遗传学的前景范文

时间:2023-11-16 17:29:25

导语:如何才能写好一篇遗传学的前景,这就需要搜集整理更多的资料和文献,欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文,供你借鉴。

遗传学的前景

篇1

祖国传统医学认为:经络是人体运行气血、联络脏腑、沟通内外、贯穿上下的路径,腧穴是脏腑经络之气输注交会于体表的部位。它们在生理、病理和治疗方面有重要的意义。经络实质的研究是现代生命科学的前沿课题,而探测发生在穴位内和经络通道中的分子事件,识别针刺位置的组织结构,是阐明经络实质的关键之一。传感器技术是合适的选择。国内在这方面已开展了一系列工作[2~4]。福建中医学院许小洋利用氧分压传感针观测了加压阻滞时,经络循行路线深部组织中氧分压的变化情况,发现加压阻滞对针刺时大肠经经线组织中的氧分压下降率有显著影响。压迫经线外侧的非经对照点对经线深部组织中氧分压的变化无明显影响,说明针刺时“外周”可能存在某种“循经行进的实质性过程”,为经络阻滞现象机理研究中的“外周阻断”观点提供了证据。

谢远军用同样的传感针观测了手阳明大肠经和手厥阴心包经循经上组织的氧分压,发现在生理状态下,经络循行线上深部组织的氧分压显著高于其左右旁开的对照线,具有循经的特性。如喻凤兰等[5]应用温度传感针刺入穴位和非穴位进行对比,发现81•6%的穴位温度高于非穴位,提示了穴位的特异性。郭义等[6]人研制成功了离子选择性“针灸电极”,可以探测Ca2+、Na+、K+、H+等离子的动态变化。用于经络研究,他们发现家兔经穴处Ca2+浓度明显高于非经穴处,在针刺状态下Ca2+有沿相关经络重新分布的趋势,而脏腑发生病变时,其相应经穴上存在Ca2+浓度的变化。更值得注意的是,当用结合剂去掉“内关”穴的Ca2+时,针刺治疗家兔实验性心律失常的效应不复存在,提示Ca2+可能是针效产生的关键因素之一。他们还发现,穴位处的K+浓度高于非经穴处,Na+浓度低于非经非穴处,针刺本经穴位可使本经其他穴位的Na+、K+浓度升高。

成柏华等[7]人也发现,针刺穴位后可使穴位处的K+浓度降低,Na+浓度升高,或K+浓度升高,Na+浓度降低的负相关现象,提示针刺后可促进和加强细胞膜上“钠泵”的后效应。匈牙利Eory博士利用CO2传感装置[8],发现人体穴位的CO2呼出量高于非穴位,沈安华[9]等用氧分压传感针对经络与非经络组织中氧分压进行了测试,发现了它们之间的差异规律,并以氧分压传感针作为探测器,用“三点对比法”测定经络宽度,厚度和深度。武汉市针灸医院,利用pH传感针对经穴与非经穴的pH进行了检测,也得到了许多有意义的结果[10]。以上的一些研究说明:传感针在经络研究中具有许多其它传感器无法比拟的优势,它的特点在于能刺入所需观察的经络和腧穴中,直接提取信息,减少干扰信号的影响。

2针刺手法及治疗方法的研究

针刺手法是产生针刺疗效的关键,江琦等用pH传感针观测了在针刺时,患者穴位中pH值发生了变化,变化幅度达0•2pH。在用电针治疗过程中,pH值有随施加刺激电流强度增大而增大的趋势,并测量出每到一个电脉冲过程中引起穴位中pH值的有序变化,曲池、昆仑可达5mV。喻凤兰等人[10]用同样的传感器对针刺治疗时患者穴位与非穴位pH值进行了观测,观测结果,如曲池、足三里、阳陵泉及承山等穴位,其穴位pH值低于非穴位者为72%,穴位高于非穴位者28%,对穴位进行运针、提插捻转治疗后,发现运针后其穴位pH值明显升高,并和运针前比较有显著性差异。此结果提示针刺前穴位有代谢产物,如乳酸等酸性产物积累,反映出pH值较低。经过运针治疗后,穴位受到刺激,局部血液循环改善,经络疏通,代谢增强,酸性代谢产物排除加速,pH值迅速升高,使原来不利的影响经针刺治疗后形成良性循环,从而达到减轻疼痛,恢复功能的治疗目的。朱达义等用温度传感针观测了用不同的方法,如梅花针、温针治疗炎症病人时,从患侧穴位的温度及症状改善状况来看,发现梅花针比温针治疗效果要好些。从而提示对同一患者应考虑选用不同的治疗手法,以达到最佳的治疗效果。

3运动生理学的研究

体内氧分压的传输、消耗、代偿是运动生理学中的一个极为重要的研究课题。沈安华[9]等用氧分压传感针对中长跑运动员在脚踏式测功计上模拟运动的过程中进行了氧分压变化的在体监测,获得了运动部位肌肉组织中氧分压变化的信息。还同步监测了远离运动部位的组织中的相关氧分压信息,测得了运动员安静状态———准备运动———逐级加载———运动停止后过量氧耗发生———恢复的全过程中氧分压的变化曲线,从不同运动员的氧分压———T曲线可以准确地分析出运动员竞赛成绩的优劣及体能素质的差距。用pH传感针对女子举重运动员进行运动中在体监测,针刺部位左股四头肌,举重过程中pH值明显下降,幅度最大可达0•4pH。停止运动后,pH值恢复到原来水平,但恢复时间与训练方法很有关系,高强度少次数举重恢复很快,低强度多次数重复之后恢复较慢,原地高抬腿跑30s,pH值下降约0•36pH,2min后还未恢复到初始水平,以上结果提示我们氧分压和pH参数可作为教练确定科学训练方案的依据,以便运动员尽可能快的提高运动成绩。

4在现代医学科研和临床工作的应用

用氧分压传感针对小白鼠左腋下接种腹水癌细胞制作癌肿模型,一周后与自体左腋组织对照作氧分压测试,发现癌组织的氧分压数值仅为非癌组织的36%,说明癌组织中的氧代谢存在差异,对照作pH测试发现患侧pH值比正常一侧偏高约0•4pH,这些结果与其它方法测得的结果一致。用大白鼠的窒息实验观察窒息对组织中氧分压的影响,发现大白鼠大腿肌中氧分压可降为窒息前的10%以下,在解除压迫后,大鼠复苏,3•5min后能完全恢复到窒息前的氧分压水平。用氧分压传感针在连续监测Co60照射过程中小白鼠心骨骨髓中氧分压变化,随着照射剂量的增加而下降,每只小鼠照射剂量由0Gy增加到8Gy,下降幅度为50%左右。用温度传感针对门诊患者在针刺治疗时,对穴位温度进行观测,发现疗效与穴位温度改变成正相关[11]。

篇2

(一)建立民俗文化村

民俗文化村源于主题公园,强调以盈利为目的的企业运转模式,为美国迪斯尼乐园的全球化翻版。[1]民俗文化村是集中保存、保护、传承、展示、发展或经营特定地域或群体民俗我恩华的村落。民俗文化村可分为两种类型:异地集锦型和实地展示型。前者为博览、旅游等目的,通过浓缩、模仿、移植等方式,异地向人民集中活态展示民俗文化的模型博物馆,如北京的中华民族园、深圳的中华民俗文化村、昆明的云南民族村等;后者是指在原居地选择有典型代表性的村寨。集中保存、传承、展现和发展其民俗文化的村落,如贵州黔东南的郎德寨、南花,湖南的德夯苗族民俗村等。[2]

以档案学的视角观之,档案不是单一的,民族档案不仅仅指某一份单一的文献、石刻等,而是还包括与此文献、石刻相关的一切事物、活动等民族文化事象,一份具体的民族档案文献和与该份文献相关的所有民族档案事象共同构成了民族档案这一整体,民俗文化村就是将各地区典型的民俗习惯、仪式风俗、节日庆典等集中于一个主题景区内表现出来,其就是中国各民族文化的一个缩影,其不仅保存了民族档案的本体,还保留了与之紧密相关的民族档案事象,民俗文化村使保存分散的、不完整的民俗文化实现了体系化、集成化管理,有效地整合了民俗文化或民俗档案。

(二)建立民俗文化博物馆

所谓民俗博物馆,就是依托丰富多样的民俗文物、收藏品等,为弘扬民族文化精神,将民间传承下来的物质和非物质文化遗产,采用有形和无形的陈列手段,以达到实现地域民俗风味的效果,从而也兼具对民俗文物的研究保护,最大限度的成为一个民俗文化展示、研究和传播的产所。[3]民俗博物馆不同于历史类、自然类或其它类博物馆,它是以收藏、演讲、展示民俗文物为主要职能,并以此作为对公众进行民俗知识教育的产所。

从档案学的视角来看,民俗博物馆保存了有形的民族档案实物和无形的民俗文物,档案是历史的记忆者,在民俗博物馆中所保存的文物可以看出民族档案的发展历程,并且民族档案实物与民族档案文献相结合就构成了完整的民族档案,因此,民俗博物馆中的民俗文物是纸质型民族档案文献的重要补充,对于完善民族档案体系和实现民族档案集中统一管理具有重大的意义与价值。

(三)进行参与式保护

民俗文化的传承与保护需要人的自觉、自愿、积极地参与,然而在我国的保护实践中,由于主位观点与客位观点的歧义异、对参与的肤浅化理解、政府角色的定位失误等原因,导致对民俗文化传承与保护的“保护性破坏”。[4]因此,在对民俗文化的传承与保护过程中,就需要基于对主位观点的尊重和了解,充分汲取草根智慧与地方性知识,激发文化承载者的文化自觉,使其真正参与民俗文化的挖掘、保护、开发、监测和评估,实现参与式的保护。对正在消失的民族文字、风俗习惯等民俗文化进行参与式保护,通过与民俗文化的原始产生地的民俗文化传承人或是当地居民交流,能够记录民俗文化的起源、社会发展历程等具体的信息,能对民俗文化的传承起到积极的作用,是一种对民俗文化进行有效保护的方式。在民俗文化的传承与保护过程中,因思维定势的缘故,人们较为重视非物质文化遗产作者所创的作品,而容易忽视民俗文化作者所持有的那套技术或技艺。关注民间工艺的现状,以现代田野作业的理念调查民间工艺,以种种现代手段保存技艺、建立档案,无疑是很重要的,但更应注意对于民间工艺传承人的人文关怀,创造条件让他们走入现代社会的前台,更直接地参与到现代社会的发展与运作的过程之中。[5]因此,在建立民俗文化博物馆的同时,还应进行参与式保护工作,参与到民俗文化的原始产生地,加强与民俗文化传承人之间的互动。

从档案学的视角观之,参与式保护从源头保护了民俗文化的原始形成地,保证了民俗文化的纯真性,明晰了民俗文化的传承途径、模式和形式等等,对民俗文化的传承具有重大的意义。

二、档案学视野下民俗文化传承途径探讨

民俗文化的传承从各个不同学科领域视之,都有不同的有效地途径,从档案学学科视角解读民俗文化的传承,就可以实现民俗文化档案化。民俗文化档案化是指依据档案学原理,通过文字、录音、摄影、录像及数字化等记录手段将民俗文化转化成档案予以保存,并以之为依托加以再现、复原和创造的过程。[6]即把有历史文化价值、科学研究价值等具备一定的档案属性的民俗文化当作档案来对待,运用档案学的学科理论、知识对其进行有效地保护与传承,最终的目的是拯救濒临灭绝的民俗文化。使民俗文化以档案的形式展现出来,并以档案管理的操作要求来进行后续的管理,把民俗文化纳入到档案管理的范围之中,以档案管理的系统要求来对它进行保管、保护和提供利用,以达到民俗文化永续相传下去的目的。民俗文化档案化管理使民俗文化在开始形成时就处于受控状态,并及时纠偏、纠错,使民俗文化在形成、收集、整理、归档等环节中实现标准化、规范化管理。

