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關(guān)鍵詞:遺傳學(xué);課堂教學(xué);實(shí)驗(yàn)教學(xué);改革
中圖分類號(hào):G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號(hào):1674-9324(2017)16-0150-02
遺傳學(xué)是一門探索生命起源和生物進(jìn)化的科學(xué),對(duì)于推動(dòng)整個(gè)生物科學(xué)和有關(guān)科學(xué)的發(fā)展都有著巨大的作用[1]。遺傳學(xué)是我院各專業(yè)不可或缺的專業(yè)基礎(chǔ)課,學(xué)好遺傳學(xué)將會(huì)為后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。本文根據(jù)多年來(lái)的教學(xué)經(jīng)驗(yàn),在遵循遺傳學(xué)教學(xué)規(guī)律的基礎(chǔ)上有利于提高該課程教學(xué)質(zhì)量的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行了探索。
一、課堂教學(xué)
課堂教學(xué)是教學(xué)施過(guò)程中最基本的一種教學(xué)形式,教師是課堂教學(xué)的組織者和引導(dǎo)者,在課堂教學(xué)中具有主導(dǎo)作用。課堂教學(xué)是教師講授知識(shí)、培養(yǎng)學(xué)生能力的主要方式。好的課堂教學(xué)能夠使學(xué)生在輕松、有趣的課堂氛圍中掌握理論知識(shí),使知識(shí)的掌握不再成為枯燥的乏味的單純的知識(shí)灌輸。通過(guò)多年的教學(xué),總結(jié)出了以下課堂教學(xué)經(jīng)驗(yàn)及體會(huì)。
1.教學(xué)內(nèi)容。①根據(jù)不同專業(yè)合理安排教學(xué)內(nèi)容,突出重點(diǎn)和難點(diǎn),遺傳學(xué)是我校農(nóng)學(xué)、種子工程與科學(xué)、生物技術(shù)、園藝、植物保護(hù)等專業(yè)必修的一門專業(yè)基礎(chǔ)課。因不同專業(yè)教學(xué)內(nèi)容的側(cè)重點(diǎn)有所不同,授課學(xué)時(shí)也不同,所以教學(xué)內(nèi)容的安排也不應(yīng)該按統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)一概而論。比如,對(duì)生物技術(shù)專業(yè)來(lái)說(shuō),除了講解遺傳的基本概念、基本定理和研究方法外,還需詳細(xì)地講解現(xiàn)代分子遺傳學(xué)概念、理論、技術(shù)以及它們?cè)趯?shí)踐中的應(yīng)用。②在課堂教學(xué)當(dāng)中適當(dāng)結(jié)合國(guó)內(nèi)外學(xué)科前沿,在課堂教學(xué)中融入相關(guān)領(lǐng)域中最新研究成果,是提高教學(xué)水平和質(zhì)量的手段之一[2]?,F(xiàn)代科技的迅猛發(fā)展,遺傳學(xué)中的理論和技術(shù)也在迅速不斷更新。在進(jìn)行遺傳學(xué)課堂教學(xué)時(shí),教師不能只講授教材中的內(nèi)容,應(yīng)以教材為基礎(chǔ),補(bǔ)充和完善遺傳學(xué)學(xué)科的新概念、新理論、新技術(shù)、新成果等新的教學(xué)內(nèi)容,與時(shí)俱進(jìn),注重把本領(lǐng)域最新的研究成果與進(jìn)展引入課堂教學(xué)當(dāng)中,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,滿足學(xué)生的不同需求[3],從而達(dá)到提高教學(xué)質(zhì)量的目的。
2.靈活應(yīng)用多媒體教學(xué)方法。隨著科學(xué)的進(jìn)步,教學(xué)手段的現(xiàn)代化已成為當(dāng)前實(shí)施素質(zhì)教育、提高教學(xué)效率的一個(gè)重要方式。教師在課前要充分準(zhǔn)備,注重多媒體的正確使用。同時(shí)使用的課件要靈活、內(nèi)容豐富,再?gòu)?fù)雜的內(nèi)容也要想方設(shè)法用簡(jiǎn)單的途徑和方法展示、通過(guò)具體例子很生動(dòng)的表達(dá),善于歸納總結(jié),并注重與教學(xué)內(nèi)容的結(jié)合。
3.安排單元測(cè)驗(yàn),提高教學(xué)效果。目前遺傳學(xué)課程的考核方式還是以期末考試成績(jī)?yōu)橹?,而過(guò)程考核沒(méi)有量化。為了幫助學(xué)生注重平時(shí)的學(xué)習(xí)過(guò)程,提高學(xué)習(xí)質(zhì)量和及格率,培養(yǎng)學(xué)生的遺傳學(xué)綜合應(yīng)用能力。每個(gè)單元之后應(yīng)安排一次小測(cè)驗(yàn),測(cè)驗(yàn)內(nèi)容反映教學(xué)目標(biāo)及突出教學(xué)重點(diǎn),同時(shí)要注重遺傳學(xué)綜合應(yīng)用能力。題型包括,選擇題、判斷題、名詞解釋、填空題、問(wèn)答題及計(jì)算題等。每次對(duì)測(cè)驗(yàn)成績(jī)進(jìn)行認(rèn)真、深入的分析,實(shí)時(shí)掌握學(xué)生對(duì)該門課程的學(xué)習(xí)和掌握狀態(tài),并總結(jié)教學(xué)中存在的問(wèn)題,從而提高教學(xué)效果。
4.適時(shí)安排討論課,加深對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解。為了加深學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解,啟發(fā)學(xué)生獨(dú)立思考和解決問(wèn)題的能力,每個(gè)教學(xué)單元講授后安排討論課。在教師的指導(dǎo)下開展討論,由全班或小組成員圍繞某一中心問(wèn)題發(fā)表自己的看法,達(dá)到相互學(xué)習(xí)的目的。首先要擬定討論題目,題目應(yīng)該難易適度、面向大多數(shù)學(xué)生。題目應(yīng)該是教學(xué)內(nèi)容的重點(diǎn)、難點(diǎn)或具有不確定性和不一致性的問(wèn)題。按題目的要求寫出發(fā)言提綱,在此基礎(chǔ)上進(jìn)行討論。教師注意傾聽和發(fā)現(xiàn)典型的、代有普遍性的問(wèn)題,并重點(diǎn)記載學(xué)生發(fā)言的優(yōu)缺點(diǎn),以便更好地引導(dǎo)學(xué)生。最后針對(duì)學(xué)生討論過(guò)程中存在的問(wèn)題進(jìn)行講解,把學(xué)生理解不深刻、不正確的問(wèn)題給予糾正和深化。學(xué)生做報(bào)告和參與討論有助于增強(qiáng)學(xué)生的獨(dú)立科研能力,有利于提高學(xué)生靈活運(yùn)用知識(shí)的能力和獨(dú)立思考的能力。
二、實(shí)驗(yàn)教學(xué)
遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)是遺傳學(xué)課程的重要組成部分,對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)起著無(wú)可替代的作用,遺傳學(xué)的快速發(fā)展給遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)提出了更高的要求。遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)不僅應(yīng)注重學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的掌握和科學(xué)思維的訓(xùn)練,而且還應(yīng)加強(qiáng)應(yīng)用技術(shù)和實(shí)際操作的訓(xùn)練,特別是近代遺傳學(xué)新興技術(shù)的訓(xùn)練。
1.實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容。①注重遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)的先進(jìn)性,改革和創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容,瓦特森(Watsen,J.D.)和克里克(Crick,F(xiàn).H.C.)于1953年提出DNA分子結(jié)構(gòu)模式理論后,遺傳學(xué)的研究進(jìn)入了分子水平。20世紀(jì)70年代初,分子遺傳學(xué)已成功的進(jìn)行了人工分離基因和人工合成基因,開始建立了遺傳工程這一個(gè)新的研究領(lǐng)域。90年代后,遺傳學(xué)的研究進(jìn)入了基因組學(xué)。由于遺傳學(xué)廣泛應(yīng)用近代化學(xué)、物理學(xué)、數(shù)學(xué)的新成就、新技術(shù)和新儀器設(shè)備,因而由宏觀到微觀逐步深入到研究遺傳物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能。從事遺傳學(xué)研究首先要掌握遺傳學(xué)研究方法、技術(shù)理論基礎(chǔ)、應(yīng)用等內(nèi)容。傳統(tǒng)遺傳學(xué)教學(xué)中,實(shí)驗(yàn)內(nèi)容安排大都以經(jīng)典遺傳學(xué)和細(xì)胞遺傳學(xué)為主,在實(shí)驗(yàn)安排上跟不上遺傳學(xué)教學(xué)內(nèi)容的更新。因此,為解決這種現(xiàn)象,應(yīng)根據(jù)教學(xué)內(nèi)容,從簡(jiǎn)單到復(fù)雜逐步的安排分子遺傳學(xué)研究技術(shù),幫助學(xué)生了解遺傳學(xué)研究方法,同時(shí)要側(cè)重于培養(yǎng)學(xué)生的理論聯(lián)系實(shí)際的能力、創(chuàng)新能力。比如講授完DNA復(fù)制時(shí)就安排PCR(聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)擴(kuò)增)技術(shù);在真核生物表達(dá)調(diào)控時(shí),講解從真核生物體內(nèi)如何提取不同RNA的方法、DNA微陣雜交等內(nèi)容。②實(shí)驗(yàn)課內(nèi)容要凸顯高校遺傳學(xué)研究方向,不同高校在同一個(gè)領(lǐng)域的研究材料和方法都有一定的區(qū)別。比如,以擬南芥為實(shí)驗(yàn)材料,在“核算測(cè)序”中測(cè)定擬南芥熱休克轉(zhuǎn)錄因子的核苷酸序列。實(shí)驗(yàn)課內(nèi)容的這種安排,一方面有助于學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)掌握當(dāng)前的遺傳學(xué)研究方法、技術(shù),另一方面也能夠幫助學(xué)生了解高校的研究方向,如果學(xué)生在本校繼續(xù)深造,就會(huì)很容易的進(jìn)入研究工作。
2.教師和學(xué)生的充分準(zhǔn)備,保證順利完成實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù)。因?yàn)閷?shí)驗(yàn)課是理論聯(lián)系實(shí)際的教學(xué)活動(dòng),實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容也是當(dāng)前的遺傳學(xué)研究技術(shù)方法。由于實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容先進(jìn),因而也具有一定的難度,這就要求教師和學(xué)生要有充分的準(zhǔn)備。實(shí)驗(yàn)課的主要準(zhǔn)備內(nèi)容包括:一是實(shí)驗(yàn)教師的準(zhǔn)備,教師提前在學(xué)生做實(shí)驗(yàn)的同樣條件下,從頭到尾把實(shí)驗(yàn)做一遍。二是學(xué)生的準(zhǔn)備,教師應(yīng)在第一次上課時(shí)讓每一位學(xué)生準(zhǔn)備一個(gè)實(shí)驗(yàn)記錄本,每次新的實(shí)驗(yàn)開始前一周讓學(xué)生預(yù)習(xí),了解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容并將相關(guān)問(wèn)題記錄在實(shí)驗(yàn)記錄本上。學(xué)生必須在做實(shí)驗(yàn)前要了解每個(gè)實(shí)驗(yàn)的目的、方法、操作步驟、作業(yè)等內(nèi)容。有了教師和學(xué)生的充分準(zhǔn)備,實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果就能夠得到有效提高。
