基因组学研究范文

导语：如何才能写好一篇基因组学研究，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。

篇1

药物基因组学是伴随人类基因组学研究的迅猛发展而开辟的药物遗传学研究的新领域，主要阐明药物代谢、药物转运和药物靶分子的基因多态性及药物作用包括疗效和毒副作用之间关系的学科。

基因多态性是药物基因组学的研究基础。药物效应基因所编码的酶、受体、离子通道作为药物作用的靶，是药物基因组学研究的关键所在。基因多态性可通过药物代谢动力学和药物效应动力学改变来影响麻醉药物的作用。

基因多态性对药代动力学的影响主要是通过相应编码的药物代谢酶及药物转运蛋白等的改变而影响药物的吸收、分布、转运、代谢和生物转化等方面。与麻醉药物代谢有关的酶有很多，其中对细胞色素-P450家族与丁酰胆碱酯酶的研究较多。基因多态性对药效动力学的影响主要是受体蛋白编码基因的多态性使个体对药物敏感性发生差异。

苯二氮卓类药与基因多态性：咪唑安定由CYP3A代谢，不同个体对咪唑安定的清除率可有五倍的差异。地西泮是由CYP2C19和CYP2D6代谢，基因的差异在临床上可表现为用药后镇静时间的延长。

吸入麻醉药与基因多态性：RYR1基因变异与MH密切相关，现在已知至少有23种不同的RYR1基因多态性与MH有关。氟烷性肝炎可能源于机体对在CYP2E1作用下产生的氟烷代谢产物的一种免疫反应。

神经肌肉阻滞药与基因多态性：丁酰胆碱酯酶是水解琥珀酰胆碱和美维库铵的酶，已发现该酶超过40种的基因多态性，其中最常见的是被称为非典型的（A）变异体，与用药后长时间窒息有关。

镇痛药物与基因多态性：μ-阿片受体是阿片类药的主要作用部位，常见的基因多态性是A118G和G2172T。可待因和曲马多通过CYP2D6代谢。此外，美沙酮的代谢还受CYP3A4的作用。儿茶酚O-甲基转移酶(COMT)基因与痛觉的产生有关。

局部麻醉药与基因多态性：罗哌卡因主要由CYP1A2和CYP3A4代谢。CYP1A2的基因多态性主要是C734T和G2964A，可能影响药物代谢速度。

一直以来麻醉科医生较其它专业的医疗人员更能意识到不同个体对药物的反应存在差异。麻醉药的药物基因组学研究将不仅更加合理的解释药效与不良反应的个体差异，更重要的是在用药前就可以根据病人的遗传特征选择最有效而副作用最小的药物种类和剂型，达到真正的个体化用药。

能够准确预测病人对麻醉及镇痛药物的反应，一直是广大麻醉科医生追求的目标之一。若能了解药物基因组学的基本原理，掌握用药的个体化原则，就有可能根据病人的不同基因组学特性合理用药，达到提高药效，降低毒性，防止不良反应的目的。本文对药物基因组学的基本概念和常用麻醉药的药物基因组学研究进展进行综述。

一、 概述

二十世纪60年代对临床麻醉过程中应用琥珀酰胆碱后长时间窒息、硫喷妥钠诱发卟啉症及恶性高热等的研究促进了药物遗传学（Pharmacogenetics）的形成和发展，可以说这门学科最早的研究就是从麻醉学开始的。

药物基因组学(Phamacogenomics)是伴随人类基因组学研究的迅猛发展而开辟的药物遗传学研究的新领域，主要阐明药物代谢、药物转运和药物靶分子的基因多态性及药物作用包括疗效和毒副作用之间的关系。它是以提高药物的疗效及安全性为目标，研究影响药物吸收、转运、代谢、消除等个体差异的基因特性，以及基因变异所致的不同病人对药物的不同反应，并由此开发新的药物和用药方法的科学。

1959年Vogel提出了“药物遗传学”，1997年Marshall提出“药物基因组学”。药物基因组学是药物遗传学的延伸和发展，两者的研究方法和范畴有颇多相似之处，都是研究基因的遗传变异与药物反应关系的学科。但药物遗传学主要集中于研究单基因变异，特别是药物代谢酶基因变异对药物作用的影响；而药物基因组学除覆盖药物遗传学研究范畴外，还包括与药物反应有关的所有遗传学标志，药物代谢靶受体或疾病发生链上诸多环节，所以研究领域更为广泛[1，2，3]。

二、基本概念

1．分子生物学基本概念

基因是一个遗传密码单位，由位于一条染色体(即一条长DNA分子和与其相关的蛋白)上特定位置的一段DNA序列组成。等位基因是位于染色体单一基因座位上的、两种或两种以上不同形式基因中的一种。人类基因或等位基因变异最常见的类型是单核苷酸多态性(single-nucleotide polymorphism，SNP)。目前为止，已经鉴定出13 000 000多种SNPs。突变和多态性常可互换使用，但一般来说，突变是指低于1%的群体发生的变异，而多态性是高于1%的群体发生的变异。

2．基因多态性的命名法：

(1)数字前面的字母代表该基因座上最常见的核苷酸(即野生型)，而数字后的字母则代表突变的核苷酸。例如：μ阿片受体基因A118G指的是在118碱基对上的腺嘌呤核苷酸(A)被鸟嘌呤核苷酸(G)取代，也可写成118A/G或118A>G。

(2)对于单个基因密码子导致氨基酸转换的多态性编码也可以用相互转换的氨基酸的来标记。例如：丁酰胆碱酯酶基因多态性Asp70Gly是指此蛋白质中第70个氨基酸－甘氨酸被天冬氨酸取代。

三、药物基因组学的研究内容

基因多态性是药物基因组学的研究基础。药物效应基因所编码的酶、受体、离子通道及基因本身作为药物作用的靶，是药物基因组学研究的关键所在。这些基因编码蛋白大致可分为三大类:药物代谢酶、药物作用靶点、药物转运蛋白等。其中研究最为深入的是麻醉药物与药物代谢酶CYP45O酶系基因多态性的相关性[1，2，3]。

基因多态性可通过药物代谢动力学和药物效应动力学改变来影响药物作用，对于临床较常用的、治疗剂量范围较窄的、替代药物较少的麻醉药物尤其需引起临床重视。

（一）基因多态性对药物代谢动力学的影响

基因多态性对药物代谢动力学的影响主要是通过相应编码的药物代谢酶及药物转运蛋白等的改变而影响药物的吸收、分布、转运、代谢和生物转化等方面[3，4，5，6]。

1、药物代谢酶

与麻醉药物代谢有关的酶有很多，其中对细胞色素-P450家族与丁酰胆碱酯酶的研究较多。

（1）细胞色素P-450（CYP45O）

麻醉药物绝大部分在肝脏进行生物转化，参与反应的主要酶类是由一个庞大基因家族编码控制的细胞色素P450的氧化酶系统，其主要成分是细胞色素P-450（CYP45O）。CYP45O组成复杂，受基因多态性影响，称为CYP45O基因超家族。1993年Nelson等制定出能反应CYP45O基因超家族内的进化关系的统一命名法：凡CYP45O基因表达的P450酶系的氨基酸同源性大于40%的视为同一家族（Family），以CYP后标阿拉伯数字表示，如CYP2；氨基酸同源性大于55%为同一亚族（Subfamily），在家族表达后面加一大写字母，如CYP2D；每一亚族中的单个变化则在表达式后加上一个阿拉伯数字，如CYP2D6。

（2）丁酰胆碱酯酶

麻醉过程中常用短效肌松剂美维库铵和琥珀酰胆碱，其作用时限依赖于水解速度。血浆中丁酰胆碱酯酶(假性胆碱酯酶)是水解这两种药物的酶，它的基因变异会使肌肉麻痹持续时间在个体间出现显著差异。

2、药物转运蛋白的多态性

转运蛋白控制药物的摄取、分布和排除。P-糖蛋白参与很多药物的能量依赖性跨膜转运，包括一些止吐药、镇痛药和抗心律失常药等。P-糖蛋白由多药耐药基因（MDR1）编码。不同个体间P-糖蛋白的表达差别明显，MDR1基因的数种SNPs已经被证实，但其对临床麻醉的意义还不清楚。

（二）基因多态性对药物效应动力学的影响

麻醉药物的受体（药物靶点）蛋白编码基因的多态性有可能引起个体对许多药物敏感性的差异，产生不同的药物效应和毒性反应[7，8]。

1、蓝尼定受体-1（Ryanodine receptor-1，RYR1）

蓝尼定受体-1是一种骨骼肌的钙离子通道蛋白，参与骨骼肌的收缩过程。恶性高热（malignant hyperthermia，MH）是一种具有家族遗传性的、由于RYR1 基因异常而导致RYR1存在缺陷的亚临床肌肉病，在挥发性吸入麻醉药和琥珀酰胆碱的触发下可以出现骨骼肌异常高代谢状态，以至导致患者死亡。

2、阿片受体

μ-阿片受体由OPRM1基因编码，是临床使用的大部分阿片类药物的主要作用位点。OPRM1基因的多态性在启动子、内含子和编码区均有发生，可引起受体蛋白的改变。吗啡和其它阿片类药物与μ-受体结合而产生镇痛、镇静及呼吸抑制。不同个体之间μ-阿片受体基因的表达水平有差异，对疼痛刺激的反应也有差异，对阿片药物的反应也不同。

3、GABAA 和 NMDA受体

γ-氨基丁酸A型（GABAA）受体是递质门控离子通道，能够调节多种麻醉药物的效应。GABAA受体的亚单位（α、β、γ、δ、ε和θ）的编码基因存在多态性（尤其α和β），可能与孤独症、酒精依赖、癫痫及精神分裂症有关，但尚未见与麻醉药物敏感性有关的报道。N-甲基-D-天门冬氨酸（NMDA）受体的多态性也有报道，但尚未发现与之相关的疾病。

（三）基因多态性对其它调节因子的影响

有些蛋白既不是药物作用的直接靶点，也不影响药代和药效动力学，但其编码基因的多态性在某些特定情况下会改变个体对药物的反应。例如，载脂蛋白E基因的遗传多态性可以影响羟甲基戊二酸单酰辅酶A（HMG-CoA）还原酶抑制剂（他汀类药物）的治疗反应。鲜红色头发的出现几乎都是黑皮质素-1受体（MC1R）基因突变的结果。MC1R基因敲除的老鼠对麻醉药的需求量增加。先天红发妇女对地氟醚的需要量增加，热痛敏上升而局麻效力减弱。

