遗传学在农业上的应用范文

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关键词：动物遗传学 动物科学 遗传检测 细胞遗传学 分子遗传学

中图分类号：G642.0 文献标识码：C DOI：10.3969/j.issn.1672-8181.2013.23.150

动物遗传学是动物科学专业的重要专业基础课程。遗传学具有基础理论抽象、逻辑思维强、知识面涵盖广等特点，是动物育种的理论基础。遗传学的基本概念和原理来自于生产、生活和科学研究的实践，遗传学实验是遗传学教学中重要的环节，是理论教学的深化和补充。近些年，随着遗传学的不断发展，取得了很多的进展，特别是随着分子生物学的发展，遗传学进入了全新的分子遗传学时代，较之之前的形态遗传学、细胞遗传学而言，分子遗传学更为抽象，因此，长期沿用下来的经典遗传学实验显然已经不能满足遗传学快速发展的需求，从而对遗传学相关实验课提出了更高的要求。

针对以上情况，结合我校动物科学专业设置的实际情况，经过长期的摸索和创新，我校动物科学学院近年来开始开设了实用遗传检测技术课程，学时120学时。主要通过实验制备和观察，使学生从细胞、分子及群体水平上掌握遗传学的实验操作方法；学会基本仪器设备的使用技巧；了解遗传学研究方法和手段，进一步加强学生独立分析问题和解决问题的能力，独立操作和创新能力及培养学生的动手能力。同时注意培养学生实事求是，严肃认真的科学操作和良好的实验习惯，为今后的工作和研究打下良好基础。本文将就本课程的设置进行综述，旨在为相关学科今后在遗传学相关实验课程的开设方面提供借鉴。

1 细胞遗传学篇

细胞遗传学是研究细胞中染色体遗传规律的学科。 同时也是在细胞层次上进行遗传学研究的遗传学分支学科。着重研究细胞中染色体的起源、组成、变化、行为和传递等机制及其生物学效应。

围绕细胞遗传学，设立了如下实验项目：①细胞培养。主要讲解细胞的体外培养原理、条件、技巧和注意事项。主要通过采集动物外周血培养2个周期，用以观察培养细胞在体外分裂情况；②培养细胞的同步化处理。主要讲解在体外培养条件下同步化处理的原理、条件、技巧和注意事项。处理培养细胞分裂中期同步化；③外周血淋巴细胞染色体标本制作。主要包括以下过程：收集细胞低渗处理固定涂片染色观察；④骨髓细胞染色体标本的制备。主要包括以下过程：秋水仙素处理取管状骨冲取骨髓细胞低渗处理固定涂片染色观察；⑤果蝇唾液腺染色体标本的制备。主要包括以下过程：培养果蝇三龄幼虫解剖分离唾液腺水解处理染色压片观察；⑥染色体显G带。主要包括以下过程：制备染色体标本片胰蛋白酶处理染色观察；⑦各种显微镜的调试实用实践。主要包括熟悉普通研究显微镜，相差显微镜，暗场显微镜，荧光显微镜的光路合轴、聚光器调焦、滤镜选用等操作；⑧染色体标本的观察照相。主要包括以下过程：显微镜下观察制备好的染色体标本片统计分裂相的比例数细胞染色体数选形态良好数目占众数的分裂相拍照；⑨染色体核型分析。主要包括以下过程：染色体照片photoshop软件裁剪整理同源染色体配对排序测染色体臂长计算相对长度和臂比。

2 分子遗传学篇

随着遗传学的迅猛发展，分子遗传学已经渗透到了遗传学的各个角度，分子遗传学也因此在教学中已经占有了相当大的比重。分子遗传学实验技术也成为研究者使用得最多的分析手段，这就进一步要求我们的实验教学也要适应遗传学的发展。

围绕分子遗传学，设立了如下实验项目：①动物组织（肌肉）中DNA的提取。主要包括以下过程：采集动物组织材料破坏细胞膜和核膜白和DNA分离抽提纯化DNA乙醇沉淀DNA检测DNA纯度和量；②动物性别鉴定。主要包括以下过程：提取动物组织DNAsry特异引物PCR扩增电泳判断；③DNA酶切电泳。主要包括以下过程：λDNA限制性内切酶酶切琼脂糖凝胶电泳检测；④动物来源物种鉴定。主要包括以下过程：样品采集基因组DNA提取PCR-RFLP琼脂糖凝胶电泳检测判断；⑤动物组织总RNA的提取。主要包括以下过程：样品采集RNA提取琼脂糖凝胶电泳检测；⑥Total RNA质量的检测及cDNA的制备。主要包括以下过程：紫外分光光度计检测Total RNA质量反转录cDNA检测；⑦microRNA指纹图谱技术（MTFP）在肉品质检测中的应用。主要包括以下过程：样品采集总RNA提取及检测cDNA的制备及检测PCR反应及检测PAGE电泳检测和分析；⑧PCR-RFLP鉴定ABO基因型。主要包括以下过程：毛囊（毛发）中总DNA的提取及电泳检测糖基转移酶基因片段扩增及电泳检测扩增片段限制性酶切及电泳检测。

遗传学是研究生物遗传和变异的科学。随着现代生物科学技术的发展，遗传学已成为生命科学领域中发展最为迅速的基础学科之一，而实验实践教学环节为培养学生的科学思维、探索思维和实践创新能力提供重要途径，并且可以提高学生的实际动手能力和分析问题、解决问题的能力。遗传学实验技术和方法是遗传学建立和发展的基础，如今现代的遗传学实验技术已广泛渗透到生命科学的各个分支领域，并正在发挥其独特的作用。本文通过数名长期工作在遗传学本科教学一线的教师多年的教学实践经验，结合动物科学专业设置的特色，摸索了一套适合动物科学专业本科生实际的实验课教学体系，旨在为培养理论与实践兼备的高素质动物科学方向的本科生做出一定的贡献，也期望为国内同行遗传学教学相关实验课的开设提供一定的借鉴作用。

参考文献：

[1]郭玉华，曹敏建，曹秀云等.农业高校遗传课印证实践教学的新探索[J].高等农业教育，2003，（6）：73-75.

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[6]任大明，吕淑霞，张立军等.改革生物技术专业实验课教学模式的探索与实践[J].高等农业教育，2003，（5）：60-61.

作者简介：苏蕊，内蒙古农业大学动科院，内蒙古呼和浩特 010018

张燕军，内蒙古农业大学动科院，内蒙古呼和浩特 010018

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关键词：多媒体教学；遗传学；问卷调查

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）37-0087-03

随着多媒体技术的日臻完善，已广泛应用于高等学校的教学工作。由于其图文并茂、声音和动画兼备，使得复杂、抽象的遗传学知识的讲解更加形象、生动。我校农学类遗传学课程利用多媒体教学到目前为止已有7年的时间，本人作为高等农业院校的遗传学主讲教师，认为多媒体对提高教学质量起到了积极的推动作用。因为遗传学知识涉及面广，比较抽象，被大多数学生认为是生物科学领域最难掌握的一门学科。通过多媒体教学可以比较直观的展示一些抽象的遗传现象和遗传规律，如易位杂合体的十字形联会现象、臂内倒位杂合体减数分裂的后期Ⅰ桥结构、利用两点或三点测验进行基因定位等。为了进一步提高遗传学的教学质量，加快推进课程教学改革，提高多媒体的使用效果，本文旨在通过问卷调查的形式了解学生对遗传学多媒体教学的意见，为多媒体教学的改进和提高奠定基础。

一、调查对象和方法

1.对象。以内蒙古民族大学农学专业2008级、2009级和2010级学生为问卷调查对象，三个年级共有学生107人，全部参与问卷调查。

2.方法。自行设计了多媒体在遗传学教学中的问卷调查表，调查的对象为作者近三年遗传学授课对象。遗传学课件为作者自行设计，以浙江大学朱军教授主编的遗传学（第三版）教材为主要授课内容。问卷收回后对10道题目的选项进行统计。

二、结果与分析

三个年级共发出调查问卷107份，收回107份，所有问卷全部有效。调查结果见表1。

由表1可以看出，对于遗传学课程采用多媒体教学，学生还是比较认可的。被调查者中，有68.42%的学生选择了非常喜欢或喜欢多媒体授课方式，57.89%的学生认为遗传学适合多媒体教学。特别是对现在使用课件满意度的调查上，75.68%的学生选择了满意这一选项。这是对教师劳动成果的充分肯定，同时也激发了教师的劳动积极性，鞭策其不断完善课件内容，不辜负学生对授课教师的期望；从教学效果上看，与传统的板书教学相比，认为多媒体教学效果好的人数占调查总人数的45.65%，只有18.92%学生认为教学效果差，说明多媒体教学效果还是优于传统板书教学；同时，多媒体教学对于提高学生的学习兴趣也是有帮助的，被调查者有54.77%的人认为通过多媒体教学提高了自己的学习兴趣，有了较高的学习兴趣，学习成绩必将提高。当然，通过问卷调查的结果也能看出多媒体教学的一些弊端。例如，由于教学过程中，幻灯片放映速度过快（45.94%的人选择放映过快），造成学生笔记记录有困难（67.57%的学生选择多媒体教学不利于记笔记）。多媒体教学过程中，选择非常有必要和有必要适当辅之以板书的学生比例达到了91.19%，也说明多媒体教学不能完全替代传统的板书教学。在问卷调查中，还设计了2道多选题目。分别是“你认为多媒体教学的优势有哪些”和“你认为多媒体教学的不足有哪些”。优势选项中选择“图、文、声并茂，多感观的刺激作用，有利于知识的获取和保持”选项的占81.08%；选择“信息量大，可以讲授更多知识”选项的占70.27%；选择“有利于优秀教学资源的利用与共享”选项的占51.35%；选择“有助于理解某些难懂的问题，能够加深知识点的记忆”选项的占43.24%；选择“能够活跃课堂气氛，激发学习兴趣，有助于集中注意力”选项的占32.43%。不足选项中选择“学生有时只关注课件而忽视了老师所讲的内容”选项的占59.46%；选择“对学生思维的开发不利”选项的占32.43%；选择“冲淡教师主导作用的发挥”选项的占29.73%；选择“过分强调以计算机为中心，忽视师生之间的互动交流”选项的占24.32%。多项选择调查结果说明，多媒体教学的最大优势在于“图、文、声并茂，多感观的刺激作用，有利于知识的获取和保持”。而最大不足在于“学生有时只关注课件而忽视了老师所讲的内容”。这就要求授课教师在以后的教学实践中尽量发挥多媒体教学的优势，在图表和动画的设计上多下功夫。同时摒弃多媒体教学的不足，进一步提高教学效果。

三、讨论

多媒体教学现在已广泛进入课堂，但并不是所有的课程都适合于这种教学方式。这也是多媒体教学被许多人怀疑其教学效果的关键所在。遗传学作为农业院校生物类专业的骨干基础课，采用多媒体教学具有图文并茂、便于讲解记忆的良好效果。由于有些遗传理论和遗传现象抽象而复杂，常规的教学手段很难达到多媒体的教学效果。所以，绝大多数高等农业院校的遗传学教学都已采用了多媒体教学。而且大部分学生对遗传学采用多媒体教学是持肯定态度的，这和赵红梅等的研究结果相似。虽然绝大多数人持肯定态度，但毕竟还有反对的声音，如本文参与调查的学生中有5.26%特别讨厌遗传学的多媒体教学；有7.04%的学生认为，多媒体教学对他们的学习起到了反面作用，使学习兴趣下降。深入分析这种结果产生的原因，可能多媒体的使用在以下几个方面存在问题：第一，多媒体硬件设施不健全，投影不十分清晰，造成教室后排座位的学生看不清楚屏幕字迹或造成视觉疲劳，从而对多媒体产生厌恶的心理，极大地影响了学习兴趣。该问题的解决方法：一是学校要加强多媒体设备的维修与更换（我校已有部分多媒体设备进行了更换，效果非常好）；二是课件的设计制作一定要遵照“浅色背景，深色文字，字体粗大，行间稀疏”的原则。笔者正按该要求对部分章节的课件进行修改，以便为下一轮的多媒体教学提供最清晰的课件资源。第二，在多媒体教学的过程中，内容较多和学时有限始终是一对矛盾。今年我校重新制定了教学大纲，遗传学大纲精简了一些内容，突出了重点。明年的遗传学教学幻灯片放映过快的问题会得到解决。第三，部分课件章节文字较多，学生在学习的过程中没有抓住重点，影响了学生听课的效率和听课的积极性。解决办法是在课件重新修改的过程中，用特殊的颜色对重点部分进行了标记，便于学生课堂笔记的记录。第四，在教学过程中，虽然也有一定量的板书，但调查结果有91.19%的学生认为非常有必要或有必要辅之以板书。说明板书量还不够，或者有些章节在以后的教学过程中避免使用多媒体教学。

总之，今后遗传学教学过程中，应尽量发挥多媒体教学手段的长处，将图像、动画及色彩等多媒体教学的优势特征展示给同学们。同时对于文字为主的教学内容换之以传统的板书教学。这样既能为遗传学教学提供丰富、直观的感性材料，又能将传统教学手段的优点穿插于整个教学实践中。如果真正做到了多媒体教学与传统教学的优势互补，我院遗传学的课程教学改革必将有新的起色。

参考文献：

[1]郭玉华，曹敏建，曹秀云.农业高校遗传课印证性实践教学的新探索[J].高等农业教育，2003，（6）：73-75.

