现代生物育种技术范文

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篇1

关键词：甘薯（Ipomoea batatas）；现代生物技术；育种；诱变育种；细胞工程；分子标记；基因工程

中图分类号：S531；Q789 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2016）11-2721-06

DOI：10.14088/ki.issn0439-8114.2016.11.001

Application of Modern Biotechnology in Ipomoea batatas Breeding

YANG Han1，CHAI Sha-sha2，SU Wen-jin2，LEI Jian2，WANG Lian-jun2，SONG Zheng2，LIU Yi3，YANG Xin-sun2

（1.College of Plant Science and Technology， Huazhong Agricultural University， Wuhan 430070， China；2. Institute of Food Corps， Hubei Academy of Agricultural Sciences， Wuhan 430064， China；3. Agronomy College， Yangtze University， Jingzhou 434023， Hubei， China）

Abstract：The modern biotechnology has overcome the difficulties which could not be solved in the past in Ipomoea batatas breeding.Mutation breeding， cell engineering， molecular markers，genetic engineering etc.， are playing very important roles in Ipomoea batatas breeding for high yield， good quality，resistance to diseases and pests and other characteristics.The research and utilization of mutation breeding， cell engineering，molecular markers and genetic engineering in Ipomoea batatas breeding are reviewed in this paper.

Key words：Ipomoea batatas； modern biotechnology； breeding； mutation breeding； cell engineering； molecular marker； genetic engineering

甘薯（Ipomoea batatas）属旋花科甘薯属，为一年生或多年生蔓生草本，是中国的重要粮食作物、饲料作物和新型生物能源作物，具有极高的经济价值。甘薯含有60%～80%的水分，10%～30%的淀粉（支链淀粉含量高，易被人体消化吸收），5%左右的糖分，还富含人体必需的多种维生素（VA、VE、VB1、VB2、VC等）、氨基酸（赖氨酸含量较高）、蛋白质、脂肪、膳食纤维以及钙和铁等多种矿物质。甘薯中的活性化学物质（脱氢表雄酮）可以抑制癌症和预防癌细胞增殖[1]。因此，培育出高产、稳产、优质的品种及各类不同用途和种类的品种如食用、加工用、饲料用、茎尖菜用等[2]具有非常重要的现实意义。但是由于甘薯的高度杂合性、杂交不亲和性、遗传资源匮乏、遗传基础狭窄、优异近缘野生种利用困难和病虫害、病毒病危害严重[3]，极大地制约了甘薯的生产和发展。但传统育种模式周期长，品种改良进度缓慢，难以满足发展需求。生物育种是目前应用推广最为迅速的技术，它突破了传统育种的局限性，有利于加速培育高产、优质、抗逆、广适的新品种。本文重点介绍近年来几种主要生物技术，包括诱变育种、细胞工程、分子标记辅助选择育种和基因工程在甘薯育种中的发展与应用。

1 诱变育种

甘薯是一种无性繁殖作物，其自然变异和人工诱变产生的变异，是甘薯育种重要的变异来源，因此诱变育种一直是甘薯育种的一条重要途径，也是发展比较早的一种技术。

在自然条件下，由于外界环境的变化和遗传结构的不稳定性，植物本身会发生自发突变，但是这类突变发生的频率较低。自然变异突变体的选择、鉴定是甘薯种质创新的主要途径。张连顺等[4]从抗薯瘟病的闽抗329中选育出了兼抗蔓割病、藤蔓旺盛的闽抗330，张永涛等[5]、李培习等[6]分别从高抗根腐病的徐薯18芽变体中选育出了兼抗茎线虫病的临选1号和富贵1号。

辐射诱变的方式包括χ射线、60Co处理、80 Gy γ射线处理、搭载返回式卫星进行空间诱变处理等。但诱发突变的方向难以控制，有利突变频率不够高。通过辐射诱变育种加以多年筛选获得了比较好的品种如较徐薯18高抗黑斑病的品系农大601[7]和抗线虫扩展、薯皮色同质、干物率高、食味优、高胡萝卜素突变体及淀粉类型和紫色素类型育种材料[8]。

化学诱变具有专一性强、突变频率高，突变范围大的特点，为多基因点突变，诱变后代的稳定过程较短，可以缩短育种年限。Luan等[9]用EMS处理鲁薯8号愈伤组织，并通过离体筛选，获得3个耐盐突变体株系（ML1，ML2，ML3）。王凤保等[10]用0.05%秋水仙素和2%二甲基亚砜混合水溶液处理秦薯1号甘薯种子，选育出高产、高淀粉、低β-淀粉酶活性、高蛋白质、高铁、早熟的短蔓型甘薯新品种短蔓3号。王芳等[11]用0.5% NaN3处理澳大利亚Au1990sp紫甘薯的胚性细胞团，选育出品种适应性广、产量高、品质佳、抗性强的甬紫薯1号。

2 细胞工程

甘薯细胞工程主要有体细胞胚发生、原生质培养、细胞悬浮培养、茎尖分生组织培养等，在种质资源创新、新品种选育和脱毒苗工厂化生产等方面具有广阔的应用前景。目前主要通过茎尖诱导体细胞胚胎的植株再生。利用甘薯茎尖培养诱导得到胚性愈伤后，通过液体振荡悬浮培养可以迅速增殖，利用农杆菌介导、基因枪、电激等方法研究甘薯的遗传转化。在此过程中，常常会出现自发变异，通过对这些突变体进行筛选，也可以用于甘薯新品种选育[12]。

甘薯容易侵染的病毒和类病毒种类较多，加上甘薯属于无性繁殖作物，病毒能够在植株体内不断增殖积累，使甘薯病毒病的危害逐年加重，造成了大幅度的减产。利用甘薯茎尖病毒含量低或不带病毒的特点，通过茎尖分生组织培养可以生产甘薯无毒苗。脱毒甘薯增产效果显著，根茎叶生长旺盛，光合效率高，抗逆能力强[13]。经检测确定为不带病毒的组培苗可以进行快繁和原种生产。

3 分子标记辅助选择育种

分子标记在甘薯遗传育种中的应用是利用标记将不同甘薯品种DNA序列上的多态性体现出来，可利用其进行种质鉴定、基因定位、遗传图谱构建和辅助育种等并最终应用到生产实践中。在作物遗传改良过程中，形态标记、细胞学标记和同工酶标记等已很难满足对它们的基因组进行更详细研究的需要。随着分子生物学的发展，产生了多种基于DNA多态性的分子标记技术，在甘薯育种中应用较多的是RAPD、AFLP、ISSR、SCAR和SNP等。

3.1 构建甘薯分子遗传图谱

由于甘薯的遗传背景较复杂，对甘薯基因组的研究较滞后，分子标记的数量和种类相对匮乏，分子遗传图谱的构建要落后于水稻、玉米等作物。Kriegner等[14]在2003年用AFLP技术构建了首张甘薯遗传连锁图，632个母本标记和435个父本标记分别排列在Tanzania的90个连锁群和Bikilamaliya的80个连锁群上，共定位了1 100个AFLP标记，平均遗传距离为5.9 cM。随着甘薯栽培种转录组测序的完成和分子标记技术的发展，李爱贤等[15]在2010年利用SRAP标记构建了漯徐薯8号和郑薯20连锁图谱，漯徐薯8号的81个连锁群由473个SRAP标记组成，总图距为5 802.46 cM，标记间距为10.16 cM，郑薯20的66个连锁群由328个SRAP标记组成，总图距为3 967.90 cM， 标记间距为12.02 cM。Zhao等[16]在2013年利用AFLP和SSR标记构建了徐781（高抗茎线虫病）和徐薯18（高抗茎线虫病）的连锁图，徐薯18的90个连锁群含有1 936个AFLP和141个SSR标记，总图距为8 184.5 cM，标记间距为3.9 cM；徐781的90个连锁群含有1 824个AFLP和130个SSR标记，总图距8 151.7 cM，标记间距为4.2 cM。这也是到目前为止标记密度最高、基因组覆盖率最广的甘薯栽培品种分子标记遗传图谱。

