表观遗传学的研究意义范文

导语：如何才能写好一篇表观遗传学的研究意义，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

关键词：表观遗传学 教学 研究生

中图分类号研究生教育是高等教育的重要组成部分，是培养高素质、高层次人才的重要手段。今天的社会对研究生的全面素质和创新能力提出更高的要求，而专业课教学是研究生教育的最基本部分，是提高研究生专业素质和创新能力的直接途径，因此，提高专业课教学水平对研究生的培养具有十分重要的意义[1]。随着生物技术和医学科学技术的迅速发展，知识更新速度加快，学科之间相互交叉、相互渗透，边缘学科和新兴学科不断涌现。表观遗传学是近几年来生命科学迅速发展的前沿学科之一，其理论与技术已经广泛渗透至生物学、基础医学、临床医学及预防医学的各个学科。表观遗传学是我们学院学术型硕士研究生专业课程和专业学位硕士研究生专业知识模块的主干课程。如何适应新形势下研究生培养的需要，笔者主要针对研究生表观遗传学教学谈一些自己的看法及建议。

1 教师业务素质的提高

生物医学模式的转变对教师的业务素质和能力提出了相应的更高要求。不仅要求教师有生命科学、基础医学和临床医学的专业知识，而且还要有生物医学理论方面的知识，同时要求教师的技术知识层次能跟上生物医学实验技术推广周期不断缩短的趋势。我们在研究生的表观遗传学教学中，随时进行文献调研，密切关注最新高水平期刊和学术会议的相关信息，不断补充传达的最新知识。引导学生关注当前研究活跃的肿瘤、衰老、心血管疾病、感染性疾病与表观遗传学的最新研究进展情况，着重介绍营养、环境、应激、细胞代谢在表观遗传变化中的重要作用机制。这些新知识非常受研究生的欢迎，引起他们浓厚的兴趣。通过这些新知识的学习，不仅开阔了研究生的学习视野，启发了他们的创新思维，同时使他们形成良好的文献调研和学术研讨的习惯，逐步形成和掌握正确的科研方法，为即将开展的课题研究工作奠定了坚实的基础。在教学过程中反过来能进一步促进教师知识结构的不断更新，达到教学相长的目的。

2 改革教学内容，形成完整的表观遗传学知识结构体系

与经典遗传学以研究基因序列决定生物学功能为核心相比，表观遗传学主要研究基于染色质事件对于这些“表观遗传密码”的建立和维持的机制，及其如何决定细胞的表型和个体的发育。在表观遗传学研究生课堂教学过程中必须具有一定的前瞻性，引导研究生关注表观遗传学学科的发展动态，密切注意学科的交叉和延伸，紧跟表观遗传学的发展方向和学科发展的突破点。课堂教学过程中把最主要的精力放在表观遗传学学科领域发展最活跃最富潜力的研究方向上，例如表观遗传机制在癌症等疾病中的作用机制，细胞代谢与表观遗传变化的关系等。表观遗传学是生命科学中一个普遍而又十分重要的新研究领域。它不仅对基因表达、调控、遗传有重要作用，而且在肿瘤、免疫、病毒感染复制等许多疾病的发生和防治中亦具有十分重要的意义。在教学过程中主要内容包括：表观遗传学概论，DNA甲基化，组蛋白修饰，染色质重塑，基因组印记，X染色体失活，siRNA与miRNA介导的调控，表观遗传学与疾病，表观遗传学与癌症，天然产物及中草药的发展对表观遗传学的展望，表观遗传学的治疗进展。上述内容形成完整的表观遗传学知识结构体系。在教学过程中，通过有选择地插入一些小型专题讲座及相关的研究历史背景资料的方式，介绍和强调学习和掌握表观遗传学的重要性，既活跃了课堂，又把课程从枯燥的理论讲解中解放出来，同时激发了研究生的学习积极性，拓宽相关的知识面[2]。同时在教学过程中注重前沿进展内容的加入，如代谢、营养、环境等影响因素与表观遗传学的相关进展。

