.J.第一個對遺傳現(xiàn)象做了系統(tǒng)的實驗研究。通過豌豆雜交實驗，他認為生物性狀是由“遺傳因子”來控制的，這些遺傳現(xiàn)象符合分離定律和自由組合定律。之后，Devries H、Correns C.和Tschermak E.分別證實了孟德爾的實驗結果，到1909年，丹麥的Johannsen W.L.首次用“基因”一詞表示遺傳因子。不過，當時的遺傳因子沒有涉及到基因的具體物質概念，只是一個經(jīng)過統(tǒng)計學分析的理論概念。

2.2 基因學說的創(chuàng)立

Mendel的遺傳因子學說是宏觀水平上的發(fā)現(xiàn)，其所提出的遺傳因子到底是否存在于細胞中需要進行細胞水平上的研究。隨著當時工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，用以研究生物學實驗的儀器設備有了極大的改進。20世紀初，Boveri T.[2]和Sutton W.S.[3]各自在研究減數(shù)分裂時，發(fā)現(xiàn)遺傳因子的行為與染色體行為呈平行關系，提出了基因就在染色體上的假說。然后，1910年，Morgan T. H.等[4]用果蠅作材料，進行了一系列雜交實驗，發(fā)現(xiàn)了伴性遺傳現(xiàn)象和基因連鎖互換定律，直接證實了基因在染色體上，建立了染色體遺傳理論。1926年，Morgan T.H.正式提出了基因學說，即“三位一體”的基因概念，基因首先是決定性狀的功能單位，能控制蛋白質的表達，決定一定的表型效應；其次是一個突變單位，可以發(fā)生在等位基因之間，表現(xiàn)出變異類型；最后它是一個重組單位，只發(fā)生在基因之間，可以產(chǎn)生與親本不同的基因型[5]。這把染色體和基因聯(lián)系了起來，說明了基因具有物質性，不過，Morgan在其著作中并沒有涉及基因的本質是什么以及基因的功能是如何發(fā)揮等問題。

2.3 基因化學本質的研究

對于基因的化學本質和功能等問題，早在1909年，英國Garrod A.E.就提出過基因產(chǎn)生酶的觀點。之后，1941年斯坦福大學Beadle G.和Tatum E.[6]在研究真菌過程中，提出了“一個基因一個酶”的假說，認為一個基因控制一個酶的合成，基因通過酶控制生物的代謝途徑，這從生物化學角度闡述了基因的功能，不過這種基因的概念仍然沒有揭示基因的化學本質，只是解釋了基因發(fā)揮功能的途徑。到1944，Avery等通過肺炎雙球菌轉化實驗證明了遺傳物質的化學本質是DNA，然后，1956年，美國的Fraenkel又通過煙草花葉病毒實驗證明了RNA也可以作為遺傳物質進行傳遞[7]。

2.4 基因功能的研究

1953年，Watson J.D.和Crick F.H.C.[8]提出了DNA的雙螺旋結構，人們開始從分子水平上認識基因的本質，即基因是DNA分子中含有特定遺傳信息的一段核苷酸序列，是遺傳物質的最小功能單位[9]，從此以后，人們對基因功能的認識開始有了深入的了解。1955年，Benzer S.[10]通過T4噬菌體感染大腸桿菌的互補實驗提出了順反子學說，認為基因就是順反子，即一個遺傳功能單位，一個順反子決定一條多肽鏈，它并不是一個突變單位和交換單位。一個順反子可以包含一系列突變子，突變子是DNA中構成的一個或若干個核苷酸，由于基因內(nèi)的各個突變子之間有一定距離，所以突變子彼此之間能發(fā)生重組，重組頻率與突變子之間的距離成正比[11]。

20世紀60年代之前，人們已經(jīng)認識到基因是有著精細結構的DNA分子，其結構可以繼續(xù)分割，不過，當時對于基因功能表達及其具體作用等問題的研究依然局限于傳統(tǒng)的“一個基因一個酶”的學說。1961年，法國遺傳學家Jacob F.和Monod J.L.[12]根據(jù)對大腸桿菌的試驗，提出了大腸桿菌操縱子模型，認為DNA的不同區(qū)域存在一個調(diào)節(jié)基因和一個操縱子，操縱子模型包括若干結構基因、操縱基因和啟動基因。這一模型進一步說明了基因是可分的，通過基因間的密切協(xié)作，細胞才能表現(xiàn)出獨特的功能[13]。此后，隨著DNA重組技術和DNA測序技術的發(fā)展，人們對基因的研究更加深入，發(fā)現(xiàn)了許多基因的其他功能和特點，極大地完善了人們對生物體各種遺傳現(xiàn)象的認識。