3.撰寫高質(zhì)量的實(shí)驗(yàn)報(bào)告,培養(yǎng)學(xué)生從事科研及科研論文寫作能力。實(shí)驗(yàn)報(bào)告是實(shí)驗(yàn)結(jié)果的總結(jié)和反映,也是實(shí)驗(yàn)課的繼續(xù)。實(shí)驗(yàn)報(bào)告的書寫情況是學(xué)生學(xué)習(xí)態(tài)度、思維能力及教師教學(xué)成果的綜合體現(xiàn)。加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)報(bào)告的書寫能力,不僅利于實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo),提高學(xué)生本身的專業(yè)素質(zhì),而且也能促進(jìn)學(xué)生理論系實(shí)際的學(xué)風(fēng)和實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)報(bào)告格式不利于學(xué)生分析問(wèn)題和論文寫作能力的培養(yǎng)。為此,要求學(xué)生的實(shí)驗(yàn)報(bào)告的書寫按論文格式進(jìn)行寫作,包括引言、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)方法、步驟、實(shí)驗(yàn)結(jié)果、討論、結(jié)論等部分。這樣有利用于學(xué)生用所學(xué)的理論知識(shí)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析總結(jié),加強(qiáng)學(xué)生的邏輯推導(dǎo)和理論聯(lián)系實(shí)際的能力。這就要求教師認(rèn)真地批改實(shí)驗(yàn)報(bào)告,如果實(shí)驗(yàn)報(bào)告有不清楚、錯(cuò)的部分,教師應(yīng)該書寫自己的要求并還給學(xué)生,要求學(xué)生在固定的時(shí)間內(nèi)按照教師的要求更改。從而,學(xué)生也就會(huì)很重視從實(shí)驗(yàn)課的準(zhǔn)備、進(jìn)行、到實(shí)驗(yàn)報(bào)告的書寫等部分,這對(duì)培養(yǎng)學(xué)生對(duì)提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量具有積極促進(jìn)作用。
關(guān)鍵詞:遺傳學(xué)教學(xué);科研理念;前沿知識(shí)
中圖分類號(hào):G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號(hào):1674-9324(2015)46-0165-02
遺傳學(xué)是生命科學(xué)中最核心的學(xué)科,也是發(fā)展最為迅速的學(xué)科之一。例如差不多每期頂級(jí)期刊《細(xì)胞》(Cell)、《自然》(Nature)和《科學(xué)》(Science)(國(guó)內(nèi)簡(jiǎn)稱CNS)都會(huì)發(fā)表遺傳學(xué)方面重要突破的文章。但是遺傳學(xué)教材的內(nèi)容則相對(duì)滯后,原因是教材的編寫和出版周期較長(zhǎng),加之教材內(nèi)容主要是結(jié)果比較確定的內(nèi)容,因此往往要比實(shí)際進(jìn)展滯后5~10年或者更長(zhǎng)時(shí)間。對(duì)遺傳學(xué)這樣發(fā)展極快的學(xué)科來(lái)說(shuō),如果課程內(nèi)容多年不更新,每年講同樣的內(nèi)容,恐怕是不恰當(dāng)?shù)?。另外,傳統(tǒng)課堂教學(xué)中注重知識(shí)傳授,忽視知識(shí)獲得方法的情況也顯著存在。
為了改善這種狀況,遺傳學(xué)教學(xué)要注重結(jié)合教師的科研理念和前沿知識(shí)的介紹,而且這兩方面差不多是統(tǒng)一的。有研究表明,教師的科研成果和教師的教學(xué)效果呈現(xiàn)較為顯著的正相關(guān),表明大學(xué)教師的科研和教學(xué)存在相互促進(jìn)的關(guān)系。注重科研的教師,更會(huì)將學(xué)科最前沿的信息帶到課堂,從而激發(fā)學(xué)生的求知欲和好奇心。這要比只會(huì)照本宣科的教師更有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造能力。老一代著名科學(xué)家錢偉長(zhǎng)先生早就指出:“教師的提高,不是靠聽課進(jìn)修,而是主要靠做科研工作,邊研究邊學(xué)習(xí),這是積極有效的方法?!薄敖處煹慕?,主要不是把知識(shí)教給學(xué)生,而是要把獲取和處理知識(shí)的能力教給學(xué)生?!薄爸v課不應(yīng)只講具體的知識(shí)。具體的知識(shí)學(xué)生是很容易懂的,教師應(yīng)講重大的概念,講過(guò)去和當(dāng)前發(fā)展的情況,發(fā)展的趨勢(shì)和走向,講你自己的觀點(diǎn),用你頭腦里的一把火去點(diǎn)燃千百學(xué)生頭腦里的一把火。”
不注重知識(shí)獲得過(guò)程,只注重結(jié)論的傳授,會(huì)阻礙學(xué)生對(duì)科學(xué)本質(zhì)的理解;而不注重前沿知識(shí)的教學(xué),則容易造成科學(xué)教育的“片斷化”。前沿知識(shí)的教育,可以讓學(xué)生了解學(xué)科的迅速發(fā)展,結(jié)果日新月異,體驗(yàn)前沿激動(dòng)人心的進(jìn)展,能激發(fā)他們的認(rèn)知興趣,引發(fā)探究欲望。此外,注重課堂教學(xué)中滲透科研理念和前沿知識(shí),可以防止學(xué)生對(duì)教材和書本的盲信盲從和過(guò)度依賴,有助于學(xué)生對(duì)科學(xué)發(fā)現(xiàn)和科學(xué)本質(zhì)深刻了解,養(yǎng)成科學(xué)精神。其實(shí)不止科學(xué)類課程是如此,文科教學(xué)也應(yīng)如此。在這方面一些文科方面的大師給我們做出了很好的榜樣。據(jù)歷史學(xué)大師陳寅恪學(xué)生和女兒的回憶:“寅師授課,創(chuàng)見(Discovery)極多,全非復(fù)本(Reproduction)。”“即使每年開同以前一樣的課程,每屆講授內(nèi)容都必須有更新,加入新的研究成果、新的發(fā)現(xiàn),絕不能一成不變。”
教師在在課堂教學(xué)中結(jié)合自己的研究,適當(dāng)介紹研究對(duì)象的進(jìn)展情況,所用遺傳學(xué)方法的利用情況,將親身經(jīng)歷和體會(huì)告訴學(xué)生,是很能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和加深學(xué)生對(duì)相關(guān)知識(shí)的掌握的。例如,結(jié)合我的科研工作,在遺傳學(xué)教學(xué)中適當(dāng)章節(jié)介紹互補(bǔ)測(cè)驗(yàn)、分子標(biāo)記在基因克隆中的重要作用,以及上位性在進(jìn)行遺傳學(xué)分析和分子機(jī)理揭示方面的作用,都加深了學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的印象,提高了教學(xué)效果。另外,本身是搞科研的教師,通常不會(huì)干巴巴介紹書本上的結(jié)論,有意注重經(jīng)典實(shí)驗(yàn)的介紹。如Avery-MacLeod-McCarty的R型細(xì)胞向S型細(xì)胞轉(zhuǎn)化試驗(yàn)和Hershey-Chase的噬菌體侵染大腸桿菌(Escherichia coli)試驗(yàn)證明生物的遺傳物質(zhì)是DNA。Watson和Crick的DNA三維結(jié)構(gòu)模型,是在DNA堿基的Chargaff規(guī)律和DNA的X射線衍射照片的基礎(chǔ)上提出的。證明DNA和染色體的半保留復(fù)制,需要介紹Meselson-Stahl對(duì)大腸桿菌DNA的超速離心實(shí)驗(yàn)及利用BudR對(duì)復(fù)制染色體的標(biāo)記實(shí)驗(yàn)。三聯(lián)體密碼子的存在和解碼,需要介紹Crick利用噬菌體T4的rII突變體的遺傳分析,Nirenberg和Mathaei利用無(wú)細(xì)胞的體外翻譯方法破譯遺傳密碼。
在農(nóng)科遺傳學(xué)教學(xué)中,我們發(fā)現(xiàn)很多前沿知識(shí)需要補(bǔ)充。目前隨著包括人類、果蠅、擬南芥、水稻等在內(nèi)的模式生物基因組測(cè)序工作的完成,遺傳學(xué)進(jìn)入了后基因組時(shí)代,即功能基因組學(xué)時(shí)代。在基因組、轉(zhuǎn)錄組、蛋白質(zhì)組等水平上的系統(tǒng)研究手段需要讓學(xué)生有所了解。此外,一些觀念需要更正。如在真核生物基因組中存在著大量的非編碼的DNA,原來(lái)以為它們沒(méi)有什么功能,稱之為“垃圾DNA”,現(xiàn)在人們發(fā)現(xiàn)事實(shí)并非如此,這些“垃圾DNA”可以通過(guò)編碼微RNA(microRNA,miRNA)而發(fā)揮功能。
在基因表達(dá)調(diào)控領(lǐng)域,是研究相當(dāng)活躍的遺傳學(xué)領(lǐng)域之一。表觀遺傳學(xué)(epigenetics)機(jī)制和微RNA的作用,都需要在適當(dāng)章節(jié)加以簡(jiǎn)介。不少遺傳學(xué)課本這方面的內(nèi)容極少,甚至有的課本提都不提。表觀遺傳是基因結(jié)構(gòu)未改變但基因表達(dá)發(fā)生變化或染色質(zhì)調(diào)節(jié)基因轉(zhuǎn)錄水平改變的遺傳變化,主要內(nèi)容包括DNA甲基化作用(DNA methylation)、組蛋白修飾作用(histon modification)、染色質(zhì)重塑(chromatin remodeling)、遺傳印記(genetic imprinting)、X染色體失活(X chromosome inactivation)及非編碼RNA(non-coding RNA s)等,這些內(nèi)容對(duì)理解生物基因表達(dá)調(diào)控奧秘,運(yùn)用表觀遺傳學(xué)技術(shù)來(lái)改變或調(diào)整基因表達(dá)方面都具有重要意義。微RNA是一類在基因表達(dá)調(diào)控、細(xì)胞分化等過(guò)程中發(fā)揮重要的作用的RNA分子,大小約21-25個(gè)核苷酸,一般來(lái)源于染色體的非編碼區(qū)域。微RNA通過(guò)RNA干擾作用機(jī)制發(fā)揮生物學(xué)功能,是21世紀(jì)生命科學(xué)的重要發(fā)現(xiàn)。這些重要突破將來(lái)獲得諾貝爾獎(jiǎng)的可能性是很大的,呼聲也是很高的。
即使在經(jīng)典遺傳學(xué)領(lǐng)域,目前在揭示遺傳規(guī)律和遺傳現(xiàn)象發(fā)生機(jī)制方面也取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。例如在講授孟德爾分離規(guī)律時(shí),F(xiàn)1代表現(xiàn)顯性性狀,而不表現(xiàn)隱性性狀。我們可以提一下日本奈良尖端科學(xué)技術(shù)大學(xué)院大學(xué)高山誠(chéng)司(Seiji Takayama)課題組2006年發(fā)表在《自然-遺傳學(xué)》和2010年發(fā)表在《自然》上的兩篇文章。他們的研究表明,顯性基因表達(dá),而隱性基因表達(dá)被抑制的原因是,由于位于顯性基因附近的某種基因指導(dǎo)合成了一種順式作用的小分子非編碼RNA(24-nucleotide sRNA),導(dǎo)致隱性基因甲基化,從而隱性基因作用被遏制。
由于遺傳學(xué)教師的實(shí)際科研工作可能只集中在相關(guān)生物遺傳的某一個(gè)很窄的方面,如果要在課堂教學(xué)中滲透前沿學(xué)科知識(shí),就需要經(jīng)常性閱讀遺傳學(xué)方面的國(guó)外版本更新較快的專著、教材如Krebs JE、Goldstein ES、Kilpatrick ST編寫的《基因》(Levin’s GENE XI),期刊如英國(guó)《自然》(Nature)、美國(guó)的《科學(xué)》(Science)和《細(xì)胞》(Cell)網(wǎng)頁(yè)中全文(或摘要)、科技新聞及評(píng)論。此外,遺傳學(xué)教師在有條件的情況下,宜泛覽《自然-遺傳學(xué)》(Nature genetics)、《自然綜述遺傳學(xué)》(Nature reviews genetics)、《遺傳學(xué)年評(píng)》(Annual Review of Genetics)、《遺傳學(xué)趨勢(shì)》(Trends in Genetics)、《美國(guó)人類遺傳學(xué)雜志》(American Journal of Human Genetics)、《基因組研究》(Genome Research)、《遺傳與發(fā)育新見》(Current Opinion in Genetics & Development)等國(guó)際著名的遺傳學(xué)期刊,并將最新的遺傳學(xué)領(lǐng)域最新和最重要的發(fā)現(xiàn)、進(jìn)展和動(dòng)態(tài)介紹給學(xué)生,這對(duì)開闊學(xué)生專業(yè)視野、提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣大有裨益。
參考文獻(xiàn)
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[4]張求會(huì).陳寅恪叢考.杭州:浙江大學(xué)出版社,2012:130.