实现民俗文化档案化的具体实施程序包括以下几个方面:

(一)广泛搜集民俗文物和民俗文化事象

民俗文物和民俗文化事象搜集的类型可以是文字型、石刻碑文型的古籍文献,也可以是宗教典籍文献、民族节日仪式以及举行宗教仪式活动时使用的物品等等。对于民族古籍文献而言,具体来说,国家可以成立专门的民俗文化保护工作组,由民族地区的档案管理部门和文化管理、文物管理部门一起,做好民俗文化的普查、登记工作,对各种不同类型的民俗文化的数量、种类、价值、保管状况进行登记;对于民族节日和宗教仪式活动等而言,就可以采用录音、录像的方式真实地记录整个仪式活动过程。对于价值难以判断的,可以组织专家,成立专门的民俗文化鉴定小组进行鉴定,以便对有价值的民俗文化重点保护。另外,针对以往普查不全的情况,可以在全社会进行广泛宣传,除了派工作人员走访登记外,可以利用互联网,建立专门网站,鼓励群众自己通过网络来进行登记,进行“鉴宝”。普查的结果,要形成民俗文化管理状况分布图、形态样式表、有价值的民俗文化登记表,使人们对所寻找的民俗文化资源有比较详细的了解和掌握。

(二)对民俗文化进行界定并归档保存

从档案学的视角解读民俗文化的传承与保护,就必须从档案学的学科视角出发对广泛搜集而来的不同载体类型的民俗文化进行界定,看其是否具备档案属性,如原始记录性等,具体来说,要看其内容信息的原始性、真实性,也就是了解某份文献是否是当时当地直接形成的,需要强调的是尽管有些文献是事后形成的,但是这些文献与有关社会活动是紧密联系的,是相关社会活动的一部分,类似这样的文献也应视为档案,就需要进行归档保存。待界定工作完成后,就把古籍文献和录音、录像资料进行分门别类地归档,考虑到民俗文化分布分散、残缺不全和有些民俗文化还正在产生等原因,可以采用区别于“官方归档”的“自然归档”方法进行归档以便在日后的工作中继续补充,实现民俗文化的体系完整、种类齐全。

篇3

〔论文摘要]在中国传统的美学思想中,不仅富有独特的民族审美命题与范畴,而且也贯穿着以人为本的人本主义精神。在这种美学思想影响下的文艺创作,无不充满了对人的关注、对人之生命价值意义的关切与肯定。

纵观我国美学思想的发展历程,其中有一个非常突出的特点,即一以贯之的人本主义传统。无论是孔子的“兴观群怨”说、庄子的“大道为美”说,还是钟嵘《诗品》中的“诗唯性情”论、陆机《文赋》中的“诗缘情”,以及后来的“妙悟”说、“意境”说等,都是围绕着人、人的性情、人格精神等方面进行的。其中的“意境”说、“神韵”说、“风骨”说、“妙悟”说等,都属于我国民族传统的美学范畴,体现了我国古典美学中自然主义与人格主义的两大品格。在这种美学思想引导下的文艺创作,充满了对人的情感精神的关注和人之生命价值的肯定。

孔子曰:“诗三百,一言以蔽之,曰‘思无邪”,,诗的作用是“可以兴、可以观、可以群、可以怨。”即可以激发人的情绪,体察民情民意,抒发其怨愤之情。其诗论始终围绕着人的情绪,所以他编定的《诗三百》将人的感情的抒发放在了首位,这种情感也构成了该诗集的精华部分,充分体现了其艺术价值。此外,孔子的“尽善尽美”说、孟子的“冲实之谓美”以及荀子的“美善相乐”说等范畴和命题对中华民族追求美好品德的审美理想和审美情趣具有深远影响,并奠定了中国古代美学思想重视文艺审美教化作用的审美原则。

道家提出了一系列有关审美思维方式和审美本体论方面的范畴和命题,为中国古代文艺美学思想奠定了理论基础。如“天地有大美”、“坐忘”、“物化”、“齐物我”等思想在我国美学思想史上产生了深刻影响。以道家的代表人物庄子为例,他高度重视人的生命价值,以人为本是其思想的核心。庄子论美也是以人为核心,其“重生”、“养生”、“保身”等思想影响下的美学思想呈现出鲜明、突出的人本精神。庄子把“道”视为美的最高境界,提出了“道至美至乐”的美论主张,即美是从“道”的范畴中衍生出来的,因而“道”与美密切相关。在庄子看来“道”是一种绝对的自由,既是“美”的根本所在,也是人所缺乏、并且是人应效仿追求的。“物物而不物于物”、“胜物而不伤”、“不以物挫志”、“不以物害己”,人不要被功名利禄所累,不应为物所奴役,而应成为物的主宰,把物我、生死、贵贱、穷达、祸福、得失等都看成相对的东西,从而追求一种心灵精神的绝对无限自由。只有如此,人才能获得“美”。

在《逍遥游》中庄子为我们描绘了一个“神人”的形象:在形体方面其具有健全之美,精神方面具有高尚的品德之美,有着绝对的自由和广大无边的神力,而这种“神人”其实就是人的本质的一种人格化。同时,在庄子的审美思想中也论及了审美主体的自由心态。在《田方子》中,庄子描绘了一个“真画者”在画图时的独特的自由行动和神态:“宋元君将画图,众史皆至,受揖而立;敌笔和墨,在外者半。有一史后至者,值值然不趋,受揖不立,因之舍。公使之视之,则解衣般礴裸。君日:‘可矣,是真画者也。’”庄子在这里旨在说明真正的画家要按照自然之性去创作,敢于表现自己的真情实感和独特个性。庄子的这种审美态度使其美学思想带有了鲜明的人本精神特征。而且,在他的美学思想中,真与美密切相关,提出了“法天贵真”的审美命题。此“真”乃一种出于主体心灵的纯真之情,是审美主体的一种天然感性的东西.其富有感人的巨大力量,因而具有独特的审美价值和作用。在庄子的“法天贵真”思想中强调人之生命精神的自由,生命自由就是美的根本所在。庄子对人的感情、精神美的充分肯定.不仅体现了其对人之生命的热切关注.具有鲜明的人本主义精神,而且对后世的文学创作及文艺理论产生了深远的影响。

我国第一部诗论专著—六朝钟嵘的《诗品》发展了孔子的“兴观群怨”说,莫定了“诗唯性情”的理论。《诗品》以诗人个人的风格为品评对象,分上、中、下三品.以曹植的诗为一品,“为建安之杰”。在艺术手法上.进一步解释了“兴”为言已尽而意无穷,把审美范畴扩展到诗文以外。用诗的风格立品,是自觉的美学追求的开始。(诗品)所体现出的美学观的核心便是“诗唯性情”,即由于自然和社会现象的影响,使人的性情发生波动,便以诗歌的形式加以表现。正如《诗品·序》所写:“嘉汇寄诗以亲,离群托时以怨—凡斯种种,感荡心灵,非陈诗何以展其义?非长歌何以骋其情?故日’可以群.可以怨’,使穷践易安,幽居靡闷,莫尚于诗矣。诗歌的创作无不与社会人事、人的情感密切相关。

唐代.禅宗兴盛.形成一种新的美学思想。禅宗是从印度佛学发展起来而又能充分表现中华民族思想与性格的佛教流派。其追求超脱人世烦恼、达到心灵绝对自由的境界。但在这一过程中并不否定个体生命价值,不主张完全脱离世俗生活,因而希望通过个体心灵、直觉、顿悟,达到这种绝对自由的人生境界。禅宗重视主体的内心体验.尊重其内心思考的权威.提倡“我心即佛”.排除了外在偶像、教条的束缚.开拓了个性解放的天地。这种思想理论围绕着人、人的生活.让人看到生命的本质.且将主体心灵的体验放在首位.强调人的本性.充分肯定人的心灵的实在性.从人的某种人生境界的体验中去追求美、寻找美,在一种心灵自由的境界中去获得审美满足。这种思想无意中激发了当时的诗人及理论家们的思维方式,促使禅思转化为艺术思维、艺术机趣,禅宗佛理便被直接引人到诗歌美学理论的研究和创作之中。特别是唐朝经过“安史之乱”后社会由盛转衰.严重的社会危机使当时的士大夫们的审美兴趣发生了巨大变化。

在创作理论上.皎然独标性情,引发哲理思考。他在诗论专著《诗式》中说道:“级者尝与诸公论康乐(谢灵运号)为文,真于性情,尚于作用,不顾词彩.而风流自然。”又说:“两重意以上.皆文外之旨。若遇高手.与康乐公,览而察之,但见性情,不睹文字,盖诗道之极也。”可见其仍不脱离性情说。所谓“性情”指人类本性所具有的喜怒哀乐。他强调诗人在构思时要善于引发人性的率直真情,为此需要排斥名言、概念等中介,即不睹文字、不顾词彩,从而达到情真意切、超逸美妙的效果。这种诗学观是道家“得意忘言”和禅宗“离言”的发挥。司空图则综合儒释道三家学说,撰《二十四诗品),论述诗歌的风格美.分为雄浑、冲淡、洗练、劲健、绮丽、自然、含蓄、豪放等二十四目,各用四言韵语形象地描述了每种风格的特征.从而表达了中国人独有的民族审美观,其中“含蓄”一目,要求“不著一字.尽得风流”。的确,不尽之意,见于言外,是独有的一种民族审美风格。他在皎然“文外之旨”的基础上还提出了诗之“韵味”说。这种“韵味美”的营构.不仅需要创作主体的“妙造”,还需通过作品审美主体—鉴赏者的阅读、接受、想象和认同。从这时候的诗歌创作来看,士大夫们以追求自我精神解脱为核心的人生哲学使其审美情趣趋向清幽、平淡、宁静。其中自然适宜、浑然天成乃是士大夫们所追求的最高境界。面对静谧的自然、空寂的宇宙,他们抒发着内心淡淡的情思,领略着人生的哲理.并把这些融化在心灵深处。其中王维的诗歌创作最具代表性。如他的“空山不见人.但闻人语响。 返景人深林,复照青苔上”(《鹿柴》}“人闲桂花落.夜静春山空。月出惊山鸟,时鸣春涧中。”旧(《鸟鸣涧))诗很短,但禅意充盈。王维深得禅意、禅趣,故营造了独特的淡远含蓄、玲珑澄澈之意蕴。他说:“空居法云外,观世得无生”(《登辨觉寺》),这便是其禅悟心态的表现。“木末芙蓉花,山中发红粤。涧户寂无人,纷纷开且落。”(《辛夷坞》)芙蓉花自开自落,物态天趣,自然天成。“安史之乱”使许多士大夫都经历了一段惨痛的生活,对王维的心灵也产生了很大的伤害,从此他在精神上真正投向了“空门”。“独坐悲双翼.空堂欲二更。雨中山果落,灯下草虫鸣。白发终难变,黄金不可成。欲知除老病,惟有学无生。”《(秋夜独坐)》“无生”.在这里指代佛门“真谛”。涅架境界无生无灭,简称“无生”。可见,由于社会的变动以及禅宗思想的影响渗透,使文人们的思想发生了巨大变化。在这种思想影响下的文学创作始终将关注的目光放在审美个体心灵的宁静旷达与超然适意上,使其逐渐悟得在短暂的生命中获得人生意义和价值的途径。