四、苯二氮卓类药与基因多态性

大多数苯二氮卓类药经肝脏CYP45O代谢形成极性代谢物，由胆汁或尿液排出。常用的苯二氮卓类药物咪唑安定就是由CYP3A代谢，其代谢产物主要是1-羟基咪唑安定，其次是4-羟基咪唑安定。在体实验显示不同个体咪唑安定的清除率可有五倍的差异。

地西泮是另一种常用的苯二氮卓类镇静药，由CYP2C19和CYP2D6代谢。细胞色素CYP 2C19的G681A多态性中A等位基因纯合子个体与正常等位基因G纯合子个体相比，地西泮的半衰期延长4倍，可能是CYP2C19的代谢活性明显降低的原因。A等位基因杂合子个体对地西泮代谢的半衰期介于两者之间。这些基因的差异在临床上表现为地西泮用药后镇静或意识消失的时间延长[9，10]。

五、吸入麻醉药与基因多态性

到目前为止，吸入麻醉药的药物基因组学研究主要集中于寻找引起药物副反应的遗传方面的原因，其中研究最多的是MH。药物基因组学研究发现RYR1基因变异与MH密切相关，现在已知至少有23种不同的RYR1基因多态性与MH有关。

与MH不同，氟烷性肝炎可能源于机体对在CYP2E1作用下产生的氟烷代谢产物的一种免疫反应，但其发生机制还不十分清楚 [7，11]。

六、神经肌肉阻滞药与基因多态性

神经肌肉阻滞药如琥珀酰胆碱和美维库铵的作用与遗传因素密切相关。血浆中丁酰胆碱酯酶(假性胆碱酯酶)是一种水解这两种药物的酶，已发现该酶超过40种的基因多态性，其中最常见的是被称为非典型的（A）变异体，其第70位发生点突变而导致一个氨基酸的改变，与应用肌松剂后长时间窒息有关。如果丁酰胆碱酯酶Asp70Gly多态性杂合子(单个等位基因)表达，会导致胆碱酯酶活性降低，药物作用时间通常会延长3～8倍；而丁酰胆碱酯酶Asp70Gly多态性的纯合子(2个等位基因)表达则更加延长其恢复时间，比正常人增加60倍。法国的一项研究表明，应用多聚酶链反应（PCR）方法，16例发生过窒息延长的病人中13例被检测为A变异体阳性。预先了解丁酰胆碱酯酶基因型的改变，避免这些药物的应用可以缩短术后恢复时间和降低医疗费用[6，12]。

七、镇痛药物与基因多态性

μ-阿片受体是临床应用的阿片类药的主要作用部位。5%～10%的高加索人存在两种常见μ-阿片受体基因变异，即A118G和G2172T。A118G变异型使阿片药物的镇痛效力减弱。另一种阿片相关效应—瞳孔缩小，在118G携带者明显减弱。多态性还可影响阿片类药物的代谢。

阿片类药物的重要的代谢酶是CYP2D6。可待因通过CYP2D6转化为它的活性代谢产物－吗啡，从而发挥镇痛作用。对33名曾使用过曲马多的死者进行尸检发现，CYP2D6等位基因表达的数量与曲马多和O－和N－去甲基曲马多的血浆浓度比值密切相关，说明其代谢速度受CYP2D6多态性的影响。除CYP2D6外，美沙酮的代谢还受CYP3A4的作用。已证实CYP3A4在其它阿片类药如芬太尼、阿芬太尼和苏芬太尼的代谢方面也发挥重要作用。

有报道显示儿茶酚O-甲基转移酶(COMT)基因与痛觉的产生有关。COMT是儿茶酚胺代谢的重要介质，也是痛觉传导通路上肾上腺素能和多巴胺能神经的调控因子。研究证实Val158Met COMT基因多态性可以使该酶的活性下降3～4倍。Zubieta等报道，G1947A多态性个体对实验性疼痛的耐受性较差，μ-阿片受体密度增加，内源性脑啡肽水平降低[13～16]。

八、局部麻醉药与基因多态性

罗哌卡因是一种新型的酰胺类局麻药，有特有的S-(-)-S对应体，主要经肝脏代谢消除。罗哌卡因代谢产物3-OH-罗哌卡因由CYP1A2代谢生成，而4-OH-罗哌卡因、2-OH-罗哌卡因和2-6-pipecoloxylidide (PPX)则主要由CYP3A4代谢生成。CYP1A2的基因多态性主要是C734T和G2964A。Mendoza等对159例墨西哥人的DNA进行检测，发现CYP1A2基因的突变率为43%。Murayama等发现日本人中CYP1A2基因存在6种导致氨基酸替换的SNPs。这些发现可能对药物代谢动力学的研究、个体化用药具有重要意义[17，18，19]。

九、总结与展望

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[关键词] 精准医学；基因组学；医学研究生；培养

[中图分类号] R394；G642 [文献标识码] A [文章号] 1673-7210（2017）01（a）-0113-04

[Abstract] Precision medicine is the development trend of medical science. The ability to practice precision medicine is dependent on genomics. The genomics research of common diseases and rare diseases， as well as the pharmacogenomics have been widely used in the era of precision medicine. To help the postgraduate students master the basic knowledge of genomics and understanding the latest genomics development and application， it is necessary to keep pace with the development of discipline. By learning genomics， the medical postgraduates can improve the ability and level of scientific research， and lay a good found a tion for their clinical work in future. To adapt to the requirements of the rapid development of genomics， some elements of teaching mode should bead just to meet the requirements of rapid development of genomics in the era of precision medicine， which can expand the basic knowledge of medical postgraduates and train medical talents with interdisciplinary background.

[Key words] Precision medicine； Genomics； Medical postgraduates； Cultivation

精准医学是以个体化医疗为基础、随着基因组测序技术快速进步以及生物信息与大数据科学的交叉应用而发展起来的新型医学概念与医疗模式。2015年1月20日，美国总统奥巴马发表讲话，呼吁美国要增加医学研究经费，推动个体化基因组学研究，依据个人基因信息为癌症及其他疾病患者制订个体医疗方案，拉开了精准医学的大幕。精准医学体现了医学科学发展趋势，也代表了临床实践发展的方向，必将在不远的将来惠及国民健康及疾病防治。基因组学研究是实现精准医学的重要手段。本文就精准医学时代培养医学研究生利用基因组学进行科研工作和疾病诊疗的重要性以及基因组学教学模式的调整进行初步探讨。

1 精准医学的本质

精准医学是通过基因组、蛋白质组等组学技术和其他前沿科技，依据患者内在生物学信息及临床特点，在分子学水平为疾病提供更加精细的分类及诊断，从而对患者进行个性化精准治疗，以期达到治疗效果最大化和副作用最小化的一门订制医疗模式[1]。精确、准时、共享、个体化是精准医学的四要素。

精准医学研究的主要目的是通过标准化的各种大型的队列研究和多种组学研究，寻找疾病的新的生物标志物以完善疾病分类；完善后的新疾病分型通过药物基因组学等手段进行临床转化，达到个体化的精准医疗[2]。如何将精准医学基础研究成果转化，服务于临床实践，将是精准医学模式下需要着重思考的问题。

篇3

我们在做民族音乐学研究时，最初是要确定一个具体的研究对象，以及研究对象所涉及的内容、范围与目标，在这些初步研究预案确定之后，我们就要进行最为基础的文本资料收集工作。文本资料就是由研究者撰写的、用文字表述的研究成果，是根据个人研究思路完成的具有学术价值的论著，包括研究专著、研究概论、研究论文、研究报告、研究综述等，这是最为直接的研究文本资料。除此之外还需要收集与研究对象相关的辅文本资料，例如历史、民俗、文化、宗教、地理、方志等方面的资料，以此为基础对研究对象进行比较全面的考量。文本资料一般会被认为是二手资料，因为这不是研究者亲身进入田野现场采集所得，但是对开展研究工作具有极为重要的意义。因为文本资料是现成的学术研究成果，是不同学者在不同历史时期留下的学术经验，一个人的学术生命与研究能力毕竟有限，只有立足于前人研究的基础上，汲取前人的研究经验，才能真正站在巨人的肩上，获得广阔的学术见闻、拓展新的学术视野。收集到文本资料后就要对其进行梳理与分析，民族音乐学文本资料分析包括以下三个方面的内容：第一是对前人研究视角与方法的学习，因为民族音乐学提倡方法论的运用，注重研究视域与方法的重要意义，文本资料中对于研究对象采用的各种方法，都是成功的研究案例，我们在研究过程中要予以吸收、借鉴。研究方法与研究视角是前人针对研究对象进行的学术规划，体现出个人的研究理念以及整个时代的学术思潮。对于文本资料中研究方法的归类与梳理，可以让我们制定出更加切合实际的研究方案。第二就是对研究对象本体形态的记录与描述，例如对某一音乐事项中乐人、乐谱、乐器、表演形式、人员构成、表演场合、表演仪轨等方面的记录。这些本体形态的记录对于研究具有重要的现实意义，可以以此为基准窥探研究对象在历时发展中的流变过程。例如1954年杨荫浏先生执笔完成的《陕西的鼓乐社与铜器社》调查报告，这是西安鼓乐研究的第一份学术著作，记录了考察组1952年、1953年两次对西安鼓乐各大乐社调查时所采录的信息，其中包括各大乐社基本情况介绍、乐社人员信息表、乐社保存曲谱、乐器形制测量以及演奏实况录音等。这些资料已经成为西安鼓乐研究的原始数据，只要将这些资料与目前各个乐社的实际情况进行对比，就可以看到六十年来西安鼓乐的生存、演进状况。其三就是对各类历史、文化、地理等辅助资料进行研读，因为民族音乐学主要研究音乐与文化的关系，在文化环境中考察人的音乐行为。民族音乐学研究从不把音乐当如孤立的事件，而是把音乐放置在整个文化体系中进行考量。因此需要对研究对象的生存环境、历史建构、社会组织、民俗宗教、生活习性等内容进行整体把握，要从文化生态环境中调查音乐与文化的关系，以及它们之间的相互作用力。