2.5 基因概念的新發(fā)展

20世紀70年代以后，隨著分子生物學技術的飛速發(fā)展，人們對基因的結構和功能上的特征有了更多的認識，其中比較重要的發(fā)現(xiàn)有假基因、重疊基因、跳躍基因、斷裂基因、反轉錄基因、印記基因等。結合基因的這些新發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)今人們認識基因有以下幾種特點[5]：（1）基因不都是離散的，因為有重疊基因；（2）基因不一定是連續(xù)的，如斷裂基因；（3）基因可以移動，其位置可以改變，如跳躍基因；（4）基因不是全能的結構單位，有很多順式作用元件影響轉錄或剪接；（5）基因也不是簡單的功能單位，因為基因可以通過順式或反式剪接，產(chǎn)生多種蛋白質。那么，到底應該怎樣給一個基因準確定義呢？近年來，有很多人對此提出了看法。

Gerstein等[14]提出，基因的定義應該和原來的定義有兼容，建立在已有的生物術語基礎之上。他們認為，基因是基因組序列的聯(lián)合體，這些序列可以編碼具有潛在重疊功能的產(chǎn)品（蛋白質或RNA），基因與其調(diào)節(jié)序列是多對多關系。在此基礎上，Pesole[15]則認為基因是一個離散的基因組區(qū)域，其轉錄可以被一個或多個啟動子和遠端調(diào)節(jié)成分調(diào)控，并含有合成功能蛋白質或非編碼RNA的信息?；蛟谧罱K功能產(chǎn)物上有共同性質，這個定義主要針對真核生物基因組，強調(diào)每個基因都分布于基因組的連續(xù)區(qū)域，基因序列包含5′UTR和3′UTR。此外，還有學者從計算機角度對基因的定義做了描述，他們把基因組比喻為一個生命體的大的操作系統(tǒng)，而基因就是其中的一個子程序?？傊S著當今科技水平的發(fā)展，人們通過對DNA、RNA和蛋白質新功能的研究，發(fā)現(xiàn)基因并不是以前想得那么簡單，其概念、功能和特征是隨著一些特殊的生命遺傳現(xiàn)象可以改變的。

如阮病毒的發(fā)現(xiàn)，朊病毒是一種只有蛋白質而沒有核酸的病毒，就之前生物學家對基因的概念而言，朊病毒的復制并非以核酸為模板，而是以蛋白質為模板，這又重現(xiàn)了20世紀遺傳物質本質問題的爭議，是現(xiàn)階段基因概念的新挑戰(zhàn)。此外，2006年，《自然》雜志在New Feature欄目上刊登了“什么是基因？”一文，這篇文章結合最近的研究成果對基因的概念做了新的詮釋，一些研究發(fā)現(xiàn)，RNA不是被動的將基因信息傳遞下去，而是主動地調(diào)控細胞的活動，有的RNA鏈不是傳統(tǒng)認為的只由DNA的一條鏈轉錄，而是由兩條鏈轉錄得來，還有一些RNA可以通過某種途徑使正?；虺聊诒匾獣r還會作為模板糾正某些異?；?，跨世代地攜帶生物體遺傳信息[16]。這些研究發(fā)現(xiàn)加深了我們對RNA的認識，深化了我們對生物體遺傳現(xiàn)象的了解。又20世紀90年代，美籍華人牛滿江教授又發(fā)現(xiàn)了“外基因”，即一些生物體細胞質中mtRNA能激活一些特定基因，使生物體表達特定的蛋白質，還有，2008年《自然》雜志上報告，美國科學家確認了一種可導致乳腺癌轉移的超級基因，這種基因可控制腫瘤細胞中其他基因的表達，它的表達與癌癥發(fā)生有密切的聯(lián)系[17]。

總之，隨著科學的不斷發(fā)展，人們對于生物遺傳現(xiàn)象的認識越來越深入，基因的概念也隨著生物學的發(fā)展不斷變化和完善。由于其他非生命領域的研究對象顯示出了生命力及與生物基因相似的特征，現(xiàn)今，經(jīng)濟領域和計算機領域中又出現(xiàn)了企業(yè)基因[18]、產(chǎn)品基因[19]、數(shù)據(jù)基因[20]等新的定義，基因概念的基本理論已經(jīng)發(fā)展到更多學科中了，對基因本質和特征的研究越來越有必要。

3 量子化學作為研究核酸方法的應用

當前，遺傳學的研究已經(jīng)發(fā)展到了分子水平，然而對于生物遺傳現(xiàn)象中一些酶、核酸、激素等活性物質的構象、生物活性和其具體作用機制依然存在爭議。生物系統(tǒng)研究的最大難題是生物分子的復雜性，常規(guī)的實驗方法只能得到實驗現(xiàn)象的宏觀方面解釋，而不能從微觀方面對實驗現(xiàn)象的化學本質做出解釋。目前有一些研究者將物理化學方法應用到了生命科學領域，建立了從理論分析到實驗優(yōu)化的方法模式，他們根據(jù)實際體系在計算機上進行實驗，通過比較模擬結果和實驗數(shù)據(jù)檢驗理論模型的準確性，并在此基礎上模擬生物大分子的結構、性質和反應過程。