宋代是文字禅的时代。由于时局的动荡.禅与文人的关系更加密切.禅宗那种“一切本空”的世界观、自然适宜的人生态度和超凡脱俗的生活志趣,正好同宋代文人内向封闭的心理需求相吻合,禅的广泛渗透,改变了文人们的价值观和审美心态.促进了文人们思维模式的改变。禅家“心生则种种法生,心灭则种种法灭”的思想.使宋代文人产生了“不以物喜.不以己悲”的平常心态.使宋代词风多以冷清、平淡为美.追求空灵、疏淡的意境。如苏轼的《卜算子·黄州定惠院寓居作·缺月挂疏桐》:“缺月挂疏桐,漏断人静初。谁见幽人独往来,缥缈孤鸿影。惊起却回头.又恨无人省。拣尽寒枝不肯栖,寂寞沙洲冷。”词中鸿、人互见,语语相关,营造了一种幽缈、清冷、安谧的意境。苏轼吸收庄子齐物论的哲学观而形成旷达的人生态度.反映在其文艺创作中是一种通达不执的审美理想。而且,由于苏轼一生中的坎坷经历,使其在创作中,在思维方式上常常融进禅思佛理,形成一种清幽空灵的艺术境界。如他的(前赤壁赋》中,由个体生命的有限之悲上升到宇宙时空的无极之壮,借用自然界的江水、明月、清风等景物,暗含着佛禅思想,抒发遗世独立的旷达之情,阐明事物具有变与不变的两重性,表达了他虽然身处逆境仍然忘怀得失、处之坦然的人生态度,启迪人们要在体悟人与宇宙冥合的境界中获得一种宁静、淡泊的乐趣。其中写道:“且夫天地之间,物各有主,苟非吾之所有,虽一毫而莫取。惟江上之清风,与山间之明月,耳得之而为声,目遇之而成色;取之无禁,用之不竭。是造物者之无尽藏也,而吾与子之所共适。”其中浸透着禅思理趣,暗含着人生哲理、人生的价值意义,融会着人本主义的思想。

在文艺创作理论中,宋代严羽的(沧浪诗话》以禅论诗,其见解更丰富,更有启发性,创立了“妙悟”说、“兴趣”说。他说:“大抵禅道惟在妙悟,诗道也在妙悟。诗有别才,非关书也,诗有别趣,非关理也……盛唐诗人,惟在兴趣,羚羊挂角,无迹可求。故其妙处,透澈玲珑,不可凑泊。如空中之音,象中之色,水中之月,镜中之象,言有尽而意无穷。”揭示了古典诗歌的含蓄之美。

以禅论诗,包藏了无限的机趣,使诗话进人到更高的审美价值境界,体现了一种自然天成的审美理想、审美情趣。禅宗的意义就在于它是一种人类性灵的自由抒发,将其引人到诗话当中,就充分表现了人的灵感与活跃的情慷,从而使其具有了人本主义的精神。以禅心点化诗心,通过神思,领悟诗的意境美,使主体内心体验与宇宙生命脉动相连,从而达到物我两忘,自身获得彻底解脱。

篇4

关键词:微课;教学模式;教学设计

自2009年起,微博以互动性、参与性强、传播速度快等特征迅速地掀起了一场轰轰烈烈的微热潮:微博、微信、微电影。随着微时代的来临,微课应运而生。微课又称短期课程,是一个简化、细分的教学,围绕某一问题或某一情景,可使学生和教师有可能集中解决某一特定的教学行为。由于医学生学制长、课程多、知识点多,如果每门课拍成一段视频,则时间显得过长,学生没有那么多时间看完,更难找到想要了解的知识点,难以达到所要发挥的作用。如果把一门课的每个疑问和知识点制成微课,学生完全可以很充裕地看完,所需时间不长,十几分钟足够讲透一个知识点,学生可根据自己的需要选择知识点、疑点学习,微课将知识进行碎片化、情景化、可视听化,使之为各种便捷显示终端(平板电脑、智能手机等)的自主学习者提供简短、全方位、立体化服务内容的完整课程教学,可随时随地使用零碎时间学习,微型学习作为一种非正式化的学习方式,为微时代人们获取知识提供全新的学习体验[1-2]。

医学遗传学是现代医学中一个十分活跃的领域,并迅速向医学各学科渗透。不仅与生物化学与分子生物学、微生物学及免疫学、生理学、病理学、药理学、组织胚胎学、细胞生物学等基础课程密切相关,而且与临床上研究各种遗传病密切相关。我院五年制临床医学、四年制医学检验和五年制预防医学三个本科专业医学生的专业基础课中,医学遗传学是一门重要专业基础课程,实践性很强,也是基础医学与临床医学之间的桥梁课程。该课程的理论较抽象,课时少、内容多;实验部分由于客观限制,不能与理论教学有机结合,有些遗传典型病例可遇不可求很难获取;学生在学习过程中普遍反映有较大难度。如果把理论、实验部分知识点的重点、难点以视频的形式与多媒体课件很好地结合,编辑制作成微课视频用于教学活动,无疑有助于加深学生对知识点的正确理解和把握。

为充分利用教学资源,根据医学遗传学教学实际和课程特点,我们精心制作一系列医学遗传学的微课教学视频在教学中试用,同时配合其他教学模式取得不错的教学效果。主要步骤有:选题(选择教学内容)、教学设计(教学方案、策略、组织、特色等构思设计)与准备(教学课件、实验设备器材等准备)、摄像(视频采集)、编制(后期编辑制作)与审核(审核修改)、(上传校园网)和评价等环节[3-4],根据我们的经验在制作过程中注重以下技术环节。

1 教学内容选择

选取教学环节中某一知识点、常见有代表性的问题或内容、实验内容作为选题,选题尽量小而精,围绕某个具体的知识点,而不是抽象、宽泛的。具备独立性、完整性、示范性、代表性,能够有效解决教与学过程中的重点、难点问题。教学内容严谨充实,无科学性、政策性错误,理论联系实际,反映社会和学科发展。结合教学大纲要求和教学实际,我们筛选医学遗传学的知识点或内容如下:

1.1理论部分

1.1.1遗传的细胞与分子基础 染色体的包装模型、动态突变(亨廷顿舞蹈症)、碱基替换(镰形细胞贫血病)。

1.1.2单基因遗传病 5种基本遗传方式(AD、AR、XD、XR、Y连锁遗传)及其遗传特征、常见术语概念(延迟显性、共显性、交叉遗传、遗传印记、遗传异质性、限性遗传、从性遗传等)及遗传病例。

1.1.3多基因遗传病 阈值假说、多基因遗传病的遗传特征与再发风险的估计。

1.1.4染色体遗传病 染色体结构畸变类型(缺失、倒位、易位、重复)与传递机制、常见染色体病(唐氏综合征、猫叫综合征、克氏综合征、特氏综合征、两性畸形)。

1.1.5人类生化遗传病 血红蛋白病、血友病、家族性高胆固醇血症、苯丙酮尿症、白化病、半乳糖血症、糖原贮积累症。

1.1.6免疫遗传学 输血、器官移植、新生儿溶血症和亲子鉴定。

1.2实验部分

1.2.1 染色体分析 细胞培养、染色体标本制备、显带技术、核型分析。

1.2.2遗传病诊断 临床诊断、蛋白质水平诊断、细胞学诊断和基因诊断。

2 教学设计与准备

医学遗传学教学设计的内容及要求:①方法手段设计:充分调动学生的学习积极性和创造性思维;根据教学内容选用适当的教学方法;正确选择使用各种教学媒体(图片、视频、音频、流媒体等),教学辅助效果好;②组织编排设计:教学组织与编排要符合学生的认知规律;教学过程条理清晰、重点突出,逻辑性强,明了易懂;注重突出学生的主体性以及教与学活动有机结合;③教学特色设计:教学形式新颖,深入浅出,形象生动,趣味性和启发性强,教学氛围的营造有利于提升学生学习的积极主动性,有效解决实际教学问题。

准备工作包括教学方案设计 Word文稿、医学遗传学教学课件PPT、实验准备等。教学方案设计反映教师教学思想、课程设计思路和教学特色,Word 格式;教学课件要求围绕教学大纲要求的教学内容,与教学视频合理搭配,PPT格式;实验准备应该准备好实验场地、设备、器材、物品等,以保证顺利录像。

3视频采集

医学遗传学微课对拍摄的要求不高,拍摄设备可用专业级或家用摄像机。摄像遗传病例的基本要求是图像清晰稳定、构图合理、声音清楚,能较全面真实反映临床特征。

根据教学内容,可采用不同的编制软件进行后期的声音画面同步及知识点编排处理。常见的编辑软件有绘声绘影、Promiere、Flash等。根据课程的内容需要,将主讲教师的讲解录像、PPT、屏幕操作录像及相关的视音频素材有序的组织到一起,形成完整的视频结构。

编辑制作完成后,要进行全面的审核,主要是:①审核画面,无黑屏、无摇晃镜头、整体色调基本保持一致,合理安排主讲画面,画面大小和在屏幕中的位置,达到美观合理的展示效果;②审核解说,对解说的基本要求是,每屏只有一行解说文字;要求遗传学的专业术语、基因名称要统一使用国际标准。

总之,由于微课时间短,导入和结尾要干脆利落、紧扣主题、语言精练、准确明晰、条理清晰,切忌冗长繁琐。

例如在染色体遗传病例中选取猫叫综合征[5-6],通过视频采集获得的典型临床病例(新生儿),制作微课视频的主讲画面包括:①临床表现:出生体重低,生长发育迟缓,小头畸形,婴儿呈满月脸,面部不对称;眼距宽,内眦赘皮,外眦下斜,白内障,鼻梁扁平,小颌,唇腭裂;婴儿期有微弱、悲哀、似猫叫样哭声;常有通贯手,手指弓形纹增多;患者常并发先天性心脏病;婴儿期肌张力降低,极度智力障碍(IQ

又如在遗传的细胞与分子基础章节选取染色体的包装模型[5],该部分内容抽象、理论性强,学生不易理解。我们利用Flash软件设计编辑,依次显示从线性DNA分子到染色单体的全过程,即DNA分子长度被逐级压缩:从线性DNA形成核小体(一级结构)被压缩7倍;形成螺线管(二级结构)时,每圈螺旋由6个核小体组成,缩短了6倍;螺线管无规则螺旋盘绕形成超螺旋管(三级结构)时又被压缩近40倍;超螺旋管进一步盘曲折叠形成染色单体(四级结构)又压缩5倍,从线性DNA分子核小体螺线管超螺旋管染色单体共压缩约8400倍,每一过程设置同步声音解说,编辑后输出为Swf文件。本微课视频使本来抽象枯燥的理论知识具体形象呈现。学生很易理解人体细胞中每条染色体上平均长度为5cm的线性DNA分子压缩在只有5m的细胞核中需要有序组装和压缩,从而保证遗传物质的稳定和准确表达,教学效果反映很好。

5 应用前景与意义

现代社会人们追求快节奏高效率,大学生更是如此,冗长的课程视频很难吸引学生的眼球。微课有别于传统的教学内容、教学课件、教学设计等资源类型,又是在其基础上发展起来的一种新型教学资源,全国众多教育机构院校都在尝试这种新的教学方法,推广这种教学模式。微课能更好地满足不同学习者的个性化学习需求,微课亦将成为热爱教育的人们在微时代提升教学水平、拓展自己的受众范围和课堂界限的最佳选择。因此微课让学生有更大的自和拥有感,微课的开放性与开发潜力也为教学应用带来了巨大的灵活性,所以将微课教学模式应用在高校的教学中具有广阔的应用前景。

虽然看起来微课时间缩短,内容集中,但实际上需要教师投入更大的时间和精力,医学遗传学的微课教学模式也不例外。尽管我们在医学遗传学教学中应用微课教学模式取得了一定的效果,学生反响不错,但在使用过程中也会出现个别问题,如某些章节的知识点难提炼,特别是零碎、抽象、理论性强的内容;教师选择适合制作微课的教学内容,课前要做好充分的准备;微课的设计制作对教师的信息化处理能力要求较高。无论是对于学生还是对教师而言,微课无疑都是一次思想改革,它促成一种自主学习模式,同时为提供教师自我提升的机会。医学遗传学既是一门重要的基础医学课程,也是基础医学与临床医学之间的桥梁课程,只有打好坚实基础,将来的专业学习才会迎刃而解。

参考文献:

[1]胡铁生.微课-区域教育信息资源发展的新趋势[J].电化教育研究,2011,10:62-63.