[2]郭玉华，曹秀云，于翠梅，等.遗传学习题全解[M].北京：中国农业大学出版社，2008.

[3]郭玉华，于翠梅，程海涛，等.农业高校遗传学多媒体教学的创新与实践[J].高等农业教育，2010，12（12）：64-66.

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关键词：遗传学；教学改革；自主学习；过程考核

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）13-0041-03

21世纪被誉为“生命科学的世纪”，生命科学在社会经济与技术发展中发挥着重大的作用。如何培养适合21世纪生命学科发展需要的高素质人才，是教育工作者的重任。遗传学（genetics）从创立至今，不过百年历史，但是其发展非常迅速，它已成为生物科学领域中一门十分重要的基础学科。是高校生命科学系列的重要主干课程，在整个生命科学的教学中起着举足轻重的作用。随着社会经济的迅速发展，生命科学研究内容得到极大充实，作为核心学科的遗传学无论在基础理论知识和研究技术等方面更是日新月异。新世纪的遗传学教育面临巨大挑战，具体表现为遗传学研究内容的不断丰富，研究领域的不断拓宽，需要讲授的教学内容不断增多，同时根据目前本科生培养的要求，课堂授课时数不断压缩，这就要求遗传学课程在有限的学时内，完成整个体系的学习，并能使学生尽可能多地掌握现代遗传学研究的前沿及研究方法。根据这一要求，遗传学教学必须采取更具体、更有效的措施，以适应新形势的发展。目前，遗传学教学改革主要集中在以下几个方面：一是通过知识体系的重组，逐步实现课程综合化。新型的综合课程不仅包含传统的遗传学科学课程，更大程度接纳了基因组学、分子遗传学课程、分子生物学课程以及细胞遗传学课程。二是在传统的遗传学课程体系的基础上，不断更新实验课教学内容，使新的研究方法和手段不断补充到原有的实验课程中；三是引入现代教育技术，教学手段现代化步伐加快。本文在新疆农业大学教研项目《以培养学生自主学习能力和创新能力为目标的本科人才培养模式探讨》的支持下，对现行教育体制下的遗传学教学方法进行了探讨，以求寻找出适合我国新形势下对高素质人才的要求、具有特色的遗传学课程的教学模式，为打破旧的以传授知识为主的教育思想观念的束缚，建立以能力培养和素质教育为主的农业高级专门人才培养模式做出尝试。

一、树立以学生为本，培养学生自主学习能力为导向的教学理念

1.开发学生的非智力因素，提高学习效率。所谓开发学生的非智力因素，就是指通过调动学生的学习兴趣，提高学习效率。珍妮特指出，大脑的情感边缘系统部分是通向持久记忆的大门。所以，教师通过鼓励热情，就可以使学生把刚学到的东西融入到深度记忆中去。调动学生的学习积极性和学习热情，在教学过程中就必须始终坚持以学生为本，以培养学生的综合素质为导向的教学理念，改变过去的填鸭式的教学方式，让学生参与到教学活动中来，成为学习的主体。例如在讲授经典遗传学部分时，由学生组成学习小组，制作课程ppt，在课堂上充当教师的角色，进行内容的讲解，并回答其他学生的提问。在这个过程中，学生不仅学会了课下讨论学习和ppt的制作，同时通过课堂讲授也锻炼了他们讲解知识的能力。学生的参与，使授课过程有了活力，激发了学生的学习兴趣。通过多个班级的实施，这一方法得到了大多数学生的肯定。

2.应用启发式教学模式，促进思维能力的提高。遗传学被认为是生物学中覆盖面最广，学生最感兴趣，同时由于其特有的逻辑思维体系，也被认为是最难学的一门课程。在教学过程中，教师对于重要的理论和定律，除了做出全面的描述和证明之外，鼓励学生多方查阅资料，剖析著名学者创建理论的思想和方法，从而启发学生勇于探索的意识，积极创新的思维。例如：我们在课堂上提出“为什么孟德尔要采用测交证实分离规律和独立分配规律？”“为什么DNA是遗传物质？你能用学过的知识做浅显的推论吗？”等遗传学问题，引起了学生浓厚的兴趣，学生积极参与讨论，从各个角度认识问题，提出了很多自己独到的见解。在课程讲授过程中还始终注意相关学科的有机结合，改变学生在学习时割裂看问题的方式。例如：讲授DNA复制一节的内容时，讲到所有生物的DNA复制均是从5'到3'，无一例外。然后提问“为什么”，并提示：主要从已学过的物理知识和化学知识来探讨这一问题。使学生能够将已学过的知识有机地结合起来，并能以此学会对知识的活学活用以及理解所学课程之间的相互联系，给学生广阔的思维空间，展示学生的个性发展，积极思维，敢于创新的思想。利用学科发展的典型案例，吸引学生对学科热点发展的兴趣，启发学生对学科研究重点问题的科研创新的思维，引导学生对学术发展进程中的不足与缺陷的讨论与质疑。从各个不同角度分析学科前沿问题。例如：教师提出的“垃圾DNA的生物学功能”问题引起学生的讨论和注意，并对有关这个领域的学术观点提出质疑和批判，提出了虽然目前还不是很清楚“垃圾DNA”的功能，但是它的生物学地位是不可替代的，并且可以通过生物信息方法和实验来检测。

3.开展课下小组讨论学习，培养学生自主学习的能力。尝试采用课下小组学习结合“课堂讨论”的互动式教学。将部分教学内容和学科发展的前沿列成多项小标题，由学生选择，在老师的指导下，查文献，分小组讨论学习，并制作PPT在课堂上作中心发言，其余的同学提出各种相关的问题展开课堂讨论。最后由主讲老师总结。这项教学方法的改革，使学生变被动学习为主动学习，培养了他们自主学习课外的相关知识的能力；小组讨论学习，使他们每个人都参与到学习中；课堂讲解锻炼了学生归纳总结知识点的能力和口头表达能力，培养了学生独立思考的能力、语言表达能力。如在学习数量性状遗传这一章后，让学生课下完成“你认为目前QTL定位研究的瓶颈是什么”这一题目的自主学习。通过查阅资料和小组讨论后，学生们提出了自己查阅到的观点，如：分子标记数量、做图群体大小、亲本的选择等。也有同学提出了自己的认识，如：性状考察的难易程度、性状与环境的关系等。教师点评时对学生能够提出自己的观点给予鼓励。

二、充分利用现代化教学手段，提升遗传学教学效率

心理学研究表明，人单一地从视觉或听觉获取的知识分别为25%和15%，但是如果听觉和视觉相结合，记忆效果将会提高到65%。单一的教学模式难以满足学生学习兴趣的需要，使学习效率降低。利用现代化的教学手段，可以向学生提供新颖、生动、直观的感官刺激，引起学生的学习兴趣，调动学生的学习积极性，这一点在遗传学教学中尤为突出。遗传学中的许多内容抽象、微观，学生深深感到看不见摸不着，学习起来非常枯燥，难以理解，久而久之，失去了学习兴趣。利用多媒体教学、视频教学、网络教学，可以使抽象的问题具体化，微观的内容形象化，让学生能够通过感官理解所讲授内容，比如减数分裂中染色体的行为、基因交换的机理等内容，通过视频教学收到了良好的理解效果。采用多种方法相结合的教学手段可以使教学内容形象、具体，加深学生对所学内容的理解。然而教学手段的应用不能只流于形式，必须是具有合理的内容结构、给学生以思考的空间、形式丰富多彩的教学手段。通过两年的研究和不断改进，我们总结出了有关遗传学教学方法的一些经验，包括多媒体制作、利用网络资源学习和课堂讨论教学等方式。其中遗传学多媒体课件制作应生动活泼，深入浅出地展示现代遗传学的魅力，同时添加部分与遗传学内容有关的我校教师的科研成果，这将会大大提高学生的注意力。在多媒体课件制作上，我们还注重以下几个方面：（1）标题醒目，内容清晰，概念准确，使学生条理清晰地理解所学内容。（2）充分运用字体、颜色、着重、斜体等手段，体现所要表达内容的内在逻辑关系及其重要性。重点突出，以利于学生对所学内容的把握。（3）尽量使用与讲述内容密切相关的彩图，并附加我校教师相关的科研图片，增加学生的理解和学习兴趣。在讲授到目前的研究热点时，则给学生布置相关题目，由学生利用网络资源查找资料，并通过课下讨论的方式进行学习。教师通过让学生撰写课程论文和课堂制作PPT汇报学习内容，来考核学生的学习情况。通过多种教学手段的应用，教学时数大大缩短，学生对抽象内容的理解大大提高，增加了学生对遗传学学习的兴趣。

三、科研融入教学，促进学生对本门课程的掌握

1.建立教学与学科发展的紧密联系，教学中融入科学研究的内容。遗传学教学内容紧紧跟随学科发展前沿，在教学中加入本教学团队开展的与遗传学相关的科研内容，让学生在学习过程中就感受到科研的氛围，学会理论在实践中的应用，同时也使教学内容随着科研的进展不断丰富和深入。这样的教学内容结构拓宽了学生的眼界，引起了学生探索的兴趣，启发了学生的思维，鼓励了学生敢于探索的勇气。使学生具备了扎实的理论基础，同时又对学科前沿有了深刻了解。如在讲基因工程一章时以我们承担的棉花转基因项目为主线，从立题思路开始讲起，介绍为什么要实施转基因？转基因可行吗？怎样实现高效转基因技术？使学生对学习内容产生了极大兴趣。鼓励本科生积极参加学院组织的学术讲座，并踊跃提问，与专家学者主动交流。彻底改变遗传学理论课程教学中自我封闭、照本宣科的状况。

2.增加综合型、设计型实验内容，提高学生动手能力。遗传学发展关键是研究方法和研究手段的不断发展和更新，过去在配套的实验课教学中，以验证型和演示型实验为主，内容陈旧，方法简单，效果差，同学们没有兴趣，难以满足学生对现代遗传学研究方法的学习和掌握。为使学生在实验课时中学到更多的现代遗传学知识，充分结合本系所承担的科研项目，尽力增加综合型、设计型实验内容，例如将基因工程编成几个主要的实验内容，从目的基因的分离到在大肠杆菌中的表达和检测等一系列的实验，这些实验具有很好的连续性、先进性和实用性，使学生初步掌握前沿的分子遗传学的研究手段，同时还能和课堂所学的内容紧密结合。在实验课教学中，通过制作实验课课程视频，拓展课堂，把实验准备的前期工作等等做成录像，在上课时播出，让学生了解课堂外的实验内容，实验课程结束后则让学生写出实验报告，实验报告中要求学生对取得的成果加以评述，让学生从“眼睛看”、“动手做”和“脑子想”三者结合中，加深对生命科学实验研究的直观认识，实验课促进了学生对理论课教学的理解，大大节约了课时数。

3.建立遗传学教学延伸到课外的教学方式。利用现达的网络，将部分课程内容设置为课后讨论题目，由学生在网络上收集相应的文献资料，课余时间分小组讨论学习，并归纳总结所学的内容，写成课程论文或者制作成PPT，同时向学生介绍目前我校遗传学研究的工作，鼓励学生课余时间参与教师的科研工作。利用现有的研究条件，为学生提供研究场地。这种训练形式可以启发学生积极创新的精神，培养学生的科研素质，对于学生个性化的培养，具有积极的意义。