二、实地调查资料收集

实地调查是民族音乐学研究的必经步骤，研究者独立进入音乐事项的发生地，亲身参与当地的音乐活动，采集第一手的研究资料，是研究者的学术成人礼。“实地调查作为民族音乐学总体研究方法体系中的一个重要程序和环节，在国外民族音乐学界以及相关的社会科学研究中，通常称为‘田野作业’（AnehropoiogicalFieldWork），这是文化人类学领域经常强调和广泛使用的一个学术名词（另还有‘直接观察法’、‘住居体验法’、‘局内观察法’等称呼）。”[1]在民族音乐学发展早期的比较音乐学阶段，大多数研究者主要从事案头工作，他们将他人采集而来的资料进行分析，自己并不真正走入田野现场，这些的学者被称为“扶手椅上的研究者”。现在的民族音乐学深受北美学派文化人类学研究观念的影响，要求研究者必须亲自走进田野，以局外人的身份融入到研究对象的文化空间中，由此形成个人的研究体验，这样的研究者被称为“马背上的研究者”。实地调查资料包括实物资料和信息资料两个部分，实物资料为乐器、乐谱、服装、道具等音乐表演实物，需要在调查中进行拍照、测量、测音等。信息资料包括研究对象的历史信息、乐人信息、演奏形式、表演内容、表演场合、表演禁忌等，这些资料往往是以口传的形式存在，需要访谈、拍照、录音、录像等手段予以采集。一般来说实地调查前需要先与当地乐人、社区负责人或行政主管部门进行接洽，得到许可后才能踏入田野。在资料采录的过程中需要保持尊重、严谨的工作态度，任何资料的参阅、询问、采集都需要得到当事人的同意，只有与当地人建立起良好的关系，消除他们的顾虑，才能保证资料收集的真实性与可靠性。在信息资料的收集中，有些音乐种类是仪式性音乐，在表演的内容、形式、空间、时间上具有严格的限定，有些音乐只在特定的场合与时间内演奏，其他空间与时间是不能表演的。我们在采录这些资料时，一定要注意当地的文化禁忌，尊重当地人的风俗习惯，确保采录工作的正常进行。在实地调查中口述史访谈是最为常见的资料收集手段，很多传统音乐种类是世代口耳相传的艺术形式，它们并不见诸于文字，这些音乐的历史发展脉络、表演技艺、表演内容都蕴藏在乐人的脑海中，这就需要通过访谈的形式了解这些信息。在口述史采集中要注意采访的态度和语气，不能急功近利，需要采用循序渐进、步步深入的方式去引导、启发当事人，从而获得调查者需要的信息。口述史是由当事人口头叙述而来，具有一定的主观性特征，由于当事人受记忆、认知、观念、心态等因素的影响，口述史的内容不一定是准确和客观的。因此在采录口述历史信息时，需要就同一问题寻找不同的当时人进行采访，并对采访内容进行比对和逻辑分析，由此梳理出相对完整、客观的叙述。

三、文本资料与实地调查资料的运用

文本资料与实地调查资料作为民族音乐学资料收集的两大内容，在最终的研究中要将这两类资料结合起来进行，以宏观的视角对这两类资料进行整体研究，要兼顾两类资料的内容，发挥出文本与调查之间的学术特性，在研究论著中做到融会贯通，形成具有一定学术水准的研究成果。文本资料属于二手资料，是前人留下的研究成果，是可供参考的现实资料。实地调查资料是一手资料，是研究者自身通过进入田野现场而获得的最新研究资料，这两方面的资料共同支撑民族音乐学的研究工作。开展一切研究必须建立在前人经验成果的基础上，只有这样才能使自己的研究具有学术性、开创性，文本资料收集的深度、广度，决定最后研究成果的高度。实地考察资料是对现有音乐事项传承、存续状态的直接采集，是鲜活的研究信息，由此为基础掌握研究对象的发展动态，从而做出相应的研究论述。在对这两种资料的分析中，要树立思辨、批判的态度，研究者获得的文本与调查资料既要相互补充、相互支撑，也要相互对比、相互论证。在使用文本资料的信息与成果时，需要与实地调查资料进行论证，确保文本资料的真实性。研究者采集的调查资料需要与文本资料进行对比，从中发现是否有缺失、忽略的问题。在两类资料的对比、统一中达到学术著作客观、真实的基本要求。在研究文论的撰写中如何利用这两类资料，这是对研究者学术眼界与驾驭能力的考验，需要依据文本、调查两类资料中的内容规划出研究方向与目标，形成研究视角与方法。民族音乐学近年来随着对文化人类学方法论的引入，其内涵与外延不断扩大，田野的范围也不再局限于山间地头，只要是音乐事项的发生地，都可以划定为民族音乐学的“田野”。研究内容大体可以分为音乐本体与音乐文化两大类，音乐本体就是对音乐形态结构的分析，包含律、调、谱、器、曲等内容。音乐文化涉及多个跨学科、交叉性研究领域，例如：音乐社会学研究、区域音乐研究、城市音乐研究、乐器文化研究、历史民族音乐研究、社会性别研究等。因此面对不同的研究内容，需要明确、清晰的研究定位，在资料的梳理中予以关注，进一步突出研究主题。同时对研究资料要进行解释，不能对研究资料进行不加思辨的堆砌与填充。有学者批评近年来的民族音乐学的论著越来越像“旅行游记”，其中充满丰富的田野记录，但缺乏实际的学术研判，这就是缺乏资料分析能力造成的后果。美国人类学家格尔茨认为：“对文化的分析不是一种探寻规律的实验科学，而是一种探求意义的解释科学。”[2]研究的目的在于提出学术观点，解决学术问题，民族音乐学的研究目的就是解释人类的文化行为。要将现有研究资料的价值充分调动起来，在研究著作中进行有目的的运用，对其中记录的文化现象、文化行为进行分析和解释，让资料成为研究结论的支持与依据。只有资料运用得当，才能产生相应的学术效应。

四、结语

篇4

[关键词]大学生 学习动力 主观因素 客观因素

一、大学生学习动力现状

1.学习目标不明确。根据南昌理工学院对本科生进行的调查,从学生对“学习目的”的回答情况,6.71%的学生学习主要目的是“为了报答父母”,4.08%的学生学习“设有特别的目的”。学生选择最多的是“找个好工作”,占到总样本的33.09%;其次才是“挖掘个人潜力实现个人的价值”和“专业有所成就”,体现出较强的功利倾向。

2.学习兴趣不强。很多大学生对现有学习内容不感兴趣。一部分学生不满意自己所学专业,认为课程与实际联系不大,没什么意思。还有相当一部分大学生对学习采取消极、无所谓的态度。且随着年级的增高,越来越多的学生对成绩“无所谓”,得过且过。

3.学风不良,厌倦学习、逃避学习。学生出勤率不高,逃课、旷课现象普遍,把大量时间和精力用在上网聊天、玩游戏、打扑克等课外活动上。大学生考试作弊现象还普遍存在,建设良好的考风和学风将是一项长期持久的工作。

二、大学生学习动力不足的因素

1.主观方面。首先,应试教育导致学生人生目标的短浅和功利。很多大学生在中小学时代受到”读书就是为了上大学”这种教育方式的影响,进入大学前以考入理想大学作为唯一的学习目标和学习动力,认为考上大学就实现了自己的目标;进入大学后未能及时确定学习目标,动机落差大。其次,大学生学习态度未端正,没有形成正确的学习观。很多大学生认识不到学习是为自己的将来而进行知识储备和经验积累,是完善和发展自我的过程,相反却认为学习是为了混毕业、拿学位、找工作、赚大钱等,因此放松学习、无所事事。把学习看作最不需要努力的事情。再者,对所学专业缺乏兴趣。在高考填报志愿时,很多学生因为对所学专业不了解,或者遵从父母的意愿,或者受考分的限制,被调剂到其他专业等原因失去了选择理想专业的资格,所学专业很多是迫于无奈,并非自己所愿,由此产生了厌学情绪。

2.客观因素的影响。首先,就业的压力。随着高校的扩招,高校毕业生人数与年俱增,大学毕业生面临的就业形势也越来越严峻。很多大学生找不到工作,有的学生尽管找到工作,但就业的质量也不高,专业不对口,工资待遇低下。严峻的就业形势严重影响了大学生的学习积极性,使大学生觉得学无所用,知识和能力得不到应有的尊重和发挥;容易产生消极情绪,直接影响学习的动力。其次,教育体制的问题。面对大量的可自由支配时间,有的学生感到无所适从,不知该怎样学,学什么;还有很多学生产生懈怠心理,逃避上课。目前的大学考试,学生只需要在考前突击复习即可通过;因此相当一部分学生觉得平时是否学习并不重要,只要在期末进行集中复习就可以应付考试。教学管理体制的不完善助长了部分学生的投机和侥幸心理,放松了对平时学习的要求。再者,教师教学水平参差不齐。教师的上课质量是影响其学习动机强度的重要因素。而目前部分教师教学内容与教学方式陈旧落后,教学计划安排不合理;有的教师责任心不强,教学态度不认真,对教学投入的精力不足,上课古板、单调、索然无味,无法调动学生的学习积极性。最后,学校学习环境不佳,学习氛围不浓。高校扩招后,教学设施建设滞后,满足不了大学生的学习需求,影响了学生的学习积极性;

三、针对以上问题的主要对策

1.学生方面

(1)调整健康心理。心理健康是能正常学习的基础,学生的心理健康不仅指没有心理疾病,更要有积极向上发展的心理状态。心理健康的学生是敬业的、是乐群的、是不断提高自我修养的。我们要帮助学生了解并接纳自己,能正视并满足自己的需要,生活有目标并能自控,能有效处理问题,培养共情与合作能力,有责任感,建立满意的人际关系,情绪愉快并基本稳定,对自己的环境具有高效而满意的适应。

(2)培养学习兴趣。一旦引起了学生的兴趣,学生就会对学科产生强烈的求知欲望,明显地表现出对所学内容必须理解,必须掌握的心理倾向,因而就学得十分积极主动,也很有成效。

(3)安排生活作息。多数大学生在学校住宿,而大学留给学生许多自由学习的时间,这些时间是让学生根据自己对生活世界的认识与理解,根据自己的好恶、特长、客观条件等,恰当地自己选择选一些知识,从而使自己在原有的基础上得到充分发展。

2.学校方面

(1)改善学校条件。首先,要解决的是教育资源严重不足的问题,完善实验、操作、练习设施,让学生有机会实践自己的理论知识。其次,要注意教育资源分布均衡,无论是学校的精锐专业还是普通专业都应提供现代的教育教学设施和优良的师资力量,为学生的发展创造各种条件,以求达到各学院和专业强项更强,弱项变强。

(2)调整课程设置。高校应确定课程改革目标、原则、方向,划分课程群,组建课程体系改革方案,精炼教学内容,着重技能方法和能力培养,从课程设置上调动学生学习的积极性。

3.教师方面

(1)良好的教师风度。所谓教师风度,是指教师个人的精神状态、个性气质、思想品质、道德风貌、生活习惯、穿着打扮等方面,通过自己特有的语言举止,姿态动作所自然而然地流露出来的一种个性鲜明的神韵。教师的人格具有巨大的感召力,它能直接地、形象地感染和影响学生,如果教师仪表整洁大方、精神饱满、热情认真、言行得体、自然协调,学生便会从内心敬佩,课堂上很容易出现宽松、活泼、认真、和谐的气氛,学生就会心情愉快、精力集中地认真学习。相反,如果教师因风度欠佳而使学生产生反感或轻视,那么课堂气氛可想而知。

(2)调动学生学习兴趣。 在教学过程中,除了正面引导学生进一步明确学习目的外,教师用较好的授课艺术来激发学生的学习兴趣更有效。教师要全身心地投入,充分利用能使学生产生或增强学习兴趣的条件来激发学生的学习兴趣,使课堂内容生动、活泼和实用。教师要在授课过程中设计好导入、授课、和结束每个环节,而不能随手打开书照本宣科, 久而久之必然产生学习倦怠,最终只留教师一人唱独角戏。

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【关键词】高等教育 少数民族 教学质量

The factors of influencing quality of education of the minority and countermove of discussing

JiaNatiGuLimalanWangQing

【Abstract】The minority race is account of a probably amount of all people in the northwest area.But the quality of education is far away from the Han nationality because of social economics,and the lag of education notion. This text analyses major factors of influencing the quality of education of the minority and promotes the corresponding proposal to improve the quality of education of the minority.