隨著計算機技術和物理化學理論的發(fā)展，以及X射線、NMR等技術的應用，人們可以利用一些物理化學工具在計算機上進行分子模擬，以此來模擬DNA、RNA和蛋白質的結構，預測蛋白質與核酸的功能和性質。而且，隨著計算方法的改進，高度變化的核酸體系的精確分子模擬已成為可能，依賴強大的計算機就能模擬一些更復雜的反應，如DNA、RNA和蛋白質的催化及折疊等[21]。

其中應用比較廣泛的物理化學工具就是量子化學方法，量子化學方法是應用量子化學基本原理和方法來研究化學體系的結構和化學反應性能的科學，其基本理論主要有價鍵理論（VB）、分子軌道理論（MO）、密度泛函理論（DFT），基本的計算方法有從頭算方法（ab initio）、半經(jīng)驗方法（semi-empirical method）、密度泛函方法（Density Functional Theory）[22]。量子化學的原理和方法在物理化學、藥學計算和生命科學領域有廣泛的應用，可以很好地分析分子間相互作用的機理，解釋實驗中一些宏觀現(xiàn)象的物理化學本質。如李梅杰[23]利用量子化學方法中的高精度組合從頭算方法（ONIOM-G3B3）研究了核酸自由基性質和損傷機理，很好地解釋了生命過程中由于自由基和電子轉移導致DNA的斷鏈損傷而引起的衰老、癌癥、神經(jīng)紊亂等疾病的發(fā)生。又如2002年，Starikov E.B.[24]總結了核酸中量子化學方法的應用，闡述了核酸中電荷轉移過程的量子化學描述及其化學機理，并詳細地討論了不同量子化學方法在研究核酸電子構型中的優(yōu)缺點。此外，于芳[25]運用量子化學工具對胞嘧啶與丙烯酰胺組成的分子體系進行了計算，以此來模擬核酸與蛋白質相互作用的反應過程，分析了DNA與蛋白質的作用形式。

對于利用量子化學方法研究蛋白質的應用，國外在這方面做得比較深入。如紐約州立大學石溪分校Simmerling C.等[26]應用量子化學方法研究了一種小分子量蛋白質，僅有20個色氨酸構成，準確地預測了蛋白質三維結構的折疊過程。又如Berriz和Shakhnovich[27]模擬了小的三螺旋束蛋白的折疊，Daggett和Fersht[28]模擬了小的單結構域蛋白的動力學折疊.還有Akira Shoji等[29]采用密度泛函理論方法優(yōu)化了右手α-螺旋的PLA（聚L-丙氨酸）分子（如圖1所示，即H-Ala18-OH分子），分析了αR-螺旋的PLA形成的機制，獲得優(yōu)化的αR-螺旋H-Ala18-OH構型外側的1H、13C、15N、17O原子的化學位移與用高分辨率固相NMR檢測的相同。

4 展望

近年來，國內(nèi)外量子化學在分子生物學中的應用日趨廣泛，如利用量子化學方法研究納米微粒促進靶向給藥、純化核酸以及處理廢氣等技術的發(fā)展；應用量子化學方法優(yōu)化生物活性分子結構，研發(fā)新型抗疾病藥物；采用分子模擬的量子化學計算方法探究激素與受體以及其他活性分子與核酸的作用機理等等，很大程度上促進了分子生物學和醫(yī)學的發(fā)展。從目前所作的科學研究看，量子化學完全可以作為遺傳學工具來研究生物體遺傳現(xiàn)象背后的化學本質，其在遺傳學的研究中有廣闊的應用前景。

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第8篇：遺傳學在農(nóng)業(yè)上的應用范文

關鍵詞：獨立學院；生物技術；課程體系

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：C DOI：10.3969/j.issn.1672-8181.2016.11.150