四、制定新的考核办法，通过学习过程考核学生

1.改变传统的笔试方法，建立平时成绩和期末考试成绩并重的理论课考核方法。长期以来，遗传课考试期末笔试成绩占到70%以上，导致学生平时不学、期末突击、考完忘完的现象，遗传学学习流于形式，很难为后续专业课的学习奠定基础。为了督促学生，同时也为了引导学生建立肯于钻研、积极进取、学以致用的学习态度，我们尝试了对考核方式变革，把学生的学习注意力引向平时，淡化期末考试。例如前述的课后学习小组的学习成绩作为平时成绩，占总评成绩的20%，旨在培养学生自己独立思考问题，阐述观点功的能力，在实施过程中取得了良好的效果。另外，课堂提问和作业成绩作为平时成绩的另一部分，占总评成绩的20%，旨在检查学生的听课能力及对课程内容的理解能力。期末考试成绩只占总评成绩的40%，让学生在学习过程中获得分数。

2.建立课程小组学习的考核办法，促进学生自学。设置5～6人1组的课后学习小组，由小组成员推举组长，由组长组织课后学习，学习内容包括老师指定的学习内容和课后布置的作业题目，教师制定的学习内容，以课程论文或制作PPT的形式汇报，由课程学习小组组长指定的学生，在课程讨论课上发言，汇报学习结果，其他学习小组的学生提问并根据学习情况和回答问题情况打分，同时教师也参与打分（分为A+，A，A-，B+，B，B-，C+，C几级）；给出的平均分数是该小组的最高分，小组组长再根据这一分数给出小组其他成员的分数。该门课程共设置4次讨论课，由于是所有学生参与，大家的积极性都很高。这不仅促使学生课后自主学习，同时也锻炼了学生将所学知识总结归纳并表述出来的能力。

3.建立实验课考核办法，检查学生的动手能力。把实验课成绩纳入到总评成绩中，加强学生对实验课的重视程度，鼓励学生积极参与实验过程。以笔试、随堂考察动手能力及实验报告三个方面给出实验课成绩，实验课成绩占总评成绩的20%。实验课成绩在总评成绩中的比重提高，促使学生对实验课加以重视，对实验课的重视反过来又促进了理论课的学习，实现了双赢。通过总评成绩=实验课成绩20%+课程小组学习成绩20%+平时听课及作业成绩20%+期末考试成绩40%这一模式的操作，使学生更注重平时学习，改变了学生为应付期末考试而学习的弊端。

大量的教育实践告诉我们，教育核心的两个方面是教师的教和学生的学。教学改革必须充分地推进到教师的教和学生的学等行为过程中，使其在教学实践过程中接受检验并不断完善，为提高教学质量、培养大批能更好适应社会需要、具有较强独立创新能力的农业人才创造良好的环境。同时确定深化教学改革的具体思路：理论成果融入教学实践，课程内容充分体现综合与交叉，教学方法和手段力求符合教学规律，教学改革紧扣教学质量这一永恒主题。我们本着以“夯实基础、注重能力、知识全面、突出创新”、“培养终身学习型的学生”为目的，努力为国家和社会培养基础扎实、创造性、复合型人才。

参考文献：

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关键词：《遗传学》；课程建设；本科教学；多媒体教学课件

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）31-0107-03

《遗传学》是上一世纪生物科学领域中发展最快的学科之一，形成了许多分支学科和交叉学科，其研究范畴大幅度拓宽和深化，新技术和新方法也不断涌现[1]。《遗传学》内容抽象，涉及相关知识面广，学生学习起来较为困难，教师如何“以人为本”地让学生尽可能掌握本门课程知识，成为《遗传学》课程改革的重点[2，3]。目前随着分子生物学科的飞速发展，《遗传学》的研究方面逐渐拓宽、深化，势必将在基因组学和生物信息学等研究领域继续展开激烈的竞争，因此培养具备丰富的《遗传学》知识，同时兼备创新能力的研究型创新人才已迫在眉睫[4]。因此，要强化《遗传学》课程的建设工作，在以提高教学效果和质量为前提的基础上，还要注重运用教学手段和多媒体技术的运用，《遗传学》课程在本科教学中一直是很重要的基础课程，尤其是在农学和生物学等相关学科中的教授中，取得的成绩也很显著。与此同时，《遗传学》及其相关学科发展之迅速，使得教学中出现授课内容的增加与课时安排矛盾突出、教学方法不适应《遗传学》的快速发展、教师队伍知识结构需要调整及教学仪器和设备较为陈旧等问题比较突出。为此，笔者认为可以从课程体系、教学内容、教学方法、教学手段等方面改进，注重师资队伍建设和实验的建设，将《遗传学》课程的逐步合理优化。

一、课程体系建设和教学内容的组织

（一）课程体系的建设

《遗传学》教学大纲严格依据新世纪人才培养的目标需求，充分体现出本学科最新的发展趋势，具有良好的前瞻性。而在教学过程中也要实现教学与实践的灵活互动，使学生能够灵活地运用《遗传学》所学的基本规律来分析学科中遇到的问题，从而提高学生的遗传分析能力。规范《遗传学》的教学管理模式，避免重复知识的讲授，多配合一些案例分析，并及时将一些新知识、新案例及时补充到课堂和实验之中，可以适当地开设与《遗传学》理论相关的综合性实验，同时结合生物技术前沿技术领域，开设了有关遗传转化和利用染色体的微核技术进行核型分析等综合实验，将会取得较好的教学效果，使《遗传学》课程始终保持一种活力，通过对教学的研究和创新，探索并运用精品课程教学高水平的途径和方法，使《遗传学》教学形成自己的特色。

（二）教学内容的组织

随着近年教学同行们的不懈努力，已将相关学科的新理论、新技术添加到《遗传学》授课内容中，因此《遗传学》内容已有明显增加，《遗传学》课程教学过程中在保持本学科自身完整性和系统性的基础上，还要强调反映力遗产学，特别是基因工程和基因组学在20世纪90年代的最新进展。因此，《遗传学》课程为适应21世纪学科发展的需要，在论述方面应对经典《遗传学》进行适当整合，以遗传物质的本质、传递、变异和遗传信息的表达与调控为主线，对与《遗传学》紧密相关的基础知识和本学科的最新发展动态做重点讲解和介绍。其内容涉及生物体宏观到微观等各个层次，包括生物进化过程、植物群落演化、各种生物体形态性状以及细胞染色体、DNA分子结构等。教学内容上，应注意避免与其他学科相重复，使学生对《遗传学》的不同层次上有较为完整和充分的认识，从而充分了解和掌握《遗传学》在国内外发展的现状和趋势，更深层次上了解和掌握《遗传学》知识。另外，教师把每章内容讲解学习完成后，应根据教学内容为学生布置一些精选习题，以提高学生分析解决问题的能力。

（三）教学效果的测评

教学效果是评价课程建设成效的重要手段。因此，要深层次地改进考核办法以提高教学效果。在考核方法上，可以采取笔试、面试、课程论文和课后习题相结合，单项试题与综合分析试题相结合的方法。在考试命题上，为提高学生独立思考、分析问题的能力，应多出理解分析方面的试题，做到灵活多变。同时将实验操作过程、报告结果，纪律和实验考试等也纳入到实验考核中来，在提高在《遗传学》总成绩中实验成绩的所占比例。“理论综合试题”的内容要让学生通过一学期的学习和思考后，在综合全书主要内容的基础上再行完成，这样有利于提高学生对《遗传学》知识的全面理解，从而提高学生独立思考问题和分析问题的能力。实验考试可采用在学生完成实验后根据考试结果由教师现场打分的方法，来激发学生学习的积极性和主动性，提高学生观察发现问题和解决问题的能力。

二、教育教学方法与手段的改进

（一）改善传统教学方法

首先，在《遗传学》教学中，最重要的是要把培养学生的遗传分析能力作为重点。为了使学生获得深刻的印象与全新的体验，教师一般会采用各式各样的教学方法，例如：交互式、实习法等。这种方式方法对加强学生对本学科的基本规律、理论、概念以及研究发放有很好的促进作用，学生也更容易掌握相关知识。同时，启发式教学模式给予学生更大的支配空间，在实际学习中掌握主动权，培养了学生自主学习的精神，提高了学生学习的积极性和主动性。通过开放实验室，更好地培养了学生自主学习和创新能力，可以最大程度地启发学生的主观能动性，提高学习积极性，这些都是开展研究《遗传学》研究性学习的基础。也是改善改进日常教学效果的基础。同时，《遗传学》中日常教学情况及时反馈以及课后征询学生意见制度的实施，可以多方参考学生对教育教学的意见建议，适时的改善教学方法，保持教学双向信息反馈通道。

（二）不断改进教学手段

为了改善课程教学质量与日常教学效果，同时克服有时遇到的课时不足的问题，需要在现代化教育技术应用重与教学改革中，积极创建和应用CAI教学课件，结合实物、图片、录像等进行多媒体现代化的教学设备。同时为了方便学生的自学和复习，又能让教师授课使用，在《遗传学》CAI教学课件中，可以同时制作网络版和课堂教学版两个板块。《遗传学》课件具有界面美观、内容新颖、结构紧凑、文字精炼、图文并茂等特点，实物照片和彩图多，能够将动植物的生长发育时期和世代、宏观和微观特性等直观地展现在学生面前。《遗传学》的教学内容比较抽象难以理解，而多媒体教学设备则使其变得生动直观，更加有效地发挥了学生的想象力，调动了学生学习的积极性。而多媒体课件中附有的教学大纲、日历、参考书和教辅助资料等内容也方便了任课教师和学生更好地了解《遗传学》需要掌握的内容范畴，课后学生们可以随时上网阅读和复习课上的内容，还可以通过课件链接到国内外与《遗传学》相关的诸多网站进行自主学习与兴趣学习。另外，还要配合《遗传学》CAI教学课件，编写配套的笔记型电子版教材，有助于克服学生在学习过程中多媒体笔记难记的问题，也方便了学生们根据相关的课件内容进行复习。

三、师资队伍建设

建设好一门精品课程不仅要有丰厚的物质基础，还需要雄厚的师资力量和一支团结协作的师资队伍，在《遗传学》教学的工作中，受到高度关注的重要工作之一就是师资队伍建设。因此，根据《遗传学》的课程教学队伍的实际情况和发展所需的课程，制订一套《遗传学》课程的发展规划和培养师资的计划，并且由丰富经验的教师进行指导，势在必行。可通过对教师队伍综合素质培养、教学素质培养、科研素质培养等三个方面进行师资队伍建设。

（一）综合素质培养

教师之间应该及时交流上课经验，选修课程应选择与《遗传学》课程相关的一些课程，例如：《植物学》、《生物学》等本科生和研究生的课程。这样可以丰富教师的知识。要保证教学的质量，教学课件必须由专业人士制作，教学的质量和课件的内容也必须由课程的负责人全权负责。要经常举行《遗传学》的课程教学研讨会，这样可以及时发现问题、解决问题。每学期开学后，由团队的负责人组织和指导下，请团队中资深、教学经验丰富的老教师和其他学校长期工作的一线教师对青年教师进行综合素质的培训。依托建立的实践教学基地，有计划地安排教师到业务部门进行调研，使教师有机会参加业务实践，提高实践教学能力。

（二）教学素质的培养

青年教师应经常参加学校组织教学观摩课程。在参与的过程中同时由团队负责人和团队成员中的老教授可以亲自传授一些教学方法或者经验。这样有利于青年教师学习到丰富的实践知识以及亲身体验。以便青年教师在以后的教学实践中可以更好地学以致用。青年教师在教学中还存在一些缺陷，或者说是教学经验不足。学校可以安排青年教师给有着丰富经验的老教授担任教学指导老师，制定详细的、以老教授带新青年教师的计划，年轻教师可以给导师承担一些工作。这样在教学上青年教师可以学到的知识很多。这样有利于青年教师积累丰富知识和经验。在参加教研活动的过程中会逐渐的提高自身的水平。青年教师之间相互交流教学经验，这样才能逐步提高青年教师的教学水平以及教育教研的能力。

（三）科研素质培养

只有当教师自身具有丰富的科研实践经验，才能游刃有余地将理论简单而有效地传授于学生，使学生更为直观地认识到所学知识的应用领域，从而能有效地避免学生眼高手低现象的出现。因此，青年教师需要承担或者参与其中的一些科研项目。通过在实施的过程中发现问题和解决问题的办法，并及时有效地反馈到教学实践中，这样才能更加有效地提高教师的自身水平，为开展教学实践提供更高的水平。青年教师和科研骨干都是教学团队中最重要的支柱和后备力量。因此学校应大力支持青年骨干教师积极参与科研工作或有计划攻读博士学位或进博士后流动站，争取实现教师博士化，在年龄上应有较大的提升空间。学校应采取多种形式支持青年教师从事科研工作。