【Keyword】The high educationThe minorityQuality of the education

1．引言。近年来，为了适应世界知识经济发展的需要，推进我国社会主义现代化的进程，实施科教兴国的伟大战略，我国的高等教育实施超常规跨越式发展，尤其在招生规模上。截至2005年，高等教育在学人数超过了2300万人，比2000年增加了近二倍。与此同时，国家也加速少数民族的人才培养计划，据统计，2005年，全国236所高校共招收少数民族预科生2.1万人，比上一年递增16.7%。2006年国家还扩大少数民族研究生的招生力度，并确定2006年少数民族硕士研究生2000名、博士研究生500人的招生计划。从招生的规模来看，所占比重非常小，与国家提高全民素质的要求相差较远。然而，从招生的情况来看由于少数民族地区中小学教学资源相当有限，相对扩大的招生的数量导致进入高校的少数民族学生的质量相应下降，使高等教育效果受到影响，教学质量成为目前高校少数民族教育的难题。

2．影响高校少数民族教学质量提高的因素。

2．1中小学教学资源薄弱。就全国而言，新疆、、宁夏、云南、贵州、广西、内蒙古等，约占我国少数民族人口的60%以上。然而，这些地区经济发展比较落后，地理环境比较封闭，人才资源稀缺，教学条件较差，缺乏正常的教学设备和稳定的教师队伍。以新疆为例，2003年全区总人口1933.95万人，少数民族人口1162.5万人，占60.13%。其中，维吾尔族主要分布在新疆经济相对落后的南疆地区，哈萨克族主要分布在相对封闭的北疆山区。据资料统计表明，新疆城镇中小学教师达标率为40%左右，其中近50%的中小学教师的学历不合格。南疆少数民族乡村地区，汉语言教育落后，达标的汉族教师教授汉语的比例不到10%，民族教师教授汉语存在“会认不会讲”的现象非常严重，大大的降低民族学生的汉语能力，直接导致这部分民族学生进入高校无法准确理解专业知识，严重的影响高校的教学质量。

2．2招生比例扩大，高校门槛降低，民汉差距依然很大。随着高校的扩招，学生的升学比例直线上升。近年来，由于计划生育和全民素质的提高，我国人口自然增长的速度大大降低，尤其是80年以后的学生，大多是独生子女，而且新疆采取少数民族学生单独划分数线录取学生。与此同时，随着高校的扩招，导致大学生的入学成绩下降。以前是上了分数线才能录取，现在越来越多的高校喜欢招入民考汉学生，但上分数线的人数不够，只好降低分数标准。据2001－2007年新疆理科汉语言和理科民考汉的高考分数线分析，一本分数线相差平均为123分，二本分数线相差平均为97.4分，见表1。如此巨大的分数差距，让很多基础很差的民族学生进入高校，尤其数学、物理还不到30分的学生学习理工科，自然在学习上有很大的困难。

2．3学习动机不足，学习自主性差。随着高校体制改革，学生实行自主择业，80%的民族学生在学习态度上与汉族学生有很大的差别。一方面，由于专业知识理论性强，加之他们基础薄弱，相对而言在社会上的直接利用性不是很强，民考民学生汉语理解能力比较差，上课经常出现逃学或请假的现象。另一方面，由于专业基础课学得不够扎实，直接导致很多学生在专业课的学习上，难以准确理解其内容，最终出现什么课都无法学好。

与此同时，部分民族学生来自经济相对落后的地区，由于他们的天资相对较高，调查统计，有20%的学生在原来的本民族语言学习过程中并没有遇到什么大的困难。因此，这些学生进入大学之后汉语授课，遇到两种语言理解上的差异，导致上课带着耳朵听，不怎么做笔记，课后的自习、做作业不及时，学习积极性下降，出现逃学无法学好现象。

2．4学校管理体制不完善。在学校管理方面，也存在一些问题。对少数民族学生的学籍管理不严，缺乏针对民族学生学习行为约束的激励机制，虽然教学计划、教学要求与汉族学生一致，但实际实施过程中存在随意改动教学内容、学习要求、降低考试标准、划考试范围、考试内容过于简单、考试不严格等现象，这些因素影响学习好的学生的正常学习和学习积极性，产生学生之间不良的作用，因此，问题在于部分学生本身底子差，再说学校没有严格要求预科阶段汉语学习和进入专业后没有处理好管与教之间的关系，却仍然影响提高教学质量。

3．提高高校少数民族教学质量的对策。

3．1加强民汉学生交流，促进汉语水平。让少数民族学生与汉族学生在一起住。这样有利于增强少数民族学生与汉族学生之间的交流，也有利于少数民族学生质量的提高。在大学里部分课程，让少数民族学生与汉族学生在一起上课，如果在考核分数上难以掌握，可以调整判分标准。

3．2加强英语学习。解决这个问题的方法是从小学开始就让少数民族学生学习英语，其实少数民族学生的语言能力普遍比汉族学生强。在大学预科期间也应该加强英语训练。如果大学期间少数民族学生也要求和汉族学生一样，学习同样的课本，大学毕业时必须过国家英语四级，少数民族学生的英语水平就能得到相应的提高。

3．3强化民汉学生统一管理。在大学的课程上，要进行适当的调整，应该把重点放在少数民族学生的语言教学上，减少一些专业理论课，加强实用性的课程，这样能够提高少数民族学生的学习兴趣，对于少数民族学生教育质量的制约性因素，除了汉语、英语和数理化基础这些主要因素以外，还有许多人为的因素：①在学生方面，少数民族学生总觉得自己应该比汉族学生差，有一种自卑感。如在上autoCAD这门课时，汉族班和少数民族班在一起上课，到最后交作业时，汉族学生都按老师的要求，完成了作业。而少数民族学生只完成了一部分，当老师告诉他们应该把作业做完时，他们说：“我们是少数民族学生，不能和汉族学生同样的要求。”②在教师方面，当给少数民族学生上课时，就采用简单的课本，如果是同样的课本，就只教书中的某些部分。这样，到上专业课时，有些专业课要用的知识，没有讲到或讲得不全，达不到专业的要求。专业课也同样出现类似的情况，到毕业设计时，这个问题就体现出来了。由于专业知识的欠缺，对于他们毕业后的工作，更有直接影响。

总之，进一步严格要求少数民族学生，使他们有更多的学习机会和时间，提高他们的自觉性、自信心和竞争能力，使他们有较强的学习紧迫感和社会责任感。最终目标是让少数民族学生充分发挥自己的特长，造就一个努力学习、自强不息的社会环境，为祖国的现代化建设培养出更多的优秀人才。

参考文献

1 赵壁全.试论大学生素质教育的现状及其途径.中国电子教育.1997(4)

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【关键词】基因组学 教学 改革

【Abstract】Genomics is a young discipline which is born with the successful implementation of the human genome project， and its content is involved in the leading edge and hot spot of the life science research. Learning genomics has a profound impact on enriching and improving the students’ knowledge system and cultivating students’ innovative consciousness and ability. After several years of teaching practice， from the teaching content， teaching methods to make a reasonable improvement， in order to improve the quality of teaching， and strive to cultivate high？鄄quality professionals.

【Key words】Genomics； education； innovation

【基金项目】湖南农业大学课程质量标准建设遴选项目《基因组学》和湖南农业大学教改项目B2015021资助。

【中图分类号】G420 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2016）06-0233-02

伴随人类基因组计划，一门新兴的生命科学前沿学科基因组学（ Genomics）应运而生。不同于以往的分子遗传学以“单个”基因为研究对象的思路，基因组学从物种的整个基因组入手来研究基因的结构、功能和进化[1]。经过近20年的迅速发展，基础基因组学研究已经形成了结构基因组学、功能基因组学和比较基因组学三个不同的领域[1-3]，还衍生出了转录物组、蛋白质组、代谢组、甲基化组等一系列组学研究的分支，引发了生物科学研究的系统观热潮[2]。

目前，基因组学已成为高校生物学课程体系中的重要组成部分，越来越多的高校都将其设为生物学相关专业的必修课或选修课。课程的开设不仅有利于学生了解生命科学发展的前沿，还能为学生研究生阶段开展相关课题提供研究思路和背景知识。然而，基因组学发展迅速，如何使教学紧跟学科发展的步伐，让学生在有限的课堂教学中既能掌握基因组学的基础知识，又能及时了解最新的基因组学发展技术，成为教学中的难点。因此，教师需要不断更新教学内容，紧跟学科发展的步伐，以增强学生的学习兴趣，提高学习的主动性。此外，基因组学与其他学科具有很强的交叉性，教师授课过程中既要避免内容的重复，又要能深入浅出地把内容抽象、过程复杂的研究方法条理清晰、简单明了地传授给学生。针对基因组学课程的上述特点以及这几年的教学实践，笔者从基因组学教学内容和教学手段进行了调整和优化，探索了适合本门课程的教学方法和模式，以期提高基因组学的教学效果，以适应新形势下素质教育的需要。

一、选择合适的教材

我国许多高校的生物信息、生物技术等相关专业课程设置中都将基因组学设为专业课或选修课，如华中科技大学、暨南大学、扬州大学等。我校也在学生先修遗传学、分子生物学和生物信息学的基础上，开设基因组学课程作为生物信息学的一门专业课，共设置40课时。经过了解，国内广泛使用的基因组学教材主要有两本，即国内复旦大学杨金水教授编著的《基因组学》（2002年第一版，2007年第二版，2013年第三版）和英国曼彻斯特大学理工学院TA.Brown教授编著的《Genomes》（1999年版、2002年版、2006年版）。根据课程需要和课时数，我校自2005年生物信息学专业开设以来一直选择结构体系比较完整、内容相对简洁的杨金水编著的《基因组学》系列版本为主要教材。同时选用袁建刚等翻译的、BrownTA编著的《基因组》及其英文版原著作为参考，补充杨金水编著的《基因组学》，部分内容叙述不够详尽的不足。该教材和参考书都更新及时，每隔数年就会补充基因组学研究领域的新成果和新技术然后再版，便于跟踪学科前沿，掌握最新研究动态。参考书中英文对应，可方便学生对专业名词的理解和把握，也有助于学生提高对英文文献的阅读能力。