[2]黎加厚.微课的含义与发展[J].中小学信息技术教育,2013(4).

[3]万国军.微课的设计与制作[J].中小学电教,2013(5).

[4]梁乐明,曹俏俏,张宝辉.微课程设计模式研究-基于国内外微课程的对比分析[J].开放教育研究,2013,19:65-73.

篇5

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[1-2]。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[3-6]。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。

2.2QTL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1.0~1.5头。

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。

4参考文献

[1] 俞英,张沅.畜禽遗传评定方法的研究进展[J].遗传,2003,25(5):607-610.

[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,1997(1):29-33.

[3] 吴常信.分子数量遗传学与动物育种[J].遗传,1997(S1):1-3.

[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,1997,5(2):142-147.

[5] 陈宏.现代生物技术与动物育种[J].黄牛杂志,2000,26(4):1-5.

[6] 盛志廉,陈瑶生.数量遗传学[M].北京:科学出版社,1999.

篇6

表观遗传学(epigenetics)是与遗传学(genetic)相对应的概念,是对经典遗传学的有益补充;其认为在不改变基因序列的条件下,生物体从基因到基因表型之间存在一种调控,这种机制即“表观遗传学”的含义。尽管已被提出70余年,但直到近10余年,随着科学家们对这种“获得性遗传”的进一步认识,才成为生命科学界最热门的研究之一。因此,研究者们转换思维,从表观遗传学角度对AD发病及治疗进行了研究,发现了一系列表观修饰的关键酶类,以及对这些酶类发挥影响的药物,从而为AD药物研发提供了新的思路和研究方向。本文拟就AD的表观遗传学治疗研究综述如下。

1阿尔茨海默病(AD)概况

阿尔茨海默病(AD)是一种以进行性认知障碍和记忆力损害为主的中枢神经系统退行性疾病。它是最常见的痴呆类型,西方国家[中50%?70%的痴呆属于AD。其病因及发病机制复杂,涵盖了遗传和环境的危险因素,涉及成千上万个基因表达的改变,以及多种信号途径的上调,如P淀粉样肽W-amyloidpeptide,Ap)的沉积、Tau蛋白过度磷酸化、炎症、氧化应激、能量代谢、血管因素及细胞凋亡周期异常等。ad的典型病理改变包括突触丧失、某些神经递质水平下降、神经元内异常物质沉积以及选择性脑神经细胞死亡,使大脑受累区域广泛萎缩,导致记忆力丧失伴行为改变和人格异常,严重者可影响工作及社会生活。受累区域常会出现A沉积、老年斑(senileplaques,SP)、神经原纤维缠结(neurofibrillarytangles,NFT)及Tau蛋白过度磷酸化等。疾病逐渐进展恶化,甚至累及生命。遗憾的是目前尚缺乏延缓或阻碍疾病进展的治疗手段。

在AD中,涉及神经元退行性改变的基因达200余个,越来越多的研究数据发现在没有基因序列改变的情况下,某些机制也可以决定致病基因何时或怎样表达,最终导致AD发病。因此,AD基因组并不能完全解释发病机制[14]。已知编码APP、PSEN1和PSEN2的基因仅可导致家族性早发型AD(early-onsetAD,EOAD);而大多数(约95%)AD均为晚发型AD(late-onsetAD,LOAD)或散发型。因此可以推断,表观遗传现象或环境因素参与了LOAD的致病。这就部分解释了为什么同一家族中有的家庭成员发病而另一些不发病;而且,在年轻的同卵双胞胎中基因组无实质上的差异,而在同一老年双胞胎中其基因表观遗传学上存在显著差异。

大量研究数据证实,基因-环境相互作用在AD的病理生理过程中发挥了关键作用营养物质、毒素、环境暴露及人的生活行为,都可以在不改变基因组序列的条件下使基因激活或沉默。目前已知的可调控基因转录和表达的表观遗传学机制主要分两大类:①基因选择性转录的调控:包括基因组DNA甲基化,多种组蛋白甲基化及乙酰化等修饰;②基因转录后的调控:包括微小RNA(microRNA,miRNA)和小干扰RNA(smallinterferingRNA,siRNA)等非编码RNA的调节,以及沉默的核糖体RNA(ribosomalRNA,rRNA)基因。除此之外,染色体重塑、基因印记、X染色体失活也属于表观遗传学范畴。

2表观遗传学

表观遗传学的涵义即在DNA序列不发生改变的情况下,基因的表达与功能发生改变,并产生可遗传的表型。基本机制即:通过多种基因修饰,影响基因转录和(或)表达,从而参与调控机体的生长、发育、衰老及病理过程。至此,表观遗传学的发现极大丰富了传统遗传学的内容,使人们认识到遗传信息可以有两种形式:即DNA序列编码的“遗传密码”和表观遗传学信息。它和DNA序列改变不同的是,许多表观遗传的基因转录和表达是可逆的,这就为许多疾病的治疗开创了乐观的前景。

2.1组蛋白修饰

组蛋白在DNA组装中发挥了关键作用,利用核心组蛋白的共价修饰传递表观遗传学信息。这些修饰主要包括组蛋白甲基化、乙酰化、磷酸化、泛素化、ADP-核糖基化及特定氨基酸残基N-末端的SUMO化;其中组蛋白氨基末端上的赖氨酸、精氨酸残基是修饰的主要靶点,这些组蛋白翻译后修饰(post-translationalmodifications,PTMs)对基因特异性表达的调控,是其表观遗传学的重要标志。正常机体内,组蛋白修饰保持着可逆的动态平衡。一般而言,组蛋白乙酰化是在组蛋白乙酰转移酶(histoneacetyl-transferase,HATs)的催化下,从乙酰辅酶A上转移乙酰基到组蛋白N-末端的赖氨酸残基上;由于乙酰化中和了组蛋白的正电荷,使组蛋白末端和相关DNA带负电荷磷酸基团之间的作用减弱,降低了组蛋白和DNA之间的亲和力,这种染色质构象的放宽有助于转录因子向靶基因片段聚集并利于转录的进行。而去乙酰化则是组蛋白去乙酰化酶(histonedeacetylases,HDACs)将乙酰基从乙酰化组蛋白转移到乙酰辅酶A上,形成了致密的染色质状态,从而使基因转录下降或沉默。

2.2DNA甲基化

DNA甲基化较组蛋白修饰更进一步,是表观遗传学的又一重要机制。DNA甲基化主要是在DNA甲基转移酶(DNAmethyltransferase,DNMTs,包括DNMT1、2、3a/b和4)催化下,将同型半胱氨酸(homocysteine,Hcy)-甲硫氨酸循环中S-腺苷甲硫氨酸(SAM)中的甲基,由四氢叶酸转移到胞嘧啶的第5位上形成5-甲基胞嘧啶(5-methylcytosine,5-mC)。其中,相邻的胞嘧啶-鸟嘌呤二核苷酸(CpGs)是最主要的甲基化位点。在人类基因组中,CpG以两种形式存在:一种分散存在于DNA中,其CpG70%?90%的位点是甲基化的;另一种CpG呈密集分布于一定区域,称之为“CpG岛”(CpGislands),通常位于或接近基因启动子区(promoterregions),在正常人体基因组中处于非甲基化状态。CpG岛中的胞嘧啶甲基化可以阻碍转录因子的结合,从而可致基因沉默。一般而言,高度甲基化的基因可致表达抑制,而低甲基化的基因可增强基因表达或过表达。

2.3非编码RNA

表观遗传学调控机制涉及RNA的主要包括:miRNA、siRNA以及维持细胞周期的沉默rRNA基因的一部分。

miRNA是较短的双链RNA分子,约有22个核苷酸,来源于机体自身基因即细胞核及细胞质中较大的RNA前体,有自己的启动子和调控元件。人类基因组中有约700?800个miRNA。这些小分子RNA在转录后通过绑定靶mRNA,从而抑制转录或诱导mRNA分裂降解。大多数miRNA具有高度保守性和组织特异性,可以调控机体中30%?50%的蛋白质编码基因。siRNA长短与miRNA相似,作用方式也有很多相同之处,区别在于siRNA可以体外合成,多由外源性导入或感染诱导产生。

重复rRNA基因的复制为真核生物核糖体提供了初始活性位点,在基因表达中是蛋白质合成的热点区。不同细胞类型可表现不同的活性rRNA比率,提示随着细胞发育分化,rRNA基因拷贝数比例会发生改变。沉默rRNA的表观遗传学方式在这个过程中发挥了重要作用,使活性和非活性rRNAs保持了动态平衡。

2.4染色质重塑、基因印记和X染色体失活

染色质重塑(chromatinremodeling)指基因复制、转录和重组等过程中,核小置和结构及其中的组蛋白发生变化,引起染色质改变的过程;主要机制即致密的染色质发生解压缩,暴露基因转录启动子区中的特定结合位点,使转录因子(transcriptionfactor,TF)更易与之结合。基因印记(geneticimprinting)指来自亲本的等位基因在发育过程中产生特异性的加工修饰,导致子代体细胞中两个亲本来源的等位基因有不同的表达方式,即一个等位基因有表达活性,另一等位基因沉默。X染色体失活指雌性哺乳动物细胞中两条X染色体的其中之一失去活性的现象,即X染色体被包装成异染色质,进而因功能受抑制而沉默化,使雌性不会因为拥有两个X染色体而产生两倍的基因产物。

3AD的表观遗传学3.1组蛋白修饰

研究显示,在AD中存在组蛋白的PTMs。组蛋白3(histone3,H3)磷酸化作为激活有丝分裂的关键步骤,可使AD海马神经元呈过磷酸化状态。对APP/PS1突变小鼠和野生型小鼠进行条件恐惧训练,结果显示前者乙酰化H4较野生小鼠组降低50%;之后对突变组进行HDAC抑制剂(histonedeacetylasesinhibitors,HDACIs)曲古抑菌素A的治疗,显示前者乙酰化H4水平出现了上升。在一项皮层神经元培养模型研究中,APP过度表达则可导致H3和H4乙酰化降低,以及c-AMP反应元件结合蛋白(cAMP-responseelementbindingprotein,CREB)水平下降;而CREB则是脑神经元中激活记忆相关基因,形成长期记忆的关键蛋白。总之,尽管在AD患者、AD动物模型及AD培养模型中,都出现了组蛋白修饰,但这个过程是极其复杂的,特异性位点会因功能状态不同而出现组蛋白乙酰化增加或减少。

3.2DNA甲基化

3.2.1相关基因的甲基化研究显示,尽管很难判

断AD中甲基化程度是升高还是下降,但12个甲基化的AD特异性基因表现出了显著的“表观偏移”;同时研究还发现,在DNMT1启动子内一些CpG位点也表现出年龄相关的表观偏移。研究还发现,叶酸、甲硫氨酸及Hcy代谢与DNA甲基化机制显著关联。例如,人类及动物模型叶酸缺乏将导致基因组整体低甲基化,而补充叶酸则可部分逆转甲基化程度。Smith等研究发现,衰老及AD人群中都出现了叶酸缺乏和甲硫氨酸-Hcy周期的改变。另一研究发现AD患者脑脊液(cerebro-spinalfluid,CSF)中叶酸显著下降,同样下降的还有CSF及脑组织中SAM。同时还观察到AD患者脑组织中S-腺苷同型半胱氨酸(SAH)及血浆中Hcy的升高,后者可抑制DNA甲基化。