關(guān)鍵詞 GoPubMed PubMed 信息分析
AbstractGoPubMed is the latest,conducting intelligent search tool to PubMed.The text analyzes the papers published by Jiangsu Institute of Hematology,indexed into PubMed by using GoPubMed.
Key WordsGoPubMed;PubMed;information analysis
GoPubMed是德國(guó)Transinsight公司開發(fā)的生命科學(xué)語(yǔ)義搜索引擎,其網(wǎng)址為:省略/。其2008年12月推出的4.0版獲2009年度德國(guó)Red Dot設(shè)計(jì)大獎(jiǎng):傳播設(shè)計(jì)領(lǐng)域(圖形用戶界面與交互工具)之至尊獎(jiǎng)(the best of the best)。該引擎是基于知識(shí)和語(yǔ)義計(jì)算處理的智能檢索系統(tǒng)。其數(shù)據(jù)源與美國(guó)國(guó)立醫(yī)學(xué)圖書館的PubMed完全一樣,其本身并沒(méi)有數(shù)據(jù)庫(kù),其原理為將讀者檢索提問(wèn)詞提交給PubMed,接收PubMed的檢索結(jié)果,利用GO(gene ontology,GO-基因本體)和MESH(醫(yī)學(xué)主題詞表)對(duì)檢索結(jié)果進(jìn)行提煉,利用算法從中提取GO術(shù)語(yǔ)和MESH主題詞,自動(dòng)生成臨時(shí)基因本體和醫(yī)學(xué)主題詞表,從而對(duì)檢索結(jié)果進(jìn)行分類,讀者可以根據(jù)這些分類快速找到需要的文獻(xiàn)[1]。
GoPubMed統(tǒng)計(jì)分析功能具有對(duì)所有檢索結(jié)果或單獨(dú)對(duì)分類類目中的術(shù)語(yǔ)在PubMed中檢索得到的文獻(xiàn)進(jìn)行的統(tǒng)計(jì)分析,提供的4W分析(What,Who,Where,When)可以直觀地提供給我們包括對(duì)檢索到文獻(xiàn)從年代分布、核心著者、核心期刊、著者分布的可視化地圖。
資料與方法
由于GoPubMed的數(shù)據(jù)源取自PubMed,故我們研究的對(duì)象論文為江蘇省血液研究所(Jiangsu Institute of Hematology)發(fā)表的被PubMed收錄的論文。
研究方法:使用GoPubMed檢索引擎,輸入檢索詞“Jiangsu Institute of Hematology”進(jìn)行檢索,并對(duì)檢索結(jié)果進(jìn)行分析。
圖2 Who分析顯示核心作者
圖5Who分析的研究者合作關(guān)系網(wǎng)絡(luò)
圖6When分析的發(fā)表文獻(xiàn)時(shí)間分布和趨勢(shì)
圖8Where分析的世界地理分布
結(jié) 果
檢索出相關(guān)文獻(xiàn)323篇。What分析:顯示該所的研究?jī)?nèi)容與研究方向主要為白血病、基因表達(dá)、骨髓移植、抗原電泳實(shí)驗(yàn)、淋巴胚前體細(xì)胞白血病、細(xì)胞遺傳學(xué)等(圖1)。
圖1 What分析顯示研究方向
Who分析:該所的核心作者:阮長(zhǎng)耿教授-資深作者(Senior Author)(圖2)。
核心作者群:阮長(zhǎng)耿教授、薛永權(quán)教授、陳子興教授。其他高產(chǎn)作者還有潘金蘭、岑建農(nóng)、白霞、王兆鉞、沛、吳亞芳等(圖3)。
的核心期刊:依次為中華血液學(xué)雜志(77篇),中國(guó)實(shí)驗(yàn)血液學(xué)雜志(45篇),中華醫(yī)學(xué)雜志(20篇),中華醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)雜志(18篇),中華內(nèi)科雜志(17篇)等(圖4)。
該所研究人員的合作關(guān)系網(wǎng)絡(luò)圖,見圖5。
圖4Who分析的核心期刊
When分析:該所發(fā)表文獻(xiàn)時(shí)間分布和趨勢(shì)(圖6)。
Where分析:江蘇省血液研究所研究成果的世界地理分布圖(圖7、8)。
圖7 Where分析的國(guó)家和城市分布
討 論
GoPubMed是優(yōu)秀的智能檢索工具。不僅可以對(duì)一個(gè)研究機(jī)構(gòu)發(fā)表的文獻(xiàn)進(jìn)行分析從而揭示其研究方向、核心作者、研究趨勢(shì)等,還可以針對(duì)某一研究課題進(jìn)行分析,總結(jié)出該課題領(lǐng)域的最新相關(guān)情況。必將在醫(yī)學(xué)研究中越來(lái)越多地發(fā)揮重要作用。
參考文獻(xiàn)
關(guān)鍵詞:動(dòng)物遺傳學(xué);教學(xué)實(shí)踐;教學(xué)質(zhì)量
中圖分類號(hào) G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-7731(2014)06-133-03
《動(dòng)物遺傳學(xué)》是動(dòng)物科學(xué)等相關(guān)生物專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程,主要學(xué)習(xí)內(nèi)容包括遺傳學(xué)基本定律―孟德爾的分離定律和自由組合定律以及摩爾根的連鎖互換定律,遺傳的染色體理論,遺傳的重要物質(zhì)核酸的結(jié)構(gòu)與功能,群體遺傳結(jié)構(gòu)中基因頻率與基因型頻率的概念以及遺傳平衡定律Hardy-Weinberg平衡理論、影響平衡的各種因素:選擇、遷移、突變、遺傳漂變等,數(shù)量性狀的概念與主要遺傳參數(shù)遺傳力、遺傳相關(guān)和重復(fù)力的概念及計(jì)算方法[1]。目的是讓學(xué)生了解遺傳學(xué)的發(fā)展歷史,掌握遺傳學(xué)的基本知識(shí)和基本理論,理解分子遺傳學(xué)的基本原理與研究方法,為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。
動(dòng)物遺傳學(xué)在學(xué)習(xí)過(guò)程中具有較強(qiáng)的理論性、邏輯性,并且相對(duì)抽象,屬于畜牧專業(yè)中比較難學(xué)的一門課程。隨著高校教育教學(xué)改革的不斷深入以及素質(zhì)教育的推進(jìn),課堂理論較實(shí)驗(yàn)課程較少并且不斷壓縮,已經(jīng)由課程初始設(shè)置的125學(xué)時(shí)減少到目前的50學(xué)時(shí),甚至是44學(xué)時(shí)。壓縮理論課時(shí),學(xué)生普遍反映遺傳學(xué)課程的教學(xué)內(nèi)容較多、時(shí)間較為緊張、知識(shí)面跨度大、學(xué)習(xí)難度大,并且在學(xué)習(xí)的過(guò)程中經(jīng)常產(chǎn)生抵觸的情緒,給教學(xué)工作帶來(lái)較多的困難。因此,在教學(xué)過(guò)程中,基于以學(xué)生為本的教學(xué)思想,應(yīng)積極改進(jìn)遺傳學(xué)教學(xué)法,并且重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)遺傳學(xué)的興趣,調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性,這對(duì)于提高遺傳學(xué)教學(xué)效果,培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)具有十分重要的意義。采取何種教學(xué)方法,如何提高其教學(xué)效果,值得深入探討。
1 培養(yǎng)學(xué)生對(duì)動(dòng)物遺傳學(xué)的學(xué)習(xí)興趣,充分發(fā)揮學(xué)生主體作用
興趣才是最好的老師,它能有效地誘發(fā)和強(qiáng)化學(xué)習(xí)動(dòng)力。單單靠一塊黑板和一本教材傳授、籠統(tǒng)地灌輸知識(shí),勢(shì)必會(huì)降低學(xué)生對(duì)課程的學(xué)習(xí)興趣,并且直接影響學(xué)習(xí)的效果。緒論作為第一節(jié)課,是教師宏觀的對(duì)學(xué)生介紹一門課的方向,并且是與學(xué)生的第一次接觸,教師自身的水平、性格、態(tài)度、言語(yǔ)表達(dá)、情感、穿著等都會(huì)給學(xué)生留下較為深刻的印象。在緒論課上,可精選一些典型的遺傳學(xué)學(xué)史事例,一些在遺傳學(xué)領(lǐng)域中作出較為重要貢獻(xiàn)的歷史人物事跡,在當(dāng)前醫(yī)學(xué)、生物技術(shù)等領(lǐng)域的應(yīng)用與遺傳學(xué)相關(guān)并且所起到的至關(guān)重要的作用的事例,充分展示課程的重要性,在學(xué)生了解遺傳學(xué)的建立與發(fā)展的同時(shí),進(jìn)而使學(xué)生學(xué)習(xí)興趣得到提升。
2 采用多媒體教學(xué),展示更多的研究信息
對(duì)于遺傳學(xué)的學(xué)習(xí),教授的引導(dǎo)、啟發(fā)、推理以及學(xué)生的想象占據(jù)了大部分內(nèi)容。在教學(xué)實(shí)踐中,教授過(guò)程應(yīng)運(yùn)用生動(dòng)的語(yǔ)言,教師應(yīng)充當(dāng)引導(dǎo)者和組織者的角色,充分發(fā)揮其引導(dǎo)作用激發(fā)學(xué)生對(duì)遺傳學(xué)的學(xué)習(xí)興趣。在有絲分裂、減數(shù)分裂、基因表達(dá)調(diào)控等內(nèi)容教學(xué)過(guò)程中,應(yīng)該將教學(xué)內(nèi)容與實(shí)際生活充分地聯(lián)系起來(lái)。把多媒體輔助教學(xué)、動(dòng)畫及圖像結(jié)合起來(lái)激發(fā)學(xué)生強(qiáng)烈的學(xué)習(xí)興趣,有利于學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)形成較為直觀地形象理解。以學(xué)生為主體,通過(guò)照片、視頻等媒體為輔助,生動(dòng)形象的介紹學(xué)習(xí)內(nèi)容,建立學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的直觀理解,使學(xué)生對(duì)其產(chǎn)生新鮮感并成為對(duì)認(rèn)知過(guò)程形成主體意識(shí)的主動(dòng)構(gòu)建者。在學(xué)生心理方面,隨著時(shí)間的推移,學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)的新鮮感會(huì)逐漸減弱并且產(chǎn)生微妙的變化,這種變化表現(xiàn)在學(xué)習(xí)態(tài)度以及行為方面。從教師角度來(lái)看,如果單純利用視聽媒體的優(yōu)勢(shì)不斷地向?qū)W生灌輸知識(shí)和信息,只是依托媒體照本宣科,勢(shì)必成為另一種形式的“滿堂灌”;追求“直觀”也不能限制學(xué)生想象、思考的空間而遲滯抽象思維的發(fā)展。因此在利用多媒體教學(xué)的過(guò)程中,應(yīng)當(dāng)把啟發(fā)式教學(xué)的思想預(yù)先注入媒體的圖像、視聽造型及媒體的組合之中,確定啟發(fā)式精講與媒體的啟發(fā)式展示相結(jié)合的教學(xué)策略。
3 對(duì)于不同的章節(jié),應(yīng)采取不同的授課方式