二、构建系统的教学内容

基因组学教学内容与遗传学、分组生物学和生物信息学课程的内容相互联系、相互渗透。因此课程内容既要避免与现行课程中重复的部分，又突出本学科的特有内容，为此我们在与其他相关课程教师充分沟通的情况下进行了授课内容的安排。基因组学的知识结构可以分为结构基因组学、功能基因组学和比较基因组学三部分。结构基因组学是基因组研究的前提，是功能基因组学和比较基因组学内容理解和掌握的基础，其主要目标是通过基因组测序获得基因组序列。而基因组测序的前提是对基因组的基本结构和组成进行了解，然后在此基础上进行基因组作图，包括遗传图谱、物理图谱的制作，最后进行基因组的测序与序列组装。这部分属于基因组学课程重点学习的内容，安排20个课时，主要涉及选用教材的前四章内容[4]。功能基因组学，被称为后基因组学，它利用结构基因组学研究所提供的信息和产物，发展和应用新的实验手段，通过在基因组或系统水平上全面分析基因的功能。这部分内容是目前发展最快的研究重点[5]，涉及很多关于研究基因功能的实验方法，因此也是课程的难点。研究内容包括基因组序列中基因功能的发现、单个基因功能的确定、基因表达分析及突变检测和基因与基因之间的相互作用。本门课程中安排12课时学习该部分内容，主要涉及教材的第五章、第六章、第十章。教材的第七章和第十一章关于基因组的复制与转录调控的内容，分子生物学中有过讲述，在基因组学的课程中不再重复。第八章和第九章关于转录组和蛋白组的内容另开设有相关的课程，也不在基因组学课程的讲述范围内。比较基因组学是基于结构基因组的基础上，对已知的基因和基因组结构进行比较，来了解基因的功能、表达机理和物种进化的学科。通过对不同亲缘关系物种的基因组序列进行比较，能够鉴定出编码序列、非编码调控序列及给定物种独有的序列。而基因组范围之内的序列比对，可以了解不同物种在核苷酸组成、同线性关系和基因顺序方面的异同，进而得到基因分析预测与定位、生物系统发生进化关系等方面的信息。这部分内容安排6课时，主要涉及教材的第十二至十四章的内容。这样合理安排授课内容，使学生在头脑中建立起一个从结构基因组学研究到功能基因组学研究再到比较基因组学研究的完善的知识体系。

此外，基因组学发展迅速，除了三大部分基本内容外还在课堂上及时补充和完善一些最新的研究成果。比如可以通过查询Science、Nature 和Cell等顶级期刊，了解基因组学的最新研究进展和方法，使学生及时把握学科发展脉络和方向，把基因组学课程真正建设成为一门开阔学生视野的课程。另外，课堂上可以讨论一些社会上的热点话题或者普及一些与生活息息相关的知识，如精准医疗等。还可以讲述一些相关的故事，如诺贝尔奖得主的一些鲜为人知的故事。一些相关知识的应用，比如如何利用分子标记进行亲子鉴定及法医鉴定等也可以再课堂上适时的插入。这些内容可以极大地激发学生的兴趣，拓宽学生的视野，提高学生学习的积极性。

三、多媒体与板书相结合教学

多媒体教学具有图文并茂的效果，可以把抽象、微观、枯燥、复杂的内容形象的展示出来。但多媒体课件播放比板书讲解速度快，如果学生的思维无法跟上，则会大大地降低教学效果。传统的板书教学则可以将知识更加系统地呈现给学生，更利于师生间的交流[6]。但板书教学比较耗时，尤其对于高等教育中较多的授课内容，完全采用板书会影响教学进度。此外，对于图像和图形的呈现，板书教学也无法胜任。因此，可采用“多媒体+板书”相结合的授课方式。授课提纲板书在黑板上，使学生整堂课都可以看见，让学生对学习内容有整体的印象。多媒体课件解释不清的问题，及时用板书补充。重点难点内容，也要结合板书详细讲解，同时借助多媒体手段将所需要的图片、动画和视频插入课件，按照课程的需要播放，提高课堂教学效果。

四、组织学生参与科学研究

基因组学课程内容涉及许多研究方法和技术，部分经典的实验技术在分子生物学与遗传学中有过介绍，但一些新发展起来的技术上述课程学习的过程中没有涉及。有些技术原理深奥、抽象，难以理解，最好的方法是让学生亲自参与实验[7-9]。教师可组建基因组学科研兴趣小组，让学生利用课外时间参与老师的科研课题。学生通过亲自参与基因组学相关实验，可以深刻理解这些技术的原理，并掌握具体操作技术，将理论知识与实践相结合，在帮助教师完成科研工作的同时培养了学生对科研工作的热情，为学生进一步考研深造打下基础。

五、应用灵活多样的考核方式

科学、合理的考核方式有助于提高教学质量、培养创新型和应用型人才。传统的考核方式主要是闭卷考试，容易使学生把考试当成最终的学习目标，不利于培养学生利用所学知识解决实际问题的能力。因此，改革教学考核方式的非常重要。考核除了对学生进行基本理论知识考试外，在成绩评定标准上适当加大对学生动手能力和综合技能的考核比重，增加平时成绩的考核，条件允许的话还可以设置一些小实验在实验课的课堂上让学生进行计算机模拟分析，充分激发学生的学习兴趣。此外，还可以把科研过程中的一些小项目交给学生，让学生查阅资料后根据所学内容进行试验设计，教师进行指导修改后再反馈给学生。学生的平时成绩最终按30%的比例计入最终成绩。科学合理地应用上述方法可以很大程度改变学生的学习目标和学习方式，培养学生的创新能力和实践能力。

经过几年的实践，我们的教学改革获得了大多数学生的好评与认可。在今后的教学中，随着教师教学经验的积累和教学水平的进一步提高，将会不断完善基因组学教学工作。基因组学发展迅速，如今已经渗透到生命科学研究的各个领域，尤其是近几年基因组学研究领域的重大成果层出不穷，对生命科学的发展产生了极大的推动作用。针对基因组学教学过程中存在的主要问题[10，11]，在构建系统课程内容体系的同时，还应根据农林院校的专业特点，不断改革和探索课程的教学方法，加强教师队伍建设，不断完善理论与实践相结合的教学模式，为推进和实现高素质的创新型和应用型人才培养目标奠定基础。

参考文献：

[1]段民孝.基因组学研究概述[J].北京农业科学，2001（2）：6-10.

[2]解涛，梁卫平，丁达夫.后基因组时代的基因组功能注释[J].生物化学与生物物理进展，2000，27（2）：166-170.

[3]李伟，印莉萍.基因组学相关概念及其研究进展[J].生物学通报，2000，35（11）：1-3.

[4]杨金水.基因组学[M].第3版.北京：高等教育出版社，2013.

[5]冷方伟.中国基因组学研究进展与发展态势[J].生物化学与生物物理进展，2010，37（12）：1261-1264.

[6]韩志仁，裴玉华，胡承波.试论多媒体技术与传统板书教学[J].科技信息，2008（10）：32.

[7]欧阳立明，肖君华，张惠展.过程启发式教学在基因组学课程中的实践[J].微生物学通报，2006，33（4）：180-183.

[8]张胜利，李东方，张胜光.基因组学教学实践与教学模式创新[J].考试周刊，2010（20）：198-199.

[9]柏文琴，郜刚.基因组学教学改革与实践[J].微生物学通报，2012，39（6）：848-852.

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关键词: 基因组学 教学实践 教学模式

人类基因组计划的成功实施与完成标志着基因组学的诞生,她是一门新兴起的生命科学边缘学科。以人类基因组测序完成为标志,基因组生物学的研究重点由结构基因组学转向以蛋白质组学为重要研究领域之一的功能基因组学。基因组学与蛋白质组学研究的实施与发展又孕育了生物信息学这一新兴交叉学科的产生与发展。基因组学、蛋白质组学、生物信息学是基因组生物学的非常重要的研究领域,它们的发展息息相关,相辅相成,且与人类起源、疾病(如癌症、肌营养不良症、家族遗传病等)预测诊断治疗、新药物新疫苗开发、生物武器鉴定、长寿与衰老死亡等许多方面有着重要关系,成为当今生命科学的热点与前沿。广义上,基因组学包含了结构基因组学、功能基因组学、比较基因组学、生物信息学等方面的内容。因此,该课程是一门生物学前沿课程和交叉课程,对于丰富生物技术等相关专业学生知识面,完善知识结构和提高创新能力都有着重要影响。我就近几年来关于基因组学的教学实践谈几点体会,并对革新课堂教学模式进行了初步尝试。

一、教材

教材是一门课程的主要教学参考书,是确保教学过程系统性、规范性的关键,对教学效果有重要影响。基因组学是一门新兴起的生命科学边缘学科,我国许多高校的生物技术等相关专业课程设置中都将其设为专业限选课或选修课,如华中农业大学、天津医科大学、重庆邮电大学等。本课程也是我校生物技术专业的一门专业限选课。在考察了有关基因组研究的众多参考资料和兄弟院校的开课实际后,我们选了结构体系比较完整、内容深浅适宜、覆盖面较全的复旦大学杨金水编著的《基因组学(第二版)》(高等教育出版社,2007年)为主要教材。此外,选用了袁建刚等翻译的、BrownTA编著的《基因组2》(科学出版社,2006年)及其英文版原著Genomes2(BIOS Scientific Publishers Ltd)为重要参考教材。中英文对应的参考教材的使用更方便了学生对专业名词的理解和把握,有助于学生对专业英文文献的查阅和利用,便于跟踪学科前沿,扩充知识面,丰富学生视野。