目前已知的AD相关基因主要包括:p淀粉样蛋白前体(APP)基因、早老素1(PS1)和早老素2(PS2)基因、载脂蛋白E(ApoE)基因、p-分泌酶(BACE)基因、sortilin相关受体基因(sortilin-relatedreceptor1gene,SORL1)以及白介素1a(IL-1a)和白介素6(IL-6)基因等。其中,APP基因、BACE基因或PS1基因均存在可调控的CpG甲基化位点。有研究显示,一例AD尸检的大脑皮层中APP基因发生了完全去甲基化,而正常样本或匹克氏病(Pick’sdisease)患者样本则没有这种变化。实验发现,叶酸缺乏所致的BACE和PS1基因表达增强,可通过补充SAM而恢复正常。同样,体内实验发现,给予APP过度表达的转基因小鼠缺乏叶酸、B12及B6的饮食,可以使SAH升高并上调PS1和BACE的表达,以及促进A的沉积和出现认知障碍。在LOAD尸检标本中,研究者发现了著名的“年龄依赖的表观遗传学漂移”(age-dependentepigeneticdrift);对CpG岛异常的表观遗传学控制,可能促成了LOAD的病理变化,因此,“表观遗传学漂移”可能是LOAD个体易感的重要机制。

3.2.2Tau蛋白相关的甲基化Tau蛋白是一种微管结合蛋白(microtubulebindingprotein,MAP),它能与神经轴突内的微管结合,具有诱导与促进微管形成,防止微管解聚、维持微管功能稳定的功能。对记忆和正常大脑功能起重要作用。然而,在AD中,Tau蛋白不仅不再发挥正常功能,还会因异常磷酸化或糖基化等改变了Tau蛋白的构象,使神经元微管结构广泛破坏,形成以Tau蛋白为核心的NFT,最终导致神经元功能受损或神经元丢失。

人体在正常条件下,Tau蛋白启动子的AP2结合位点是非甲基化的,但SP1和GCF结合位点则被甲基化。而随着年龄的增加,SP1作为一种转录激活位点甲基化程度升高,GCF作为启动子抑制位点则逐渐去甲基化,因此总体而言Tau蛋白的基因表达是下调的。尤其在额叶及海马区域,正常Tau蛋白也出现了年龄相关的下降。蛋白磷酸酶2A(PP2A)是一种针对磷酸化Tau蛋白的去磷酸化酶,PP2A催化亚基的甲基化可以激活该酶。研究显示,在APP及PS1基因突变的转基因小鼠中,PP2A的甲基化程度显著下降,结果显示Tau蛋白磷酸化增高。对培养的神经元添加叶酸拮抗剂甲氨蝶呤,也可导致PP2A去甲基化,从而增加Tau蛋白的磷酸化程度。另外,还有研究显示,Hcy可以使PP2A的甲基化程度及活性下降,而添加叶酸和B12则可以逆转这个过程。总之,Tau蛋白的磷酸化和脱磷酸化间平衡是维持微管稳定性的关键因素;而其中磷酸化相关酶类的甲基化程度,成为影响Tau蛋白磷酸化的重要因素。

3.2.3异常的细胞周期和神经元凋亡研究证实,细胞周期异常和神经元凋亡是AD神经退行性变的常见机制。AD神经元中细胞周期及凋亡途径关键因子受DNA甲基化影响并发生上调。包括细胞周期素B2基因、caspase-1基因、caspase-3基因等。这些相关基因的低甲基化使细胞进入异常细胞周期。同样,高Hcy可使培养神经元凋亡,也间接证实了低甲基化导致异常细胞周期;而使用SAM还可起到拮抗细胞凋亡的效果。

3.3A与miRNA

研究发现,miRNA可以调节APP的表达、APP处理、A聚积以及BACE1的表达,从而导致A毒性改变或影响神经再生。因而,miRNA失调可使APP表达及处理过程发生改变,最终引起神经元存活率和神经再生程度的改变。针对全球AD人群和正常老年人群的对比研究发现,特异性miRNA水平存在显著差异。研究显示,在AD中APP相关miRNA显著下降,而APPmRNA水平则保持平稳,提示miRNA影响APP表达是通过抑制转录而不是促进APPmRNA的裂解;同时,在AD皮层中miRNA-106b出现显著下降。具体机制还有待进一步研究。

3.4AD与一碳代谢

叶酸代谢又称为一碳代谢,需要SAM提供甲基。诸多研究表明,AD患者常存在血浆及CSF中Hcy升高(两者浓度升高常呈正相关),血浆叶酸和B12水平下降,以及脑组织中SAM减少。早期暴露于缺乏叶酸及B族维生素饮食的动物,其AD相关基因在脑组织中发生了表观遗传学修饰。SAM作为甲基化过程最重要的甲基来源,其产生及循环依赖于甲硫氨酸循环的正常进行[11]。研究显示,AD患者CSF中SAM出现显著下降,口服SAM(1200mg,qd)4?8个月,可以使CSF中SAM浓度升高。同时,维生素B12缺乏可使SAM产生减少,从而影响甲基化。前瞻性队列研究表明,高Hcy与AD高风险显著相关,而较高的叶酸摄入量可以降低老年人的AD风险。叶酸缺乏导致的SAM缺乏以及Hcy升高,使甲基化水平下降;并且,Hcy影响SAM和SAH水平,后两者可调节DNA甲基化活性以及蛋白翻译后修饰。另外,研究还发现Hcy可通过抑制甲基化,降低PP2A甲基化程度,从而导致Tau蛋白过磷酸化、NFT及SP形成。因此,最关键机制即:叶酸/同型半胱氨酸代谢异常导致AD相关基因启动子的表观遗传修饰(CpG区域甲基化状态的改变),使基因沉默(高甲基化)或过度表达(低甲基化),最终发生AD。

4表观遗传学在AD诊疗中的应用研究

近年来,随着表观遗传学在AD研究中的不断进步,研究者已逐渐将其应用于AD的诊断及治疗中,尽管多数还处于临床前试验阶段,但表观遗传学应用于AD临床的前景是乐观并值得期待的。

4.1表观遗传学诊断手段

利用亚硫酸氢钠进行甲基化测序是检测DNA甲基化的金标准。该方法利用盐析法从血液中提取基因组DNA,经过亚硫酸氢盐处理后,变性DNA中胞嘧啶转换为尿嘧啶,而5-mC则不发生转换,因此在经过PCR扩增和DNA测序后,胸腺嘧啶则代表非甲基化胞嘧啶,而5-mC(主要为CpG二核苷酸)仍为胞嘧啶。继而由该方法延伸出多个DNA甲基化分析法,例如:甲基化特异性PCR(methylationspecificPCR,MSP)、结合亚硫酸氢盐限制性分析(combinedbisulfiterestrictionanalysis,COBRA)以及甲基敏感性单核苷酸引物(methylation-sensitivesinglenucleotideprimerextension,MS-SNuPE)等。然而,由于目前对AD相关基因甲基化的研究还不完善,只能在临床前研究中应用甲基化测序,用于对比分析AD中基因甲基化的真实状态。

实时基因成像(real-timegeneticimaging)技术是另一种判断基因表观遗传修饰的手段;该技术避免了尸检或动物研究,是一种新型的非侵入性的可视化基因调控检测。磁共振波谱(MRspectroscopy,MRS)即是这样一种特殊的磁共振成像,该技术可扫描到特定的蛋白,将来可使我们能够实现对基因表达变化的可视化实时检测,理论上而言可以追踪到DNA甲基化或组蛋白修饰的责任蛋白;因此,在一定程度上,将为AD的表观遗传学诊断和治疗提供新的手段[39]。

此外,另有研究发现,脂肪酸酰胺水解酶(fattyacidamidehydrolase,FAAH)参与了AD的发病,同时还发现FAAH易于从外周血中检出,并可作为一个新的潜在的AD生物标志物(biomarker),继而用于AD的预测或诊断。然而,由于一些AD相关蛋白或酶类在外周血中易降解,稳定的miRNA检测已成为反映疾病的重要手段。由于大多数AD患者外周血单核细胞中存在各种miRNA的表达上调(如miR-371、miR-517等),且与其在AD脑中高表达相对应,提示通过测定血浆及血单核细胞的miRNA谱变化,可作为AD诊断和病情评估的重要方法。

4.2AD的表观遗传学治疗

表观遗传学对研究AD的发病机制和病程转归,以及研发新的药物等方面开拓了广阔的空间。表观遗传学药物进入体内后,可充当基因转录或表达的“开关”,通过不同的基因修饰及调控基因表观修饰相关酶类的活性,继而达到在未改变DNA序列的情况下影响基因表型。因此,正是表观遗传学改变的“可逆性”,使与之相关药物的研发成为AD治疗研究的新方向和重点。

4.2.1HDACIs近年来,科学家们研发了多种新的HDACIs。根据化学形态主要分为4类:①短链脂肪酸类:如丁酸钠、苯丁酸盐和丙戊酸(valproicacid,VPA);②异轻肟酸(hydroxamicacid)类:如曲古抑菌素A(trichostatinA,TSA)、辛二酰苯胺异轻肟酸(suberoylanilidehydroxamicacid,SAHA);③环氧酮类:如trapoxinA和trapoxinB;④苯甲酰胺类:如MS-275。这些HDACIs与锌依赖性HDAC蛋白(zinc-dependentHDACprotein,I、II及IV类组蛋白亚型)相互作用;烟酰胺作为NAD+前体,可以抑制III类HDAC蛋白。其中,研究最广泛的是丁酸钠、苯丁酸盐、VPA、TSA和SAHA。

目前FDA批准上市的是SAHA,-种治疗T细胞淋巴瘤的新型化合物,不仅可增加组蛋白乙酰化水平,同时还可提高认知。在神经系统中,VPA具有抗惊厥和稳定情绪的作用,因此这些作用可能与引起组蛋白乙酰化改变有关;VPA还可以通过抑制GSK-3#介导的y-分泌酶裂解APP,从而抑制Ap的产生,减少A斑块,最终缓解AD模型鼠的认知功能障碍。Ricobaraza等研究显示,4-苯基丁酸乙酯(PBA)可通过降低GSD-3#来降低AD大鼠脑内Tau蛋白磷酸化,并可清除突触间A沉积,减轻内质网压力,从而恢复记忆并逆转学习障碍。而烟酰胺则可选择性降低Tau蛋白磷酸化并增加乙酰化的a微管蛋白。Fischer等也研究发现,非特异性HDACIs如VPA、TSA、4-苯基丁酸钠及伏立诺他等,都可以通过不同的表观遗传机制影响Ap沉积和Tau蛋白过磷酸化,并可改善学习和记忆力。另外,HDACi丙戊酸可以降低APP的表达,减轻大脑中的A肽斑块负担;研究还证实,HDACI治疗还可诱导树突发芽,增加突触数量,以及恢复学习行为和形成长期记忆。Zhang等报道,口服HDACIMS-275可改善神经炎症和脑淀粉样变,以及改善AD模型动物的行为能力。这些研究提示,HDACIs可通过调节HDAC蛋白活性和Tau蛋白磷酸化水平,从而用于AD的治疗.