采取題海戰(zhàn)術(shù)在遺傳學(xué)的教學(xué)實(shí)踐中是不可取的。例如遺傳的三大定律、染色體數(shù)目及結(jié)構(gòu)變異等不需要死記硬背,教師應(yīng)通過(guò)鼓勵(lì)學(xué)生多做習(xí)題或者上習(xí)題課的方法來(lái)掌握。在布置習(xí)題的過(guò)程中,應(yīng)有針對(duì)性地選擇一些典型的習(xí)題并重點(diǎn)說(shuō)明。在批改學(xué)生作業(yè)的過(guò)程中,要發(fā)現(xiàn)學(xué)生的問(wèn)題所在,對(duì)習(xí)題進(jìn)行深入地解析,使學(xué)生可以牢固地掌握所學(xué)內(nèi)容。
4 增設(shè)討論課,提高學(xué)生的分析與總結(jié)能力
遺傳學(xué)內(nèi)容抽象,不易掌握。在教學(xué)過(guò)程中常出現(xiàn)有些學(xué)生可以理解,有些學(xué)生一知半解的現(xiàn)象,應(yīng)充分對(duì)某些學(xué)習(xí)內(nèi)容開展一些必要的課堂即興討論,增加學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。例如在有絲分裂、減數(shù)分裂、遺傳學(xué)的三大遺傳規(guī)律教學(xué)中,針對(duì)處于不同時(shí)期及染色體在分裂過(guò)程中的動(dòng)態(tài)變化規(guī)律和對(duì)某些概念點(diǎn)的實(shí)質(zhì)的聯(lián)系、區(qū)別,在細(xì)胞核遺傳、細(xì)胞至遺傳以及母性影響的區(qū)別和聯(lián)系,還有一些較為典型的F因子、Fc因子及Hfr區(qū)別和相互影響,這些都可以作為課堂上較為典型的問(wèn)題進(jìn)行提問(wèn)和討論。如有必要可將其作為一次課后作業(yè)讓學(xué)生充分思考。在經(jīng)過(guò)充分的討論及課后的靜心思考后,可由學(xué)生自主理清思路并且以小論文的形式提交作業(yè)或者以討論形式在下一節(jié)課堂上進(jìn)行專門的討論。這種形式[2]可充分改變由教師一個(gè)人形成的主講式課堂,并不是從一個(gè)教師的角度去理解問(wèn)題,而是從學(xué)生個(gè)人的角度去學(xué)習(xí)理解。這種穿插式的討論和教學(xué)方法會(huì)使學(xué)生對(duì)遺傳學(xué)的學(xué)習(xí)興趣增加并且對(duì)知識(shí)體系產(chǎn)生深入地認(rèn)識(shí),提高了自主學(xué)習(xí)性,并使學(xué)生的總結(jié)能力、分析能力得到提高。教師在教學(xué)中可以組織學(xué)生各抒己見、自由地表達(dá)對(duì)問(wèn)題的觀點(diǎn),教師可適當(dāng)?shù)囊龑?dǎo)和提問(wèn),讓學(xué)生相互質(zhì)疑、相互補(bǔ)充等從中得出結(jié)論,然后教師對(duì)所得出結(jié)論進(jìn)行點(diǎn)評(píng)。值得一提的是,在教學(xué)過(guò)程中,教師要善于發(fā)現(xiàn)并且捕捉到學(xué)生的閃光點(diǎn),對(duì)不同水平的學(xué)生給予適當(dāng)?shù)脑u(píng)價(jià)和鼓勵(lì),使學(xué)生保持著一種積極好學(xué)的心態(tài),充分發(fā)揮以學(xué)生為主體的作用。
5 精心準(zhǔn)備遺傳學(xué)的實(shí)驗(yàn)課
遺傳學(xué)在農(nóng)業(yè)、醫(yī)學(xué)、環(huán)境污染治理、生物多樣性的保護(hù)等方面具有重要作用,而實(shí)驗(yàn)教學(xué)是不可分割的重要部分[3]。實(shí)驗(yàn)教學(xué)在育人方面有其獨(dú)特作用,不僅可以授人以知識(shí)和技術(shù),培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力與分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力,而且能夠影響人的世界觀、正確的思維方法和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)。實(shí)驗(yàn)室是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的主要場(chǎng)所,而實(shí)驗(yàn)教學(xué)又是培養(yǎng)有創(chuàng)新思維、創(chuàng)新能力人才的最佳途徑。在遺傳學(xué)課程的安排中,實(shí)驗(yàn)課占了1/3~1/4。實(shí)驗(yàn)課不僅能激發(fā)學(xué)生的求知欲,而且能加深學(xué)生對(duì)所學(xué)理論知識(shí)的理解,鍛煉學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作技能,有助于提高學(xué)生觀察、思維、分析和創(chuàng)新等方面的能力。
隨著遺傳學(xué)的發(fā)展,僅僅停留在以果蠅為材料的實(shí)驗(yàn)方法上,遠(yuǎn)遠(yuǎn)無(wú)法滿足學(xué)生的需要??梢越Y(jié)合生物科學(xué)目前發(fā)展的趨勢(shì),為學(xué)生開展一些分子生物學(xué)的實(shí)驗(yàn),例如DNA的提取、基因克隆、DNA測(cè)序、轉(zhuǎn)基因等等,讓學(xué)生對(duì)當(dāng)前的實(shí)驗(yàn)技術(shù)有所了解[4]。這不僅能夠激起學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣,還有利于培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)一步在生物科學(xué)領(lǐng)域深造的欲望。
6 培養(yǎng)學(xué)生的信息素質(zhì)和自學(xué)能力
教師的教學(xué)體系應(yīng)該與時(shí)俱進(jìn),要利用網(wǎng)絡(luò)的生物資源對(duì)學(xué)科的發(fā)展前沿進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整和數(shù)據(jù)庫(kù)共享,對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源的應(yīng)用和對(duì)課堂教學(xué)的引入都極大的利于學(xué)生在對(duì)遺傳學(xué)課程學(xué)習(xí)知識(shí)體系的擴(kuò)展、更新和學(xué)生自學(xué)能力、自身素質(zhì)的提升。
隨著遺傳學(xué)的快速發(fā)展,遺傳學(xué)在教學(xué)中的缺陷表現(xiàn)為教材內(nèi)容的滯后性,因此產(chǎn)生在學(xué)習(xí)中對(duì)課本獲取知識(shí)的不足。但網(wǎng)絡(luò)的信息資源的數(shù)據(jù)共享便可彌補(bǔ)這一缺陷,因此為教學(xué)構(gòu)建了一個(gè)較為便捷的平臺(tái)。教師在教學(xué)過(guò)程中可采取由學(xué)生提出關(guān)鍵詞、教師總結(jié)的方法,讓學(xué)生進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)查詢,使網(wǎng)絡(luò)與課本相結(jié)合,自主了解最新的研究成果和研究進(jìn)程,有助對(duì)學(xué)生積累信息的能力和自主學(xué)習(xí)的能力的提升,并且可以對(duì)所學(xué)的內(nèi)容有所鞏固,開闊學(xué)生的專業(yè)知識(shí)視野。
7 多做習(xí)題,熟練掌握各種遺傳規(guī)律
世界是多姿多彩的,性狀的遺傳也是非常復(fù)雜的。如果在教學(xué)中缺乏實(shí)習(xí)、加上實(shí)驗(yàn)條件的限制,沒(méi)有接觸各種遺傳現(xiàn)象的機(jī)會(huì),則可以通過(guò)做各種各樣的習(xí)題來(lái)彌補(bǔ)。如為學(xué)生出各種各樣的習(xí)題,每講過(guò)一段以后,可進(jìn)行一次習(xí)題課的講解,最后再做一次綜合練習(xí)。讓學(xué)生從各種各樣的習(xí)題中發(fā)現(xiàn)、掌握各種各樣的遺傳現(xiàn)象和遺傳規(guī)律,從中摸索分析問(wèn)題,解決問(wèn)題的方法。
8 提高自身的語(yǔ)言表達(dá)水平
有人說(shuō)教師的語(yǔ)言如鑰匙,能打開學(xué)生心靈的窗戶。好的教師語(yǔ)言是教師從事教育、教學(xué)工作必備的條件。教師語(yǔ)言水平的高低,直接影響到教學(xué)效果和教學(xué)質(zhì)量的優(yōu)劣[5]。作為一個(gè)合格的人民教師,必須不斷地提高自己的語(yǔ)言表達(dá)水平,盡量使自己的語(yǔ)言幽默詼諧。蘇聯(lián)作家斯維洛夫說(shuō):“教育家最主要的也是第一位的助手是幽默?!币粋€(gè)概念,講授時(shí)有無(wú)幽默感,表達(dá)效果就不大一樣。幽默能引起學(xué)生的興趣,加深學(xué)生的理解和記憶。趣味性一般指教學(xué)語(yǔ)言生動(dòng)形象、富于情趣。教學(xué)語(yǔ)言的趣味性也是教育教學(xué)成敗的重要條件之一。
9 結(jié)語(yǔ)
以上是對(duì)遺傳學(xué)教學(xué)中的體會(huì)作了一些總結(jié)和探討,如何采用不同的教學(xué)方式教學(xué)手段和網(wǎng)絡(luò)資源,提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性,從而提高教學(xué)的效率與質(zhì)量,是一項(xiàng)非常艱巨的任務(wù),還有待于在教學(xué)實(shí)踐中逐漸探索和研究。
參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵詞:遺傳標(biāo)記 遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn) SSR 棗樹 分子遺傳
Application and practice of SSR marker in the teaching of genetics experiment
Pang Xiaoming, Li Yingyue
Beijing forestry university, Beijing, 100083, China
Abstract: The well-designed experiment is a successful case of making full use of scientific research achievements in the teaching of genetic experiment, which includes the experiment of DNA fingerprinting construction and paternity analysis of the seedlings. Through the experiment, the students will have the experience of PCR technology, DNA isolation and the separation of DNA by different methods. Furthermore, the involvement in the experiment will help to strengthen several important concepts in the genetics including gene locus/allele, heterozygosity/homozygosity, diploid/triploid, the Mendelian inheritance laws and DNA fingerprinting etc. Taken together, the experiment will be important to invoke the interest to learn the course for the students.