二、教学内容

基因组学是从整体上对生物基因组中所有DNA进行测序、拼装和序列分析的一门科学,其研究对象涉及包括原核生物和真核生物在内的所有生命体。基因组测序的前提是进行基因组作图,包括遗传图谱、物理图谱、转录本图谱制作。测序后核苷酸序列分析主要是进行序列阐释,包括基因预测、各种类型重复序列鉴定与功能性MicroRNA的预测,等等。最后是进行各种功能性元件如基因、MicroRNA等功能分析。因此,基因组学的主要教学内容包括基因组的基本结构及组成,遗传图谱与物理图谱制作,基因组测序,基因组序列解读,基因组内基因的表达和调控,染色质的结构与基因表达调控,基因组活性的调控,不同生物基因组比较序列分析,基因组进化,等等,并结合当今基因组学研究的前沿进行有选择性的、重点的专题介绍,使学生不但能系统学习基因组学的必备知识,而且能对本学科发展方向及目前重大研究与突破有所了解,以丰富学生的相关知识并拓宽学生的知识面,为今后的就业与创业打下良好的基础。

三、教学方法

近年来我国多数高校本科各专业培养方案普遍采取的是多课程、少学时的模式,使多数课程学时严重不足[1-2]。就基因组学课程来讲,多数内容是生命科学研究的前沿与热点,而且对于多数本科生来说不容易理解和接受,这客观上需增加学时进行详细阐述。一方面教学大纲规定的学时严重不足,而另一方面教学实践上又确实需要增加学时来完成“解惑”的任务,怎样解决这一棘手的矛盾呢?这就需要根据学生已经学过的相关课程,对课程内容进行精选而且课程骨架知识体系又不被破坏,制定详细的教学计划,讲课方法根据内容进行有针对性选取,教学手段以多媒体辅助教学为主,并辅以必要的板书。

我在讲课实践中采取的是重点内容(如基因组作图与测序、功能基因组学中的表观遗传学部分、基因组进化中的端粒复制与基因组稳定性及基因组进化的机制与模式等)以讲授法为主,特别重要的知识点上辅以启示法、讨论法教学,如在讲到表观遗传学的座位控制区LCR(Locus Control Region)功能的内容时,我设计了图片(图1、2),在讲解时PPT演示按图1、2所示分步骤一一显示的,之后进行讨论,最后推而广之――研究一段待测DNA的功能时大都可以采取类似的方法。这样边讲解、边启示、边讨论,最后让学生自己总结出共性的东西的综合教学法,极大地提高了学生课堂参与的积极性、主动性和创造性,取得了很好的教学效果。期末,学生的成绩较好,而且学生对教学效果评价很高,达到优秀等次。

对于基因组学课程和分子生物学、生物化学等相关课程相交叉的内容,则以提问法为主要讲课手段,以将知识点前后贯通为主要目标进行教学,并适当加快教学进度。对于一些次要的、扩充性内容则以课堂讲授法为主,点到为止,但要求学生课下自读。对于一些最近发展起来的新技术、新方法、新领域,则以专题的形式进行教学,以1―4学时的时间为宜,并以国内外权威期刊杂志如《科学通报》、《中国农业科学》、Nature、Science、PNAS、Plant Cell等近几年尤其是近2年刊登的相关文章主要教学参考资料,确保专题教学的新颖性、权威性。

四、教学模式

教学模式是围绕教学目标在一定的教育思想指导下形成的相对稳定的教学范型,是人们在长期的教学实践中不断总结、改进而逐步形成的,对教学效果有着重要影响。[3]近些年来,随着新的教育教学思想不断涌现,以及人们对教育教学认识的不断深化,许多新的教学模式产生了,如愉快教学模式、自学辅导教学模式、探究研讨教学模式、主体性教学模式等。[4]虽然这些教学模式体现了新时期素质教育的要求,但仍拘泥于固定场所的课堂教学模式。

1969年,美国的神经病学教授Barrows在加拿大的McMaster大学创立了PBL教学模式,即以问题为学习基础(Problem-Based Learning,PBL)的教学模式[5]。PBL教学模式以具体疾病为基础,紧密结合临床实践,提倡以学生为中心、教师为引导的小组讨论式教学。其核心问题由多学科教学人员和相关临床专科人员共同设计,建立完善的学习模块,制定出某一病例的PBL手册,提供给各讨论小组。根据讨论的问题与学习深度的不同将教学分为初级、中级、高级三个水平,初级水平的病例为模拟的标准病人(Standard Patient,SP),中高级的病例则为真实病人(Real Patient,RP)。在教室或医院,由教师、学生、模拟病人(或真实病人)组成学习的虚拟或真实场景,进行三段讨论式教学,即提出问题,讨论自学建立假设,讨论自学解疑,论证假设。每一模块学习结束后进行测试、考核,最后进行总评。不难看出,与传统的知识传授型教学模式相比,PBL教学模式调动了学生主动学习的积极性,有利于提高学生的表达能力、沟通技巧和人际交流能力;有利于培养学生团队精神和协作能力;有利于培养学生的临床思维;PBL教学模式使实用性知识的传授更加得到重视;由于评估体系科学,能准确评估教学效果。目前,该教学模式已被世界上许多大学的医学专业教育所广泛采纳。

受该教学模式启发,我认为基因组学少部分教学内容可以进行专题讨论式教学模式探讨。具体来讲,就是首先与相关教师一块儿设计每一个专题的核心问题,并提出应达到的目标要求,带到课堂让学生讨论、发表意见,确定问题;之后,学生通过利用图书馆、网络、知识讲座等进行自学解疑,整理并写出问题的解决方法,再进行课堂交流、讨论;最后,通过讨论进行归纳总结。当通过课堂讨论提出核心问题之后,学生甚至可以分组到相关实验室参观学习,有条件的可以让学生参与部分科研工作,这样既可以让学生将理论与实践相结合,直接接触前沿课题研究实际,又可以减轻教师科研中一些简单的重复性劳动,提高科研设备的使用率。

五、结语

基因组学是伴随着人类基因组计划而诞生的一门新兴学科,是当今生命科学研究的前沿,与人类重大疾病分子机理、生物起源演化、新药物新疫苗开发等许多重要问题息息相关,对人类社会生活的许多方面都有重要影响。在我国许多高校的生物技术及其相关专业中基因组学是必开的一门课程,我就近几年来的基因组学授课实践经验进行了概括介绍,并就教学模式创新、改革提出了建议,希望能对兄弟院校相关专业学生的培样及相关课程的任课老师有所裨益。

参考文献:

[1]张琛.酶工程课程的教学方法的探讨与体会[J].科教文汇(上旬刊),2009,(1):223.

[2]梁红波,钟卫,熊磊.高分子物理课程的教学体会[J].高教论坛,2009,(1):80-81.

[3]方展勇.浅论课堂教学模式[J].广西教育学院学报,2001,(3):35-39.

[4]刁维国.当代教学模式理论与实践的新进展[J].内蒙古师范大学学报(教育科学版),2008,(11):42-45.

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关键词：  药物基因组学 个体化用药  遗传多态性  疗效  毒副作用

        早在20世纪50年代我们就知道遗传因素对药物反应的影响，典型的例子是蚕豆病，该病因遗传缺陷导致葡萄糖6-磷酸脱氢酶（G6PD）缺乏，或活性低下，引起一系列生化代谢异常，一般情况下患者无症状，但在吃蚕豆或使用抗疟药伯氨喹啉类及其他具有强氧化作用的药物后就会出现急性溶血反应；再有就是异烟肼的乙酰化作用，因个体乙酰化速度不同，导致不同个体使用同等剂量异烟肼时出现疗效差异，甚或发生毒副反应的现象。20世纪90年代，药物基因组学的出现使我们对不同个体用药后的药物反应差异有了更深入了解，对很多以前难以解释的药物反应现象有了合理的解释，对指导临床合理用药也有了更加科学的依据。

        1  药物基因组学的概念

        药物基因组学是基因功能学与分子药理学的有机结合，是研究基因序列变异及其药物不同反应的科学，以药物效应及安全性为目标，运用已知的基因理论研究各种基因突变与药效及安全性的关系，药物基因组学强调个体化；通过它可为患者或者特定人群寻找合适的药物及恰当的剂量，改善病人的治疗效果。

        2  药物基因组学的临床意义

        药物基因组学的研究涉及储多药物，本文仅以以下两类药物的基因组学研究成果来表述基因组学对指导临床用药的意义。

        2.1氨基糖苷类药物与耳聋

        氨基糖苷类抗生素自1945年问世以来，因其杀菌作用强、抗菌谱较宽且价格低廉而在临床上广为应用，但其致耳聋的毒性反应也一直困扰着全世界的医生。我国有听力残疾2000万人，其中60%～80%为氨基糖苷类药物中毒所致。

        氨基糖苷类抗生素致聋可分为两类，一类因接受了毒性剂量而致聋；另一类则与遗传因素相关。国内外学者均证实：线粒体基因第1555位点A-G的均值性点突变和氨基糖苷类诱导的耳聋关系非常密切。[1]即带有线粒体A1555G点突变基因，哪怕是仅接受常规剂量或仅一次接触氨基糖苷类即可致不可逆的听力损失。这类耳聋占全部氨基糖苷类抗生素致聋患者的30%左右。目前，我国已绘制出不同于西方国家的耳聋基因突变谱，也已开发出针对中国人的耳聋基因芯片检测体系。如能在新生儿出生时或出生后3天内采集脐带血或足跟血筛查聋病易感基因，[2]使易感基因携带者终生避免使用氨基糖苷类药物，则可避免“一针致聋”的悲剧。

        2.2抗高血压药物的选择与剂量

        原发性高血压的发生与环境因素（生活习惯、烟酒嗜好等）和遗传因素关系密切。目前，临床常用的抗高血压药可分为五类：利尿药、β-受体阻断药、血管紧张素转化酶抑制剂、血管紧张素II受体阻断药和钙通道阻滞药，大多数情况下医生制定治疗方案主要根据病人的年龄、体重、高血压程度、有无并发症等，凭经验、试验性地选择药物和药物剂量，较少考虑遗传因素，很多高血压病人虽已用药，但并未能取得满意疗效。药物基因组学的研究发现：抗高血压药物的疗效与药物遗传多态性有密切关系，如能在用药前测定病人的基因类型，有目的地选择药物和药物剂量，既可使疾病得到及时有效的治疗、减少不良反应的发生，也能减少医疗费用的支出。

        2.2.1β-受体阻断药  β-受体阻断药通过降低交感神经功能产生降压作用。影响大部分β-受体阻断药代谢的酶是细胞色素P450酶(CYP)系中的CYP2D6，该酶具有遗传多态性，其基因变异可高度影响CYP2D6的活性。[3]CYP2D6可分为弱代谢型(PM)、中间代谢型(IM)、强代谢型(EM)和超强代谢型(UEM) 4种表型。PM的发生是由于CYP2D6基因突变造成酶活性的缺陷，此型患者代谢药物的能力下降，可导致血药浓度过高, 易诱发严重的不良反应如支气管哮喘、心血管疾病，甚至死亡，对此基因型病人，临床用药应减少药量。IM型者属于强代谢者中较弱的一部分，因基因突变导致酶活性略微降低，此类病人用药也应适当减少剂量。EM是正常人群的代谢表型，故临床上使用常规治疗剂量有效。UEM则是由于出现CYP2D6的多基因拷贝，使酶蛋白高度表达，导致酶活性的显著增高，此基因型代谢药物能力强，从而使血药浓度降低而达不到治疗效果，故应适当增加药量，[4]或改用其他药物。

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【Abstract】Based on the foundation of related research at home and abroad， paper summarizes the principle and research strategy， research background， basis and main application of system toxicology. At the same time， to explain its current status a case study of the system is introduced. And we hope to draw sufficient toxicological nutrition from the development of molecular biology and development itself combined with the research of traditional toxicology .