HDACIs可选择性抑制HDACs,导致组蛋白乙酰化水平升高,恢复AD模型动物中组蛋白乙酰化水平及提高学习和记忆能力。例如:Guan等发现当脑内HDAC2过表达时,小鼠海马神经元树突棘密度降低、突触形成减少、CA1区LTP形成障碍、空间记忆和工作记忆损伤;而使用HDACIs则能够促进小鼠神经元树突棘和突触的形成,改善AD模型小鼠的学习和记忆减退状态。因此,HDAC2可能是HDACIs最适宜的治疗靶点之一,可能使脑神经元内合成新的蛋白以改善或恢复AD患者记忆。除此之外,HDACIs对基因表达的调节具有特异效应,可以在上调靶基因表达的同时下调其他基因;这种基因特异性常通过转录因子来调控,后者可以识别特定启动子和增强子序列,并赋予靶基因特异性(gene-specificeffects),使之对HDACIs具有敏感性[44],继而逆转表观遗传改变。同时,应用HDACIs治疗AD还应当考虑其是否可穿透血脑屏障,因此,最近的一项研究研发了一种可进入CNS(“CNS-penetrant”)的HDACIs(I类)EVP-0334,目前已进入I期临床试验用于AD治疗。

众所周知,AD大脑受累的主要区域为内侧嗅皮质、海马及杏仁核等。研究发现,与正常脑组织相比,AD患者皮质中HDAC6蛋白水平升高了52%,而海马中则升高了92%。HDAC6与Tau蛋白共同存在于核周,并发生相互作用;其中HDAC6具有独立的微管蛋白脱乙酰基酶的活性。使用HDAC6抑制剂Tubacin治疗或敲除HDAC6,并不能影响HDAC6与Tau蛋白的相互作用,但可以减少Tau蛋白磷酸化[55]。通过结合HDAC6,Tau蛋白可抑制脱乙酰酶活性,从而导致微管蛋白乙酰化增加;在Tau蛋白过表达的细胞中也可见这种增加;说明过量的Tau蛋白成为HDAC6的抑制剂,然而AD患者中正常Tau蛋白是减少的。文献显示,HDAC6的减少或丢失可改善联想和空间记忆形成[56,57],以及阻断A诱导的海马神经元线粒体运输障碍。最近有研究人员还发现,HDAC6无效突变(nullmutation)可以挽救神经元中Tau蛋白诱导的微管缺陷。他们采用遗传和药理学方法抑制HDAC6的tubulin特异性脱乙酰基酶活性,证实这种“挽救效应”有可能是通过增进微管乙酰化所介导的。这些研究结果表明,HDAC6有可能是AD和相关Tau病的一种独特的有潜力的药物靶点,HDAC6抑制剂有望成为AD治疗的新型药物。

目前研究证实,HDACIs可用来治疗神经变性病、抑郁、焦虑情绪、认知功能障碍及神经发育障碍,因此为AD的治疗提供广阔的前景。但现有的HDACIs存在生物利用度低、代谢快、低选择性等缺点。因此,研究开发结构新颖、副作用小、特异性及选择性高的HDACI具有重要的临床意义。

4.2.2饮食因素除此之外,饮食因素,例如叶酸、维生素B2、B6、B12、蛋氨酸、胆碱等都可以影响甲基供体SAM的形成,并影响DNMTs活性;同时,一些天然化合物,如异黄酮、黄酮、儿茶素、姜黄素、白藜芦醇等,可以改变表观遗传学机制,影响染色质修饰酶的活性,因此备受关注。

研究证实,传统用于抗肿瘤、抗氧化、抗炎、抗细胞凋亡及预防高脂血症的姜黄素,也可用于治疗AD:在体外实验中,姜黄素可抑制A聚集沉积、A#诱导的炎症、户分泌酶及乙酰胆碱酯酶的活性;而体内实验则证实,口服姜黄素可抑制AD动物脑组织中Ap沉积、Ap寡聚化及Tau蛋白磷酸化,并改善行为及认知。另有研究发现,姜黄素还可加速淀粉样斑块的分解,继而改善AD的空间记忆障碍。据Bora-Tatar等[65]报道,在33种羧酸衍生物中,姜黄素是最有效的HDAC抑制剂,甚至比丙戊酸和丁酸钠更强效;另有研究也发现,姜黄素可显著降低HDAC1、3和8蛋白水平,并可提高乙酰化H4水平。同时,姜黄素还是潜在的HAT抑制剂,2004年Balasubramanyam等[66]发现,姜黄素是p300/CREB结合蛋白HAT活性特异性抑制剂,对维持一定的CREB水平起到关键作用。因此,姜黄素对HDAC和HAT均有调节作用;作为已知的抗氧化剂,姜黄素可能是通过调节氧化应激,从而对乙酰化和去乙酰化具有双重调节作用。

AD表观遗传学改变受环境、营养因素等诸多因素共同作用,因此自孕前保健开始,直至子代的一生,都保持机体内外生存环境的良好,保证表观遗传学正常修饰及表达,在一定程度上可能会预防AD的发生。同时,由于目前糖尿病、肥胖、心血管疾病、高血压等都是公认的AD高危因素,通过表观遗传学机制防治这些疾病,也是降低AD的发生风险的重要手段。另外,提倡低热量、低胆固醇和富含叶酸、B族维生素及姜黄素等的饮食,以及降低血浆Hcy值,可能对保护大脑神经元,改善老年期认知,以及预防AD发生或逆转AD的表观遗传改变,起到一定的积极作用。

4.2.3其他因素由于DNA甲基化是可逆的,该过程的相关酶类也可作为AD治疗的研究靶点,例如DNMT抑制剂。然而,目前对DNMT抑制剂的研究多局限于肿瘤的治疗,因此对于AD的治疗作用还有待进一步研究。另外,研究发现AD中与APP裂解机制相关的多个miRNA也发生了改变,因此针对miRNA的AD表观遗传治疗成为重要研究方向。2006年,中国科学院上海生命科学研究院生物化学与细胞生物学研究所裴钢院士研究组研究发现,肾上腺素受体被激活后,可以增强y-分泌酶的活性,进而能够增加AD中Ap的产生。这项发现揭示了AD致病的新机制,提示肾上腺素受体有可能成为研发AD治疗药物的新靶点。

5展望

综上所述,在AD中,表观遗传学机制对疾病发生发展起到了关键作用,尤其是散发性AD。表观遗[8]传学调节障碍导致相关基因转录异常,引起关键蛋白或酶类异常,继而发生一系列病理生理改变,是AD发病的主要原因。表观遗传学改变可以通过表观遗传药物进行逆转,因而这不仅为AD的治疗开创了一片新天地,更引导医药行业进入了一个崭新的领域。

然而,使用表观遗传学药物治疗疾病也面临着一系列难题。对于目前可用的表观遗传学化合物如HDACIs及辣椒素等而言,主要的困难即缺乏针对不同脑区、不同神经元亚型或特异基因的“选择性”。

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关键词: 聚合酶链式反应 医学检验 应用前景

【中图分类号】R446.6 【文献标识码】A 【文章编号】1672-3783(2012)05-0144-01

1 聚合酶链反应概述

聚合酶链反应(Polymerase Chain Reaction,PCR)是一项模拟DNA体内复制过程的体外DNA扩增技术,自该技术诞生以来,它在分子生物学及医学的各个领域广泛应用。它主要是由变性、复性、延伸三个基本步骤组成的循环反应。变性即利用加热的方法使双链DNA解链成两股单链;复性就是降低反应温度使这两股单链按碱基互补的原则分别与引物结合成双链;最后是延伸,在DNA聚合酶的作用下,按照碱基互补配对的原则合成互补链;三个步骤完成为一个循环,每完成一个循环完成一次级数倍增,极微量DNA经过扩增后可以达到极易检测的水平。PCR技术其灵敏度高可以达到Pg级,同时还能保证被扩增的基因片段与原基因片段保持不变。PCR技术还具有操作快速简便、易掌握,并且对标本要求不高等优点,使之广泛的应用于临床医学检验。

2 聚合酶链式反应在医学检验中的应用

经过近几十年的研究发现,人类许多疾病的发生常与体内的遗传物质的改变有关,比如体细胞的癌基因或抑癌基因突变引发各种肿瘤,性细胞的基因突变则引起各种遗传病,各种病原体可以把它们特异的基因带人人体进而引起各种传染病。由于医学技术的进步,PCR技术的出现为我们进行基因诊断奠定了基础,这将改变以往对疾病的表型进行诊断的诊断方式,使得我们可以从本质上认识和诊断疾病。尤其是在感染性疾病、肿瘤、遗传疾病等进行临床检验时,PCR技术具有无可比拟的重要性。

2.1 PCR技术在感染性疾病检验中的应用:利用PCR技术可利用少量的核酸序列对病原体进行检测。PCR技术在临床检验中可以对疾病是否处于潜伏期进行判断,尤其是对那些培养周期较长或缺乏稳定可靠检测手段的病原体,PCR检测技术可以将现症感染和既往感染进行很好地区分,为临床诊断提供了可靠的依据。例如,利用PCR技术检验乙肝病毒。实验室检测乙肝病毒采用的传统检测方法,非但其灵敏度不高,而且容易出现假阳性,但利用荧光定量PCR法检测乙肝病毒共价闭合环状DNA的方法较之具有更高的灵敏度,且所需样品量少。总之, 与传统的检测方法相比,PCR技术不但特异性强、灵敏度高,而且节省了检测时间,提高了检测效率。在感染性疾病的临床检验方面具有广泛的应用前景。

2.2 PCR技术在肿瘤方面的应用:虽然目前的研究对于肿瘤发病的分子机制还不是十分明确,但已有研究表明,许多肿瘤的发生与某些肿瘤相关基因遗传学改变关系十分密切。PCR技术作为检测遗传学改变最简单有效的手段,不但可以检测出基因的突变,还能够准确的分析癌基因表达量,依据PCR的分析结果,可以对肿瘤进行早期的诊断、分型。目前已知的肿瘤相关基因中较为常见的即ras癌基因家族。PCR技术主要是通过研究ras基因,发现在许多常见肿瘤中该基因失活。由于基因发生突变、缺失、增加和易位等遗传学改变,导致了癌基因激活和抑癌基因的失活,进而导致了癌变的发生。如某些泌尿系肿瘤的发生就是因为CD44基因的异常拼接表达。血行播散是肿瘤转移的重要手段,所以检测外周血中的肿瘤细胞对判断肿瘤有无转移具有重要意义。利用逆转录PCR技术检测外周血中肿瘤特异性标志物mRNA,具有灵敏度高、可靠性强的特点,对于患者的复发、转移和疗效具有良好的临床监测价值。

2.3 遗传病的PCR检验:遗传病发生是由遗传物质发生改变或是由致病基因的表达而引起的,常为先天性的,也可后天发病。对孕妇体内的胎儿及早做出正确诊断,并采取相应措施,对于计划生育有十分重要的意义。近年来,在遗传病的临床诊断方面做出了不可磨灭的贡献,PCR技术已经能够检测出遗传病基因的突变、缺失及异常表达。PCR技术应用于基因诊断,不用严格的要求分子的完整性,只需少量的样本,如只需几滴羊水或几根胎儿绒毛便能进行分析。PCR在遗传病诊断预防及产前基因诊断方面具有极大的应用价值,在检测遗传病基因突变时将PCR产物直接测序,分析测序结果,使严重遗传性疾病的产前诊断成为可能,像地中海贫血、血友病、苯丙酮尿症等这些遗传性疾病都可利用此法进行诊断。

3 PCR技术在临床检验中的不足

虽然PCR技术在临床检验中有诸如上述的多个优点,但在实际应用过程中也暴露出了它的不足之处,主要是假阳性和假阴性的问题。假阳性是PCR在医学检验中面临的主要问题之一,假阳性的发生主要是由于扩增产物受到污染。近年来发展起来的荧光定量PCR技术,其反应过程和检测过程在封闭环境中进行,从根本上解决了PCR扩增产物定量和污染的问题;造成PCR假阴性的原因主要有实验仪器问题、试剂质量问题、模板质量问题、检验人员的素质问题。

4 PCR技术在医学检验中的应用展望

虽然PCR可对基因分析直接检测用于临床进行诊断,但大部分基因突变还是难以直接检测。自PCR技术诞生以来,随着其深入不断的发展与完善,许多改良的新PCR方法在不断的问世,这些新技术的出现解决了传统PCR的瓶颈问题。它们弥补了传统PCR技术费时、误诊,假阳性等问题,对基因检测和基因分型的应用范围将进一步扩大,为PCR的临床应用带来曙光。因此PCR技术将有极大的发展空间和广泛的应用前景,它将对肿瘤学、遗传学和基因治疗等进一步研究及临床应用起着积极重要的作用。随着医学技术的不断深入发展,PCR技术在医学检验中将会得到更广泛的应用,为全人类健康做出更大的贡献。