Key words: genetic marker; genetic experiment; SSR; jujube; molecular genetics
“DNA指紋”是指可以利用DNA差異來(lái)進(jìn)行與傳統(tǒng)指紋相似的個(gè)體身份識(shí)別。DNA指紋是以DNA的多態(tài)性為基礎(chǔ)。SSR(Simple sequence repeat,簡(jiǎn)單重復(fù)序列),又稱微衛(wèi)星DNA,一般是由2~6個(gè)核苷酸堿基組成的基序并串聯(lián)而成的DNA序列,在真核生物基因組中廣泛存在。SSR標(biāo)記具有多態(tài)性高、實(shí)驗(yàn)操作簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性好、可重復(fù)性高、對(duì)DNA模板質(zhì)量和數(shù)量要求均較低的共顯性標(biāo)記,現(xiàn)廣泛應(yīng)用于親本分析、遺傳多樣性研究、指紋圖譜和遺傳圖譜構(gòu)建等方面,是一種目前發(fā)展較為成熟的分子標(biāo)記技術(shù)[1]。
在植物的遺傳及育種試驗(yàn)和實(shí)踐中(如實(shí)生選種中),獲得的子代苗母本來(lái)源是確切知道的,但經(jīng)常缺乏父本信息。利用共顯性分子標(biāo)記技術(shù)結(jié)合統(tǒng)計(jì)分析方法可以幫助我們尋找可能的父本來(lái)源。父本分析(Paternity analysis)對(duì)了解群體間或世代間的基因流動(dòng)及性別選擇適合度有重要的理論意義[2]。SSR的高分辨力及其共顯性遺傳特點(diǎn)使其成為雜交種親本鑒定使用最多的標(biāo)記。
常用的父本分析方法包括排除分析法、最大似然性分析法和父性拆分法等,在植物群體中利用親本排除法進(jìn)行父本分析的例子較多[2]。排除分析法根據(jù)孟德爾遺傳規(guī)律檢測(cè)母本與可疑父本基因型組合能否產(chǎn)生子代基因型,否則排除相應(yīng)可疑父本。另外,也可以利用軟件Cervus 3.0進(jìn)行分析。Cervus 3.0是一款使用共顯性標(biāo)記的軟件,是Marshall于1998年開發(fā)的,這款軟件可以鑒定單親本未知或雙親本未知的情況,基于最大似然法進(jìn)行親本分析,通過(guò)等位基因頻率來(lái)計(jì)算各個(gè)非排除父本作為親生父本的概率,進(jìn)而確定最大可能的父本。用LOD值來(lái)進(jìn)行結(jié)果分析。由于便于操作,是目前最普遍應(yīng)用的親本分析軟件[3]。
該實(shí)驗(yàn)是體現(xiàn)遺傳學(xué)原理和技術(shù)在生產(chǎn)和生活中應(yīng)用的例子,可達(dá)到鞏固和學(xué)習(xí)如下重要知識(shí)點(diǎn)的目的:(1)通過(guò)提取棗樹DNA,熟悉植物DNA的提取步驟;(2)鞏固分離定律和自由組合定律的學(xué)習(xí);(3)鞏固PCR技術(shù)原理;(4)通過(guò)SSR標(biāo)記的檢測(cè),掌握SSR標(biāo)記的原理、檢測(cè)技術(shù)和應(yīng)用;(5)通過(guò)二倍體和多倍體基因型差異,鞏固復(fù)等位基因和基因座等概念;(6)學(xué)習(xí)利用SSR標(biāo)記進(jìn)行親子鑒定的原理和技術(shù)。學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)了解到遺傳學(xué)技術(shù)和理論知識(shí)可解決生產(chǎn)生活中的具體問(wèn)題,可有效調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)遺傳學(xué)知識(shí)和技術(shù)的興趣和熱情,有助于消除科學(xué)研究高不可攀的心理,激發(fā)學(xué)生對(duì)基本實(shí)驗(yàn)和科學(xué)研究的興趣,增強(qiáng)學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。
1 實(shí)驗(yàn)材料及試劑
1.1 實(shí)驗(yàn)材料
冬棗、映山紅、贊皇大棗(3n)、梨棗、柿餅棗和辣椒棗及6個(gè)不同的雜交后代基因型(已知母本為冬棗,假定父本未知)共12個(gè)基因型的植物材料。
1.2 實(shí)驗(yàn)試劑
PCR MIX(北京博邁德科技發(fā)展有限公司),6~8對(duì)SSR引物,瓊脂糖,DNA分子量標(biāo)準(zhǔn),ddH2O,溴酚藍(lán)加樣緩沖液,5×TBE濃貯液〔稱取27.5 g硼酸與54 g Tris堿,稱量20 ml EDTA(0.5 mol/L),加入蒸餾水定容至1 000 mL,待溶解后室溫保存待用〕,使用時(shí)稀釋為0.5×TBE,Goldviewer II(染液)等。
2 實(shí)驗(yàn)方法
2.1 實(shí)驗(yàn)儀器
微量移液器,小型離心機(jī),恒溫水浴鍋,PCR儀,電泳儀,紫外透射儀,照相機(jī)或(國(guó)產(chǎn)凝膠成像系統(tǒng)),槍頭和離心管(使用前高溫滅菌)。
2.2 實(shí)驗(yàn)步驟
(1)DNA提?。簭奈倚?shí)驗(yàn)苗圃采集各植物材料葉片,對(duì)各樣品進(jìn)行準(zhǔn)確編號(hào)記錄,應(yīng)用CTAB法或試劑盒法提取總DNA。
(2)DNA質(zhì)量檢測(cè):取5μL DNA樣品混合1μL 6×Loading Buffer,用0.5×TBE液配制0.8%瓊脂糖凝膠對(duì)總DNA進(jìn)行電泳質(zhì)量檢測(cè);取3 μLDNA樣品液,在超微量紫外分光光度計(jì)上測(cè)量其DNA含量(μg/mL)、A260 nm/A280 nm的值及其在260 nm處的吸收峰,檢測(cè)DNA的純度,對(duì)DNA進(jìn)行稀釋,直至工作濃度10 ng/μL。
(3)SSR-PCR擴(kuò)增:應(yīng)用6對(duì)SSR引物(見表1)進(jìn)行PCR反應(yīng)[4],引物由北京金唯智生物公司合成。熒光引物為M13(-21)-ROX:TGTAAA ACGACGGCCAGT。
表1 SSR引物信息表
20.0 μL PCR反應(yīng)體系包括:2×PCR MIX(10 μL)、DNA模板(1.0 μL),1?M上游引物(1.0 ul),1?M下游引物(1.0 μL)和ddH2O(7.0 μL)。如果采用毛細(xì)管測(cè)序電泳檢測(cè),則體系中加入1 ?M的M13引物3.2 μL。按上述體系混合好后,PCR程序設(shè)置如下:94℃ 5min;94℃ 30s-55℃(相應(yīng)退火溫度)30s-72℃ 45s,30個(gè)循環(huán);94℃ 30s-53℃ 30s-72℃ 30s,8個(gè)循環(huán);72℃ 10min;4℃ forever。
(4)擴(kuò)增產(chǎn)物檢測(cè):擴(kuò)增結(jié)果按照公司提供的手冊(cè)進(jìn)行ABI Prism 3730XL型測(cè)序儀測(cè)序檢測(cè),所得數(shù)據(jù)利用GeneMarker V1.75軟件進(jìn)行讀取?;蛘卟捎?%瓊脂糖凝膠電泳進(jìn)行檢測(cè):用1×TBE液配制70 mL+3.5 μL Goldviewer II;每管加入5 μL溴酚藍(lán)上樣緩沖液,瞬時(shí)離心取10 μL擴(kuò)增產(chǎn)物上樣;穩(wěn)壓100V,電泳1~1.5 h;UVP凝膠成像系統(tǒng)觀察電泳結(jié)果并拍照。
2.3 分析結(jié)果
圖示各品種的基因型,計(jì)算相關(guān)指標(biāo)或采用軟件分析確定子代的未知父本;當(dāng)用于檢驗(yàn)的位點(diǎn)間非連鎖遺傳時(shí),每一個(gè)位點(diǎn)可以計(jì)算出一個(gè)父權(quán)指數(shù)PI(paternity index)值(疑似父親獲得父權(quán)的可能性與失去父權(quán)可能性的比值,也稱為非父排除率),多位點(diǎn)的累積PI值(CPI)等于各位點(diǎn)PI值的乘積,計(jì)算公式為:CPI=PI1×PI2×PI3×…×PIn(1,2,3…n代表第1,2,3…n個(gè)位點(diǎn)的PI值)。由PI值得到的相對(duì)親權(quán)概率RCP=[CPI/(CPI+1)]×100%≥99.73%時(shí),可認(rèn)為疑似親本得到父權(quán),RCP
3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
微衛(wèi)星位點(diǎn)BFU0277的基因分型峰圖如圖1所示。分型結(jié)果理想,可以較為準(zhǔn)確地判斷等位基因大小。由圖1可知贊皇大棗含三等位基因,驗(yàn)證的基三倍體的特點(diǎn),其余樣品為二倍體。二倍體樣品中除梨棗是純合體以外,其他樣品為雜合體。對(duì)除贊皇大棗以外的其他個(gè)體共分析了8對(duì)SSR引物,每個(gè)個(gè)體的基因型見表2。從表2可以看出,11個(gè)個(gè)體在這8個(gè)基因座的基因型是不一樣的,這也構(gòu)成了區(qū)分這11個(gè)樣品的SSR指紋圖譜。
圖1 12個(gè)樣品在BFU0277號(hào)引物中的毛細(xì)管電泳檢測(cè)圖
表2 11個(gè)樣品在8個(gè)基因座的SSR基因型