3 改革教学方法，培养研究生的创新能力

本课程所授课的对象是已具备一定自学能力和学习主动性的研究生，最重要的是培养他们科学地发现并解决问题的能力、准确表达个人思想见解的能力以及科研创新能力。本课堂选课人数一般在十人左右，因此课堂教学的特点在于小班授课。由于是小班教学，增加了教学的灵活性和增强了师生之间互动的可能性，师生之间的交流与沟通增多。因此在教学过程中采用教师课堂授课、学生参与研讨、学生讲授等多种教学方式，强调讲授、研论、文献调研、学术讲座、论文报告、文献综述等多种方式并重的原则。在教学过程中，合理安排时间，让研究生充分参与到教学的研讨，结合自己的研究方向发表自己独特的见解，阐述自己的学术观点，这种教学方式为研究生迅速进入科研工作的角色奠定了坚实的基础，增强了研究生创新能力的培养。发挥现代多媒体技术在教学中的重要作用，电子课件与板书相结合，同时采用图片、视频播放、动画等多种方式的应用。倡导启发式教育，摒弃灌输式教学方法，讲授基本理论知识的同时注意结合科研最新进展情况拓宽学生知识面，加强学生创新能力的培养，使学生的理论基础和实践应用能力同步得到提高，取得了较好的教学效果。对由于受学时限制而不能在课堂上详细介绍的前沿内容可使用讨论法，安排学生课后自学，启发学生提出问题，通过课堂讨论得到解决。还可以在部分单元结束后，要求研究生根据自己的专业方向，结合查阅最新的文献资料，撰写小专题报告，组织交流讨论，以便巩固学生所学知识，并进一步拓宽知识面。研究生不同于本科生，他们有强烈的求知欲孥，有较高的学习热情，有较强的自学能力，所以在教学中倡导自学，组织讨论，是因材施教、培养研究生创新能力的好方法。

4 多种考核方式结合，检验教学效果。

在研究生的考核方面，不仅仅局限于对课内授课内容的掌握程度，还可以采用综述、专题小报告、PPT汇报、模拟课题设计等综合考核方式，注重知识的活学活用和创新意识的培养，这样才有利于研究生即打好广博、坚实的理论基础，又能其重组知识框架，只有这样，研究生的创新意识才能够得到增强。

研究生创新能力培养是受多因素复杂交错影响的，要提升研究生的创新能力，既要保证培养研究生的客观条件充足，又要发挥研究生的主观能动性。研究生教育只有适应知识经济时代的要求，才能不断培养出符合社会需要的高层次创新型人才。表观遗传学既是目前迅速发展的学科和热点领域，在生物医学各种学科存在着千丝万缕的联系。它也是我们学院研究生重要的专业基础课，对于培养研究生的创新意识，培养研究生发现问题、解决问题的能力具有重要的作用。只有在教学实践中不断地提高教师自身素质，调整教学内容，改进教学方法，才能达到预期目的。

参考文献

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关键词 表观遗传 高中生物 科学的本质 生命观念

中图分类号 G633.91 文献标志码 A

表观遗传学为人们理解遗传现象提供了全新的视角，成为“后基因组”时代的重要研究内容之一。同时，表观遗传学作为一个前沿领域，将是高中生物课程内容的一部分。如何在高中课程中实现其教育价值，对教育工作者又提出了新的要求。

1 表观遗传学：从“意外”发展而来的科学领域

“众所周知，DNA是生命的基本遗传物质，但令人怦然心动的是，你可以继承的不仅仅只有DNA序列，还有表观遗传信息。”表观遗传学是从对经典遗传学理论无法解释的“意外”现象的探索中发展起来的，这也使表观遗传学的研究格外令人着迷。

经典遗传学认为，遗传信息储存于核酸序列中，并通过生殖将遗传信息传递给下一代。它所揭示的“基因型决定表型”的遗传模式被广泛认知。然而，不符合此模式的遗传现象却一直困扰着遗传学研究者们。作为遗传信息完全相同的同卵双胞胎为什么会在成长发育过程中表现出不尽相同的外表特征？在生物体的发育过程中，虽然每个细胞拥有相同的遗传物质，为什么它们却遵循高度的时空特异性，从而分化为不同的组织？在过去的30年中，随着对DNA甲基化、组蛋白修饰、X染色体失活、基因组印记以及非编码RNA等领域的不断深入研究，许多困惑科学家已久的遗传学问题得到了解释，表观遗传学也逐渐成为一个新兴的热点研究领域。