3.2 绘制指纹图谱，鉴定甘薯品种

甘薯是一种无性繁殖作物，其品种数量多、同种异名、同名异种的情况比较普遍，在甘薯的生产过程中容易出现品种间混淆的情况，使得品种鉴定困难，影响品种的改良和育种。随着分子生物学的快速发展，DNA分子标记技术已成为指纹图谱构建和品种鉴定的主要方法。指纹图谱能够在分子水平上鉴别生物个体之间的差异，可以有效克服形态和生化上的局限性，是甘薯品种鉴别的重要工具，在生产实践上具有重要意义。

目前用来作DNA指纹图谱的标记主要有RAPD、SSR、ISSR、AFLP、SRAP等。Arthur等[17]应用RAPD标记分析在美国8个州种植的甘薯品种“Jewel”的无性系，发现其中5个的多态性谱带在7.1%～35.7%之间，表明RAPD标记可以检测无性系中的变异。王红意等[18]研究表明通过RAPD标记产生的指纹图谱可以将30个中国甘薯主栽品种分为3类。罗忠霞等[19]采用EST-SSR标记，利用2对引物将52份甘薯品种区分开，建立了52份甘薯品种的指纹图谱。季志仙等[20]利用ISSR技术对不同引物获得的指纹图谱进行了分析，发现利用2对引物即可将供试的17份甘薯品种区分为4类。蒲志刚等[21]利用AFLP技术通过五对引物构建出47个品种南瑞苕的指纹图谱，将其分为5类。张安世等[22]利用SRAP技术通过2对引物构建出22种甘薯品种的DNA指纹图谱，将其分为7类，随后又利用ISSR技术通过3对引物将22种甘薯品种分为4类[23]。

3.3 甘薯基因定位和DNA分子标记辅助选择育种

甘薯许多重要的农艺性状如块根产量、品质（淀粉含量、胡萝卜素含量）、抗病性（茎线虫病、根腐病和黑斑病）等都属于多基因控制的数量性状，在甘薯分子连锁图谱的基础上，对重要农艺性状进行QTL定位，进而克隆相关性状的主效基因，是甘薯育种研究的重要方向。DNA分子标记辅助选择育种具有方便、快捷、准确等特点，且较少受季节、发病条件、发育条件、鉴定方法等因素的限制，可以在低世代进行早期选择，更适合目前育种的需要。目前该技术已广泛应用于甘薯的育种研究中。

Ukoskit等[24]利用甘薯易感根线虫病品种与抗根线虫病品种杂交，用760个RAPD引物对2亲本和F1分离群体进行分析，筛选出1个抗根线虫病的基因。柳哲胜[25]用RAPG法和改进的SSAP技术对农大603和徐薯18的基因组进行抗茎线虫病相关基因的分析，结果显示由片段54设计的引物在抗病和感病品种之间扩增出多态性带，推测片段54是与甘薯抗茎线虫病有关的RGA（Resistance gene analog），并得出甘薯MIPS基因可能与甘薯抗茎线虫病有关。周忠等[26]对高抗茎线虫病的徐781和高感茎线虫病的徐薯18的后代进行抗病性鉴定和RAPD分析，得到与抗茎线虫病基因相连锁的RAPD标记OPD0l-700，经证明，该标记可作为甘薯抗茎线虫病辅助育种的分子标记，并在甘薯育种尤其是抗病品种选育中发挥较大的作用。王欣等[27]利用对高抗亲本徐781和高感亲本徐薯18的F1分离群体的161个品系进行OPD01-700的克隆和测序，成功地将OPD689标记转化为SCAR标记，初步验证结果与田间鉴定结果基本一致，初步建立了甘薯抗茎线虫病育种分子标记辅助选择技术。袁照年等[28]以金山57×金山630的杂交F1分离群体为材料，按F1单株抗性分群，建立薯瘟病抗病池和易感池，分别以其为模板进行RAPD分析，结果显示其中S213-500在抗感池和易感池间显示多态性，可以作为抗Ⅰ型薯瘟基因的连锁标记，在鉴定甘薯抗I型薯瘟病方面具有应用价值。苏文瑾等[29]在已有的高抗根腐病品种徐薯18与高感品种胜利百号F1分离群体抗性鉴定的基础上，采用分离群体混合分析法（BSA）与AFLP技术相结合，发现显性标记Eco（45）-Mse（45）与感病基因连锁，对甘薯抗根腐病的遗传改良具有指导意义。蒲志刚等[30]以南薯88等12个抗感黑斑病品种为材料，建立了甘薯黑斑病的AFLP分子标记体系，并用该体系找到了与甘薯抗黑斑病紧密相关的特异性DN段，为甘薯抗黑斑病分子标记辅助育种奠定了基础。

吴洁等[31]利用甘薯高淀粉品种绵粉1号和甘薯低淀粉品种红旗4号杂交F1代分离群体采用SRAP分子标记，将1个与淀粉含量相关的QTL定位到绵粉1号遗传图的第三连锁群上。蒲志刚等[32]利用甘薯高淀粉品种绵粉1号与甘薯低淀粉品种红旗4号杂交F1代分离群体，在绵粉1号遗传图的第二连锁群上检测到E1M7-2可作为淀粉的临近QTL。李爱贤等[33，34]以高淀粉、低胡萝卜素含量的甘薯品种漯徐薯8号和低淀粉、高胡萝卜素含量的甘薯品种郑薯20杂交得到的F1分离群体，采用SRAP分子标记的方法在父本郑薯20的Z31连锁群上检测到1个与淀粉含量相关的QTL，并检测到17个与甘薯β-胡萝卜素含量相关的QTLs，其中10个定位在郑薯20图谱上，7个定位在漯徐薯8号图谱上。

3.4 甘薯转录组测序和分子标记的开发

转录组测序（RNA-seq）操作简单，不局限于已知的基因组序列信息，可获得低丰度表达基因，具有通量高、灵敏度高、成本低及应用领域广等优点。转录组研究是基因功能与结构研究的基础和出发点，利用新一代高通量测序，能够快速全面地获得某一物种目标细胞在某一特定状态下的全部RNA序列的信息，例如发现新转录本、了解基因的表达量、挖掘单核苷酸多态性（SNP）、结构性变异等[35]。目前，测序技术已成为分子生物学研究中最常用的技术。相比于其他作物，甘薯的基因数据资源极少，这给甘薯的分子生物学研究带来极大的不便。Gu等[36]应用Illumina的RNA-Seq技术对不同的甘薯组织与发育阶段进行高通量的转录组测序，通过对甘薯的转录组从头组装、基因注释和代谢通路分析，得到了大量重要的转录本信息，如淀粉合成、抗盐、抗旱、转座子和病毒等相关基因。Tao等[37]利用Illumina数字基因表达（DGE）标签分析甘薯的7个组织的转录组的差异，鉴定出大量的差异和特异表达的转录本，主要涉及病毒基因组的基因表达方式、淀粉代谢、潜在耐逆性和抗虫性等方面。