子代1~5的母本為冬棗,通過(guò)排除分析法,子代1~4不可能以柿餅棗、辣椒棗或梨棗為父本,因?yàn)镾SR等位基因遺傳違反孟德爾遺傳規(guī)律,子代出現(xiàn)與這幾個(gè)疑似親本完全不同的等位基因位點(diǎn),排除它們之間有親緣關(guān)系。而映山紅不能排除為父本。按照方法中所述公式計(jì)算CPI和RCP,結(jié)果見表3,可推測(cè)映山紅為子代1~4的父本。對(duì)于子代5,所有的可能父本都被排除,因此在供選材料中沒(méi)有子代5的父本。而子代6為雙親都未知的個(gè)體,通過(guò)排除法發(fā)現(xiàn),供選親本中沒(méi)有合適的樣本可能為其父母本。
表3 4個(gè)子代的父本分析指標(biāo)
由Cervus 3.0軟件分析發(fā)現(xiàn),子代1~4的父本為映山紅的LOD值見表3,4個(gè)LOD值都大于零,與RCP計(jì)算結(jié)果相一致。對(duì)于子代5,所有的可能父本的LOD值都為負(fù)值;對(duì)于子代6,各種父母本組合的LOD值均為負(fù)值。因此,與排除法所得的結(jié)果相一致,疑似親本中沒(méi)有這兩個(gè)個(gè)體的父(母)本。
4 結(jié)束語(yǔ)
本實(shí)驗(yàn)為基于課題組最新的科學(xué)研究成果設(shè)計(jì)成的學(xué)生容易操作的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,把與實(shí)踐掛鉤的親子鑒定內(nèi)容設(shè)計(jì)到實(shí)驗(yàn)中,可以增加學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣[6]。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果我們看到,本實(shí)驗(yàn)涉及基因位點(diǎn)/等位基因、純合體/雜合體、二倍體/三倍體、孟德爾遺傳規(guī)律和DNA指紋圖譜等多個(gè)(對(duì))重要的遺傳學(xué)概念,使學(xué)生能形象地掌握相關(guān)概念。
根據(jù)學(xué)生專業(yè)和課時(shí)長(zhǎng)短的不同,教師可以對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容有選擇地進(jìn)行。生物科學(xué)和技術(shù)類專業(yè)課時(shí)較長(zhǎng),可以選擇用常規(guī)的CTAB方法進(jìn)行DNA提??;而農(nóng)業(yè)和林業(yè)等應(yīng)用性專業(yè)學(xué)時(shí)相對(duì)較短,可采用試劑盒進(jìn)行DNA提取,以節(jié)省時(shí)間。如果時(shí)間和實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)允許,SSR的產(chǎn)物檢測(cè)可采用毛細(xì)管電泳的方法。而凝膠電泳的方法相對(duì)便宜,時(shí)間短,而且可以更好地鍛煉學(xué)生的動(dòng)手操作能力,有利于學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中自信心的培養(yǎng)。
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新西蘭奧塔哥大學(xué)的一個(gè)研究小組近日發(fā)掘整理出約2700萬(wàn)年前的巨型企鵝化石。據(jù)推測(cè),這種遠(yuǎn)古企鵝體型巨大,身長(zhǎng)能達(dá)到1.5米,體重約60公斤,有著牙一樣的喙和細(xì)長(zhǎng)的腳蹼,比起現(xiàn)在世界上體型最大、約1米高的帝企鵝,這種已經(jīng)滅絕的企鵝算得上是名副其實(shí)的“巨無(wú)霸”,它們不僅擁有更長(zhǎng)的翅膀,而且更適合進(jìn)行長(zhǎng)距離的潛泳,以捕食距離陸地更遠(yuǎn)的水生物。
Y染色體的福音
距今約1.6億年前,人類祖先的Y染色體發(fā)生了巨大的變化,大量的基因不再與X染色體匹配。今天,人類的Y染色體上只有19個(gè)能與X染色體配對(duì)的基因?;谶@種減少的趨勢(shì),一些遺傳學(xué)家認(rèn)為,Y染色體將在460萬(wàn)年內(nèi)失去自己的最后一個(gè)基因。但懷海特基因組研究所的最新研究成果表明,雖然這幸存的19個(gè)基因數(shù)量稀少,但卻非常穩(wěn)定地存在了2500萬(wàn)年之久,因此在可預(yù)見的未來(lái),決定性別的Y染色體并不會(huì)消失。
挑戰(zhàn)“世紀(jì)裂縫”
近日,來(lái)自英國(guó)的兩位勇士湯姆?蘭德爾(Tom Randall)和彼得?惠特克(Pete Whittaker)成功征服了美國(guó)猶他州大峽谷的“世紀(jì)裂縫”。這條長(zhǎng)約50米的“世紀(jì)裂縫”是世界上最長(zhǎng)、最難攀爬的狹窄裂縫。為了挑戰(zhàn)這條還未曾有人成功攀爬過(guò)的裂縫,現(xiàn)年32歲的湯姆和20歲的彼得從兩年前就開始刻苦訓(xùn)練,累計(jì)完成了約5000米的垂直攀爬、25萬(wàn)次仰臥起坐和4萬(wàn)多次引體向上。
機(jī)械獵豹
美國(guó)波士頓動(dòng)力公司近日研發(fā)了一種名叫“獵豹”的機(jī)器人。這種機(jī)械獵豹最高時(shí)速可達(dá)每小時(shí)29公里,打破了麻省理工大學(xué)研發(fā)的機(jī)器人保持了23年的記錄,是世界上跑得最快的有腳機(jī)器人。但因受到動(dòng)力來(lái)源的限制,這個(gè)由美國(guó)國(guó)防部高級(jí)研究計(jì)劃局資助研發(fā)的機(jī)械獵豹,目前還只能在室內(nèi)的跑步機(jī)上奔跑。
“客星”新影
據(jù)《后漢書?天文志》記載,公元185年12月7日,有一顆“客星”出現(xiàn)在天空中。今年年初,美國(guó)宇航局利用四架太空望遠(yuǎn)鏡的數(shù)據(jù)合成了一張“客星”的最新圖像。這顆“客星”代號(hào)為RCW86,是有記錄以來(lái)最古老的超新星。相關(guān)數(shù)據(jù)顯示,這顆超新星距離地球約8000光年,本身的直徑就長(zhǎng)達(dá)85光年。
大熊貓對(duì)環(huán)境也很挑剔!中國(guó)科學(xué)院動(dòng)物研究所魏輔文研究員和他領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)最新的研究發(fā)現(xiàn),大熊貓喜歡在成熟森林或未經(jīng)砍伐和破壞的天然林中游蕩、覓食。因此,他呼吁政府應(yīng)更加重視天然林的保護(hù),以確保大熊貓的生存。這項(xiàng)研究成果刊登在1月20日出版的英國(guó)《自然》雜志的研究亮點(diǎn)欄目。
《北京科技報(bào)》:這次是如何發(fā)現(xiàn)大熊貓偏好的生境的 ?
魏輔文:只有了解大熊貓喜歡怎樣的生境,才能更好地保護(hù)它。我們采用了中國(guó)國(guó)家林業(yè)局組織的第三次全國(guó)大熊貓普查數(shù)據(jù)來(lái)做分析,因?yàn)槟谴纹詹槭菤v史上最為全面的一次,當(dāng)時(shí)共找到了大約1600只大熊貓。研究小組分析了不同生境中大熊貓的數(shù)量,對(duì)森林類型和年齡、樹木直徑、竹子數(shù)量等因素進(jìn)行了分析,考察它們對(duì)大熊貓的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn),竹子的數(shù)量是影響大熊貓分布格局的首要原因。同時(shí),我們也發(fā)現(xiàn),在竹子數(shù)量相當(dāng)?shù)那闆r下,經(jīng)過(guò)砍伐后重生的年輕森林和其他類型的生境相比,大熊貓更愿意選擇生活在未經(jīng)砍伐的,或未曾受到人類活動(dòng)影響的原始林中。
《北京科技報(bào)》:大熊貓為何喜歡成熟的森林?
魏輔文:這是因?yàn)槌墒焐钟懈啻笮茇埲菀撰@得的竹子,也能為大熊貓建窩繁殖提供各種藏身的角落和縫隙。大熊貓不僅需要竹子,同時(shí),原始森林中的大樹對(duì)于大熊貓產(chǎn)仔和育幼也有著重要的作用。
《北京科技報(bào)》:這項(xiàng)研究有何意義?
魏輔文:大熊貓作為動(dòng)物保護(hù)領(lǐng)域的旗艦物種,長(zhǎng)期以來(lái)“大熊貓走到進(jìn)化盡頭”的論點(diǎn)占據(jù)上風(fēng)。后來(lái),我們?cè)谝巴饪疾熘邪l(fā)現(xiàn)野生大熊貓的種群數(shù)量可能遠(yuǎn)超過(guò)人們先前的估計(jì)。要知道野生大熊貓的遺傳多樣性在瀕危食肉動(dòng)物中居于中上等水平,具有復(fù)壯,乃至長(zhǎng)期續(xù)存的進(jìn)化潛力,如果給大熊貓更多的棲息地,大熊貓將有擺脫瀕危的可能。同時(shí),這項(xiàng)研究也為保護(hù)天然林的工作增加了科學(xué)的砝碼,這都將有利于大熊貓的生存。國(guó)家林業(yè)局現(xiàn)正在考慮編寫一部大熊貓保護(hù)的規(guī)劃草案,我們研究后發(fā)表的建議都將是草案的一部分。
《北京科技報(bào)》:下一步的研究方向是什么?
魏輔文:在我20來(lái)年對(duì)大熊貓的保護(hù)工作中,我發(fā)現(xiàn)對(duì)大熊貓的研究是個(gè)循序漸進(jìn)的過(guò)程。找到了大熊貓喜歡的生境,接下來(lái)就是希望能擴(kuò)大適宜大熊貓生存的生境,制定保護(hù)策略的科學(xué)基礎(chǔ)能夠不斷加強(qiáng)。
《北京科技報(bào)》:目前制約大熊貓保護(hù)的屏障有哪些?