表观遗传现象被定义为“非DNA突变引起的可继承的表型变化”。其中包涵三个关键点：

（1） 不是由DNA突变引起的；

（2） 可以继承的，或是说可遗传的；

（3） 引起了表型的变化。

一直以来，DNA被认为是遗传信息的唯一承载者。表观遗传学的研究表明，子代可以继承的不仅仅有DNA携带的遗传信息，还有“表观遗传信息”。而这些表观遗传信息虽然没有伴随DNA序列的改变却可以遗传下去。例如，在发育过程中，分化后的细胞和组织之间存在明显的表型差异，这些差异一旦形成便可以以一种克隆性的方式遗传给子代细胞。需要说明的是表观遗传现象中的表型变化是“开关”型的，即这种表型非“有”即“无”，而不是程度上的变化。

表观遗传学与克隆、干细胞、衰老与癌症等研究都有密切联系。在“后基因组”时代，表观遗传学的发展对生物学研究以及人类疾病领域的研究都具有深远的意义。

2 发挥表观遗传学在高中生物学中的教育价值的教学策略

表观遗传学现象广泛存在于生命周期的各个过程中，表观遗传学的调控对生物体来说具有普遍且重要的意义。不过，目前国内外高中生物教材几乎都没有完整介绍表观遗传学相P内容的章节。其原因固然比较多，但主要原因有：表观遗传学是近些年来才发展迅速，属于比较新的研究领域；表观遗传的机制非常复杂，要让高中学生理解其内在机制，有一定困难。然而，将表观遗传学的内容纳入我国的高中生物课程，已经基本达成共识。那么，这一内容在高中生物课程中的教育价值究竟表现在哪里？笔者认为，它不仅仅是为了让学生掌握更多的遗传学知识，完善遗传知识体系，更重要的是发挥它在提升学生学科核心素养方面的价值。

2.1 引导学生深入理解科学的本质

目前，人们对“科学的本质”还没有一个统一的定义，《2061计划――面向所有美国人的科学》所阐述的科学的本质得到很多学者的认可：

（1） 科学世界观：自然是可以理解的；科学知识是可改变的；科学知识并非很容易就可以；科学并非万灵丹，能解决所有的问题。

（2） 科学探究活动：证据对科学而言是重要的；科学是逻辑与想象融合成一体；科学知识除了能说明自然界的现象也具有预测的功能；科学家会验证理论以减少误差；既定的科学知识并不具有永久的权威地位。

（3） 科学事业：科学是人类的一项事业。

表观遗传学的发展历程，典型地体现出了科学的本质。因此，表观遗传学内容的教学，应着力于引导学生更好地理解科学的本质。

2.1.1 引导学生理解科学具有开放性

表观遗传学的发展表明，人类对遗传现象和本质的认识是不断发展的，因此，科学知识是一个开放的系统。虽然遗传学已经建立100多年，但是科学家们并没有停止对遗传问题的探索，遗传学仍然在发展。

在教学中，教师可以让学生尝试回答：“为什么遗传背景相同的同卵双胞胎在成长过程中会出现表型差异？”“为什么克隆后的小猫与‘单亲妈妈’会有不同花色？”……学生在寻求答案的过程中，会发现用之前所学的经典遗传学知识并不能回答好这些问题，而是要进一步寻找更合理的科学解释。由此可以让学生直观地感受到科学的开放性。

2.1.2 引导学生感悟科学讲求证据与逻辑

人们对遗传现象的认知程度会随着科学的发展而改变，但所有观点的产生都不是异想天开，而是基于科学实证。表观遗传学从对现象的认知到理论的建立都是基于科学证据的积累。这期间出现了很多假说，也经历了理论的不断提出与的过程。虽然目前仍然有很多还不能够被解答的问题，但是通过科学家们在DNA与组蛋白修饰、染色质重组以及非编码RNA等领域的不断探索，人们已经可以解释很多表观遗传学现象。科学研究的发展往往从认知规律开始，进而通过科学探究来逐步揭示规律形成的机制。教学时，如果教师引导学生基于表观遗传的现象，科学家揭示现象获得的研究事实来得出结论，既可以让学生更好地理解表观遗传学内容，知道知识是如何形成的，也能进一步引导他们认识到科学是重视证据和逻辑的。