转录组测序的高通量特点使分子标记的大规模发掘得以实现。基于转录组测序开发的分子标记主要为SSR和SNP。Wang等[38]采用同样的方法获得56 516个unigenes，基于与已知的蛋白序列的相似性搜索，总共鉴定发掘出114个cDNA的潜在的SSRs。Xie等[39]通过对紫薯转录组的高通量测序，获得58 800个unigenes，发掘出851个潜在的SSRs。SNP是基因组中最普遍的遗传变异，有着分布广、数量多、遗传稳定性高、密度高、易于实现分析自动化等诸多优点，是构建遗传图谱、完成分子标记辅助育种的一种非常重要的遗传标记，新一代的高通量测序平台为SNP位点的检测提供了强有力的技术支持。许家磊[35]在淀粉含量、薯干产量和茎线虫病抗性差异明显的徐781和徐薯18的Illumina RNA-seq测序结果中已获得1 386个SNP候选位点的基础上，发现Tetra-primer ARMS-PCR可以检测出SNP分子标记，可以用于甘薯SNP分子标记的开发。苏文瑾等[40]利用简化基因组测序技术（SLAF-seq）对300份甘薯种质资源的大群体测序，通过生物信息学分析进行系统设计，筛选特异长度的DN断，构建SLAF-seq文库后高通量测序，通过软件分析比对，获得260 000个多态性SLAF标签，在多态性SLAF标签上共开发得到795 794个群体SNP位点。

4 甘薯基因工程

1983年世界首例转基因植物培育成功，标志着人类用转基因技术改良植物的开始，至今已有120多种植物转基因获得成功。近年来基因工程技术在农业作物育种领域已经取得成功并逐步推广，基因工程技术已成为普及应用最快的先进农作物改良技术之一。基因工程技术是提高作物产量和改良作物品质的有效途径，给人类带来巨大的社会和经济效益。相对于其他作物，甘薯基因工程的研究起步较晚。自1987年以来，许多学者陆续报道把抗性基因nptII和标记基因Gus转入甘薯，成功地获得了转基因的愈伤组织、芽或再生植株，为进一步转化目的基因改良甘薯积累了经验[41]。近年来，在应用基因工程提高甘薯蛋白质或淀粉含量、改善蛋白质氨基酸组成或淀粉组成、提高甘薯抗虫及抗逆性等方面取得了较大进展。

4.1 甘薯品质改良的基因工程

甘薯品质改良主要集中在淀粉、蛋白质和胡萝卜素方面。Shimada等[42]构建了编码甘薯淀粉分支酶的IbSBEII基因的dsRNA干扰载体并通过农杆菌转化进入甘薯基因组，转基因植株的淀粉具有较高的直链淀粉含量。Otani等[43]通过RNA干扰技术抑制甘薯淀粉粒附着性淀粉合成酶I（GBSSI）基因的表达，培育出不含直链淀粉的转基因甘薯植株。Takahata等[44]通过抑制淀粉合成酶Ⅱ（SS Ⅱ）的表达改变支链淀粉的结构降低甘薯淀粉的糊化温度。Santa-Maria等[45]从海栖热袍菌中克隆了一个编码极端嗜热α-淀粉酶的基因，通过根癌农杆菌介导的转化获得的转基因植株在80 ℃具有自发处理淀粉为可发酵糖的能力。

罗红蓉等[46]用根癌农杆菌介导获得了含人乳铁蛋白基因（hLFc）的甘薯抗性愈伤组织，为获得具有转人乳铁蛋白基因的甘薯材料奠定了基础。高峰等[47]获得了转玉米醇溶蛋白的转基因甘薯植株。脂联素（Adiponectin）具有抗炎、增加机体对胰岛素敏感性和降糖、抗动脉粥样硬化的作用。Berberich等[48]利用根癌农杆菌介导的转化获得表达Adiponectin cDNA的转基因甘薯植株。Kim等[49]利用RNAi沉默CHY-β基因，可以增加甘薯中的β-胡萝卜素的含量和类胡萝卜素含量。

4.2 甘薯抗病虫的基因工程

甘薯病毒、病虫害严重影响产量。Kreuze等[50]研究利用靶向编码SPCSV（甘薯褪绿矮化病毒）和SPFM（甘薯羽状斑驳病毒）序列复制酶的内含子剪接的发夹结构的RNAi策略通过根癌农杆菌转化甘薯，转基因植株对SPCSV和SPFMV的抗性显著增强。Muramoto等[51]的研究表明，转大麦αHT基因的甘薯植株的叶片和块根表现出对黑斑病菌的抗性。蒋盛军等[52]用根癌农杆菌介导法将OCI（水稻巯基蛋白酶抑制剂基因）导入甘薯品种栗子香中获得了转基因植株，对转基因甘薯植株对甘薯线虫病的抗性进行了初步研究。

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篇2

一、创设愉快的课堂气氛，激发学生学习兴趣

“兴趣是最好的老师”。由于初中学生大多活泼好动，注意力集中时间比较短，思想容易开小差儿，教学效果往往不理想。所以，在初中生物学教学中，需要设置一定的生物学情境，使学生身临其境，适时地利用现代教育技术呈现出适当的内容，调动学生的多种感官，以不同的表现手段，呈现给学生生动有趣的生活现象，为学生创造符合自身特点的教学情境。例如，在《生物与环境组成生态系统》中，可用录像或幻灯片等形式，表现动、植物形态的千奇百怪及各自独特的生活习性和生活环境，以体现动、植物对环境的适应。这不仅激发了学生的学习兴趣，使他们产生强烈的学习欲望，主动地全身心主动地投入到学习之中，并且使学生获得丰富生动的认知，为学生的自主学习提供信息资料，引导学生探索生物与环境的关系，收到良好的效果。

二、高密度，大信息量，扩展学生想象空间

在生物课堂教学中，要使每个学生都最大限度地发挥自己的潜能，单凭教师的板书、讲解、操作等方式是很难做到的。相对于传统模式教学，以语言文字形态为主来说，应用现代教育技术进行初中生物的教学，有着明显的提高和传递教学信息速度及效率的优势。一方面增加课堂知识密度和信息密度；另一方面，也扩大了学生想象思维的时间和空间。

三、有助于将抽象的知识形象化

应用现代教育技术，可以给学生提供动、植物的图片、运动过程，利用重放、慢放、定格等技术手段来使初中生物教学内容直观化、形象化，从而创设一种生动活泼的教学氛围，一定程度上消除了学习对学生造成的紧张和疲劳。虽然初中生物的大部分知识与生活实际联系很密切，学生对这部分知识也能够很好的理解，但还有一些很抽象的内容，光凭教师的讲解，很难让学生理解。如，《开花和结果》一课，日常生活中学生很少有机会看到从开花到结果的全过程，而且受精的过程也是微观的、变化缓慢、肉眼看不到、很抽象的。这时现代教育技术就是一种很有效的教学手段：首先播放被子植物从开花到结果的全过程视频，使抽象的知识形象化，让学生充分地感知从开花到结果这一连续的过程，然后分步骤播放传粉和受精的过程，突出教学难点，加深学生对教学内容的理解。

四、搭建教学平台，开放学习环境

信息时代，生命科学的更新周期及生物技术的应用等都发生了巨大的变化，新技术、新成果层出不穷。传统媒体存在着传播渠道狭窄、传播效率低、媒体形式单一等弊端，严重影响了学生的学习积极性，达不到素质教育的目的。学生仅凭上课听讲，不仅学习起来很被动，而且知识储备也会不足。应用现代教育技术辅助教学，构成了有利于观察、思考的开放性系统，增大了学生一节课的知识容量。学生可以在课前搜集本节课相关素材，如图像和视频文件等，拓宽对生物学的理解和认知。还可以课后多看与本节课相关的生物学知识，做好课后巩固复习。