四、实验教学或实践性教学的提高

根据《遗传学》发展迅速并形成了许多分支学科和交叉学科的这一特色，这门课程要从多方面入手，做出具体的内容调整，例如：实验的项目、实验的具体教程和实验实践的内容，对有连续性和相似性的实验进行归纳并拢，在课堂上多多开展具有设计性、应用性、综合性的实验，对于验证性的实验要逐步削减，从而跟上国内外本学科的发展步伐。争取与国际国内重点大学的学科实践看齐，不断提高学生对本学科的实践操作能力，激发学生的学习兴趣和积极性。

（一）增开新实验

根据开课对象所学专业不同的特点，在保证经典《遗传学》实验开设的前提下，逐年增加1～2个新的实验项目。对室内外的实验有机结合起来，同时在实验课程中我们要积极采用新进的教学技术，去辅助实验的顺利开展，此课程的实验要由具有丰富实践经验的老师来开展，从而提高我们实验课程的教学效果。因为学生在实验操作方面技术还不够纯熟、不够全面，知识面也有待拓宽。对此，此学科的实验内容需要增加与《遗传学》课程内容有着密切关系的、具有综合性的和设计性的实验，如“植物染色体的核型分析”、“果蝇标本的采集、形态鉴别和杂交实验”、“多倍体的诱发与鉴定”等，这样的实验可以从根本上提高学生的综合操作能力，达到良好的实验效果。此学科中的具有综合性的实验应该达到总实验量的一半左右，这样的实验体系才更加合理。在实验过程中，我们要对学生提出严格的要求，学生们也要对实验过程中所产生的现象进行认真的思考，对实验结果加以分析，积极完成实验报告或撰写论文，通过实验对其原理和方法有了彻底的理解和掌握。

（二）更新实验设备，改善实验环境

更新实验设备、改善实验环境，是我们实验教学水平提高的基础条件和硬性条件。在学校经济条件和实验场地条件允许的前提下，建设完成具有功能齐全的教学实验室，同时引进先进的实验设备，这样的实验室可以满足更多专业学生的实验要求，能够满足我们更多学科实验任务和符合综合性实验的需求，从而大大提高我们的实验教学水平。为了更好地利用这些先进的实验设备和良好的实验环境，我们要积极制定相关管理制度，责任到人，同时对实验室的开发时间要加以延长，这样学生可以有更多的机会去亲手做实验。我们要培养学生爱护实验设备和实验环境的意识，让学生自主对其进行管理。在实验过程中学生可以和实验指导教师共同协商，这样可大大提高学生对此课程实验的积极性，使得学生的操作技能不断提升，从而实现高效实验课堂的目的。

（三）在教学中运用多媒体手段

多媒体教学是现代教学中运用的一种重要方式，要提高课堂教学效率一方面要采用优秀的教学资料以及现代教育技术，也要将多媒体技术引用到教学中，在《遗传学》的教学过程中也要如此，这样才能进一步提高和完善教学手法和手段。为此，实验室要不断增添、更新教学仪器设备，尤其是多媒体教学仪器设备，在改善教学环境和实验条件的同时，也为教师自己更深层次的教学提供了更便利的条件。举个例子，以前教师如果与学生一起进行显微镜内的观察，难度很大，过程也比较繁琐。但是，运用了多媒体教学手段，教师可以很方便地将显微镜里可观察到的物体用数码显微系统映射到大屏幕上，教师的讲解就更加容易，更生动活泼，学生学习也简单了，更增添了学习兴趣。再者，平常学生自己做完的片子也可以在计算机中保存，随时就可以打印出来，减少了学生的工作量，同时也能激发他们的学习兴趣。对于平常各种教学图片扫描到电脑里让学生进行观看，可以使教学效果有一个很大层次的提高。

综上所述，通过近几年的教学改革可以看出《遗传学》课程改革势在必行。教师在把握该课程特点的基础上，重点考虑学生的接受能力，据此来制定切实可行的教学方案。通过先进的教学技术与传统的教学方法有机结合，把以教师为中心的教变为以学生为中心的学，把以教师为主体的教学实践过程变为以学生为主体的学习实践过程，是提高《遗传学》课程教学质量、紧跟时代步伐的有效手段。今后将以此为指导思想，并进一步完善《遗传学》课程建设，使课程教学再上一个台阶。

参考文献：

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[2]沈法富，王洪刚，于元杰.计算机辅助教学及多媒体在遗传学教学中的应用[J].遗传，2000，22（1）：34-36.

篇5

关键词：园林专业；《园林植物遗传育种学》；教学改革；思考

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）06-0122-02

《园林植物遗传育种学》是本专业的重点和难点科目。该科目不仅包含大量的理论和概念性内容，对学生实操能力的培养也有较高要求。随着社会对园林专业人才的应用技能要求不断提高，必须做好《园林植物遗传育种学》的理论知识和应用技术教学，才能有效提高学生的就业能力，为社会企业提供符合其要求的优秀人才。传统的《园林植物遗传育种学》教学偏向于理论教学，这种人才培养模式已经不符合当前社会对园林专业人才的需求，想要提高园林专业人才培养质量就必须对《园林植物遗传育种学》开展教学内容、方法和教学理念的改革创新，满足社会企业对人才应用技术的具体要求。

一、《园林植物遗传育种学》教学现状和问题

1.遗传学和育种学课程分开学习存在弊端。传统的《园林植物遗传育种学》科目属于遗传学和育种学的交叉学科，在学科内容设计时，为了让学生能够更好地掌握知识结构，其遗传学和育种学的内容是分开讲授的。这种模式虽然有助于学生更完善理论体系的建立，但却不利于学生应用技能的培养和训练。在传统教学模式中，很多学生在学习过程中遇到了知识点脱节、遗传学和育种学知识结构无法有效融合的问题，从而导致其所学的理论知识无法应用于实践，影响了学生遗传育种学应用技能的掌握。

2.教学手段单一。在《园林植物遗传育种学》教材中，主要分为遗传学和育种学两方面的知识体系，遗传学的教学内容比较抽象，而育种学对实际操作能力却有着较高的要求。在传统教学模式中，遗传学主要是通过理论课讲解来完成的，而实操课则采用了理论联系实践的方法。虽然这种教学模式也能够训练学生的育种学应用技能，但由于遗传学理论课与育种学实践课脱节，导致育种学教学中难以实现遗传学知识的运用。这影响了学生对《园林植物遗传育种学》课程的整体把握，也影响了学生的学科探究能力培养，阻碍了学生的职业发展。

3.实验条件相对较差，学时不足。《园林植物遗传育种学》科目实践教学对实验场地的面积、环境和设施完备性有着较高的要求。部分学校由于土地资源不足、资金欠缺，根本无法为学生建立专业、系统的实操训练基地。这使得遗传育种学的实验课只能在实验室开展，主要的内容就是理论验证、演示实验等基础实验内容。与生产实践脱节的实验内容不利于学生应用技能的提高，也阻碍了其生产实践能力的培养。加上由于园林专业内容量大，对实验课的课时不断压缩，导致学生在实验课上仅能够了解知识，根本无法完成技能的提高和掌握。由于实验课内容缺乏创造性和自由度，导致学生对实验课不感兴趣，影响了学生对实验课的学习积极性。

4.实验基地不足。园林遗传育种学的学习，需要配合大量的实操训练才能完成理论和技术的双重教学目标。在本科目的工厂化生产、繁殖培育、扩繁技术指导等内容中，更对实验基地的条件和规模有着较高的要求。但目前我国大部分学校缺乏完善的实验基地为园林专业的学生提供实验和研究场所，导致很多需要长期观察的实验都无法开展，影响了学生应用技能的掌握和科研能力的养成。

5.考试方式过于老旧。在社会企业对园林专业学生应用技能掌握度和人才的专业性要求越来越高的今天，传统的“笔试+学分”的培养模式已经无法实现对学生学习质量的评价。这种死板的以笔试为主要评价模式的考试方式，使学生习惯了在考前依靠死记硬背来完成考试。这根本无法对学生技术掌握程度实现考量，其评价结果对学生的真正学习质量和技术掌握程度也无法有效反映。

二、《园林植物遗传育种学》教学改革策略

1.调整园林植物遗传育种课程的教学内容。将园林植物遗传学和园林植物育种学进行归纳综合，例如在传授染色体数目和结构变化这部分内容时，与单倍体、多倍体育种，DNA结构及其中心法则与基因工程育种、分子标记育种等相结合，使学生理解遗传和育种之间相互依存的关系，遗传学是理论知识、是基础，育种学是对理论的实践应用，再结合课程实验，使学生既可以理解遗传学理论知识的实质，又可以丰富育种的知识和育种技术。课程体系中适当补充少量关于植物生理学、园林植物栽培学、生物技术等方面的内容，增加基因工程、园林植物种苗生产和扩繁新技术等知识，将一些国内外园林植物体细胞胚诱导、植株再生体系和人工种子技术等不断发展的新技术、新知识、新方法融合到课堂教学的内容中，开阔学生接受知识的视野，丰富学生的知识体系。

2.改进教学方法。为了让学生能够在有限的课时学到更多的知识，更好地掌握应用技术，必须改变理论与实践课相脱节的现象。为了实现这一目的，就要善于运用最新的多媒体教学设备，在理论课教学中，灵活的运用多媒体教学设备创建教学情境，能够让学生在理论学习的过程中了解该理论知识的应用价值，并通过问题情境、讨论情境、探究情境的设计，让学生成为课堂学习的主体，在激发学生学习兴趣的前提下，实现对学生思维能力和探究能力的培养。在实践课教学中，要把握好理论联系实践的教学方法，通过在实践中渗透理论知识讲解，从而帮助学生构建理论联系实践的知识体系，提高学生的实际操作能力，并提高学生的学科探究能力和问题分析能力。除此之外，要鼓励学生参与学科相关的社会或校园活动，教师通过帮助学生组织活动来训练学生的学科知识应用能力，并实现对学生综合素质的培养。

3.培养动手能力和创新能力。在传统的《园林植物遗传育种学》课程教学中，对学生动手能力训练不足是导致专业所培养的人才缺乏岗位适应性的关键。为了提高学生的岗位适应能力，一定要加强对学生动手能力和创新能力的培养。这就要求教师在科目教学中能够灵活应用符合生产实践的教学资源，从而在课堂上拓宽学生的视野。除此之外，要提高验课教学内容的自由度，让学生能够在实验操作中自由发挥，实现创新能力的培养和提高。

4.增加参观学习的机会。园林专业的大学生就业方向比较广泛，但这也导致了学生毕业后会面临迷惘。为了更早的帮学生把握好就业方向和职业发展方向，教师和学校有必要为学生提供足够的参观学习机会，让学生了解行业现状和就业方向。通过参观学习，不仅能够帮助学生更好的实现理论联系实际，还能够激发学生对专业学习的兴趣，使学生能够主动的学习学科知识，提高技术和能力。除此之外，参观学习机会的增多，会让学生对本专业的就业现状和就业面有更为深刻的了解，从而促使学生尽早找到兴趣所在，科学的开展就业规划和职业生涯规划，为学生今后的发展打下了基础。

综上所述，虽然《园林植物遗传育种学》教学中存在很多问题，但相信通过学科教师的不断研究和实践，园林专业所培养的人才必然会拥有更扎实的知识基础和技术水平，满足社会企业对现阶段园林专业人才的需求。这不仅对学校的发展和学科建设意义重大，对相关行业的发展更会发挥巨大的促进作用，为社会的发展和经济建设做出贡献。

参考文献：

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[3]王仲，李秀霞，孙睿，张丽敏.多媒体技术在园林植物遗传育种教学中的应用[J].科学教育，2009，（05）.