2.1.3 引导学生理解科学的连续性

科学的本质特征，一方面表现在科学知识是暂时的、可变的；另一方面表现为科学知识又具有持久性。虽然科学家反对绝对真理的概念，并认为其中不确定性是事物本性的一部分，但绝大部分知识都具有持久性。因此，改变性与连续性是科学一贯的特征。高中阶段学生对表观遗传学相关内容的学习，既需要、也可以体现出科学的连续性。

经典的分子遗传学可以说是从“基因”的层面来进行研究，表型的改变归结于DNA序列的变化。而表观遗传学是从“染色质”的层面来进行研究，表型的改变归结于染色质状态的调整。所以表观遗传学狭义的定义为：通过调整染色质状态，在不改变DNA序列的情况下实现对基因转录的调节。学习有关内容时，教师要引导学生认识：表观遗传学的发展对经典遗传学来说并不是一种质疑和挑战，而是一种补充，是遗传学研究的一种延续。随着表观遗传现象分子机制的揭开，其与经典遗传学以及普遍的生物调控更容易地被结合起来。这种联系是一直就存在的，只是科学家需要通过对科学的不断探究去发现和理解它。科学是人类的一项永无止境的事业，遗传学的探索还将继续为人们揭开更多生命的奥秘。

2.2 注意引导学生进一步建立生命观念

“生命观念”是理解生命的本质所需要的观念，是对观察到的生命现象及相互关系或特性进行解释后的抽象。构建生命观念是发展核心素养的重要组成部分。表观遗传学内容的学习可以帮助学生完善结构与功能观、进化与适应观以及稳态与平衡观。

2.2.1 注意凸显表观遗传学如何体现出结构与功能的统一性

结构与功能观是基本的生命观念之一。结构是功能的基础，功能的有效执行必定依赖于特定的结构。在生物体的生命历程中，结构与功能是一个不可分割的整体。

表观遗传现象充分体现出结构与功能的辩证统一关系。研究结果表明，在表观遗传学“开启”和“关闭”两种不同的表型状态下，总是可以在其中的关键调控点找到结构差异，即结构决定功能。染色质在结构上并不是均一存在的，既有相对松散的有利于基因表达的常染色质，又有高度浓缩使基因沉默的异染色质。常染色质是以一种开放式的、对转录等过程所需的各种酶更为敏感的构象存在，随时可以开启基因的表达。而异染色质以一种超浓缩的致密结构存在，转录等相关的酶无法结合上去，从而抑制表达。这体现出染色质的结构和功能是相适应的。表观遗传学的各种机制之间其实是相互关联的，表观遗传因素通过调节染色质的结构、对染色质进行修饰等来影响基因的转录，从而达到调节功能的目的。

在教学中，教师可以结合表观遗传的实例渗透结构与功能观。例如，表观遗传学因素导致雌性哺乳动物的一条X染色体失活，失活后的染色体以致密的异染色质状态存在，称为巴氏小体。以玳瑁猫为例，玳瑁猫（母猫）的体表有黄色和黑色随机分布的花斑。控制黄色和黑色毛色的基因是位于X染色体上的两个等位基因。在个体的发育过程中，细胞内的一条X染色体随机浓缩而失去活性，从而呈现出这种黄黑相间的花色。

2.2.2 注意发挥表观遗传学在建立进化和适应观念上的价值

“生物进化”是生物学核心概念的重要组成部分，提供了将大部分生物学知识建成一个整体的框架。“遗传”“进化”与“环境”三者之间存在很微妙的关系。生物进化的前提是有可遗传的变异；遗传素材的多样性为自然选择提供了更多的原料从而更好地适应环境；而环境又像是一个有力的推手影响着进化的方向。表观遗传学的学习是一个将遗传、进化与环境很好整合的过程，能够帮助学生进一步理解三者的内在联系。

生物体能够产生后代并稳定遗传依赖于稳定传递的遗传信息与精密的调控机制。表观遗传信息的发现是对遗传信息的重要补充，拓展了遗传密码（DNA）的信息承载量。表观遗传信息的加入相当于扩大了遗传样本量，为自然选择提供了更多的素材。很多表观遗传学现象都是在生物后天的发育中表现出来的，体现出环境的塑造性。借助表观遗传学研究手段，人们能更好地理解环境因素对生命的影响，进一步理解“基因型+环境=表型”这一遗传学命题。研究结果显示，从单细胞到多细胞，表观遗传相关的DNA甲基化、组蛋白修饰的程度与类型以及RNA干扰机制在不同的物种中具有显著的差异，暗示着表观遗传调控在生物进化过程中的作用。表观遗传信息的发现以及表观遗传调控机制的研究对进一步理解遗传与进化具有重要意义。