五、设置疑问、启发学生思维，培养学生能力

篇3

【关键词】现代教育技术 高中生物 存在问题 措施

1 前言

现代教育技术应用于生物课堂教学之中，优化课堂教学结构，它既有教师的精讲启发，又有现代电教媒体的适时，造量参与；既有学生质疑、讨论、实践的机会，又有起强化、反馈、矫正作用的形成性练习。多媒体技术在教学应用具有很强的形象化和生动性，能把抽象的概念具体化，因此能较好地激发学生的学习兴趣，使学生在愉快中学习。同时，它从根本上改变了传统教学单调古板的形式，强化了师生的双边活动，体现了学生的主体作用，从而激发了生的学习热情，调动了大脑功劳，思维困乏；而多方面刺激，丰富多彩的直观形式则可直接引起学生感知的兴趣，激发学习动机，并使大脑不同功能区交替活动，产生积极的学习情绪、兴趣、动机、意志等非智力因素的综合效应。然而，在课堂教学中，如果媒体选择不当或者使用不当，则会产生很多消极作用。

2 现代教育技术在高中生物教学过程中存在的问题

2.1削弱了学生的观察力

现代教学媒体，可以在较短的时间内介绍生物形态、结构、生态等各方面的知识，扩大学生的知识面，也可以观察，但都不能够全面提高培养学生的观察能力。因为录像材料是经过加工制作出来的，有很多材料具有片面性，如时间的把握，实物的放大或缩小。如果单独看录像，不看实物，学生对自然界的观察力会降低，甚至会产生一些误解，特别是以计算机为中心的多媒体技术的应用，有些动画是通过虚拟制作的，更容易给学生造成假象。只有让学生在观看录像和动画的基础上，让学生亲自接触大自然，身临其境，才能等到真实完整的知识。

2.2削弱了学生的动手操作能力

电教媒体能够指导学生的实验操作，但是学生的实验能力的形成，只能通过实际训练才能获得。如显微镜的使用方法，临时装片等基本技能训练，只有亲自动手做才能达到教学大纲的要求，必须经过反复操作才能熟练。如果用观看录像的教法取代学生自动手的实验过程，无疑是削弱了学生的操作技能的训练。

2.3削弱了师生之间的思想和情感交流

以计算机为主的多媒体技术在课堂教学中的运用，是现代教育技术发展的主要趋势。但是由于我们现在制作的CAI课件还存在一些问题，教师的计算机操作能力不是很强，对新事物的理解不深，经常会出现这样的情况，教师全身心的精力和注意力注意在表演和计算机操作上，顾不过来学生，很难面对面的对学生进行启发教育，师生之间缺乏思想和情感交融，在某种程度上对学生的学习主体性发挥缺乏引导。教育是从爱出发的，没有爱，就不能有教育的果实。

2.4削弱了思想教育和科学方法教育

教学录像、VCD、CAI一般都是专业知识很强的，很难结合学生的实际情况进行思想教育，例如，介绍我国的珍稀动植物资源，环境污染内容时，不能适时地结合学生的思想实际和当地实际情况进行国情教育和爱国主义教育。生态系统的物质循环内容也缺乏辩证唯物主义教育等。由于在看录像过程中，学生主要是看和听，结论是给出来的，不能提出自己的看法和疑问，不能尝试自己的认识过程，也不利于科学方法的培养。

3解决的方法

开展和应用现代教育技术，要把握以下几个方面：现代电教媒体不能完全取代传统的教学媒体，而要与传统媒体有机结合。应通过精心的教学设计选择最合适的教学媒体，从而优化课堂教学。选择媒体要按教学目的和内容，该用时慎重选用，力求做到简洁明了，重点突出，不必要的媒体最好不要体现，以免干扰教学重点和难点，占用教师必要的讲解，学生必要的思考空间。应用多媒体手段切忌是课本内容和常规教学手段的翻版，要注重传授知识和训练技能及培养能力相结合。应用多媒体手段时由于知识量大，信息方位多，因此学生的知识载重量大，容易疲劳，教师要注重体察学生的接受情况和接受能力。循序渐进，符合学生的认知心理规律和学习规律，切记“欲速则不达”。多媒体素材是开展多媒体教学的关键问题，没有相当数量和高质量的多媒体素材，多媒体教学就成了无源之水，无本之木。

4 总结

传统教学方式与现代教学方式的有机结合，可以充分调动学生学习的主体性，学习者的参与程度更高。现代教育技术改变了学生的学习方式，获得知识和信息的渠道发生了变化，使课堂形式灵活多样，丰富多彩，有利于开发学生的非智力因素。在实际教学中，应根据不同的教学目标和不同的学习内容，以及媒体的特性及功能来选择最适合的教学媒体，提高教学效率和教学质量，提高学生的理解力、记忆力、应用能力，完成教学目标。

【参考文献】

[1]邓嗣源. 关于教育技术的几点思考[J]. 中国电化教育，1999（08）.

[2]李国祥，张新明. 论教育技术与教育现代化[J]. 教育与现代化，1998（04）.

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一、转变了教师的角色，使教师成为学生的指导者

在传统教学中，强调教师的“主导作用”，“师者、传道、授业、解惑也”，教师扮演的是家长式的讲解者，相对于学生是知识的拥有者和传道者，是权威的象征，以教师以中心，忽视了学生学习主体作用的发挥，使学生成为消极地被动地接受知识者。现代教育技术进入课堂教学后，教师的角色从其特征、职能等方面发生了变化，教师不再是学生获得知识的唯一信息源，教师的权威意识逐渐失落。教师的角色从单纯的讲授知识转变教学的设计者、学生活动的导演者、学生获得知识的引导者。学生在一定的社会文化背景下，一定的情景里，在教师的指导下，利用必要的学习资源，通过意义建构的方式获得知识、学会学习，主动地探索知识。当然，教师作为知识的传授者、教学过程的组织者和管理者，以及言传身教作为学生的榜样的角色得到了更好地发挥。同时，教师作为学生学习的指导者，应加强对学生学习方法的指导，使学生由消极的知识接受者逐渐转变为积极的知识探索者和能力的进取者。教师应根据课程计划和学生的需求设计制作供学生学习用的教学软件（课件）。在传统的教学模式中，教师任何形象生动的语言和丰富的形体动作及简单的挂图、模型或标本都难以将各种生物的鲜活形象和复杂的生态展现给学生，因此也就难以激发起学生的学习兴趣。而生物学是一门自然科学，它生动地反映了自然界千姿万态、变化莫测的生物世界。运用电教媒体虚拟现实技术，结合录像等影视技术可以生动地向学生展现一个真实美妙的生物界。通过课件可以很好地培养学生的分析、归纳和整理问题的能力。此外，教师必须研究在现代教育技术影响下学生学习的特点和规律，构建新型的教学模式。

二、转变了学生的地位，促进了学生主体性的发挥

在传统教学中，学生依靠教师组织、安排和要求进行学习，学生消极被动地听取教师的知识传授，始终处于接受灌输的被动地位，学生只有依靠教师的讲解才能掌握知识，依靠教师的考核才能知道自己的进步。现在教育技术进入课堂教学后，改变了学生对教师的依附，录音带、录像带、计算机软件、光盘、多媒体技术等现代教学媒体以各自特有的优势，为学生提供了多样化的外部刺激和丰富的学习资源，也为学生提供了多种参与机会，充分发挥了学生的主体作用，使学生有机会主动地参与、发现、探究知识。知识来源渠道多了，学习的时间、内容、进度可以自行掌握，使学生从被动的学习转变为自主的学习，提高了学生的注意力和学习兴趣，培养了学生的多方面能力，提高了学习的效果。当然，学生的自我学习和自我教育，必须在教师的指导下进行。现代教育技术进入课堂教学，教学系统由传统的“人―人”系统变为“人―机”或“人―机―人”系统，这种系统是师生双向参与、双向沟通、平等互助、共同受益的教学相长关系，但教师对学生在人格精神方面的影响减少了，对学生的个性、情感、合作等品质的发展不利，因此在教育教学实践中必须加强心理健康教育和人文素质的教育。