現(xiàn)代生物技術的蓬勃發(fā)展從1953年弗朗西斯•克里克和詹姆斯•沃森發(fā)現(xiàn)DNA雙螺旋結構開始，分子生物學、細胞生物學技經(jīng)過60年的發(fā)展把整個生物學帶入了嶄新的應用領域。生物技術的最大特點是涉及的技術種類多樣且復雜，是一門跨領域特性極強的綜合性學科，可廣泛應用于醫(yī)學、農(nóng)業(yè)、軍事、工業(yè)、環(huán)境、能源等領域，其研究的深度和廣度可以小至分子、細胞乃至納米層次，也可大到組織、個體、群落甚至整個生態(tài)系統(tǒng)。如果沒有生物技術的一個公認的定義，就很難區(qū)分什么不是生物技術，生物技術學科相對獨立的學術體系，相對完整的理論框架將非常難于設置，人才培養(yǎng)課程體系的確立也無據(jù)可依。我國自1997年高校批準設立生物技術專業(yè)至今，普遍采用以基因工程、細胞工程、蛋白質與酶工程、發(fā)酵工程為代表的現(xiàn)代生物技術對生物技術定義進行界定，在人才培養(yǎng)上主要以理為主，以工為輔。生物技術的定義決定了生物技術專業(yè)教學的課程體系，課程體系依賴生物技術定義，并隨著定義的發(fā)展而調(diào)整。

1關于生物技術人才培養(yǎng)目標的確立

新的工程技術的出現(xiàn)，經(jīng)常是在學科的邊緣或交叉點上。由于一個專業(yè)要求多種學科的綜合，而一個學科是在不同領域的應用[1]，在我國高校現(xiàn)行體制中，生物技術專業(yè)往往被等同于一個二級學科，以學科的定義成為高校教學、科研的功能單位，對教師教學、科研及為社會服務進行了界定。在這種模式下，生物技術面對大量的學科交叉應用，在教學上卻固步自封，本科專業(yè)方向設置狹隘，閉門造車，教育教學和產(chǎn)業(yè)應用脫節(jié)嚴重，在醫(yī)學、農(nóng)業(yè)、軍事、工業(yè)、環(huán)境、能源等領域甘當配角，失去了生物技術專業(yè)在學科交叉領域的大好發(fā)展機遇。生物技術專業(yè)課程體系中的專業(yè)方向課程體現(xiàn)的應該是專業(yè)在多種學科的綜合后在某個領域的應用，是具體的人才培養(yǎng)應用方向。在生物技術強國美國[2]，斯坦福大學的生物學專業(yè)包括生物物理、海洋生物、分子與細胞生物學、神經(jīng)生物學、生態(tài)與進化生物學方向；哈佛大學直接將生命科學劃成了生物學和生物化學兩個專業(yè)，生物學從遺傳學和分子生物學跨越到生態(tài)學和古生物學，而生物化學專業(yè)則主要關注的是分子和細胞的結構和功能；加利福尼亞大學伯克利分校含有綜合生物學與分子和細胞生物學兩個專業(yè)，后者包括生物化學和分子生物學方向、細胞和發(fā)育生物學方向、遺傳學和發(fā)育方向、免疫學方向以及神經(jīng)生物學方向。美國一流高校在生物技術人才培養(yǎng)上的顯著特點是：將生物學的二級學科作為本科人才培養(yǎng)的方向（又稱為課程方案）。在我國只有“985”，“211”大學才具備將生命科學的專業(yè)分支建設為生物技術的專業(yè)培養(yǎng)方向的能力，其原因主要是生物技術為實驗性科學、需要大量的高端生物技術相關設備以及相應的研究型學者師資。國內(nèi)獨立學院受師資、設備和資金的局限性，2013年辦學較好的前十個獨立院校中只有華中科技大學武昌分校、燕山大學里仁學院、北京師范大學珠海分校舉辦生物類專業(yè)，而且在傳統(tǒng)意義上，獨立學院生物技術學科布局非常不完善，不可能看齊國內(nèi)外一流大學，將生物學的二級學科建設為多個人才專業(yè)方向。因此，將生物技術人才培養(yǎng)與產(chǎn)業(yè)應用相結合，跨學科建設專業(yè)方向，延展學科資源共享效益，建立特色課程體系并付諸實踐是獨立學院舉辦特色生物技術相關專業(yè)的關鍵步驟。珠海市食品、醫(yī)藥和醫(yī)療機械制造產(chǎn)業(yè)發(fā)達，社會對跨學科的生物技術專業(yè)體現(xiàn)出的能力要求表現(xiàn)為食品安全領域的生物技術應用需求、制藥領域的生物技術應用需求以及醫(yī)療器械領域對生物技術的應用需求。北京師范大學珠海分校在學科布局上對生物技術在專業(yè)方向設置上提供了很好的跨專業(yè)資源共享平臺。我們結合泛珠三角經(jīng)濟發(fā)展需求、依據(jù)自身實際條件首先確立如下專業(yè)培養(yǎng)目標：培養(yǎng)擁有扎實的現(xiàn)代生物技術基礎理論，系統(tǒng)掌握生物技術的應用實踐技能，富有利用生物技術研發(fā)生物制品的科學思維與實踐能力，可從事生物制造與生物制品安全以及食品檢驗檢疫等領域中生物技術應用的相關研發(fā)與管理工作的高素質專門化應用型人才。同時，在未來5-10年內(nèi)逐步規(guī)劃制藥領域、醫(yī)療器械領域的應用型人才培養(yǎng)方向，服務珠海市生物技術跨學科應用型人才需求。