2.2.3 利用表观遗传学内容引导学生建立稳态与平衡观念

在自然界生存，生物种群会找到一个合适的平衡点来有效地适应环境从而维持稳态。稳态不是恒定不变的，而是一种动态的平衡。动态平衡无处不在，各物种与生存环境之间存在平衡，物种之间存在平衡，种群之间存在平衡，个体之间存在平衡。与此同时，每一个生物个体也是一个复杂而精密的系统，在生存过程中，个体的各种结构之间、各种调控机制之间都存在平衡。在进行表观遗传学的教学时，教师可以通过以下几个层次引导学生建立相关的生命观念。

雌性与雄性之间的平衡：众所周知，X染色体的基因携带量较Y染色体来说是大很多的。如果雌性动物的两条X染色体都具有活性，那么雌性性染色体所携带的基因数目几乎是雄性的两倍之多。在哺乳动物中，雌性个体的一条X染色体会随机失活，从而维持与雄性之间基因的剂量平衡。

染色质结构之间的平衡：基因的表达与沉默是一个复杂且精密的过程。在哺乳动物中，染色质中的常染色质比例只占不到4%，而剩余的96%都为异染色质。需要注意的是，沉默染色质是动态变化的，这增加了问题的复杂性。要维持和延续染色质的这种动态平衡状态必定需要一个十分可靠的调控过程。因此，表观遗传现象往往是多种机制共同作用的结果。

表观遗传调控与环境因素之间的平衡：在表观遗传学研究还不明确的年代，人们常常把经典遗传学无法解释的现象都归结于“环境”的因素。研究数据表明，环境因素可以通过影响表观遗传标记从而影响基因功能。表观遗传具有时间上的多样性，同卵双胞胎在出生早期具有相似的表型，但随着不断地成长，差异会不断出现。数据显示，同卵双胞胎在遗传学标记的程度和分布上都有明显的不同，说明表观遗传调控与环境的变化之间存在一种动态的联系。

综上所述，高中阶段的表观遗传学内容的教学关键不在于表观遗传知识的深挖和补充，而在于以此为脚手架，引导学生更好地理解科学的本质、构建生命观念，从而使学生建立终生受益的素养基础。

参考文献：

[1] Watson J.D. Celebrating the genetic jubilee： A conversation with James D. Watson. Interviewed by John Rennie. Sci. Am， 2003.288： 66-69.

[2] Avery O.T.， Macleod C.M.， and McCarty M. Studies on the chemical nature of the substance inducing transformation of pneumococcal types. Induction of transformation by a desoxyribonucleic acid fraction isolated from pneumococcus Type III. J. Exp. Med， 1944. 79：137-158.

[3] 朱冰，O方霖译. 表观遗传学[M].北京：科学出版社，2009：2.

[4] American Association for Advanced of Science. Project 2061： Science for All Americans. Washington D. C： American Association for Advanced of Science. 1989：1-16.

[5] 谭永平.中学生物学课程在发展学生核心素养中的教育价值[J].生物学教育，2016（5）：20-22.

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目前已有研究证实胎儿期不良环境因素的暴露会影响进化中胎儿肺组织的结构和免疫系统的功能，这也使得表观遗传学成为理解哮喘等过敏性疾病发展起源的基石。但导致这些过敏性疾病发生发展的机制是某些独立因素引起的，还是多种因素相互作用的结果，至今尚不明确。吸烟环境暴露、空气污染、饮食结构改变等对哮喘患者、孕妇和胎儿均会产生影响，因此可以在孕期和婴幼儿期采取可能的保护性干预措施，即一级预防干预措施，来预防疾病的发生。现就近年来有关预防过敏性疾病的一级预防措施的研究进展简介如下。