三、转变了教学媒体的作用，使教学媒体成为学生认识的工具

在传统教学中，教学媒体是教师完成教学任务、传授知识的工具，现代教育技术进入课堂教学后，以计算机为核心的信息技术、通信技术、网络技术给课堂教学提供了新的手段，注入了新的活力，改变了传统的教学方法和教学模式。多媒体课件、电子出版物、超媒体技术、网上学校等现代教学媒体，能根据教学内容、教学目标和学生认识水平情况的需要，直接介入教学活动过程，以丰富多彩的表现手段，具体形象再现各种事物、现象、情景、过程，不受时间、空间、运动状态的限制，帮助学生充分感知知识，理解知识。同时，学生可以利用现代教育技术的高度交互性进行自主学习，挑选教师进行指导。但必须指出，任何一种教学媒体都有其优势和局限性，在不同的场合下各有自己存在的价值，在教学中各种媒体应该是相辅相成、互为补充的。

四、能化难为易、化繁为简、化抽象为具体

生物学的特点是细微、动态、抽象。如人体的细胞、血液的流动和尿的生成等。这些均是教学中的难点、重点，但又看不见、摸不着，理解起来有一定的困难。比如，讲血液循环时，过去我用“讲述+版画”的形式讲授，以语言讲述为主，板画为辅，虽然也能强调重点，但缺点是既不真实，也缺乏动感。如果应用计算机软件来显示这一生理过程，既能真实、艺术地再现心脏的结构和血液流动的动态过程，化静为动，化抽象为形象，增强了学生的感性认识，使枯燥乏味的生命运动现象变得新颖有趣，在显示之前可设思考题，让同学带着问题去看。这样学生在形象化、趣味化的接受知识过程中，又得到教师适时、适度的强化，使这一难于理解的知识变得易于接受。提高教学效率。

综上所述，我们认为计算机多媒体网络辅助手段在当今教育中已经发挥了特殊作用，现代教学媒体在生物教学中所起的重要作用更是传统教学媒体所无法比拟的。它能增大教学容量，开阔学生视野，诱发学生思维；它使生物课堂更精彩、更生动、更能为学生所接受。在今后的生物教学中，教师要引进先进的教学手段，并对网上资源进行开发、利用，重视网络对教学的影响。

参考文献

[1]潘凌云.生物学教学中媒体的合理应用研究.生物学教学，2002（2）

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【关键词】现代教育技术；初中生物课堂；有效利用

现代教育技术在课堂教学中已被广泛应用，“怎么运用才更有效”成为大家普遍关注的话题，也是在实践中遇到的新问题。如何在初中生物课堂有效利用现代教育技术呢？

一、运用现代教育技术优化初中生物课堂教学

1.运用现代教育技术激发学习兴趣

著名文学家列夫托尔斯泰说过：“成功的教学所需要的不是强制，而是激发学生的兴趣。”学生在学习过程中，如果课堂枯燥乏味，没有生气，学生的注意力自然不能集中，甚至出现萎靡不振的情况。恰当运用现代教育技术进行课堂教学，教学内容会变得生动形象，这不仅符合学生的认知规律，更能激发学生学习的动机、提高学习的兴趣，维持良好的学习状态。如在学习八年级《DNA是主要的遗传物质》一节时，播放《DNA鉴定曹操墓》的视频，通过观看，既吸引了学生的注意力，激发了学生的兴趣，也使学生明白了DNA为什么可以作为鉴定曹操墓的根据，有利于学生对DNA携带遗传信息的理解。

2.运用现代教育技术增加直观性

初中生物学内容丰富多彩，现代教育技术可以将其形象直观地表现出来，而传统灌输式教学，很难地做到。在教学过程中恰当地整合使用视频、动画、课件等，能产生很好的视觉效果，从而激发了学生求知欲。如制作多媒体“草履虫对刺激的反应”，草履虫被分为四组，分别是糖水、营养液、清水和盐水四种环境，其中清水组、营养液组作为对照组。学生用鼠标点击模拟实验操作，留心观察草履虫的运动方向，与对照组对照，从而自己得出草履虫能够趋利避害，对外界刺激作出一定反应的结论。这样巧妙地化抽象为具体，学生对草履虫应激性有了感性认识，取得了非常好的教学效果。

3.利用现代教育技术突破重难点

在教学过程中，当某些教学重难点内容不容易理解，用传统的教学方法又难以达到理想效果时，现代教育技术可一显身手，将微观结构宏观化，静态图像动态化，地点和时间上并不关联的事物、生命现象在瞬间表现。如在“人体废物的排出”一节的教学中，尿液的形成是本节教学中的重点和难点。这个生理过程，初中学生理解起来都会有比较困难。有位老师设计了一个课件，以红色、紫色、黑色、蓝色、黄色、白色圆圈分别表示血细胞、蛋白质、无机盐、尿素、葡萄糖、水。动画播放后，学生看到颜色不同的圆圈在血管中流动，当流入肾小球时，其中一部分黑、蓝、黄、白色圆圈透过毛细血管、肾小囊壁进入肾小囊腔中形成原尿（肾小球的过滤作用），然后原尿流经肾小管，全部的黄色圆圈、大部分的白色圆圈和部分的黑色圆圈被肾小管吸收并进入到外面的毛细血管（肾小管的重吸收作用），肾小管未端流出的液体，形成尿液。这个课件的运用，能容易地突破该处的重难点。

4.利用现代教学技术进行反馈和评价

现在数字化的学习资源提供了各种类型的题库，老师可以按照一些不同的组题策略，选取不同等级的测试题目，并利用统计分析软件和学习反应信息系统分析测试成绩，借助统计图表进行学生水平的评价。此外，老师可以自己设计形式多样的反馈评价形式。比如在学习了植物的开花和结果时，设计花结构课件，先将花的各个结构分开，同时加上热点响应区，当鼠标移动到花的每一结构上时，都会自动显示对应的名称，利用鼠标拖拽，可以将各个独立的部分组装成一朵结构完整的花，完成后只要点击“确定”按钮，软件就给出完成测试共用时间。我在课堂使用时，学生你争我抢，情绪高涨，不知不觉中完成了这节课的教学任务。

二、有效利用现代教育技术应注意的问题

1.恰当、合理、适时运用

随着现代教育技术的使用，在一些教师心中渐渐产生了另一种想法：要上好精彩的一节课，就必须用多媒体，用得越多越好。其实任何事物都要一分为二的看，怎么上好一堂课，采用何种教学手段，这是由教学内容和学生实际情况决定的。教材中有些内容，难度不大，如果运用多媒体只是为了使用而使用，就有点舍本求末了，并非媒体运用的越多，取得的教学效果就越好，有时会适得其反，在媒体选择上要做到精挑细选，不必用的一个也不要滥用，如果教者片面强调多媒体的使用，学生反而无所适从，注意力受到影响。所以在运用多媒体教学时，一定要注重教学效益，做到恰当、合理、适时地运用多媒体。

2.不能改变学生的主体地位

在课堂上老师是主导，主体是学生。无论现代教育技术多么优越，都应有助于课堂教学、服务于课堂教学，它只起辅助作用。现代教育技术与教学的有机结合，不仅要求教师创造性的“教”，还要让学生发挥主体地位能够自主地学。在教学过程中，侧重于学生如何学习，而不是教师如何教授。教师的任务是如何开发学习资源和指导学生学习。

3.不能代替学生实践

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《病毒》一节是初中生物七年级上册的教学内容，在教学内容安排上是需要提前学习细胞及其构成之后的，教学主要目的是要突出病毒的特殊结构，在本节内容中需要重点掌握病毒的结构及其生活，在教学过程中以发现病毒为主线，帮助学生逐渐掌握病毒特点，并以换位思考的教学方法，让学生立足于病毒、科学家的角度考虑问题，获得对相关问题的深层理解。其中，在实际生活中，病毒对于学生而言，并不陌生而又很远，如禽流感、SARS等，然而学生对病毒特征及其作用过程是懵懂的，所以笔者建议教师在授课前，可以安排学生利用相关平台查询病毒知识，对病毒形成初步认知，引起学生对病毒知识学习欲望。