篇6

关键词：鱼类遗传与育种学；实践教学；探索

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）10-0146-03

鱼类遗传与育种学是水产养殖专业的一门应用性及实践性很强的专业必修课。要求学生通过本课程的学习，系统掌握鱼类选择育种、杂交育种、倍性育种、良种繁育和品种推广等育种学的基本理论和基本方法，并能应用所学知识分析和解决生产中的选育、品种改良等问题。针对传统的鱼类遗传与育种学以理论讲授教学为主，实践教学不足的问题，内江师范学院生命科学学院以提高学生专业综合能力为教学理念，以强化学生专业实践操作技能为目的，摸索出一套行之有效的实践教学方法，激发了学生学习的兴趣，取得了良好的教学效果。

长期以来，鱼类遗传与育种学实验的教学的内容一直采用传统遗传实验项目作为基础性实验（占全部实验项目的百分之四十到五十）。目前的实践教学模式比较单一，基本上是验证性实验，其特点是知识单一，综合性实验少，设计性实验更少，甚至缺无。尽管这些实验也覆盖了综合性和研究性的实验项目，目的在于加强和提高学生的实验技能和综合能力，但是水产专业特色明显不足，远远不能满足学生对专业领域的深入了解，更不利于学生专业思想的培养。自1996年以来，以鱼类性别控制育种为代表的水产高新技术纳入国家863计划以来已有18年之久，中国海洋大学以及全国各科研院所在水产生物育种学领域取得了诸多令人瞩目的研究成果，诞生了全雄黄颡鱼、全雄罗非鱼、全雌牙鲆、全雌半滑舌鳎、“异育银鲫中科3号”、“大连1号”杂交鲍鱼、“黄海1号”中国对虾、“北鲆1号”、“北鲆2号”、“蓬莱红”栉孔扇贝、“海大金贝”虾夷扇贝等鱼类新品种。这也极大地促使我们采取更多积极的措施将这些较为成熟的前沿成果和尖端技术转化为实践教学内容，采用更多创新性实践的方式让学生们深入了解和全面掌握这些育种成果。

一、鱼类遗传与育种学实验教学主要存在以下问题

1.教学与生产、企业脱节。传统的实践教学主要参考上世纪90年代或本世纪编制的参考资料，这些参考资料对于培养学生的入门的实验知识和能力非常有效。但随着数以万计的水产私营企业快速发展，呈现出规模化、专业化和多样化特点，且现在水产养殖品种呈现出多样化、复杂化趋势。养殖理念和形势也有了深刻变化，已从单一、低产的养殖模式转变为多样、高产、低碳、安全和环保的养殖模式。以简单、陈旧的参考教材培养学生的实践技能和理念已不能满足现在水产行业对人才需求的多样化和专业化，出现课堂实践教学与养殖生产、水产养殖企业的需求脱节。教学中的上述问题，制约了学生的实践积极性，在一定程度上埋没了学生的专业修养和创新能力，学生的专业技能和解决实际生产问题的能力低下、片面，以致出现水产企业机构和水产工商企业对水产人才的需求远远得不到满足，而相当一部分毕业生又找不到满意的工作，造成水产人才资源流失的矛盾。

2.学生融会贯通专业系统知识的能力有限。目前的实践教学基本上是依附于单一理论课的验证性实验，其特点是操作的演示性、知识单一性，综合性实验少，设计性实验更少，甚至缺无。即使开设综合实验或者创新性实验，也是局限在本门理论课程中，只能培养学生注重掌握书本中实践知识和单一、少量的知识点，而将课程间一脉相承的专业系统知识和技能分割开来讲授或训练。以生产实践中的泥鳅多倍体育种知识为例，传统的课程主要讲解育种原理等，实践课程则是实验员去菜市场购买泥鳅，分组发放给每个实验小组（5～6个学生/组），学生进行温度休克诱导，一堂实践教学课程基本结束，然后学生撰写基本一致的实验报告。这类传统实践教学的问题在于：（1）很大比例的学生不清楚实验目的，无亲自动手参与实验过程的情况下就结束了实践教学，学生参与和思考及发现问题的能力没有得到有效的培养。（2）实验考核简单，主要就是一纸实验报告或者期末类似于理论考试的实践理论测试。学生的专业操作技能得不到训练和提高。而在生产实践中，泥鳅多倍体育种需要先观察其胚胎发育时序与水温的关系，要通所学的专业知识，综合应用分析多门专业课程解决生产实际问题的能力。此外，实践教学的一个极为重要特点就是连续性，种苗的繁育、选育均需要较长的时间才可能开展，而现有的教学体系中，学生实践的时间安排较为零散，好多内容根本无法开展，学生和教师疲于应付和完成教学计划等。

3.重理论，轻实践。目前鱼类育种及繁育企业日益专业化、精细化，育种企业、养殖企业及科研院所等均装备有诸多先进的、专业化的仪器设备等，他们需要有扎实操作技能和解决问题能力的水产育种专业人才。鱼类遗传与育种实践教学中，实践教学“大锅饭”，以分组为主要形式的实践教学，部分同学不珍惜参与实践操作机会，以“眼”操作。毕业论文方面往往是根据指导教师的研究方向，只涉及很狭窄方向的部分内容和少量实践技能的训练和应用。社会实践活动也往往有较大的局限性，部分学生蒙混其中。学院和实践单位对参加社会实践的同学也缺乏完善的评价标准，流于形式的成分较大，难以达到预期的训练效果。实践教学、毕业论文实践及实习等均未能使大部分同学接受足够、规范、专业和严格的操作训练；学生的实验操作水平和实际应用能力有限，学生很难做到独立思考分析生产实践问题、不能独立地开展技术工作。就业后，缺乏自信、心虚，较难快速适应社会需求，所学专业知识不能马上就派上用场，甚至在工作岗位上重新学学专业知识和技术。

针对上述问题，国内水产专业院校在更新教育思想观念、修订培养方案、精品和网络课程建设，合理安排各类课程的比重、加强和完善实践教学的管理与建设、强化师资队伍建设等多方面做了大量的改革，很大程度地解决了上述问题，取得了良好的改革成效。内江师范学院水产养殖专业在借鉴兄弟院校的课堂和实践教学改革的基础上，针对“实用技能型”鱼类育种人才培养还做了改革。

二、内江师范学院水产养殖专业所做的改革

1.教学、科研、生产三结合。鱼类遗传与育种学中育种学部分内容的应用性极强。水产动物育种学包括传统育种方法和现代育种方法，在现代水产动物生产中，传统方法和现代方法并重。育种学实验要求专门的场地，配备专业设施，并具有极强的季节性且周期长。如果实践性教学环境与条件良好的话，能大有力推动教育改革的实施。我院周围有几家大型的并且具有一定规模的鱼类繁殖养殖企业，而且我院与部分单位保持着合作；学校的实习基地里面具备方便从事鱼类繁殖的必需设备与设施；同时建立实验室。上述措施对满足实践性教学，起到了非常重要的作用。

加强实践性教学环节、提高教学质量。建设教学、科研、生产三结合的实习基地，实习基地的建设建立，不但为在校生的实习提供了较为稳固的实习场所，而且很好地把学生的专业实习实践与试验场的科研、生产结合起来，让学生积极参与其中，自己体验生产全过程，深入了解本专业的理论知识，明确学生独立完成某项工作的必要性，由此学生的综合素质和解决间题的能力都得到了提高。

2.减少理论课学时，增加实践课学时，组建新的实验系统。鱼类育种与遗传学的技术性和实践性都很强，所以必须减少理论课的课时，增加实践性课时，才能让学生真正地理解并掌握这项技能。理论课时不应超过百分之三十。同时还应建立并完善“综合性实验、设计性实验、基础性实验”的多层次和多元化的实验体系，降低基本操作性实验和验证性实验的占比，使创新性、综合性、应用性、设计性实验占百分之七十以上。让学生对实验产生兴趣，积极参与杂交育种、选择育种、多倍体育种及雌核发育育种的全部过程。这样一来，不仅让学生对鱼类遗传学和育种学有了更深入、更全面的了解，而且还达到了增强学生动手能力的目的，从而能更加独立、更好地适应社会工作。首先我们将淡水鱼类动物细胞遗传学部分添加到实验讲义中，如鱼类多倍体诱导和倍性检测、鱼类细胞核DNA相对含量测定等，通过增补实验项目的方式，将这些最新成果渗透到本科教学中。接下来以鱼类遗传育种领域最新的成果和进展为依据，进一步完善和更新了实验内容，特别是补充育种学实验部分。实验讲义由原来的15十五个实验项目，更新为综合性实验、试验设计、基础性实验、与创新性实验等三大类近三十个实验项目，充分突出了水产专业的特色特点。

3.开放与互动的教学模式。在理论教学方面，应避免灌输式教学。通过开放课程，让学生与老师形成互动。由老师拟定题目，让学生自己先去去搜索资料材料，并整理。然后在课堂上，让学生以自己的方式展现出来，与老师和同学形成互动。与此同时，还要利用好已毕业学生的优势。每个月争取请到一到两位在知名企业就业的学生回到学校，与同学分享从业经验，为同学们解疑释惑。而且还能提高毕业生的就业率。另一方面，有时候为了让学生充分理解课程的内容，有必要将课堂搬到养殖场或者实验室。例如，某些鱼类雌性比雄性长得快、个体大，因此，进行全雌化养殖可以提高群体生长率，提高产品肉质规格和产量，从而提高经济效益。结合养殖生产，设置鱼类雌核发育实验，通过运用物理射线（X、叮或UV）或化学药品使遗传失活，并用失活后的继续激活卵子发育，最后通过抑制极体的排出或抑制第一次卵裂使染色体加倍，培育出具有存活能力的雌核发育二倍体。

4.构建网络平台。计算机多媒体技术的应用，极大地改变了原有教学模式，使课堂教学变得更加丰富多彩。在制作讲义时，我们通过计算机多媒体技术，将讲义制成各种多媒体课件，同时通过网络平台，让同学们对将要学习的讲义内容有所了解。对于讲义中不理解的内容，可以提前标记，并可以在老师授课时提出问题。这样不仅有利于学生学习，也有利于教师授课。同时我们还开放计算机机房，让学生随时可以登录网络平台，了解相关资料。

5.实验课程考核评价体系。实验被单独设里课程后，学生不再像以前一样轻视实验课（之前实验成绩只是占总成绩的30%）。通过我们长期的实践教学认为，实验课与理论课应各占百分之五十最为合适。应注重对学生学习过程的评价：采用学生自评、互评，教师测评等多元化评价体系，采用成果评价、实验理论、平时成绩、实验（习）报告、实验操作考核等多样化考核方法，从实验操作和综合能力、创新能力及实验报告（或论文）进行综合评价，并设立创新学习奖励分值，客观公正地对学生的实验能力进行评价。在实验课程设计上分为必做实验和选做实验，允许学生对实验进行自我设计，老师通过对学生自我设计的实验的可行性、方向性和严谨性等做出评价。鱼类遗传与育种实践教学综合化和应用化模式，旨在改变传统实践教学中以课程为独立单元开展验证性、演示性的实践教学。以应用实践和生产案例为导向，形成实践教学的专业系统化。

参考文献：

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篇7

[关键词]微卫星；群体遗传学；道地药材；遗传成因；栽培起源；产地鉴别

[收稿日期]2013-07-01

[基金项目]国家自然科学基金面上项目（81274027）；国家自然科学基金重点项目（81130070）；中国中医科学院中药研究所基本科研业务费自主选题项目（2011ZDXK-01）；北京市共建项目专项

[通信作者]袁庆军，Tel：（010）64014411-2956，E-mail： 中药的道地性是自古延用至今评价中药材质量的一项独特标准，道地药材就是指在特定自然条件、生态环境的地域内所产的药材，且生产较为集中，栽培技术、采收加工也都有一定的讲究，以致较同种药材在其他地区所产者品质佳、疗效好、为世所公认而久负盛名者称之[1]。黄璐琦等指出道地药材的生物学本质是同种异地，即同一物种因其具有一定的空间结构，能在不同的地点上形成大大小小的群体单元，如果其中某一群体单元产生质优效佳的药材，即为道地药材[2]。这个同一物种在不同地点上形成的群体单元，在生物学上称为居群。因此，道地药材在生物学上就是指某一物种的特定居群，是在特定时间和空间里生长的自然或人为的同种个体群，居群水平的遗传分化是道地药材形成的遗传基础，遗传分化越明显，道地药材与同种其他居群药材的差异越明显[3]，由此他对道地药材的形成机制提出了“道地性越明显，其基因特化越明显”的模式假说[4]。

目前关于道地药材遗传基础的研究多停留在遗传多样性的基本分析和描述，难以揭示道地药材遗传分化和遗传成因的深层次问题，如①道地药材居群是如何进化形成的，与非道地药材居群的遗传分化程度有多大？这种遗传分化与道地性的形成是否相关？②道地栽培居群是否起源于道地野生居群，它们的种质是否存在差异？这种差异是否产生种质混杂而引起远交衰退最终影响药材的道地性？③道地药材是否可能实现产地的分子鉴别（种内鉴别）？如何筛选道地药材的分子地理标识？这些问题的解决必须深入了解道地居群形成的进化历史，掌握影响道地居群遗传分化的现代因素（如基因流、自然选择或人工选择等）和历史性事件（如片断化、快速扩展和拓殖现象等），这些属于群体遗传学范畴，需要将群体遗传学的理论和方法引入道地药材的研究。