【关键词】背景；技术；应用；进展

【Keywords】background； technology； application； progress

【中图分类号】X-0 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2017）04-0195-02

1 系统毒理学及其诞生背景

系统毒理学是近10年来发展起来的一门新兴学科，代表着后基因组时代毒理学发展的新方向。所谓系统毒理学是指通过了解机体暴露后在不同剂量、不同时点的基因表达谱、蛋白质谱和代谢物谱的改变以及传统毒理学的研究参数，借助生物信息学和计算毒理学技术ζ浣行整合，从而系统地研究外源性化学物和环境应激等与机体相互作用的一门学科 [1]。

近年来，生命科学在新理论和新技术上有了突飞猛进的发展，一系列“组学”（omics）应运而生，如基因组学（genomics）、蛋白质组学（proteomics）、细胞组学（cellomics或cytomics），等新学科不断涌现，使人们对基因和基因组的认识，对生命本质的认识和认识生命、健康的手段取得了重要的进展。

另外，传统的毒理学研究依然存在许多不足，相对速发展的分子生物学技术和越来越多的外源性物质，毒理学的研究方法急待革新。

系统毒理学的发展，既有系统生物学发展的外在刺激，又有传统毒理学在发展中克服自身不足的内在需求。

2 生物学基础

2.1 基因组学

基因组学是研究基因组的结构、功能及表达产物的学科。基因组的产物不仅是蛋白质，还有许多复杂功能的RNA。将基因组学的方法与技术应用于毒理学研究领域，称之为毒物基因组学（toxicogenomics）。毒物基因组学的基本方法是通过观察生物在接触毒物后基因表达谱的变化，筛选毒性相关基因、揭示毒作用的基因表达谱、快速筛选毒物、在基因组水平对化学物进行分类、筛选和检测基因多态性、检测基因突变、进行安全性评价等，从而解决化学物的联合作用、高通量筛选对人体有毒性作用或者潜在毒作用的化学物、研究毒作用机制等毒理学研究上的关键问题[2]。

2.2 转录组学（transcriptomics）

转录组学是从RNA水平研究基因表达的情况。转录组即一个活细胞所能转录出来的所有RNA的总和，是研究细胞表型和功能的一个重要手段。

转录组谱可以提供什么条件下什么基因表达的信息，并据此推断相应未知基因的功能，揭示特定调节基因的作用机制。通过这种基于基因表达谱的分子标签，不仅可以辨别细胞的表型归属，还可以用于疾病的诊断。例如：阿尔茨海默病（Alzheimer′sdiseases，AD）中，出现神经原纤维缠结的大脑神经细胞基因表达谱就有别于正常神经元，当病理形态学尚未出现纤维缠结时，这种表达谱的差异即可以作为分子标志直接对该病进行诊断。

2.3 蛋白质组学

阐明生物体各种生物基因组在细胞中表达的全部蛋白质的表达模式及功能模式的学科。包括鉴定蛋白质的表达、存在方式（修饰形式）、结构、功能和相互作用等。

同时，基因的表达方式错综复杂，相同的一个基因在不同条件、不同时期可能会引起完全不同的作用，并加上翻译后修饰作用如磷酸化、糖基化、乙酞化、羟基化等，使蛋白质的结构、功能及活性有动态和复杂的变异。各种蛋白质组技术的基本步骤均包括样品蛋白质制备、蛋白质分离、质谱分析、蛋白质鉴定和肽质量指纹谱或纯蛋白质裂解离子谱图数据库的检索。

3 系统毒理学研究进展

AndrewCraig应用系统毒理学的方法分析使用噻吡二胺研究大鼠肝中毒的机理。大剂量的噻吡二胺可导致大鼠肝细胞的坏死，而原因并不清楚。作者通过基因组学，蛋白质组学和代谢组学的相关技术对具体的机理进行研究。通过对雄性大鼠连续注射噻吡二胺三天，注射剂量为150mg/kg/d，从血液和肝脏获得药物后（两小时后），每天连续24小时收集尿液。监测数据可以对药物在肝脏内的代谢途径和转换过程进行解释。

MichaelWaters构想并建立了基于危害或风险评价的几个毒物数据库，其建立的第一个数据库被发展为环保局办公室下面的毒物数据库。通过和政府，企业和科研院所的合作，其建立的毒物数据库已经在毒理学研究和致癌研究方面发挥了巨大作用。

EthanYixunXu在研究中，对雄性大鼠分别进行铂化合物和庆大霉素的染毒实验。使用MetaCore分析软件，通过整合尿液中代谢组学分析图像和转录组学分析图像来鉴别与肾毒物相关的生物化学变化。实验表明，铂化合物和庆大霉素可严重影响mRNA合成一些转录子，而每种转录子对应一种代谢产物。并进一步发现了肾脏中的几个转录子可能在诱发肾病方面承担主要媒介作用。

JiangshanWang等基于代谢组学技术，通过液相色谱法和质谱分析法对阿霉素（doxorubicin）作用于大鼠进行系统毒理学研究。然后，通过方差分析和组分分析方法来揭示随剂量和时间的变化以及在多元变量情况下的相互影响。最后，各种设计致毒过程的代谢分子都可以通过精准的高通量试验设备被鉴定出来，并据此推断关于阿霉素致毒机理的假设。

Mutation Researchs志发表社论，指出“组学”是理解和学习系统毒理学的一个工具。“组学”技术可以获取广泛的基于基因组学，转录组学，蛋白质组学，代谢组学的数据信息。文章进一步指出，利用基因毒理学方法来研究系统毒理学的思路看似很简单。社论指出，研究致毒机理对于正确评价药物或者环境化学物暴露下的风险至关重要。

DavidJ.Spurgeon研究了使用系统毒理学的方法来理解环境化学混合物的联合作用。有时候这些模型也有局限性，尤其在毒物发生相互作用的情况下，模型就不能精准的做出预测了。为了能更好地理解混合毒物的相互作用，一种新的实验研究框架被建立，这种框架是用于理解化学生物利用度三部曲的延伸。这个框架认为，化学混合物的相互作用源于一些过程，包括①物种进化，化学污染物的转运；②污染物在生物体内的吸附，消化，分配以及排泄；③化学污染物在目标靶位的粘合程度 [3]。

系统毒理学是在现代生物技术发展的基础上发展起来的，它的出现和发展为人类研究毒理提供了一种新的思路和方法，也让人们对于传统毒理学无能为力的一些命题看到了希望，但作为一门新兴的研究领域，他的研究方法并不成熟，研究思路也很模糊。虽然被寄予厚望，但要想从分子生物学的发展中汲取足够营养并结合传统毒理学的研究成果发展壮大自己并为人类健康做出贡献，还有很长的路要走。

【参考文献】

【1】王先良.系统毒理学及其应用.生态毒理学报[J].2006，1（4）：289-293.

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关键词:食品安全检测;蛋白组学;代谢组学;基因组学

1前言

民以食为天,食以安为先。食品安全关系人类健康,一直以来,都是全球关注的热点。随着社会经济的发展,一方面,随着生活水平不断提高,公众对食品安全越来越重视,要求也越来越高;另一方面食品工业快速发展,国际食品贸易日趋频繁,食品安全问题已呈现全球化模式。威胁食品安全的因素不仅仅有传统的化学危害物、食源性致病菌;采用劣质原料生产高货值食品、以次充好、以假乱真、产地造假、成分造假等等问题,是目前食品安全面临的新挑战。目前,已知危害物的检验技术已经比较成熟;未知、潜在的食品安全危害物侦别及成分鉴定、产地鉴定等,是食品安全检测技术面临的难题。食品安全检测迫切需要新的方法和手段来解决这些难题和挑战。组学是最近几十年发展起来的新学科,主要包括基因组学(Genomics)、蛋白组学(Proteinomics)、代谢组学(Metabolomics)、转录组学(Transcriptomics)、脂质组学(Lipidomics)、糖组学(Glycomics)等等。其中,基因组学、转录组学、蛋白组学和代谢组学共同构成了“系统生物学”[1-2]。组学技术的基本思路是通过研究成千上万的DNA、RNA、蛋白质或者代谢物等物质,找出与某一生命过程相关的特征蛋白、DNA、RNA或者代谢物,进而对某一目标进行评估。组学技术依托高通量、高分辨率、高精度的现代化分析仪器,通过海量数据处理,进行信息提取和结果分析。近年来,组学技术与食品安全检测不断融合,在食品安全检测领域发挥着越来越重要的作用。

2与食品安全检测相关的组学技术

2.1蛋白组学。蛋白组学研究特定状态下蛋白整体水平的存在状态和活动规律,是从分子水平上来分析蛋白质的表达、修饰、功能等的一门学科。蛋白组学的研究对象涉及植物、动物、微生物等,其在药物开发、病理研究、食品安全等方向都有诸多应用。蛋白质可以作为食品组分的特征标记物,因此蛋白组学可以用于食品安全检测[3]。蛋白组学的研究手段主要有凝胶技术和质谱技术,质谱可以对肽段和蛋白进行表征和测序,是分析蛋白的重要技术。通过蛋白酶解后得到肽段的肽指纹图谱结合质谱技术,可以分析某一种或同类食物的蛋白质成分[4],经过比较和筛选,确定特征标志蛋白或者肽。基于对蛋白或者肽的分析,质谱技术可以获得食品组分的特定指纹信息,实现定性分析。一旦获得蛋白标志物或者肽标志物,即可用液相色谱-质谱的选择反应监测(SRM)或者多反应监测(MRM)模式对目标物进行快速、灵敏的定量分析检测。2.2代谢组学。代谢组学以生命体的代谢物为研究对象,主要研究分子量1000以下的小分子[5-6]。根据研究对象不同,代谢组学可以分为研究已知化合物的靶向代谢组学和分析未知化合物非靶向代谢组学。代谢组学作为新兴的研究技术已应用在食品安全、药物研发、疾病诊断、环境科学和植物育种等方面[7]。代谢组学的主要研究手段包括核磁共振技术(NMR)和质谱技术。质谱技术以高通量、高灵敏度著称,飞行时间质谱和高分辨质谱是代谢组学研究中经常用到的仪器;NMR技术具有非破坏性的优点,可以对研究对象内部化学变化和生化反应进行跟踪[8-9]。常见的代谢物主要有极性化合物(例如有机酸、氨基酸、糖、胺)、脂类、类萜和固醇。代谢组学分析得到的数据量巨大,需要借助化学计量学对数据进行分析处理,常用的分析方法包括主成分分析(PrincipalComponentsAnalysis,PCA)、判别分析(DiscriminantAanalysis,DA)、偏最小二乘法-判别分析(PartialLastSuares-DiscriminantAeqnalysis,PLS-DA)等方法[10]。2.3基因组学。基因组学的研究对象包括基因组的结构、功能、进化、定位、编辑等,以及他们对生物体的影响。基因组学通过使用高通量DNA测序和生物信息学来组装和分析整个基因组的功能和结构。近几十年来,多重聚合酶链式反应、基因测序、基因芯片等技术飞速发展,为基因组学在食品安全领域的应用打下了良好的基础。基于基因组学特异性强、灵敏度高和高通量的特点,其在病原微生物检测,物种鉴定和转基因食品检测方面有着很多应用[11-12]。