二、教学目标及重难点分析

《病毒》一节教学目标主要包括知识目标、能力目标、价值观目标，其中知识目标是指学生能够区别各类病毒，准确描述病毒的结构和特点，知道病毒就是一种生物;能力目标是指通过利用互联网、书籍等平台查询相关病毒资料信息，利用现有资源平台查询所需资料;在辩证看待问题基础上，正确认识人类和病毒的关系;通过科学技术加强对人类和自然之间关系的认识，培养学生逻辑思维和发散性思维能力;价值观目标是指利用病毒和生物圈的关系，利用病毒为人类谋福利。《病毒》一节教学重难点为:理解病毒特点，掌握病毒的结构，了解病毒生活和作用。

三、教学过程设计

第一，在教学内容导入环节，教师可以充分利用学生所熟知的社会热点问题———病毒事件进行阐述，如教师以教学课件的形式向学生回顾非典事件，并向学生提出问题:非典事件的元凶是什么?由此，将学生引入本节的教学主题，什么是病毒?结合课件内容，向学生演示现实生活中，很多疾病都是由于病毒所致，并设问:除去非典事件中的SARS病毒，大家还知道什么病毒吗?引起了什么疾病呢?学生在教师的引导下，激发学习兴趣，积极主动思考，并就教师的提问给出相应的例子。这一环节，可以激发学生对生物《病毒》内容的兴趣。

第二，介绍学生作品环节，教师邀请制作课件的学生上台进行演示，学生也可以在讲台将自己所搜集到的资料向大家演示，这一环节利于培养学生搜集、处理信息能力，拓展学生知识面。

第三，病毒发现环节，教师可以按照人类对病毒认知的规律向学生展示病毒的发现史;并利用电子显微镜等现代技术教具帮助学生观察细菌和病毒，区分二者的不同，在对病毒进行介绍的同时，也可以达到卫生教育目的;最后教师可以设问学生，如果将来可以继续研究病毒，想要研究的领域和方向是什么?学生在教师的讲解下，积极思考教学问题，掌握病毒的不同形态，展开问题讨论，回答问题。这一环节中，可以帮助学生对病毒的发现史有初步认知，培养学生对科学的正确态度。

第四，病毒的结构环节，教师可以先以动植物细胞结构的复习为内容，然后再引出病毒是否有细胞的思考问题;然后向学生展示三种病毒不同的结构图，激励学生自主构建学习病毒的结构特点，找出病毒结构图的共同点;最后，教师向学生提问:病毒没有细胞结构，怎么还是生物呢?学生在回忆动植物细胞结构的基础上，仔细观察病毒结构图，发现病毒只有蛋白质外壳以及遗传物质，并没有细胞结构;随后联想病毒之所以是生物原因在于可以繁殖和生活。这一环节中，学生通过对病毒图片的观察学习，对病毒有直观认识，利于培养学生图形分析能力和归纳总结能力。

第五，在病毒繁殖和生活环节，教师假设提问，如果大家是病毒，在面临简单身体结构的问题下，怎样来维持生命?然后，在以动画课件形式，向学生演示病毒繁殖和生活的过程。学生可以联想生活中病毒以寄生的方式生存，并在观看动画课件时，了解病毒繁殖生活的过程。这一环节中，进一步强化了学生的图文分析能力，利于培养学生语言描述能力和发散性思维能力。

第六，病毒种类环节，教师向学生提出问题:如何给病毒进行分类?病毒生活方式是怎样的?然后，向学生介绍动物病毒、植物病毒、细菌病毒等知识。学生可以结合教师的设问，对病毒的种类进行观察讨论，加强对病毒种类的认识。这一环节中，学生掌握了分类的科学方法。

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【论文摘要】现代教育技术作为现代化的教学手段，在临床微生物学实习教学中被广泛应用;对于引导学生结合临床病例进一步巩固所学知识，促进理论和实践相结合，提高教学质量和教学效果起到了重要的作用。

临床微生物学是检验医学专业一门重要的专业课，它综合了临床医学、病原生物学、免疫学、感染流行病学等学科的内容，是一门学科内容丰富且实践性较强的课程。近年来，伴随着与微生物相关的SARS、禽流感、猪流感等感染性疾病的大范围流行，临床微生物学已成为对人类的经济和社会发展具有重大影响的学科。在本课程的临床实习教学工作中，如何激发学生的学习兴趣，引导学生应用课堂所学的理论结合临床实际病例，对感染性疾病进行快速准确的诊断，一直是本课程临床实习教学中的重点和难点。现代教育技术(包括多媒体课件、视频课件等)应用于本课程实习教学后，以其多种媒体的综合优势(包括生动的图像、直观的立体模型、逼真的动画模拟等)解决了传统教学的问题，使本课程实习教学效果和教学效率得到了明显提高。

1现代教育技术概述

1.1现代教育技术的概念

现代教育技术就是以现代教育思想、理论和方法为基础，以系统论的观点为指导，以现代信息技术为手段的现代教育手段和方法的体系，包括计算机技术、数字音像技术、电子通讯技术、网络技术、卫星广播技术、远程通讯技术、人工智能技术、虚拟现实仿真技术及多媒体技术和信息高速公路。它是现代教学设计、现代教学媒体和现代媒体教学法的综合体现。是以实现教学过程、教学资源、教学效果、教学效益最优化为目的，通过对教与学过程和教学资源的设计、开发、利用、评价和管理，以实现教学优化的理论和实践。

1.2现代教育技术教学体系的特点

从教学规律看，具有信息呈现多形式、非线性网络结构的特点，克服了传统教学知识结构线性的缺陷，符合现代教育认知规律。可以把感知、理解、巩固与运用融合为一体，使学生在较短时间内记忆得到强化，有效地促进学生主动参与认知结构不断重组的递进式学习过程。

从教学模式看，这个教学体系既是可以进行个别化自主学习的教学环境与系统，又是能够形成相互协作的教学环境与系统。多种学习形式交替使用，可最大限度地发挥学生学习的主动性，与网络技术相结合的多媒体教学系统还可以使学生之间、师生之间跨越时空的限制进行互相交流，实现自由讨论式的协同学习。

从教学内容看，其知识信息来源丰富、容量大、内容充实、形象生动且具吸引力。为学生创造了宽阔的时域空间，既可超越现实时间，生动地展示历史或未来的认知对象，又能将巨大空间与微观世界的事物展示在学生面前加以认知。

从教学手段看，系统强调以计算机为中心的多媒体群的作用，从根本上改变了传统教学中的教师、教材、学生不点一线的格局。学生面对的不再是单一枯燥无味的文字教材和一成不变的粉笔加黑板的课堂，呈现在学生面前的是图文并茂的音像教材、视听组合的多媒体教学环境与手段和在网络、远距离双向传输的教学系统。所有这一切使得传统教法中抽象的书本知识转化为学生易于接受的立体多元组合形式，使得教学过程与教学效果达到最优化状态。学生在整个学习过程中，充分利用学生的视觉与听觉功能，对大脑产生多重刺激作用，从而使得学习效果显著提高。

2应用现代教育技术教学所取得的效果

2.1教学信息量大，内容形象直观，便于学生记忆和掌握

医学中的微生物是细菌、病毒、真菌等肉眼看不见，必须借助于光学显微镜或电子显微镜放大上千倍甚至上万倍才能看见的微小生物冈。学生到临床实习时对原来课堂上学习的各种微生物在显微镜下的形态、特征、临床致病诊断标准等内容，早已模糊了。要他们在实习时结合各种临床病例重新对大量各类的细菌、病毒真菌等进行鉴别性学习、记忆和掌握，难度较大，常常会混淆不清。