群体遗传学（population genetics）又称种群遗传学，是根据遗传学原理，采用数学、统计或其他方法研究生物居群的遗传结构及其演化规律的一门学科，即研究种内进化（微进化microevolution）的科学。种内进化促成了等位基因在居群水平的空间分布和不断改变，从而引起居群间的遗传分化。20世纪90年代以来，随着PCR技术的广泛应用，RAPD，RFLP，AFLP等指纹技术[5]为群体遗传学的研究提供了有效手段，而微卫星与这些指纹技术相比又具有突出的优势。由于微卫星具有高度多态性、在基因组中含量丰富且分布均匀等优点，这一技术很快便发展为一种分子标记，成为群体遗传学研究的有力工具，本文旨在介绍微卫星群体遗传学基本理论和研究方法的基础上，将其引入道地药材的研究，为赋予道地药材现代科学内涵提供新的研究手段。

1微卫星的概念、分布及优点

1.1微卫星的概念及在真核生物基因组中的分布

微卫星（microsatellites），又称简单序列重复（simple sequence repeats，SSR），是指以少数几个核苷酸（一般为1～6个）为重复单位组成的简单的串联重复序列，由于重复的次数不同以及重复的程度不一致而造成这些序列的多态性[6]。微卫星上不同长度的等位基因按简单的孟德尔方式遗传。

微卫星序列普遍存在于大多数真核生物的核基因组中。据估计，人类基因组中每6 kb就存在一个微卫星位点[7]。在不同分类群的物种之间以及同一分类群的不同物种之间微卫星的平均密度差异很大，例如，植物基因组中的微卫星约比动物基因组中的少5倍[8]，而鸟类约比人类少6～7倍[9]，目前尚无法解释这种现象[10]。微卫星的重复单位以1～2个核苷酸为主，也有一些微卫星的重复单位为3个核苷酸，极少数为4个或4个以上核苷酸[8]。在以双核苷酸为重复单位的微卫星中，人和动物 （CA）n含量最高[7]，植物中（尤其是作物中）以 （GA）n和 （AC）n为主[11]。

1.2微卫星作为遗传标记的优点

用微卫星作为遗传标记与其他DNA分子标记（如RAPD，RFLP，AFLP，小卫星DNA等）相比具有以下优点：①作为一种高度多态性的分子标记，微卫星DNA具有丰度高、共显性标记、选择中性的特点；②微卫星采用单位点DNA指纹技术，检测容易，重复性较好；③微卫星DNA扩大了取样范围，减轻了取样工作的困难和对研究对象的影响；④微卫星DNA的出现为群体遗传学家提供了空前丰富的遗传信息资料，同时也促进了相应的统计分析方法的发展[12]，包括最大似然性法（maximum likelihood）、凝聚法（coalescent methods）和bayesian法（bayesian methods）。

2微卫星在群体遗传学研究中的应用

2.1居群遗传多样性和遗传结构分析

居群的遗传多样性是长期进化的产物，也是种质资源创新和品种改良的物质基础。一个居群遗传多样性越高或遗传变异越丰富， 对环境变化的适应能力就越强， 越容易扩展其分布范围和开拓新的环境。物种的遗传多样性往往与物种本身的特性相关，如生活史的长短、系统和繁殖方式、地理分布及遗传变异水平高低等[13-15]。遗传结构是指基因或基因型在空间和时间上的非随机分布，居群的遗传结构包括居群内的遗传变异和居群间的遗传分化。对遗传结构及其影响因子的研究是探讨生物适应意义、物种形成过程及其进化机制的基础，也是保护生物学的核心之一。一个物种的遗传结构是长期进化的产物，许多物种独特的遗传结构反映了进化历史上的一些特殊事件[16-17]。生物多样性保护的关键之一是保护物种，更具体地说就是保护物种的遗传多样性或进化潜力，制定有效的保护策略和措施必须建立在对遗传结构充分了解的基础上。微卫星是进行居群遗传多样性和遗传结构研究的有效分子标记，目前已对草本植物[18-19]、花卉[20]、树木[21-24]等进行了研究，而对药用植物，特别是道地药材遗传多样性和遗传结构的深入研究还很缺乏。

2.2基因流分析

基因流是指生物个体从其发生地分散出去而导致不同居群之间基因交流的过程。植物的基因流主要靠花粉和种子的传播来完成[25-29]，基因流的大小直接影响着居群间遗传物质是否均质化以及遗传分化的程度，因此基因流是决定居群遗传结构的重要因素[30]，通过基因流可以了解居群过去的进化历史、掌握居群现在的遗传结构并预测居群将来的演化趋势，由此作出保护和可持续利用的有效策略。基因流的传统测定方法是通过收集器或染色跟踪花粉和种子的运动，但这些方法常常低估居群的基因流，而且也无法计算有效基因流的大小[31]。基因流可以通过亲本分析来测定[32]，采用亲本分析方法确定种子或幼苗的双亲之后，可以根据双亲之间的距离精确地测定花粉的传播距离，幼苗与母本间的距离（雌雄异株）或种子与双亲之间的平均距离（雌雄同株）即为种子散布距离。当花粉或种子从一个居群扩散到另一个居群，就形成居群间基因流，这种基因流是阻止居群遗传分化的重要进化因子。在后代的亲本分析中，有些后代的亲本不能由居群内的个体形成，根据这些后代的比率可以估算出居群间基因流与居群内基因流的相对强度。微卫星高度的多态性、共显性等特点，在亲本分析中具有突出的优势，目前利用微卫星对基因流进行的研究有很多[33-34]，但对药用植物基因流的研究基本没有，特别是药用植物在栽培过程中人为引起基因流改变而影响其进化潜能的研究还属空白，这直接关系到中药资源是否能可持续利用。

2.3进化显著单元ESU的划分

进化显著单元（evolutionarily significant unit，简称ESU）是地理上离散的、历史上被隔离的居群组，因而具有独特的进化潜力。定义ESU的遗传标准包括由遗传距离反映的等位基因频率的显著分化和基于某些基因的系统分化程度。定义ESU的主要目的是要确保进化的产物被认识并受到保护和有效利用，使不同ESU固有的进化潜能得以保持[35]，最终真正达到保护物种和可持续利用的目的。1986年，Ryder首次提出了进化显著单元的概念，用作保持生物遗传完整性和进化潜能的一种可操作方法，对地理上有显著变异的居群组进行分别管理[36]。然而，正如物种的概念一样，ESU在定义它的组成和界定它所要求的变异类型也还存在争议[35]。Moritz（1994）定义ESU为历史上被隔离的且独立进化的居群组[35]，这些居群组在动物中线粒体DNA（mtDNA）或植物叶绿体DNA（cpDNA）等位基因表现为交互单系，并在核等位基因上有显著分化。根据这一定义，在获取具有正确拓朴结构系统树的基础上可确定ESU。对于有显著遗传分化、同时在线粒体或叶绿体基因组和核基因组上都是单系的居群，应属独立的ESU。而对于与其他居群遗传分歧度并非很高、在线粒体或叶绿体基因组上又是单系的居群，如果其核等位基因的频率与其他居群有显著的差异，也应视为一个ESU；相反，如果其核等位基因的频率与其他居群没有显著的差异，则不能视为一个独立的ESU[37]。微卫星作为一种多态性很高的核基因分子标记，在界定显著遗传结构和定义进化显著单元具有其他分子标记不可替代的优势。进化显著单元ESU的研究目前主要集中在动物的保护遗传学研究[38]，在植物中也开始借鉴动物的研究方法进行一些进化显著单元的划分[39]，而在道地药材的保护、分子鉴定和可持续利用的研究中尚未深入到进化显著单元的划分。

3微卫星在道地药材群体遗传学研究中的应用展望

3.1微卫星在道地药材群体遗传学研究中的应用

近年来微卫星群体遗传学被生物科学界所重视，对于道地药材的研究主要集中在遗传结构和遗传多样性方面。如Chen等利用微卫星群体遗传学对唐古特大黄进行了遗传多样性和遗传结构分析，阐明了其濒危机制[40]；肖冬长等利用研究了铁皮石的遗传结构，揭示了品种间的亲缘关系[41]；郭银萍等研究了22份薏苡种质的遗传多样性，反映了供试材料的亲缘关系，从而为薏苡种质改良提供理论依据[42]；闫伯前等研究发现华中五味子具有较高的遗传多样性水平和较丰富的等位基因，可作为人工种植时优先选用的种质资源[43]。陈子易等应用微卫星标记实现了人参与西洋参的种间鉴别[44]。这些研究初步揭示了微卫星群体遗传学在道地药材研究中的优势，但前人的研究仅仅停留在遗传多样性和遗传结构方面，未能从根本解释道地药材的遗传变异和形成机制等问题，亟待在理论和方法上有所突破。

3.2微卫星在道地药材群体遗传学研究中的展望

3.2.1道地药材的遗传成因研究生物的表型是由遗传因素和环境因共同决定的，然而对于同一性状中的控制可能只是其中某一因素占主导作用引起的，比如欧洲人的平均身高要高于亚洲人是由遗传决定的，而中国北方人高于南方人的平均身高是由环境引起的。那么，道地药材的优质性究竟是由遗传因素还是环境因素所决定呢？这一直是道地药材研究争论的焦点。黄璐琦等提出了道地性形成的“边缘效应” [4]，他认为物种分布区边缘的极端环境有利于次生代谢产物的积累，因而物种分布区的边缘往往成为道地产区。其他的一些研究也表明次生代谢产物（如黄酮）含量的差异取决于药材的地理来源[45]。同时黄璐琦等又提出了“道地性越明显，其遗传分化越明显”的模式假说[4]，认为道地药材的生物学本质是同一物种特定居群与其他居群由于地理上的隔离而发生遗传分化的结果。这些争论一直没有直接的科学证据，使道地药材的生产和质量控制缺乏明确的标准。

在植物居群中，影响居群遗传变异地理分布的重要因素是基因流或溯祖关系[46]。植物的基因流是靠种子和花粉的传播来完成的，不同植物由于种子和花粉传播方式不同而各自具有独特的基因流模式，其顺畅与否，直接影响居群间的分化程度及遗传物质是否均质化[47-49]。溯祖关系是建立谱系分选（lineage sorting）现象的学说[50]，即祖先居群原始的基因型多态性由于遗传漂变逐渐消失，最终居群内仅存单一基因型而形成单系群，不同的单系群在相互隔离的情况下基因会因突变的积累而逐渐发生遗传分化。因此，现代基因流和谱系分选历史决定了一个物种居群的遗传结构，不同的遗传结构决定了居群表型（包括化学表型）的地理变异程度，从而在药材上反映出道地性的明显程度。因此，应用微卫星群体遗传学对居群遗传结构的研究，对道地居群与非道地居群间的遗传分化程度能够作出定量判断，结合化学表型地理变异进行相关性分析，能有效揭示遗传因素对道地性的影响程度，如果道地居群与非道地居群存在显著的隔离分化，那么道地性很可能是由遗传的因素所引起；反之则可能是由环境的因素所决定。

3.2.2道地药材的栽培起源研究药用植物的栽培是满足人们目前和将来对药用植物需求、缓解野生药用植物资源压力的有效途径，同时某些栽培方式，如传统小规模的就地引种，能够很好地保存植物的遗传多样性[51-52]。然而，栽培对药用植物资源的保护作用要从多方面来理解[53]，通过栽培而进行大规模的药用植物生产，对药用植物资源的保护也可能带来负面影响[54]，例如，奠基者效应和为了高产优质而进行的人工选择可能导致栽培药用植物狭窄的遗传背景，出现类似农作物驯化过程中出现的遗传瓶颈现象[55]。同时，在现代条件下的药用植物栽培，由于高度发达的交通和药材贸易市场，使得不同产地之间药用植物种子的交流变得更加容易，种子从原产地流入其他环境可能导致栽培药用植物远交衰退[56]，衰退的基因流可能从栽培居群流入附近的野生居群，从而引起野生居群对本地环境适应性的下降[57]。