關(guān)鍵詞:育種現(xiàn)狀 解決辦法 引導(dǎo)與管理
中圖分類號(hào):S828 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1674-098X(2014)01(c)-0255-02
1 目前在我國(guó)所存在的生豬引種的問(wèn)題
總結(jié)為以下三個(gè)方面,其一,就近幾年而言,雖然我國(guó)高強(qiáng)度引種,但所引進(jìn)的種豬基本上都沒(méi)有本身的數(shù)據(jù)測(cè)定,所以,不合格的種豬被大量的引進(jìn)我國(guó),在種豬引種時(shí)我們已經(jīng)落后了。其二,種豬引進(jìn)的國(guó)家和場(chǎng)地有限,不集中,比較分散的大量引進(jìn)使得效率低下,常規(guī)引種公母比例為1∶8~1∶10,然而優(yōu)秀種公豬在核心育種群中使用達(dá)不到5%,使得資源出現(xiàn)嚴(yán)重浪費(fèi)現(xiàn)象。其三,嚴(yán)重的依賴拿來(lái)主義,沒(méi)有自己的育種體系。
就目前而言,我國(guó)引種短期種豬在性能上得到了很大的改進(jìn),其銷售額增長(zhǎng)的速度也是很可觀的,然而沒(méi)有持續(xù)性的育種基本上就等同于簡(jiǎn)單的繁殖。中國(guó)是生豬生產(chǎn)的大國(guó)家,這一點(diǎn)是不容置疑的,但是對(duì)種豬的育種工作卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到國(guó)際標(biāo)準(zhǔn),更甚者已經(jīng)被養(yǎng)豬發(fā)達(dá)的國(guó)家遠(yuǎn)遠(yuǎn)的拋在后面了。我國(guó)一直成不了養(yǎng)豬發(fā)達(dá)的國(guó)家主要是受到種豬育種的影響,造成這種現(xiàn)象有很多因素,其中較為突出的一些原因如育種目標(biāo)和組織性的缺乏、基礎(chǔ)性育種工作的薄弱、育種工作資金投入不足經(jīng)及利益沖突、育種觀念落后地區(qū),另外,中國(guó)多年的文化歷史形成了特有的消費(fèi)市場(chǎng)以及長(zhǎng)期計(jì)劃經(jīng)濟(jì)等因素,這也使我國(guó)種豬育種系統(tǒng)的發(fā)展受到了限制。育種方面沒(méi)有成熟的系統(tǒng),缺乏長(zhǎng)期性且觀念陳舊,也是育種方面不足的體現(xiàn),性能測(cè)定空白或數(shù)量少、質(zhì)量差、流程缺乏標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化,育種群獨(dú)立分散,有效育種群體規(guī)模小。
國(guó)內(nèi)的生豬育種方面依然存在很多問(wèn)題,但也有國(guó)外無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì),比如,在國(guó)內(nèi)豬養(yǎng)殖場(chǎng)的飼養(yǎng)規(guī)模都很大,資源素材豐富,目前的生產(chǎn)方式發(fā)生了很大的變化,對(duì)優(yōu)良種豬的需求也日益增長(zhǎng),國(guó)內(nèi)在養(yǎng)殖觀念上也產(chǎn)生了巨大的變化,關(guān)于育種方面的知識(shí)也提高了很多,國(guó)家對(duì)此也非常的支持,出臺(tái)了一些相關(guān)政策給予幫助。
2 動(dòng)物育種技術(shù)的發(fā)展始終跟隨著遺傳學(xué)理論發(fā)展,只有當(dāng)遺傳學(xué)理論的研究更深一步時(shí),動(dòng)物育種技術(shù)才能取得進(jìn)步
我國(guó)從20世紀(jì)中期開始采用現(xiàn)代育種技術(shù)以來(lái),同國(guó)外育種進(jìn)程一樣先后經(jīng)歷了表型值選擇、育種值選擇、基因型選擇的過(guò)程。經(jīng)過(guò)半個(gè)多世紀(jì)的不斷創(chuàng)新應(yīng)用與實(shí)踐,總結(jié)了以下幾點(diǎn)成就:根據(jù)性狀表型值的高低進(jìn)行選擇,這一點(diǎn)做的很好,雖然這種方法進(jìn)展較慢且穩(wěn)定性較差,仍有參考價(jià)值;動(dòng)物模型最佳線性無(wú)偏干預(yù)方法的應(yīng)用,使得育種值的估計(jì)可以充分利用不同親屬的信息,能夠在對(duì)場(chǎng)、年度及其他環(huán)境效應(yīng)進(jìn)行估計(jì)的同時(shí)預(yù)測(cè)出個(gè)體的育種值,從而指導(dǎo)科學(xué)、準(zhǔn)確地選種?,F(xiàn)今中國(guó)場(chǎng)內(nèi)性能檢測(cè)出現(xiàn)的主要問(wèn)題為測(cè)定規(guī)模普遍較小,銷售和育種之間的矛盾突顯,留種在前,測(cè)定在后,監(jiān)督機(jī)制不夠強(qiáng)硬,導(dǎo)致數(shù)據(jù)的不真實(shí)性,數(shù)據(jù)記錄方式不正規(guī),為性能測(cè)定而測(cè)定,測(cè)定結(jié)果沒(méi)有得到充分利用。而許多種豬育種場(chǎng)流動(dòng)性大和育種組織工作混亂等種種原因不能持之以恒地按照老規(guī)章制度的育種規(guī)劃進(jìn)行性能測(cè)定,或者在測(cè)定過(guò)程中由于人為因素(如測(cè)定人員的熟練程度不夠和責(zé)任心不強(qiáng)等)或儀器因素(測(cè)定所用的儀器不夠精密以及繼續(xù)使用已損壞的儀器測(cè)定等)而導(dǎo)致數(shù)據(jù)缺乏真實(shí)性。
目前國(guó)家對(duì)育種工作非常重視,因此在人力和財(cái)力方面的投放也加大了,但是育種的研究成果只停留在理論研究上而沒(méi)有付諸于實(shí)踐,所以,并沒(méi)有對(duì)育種的進(jìn)展和經(jīng)濟(jì)產(chǎn)生任何的效益,即使部分研究成果進(jìn)行實(shí)踐,因?yàn)橛行畔⒌姆答佉约坝辛Φ暮献鳈C(jī)制不足等等原因,也同樣對(duì)育種工作起不到任何有益的作用。但是我們依然可以看到豬育種基礎(chǔ)投入有了較好的進(jìn)展。此外,國(guó)內(nèi)的豬育種所采用的參數(shù)設(shè)置主要以加拿大育種體系為主要參考,如多種參數(shù)的計(jì)算,包括育種值的遺傳參數(shù)、表型性狀的校正參數(shù)、計(jì)算育種值的遺傳參數(shù)、計(jì)算選擇指數(shù)的經(jīng)濟(jì)參數(shù),這些參數(shù)是根據(jù)加拿大的育種體系的計(jì)算方式并不適用于我國(guó)的育種要求,我們需要鉆研并建立屬于自己并符合我國(guó)育種需求的參數(shù)體系,這是現(xiàn)在首當(dāng)其沖的任務(wù)。
3 聯(lián)合育種及其意義
所謂的聯(lián)合育種是指多組核心育種結(jié)合發(fā)展,是在所指定范圍內(nèi)的進(jìn)行的跨場(chǎng)的種豬遺傳評(píng)估。這樣做的目的是實(shí)用種豬的優(yōu)育和選擇,使后期的豬群能夠遺傳更多的優(yōu)良基因。育種工作是一份長(zhǎng)期的工作,這個(gè)過(guò)程需要耗費(fèi)很多的物力和財(cái)力,所以很多公司前期對(duì)于工程的投入比較積極可是后期沒(méi)有好的經(jīng)濟(jì)回報(bào)就會(huì)減少人力物力的投入,從而使育種工作不能很好的進(jìn)行甚至被終止。有一部分企業(yè)和豬場(chǎng)抵御不了利益的誘惑,在生豬價(jià)格較低的情況下賣掉,此時(shí)的生豬還沒(méi)有達(dá)到測(cè)定的體重,這都會(huì)影響數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和完整性,從而阻礙了育種工作的進(jìn)展。國(guó)內(nèi)育種工作的系統(tǒng)仍不完善,各部門、各企業(yè)之間缺少溝通交流和探討,都習(xí)慣于自行研究。因?yàn)殛P(guān)系到企業(yè)自身的利益,絕大部分的企業(yè)或種豬場(chǎng)都不會(huì)主動(dòng)的貢獻(xiàn)出自己所擁有的優(yōu)良種公豬來(lái)實(shí)現(xiàn)跨場(chǎng)聯(lián)合育種。更甚的是,經(jīng)濟(jì)利益驅(qū)使下,市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越激烈,如果企業(yè)或種豬場(chǎng)都覺(jué)得自己所擁有的育種方式比同行更科學(xué)、先進(jìn)、優(yōu)良,更不可能把育種方式公布于眾,這使得育種工作發(fā)展緩慢,效果不明顯。種種情況導(dǎo)致只有少數(shù)專業(yè)的育種公司在有規(guī)模有組織的開展育種工作。聯(lián)合育種工作包含:種豬登記、統(tǒng)一規(guī)范的生產(chǎn)性能測(cè)定、統(tǒng)一數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)、跨場(chǎng)聯(lián)合遺傳評(píng)估、種豬跨場(chǎng)選擇與利用、人工授精體系以及網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)七項(xiàng)內(nèi)容。
聯(lián)合育種行動(dòng)的開展對(duì)我國(guó)的飼養(yǎng)種豬行業(yè)帶來(lái)了福音。原因分為四點(diǎn):1.可有效的增加種公畜的遺傳變異,增加了可選性,同時(shí)也避免了因封鎖核心育種所導(dǎo)致的退化。2.可將最新的現(xiàn)代育種方式方法和理論應(yīng)用于其中。3.將育種效率提高,并將成本控制在最低。4.因信息的透明話,可以進(jìn)行公平公正公開的競(jìng)爭(zhēng)?,F(xiàn)如今我國(guó)的都在進(jìn)行種豬編號(hào)注冊(cè)的一種登記方法,名為“品種登記編號(hào)系統(tǒng)”這也是按照種豬登記技術(shù)規(guī)范的要求對(duì)純種豬進(jìn)行登記。建立國(guó)家育種中心或成立聯(lián)合育種協(xié)作組,制定全國(guó)性的育種方案和方向,收集和匯總并整理測(cè)定數(shù)據(jù),制定統(tǒng)一規(guī)范的性能測(cè)定方法,建立供全國(guó)查詢的數(shù)據(jù)記錄信息網(wǎng)絡(luò);加強(qiáng)以華東、華南、華北和華中區(qū)域性育種中心聯(lián)合,片區(qū)性育種中心除了負(fù)責(zé)該區(qū)域育種工作的統(tǒng)籌安排以及數(shù)據(jù)的初步整理和分析外,還需將所得原始數(shù)據(jù)及初步分析結(jié)果報(bào)至國(guó)家育種中心或聯(lián)合育種協(xié)作組,并且要加強(qiáng)各區(qū)域間育種工作的協(xié)作力度;建立以省畜牧獸醫(yī)研究所為主導(dǎo)、各高??蒲屑夹g(shù)為支撐的省級(jí)育種中心,主要負(fù)責(zé)本省各生豬企業(yè)或種豬育種場(chǎng)的育種分工,紡一培訓(xùn)基層育種工作人員,落實(shí)數(shù)據(jù)測(cè)定的各項(xiàng)工作,監(jiān)督育種工作按期進(jìn)行和數(shù)據(jù)測(cè)定的真實(shí)性,積極聯(lián)合各高校科研技術(shù)力量和設(shè)備實(shí)際運(yùn)用于育種工作中;各生豬企業(yè)或種豬育種場(chǎng)負(fù)責(zé)各項(xiàng)育種工作的實(shí)際開展,具體實(shí)施育種措施,負(fù)責(zé)測(cè)定種豬性能的各項(xiàng)指標(biāo)。經(jīng)多年實(shí)際觀察得出,保證育種成果的關(guān)鍵是各生豬企業(yè)或種豬育種場(chǎng)保證檢測(cè)數(shù)據(jù)的可靠性和精準(zhǔn)性。所以,每個(gè)級(jí)別的部門都各自負(fù)責(zé)掌握自己的職責(zé),上一級(jí)所得到的測(cè)定數(shù)據(jù)都是由下一級(jí)反應(yīng)上來(lái)的,通過(guò)對(duì)這些數(shù)據(jù)研究、統(tǒng)一,設(shè)定出一套正確的育種方案,然后督促下級(jí)部門對(duì)該方案的實(shí)施。上一級(jí)部門適時(shí)通報(bào)下一級(jí)的育種工作進(jìn)展,對(duì)進(jìn)展滯后的企業(yè)或育種場(chǎng)進(jìn)行通報(bào)并采取一定的處罰措施,對(duì)進(jìn)展超前的則通報(bào)表?yè)P(yáng)并預(yù)以獎(jiǎng)勵(lì)。