3组学技术在食品安全检测中的应用

3.1食品中有害物质检测。食品中不含危害人类健康成分是食品安全的最基本要求。组学技术在检测食品中有害物质方面有着广泛的应用。随着生活水平的提高,动物源性食品的需求量快速增加。经济利益驱使下,为了规避食品安全法规中已有兽药的使用限制,使用新兽药的情况时有发生。传统方法只针对目标化合物进行检测,对于非目标化合物即新型兽药的检测无能为力。采用组学方法,寻找合适的生物标志物,可以及时发现新型兽药的使用情况。Courant等[13]采用液相色谱-高分辨质谱和非靶向代谢组学技术,建立了监测小牛尿液中β2-受体激动剂代谢物的方法,有望成为筛查各类β2-受体激动剂兽药的有效方法。Regal等[14]应用代谢组学技术结合高效液相色谱-高分辨质谱结合多元变量统计分析,找出了牛血清中外源性雌二醇和孕酮的生物标志物,为检测动物养殖过程中的激素滥用提供了新方法。发酵食品中含有丰富的微生物和各种有益消化酶,具有独特的风味和较高的营养价值,深受大众喜爱。生物胺和亚硝酸盐是食品发酵过程中常见的两类有害物质。生物胺包括芳香胺(酪胺、苯乙胺、多巴胺等)、脂肪胺(腐胺、精胺、亚精胺等)和杂环胺(组胺、色胺等),主要来源于发酵过程中的微生物降解。亚硝酸盐是发酵食品中重要的危害物质;发酵过程中,微生物分泌硝酸盐还原酶将硝酸盐还原产生亚硝酸盐。Meyer等[15]利用液相色谱法和主成分分析相结合的代谢组学方法,研究了发酵香肠中的生物胺和亚硝酸盐含量。用该方法对101个样品进行检测,发现其中NaNO2的浓度均低于20mg/kg,生物胺含量普遍很低,仅在一个样品中发现尸胺和腐胺浓度达到了中毒水平。3.2组学技术在食源性致病菌检测中的应用。食源性致病菌是食品安全面临的最严峻挑战之一,传统检测方法从细菌培养到细菌计数,检测一个样品至少需要4~5d的时间,而组学技术可大大提高食源性致病菌检测的效率。代谢组学在沙门氏菌和大肠杆菌的鉴定方面已经取得一定成果[16-18]。Xu等[16]利用气相色谱-质谱法和一种多元算法进行了鼠伤寒沙门氏菌污染猪肉和自然变质猪肉中代谢物的分析,确定了17种代谢产物(包括各种类型的氨基酸和脂肪酸),以区分被致病微生物污染的猪肉。Cevallos等[18]建立了基于代谢组学检测大肠杆菌O157∶H7、沙门氏菌的方法,根据对细菌代谢物的分析,此方法可以在18h内快速检测以上两种病原体,在牛肉和鸡肉中大肠杆菌O157∶H7、沙门氏菌检测水平均可以达到7±2CFU/25g。Whiteside等[19]给出了大肠杆菌的在线基因组学预测平台SuperPhy,该平台整合了所有可以公开获得的大肠杆菌基因组分析工具和基因组序列数据,可以用于临床医学、流行病学、生态学和进化领域等领域,亦可应用于食品安全检测领域。祝儒刚等[20]运用多重聚合酶链式反应结合基因芯片技术,建立了一种检测大肠埃希氏菌、沙门氏菌、金黄色葡萄球菌、志贺氏菌和单核细胞增生李斯特菌5种食源性致病菌的方法,该方法快速、准确、灵敏。全基因组测序(WholeGenomeSequencing,WGS)广泛应用于食源性致病菌特征分析,在确定污染事件根源、食品安全事件溯源、食品安全突发事件检测和鉴定,以及毒力和致病性特征分析方面,WGS技术发挥着越来越重要的作用[21-22]。3.3食品掺假及欺诈的研究。食品掺假、欺诈是世界性问题[23]。据估算,全球食品行业每年由于食品掺假和欺诈带来的经济损失高达150亿美元[24]。当前,与食品掺假相关的议题包括产地、品种、生产方式、未宣布成分、物种替代等[25]。有关食物的完整、准确和真实的信息不仅是消费者的迫切需求,也是行业和政府的迫切需求。运用组学技术对食品进行检测,可以确保食品从农场到餐桌的真实性。与传统检测方法项目比,组学技术在检测食品掺假和欺诈方面具有天然优势。通过高通量的检测模式,对样品中的蛋白质、代谢物或者DNA进行检测,通过对大量数据的统计处理、甄别食品特性,进而可以确定食品产地、品种、成分、物种及生产方式等诸多与食品掺假相关的要素。运用特征标记肽段可以检测马肉、牛肉、羊肉和猪肉[26]。MontowskaFornal[27]采用液相色谱-串联质谱方法,选择了20个热稳定肽段,可以有效区分猪肉、牛肉、鸡肉、鸭肉、鹅肉,在实际样品检测中,从禽肉肠中检出含量仅为0.8%的牛肉成分。基于气相色谱技术,运用代谢组学分析方法可以有效区别冷冻猪肉和新鲜猪肉[28]。乳品行业中,牛乳冒充羊乳,奶粉调制的复原乳冒充鲜奶,工业化生产的奶酪冒充手工奶酪的欺诈行为极其常见。Caira等[29]应用基质辅助激光解吸电离-飞行时间质谱(MALDI-TOF-MS)进行分析,根据酪蛋白的特征肽可以有效鉴别水牛乳、牛乳、牛初乳和乳酪。一种结合肽和蛋白质谱的方法可以有效检测水牛乳、羊乳中的牛乳,判断鲜牛奶中是否加入奶粉[30]。根据靶向DNA的高特异性,运用基因组学的方法也可以准确鉴别牛乳、水牛乳、羊乳等等,但是准确定量还有一定的难度[31-32]。Majcher等[33]利用气相色谱-质谱结合代谢组方法以及化学计量学数据处理方法,可以准确鉴别传统手工艺制作的奥西佩克奶酪和工业化生产的奥西佩克奶酪。蜂蜜是很受消费者欢迎的食品。不同种类花的蜂蜜不仅口感不同,其营养价值和价格也大不相同。Jandric等[34]利用代谢组学方法,结合液相色谱-质谱,傅里叶变换红外光谱等手段,建立了鉴别三叶草、麦卢卡、拉塔、卡玛西四种新西兰蜂蜜的方法。基因组学方法也可以提取蜂蜜中的物种特异性信息,确定蜂蜜的植物学和昆虫学起源,从而鉴定蜂蜜真伪[35-36]。组学技术可以准确鉴别葡萄酒真伪、产地。采用基因组学技术,对DNA来源进行分析,可以鉴别葡萄酒真伪[37]。采用蛋白组学方法,MALDI-TOF-MS技术可以准确鉴别33种克罗地亚白葡萄酒[38]。采用代谢组学技术,通过对葡萄酒中挥发物的分析,即可判断酿酒葡萄的品种和产地[39]。利用代谢组学方法还可以将有机种植的胡萝卜[40]和大麦[41]与普通的胡萝卜和大麦区别开来。代谢组学方法可以对咖啡质量和来源进行评价,阿拉卡比咖啡质量要好于罗布斯塔咖啡,在阿拉卡比咖啡中掺入罗布斯塔咖啡也是常见的咖啡造假手段,核磁共振技术可以检测低至2%的罗布斯塔咖啡[42]。使用单核苷酸多态性基因分型可以确定5个最常见的希腊橄榄油品种[43]。基因组学和代谢组学技术均可以检测橄榄油中是否掺入玉米油、大豆油、葵花籽油、花生油等其他食用油。[44-45]3.4转基因食品的检测。转基因技术通过生物工程技术将一种或几种外源性基因转移到某种特定的生物体内,使其表达出相应产物,以转基因生物为原料加工生产的食品就是转基因食品。关于转基因食品的安全性,目前仍存在争议。Tan等[46]应用蛋白组学技术研究了转基因玉米和非转基因玉米的蛋白质组差异,结果发现两者之间存在148个差异表达的蛋白质,其中42个在转基因玉米中表达较高,106个在非转基因玉米中表达更高。基于液相色谱-质谱技术自上而下的蛋白质组学技术,可以检测抗草甘膦玉米(NK603)中117种蛋白质表达变化[47]。转基因玉米的代谢组学分析中[48],抗草甘膦玉米(NK603)的几种胺类代谢物(例如:尸胺、腐胺、N-乙酰尸胺、N-乙酰腐胺)相比非转基因玉米有显著提高。Catchpole等[49]启动快速代谢组“指纹图谱”,比较了转基因土豆和非转基因土豆的总代谢物,发现转基因土豆与传统品种差异不大。代谢组学技术也已应用到对转基因大米[50,51]、转基因番茄[52]等转基因食品的分析。实时PCR(real-timePloymeraseChainRactione,rtPCR)是欧盟法规规定的评估转基因食品的唯一有效方法。微滴式数字PCR技术(dropletdigitalPCR,ddPCR)可以对食品中的植物源转基因成分进行分析[53]。Kosir等人结合基因步行(GeneWalking,GW)和下一代基因测序技术,可以同时检测混合物中低至1%的转基因玉米(MON810、MON89034、MON88017)和棉籽(MON1595)[54]。