栽培起源研究能够有效揭示栽培驯化过程中居群动态和遗传结构发生改变的过程，是当今国际上群体遗传学研究的热点之一。栽培植物和它们的野生祖先常常形成野生-栽培复合体并构成植物繁演的重要遗传资源[58-62]。伴随着农业上将植物从野生变为适合栽培和人类利用的引种驯化过程的开始，围绕着野生-栽培复合体的基础理论研究[60]（作为一种植物进化的模式）和应用研究也开始兴起，例如，确定驯化植物的地理起源或评价作物进化的居群动态可以为合理利用和管理遗传资源提供科学指导[61]。其中对野生和驯化两种形式下表型分化的遗传潜力研究尤为受到关注[62]，近来开始探测栽培的野生植物对附近自然居群的基因流[63]。所有这些研究是彼此相关的，例如，对居群进化历史的研究是分析人工选择作用[64]或基因流模式的前提[65]。目前栽培起源的研究多集中在对主要农作物的研究，如水稻、玉米、大豆等[66-68]，而药用植物的栽培起源研究基本上没有涉及，将微卫星群体遗传学引入道地药材的栽培起源研究，能有效揭示道地栽培居群是否起源于道地野生居群，并进一步比较它们的品质差异，最终阐明道地药材的栽培是否只有道地野生居群就地引种才能保持道地性、道地野生居群在非道地产区或非道地野生居群在道地产区异地引种对道地性的影响程度有多大、异地引种栽培居群的基因流对本地原生野生居群的种质可能产生的影响等科学问题，这些问题的解决必将把道地药材的栽培起源研究引向深入，充分掌握处于引种驯化初期的道地药材在人类干预下遗传演变的规律，为道地药材遗传资源的管理和合理利用及品种选育提供科学指导，避免在作物驯化过程中已经发生的不利于人类利用和植物进化的过程重演，有效地进行科学引种。

3.2.3道地药材的产地鉴别产地鉴别是指对不同产地的同一药材进行鉴别，道地药材具有特定的地域，寻找反映道地药材地域特征的鉴定评价标准一直是道地药材研究的关注点，然而道地药材的产地鉴别一直是药材鉴别的一大难题：一方面不同产地药材形态和组织差异很小，传统的经验鉴别和显微鉴别无能为力；另一方面不同产地药材的有效成分差异难以达到质的差别，同时受生长年限和取样时间等的影响，也很难勾画出同种药材不同产地的化学特征。那么，DNA分子鉴别能否解决这一难题呢？关于道地药材的DNA分子鉴定，肖小河等指出“目前DNA分子遗传标记技术在道地药材鉴定中受到2个方面的局限：一是来自技术本身的，如目标基因的真实性与DNA同源性，DNA分子标记结果的重现性和稳定性；二是来自研究对象的，不是所有的道地药材形成都会留下DNA差异‘烙印’，同时这种DNA差异也不见得与道地性的形成有直接或内在的相关”[69]。近来迅速发展的DNA条形码技术很好地解决了第一方面的局限，而无法解决第二方面的局限，其主要集中在物种水平的分类和鉴定，在药材鉴定方面的应用只能作真伪品的鉴别，其所依据的理论是分子系统学（phylogeny），所选用的DN段相对保守，实验也证明DNA条形码对当归这类药材的产地鉴别是无效的[70]。

道地药材的产地鉴别实质上是生物种下居群水平的遗传分化问题，所依据的理论是分子谱系地理学（phylogeography）和群体遗传学，所选用的DN段相对于用于物种水平鉴别的DNA条形码具有更快的进化速率。目前很多研究表明，叶绿体基因间序列在许多植物类群中已经显示了充分的变异，可用于植物分子谱系地理分析和进化显著单元的确定[71-72]，在药用植物的道地居群和非道地居群间也存在显著分化，具有道地居群特有的单倍型可用于产地鉴别[70， 73]。叶绿体分子谱系地理分析反映了居群间种子流的大小和母系遗传DNA的分化程度，而控制化学表型的功能基因存在于核基因中，其分化程度与道地性的相关性更大。核基因在居群间通过花粉流传递，为双亲遗传。然而由于功能基因多存在高度保守、多拷贝、杂合等特点，直接利用功能基因进行群体遗传学分析难度较大，没有可操作性。微卫星特有的优势全面反映了核基因组的遗传信息，用于群体遗传学分析能有效阐明居群间花粉流的大小、核基因的分化程度、基因型纯合或杂合程度等，从而揭示核基因的居群遗传结构。只有同时考虑叶绿体DNA和核基因的居群遗传结构，才能正确划分进化显著单元，由此判断道地居群和非道地居群是否存在隔离分化或基因流，也即道地药材的形成是否留下了DNA差异的‘烙印’，最终阐明道地药材能否实现产地鉴别。对于没有DNA差异‘烙印’的道地药材不能实现产地鉴别；对于存在DNA差异‘烙印’的道地药材，根据分子谱系地理学和微卫星群体遗传学分析的结果建立道地药材的分子地理标识，从而实现道地药材的产地鉴别。

4结语

目前道地药材形成规律的研究已取得阶段性成果，但在道地药材形成的演化规律以及人工驯化过程人为影响道地药材进化潜能等方面的研究需要进行种内进化（微进化）的深入研究，将微卫星群体遗传学引入道地药材研究，突破了道地药材遗传成因研究长期在理论和方法上的局限以及药材分子鉴别停留在真伪鉴别（种间鉴别）的瓶颈，有效填补道地药材栽培起源研究的空白，为揭示道地药材的遗传成因、实现道地药材栽培科学的引种和产地鉴别（种内鉴别）提供新的理论和方法。

虽然微卫星是研究道地药材非常理想的遗传标记，但在实际的应用中仍有不足之处，除了一些已知大量序列信息的研究对象以外（如人类，常规的实验动物和一些农作物），对于一个序列信息完全未知的新种，必须首先建立基因文库并筛选微卫星位点，实验工作繁琐且耗时费力。微卫星位于非编码区的概率比编码区高，因此在某些情况下不能反应出功能基因组范围内的遗传水平。总之，随着实验技术的改进，统计分析方法和检验手段的日趋完善，微卫星群体遗传学将在道地药材研究中发挥更大的作用，在具体科研中应该针对需要解决的问题，选择合适的分子标记和分析方法，才能更好的解释道地药材的本质。

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篇8

敢为人先，问鼎中国高油玉米奠基人

自从1896年世界就开始了对高油玉米的研究，但直到上世纪90年代，高油玉米才开始作为高附加值的玉米，逐渐被市场认可，特别是美国杜邦公司购买了高油玉米技术专利之后，各大种子公司相继开展了这方面的工作，使高油玉米种植的规模化生产成为可能。

我国早在上世纪80年代初就开始了高油玉米研究，宋同明教授就是我国高油玉米研究领域的开拓者。1937年出生于河南省宝丰县一个普通农民家庭的宋教授，艰苦的生活经历让他养成了坚韧的性格，“半斤油”的触动让他树立了明确的目标，一定要研究出属于中国自己的高油玉米。1961年他从北京农业大学农学系毕业，并凭借着优异的成绩留校任教。机缘巧合之下，他有幸成为我国玉米遗传育种界专家李竞雄教授的助手，从事细胞遗传学教学和玉米遗传育种研究。为了抓住这来之不易机会，他刻苦钻研，对每一项、哪怕是很小的一项试验他都当成头等大事尽心尽力去做好。在李竞雄教授的悉心指导下，他迅速掌握了细胞遗传学教学和研究方法，并开始了伴其一生的玉米遗传育种事业。为了学习国外的先进技术，他作为访问学者于1981年赴美国伊利诺伊大学进修，成为我国最早一批赴美学习的玉米遗传育种学者之一。通过自身的勤奋努力，1983年他被该大学聘为农学系名誉教授。

两年后，一直心系祖国现代化建设的宋同明教授回到国内工作，他深知在中国发展高油玉米，最大障碍便是种质资源的严重缺乏，只有创新开发具有我国独立知识产权的高油玉米种质资源，才能从根本上改变依赖外国高油种质的被动局面。然而创新种质资源谈何容易，美国曾有7位科学家花费了100多年时间才创造了伊利诺伊高油群体（IHO）这个种质群体，亚历山大教授创造ASK种质群体花费了将近一生时间。

想要尽快开发出属于中国的高油玉米种质群体，必须另辟蹊径。宋同明教授发挥敢为人先的精神，通过创造“大群体、多参数、分阶段、综合轮回选择法”，使高油玉米种质的选择效率得到极大提高，比传统方法每轮含油量提高50%以上。同时，创造的种质群体扩大数倍、综合性状也得到有效改良，率先实现含油量与粒重选择同步，他创造的高油玉米基础群体北农大高油（BHOC14）和亚伊高油（AIHOC8）含油量分别达13.5%和18.0%，并具有我国独立知识产权。紧接着，宋教授开始挑战自交系与杂交种培育这一世界难题，经过艰苦的努力，终于取得突破性进展：自1998年以来共培育高油玉米自交系140多个，并育成了农大高油1号、高油6号、高油115、高油4515等系列高油玉米杂交种，开辟了玉米杂种优势利用的新途径。

2004年，宋同明教授发明的利用常规玉米杂交种生产高油玉米的三利用（TEU）技术，获得了国家专利，并申请了国际专利。创造的高油玉米资源在数量、平均含油量、遗传背景、综合性状等均居世界先进水平。在2006年召开的辽宁省新民市“全国高油玉米产业化论坛暨中国农业大学新成果展示会”上，近200位专家学者给予了高油玉米的一致肯定，并认为其达到了世界先进水平。北农大高油玉米也开创了我国独立创造的玉米资源的首次出口纪录。

宋同明教授在教学领域笔耕不缀，撰写了《植物细胞遗传学》、《高油玉米》、《玉米遗传与突变性状彩图》等著作，70多篇。他还身兼多职，先后担任中国农业科学院研究生院兼职教授、北京市人民政府顾问团顾问、杜邦先锋公司和瑞利生公司顾问等职位。他先后主持了“六五”至“九五”高油玉米育种攻关课题和多个国家自然科学基金课题，其中“高油玉米种质资源与生产技术系统创新”项目荣获国家技术发明奖二等奖。凭借着在高油玉米研究领域的成果，他被称为中国高油玉米育种和高油玉米种质资源创新的奠基人，被冠以“中国高油玉米之父”的美誉。

市场前景广阔，加快产业化步伐

党的十提出创新驱动发展战略，任何科研成果的价值只有在产业化过程中才能得以体现，对于宋同明教授培育高油玉米，业界专家给予了高度评价，认为其推广应用有可能改变我国和世界玉米的生产方式，很可能成为未来玉米生产的重要方向。在目前看来，由于高油玉米的产业化效益链还没有形成，其巨大的经济效益和社会效益远远没有发挥出来。“要打破这种困境.应该从科研、企业、农民三者之间的利益出发，统筹上中下游发展，建立一套合理的利益分配机制。”宋教授说，“以玉米深加工和饲料企业为龙头，科研单位和育种企业作技术支撑，广大农户为依托建立起大面积连片的高油玉米生产基地，最终有可能形成巨大的高油玉米产业。同时，国家能给予必要的政策扶持和引导，在市场中实现优质优价，调动农民的积极性，为高油玉米的产业化发展打开一条康庄大道。为此，宋同明教授通过与国内育种单位和企业开展联合育种，形成了育种单位和企业参加的高油玉米协作组，为推动高油玉米发展提供助力。

篇9

关键词 转基因技术；应用；安全性

中图分类号Q81 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2011）48-0095-02

转基因技术是指用人工方法有目的地将来自一种生物的基因稳定地整合到另一种生物的基因组中去，使其表达并遗传给子代的综合技术这一技术，称之为转基因技术（Transgene technology）。人们常说的"遗传工程"、"基因工程"、"遗传转化"均为转基因的同义词。

1 转基因技术的方法

遗传转化的方法按其是否需要通过组织培养、再生植株可分成两大类，第一类需要通过组织培养再生植株，常用的方法有农杆菌介导转化法、基因枪法；另一类方法不需要通过组织培养，目前比较成熟的主要有花粉管通道法。

1.1农杆菌介导转化法

农杆菌是普遍存在于土壤中的一种革兰氏阴性细菌，它能在自然条件下趋化性地感染大多数双子叶植物的受伤部位，并诱导产生冠瘿瘤或发状根。根癌农杆菌和发根农杆菌中细胞中分别含有Ti质粒和Ri质粒，其上有一段T-DNA，农杆菌通过侵染植物伤口进入细胞后，可将T-DNA插入到植物基因组中。因此，农杆菌是一种天然的植物遗传转化体系。人们将目的基因插入到经过改造的T-DNA区，借助农杆菌的感染实现外源基因向植物细胞的转移与整合，然后通过细胞和组织培养技术，再生出转基因植株。