授课教师在教学中利用现代教育技术将各种微生物的形态、特征用图像、动画、视频和声音等各种媒体进行综合处理，就可以将原本抽象的教学内容形象化，使原先不容易理解的内容通过多媒体形式生动、形象地表现出来，并且可以反复播放，形成视觉、听觉反复刺激，调动学生多种感觉器官参与学习过程，学生反映记忆深刻，易于掌握。

2.2有利于结合临床实际不断更新学科知识和在教学中随时拓展、增补学术前沿的内容

近年来，细菌和病毒的变异非常快，新的细菌和病毒不断涌现(如SARS病毒、H1N1流感病毒等)，要求临床相应的诊断应快速、准确，以保护患者的健康和生命，同时临床上常用的检测技术，也在不断更新、改善，特别是随着微生物基因组的深人研究和进展，促进了临床微生物实验室诊断新技术发展。包括核酸杂交、核酸体外扩增和基因芯片等临床诊断新技术给临床实验室感染性疾病的诊断带来一片光明。在临床微生物学的实习教学中，授课教师紧跟科技发展前沿，及时更新多媒体辅助教学课件，为学生提供最新的学科研究进展，因而受到学生欢迎。

2.3有利于学生主动学习、互动学习和减轻教师的负担，缓解临床医疗和教学工作的矛盾

临床微生物实习教学通常是在临床工作实践的同时进行，但是由于医院的临床医疗任务很重，而且不能出任何医疗事故，同时学生的实习课业也不能耽误，因此实习教学显得较为枯燥和相对简单。实施多媒体技术辅助教学后，可使枯燥的理论知识变得生动有趣，可充分发挥学生学习的主动性、求知欲和独立思考的习惯。教师可利用临床实践中遇到的具体病例对照多媒体课件，针对学生在临床中遇到的困惑进行有的放矢辅导答疑，有助于教师指导学生课外主动学习，做到临床和教学两边兼顾。

在临床微生物学的实习教学中，由于授课教师使用经过精心研制的视听教材、多媒体课件，采用互动式、临床病例结合式教学方法教学，引导学生主动性、探究性学习，师生教与学达到了互动，提高了教与学的效率，强化了学生学习和掌握本课程临床知识的能力。学生反映多种媒体教学形象、生动，自己记得牢、分得清相关知识点。学生实习出科考核时成绩普遍优良，对教师的教学评价也都是优秀。

3思考与拓展

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关键词：动物育种方法；现代生物技术；研究进展

随着遗传学理论的不断发展，动物遗传育种技术经历了表型和表型值选种技术育种、DNA重组技术育种、分子技术育种3个阶段。其中，在20世纪80年代国际上动物育种已进入分子水平，朝着快速改变动物基因型的方向发展，即开始分子育种技术阶段。国内也紧跟国际步伐，主要研究畜禽遗传育种的分子生物学基础，为我国21世纪畜牧业的发展提供理论基础和先进技术。现在，动物分子育种仍占据着动物育种大部分的领地，并将主导21世纪动物遗传育种的发展趋势。

一、数量遗传学与动物育种

数量遗传学是遗传学原理与统计学方法相结合，研究群体数量性状的一门科学，在动物育种实践中起着主导作用。数量遗传学原理应用于育种实践，是在选择时通过提高群体中有利基因的频率，降低不利或有害基因的频率，进而使群体的生产性能得到大幅度提高。它通过提高在遗传参数和育种值估计准确性上来提高畜禽整体生产性能。重复率、遗传力和遗传相关构成了数量遗传学的三个基本参数，是数量遗传学的核心。三个遗传参数对于实际育种工作的重要性在于借助遗传参数可以从表型值估计推断育种值，从而定量化地作出育种决。因此，估计遗传参数便成了动物育种中最基本的一项工作。

二、现代生物技术与动物育种

现代分子生物技术的发展，给动物育种带来了新的活力。通过各种现代生物技术的综合应用，结合传统的育种方法，可大大加快育种进展。

（一）基因芯片技术与动物育种

基因芯片技术是2O世纪90年代初发展起来的一门新兴技术，已被美国科学促进会列1998年自然科学领域十大进展之一。目前基因芯片技术在动植物的遗传育种中发挥着重大的作用。

1、基因的表达水平的检测。由于基因芯片可以固定成千上万个探针，使众多基因同时检测成为可能，不仅可以比较一个基因组在不同条件下的转录水平差异，也可以比较不同基因组中对应的基因的转录水平差异。如果将基因芯片技术应用于畜禽基因组研究，将大大加快其研究进程，为畜禽经济性状基因定位提供一个基础技术平台，为新品种的育成提供基因水平的依据。如它可识别动物的脂肪基因，通过人为引人突变使之发生变异，来减少肌肉中脂肪的含量。

2、基因多态性的检测。基因芯片用于基因再测序将加快DNA多态性鉴定，促进新品种的产生。虽然PCR技术进展使得有用的目标序列加速简单的扩增成为可能，但用全手工操作的凝胶方法来分析PCR结果就限制了多态性分析；而基因芯片能平行分析数百个或数千个多态性问题，可用于快速、定量、非放射性获得所期望的基因信息。这对于通过各种技术选出优质、高产、抗病、抗不利环境的畜禽得到了有效而不可缺少的信息支持。这将转而促进动物育种和高产种群的选育、剖析和保持。

（二）遗传标记辅助选择与动物育种

遗传评定的准确性直接影响选种的准确性和育种效率。表型选择和指数选择都只是利用表型和系谱信息来推断个体育种价值，对控制该性状基因的作用效应和传递行为，以及在染色体上的位置都不了解。分子生物学技术的发展，使控制数量性状基因的结构、作用效应、传递行为以及在染色体上的位置的研究成为可能。人们可以同时利用表型信息、系谱信息和分子标记信息来进行更为准确的遗传评定，实施标记辅助选择，加快动物育种进程。

（三）转基因技术与动物育种

转基因技术就是将外源基因转移到动物受精卵内组成一个新的融合基因，使其在动物体内融合和表达，产生具有新的遗传特性的动物。

1、抗病育种。用DNA重组技术，在体外构建编码期望的有疾病抗性的嵌合基因，导入受精卵，使之在染色体上正确整合，在组织细胞中适当表达，培养出具有期望性状表型的转基因动物新品系。2、生产性能的改良我们可以通过转基因给畜禽引入新的生产途径或通过转基因的产物调整动物的生长发育，以改良动物的生产性能。对于奶牛产奶来说，目前转基因的主要途径是改变乳的主要成分、提高产乳量和生长速度。

（四）生物信息学与遗传育种

1、建立与动物良种繁育相关的基因组数据库。可根据不同物质间的进化距离和功能基因的同源性，比较容易地找到与畜禽经济性状相关的基因，在此基础上利用相关的DNA标记，开展分子育种，从而加快育种的进程和速度，按照人们的愿望加以改造。由于畜禽的经济性状大多都是由微效多基因控制的，在此基础上又存在着主效基因，所以，我们可以利用序列的对比和同源分析，在已有的生物数据库中寻找与畜禽经济性状相关的主效基因的同源序列区和同源基因，并对其进行定位，从而建立起与动物良种繁育相关的基因组数据库，并以此来改良畜禽品种。

2、比较基因组学的应用。因为DNA序列上的差异反映了物种亲缘关系的远近程度，所以完整基因组间的比较研究可在动物性状的选择、筛选杂交组合以及预测杂种优势等方面得到应用。另外，通过比较不同物种基因中DNA或氨基酸序列的异同可以研究生物的分子进化，同时也可对处于不同进化阶段动物物种的基因组结构和功能进行比较分析，从而弄清动物基因的起源和进化、结构和功能的演变，发现其间的亲缘关系，为动物育种提供科学的参考依据。

三、结语

在未来的动物育种中，不同学科技术间的交叉和联系将更加紧密，动物育种将是遗传学理论、生物理论、计算机技术和育种学家实践经验的集合。利用分子生物技术，依据分子数量遗传学理论来改良畜禽品种，这样就产生了动物分子育种。它是传统的动物育种理论和方法的新发展，动物分子育种将是未来动物育种的一重要方法。

参考文献：

[1]王东劲，侯冠.动物育种方法的研究进展[J].安徽农学通报，2006，12（8）：123―124.