2關于課程模塊的優(yōu)化實踐

生物技術課程模塊式優(yōu)化有利于適用于社會對人才培養(yǎng)的需求，也有利于課程設置的穩(wěn)定性，容易總結經(jīng)驗提高教學質量。經(jīng)過7年的改革實踐，我校生物技術課程模塊優(yōu)化主要分為三個部分：一是精準勾勒專業(yè)知識模塊。模塊優(yōu)化主要使學生清楚哪些是生物技術專業(yè)的核心課程，哪些是自己必須了解的生物基礎知識。生物技術專業(yè)課程體系包括微生物學、細胞生物學、遺傳學、動物學、植物學、生態(tài)學、植物生理學、動物生理學、生物化學、分子生物學、工業(yè)微生物學育種學、基因工程、細胞工程、微生物工程、生化工程、生物工程下游技術、發(fā)酵工程設備、酶工程等專業(yè)內(nèi)容。受限于160學分的總限制，生物技術專業(yè)不可能將所有的內(nèi)容都開設成單獨的課程，而且各類課程中重復性內(nèi)容較多，不利于學生綜合掌握專業(yè)基礎知識，因此在專業(yè)課程內(nèi)容設置上，必須做到“有基礎，有專業(yè)”。有基礎，用12個學分構建生物技術的專業(yè)基礎知識結構，共5門理論課程，知識點覆蓋微生物學、細胞生物學、遺傳學、動物學、植物學、生態(tài)學、植物生理學、動物生理學、生物化學、分子生物學、微生物學、人體結構與生理等上游生物技術基礎知識；有專業(yè)，用20個學分構建五個核心專業(yè)課程，含基因工程與分子生物學，細胞工程，發(fā)酵工程，蛋白質工程原理及應用，酶學原理與酶工程。二是構筑適應社會需求的專業(yè)應用模塊。專業(yè)方向課程的設置要具備一定的靈活性，以應用性、實用性為準則，必修和選修互補，模塊上除設置食品安全檢驗檢疫生物技術必修模塊外，充分考慮學生就業(yè)、升學、留學需求，盡可能提供適應學生需求的選修課程模塊，滿足個性發(fā)展需求。專業(yè)方向必修模塊包括：現(xiàn)代儀器分析、HACCP原理與應用、分子生物學檢測技術、食品安全控制技術、食品衛(wèi)生毒理學、現(xiàn)代食品分析技術。專業(yè)方向選修模塊包括：生物化學和分子生物學、細胞和發(fā)育生物學、遺傳學、發(fā)育生物學、免疫學、神經(jīng)生物學、藥物設計與藥物研究、生物物理學、生物儀器分析、工程制圖、電工電子學等?？傊?，專業(yè)方向課程模塊優(yōu)化的方向是甩開傳統(tǒng)學科分類包袱，以實際應用為導向，以現(xiàn)實資源為依托，開展交叉學科人才培養(yǎng)適應社會需求。三是夯實提高學生實踐能力的實踐模塊。人才培養(yǎng)要做到實效性，必須用實驗課程來培養(yǎng)學生。我們逐步取消了一課一實驗配套的辦法，將所有實驗課整合成獨立規(guī)劃的實踐課程，綜合后分為4個階段：第一階段主要在各專業(yè)實驗課里完成，實行課堂化管理（分為四個技能訓練課程，每周4-6學時），最后考察評價，夯實基本生物技術實驗能力；第二階段在專題研究課程內(nèi)完成，教師單獨輔導，以開題報告，研究報告作為評價標準，獲得相應學分；第三階段主要在國內(nèi)外實踐基地統(tǒng)一組織、自由安排時間進行專業(yè)技能培訓，以大量的實踐、見習、參觀為主要手段，融入部分畢業(yè)實習內(nèi)容，獨立撰寫實習報告；第四階段主要在校內(nèi)外實驗室完成，根據(jù)畢業(yè)論文具體要求，在相應實驗結果前提下，獨立撰寫畢業(yè)論文，并參加答辯。