1孕期饮食结构

现代饮食结构的改变为我们提供丰富食物的同时，也带来非常多的不利因素。饮食经过更多的加工处理（含有添加剂和激素等），人造食品，蔬菜、水果、鱼虾类海产品不够新鲜，多不饱和脂肪酸、水溶性纤维、抗氧化剂和其他的维生素含量的降低等，这些改变增加了哮喘等过敏性疾病的发生风险。有研究表明饮食中的某些营养物质对过敏性疾病有预防作用：叶酸已被证实用于预防神经管缺陷，但近年来叶酸在哮喘等呼吸道疾病发病机制中的作用越来越受到重视，这是基于叶酸可以为DNA提供甲基进一步调节基因表达的作用。血清中较高的叶酸水平与过敏性疾病和喘息性疾病的发生风险较低有关。但Whitrow等研究表明孕晚期补充叶酸增加了5岁半时儿童哮喘的发生风险。孕期叶酸的补充量及其对预防过敏性疾病的作用机制仍有待于进一步研究。

2吸烟环境和污染环境暴露

研究表明外界环境因素对疾病的发生、发展和转归起着重要作用，例如已有证据表明吸烟环境的暴露对哮喘儿童是一个非常重要的触发因素，暴露于烟草烟雾环境与哮喘儿童气道高反应有关，并且吸烟环境的暴露可以加重哮喘症状、使哮喘控制不良、降低患者的肺功能等，同时也增加了疾病相关的缺勤和医疗资源的利用。事实上吸烟环境每年可能会导致多达100万儿童哮喘急性发作，给家庭及社会带来严重的经济负担。减少儿童吸烟环境暴露对哮喘控制是非常重要的。在孕期暴露于吸烟环境和污染环境所产生的氧化应激作用能通过改变NF-κB或组蛋白修正和致炎因子对染色质重塑有重要的表观遗传学效应，炎症因子诱导基因能够影响胎盘功能和胎儿的生长发育。孕期吸入汽车尾气所产生的氧化应激作用也能够产生表观遗传学影响，Perera 等最近报道了孕期暴露于高水平汽车尾气与辅酶A合成酶长链家族成员3的甲基化和儿童哮喘症状的发展有关。因此在孕期避免吸烟、被动吸烟，避免过多的污染环境暴露能够降低哮喘等过敏性疾病的发生风险。

3孕期微生物暴露

目前细菌感染对表观遗传学的影响始于胎儿期这一观点越来越清晰。已有研究表明在人类暴露于农村含较高微生物水平的环境对哮喘等过敏性疾病有预防作用。新的研究表明在实验条件下，不致病的微生物菌株（鲁氏不动菌属）有诱导表观遗传学的效应，有助于预防妊娠动物及其后生哮喘。这种作用与通过增加IFN-γ启动子H4乙酰化介导的IFN表达增强有关。人类的研究也表明胎儿期微生物的暴露能预防过敏性疾病与增强新生儿Treg的相关功能、FoxP3表达以及相关的FoxP3基因的表观遗传学效应有关。

4持续吸入有机污染物对表观遗传学的影响

近来研究表明许多污染物与表观遗传学有关，包括周围环境中低剂量污染物的暴露对全球DNA甲基化模式的影响。因此在生命早期避免持续吸入有机污染物，对于预防过敏性疾病有重要意义，但这一作用机制有待于进一步研究。

5出生后的喂养方式

既往许多研究表明，母乳喂养对哮喘等过敏性疾病有预防作用，但也有研究认为呼吸道感染是喘息性疾病的主要触发因素，母乳喂养对早期喘息性疾病的影响反应在预防呼吸道感染上，而不是真正的降低哮喘的发生风险。

6其他可能影响早期基因表达和疾病发生风险的因素

研究发现孕产妇哮喘和过敏状态对变态反应性疾病和新生儿产生Th1 IFN-γ有更重要的作用。

其他宫内环境的变化对胎盘基因表达和潜在的改变后代的表型有直接的影响。子癫前期、皮质类固醇的使用、压力与基因表达的遗传学改变、胎盘免疫功能、生长迟缓和先天性缺陷有关。最近的研究也表明在新生儿早期感应固有炎症基因（包括IL-1β和肿瘤坏死因子α）与过敏性疾病的后续发展密切相关。

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摘要:

灯刷染色体是存在于除哺乳动物以外几乎所有动物雌配子减数分裂第一次分裂双线期的一种暂时性巨大转录体，因状如灯刷而得名，但在细胞遗传学三大经典染色体研究中关注度最低。它是研究减数分裂时期染色体的结构、组织形式、转录和转录过程的好材料。本文一方面对以上研究及形成机制作一简要综述，另一方面探讨灯刷染色体可能的作用，也即从已有文献表明卵细胞核的灯刷染色体或多倍化为相关生物胚胎发育提供足够的转录产物。最后探讨将其作为一个案例用于遗传学教学的可能性，以激发学生学习遗传学的兴趣。