参考文献

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2010年诺贝尔生理与医学奖颁给了“试管婴儿”之父Edwards,标志着人类辅助生殖技术的成功。随着分子生物学、遗传学和生殖医学的发展,第三代试管婴儿技术时代来临,我国辅助生殖技术也不断迈进,胚胎冻融技术、卵泡浆内单注射(intracytoplasmicsperminjection,ICSI)技术广泛应用,在人工助孕与显微操作的基础上,胚胎植入前遗传学诊断(pre-implantationgeneticdiagnosis,PGD)正高速发展并逐渐应用于临床,这使不孕不育的夫妇不仅能喜得贵子,并且能实现优生优育。通过复习文献,本文就近年来胚胎植入前遗传学诊断应用进展做一简要综述。

1概述

1.1简介胚胎植入前遗传学诊断主要是指采用快速遗传学诊断方法,选择无遗传学疾患的胚胎植入宫腔,从而获得正常胎儿的诊断方法,具体操作:待体外受精的胚胎发育到4~8细胞期,显微操作下行卵裂球细胞活检,取出1个或2个细胞,或者直接取受精前后的极体,对它们行聚合酶链反应或免疫荧光原位杂交分析。广义的PGD还包括受精前配子的诊断,如:的筛选和分离、或卵子基因型的检测、极体的活检等。种植前遗传学筛查(PGS)是近十几年出现的以提高妊娠率、活产率为目的的早期产前筛查方法。通过对染色体数目异常的筛选,选择染色体核型正常的胚胎进行移植。PGS是一种低危险度的PGD,欧洲人类生殖和胚胎学协会(ES-HRE)PGD协作组报告的PGS周期数占PGD一半以上[1],并逐年增加。PGS适用于高龄、反复种植失败、非染色体结构异常的重复性流产等不孕不育夫妇,获得可接受的妊娠率。但对其有效性尚存争议[2]。应用PGD使胚胎植入子宫前的染色体分析成为可能。胚胎染色体异常不仅易导致自然流产,并且可能是导致许多不孕妇女不能解释的多次种植失败的原因[3]。PGD理论雏形是1967年由Edwards等率先提出的,他在小鼠胚泡期鉴定其性别并成功地将胚胎移入雌鼠体内[4]。20世纪80年代末,Handyside率先对人类胚胎进行显微操作,为一对高遗传风险的X-性连锁疾病夫妇的胚胎进行卵裂球性别分析,植入女胚,并于1990年诞生了世界上首例PGD婴儿。90年代后期,PGD逐渐普及,并可常规用于40多种遗传病的诊断,包括:单基因疾病,如囊性纤维化;X染色体连锁疾病,如杜氏肌营养不良;染色体结构异常,如非整倍体。

1.2优势PGD目的是使有家族遗传病的夫妇可以拥有一个健康的孩子。试管婴儿(invitrofertilization,IVF)临床上的挑战是选出有活力的胚胎并优先将其植入子宫,目前,大多IVF实验室采用形态学评估来确定哪些胚胎可以植入。但未能提供有关染色体复制数目的信息,而这些信息对细胞成活具有很重要的影响[5]。PGD弥补了传统方法的不足,通过染色体基因分析,确保胚胎质量。细胞浆内注入后,经PGD出生儿与未经PGD出生儿在妊娠和出生指标上均具有可比性。PGD是避免遗传病患儿出生的安全方法。其优点主要体现在:(1)非侵入性,可避免常规的产前检查如绒毛取样、羊膜腔穿刺活检、羊膜腔穿刺的手术操作所带来的出血、流产、宫腔感染等并发症的危险;(2)把遗传学疾病控制在胚胎发育的最早阶段,避免了早期或中期妊娠再行产前诊断结果阳性时使孕妇面临意愿性流产所带来的生理和心理上的创伤;(3)可以排除患病胚胎和携带缺陷基因的胚胎,从而可使有遗传风险的夫妇得到完全健康的后代;(4)相对于对胎儿进行人工流产,销毁有遗传缺陷的胚胎更易为舆论、伦理所接受;(5)在胚胎器官分化之前对疾病作出诊断为进行基因治疗提供可能[6]。

1.3不足PGD的应用解决了部分有染色体异常或单基因疾病患者的生育问题,明显降低了自然流产率,减少了染色体异常的畸形儿、有遗传疾病的患儿的出生。然而这些患者的抱婴率并没有明显的提高。原因主要有:(1)活检材料的代表性不足;(2)分析技术缺陷造成误诊。PGD遇到的最大的问题是误诊的问题。迄今为止,已有2例囊性纤维化的诊断错误,1例性别诊断,1例强直性肌萎缩,1例地中海贫血,1例21三体的诊断错误,可能是由于污染或者染色体嵌合型造成误诊。许多研究发现,卵裂阶段的人胚存在较高比例的嵌合体[7],等位基因脱失(alleledrop-out,ADO)是导致误诊的主要原因。此外,关于活检的安全性也遭到了一些学者的质疑。在许多国家,PGD较产前诊断受到更多的限制,这些国家认为PGD是婴儿设计。使用PGD技术进行性别选择将有可能导致性别比例失调,特别在一些偏爱男孩的国家。此外,随着人类基因组计划的推进,人们不仅能了解致死疾病的单基因突变,同时揭开了身高、智力、长相等的遗传奥秘。有些夫妇为了选择一个优秀的子代,对子代的智商、身高、肤色、胖瘦、长相等进行选择,将不可避免地导致非医学指征胎儿的出生。伦理学方面亦有很多争论。针对目前研究者往往仅关注胚胎的生理质量而忽视伦理选择的现象,应考虑用伦理的视角审视实施胚胎植入前遗传学诊断的行为,赋予生命科学行为必要的伦理思想。因此应当权衡利弊,谨慎确定PGD的应用范围,建立适合我国国情的PGD技术及伦理操作指南[8]。

2植入前诊断的步骤

2.1活检通过IVF结合ICSI。实际上,ICSI因其可减少父源性污染,被建议用于所有PGD周期中。可通过三种方法打开透明带:机械法、化学法或激光法。清楚可视的细胞核将引导对卵裂球进行有选择的活检。第一、二极体和第三天的单细胞胚胎活检用于评价人胚胎整倍体曾经是最常用的。最近,一些项目开始将极体活检与第三天单细胞分析相结合运用[9];也有文献报道运用第三天双细胞活检[10]或囊胚泡活检[11]。还有学者提出了间接诊断:取材于胚胎的生化标记物或产物,如酶、蛋白质等,间接地对胚胎进行遗传学分析。这种无创方法的优势在于胚胎不需活检,不存在因显微活检技术影响胚胎远期发育的潜在危险性。采用此法行PGD有两个必要条件:(1)检测的基因在植入前胚胎发育阶段转录及表达活跃;(2)胚胎的基因产物水平不同于卵子胞浆的基因产物水平,而且这种差异能被检测出来。但关于体外植入前胚胎分泌的基因产物的研究甚少,此法目前仍未被用于人类胚胎[12]。

2.2分析技术

2.2.1单细胞多聚酶链反应(polymerasechainreaction,PCR)单细胞PCR主要用于诊断单基因性疾病和胚胎性别。PCR扩增后用于后续基因诊断的方法主要有:(1)根据有无特异性目的条带作出诊断;(2)多态性分析;(3)等位基因寡核苷酸特异探针(allelespecificOligonucleotide,ASO)斑点杂交及反向斑点杂交(reversedotblot,ROB);(4)单链构象多态性(single-strandconformationpolymorphismanalysis,SSCP)及变性梯度凝胶电泳(denaturinggradientgelelectro-phoresis,DGGE)等。

2.2.2免疫荧光原位杂交(fluorescenceinsituhybridisation,FISH)目前,FISH主要应用于植入前遗传学筛查、染色体结构异常及性连锁遗传疾病的性别鉴定。但是,关于PGD的远期安全性仍存在很多争议[13]。

2.2.3全基因组扩增(WGA)通过非选择性扩增微量组织或单个细胞的整个基因组DNA,在反映基因组全貌的基础上最大限度地增加其含量,以提供足量DNA模板进行后续分析。WGA发展至今形成了两种类型:(1)以PCR为基础,使用随机引物或部分随机引物通过热循环扩增的引物延伸预扩增(primerextensionpreamplification,PEP)和简并寡核苷酸引物PCR(degenerateoligonucleotideprimedPCR,DOP-PCR);(2)不以PCR为基础,使用随机引物恒温扩增的多重置换扩增(multipledisplacementamplification,MDA)。其中,尤以MDA为PGD技术开辟了一条全新的途径。

2.2.4比较基因组杂交(com-Parativegenomichybridization,CGH)该法可检测待检全染色体组各位点遗传物质的增加和缺失,可诊断单细胞的全基因组中任何超过20Mb的染色体域的拷贝数异常,已有成功应用的报道[14]。新发展的mi-croarray-CGH可检测到一些不能被传统方法检测到的微重复和缺失[15]。

2.2.5微测序技术(mini-sequencing)又称为单核苷酸引物延伸法(singlenucleotideprimerextension,SnuPE),通过微测序技术与其他技术的结合,已经能够诊断一些单基因疾病,如囊性纤维化、视网膜母细胞瘤等,并应用于临床PGD中[16]。

3应用进展

3.1国外国外资料表明,可能生育患有遗传性疾病后代的高危夫妇,在胚胎植入前行PGD,其新生儿先天畸形发生率降低为5.0%~6.0%,与人群发生率相同[17]。目前,全球已成立了40多个PGD中心。至2004年8月,全世界完成了7000多例PGD,出生了1000多个健康婴儿[18]。在欧洲,人类生殖与胚胎协会(ESHRE)PGD协作组收集的2004年45个中心的有关数据显示,共收集卵子3358个,1192个进行了PGD周期,2087个进行了PGS。适应证:559个周期为染色体异常,113个周期为X连锁疾病,520个周期为单基因病。在预示染色体异常的PGD周期中,共活检了76%的胚胎,在这些胚胎中93%给出了诊断,25%是可转移的。在预示单基因疾病的PGD周期中,共活检了71%的胚胎,在这些胚胎中88%给出了诊断,52%是可转移的。总的来说,69.6%的周期进行了胚胎种植。在法国,生物医学会(ABM)报道,70%的胚胎活检给出了诊断,其中60%的胚胎适合种植。但有关疾病及其表达有一定的偏差。2004年,ESHRE最终报道PGD的种植率为17%,低于进行ICSI的IVF中观察到的种植率。报道的临床妊娠率为提取卵细胞的18%,种植胚胎的25%,最终679例成功妊娠并出生了528个婴儿[19]。有关PGD婴儿的后续儿科学队列研究甚少,可获得的资料显示:2岁时,与行IVF-ICSI的儿童相比,PGD儿童在精神与智力发育上并无差异。[20]。目前看来,PGD婴儿出生后并没有因为在胚胎期移除了一两个细胞而出现新生儿问题或者畸形[21]。