3關于保障生物技術課程體系實施的實驗條件

生物技術在學科劃分上理工不分，即可以發(fā)理學學位，也可以發(fā)工學學位，實驗科學的特性決定了生物技術人才培養(yǎng)的高成本，高投入。獨立學院自籌經(jīng)費的特點決定了學校在舉辦生物類專業(yè)上與公辦高校在人才、資金投入上相去甚遠的現(xiàn)狀。我校作為高等教育改革試驗區(qū)，舉辦生物技術專業(yè)同樣面臨資金、人才匱乏局面。只有通過社會資源的整合，協(xié)同創(chuàng)新辦學體制才能解決生物技術專業(yè)對高端設備的需求，同時實踐基地的建設要從人才培養(yǎng)的角度出發(fā)，設備應符合現(xiàn)代生物技術人才培養(yǎng)以及特色專業(yè)培養(yǎng)目標的需求。經(jīng)過文獻搜索和對珠海300家企業(yè)的調(diào)研發(fā)現(xiàn)：與用人單位共同培養(yǎng)食品安全領域的生物技術應用人才符合國家和珠海地區(qū)發(fā)展的需要。2007年我校與國家進出口檢驗檢疫局珠海局正式簽署協(xié)議協(xié)同培養(yǎng)生物技術專業(yè)人才。通過辦學模式的創(chuàng)新，“平等自愿、產(chǎn)權不變、協(xié)同建設、資源共享”的方針使得雙方能夠大膽持續(xù)投入，共建共享實驗室，至今我校已經(jīng)建立了分子生物學、衛(wèi)生檢驗檢疫兩個國家級實驗室，部分生物實驗室達到生物安全二級水平，實驗條件滿足生物技術課程體系的教學實踐要求。另外，在實踐課程經(jīng)費投入方面，生均實驗材料費為750元/人，學院預算儀器購置費為2857元/生，年度生均實踐環(huán)節(jié)總投入為3607元/生，將教育部2004年2號文件“學費20%直接用于教學”的規(guī)定不打折扣落到實處。

4生物技術課程體系改革實踐效果

學生服務社會的能力是課程體系改革成功與否的試金石。首先，實驗條件是實現(xiàn)生物技術專業(yè)課程體系規(guī)劃的重要保障，“檢學”協(xié)同創(chuàng)建高水平的、可持續(xù)發(fā)展的專業(yè)實驗室體系為執(zhí)行生物技術課程體系，進行人才培養(yǎng)、創(chuàng)造了先進的實驗室基礎，學生實驗訓練得到有力的保障；其次，通過實驗室共建、資源共享，協(xié)同管理，把直接為企業(yè)提供食品安全檢測的國家級區(qū)域性中心實驗室對學生開放，作為學生通過高層次技術服務學習的平臺，對學生具有深遠的“學有所用”的意義，學生能夠用自己的專業(yè)知識直接服務于社會，并作為切身利益方對課程體系設置的反饋能夠直接基于社會的實際需求，這優(yōu)于任何第三方去評價課程體系改革效果；最后，摸索出了適應特殊機制大學應用型生物技術人才培養(yǎng)課程體系，取得了明顯效果，學生升學率達20%，就業(yè)率高于地區(qū)平均水平，學生得到了實實在在的收獲。

參考文獻：

[1]劉春惠.論“學科”與“專業(yè)”的關系[J].北京郵電大學學報(社會科學版),2006,(2):66-71.

第9篇：遺傳學在農(nóng)業(yè)上的應用范文

遺傳標記是指可以明確反映遺傳多態(tài)性的生物特征。在經(jīng)典遺傳學中，遺傳多態(tài)性是指等位基因的變異。在現(xiàn)代遺傳學中，遺傳多態(tài)性是指基因組中任何座位上的相對差異。遺傳標記可以幫助人們更好地研究生物的遺傳與變異規(guī)律。在遺傳學研究中遺傳標記主要應用于連鎖分析、基因定位、遺傳作圖及基因轉移等。

隨著分子遺傳學技術的發(fā)展和PCR技術的出現(xiàn)，人們將目光投向直接基于DNA和PCR技術的分子標記技術，如基于DNA分子雜交的RFLP和基于PCR反應的RAPD、AFLP、SSR等分子標記技術已廣泛應用于植物基因組研究[1，2]。

AFLP(Amplified Fragment Length Polymoplvism)分析技術是由Zabeau等于1992年發(fā)明并由Vos等發(fā)展起來的一種檢測DNA多態(tài)性的新方法[3，4]。由于結合了RFLP和RAPD的技術優(yōu)勢，AFLP兼具了穩(wěn)定性強和靈敏度高的特點，同時也因為它豐富的多態(tài)信息量（polymorphism information contents, PIC）和易操作性而被廣泛用于DNA指紋分析、遺傳圖譜構建、基因鑒定和克隆、基因表達、遺傳多樣性等方面，是近幾年發(fā)展最快的DNA分子標記技術。下面對AFLP技術的原理、操作及其在植物遺傳、進化等領域的應用進行簡要介紹。