农杆菌介导法起初只被用于双子叶植物中，近年来，农杆菌介导转化在一些单子叶植物（尤其是水稻）中也得到了广泛应用。

1.2基因枪介导转化法

利用火药爆炸或高压气体加速（这一加速设备被称为基因枪），将包裹了带目的基因的DNA溶液的高速微弹直接送入完整的植物组织和细胞中，然后通过细胞和组织培养技术，再生出植株，选出其中转基因阳性植株即为转基因植株。与农杆菌转化相比，基因枪法转化的一个主要优点是不受受体植物范围的限制。而且其载体质粒的构建也相对简单，因此也是目前转基因研究中应用较为广泛的一种方法。

1.3花粉管通道法

在授粉后向子房注射合目的基因的DNA溶液，利用植物在开花、受精过程中形成的花粉管通道，将外源DNA导入受精卵细胞，并进一步地被整合到受体细胞的基因组中，随着受精卵的发育而成为带转基因的新个体。该方法于80年代初期由我国学者周光宇提出，我国目前推广面积最大的转基因抗虫棉就是用花粉管通道法培育出来的。该法的最大优点是不依赖组织培养人工再生植株，技术简单，不需要装备精良的实验室，常规育种工作者易于掌握。

2 转基因技术的应用

2.1体内电穿孔法转基因技术的应用

电穿孔法转基因是将外源基因通过电场作用导入动物目标组织或器官细胞中的技术。Neumann 等首次成功应用该技术,把外源DNA导入小鼠成纤维细胞。随后大量的实验证明,几乎所有类型的细胞,包括植物原生质体、动物初生细胞,以及不能用其他方法转染的细胞和组织,都可以成功地使用电穿孔技术进行基因转移。Titomirov等应用电穿孔技术将质粒DNA转入新生小鼠皮肤,实现了外源基因的体内转移。近年来体内电穿孔技术用于转基因研究的报道不断增多,在医学相关领域的优势也日趋显著,是一种有效的活体基因导入方法。

2.2转基因技术在种植业的应用

转基因作物是植物转基因技术投入应用的最先成果之一。最初出现的转基因作物是为了解决一般的农业问题，如控制灾害、控制杂草和保护土壤等。随着基因技术及其设备的飞速发展，人们发现转基因技术对农作物育种方式的改变也是革命性的。最常见的转基因作物是大豆、玉米、油菜、棉花、西红柿和马铃薯。至今，全世界已有50多种转基因植物被批准投入商品化生产。大豆、玉米、棉花、油菜这4种主要转基因作物的特性除了抗除草剂外，就是抗病虫害。提高了植物的抗病性，抗虫性以及抗逆性；另一方面，也改善了植物品质，这方面的工作主要是通过基因转移改变植物中氨基酸、蛋白质含量等品质特性以及一些材料的加工性能。例如英国．Zeneca公司和London大学研究小组培育出了胡萝卜素和番茄红素含量极高的番茄，这种番茄对预防癌症有良好作用。

2.3转基因技术在养殖业的应用

转基因技术在养殖业中的应用将大大改变这一传统产业的原有面貌。转基因动物技术将有效提高畜禽的抗病性、品质和产量，为增加肉、蛋、奶和其他畜产品的生产提供了巨大的潜力。转基因技术在饲料工业领域也大有发展的前途。目前主要用作饲料的转基因作物有小麦、玉米、大豆等。虽然国际社会对转基因饲料的安全性多有质疑，但是美国研究机构的研究结果显示，目前尚未发现转基因饲料对畜禽产生危害影响。随着转基因作物的迅速发展与应用，转基因作物及其副产品将越来越多地用作饲料。

3 转基因技术的安全性

3.1转基因产品的安全性问题

转基因产品的安全性问题主要是指食物中毒论。然而食物中毒有先天性与后天性的原因。后天性的原因主要是食品保存不当后腐烂变质产生有毒有害物质。先天的原因是转基因食品转入的目的基因的供体生物本身具有毒素、激素等成分。有人担心在目的基因上位时使受体的DNA发生化学变化而产生有毒有害成分。这是概念不清所致。其一，所有生化反应是在生物酶作用下发生的，否则不属于生物工程学范畴；其二，对物种或工程菌的各种诱变是发生在日常生命过程之中，在蛋白质这个操作平台之上。而不在DNA这一平台的基因重组操作之中。就是对隐性基因所激活也得对DNA供体生物的染色体中的蛋白质进行诱变。在基因重组时只有基因的迭加，切除与上位等物理切除和整合的结构变化。在遗传学上还未见有基因重组时，上位基因与DNA之间有化合、分解、复分解等化学反应而变质变异的理论。也不会见有新基因组产生的论述。基因恐慌论者也拿不出新的遗传学理论，来传统的遗传理论。

3.2转基因产品制作的安全性问题

转基因农作物的研发有几个阶段而引发对其安全性的质疑。首先是选材。受体即接受外源基因的生物，它必定是优质{产的生物。因缺乏某种抗性而需取长补短，而引入外源基因而获得基因改良体生物。外源基因即目的基因，是具有某一特长的生物，叫供体生物。如果供体生物是对人体没有毒害的生物，可依据“同质等同”的法则，可减少对安全性的质疑度。

参考文献

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关键词：药用植物遗传育种；课程设计；教学法

药用植物遗传育种学是中草药栽培与鉴定专业的必修课程，是一门研究选育药用植物新品种和繁育优良品种的原理和技术的课程，是药用植物学、遗传学、育种学以及生物技术等多学科交叉的综合性课程[1]。本门课程要求学生掌握扎实的理论基础，也注重学生的实践技能。为适应我校人才培养目标与社会对专业人才的需求，制定出适宜的授课方式与内容尤为重要。我校于2014开设新专业中草药栽培与鉴定专业，该专业培养目标之一就是使学生通过系统学习，掌握中药材应用、鉴定、栽培、育种、病虫害防治以及植物生理等基本知识，从而使学生具有专业的特色的知识背景：药用植物的农艺性状与药用植物的药材性状的综合知识。

1重视理论基础与时俱进突出实践

1.1理论教学

遗传学是研究生物遗传和变异的学科，是生命科学最重要的分支之一，它对农业科学以及现代中医起着指导的作用，是动植物及微生物育种的理论基础[2]。遗传学内容的部分要做为本门课程的理论基础，在该部分教学过程中，以我校教学特色为依托，结合中医中药院校的特点，并联系学生实际情况以及当今遗传学发展和研究的重点确定教学内容、选择适合的辅助教学材料进行适当拓展，理论联系实践。我校本门课程选用书籍为任跃英主编的《药用植物遗传育种学》，其中第一、二、三章以及第十三、十四、十六章主要讲述的为遗传学内容[1]，其中前三章为育种学最基本理论，后三章主要讲述基因以及染色体变异，为诱变育种和倍性育种的基础。本门课程理论课为30学时，所以前三章为重点掌握内容，后三章为熟悉内容，共10学时。育种部分的内容在遗传学部分讲授的基础之上，重点讲述育种技术，其中选择育种以及杂育种做为最基础的育种知识，需要学生重点掌握，其他在育种方面的先进技术做为熟练掌握内容，适当拓展当前的研究实例，结合目前药用植物育种的发展现状来进行讲述，使教学内容不局限于课本内容并且使课堂内容更为生动直观。此外，在理论教学过程中，注意避免与其他课程内容重复，重复的内容可以简单讲述，节省课堂时间对其他内容进行适当拓展。

1.2实验教学

实验教学是本门课程必不可少的组成部分，对于巩固学生所学的理论知识，训练学生基本实验技能，培养学生科学素养有着重要作用，也是决定和影响教学效果和教学质量的重要因素[3]主要要求学生在实验课中掌握基本的实验操作技术，这些技术也是学生今后学习工作的基础，同时也是对课堂所学知识的进一步巩固与实践。本门课程设置4次实验，每次验6学时，实验内容包括2次基本遗传育种的操作技术和2次实践的田间操作技术，实验主要采取教师演示为辅，学生自己动手为主。首先通过理论讲述让学生掌握实验内容的基本步骤，在经过实验过程中的实际操作环节来加深印象，并发现问题，进而锻炼发现问题解决问题的能力。

2注重教学手段完善教学方法

2.1注重理论课课堂效率

良好的授课方法是提高学生兴趣与学习效率的关键。在教学中加强与学生的互动，提高学生的积极性，采用递进引导的方式，使学生逐步加深学习，改变传统的“填鸭”式教学，使学生成为学习的主体。在课堂上教师可以列举生活中一些常见的与本课程相关的现象，先激发出学生们学习本节内容的兴趣，进而引入课程内容，通过学习了理论知识，可以请学生们根据学习过的内解释或者思考联系生活中的实践，在课堂上进行讨论，也可以根据授课内容提出开放性问题，同学们分组进行收集资料，查阅文献等解决问题。对于一些需要重点掌握的知识要点，在课堂上要重点解释，并当堂练习，督促学生课后复习，下次课上以提问的方式进行复习。定期采取测试的方式对学生们的掌握情况进行了解，对学生比较薄弱的方面及时进行加强，在课程最后进行总结，学生们在整体上把握所学内容，明确各部分内容之间的关系，进而形成了完整的知识框架，便于学习和记忆[4]。

2.2理论知识回到实践

实验课是学生经过理论学习之后，运用理论知识进行实际操作，解释实验中的现象的重要经历。通过实验课，学生不仅可以掌握基本的方法技术，也可以通过实验过程中验证理论知识，进而更好的掌握理论知识，是学生们今后进行科研工作的重要基础。本门课程的实验课程为24学时，4个实验，目前均设计为验证性实验，在以后的过程中根据实际情况适当增加实验创新性，提高学生的发现实践问题以及解决问题的能力。此外，也可以让学生参与相关的科研活动，创造学生参与实践的机会。鼓励学生参与药草园药用植物种植栽培活动，学生可种植自己感兴趣的药用植物，进行相应的科研实践活动。

2.3多样化的授课方式

用先进的教学手段，增加生动的图片、动画制作课件，以讲述与展示的方式讲授，力求通过不同的沟通媒介，提高教学质量和学生的分析能力，[5]借助发达的网络，增加相应知识的视频播放，通过视频演绎的方式来吸引学生的注意力，另外还可以通过老师自己录制视频来演示实验步骤，使全体学生都可以观看到实践操作，进而完成实验内容。此外，对于一些目前研究比较前沿的相关领域，可以布置学生查阅该领域的国内外文献，在课堂上以报告的形式利用多媒体课件为其他学生进行文献讲解，通过此方式不仅可以锻炼学生利用数据库资源解决问题的能力，还可提高学生知识转化的能力，能够把自己的对文献的理解讲述出来，增加对文献内容的深入理解。

2.4考核方式多元化

本门课程属于我校中草药栽培与鉴定专业的专业必修课程，是学生必须要掌握的一门知识，我们采用考试的方式进行考核，主要包括三部分其中笔试成绩70%、平时成绩占10%、实验成绩占20%。其中笔试试卷除了包括基本的理论知识内容，还包括实践问题，通过基本理论来解决实际问题，设计方案等，这类问题主要看学生设计方案的合理性，不设唯一的标准答案；此外，还包括开放类型的问题，此类没有统一的答案，主要看学生们对的问题的看法，充分发挥学生的想象能力。确保每年的考试内容与时俱进，及时增加前沿理论知识。平时成绩主要通过课后复习情况以及课堂参与积极性来评价，通过积分制来督促学生尽可能多的参与到课堂活动中来。实验考试主要考察实践操作，在学过的实验中，学生随机抽取考试内容进行操作，由于考试内容的不固定性，所以学生可以全面进行复习，以免出现死记硬背的情况。

3网络自主学习交流平台建设构想

通过学校校园网络，开设本门课程的讨论平台，教师上传教学课件，供学生浏览。学生可以通过原有的学号密码登陆，进入页面，可以就不同章节的内容提出疑问，或者是需要老师解答的内容进行留言，教师可以通过学生提问的问题来了解学生们对知识掌握的情况。此外可以过此平台来给学生布置作业，学生上交作业，增加学生对平台的浏览，充分利用学习学资源。总之，做为一门新专业新开课，有许多内容和方式需要进行探索，需要在长期的实践中来总结，不断的完善，才能找出具有我校特色的且适合学生学习、发展的一套教学的方案。做为授课老师，我们要时刻关注学生的态度与想法，适时调整方式方法，同时也要不断的进行学习教育以及专业相关的知识。

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