4 努力推進(jìn)配套系與聯(lián)合育種相結(jié)合
大部分的企業(yè)不會(huì)將自己性能優(yōu)良的配套系主動(dòng)的奉獻(xiàn)出來(lái),因?yàn)檫@關(guān)系到他們自身的利益和商業(yè)競(jìng)爭(zhēng),從而出現(xiàn)了聯(lián)合育種的積極性低現(xiàn)象。所以想要防止這種現(xiàn)象的發(fā)生,我們可以通過(guò)各企業(yè)或育種場(chǎng)分工協(xié)作的方式,各個(gè)企業(yè)或育種場(chǎng)在上一級(jí)育種部門的協(xié)調(diào)分工與技術(shù)支持和監(jiān)督下分別培育同性能的配套系,而后再進(jìn)行聯(lián)合育種。將配套系育種有效的結(jié)合全國(guó)性聯(lián)合育種,推進(jìn)了全國(guó)的聯(lián)合育種的發(fā)展,同時(shí)也化解了部分存在于聯(lián)合育種中的問(wèn)題,完善了育種系統(tǒng),使全國(guó)性聯(lián)合育種更為完整。
以上論述得出,改良遺傳必要的基礎(chǔ)條件是純種豬登記,統(tǒng)一的種豬性能測(cè)定和場(chǎng)內(nèi)遺傳評(píng)估體系是我國(guó)種豬場(chǎng)遺傳改良的基本點(diǎn),人工授精作為跨場(chǎng)遺傳聯(lián)系的紐帶和種豬場(chǎng)利用的紐帶,這些都是聯(lián)合育種必不可少的組成成分。聯(lián)合育種長(zhǎng)期的束縛得不到有效發(fā)展,陳舊的觀念也重要因素之一,摒棄老的觀念,使其新陳代謝,可以有效的推動(dòng)聯(lián)合育種工作的發(fā)展,然而觀念的轉(zhuǎn)變不是一朝一夕,不是一個(gè)企業(yè)就能完成的,所以,需要大部分的企業(yè)先自身建立完整的企業(yè)觀念,不僅要樹立戰(zhàn)略發(fā)展觀還要有合作觀,以身作則,配合政策的引導(dǎo)和管理,事半功倍。
關(guān)鍵詞:生物技術(shù) 發(fā)展 人類
一、引言
1917年匈牙利工程師K.Ereky首次使用“生物技術(shù)”這一名詞時(shí),其原意是指用甜菜作為飼料進(jìn)行大規(guī)模養(yǎng)豬,即把生物原料轉(zhuǎn)變成產(chǎn)品。
1982年國(guó)際經(jīng)濟(jì)合作及發(fā)展組織提出的生物技術(shù)定義為:“生物技術(shù)是應(yīng)用自然科學(xué)及工程學(xué)原理,依靠生物作用劑的作用將物料加工以提供提品為社會(huì)服務(wù)的技術(shù)”。這里所謂的“生物作用劑”是指酶,整體細(xì)胞或生物體,一般也稱生物催化劑。1997年加拿大提出的定義:“生物技術(shù)是指自然或人工狀態(tài)下,直接或間接地將科學(xué)和工程學(xué)方法應(yīng)用魚有機(jī)體的活體或部分組織,以實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)和服務(wù)過(guò)程進(jìn)行創(chuàng)新或改進(jìn)現(xiàn)狀的目的”。2001年美國(guó)認(rèn)為:生物技術(shù)是應(yīng)用分子和生物細(xì)胞的工藝來(lái)解決問(wèn)題、進(jìn)行研究、生產(chǎn)產(chǎn)品并提供服務(wù)。
總之,生物技術(shù)是一門多學(xué)科、綜合性的技術(shù)科學(xué),最終目的是建立生產(chǎn)過(guò)程或?yàn)樯鐣?huì)服務(wù)。其中涉及到的學(xué)科包括生物學(xué)、化學(xué)、工程學(xué)、醫(yī)學(xué)、藥學(xué)和農(nóng)學(xué)等。
二、生物技術(shù)在食品工業(yè)的應(yīng)用
應(yīng)用于食品工業(yè)的主要生物技術(shù)包括基因工程、細(xì)胞工程、酶工程和發(fā)酵工程4個(gè)方面內(nèi)容。
基因工程又稱為DNA重組技術(shù),是以分子遺傳學(xué)為理論基礎(chǔ),以分子生物學(xué)和微生物學(xué)的現(xiàn)代方法為手段,將不同來(lái)源的基因按預(yù)先設(shè)計(jì)的藍(lán)圖,在體外構(gòu)建雜種DNA分子,然后導(dǎo)入活細(xì)胞,以改變生物原有的遺傳特性、獲得新品種、生產(chǎn)新產(chǎn)品。它是現(xiàn)代生物技術(shù)的核心內(nèi)容,可以將此技術(shù)應(yīng)用于食品包裝、食品保藏、貯運(yùn)等中,以改變包裝材料,降低生產(chǎn)成本;延長(zhǎng)食物的貯藏期,改變傳統(tǒng)的貯運(yùn)方式。如通過(guò)轉(zhuǎn)基因技術(shù)生產(chǎn)的延熟番茄,主要通過(guò)乙烯合成途徑調(diào)控,抑制乙烯合成,從而達(dá)到延遲成熟、耐貯藏的目的。
細(xì)胞工程是指應(yīng)用現(xiàn)代細(xì)胞生物學(xué)、發(fā)育生物學(xué)、遺傳學(xué)和分子生物學(xué)的理論與方法,按照人們的需要和設(shè)計(jì),在細(xì)胞水平上的遺傳操作,重組細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和內(nèi)含物,以改變生物的結(jié)構(gòu)和功能,即通過(guò)細(xì)胞融合、核質(zhì)移植、染色體或基因移植以及組織和細(xì)胞培養(yǎng)等方法,快速繁殖和培養(yǎng)出人們所需要的新物種的生物工程技術(shù)。細(xì)胞工程作為科學(xué)研究的一種手段,已經(jīng)滲入到生物工程的各個(gè)方面,成為必不可少的配套技術(shù)。在食品等領(lǐng)域中,細(xì)胞工程正在為人類做出巨大的貢獻(xiàn)。羅自生等報(bào)道,在搖床轉(zhuǎn)速160r/min、pH為4.5、溫度為25℃時(shí),固定化醋酸桿菌細(xì)胞能有效地脫除柑桔汁中由檸堿所引起的苦味,并且固定化細(xì)胞的熱穩(wěn)定性比游離細(xì)胞好。
酶工程是生物技術(shù)的一個(gè)重要組成部分,指在一定的生物反應(yīng)器內(nèi),利用酶的催化作用,進(jìn)行物質(zhì)轉(zhuǎn)化的技術(shù),可應(yīng)用于食品生產(chǎn)過(guò)程中物質(zhì)的轉(zhuǎn)化,如纖維素酶在果汁生產(chǎn)、蔬菜汁生產(chǎn)、速溶茶生產(chǎn)、醬油釀造、制酒等食品工業(yè)中應(yīng)用。
發(fā)酵工程是生物工程技術(shù)的重要組成部分,是生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)的重要環(huán)節(jié),是通過(guò)現(xiàn)代工程技術(shù)手段,利用微生物的某種特定功能,產(chǎn)生有用的物質(zhì)或使微生物直接參與控制某些生產(chǎn)過(guò)程的技術(shù)。人們熟知的利用酵母菌發(fā)酵制造啤酒、果酒、工業(yè)酒精;利用乳酸菌發(fā)酵制造奶酪和酸牛奶等都是這方面的例子。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,發(fā)酵技術(shù)也有了很大的發(fā)展,并且已經(jīng)進(jìn)入能夠人為控制和改造微生物,使這些微生物為人類生產(chǎn)產(chǎn)品的現(xiàn)酵工程階段?,F(xiàn)酵工程作為現(xiàn)代生物技術(shù)的一個(gè)重要組成部分,具有廣闊的應(yīng)用前景。
三、當(dāng)今中國(guó)的前沿生物技術(shù)
在納米藥物載體、納米生物材料、納米生物傳感器等的研究和應(yīng)用方面取得了重要的進(jìn)展。多項(xiàng)高靶向、緩解納米以藥制劑進(jìn)入臨床研究。3項(xiàng)納米藥物制劑完成臨床前研究,已經(jīng)申報(bào)臨床批件的納米藥物制劑。自主研發(fā)了多項(xiàng)納米生物材料產(chǎn)品,主要包括膽道支架、骨修復(fù)用納米生物材料、心血管修復(fù)用納米生物材料等。在納米生物器件研發(fā)方面也取得了重大突破。
DNA受損細(xì)胞自我清除的內(nèi)在機(jī)理研究取得種重要進(jìn)展;在抗病毒天然免疫信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)分子機(jī)制領(lǐng)域取得重要原創(chuàng)新突破;在神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子和受體復(fù)合物結(jié)構(gòu)研究方面取得重要進(jìn)展;高發(fā)及突發(fā)傳染病重要病原微生物蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)研究取得重大突破。
癌癥基因組研究發(fā)現(xiàn)多個(gè)潛在的藥物靶點(diǎn);全基因組功能區(qū)DNA甲基化監(jiān)測(cè)方法大幅度降低成本;開發(fā)出新一代磷酸化多肽高選擇性富集技術(shù);蛋白質(zhì)相互作用技術(shù)研究取得重大進(jìn)展;建立了先進(jìn)的時(shí)間分辨免疫學(xué)檢測(cè)技術(shù)平臺(tái)及抗體制備平臺(tái)技術(shù)。
開發(fā)蛋白質(zhì)鑒定軟件性能達(dá)到世界先進(jìn)水平。中國(guó)科學(xué)院計(jì)算機(jī)技術(shù)研究所對(duì)一系列質(zhì)譜數(shù)據(jù)分析和蛋白質(zhì)及其修飾鑒定核心算法研究,實(shí)現(xiàn)了多種蛋白質(zhì)庫(kù)檢索關(guān)鍵技術(shù),在此基礎(chǔ)上開發(fā)了穩(wěn)定可靠的蛋白質(zhì)鑒定軟件PFind單機(jī)版和并行版。
完成工業(yè)生物過(guò)程生物信息數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì),提出阿維鏈霉菌胞內(nèi)蛋白酶譜研究方法,解決了阿維菌素生產(chǎn)的瓶頸;運(yùn)用計(jì)算機(jī)導(dǎo)向藥物分子設(shè)計(jì),發(fā)現(xiàn)離子通道阻斷劑;開展多囊腎病治療藥物先導(dǎo)化合物的設(shè)計(jì),確定5種優(yōu)選化合物,并完成了化合物的放大合成,為后續(xù)研究奠定了基礎(chǔ);研發(fā)一批用于重大疾病臨床診斷、治療及預(yù)后判斷的試劑盒、生物芯片和預(yù)測(cè)模型;肺癌的分子分型基礎(chǔ)上的個(gè)體化治療研究取得顯著進(jìn)展。
級(jí)別:北大期刊
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