1AFLP標記的基本原理

AFLP的基本原理(見圖1所示)是基因組DNA經(jīng)限制性內(nèi)切酶完全消化后，在限制性片段兩端連接上人工接頭作為擴增的模板。實際的引物與接頭和酶切位點互補，并在3'加上2～3個選擇性堿基，因此在基因組被酶切后的無數(shù)片段中，只有一小部分限制性片段被擴增，即只有那些與引物3'端互補的片段才能進行擴增，稱為選擇性擴增。為了對擴增片段的大小進行靈活的調(diào)節(jié)，一般采用兩個限制性內(nèi)切酶。一個是切點多的酶，如具有4堿基識別位點的MseI，它產(chǎn)生較小的DN段，另一個是切點少的酶，如具有6堿基識別位點的EcoRI，它產(chǎn)生較大的DN段。上述兩種酶產(chǎn)生三種酶切片段，理論上90%以上為MseI-MseI片段，只有一小部分為EcoRI-EcoRI片段，EcoRI-Msel片段為EcoRI酶切位點的兩倍左右，擴增的片段主要是兩個酶的組合產(chǎn)生的酶切片段。Vos等[3]指出，多切點的酶產(chǎn)生小的DN段，這些片段能很好地擴增，適于在變性序列膠上分離，少切點的酸可以減少被擴增的片段，只有兩種酶組合后產(chǎn)生的片段即E-M才是主要擴增的片段，故采用雙酶切可以極其靈活控制被擴增片段的大小和數(shù)目。再者在合成引物時只需用同位素或熒光標記EcoRI引物或MseI引物，故采用雙酶切有可能對雙鏈PCR產(chǎn)物進行單鏈標記，從而避免了由于雙鏈擴增片段在變性電泳膠上不均等遷移而造成的誤差，并通過少數(shù)引物的多種組合可產(chǎn)生極其大量的DNA指紋。

2 AFLP的技術流程

AFLP技術流程主要包括三個步驟：①經(jīng)限制性內(nèi)切酶酶解后的DNA限制性片段，與雙鏈多聚核苷酸接頭（adapter）連接；②利用PCR方法，通過變性、退火、延伸循環(huán)，選擇性擴增成套的限制性片段，經(jīng)過多次循環(huán)，可使目的序列擴增到0.5～1ug；③延用聚丙烯酰胺凝膠電泳分離檢測擴增的DN段。

2.1 DNA限制性片段的獲得及其與接頭的連接

基因組DNA通過限制性內(nèi)切酶酶解產(chǎn)生限制性片段。一般使用兩種限制性內(nèi)切酶。酶切完成后在T4連接酶作用下與接頭進行連接反應。

Fig1 the principle of Amplified Fragment Length Polymorphism

2.2限制性片段的選擇性擴增

AFLP反應一般使用兩種引物，擴增條件根據(jù)AFLP引物的選擇性堿基性質而定。對于較復雜基因組的AFLP分析一般兩步擴增策略，即先用無或單選擇堿基引物進行預擴增。一般來講，預擴增引物選擇堿基數(shù)為1個，選擇性擴增引物的選擇堿基數(shù)為3個。預擴增能夠為正式擴增提供足夠的模板，而且其中的兩個引物無需同位素標記。預擴增產(chǎn)物用TE（pH8.0）緩沖液稀釋10倍后用于第二步的選擇性擴增反應。其中引物的選擇性堿基為2-3個，可根據(jù)基因組大小和實際擴增情況來確定引物末端所需的選擇性核苷酸數(shù)目。經(jīng)驗指出，一般大于108bp的基因組DNA可用兩個末端各有3個選擇性堿基的引物進行擴增，而105-108bp基因組DNA可用兩個分別含有2個或3個選擇性堿基的引物進行擴增。值得注意的是，當使用放射性同位素或熒光標記引物時，通常只對其中一條引物進行標記，一般優(yōu)先考慮EcoRⅠ引物。

2.3擴增產(chǎn)物凝膠電泳分析

擴增產(chǎn)物的分離通常在4%-6%的變性聚丙烯酰胺凝膠上進行，膠濃度選擇可通過擴增片段大小進行調(diào)整。目前，利用放射性標記檢測AFLP結果的方法逐漸在淘汰。利用熒光標記是當前國內(nèi)外開始流行的一種靈敏度可與放射元素標記法相媲美的新型檢測方法。它避免了放射性元素對人身體的傷害，另一方面通過該方法獲得的DNA指紋與相應的放射自顯影相比，減少了無意義條帶，保證了AFLP結果的高效性和可重復性。此外，銀染方法是一種成本較低廉和高靈敏度的檢測方法，盡管結果有時不穩(wěn)定，但仍不失為一種可以考慮的檢測手段。