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【关键词】数量遗传学；分子遗传学；动物育种；研究进展

自20世纪80年代以来，随着现代分子生物技术和信息技术的迅速发展，动物育种计划和动物分子遗传学研究取得了大量的突破性成果，国际上的动物育种已逐渐进入分子水平，从传统的育种方法朝着快速改变动物基因型甚至是单倍体型的方向发展。

1．数量遗传学与动物育种

数量遗传学选择原理充分考虑了环境因素对微效多基因控制的数量性状的影响力，从表型方差中剖分出基因型方差，通过运用资料设计和统计模型估计有关的遗传参数，最后达到选种的目的。数量遗传学主要应用于估计遗传参数、通径分析和动物育种估计的模型方法等几个方面。

1.1遗传参数估计

从统计学上讲，遗传参数的估计可归结为方差或协方差组分估计。从亲子回归、同胞分析到方差分析法；到了20世纪50年代，C R Henderson提出了针对非均衡资料的Henderson方法Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ；之后出现了极大似然法约束极大似然法、最小范数二次无偏估计法和最小方差二次无偏估计法以及贝叶斯估计等方法。目前，约束最大似然法是世界各国育种学家采用的主要方法。

1.2育种值估计

畜禽遗传评定即评估畜禽种用价值的高低，是畜禽育种工作的中心任务。畜禽种用价值的高低是用育种值来衡量的，影响数量性状表型值的是微效多基因的加性效应值(A)、等位基因之间的显性效应值(D)和非等位基因间的上位效应值(I)。其中，只有基因的加性效应值即育种值能够稳定的遗传给后代，但是育种值不能直接测量，只能使用一定的统计学方法通过表型值对其间接加以估计，所以遗传评定的主要工作就是对育种值的估计。畜禽的估计育种值是选择种畜的主要依据，育种值估计的准确性在很大程度上影响着畜禽育种效果的好坏。用于育种值估计的方法概括起来主要有选择指数法、群体比较法和混合线性模型法。

2.分子数量遗传学与动物育种

分子数量遗传学是分子生物技术与数量遗传学相结合的一门发展中的新的交叉学科，目前仍属于数量遗传学范畴。现代分子生物技术的发展，使得从分子水平上研究数量性状的基因成为可能。

2.1对QTL作出遗传标记

目前对决定数量性状的多基因还不能准确定位，但如果能找到一个可以识别的基因或基因组的DNA多态，或是一个染色体片段与这一目标性状有密切的关联，就可作为对目标性状选择的遗传标记。遗传标记还可应用于基因转移、基因定位和基因作图等研究。

2.2 QTL的分离和克隆

分子数量遗传学的目标是要分离和克隆决定数量性状的基因，研究其结构和功能，最终达到从分子水平上改良数量性状的目的。虽然在理论上可以将分子生物学领域发展的各种基因克隆技术用于QTL，但是数量性状的遗传表达一般涉及多个基因座位。例如，奶牛的产奶量既受繁殖和泌乳的内分泌系统基因的控制，又受消化酶系统基因的控制，情况相当复杂，很难把这些基因一一分离和克隆。但也可以根据已有的知识，通过对候选基因的筛选找出一个或几个对某个数量性状有较大效应的QTL，就可以对这个QTL用一般的基因克隆方法进行克隆，作为数量性状的一个重要基因来研究。例如，有资料报道猪的雌激素受体基因可影响产仔数。

3.动物育种方法前景

动物分子育种是依据分子数量遗传学理论，利用分子生物学技术来改良畜禽品种的一门新型学科，是传统的动物育种理论和方法的新发展。从目前发展状况来看，它应包含两方面内容:以基因组分析为基础的标记辅助选择和以转基因技术为基础的转基因育种。由于动物分子育种是直接在水平上对性状DNA的基因型进行选择，因此其选种的准确性会大大提高;同时转基因技术的应用还能根据人们的需求创造出一些非常规性的畜牧产品[7-8]。可以说，动物分子育种是动物遗传育种学科发展的必然，它将是21世纪动物育种的一种重要方法，对21世纪世界畜牧业产生巨大的影响。

【参考文献】

［1］俞英，张沅.畜禽遗传评定方法的研究进展[J].遗传.

［2］李善如.遗传标记及其在动物育种中的应用[J].国外畜牧科技.

［3］吴常信.分子数量遗传学与动物育种[J].遗传.

［4］李宁，吴常信.动物分子育种:一门发展中的新型学科[J].农业生物技术学报.

［5］陈宏.现代生物技术与动物育种[J].黄牛杂志.

［6］盛志廉，陈瑶生.数量遗传学[M].北京:科学出版社.

篇10

据国际农业生物技术应用服务组织全球协调人RandyA，Hautea先生介绍，未来40年，必须要满足500亿人的粮食需求，如果继续采用现有的农业技术，必须要有两个地球才能够产出这么多的粮食。

另外，他告诉记者，据有关部门预测，2012年全球粮食的价格将会比以前高出很多倍，很多人可能将没有能力购买他们需要的粮食。

在这样的背景下，生物农业的发展已经迫在眉睫。

随着中国农业逐渐融入国际市场，我国也已经积极布局生物农业在“十二五”期间的发展，不仅将其列入战略性新兴产业，还为其设计了详细的发展蓝图。

据权威人士透露，在《生物产业发展“十二五”规划》中(以下简称《规划》)，对生物农业提出的要求是，围绕保障粮食安全和促进现代农业发展，加强生物育种技术研发和产业化，加快高产、优质、多抗、高效动植物新品种培育及应用，推动育、繁、推一体化的现代育种企业发展，着力提升种业竞争力。推进生物兽药及疫苗、生物农药、生物肥料、生物饲料等绿色农用产品研发及产业化，为我国农业发展提供支撑。

据国家发改委产业经济与技术经济研究所的相关负责人透露，生物农业发展的目标已经很清晰：到2015年，培育动植物新品种300个，在生产优势区域形成一批标准化、规模化、机械化的种子生产基地，形成一批具有国际竞争力，育、繁、推一体化的龙头企业。

据隆平高科总裁刘石表示，生物农业在中国的发展潜力是巨大的，而且它在未来对于农业可持续发展、效率提升方面将会发挥很大作用。他认为生物农业是21世纪农业发展的主流。

此外获悉，《规划》将生物育种提高至重要位置。“转基因生物新品种培育将是重点扶持方向。”知情人士明确表示。这意味着《规划》出台后，生物领域转基因研究将进入快速发展期。“国家对生物农业的资金投入和政策支持，要比十一五大很多。”有关人士称。而早在去年8月份，国家农业部首次颁发两种转基因水稻、一种转基因玉米的安全证书，迈出了转基因主粮商业化的最关键一步。

专家认为，转基因作物育种带来的经济、社会效益和生态效益已充分显现，其推广应用速度之快也创造了近代农业科技发展的奇迹。伴随着生物安全管理的日趋规范和科学实践的不断积累，转基因作物的安全性进一步得到保障，公众的认识也逐步走向科学和理性。

同时，据了解，在生物农业中育种龙头企业的发展将获得重点“关照”。“十二五”期间，在生物农业方面，将加快培育龙头企业。根据《规划》，到2020年，我国将形成具有国际竞争力的生物育种龙头企业2―3家。