3.2国内

3.2.1必要性我国是世界上人口最多的国家,约占全世界人口总数的1/5。据2001年的调查显示,我国每年出生的2000万新生儿中,1.3%(约26

万人)患有严重的先天畸型,其中70%~80%(约19.5万人)和遗传因素有关[22]。由此可知,PGD技术在我国必然有着广阔的应用和发展前景。

3.2.2进展近年来,我国辅助生殖技术也不断进步,1992年5月,我国首例配子子宫腔内移植婴儿在广州中山大学附属医院分娩,但技术未推广。1992年6月12日,首例赠卵试管婴儿诞生;1995年2月6日,首例冻融胚胎试管婴儿诞生;1996年9月8日,首例代孕试管婴儿诞生;上述成果均来自北医三院。1989年,放弃腹腔镜取卵,阴道镜下经阴道取卵成为常规手术。经过20年的努力,临床妊娠率由1987年6.2%(2/32)和1988年4.4%(2/45),发展到目前35%~45%,活产率25%[23]。我国首例经PGD的女婴于1998年在中山医科大学生殖医学中心诞生。整体上说,我国PGD的发展相对缓慢,限制了PGD的应用,使其临床效应未能得到充分发挥。目前,全国只有3~5家生殖中心能真正将PGD作为一种常规的诊断技术,能够诊断的病种也非常有限,主要是染色体疾病。其原因除了PGD技术上的难度要求较高外,缺乏有关技术或程序的标准化规范也是限制PGD临床应用的一个因素。通过文献检索发现,我国大陆广东、上海、湖南、浙江、河南、山东、云南均报道了PGD周期的成功案例,所诊断的疾病有:杜氏肌营养不良、21-三体综合征,α、β-地中海贫血,罗伯逊易位,非整倍体筛查,Y染色体微缺失及染色体相互易位等。1999年,中山大学生殖中心应用成熟的显微操作技术进行胚胎细胞活检,活检的单个卵裂球用荧光定量PCR技术进行诊断,获得国内首例α地中海贫血胚胎种植前基因诊断后妊娠成功[24]。2003年,该中心应用单细胞多重巢式PCR技术对β地贫进行植入前遗传学诊断,达到优生目的[25]。广西妇幼保健院生殖中心与中山大学第一附属医院生殖中心合作,采用跨越断裂点PCR技术对α地中海贫血携带者夫妇进行PGD获得临床妊娠,为广西地贫的预防提供了一个可供选择的方法[26]。中南大学钟昌高等采用巢式PCR分别扩增患者和携带者的单个淋巴细胞、行体外授精-胚胎移植治疗的健康志愿捐献者的单个卵裂球细胞的DMD基因48号外显子缺失位点,建立稳定的经单细胞基因诊断DMD的方法;进一步对在该中心接受超排和体外授精-胚胎移植治疗的DMD携带者的胚胎活检后完成PGD,根据诊断结果选择健康的优质胚胎移植入子宫,达到了阻断DMD患儿出生的目的[27]。山东省立医院颜军昊等运用2l号染色体着丝粒探针荧光原位杂交技术对生育过21三体患儿的高育龄妇女的胚胎进行植入前遗传学诊断,避免了非整倍体患儿的出生[28]。郑州大学李刚等应用FISH方法进行PGD,预防遗传病高危夫妇流产和染色体异常患儿出生取得了进展[29]。浙江大学徐晨明等应用探针对卵裂球进行荧光原位杂交分析,对罗伯逊易位患者进行PGD,防止了患儿出生[30]。

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关键词:家蚕;ISSR;遗传研究;应用

中图分类号:S881.2 文献标识码:A 文章编号:0439-8114(2015)24-6124-03

DOI:10.14088/ki.issn0439-8114.2015.24.004

Abstract: The basic principle and characteristics of Inter-simple Sequence Repeat (ISSR) was described. The application of ISSR in silkworm genetics was summarized. The application future in the study of silkworm was prospected.

Key words:silkworm;ISSR;genetics research; application

家蚕作为一种重要的经济昆虫,成为研究遗传、发育、生理、药代动力学等生物科学研究中理想的研究对象。常规的形态学标记在家蚕品种选育和鉴定等方面起到了一定的作用,但是很易受到内外环境条件的影响。随着分子标记技术的迅速发展,加锚微卫星重复序列(Inter-simple sequence repeat,简称ISSR)分子标记技术越来越多地被应用于家蚕的遗传多样性分析、基因定位及系统分类研究中。本文对 ISSR 分子标记技术的基本原理和特点及其在家蚕相关领域中的研究进展进行了综述,并展望了其在家蚕遗传研究上的应用前景,希望能对家蚕资源的研究及保存、鉴定和利用提供一定的参考。

1 ISSR分子标记技术基本原理和特点

1.1 ISSR分子标记技术的基本原理

ISSR分子标记方法是Zietkiewicz在微卫星技术(Simple sequence repeat,简称SSR)的基础上建立起来的一种新型分子标记技术[1],根据其所使用的引物是否在3′端或5′端加锚定碱基可以分为锚定简单重复序列间扩增(Anchoredinter-simple sequence repeat,简称ASSR)和非锚定简单重复序列间扩增(Nonamchored inter-simple sequencerepeat,简称MP-PCR)。ASSR是在微卫星寡核苷酸引物的3′端或5′端加上2~4个随机选择的核苷酸,引起特定位点退火,保证引物与基因组DNA中SSR的3′端或5′端结合[2],扩增重复序列间的片段。MP-PCR是直接以寡核苷酸引物进行PCR扩增,扩增重复片段和重复序列间的片段。扩增出来的条带可通过琼脂糖凝胶电泳或聚丙烯酰胺凝胶电泳进行分离,从而获得指纹图谱。

1.2 ISSR分子标记技术的特点

ISSR分子标记技术来源于SSR分子标记技术,因此具有SSR分子标记的优点,可在基因组上进行扩增,可以快速、准确和高效地检测出位于基因组DNA上的多态性,适用物种范围广,可以揭示不同SSR座位个体间的变异信息,提供多位点信息[3-5],成本较低, 重复性好, 操作简单,非常适合于对大样本进行检测,而且该技术相比较于SSR技术,因为采用的引物序列比较长,其遗传多态性比较高,也同时提高了试验结果的可靠性。目前,ISSR分子标记技术在种群遗传学、种质资源、分类学与种系发生学等方面得到迅速应用[6-8]。

2 ISSR分子标记技术在家蚕遗传研究上的应用

2.1 遗传多样性

遗传多样性作为生物多样性的一个重要组成部分,是种群繁殖和更新换代的基础,可反映出物种对不用环境的适应能力,以及在环境的变化和变迁中所具有的持续计划的潜力[9]。ISSR分子标记能够揭示物种基因组内的多态性位点,是一种研究种群内及种群间遗传多样性的理想方法之一[10]。

Li等[11]证明了ISSR分子标记能够运用于家蚕遗传多样性分析,他们采用ISSR的方法,对42个家蚕品种进行扩增,有12条引物能扩增出清晰条带108条,其中多态性条带85个,且重复性较好,通过聚类分析,将这些品种分为7个亚群。房守敏等利用ISSR技术分析了6个家蚕品种和2个不同地域的野桑蚕群体的遗传多样性,6条ISSR引物共检测到66个位点,其中65个多态性位点,并根据遗传距离进行了聚类分析。Nagaraju等[12]采用ISSR技术对13个不同品种蚕的遗传多态性进行了分析。Pan等[13]采用ISSR技术分析了9个家蚕细胞培养系的多态性,26条引物扩增出797条多态性谱带,多态率为89.9%。

2.2 资源鉴定及分类

在对家蚕品种资源进行鉴定和分类时,由于其外部特征比较相像,中系一般为素蚕,日系一般为普斑蚕,虽然其大小有差异,但是仅仅根据其形态学,很难将其进行区分和鉴定,但是其个体所携带的遗传信息是不同的,因此可以根据其在基因组DNA上的多态性不同,将其准确地分类鉴定,ISSR 标记技术在家蚕资源的鉴定和分类中是非常有效的,可保证试验结果的科学性和可靠性。

Reddy等[14]以6条ISSR引物对13个滞育和非滞育家蚕品系进行了遗传鉴定,发现多态性占总数的77%。Velu等[15]采用ISSR分子标记研究了20个家蚕突变体的遗传变异关系,用15条引物扩增出113个标记,其中多态性的比率为73.45%,并进行了聚类分析,20个家蚕突变体可以分为6个类群,结果表明该技术是确定突变的家蚕品系之间遗传变异的一种重要方法。

2.3 指纹图谱的构建

许多研究已表明,ISSR分子标记技术在研究动物种间、种群间的亲缘关系以及动物系统发育方面也取得了很好的效果。Chatterjee等[16]分别采用RFLP和ISSR等分子标记的方法分析了家蚕遗传学,比较了这两种方法在家蚕遗传学研究上的应用,结果表明在指纹图谱分析中,ISSR分子标记技术更具有优势。Pan等[17]成功建立了BmE-SWU1和BmE-SU2两个家蚕细胞系,并获得了两个细胞系的ISSR指纹图谱。

2.4 家蚕分子标记辅助选择育种

家蚕分子标记辅助选择(Marker assisted selection,MAS)是利用了遗传标记与控制数量性状的基因之间的连锁关系,在实际选择育种过程中,利用遗传标记和表型选择相结合的方式来代替常规的育种方法,从而选育出具有优良性状的家蚕实用品种,已成为家蚕优良品种选育过程中的重要方法,ISSR分析也可筛选出与优良表型性状基因紧密连锁的DN段,使其成为一种能够辅助育种的分子标记[18]。

Srivastava等[19]用15对引物对15个多化性家蚕品种进行ISSR-PCR分析,聚类分析结果表明这15个品种分成5个类群和1个隔离群,利用多重回归分析发现其中的5条带与热处理后的化蛹率相关,相关性最大的是标记8083000,该标记可以用于以分子标记辅助选择热耐受性家蚕品种的DNA标记。Chatterjee等[16]也采用ISSR分子标记的方法筛选了与家蚕发育及生产性状相关标记。Pradeep等[20]发现有ISSR标记830.8(1 050 bp)与家蚕幼虫体重、全茧量、茧层量显著相关,两个ISSR标记835.5(1 950 bp)和825.9(710 bp)与家蚕幼虫期显著相关。

3 ISSR分子标记技术在家蚕遗传研究上的应用前景

随着分子生物学的发展,ISSR分子标记技术已经是一个非常成熟的分子标记技术,它所需的设备技术简单,结果可靠,重复性强、多态性好等,对工作人员无危害。实践证明,该技术在很多物种例如长序榆[21]、玉米圆斑病菌[22]、石斛[23]、桑树[24]等,在研究其遗传多样性、亲缘关系、种质资源的鉴定等方面都得到了广泛的应用,具有很好的适应性。

家蚕作为一种模式生物和重要的经济动物,目前在家蚕研究中应用较多的分子标记是AFLP、SSR和RAPD,但是有关ISSR应用于家蚕研究的报道还不多。随着家蚕基因序测序的完整和基因组数据库的建立,很多SSR标记被发现和利用,ISSR标记是在SSR标记的技术上发展起来的,使用的引物可以是SSR引物,也可以是加锚的SSR引物,人们应该积极地拓宽该技术在家蚕遗传研究上应用的深度,特别是在家蚕种质资源的鉴定、遗传多样性、亲缘关系的分析、抗性育种等方面,积极借鉴在其他动物上成功应用的经验等,促进家蚕遗传育种的研究进展,ISSR分子标记技术将在家蚕新组合的早期鉴定中起到非常重要的作用,同时可以缩短育种年限、提高育种工作效率,促进家蚕品种的更新换代。

参考文献:

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篇10

1 发展条件

近年来作物育种学发展很快,并将越来越迅速。其发展压力和动力主要有以下三个方面。

1.1 面临生命科学的新世纪:近半个世纪以来生命科学跨越了两个发展新阶段,一是1953年发现DNA分子结构进入分子生物学阶段,二是1972年发明重组DNA技术进入工程生物学阶段;其中的生物工程特别是基因工程已经从实验室走向产业化和商品化,与工业技术、信息技术并列,成为世界上的第三次技术革命。基因工程对农业、医药、环保等领域的影响最为强烈,在农业上首先应用于改造生物。基因工程有可能在植物、动物和微生物间进行有用基因的重组转移,超远缘地选育出新生物、新品种,推动作物育种学进入按照人们意愿有效改造生物的发展新阶段。