3AFLP技術的應用

3.1 遺傳作圖與基因定位

由于AFLP 能夠揭示大量的多態(tài)性位點,可以彌補傳統(tǒng)的RFLP 標記多態(tài)性低的缺點,因而AFLP 可以構建高密度的遺傳圖,使基因組能完全被分子標記覆蓋,無很大的標記空隙,可以檢測數(shù)量性狀基因(QTL)[5]。定位克隆技術是分離未知產(chǎn)物基因的重要技術,基本前提是基因定位,然后以緊密連鎖的分子標記為起點,通過染色體步行,最終克隆基因。Colwyn 等[6]在構建番茄AFLP 圖時,利用分離群體和728個引物,從42000AFLP片段篩選了3個AFLP 標記,并將其定位在番茄第1條染色體短臂上。在水稻上,Cho等[7]利用一套近等基因系,只用2個引物組合,就找到2個AFLP 標記,并分別將它們定位到第1、第9 染色體上。宋國立等[8]利用AFLP銀染技術對中棉所2號、中棉所3號、中棉所10號等8個陸地棉品種進行初步研究,結果得出8個品種的擴增帶一般在60～140 條之間, 遠遠比RFLP、RAPD、SSR 等豐富。

遺傳圖譜在許多作物及林木中得到了迅速發(fā)展,西紅柿、黃瓜、土豆、玉米、小麥、大麥等多種作物的分子圖譜已經(jīng)建立。在林木中巨桉、糖松、尾葉桉、蘋果、桃等樹種的分子圖譜也已建立。以上分子圖譜構建為基因定位、分子克隆等奠定了基礎。

3.2 種質資源鑒定

AFLP的最適應用范圍,也就是M.Zabeau和P.Vos申請專利的關鍵,是利用AFLP技術鑒定品種指紋(Finger print),檢測品種的質量和純度,辨別真?zhèn)?十分靈敏。著名的美國先鋒種子公司首先引用了AFLP技術用于玉米自交系和雜交種的鑒定工作,建立它們的指紋檔案,保護品種專利。周志勇等[9]采用雙酶切的方法,將AFLP技術應用于人參、西洋參基因組指紋圖譜,發(fā)現(xiàn)二者在遺傳上有較近的親緣關系,但引種到我國吉林的西洋參與西洋參基因組DNA 相比有一定變異。證明了AFLP 分子標記技術有望成為一種獨立的、確實可行的手段,用于人參、西洋參等藥用植物品種的鑒別。

3.3 植物分類、進化及遺傳多樣性

目前,AFLP 技術已廣泛應用于植物種質間的親緣關系分析、種質分類與品種資源遺傳多樣性的研究。美國康耐爾大學的Blair[10]利用AFLP技術評價54 份水稻品種的遺傳多樣性,研究其系統(tǒng)發(fā)育和分類,并與同工酶生化標記及RFLP標記比較,不僅發(fā)現(xiàn)其結論一致,而且認為AFLP對于研究水稻品種的遺傳變異和構建基因組圖譜更為理想。Paul 等[11]利用AFLP技術檢測來自肯尼亞和印度不同地理生態(tài)區(qū)的32個茶樹品種的遺傳多樣性,用5對引物產(chǎn)生了73個多態(tài)標記位點。熊立仲等[12]用AFLP方法進行水稻的連鎖遺傳圖和遺傳多樣性分析,用25個引物組合共擴增得到1314 條帶,其中228 條帶在親本間表現(xiàn)多態(tài)性。

綜上所述，以PCR為基礎的AFLP技術,其高度可靠性將代替RAPD 標記,AFLP 的方便性也會使其他具有高分辨率的RFLP 和微衛(wèi)星失色, AFLP 技術將成為一段時期內(nèi)最主要的分子工具，必將在遺傳學和分子生物學領域有著廣闊的應用前景。但AFLP也存在著對模板反應遲鈍,譜帶可能發(fā)生錯配與缺失,成本較高,對技術要求苛刻等缺點,在今后的研究工作中，我們應根據(jù)自己的研究目的，選擇合適的分子標記，或將不同標記結合起來進行綜合研究。

學習體會和建議

通過該門課的學習，使我受益匪淺。課程內(nèi)容豐富，突出先進性和科學性，內(nèi)容涉及國內(nèi)外有關分子生態(tài)學研究最新理論與方法、技術與體系，使我深刻了解了分子生態(tài)學領域的最新研究熱點和發(fā)展趨勢，幫助我們構架從事該領域研究的思維方式與工作能力，拓寬了知識面與科研思路。

分子生態(tài)學的產(chǎn)生給整個生態(tài)學領域帶來了巨大的沖擊，其研究的問題、研究的方法是全新的。課程的開設可以面向更綜合性、實用性。能夠更全面地介紹分子生態(tài)學領域的最新理論與方法、技術與體系，介紹該學科與其它學科的結合點和融匯層面；另外可以增加最新的生物分子技術試驗操作技能與方法，奠定一定的理論與實踐基礎。

參考文獻：

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