关键词:

遗传学；细胞遗传学；灯刷染色体；研究进展；遗传学教学

遗传学是生命科学领域中一门兼具理论性和实验性的基础性学科之一，从遗传学发展史上可以清楚地看到一系列经典的研究案例对遗传学的发展起到巨大的推动作用[1]，赋予遗传学新的内容，使遗传学理论不断地完善和提高，从而在更高水平指导遗传学的发展。例如果蝇和豌豆因其丰富的表型在性状遗传研究上成为经典研究案例，奠定了遗传学的初创和发展；唾腺染色体和灯刷染色体因其形体的巨大性和特异的细胞结构，促进了细胞遗传学的发展；以噬菌体为材料促进了生化和分子遗传学的发展；以大肠杆菌为材料的研究揭示了原核表达调控的机制；以拟南芥和水稻为材料解析了植物基因组的特点并促进了植物功能基因组学的研究[2,3]。这些案例还有很多，限于篇幅不一一枚举。不过，关于遗传学发展史上经典案例的研究和关注并不平衡。例如在细胞遗传学三大经典染色体的研究中，关于唾腺染色体和巴氏小体的研究很多，而灯刷染色体(Lampbrushchromosomes,LBCs)的关注度较低。尽管LBCs因拥有数以万计的正在转录的单位而具有了结构的巨大性，但在过去的130多年中公开发表的文献仅有350多篇（projects.exeter.ac.uk/lampbrush）。究其原因可能有四点：一是分离LBCs技术难度较大；二是所使用的仪器是显微镜，而不是时髦的微量移液器，导致学生的兴趣不足；三是可用分离该染色体的典型材料不易取得，多数动物材料都是各国重点保护的动物；四是可能由于偏重理论研究，无法取得足够的经费支持[4]。尽管如此，LBCs的研究仍然取得了令人兴奋的成绩，本文拟沿着LBCs研究的踪迹，比较系统地综述相关生物卵细胞减数分裂第一次分裂双线期染色体的结构、组织形式以及转录等相关知识。最后探讨将这一被忽视的“明星染色体”案例介绍给学生，以期引导学生对LBCs研究的重视，激发他们学习和研究遗传学的热情。

1灯刷染色体的研究进展

1882年，Flemming首先在蝾螈（Notophthalmusviridescens）的卵母细胞中发现了这种结构[5]，十年之后，Rückert(1892)在狗鲨（Chiloscylliumpunctatum）卵母细胞中再次发现了Flemming所描述的结构，因为其形如19世纪的灯刷或20世纪的试管刷而命名为灯刷染色体[6]。典型的LBCs实质上是存在于除哺乳动物以外几乎所有动物（在两栖类、鸟类和昆虫类都有很好的研究）雌配子减数分裂第一次分裂双线期的一种暂时性巨大转录体,大小可以达到5~6mm。细胞核中每个LBCs是二价体（一对同源染色体），核中有几个二价体就有几个LBCs，每个二价体包含四条染色单体，同源染色体通过交叉（Chiasmata）相连。它们具有独特的染色粒—侧环（Chromomere–lateralloop）结构：染色粒串联形成单体的主轴，是遗传惰性区；显著的侧环结构则为转录活性区，包括了成千上万的活性转录单元[7]。随着转录的进展，RNA链不断延长，外形呈“圣诞树”样结构。除了在以上动物的卵细胞中发现LBCs外，在果蝇细胞Y染色体和植物中也有发现，比如在单细胞藻类（Acetabularia）中发现有典型的LBCs结构[8]，其它所报道的植物LBCs不具有典型结构，只是一条较长的染色体，周围有绒毛状的结构。由于LBCs在普通光学显微镜下可以看到，因而它是研究基因组结构和功能的极为理想的实验材料[9]。

1.1灯刷染色体的基本结构和细胞图在普通光学显微镜下，在外观上看每一个典型的LBCs两个同源染色体依靠几个交叉相连，它们分别由无数致密的染色质颗粒或染色粒串成线状，这些颗粒之间有染色质丝相连，在每一颗粒或染色粒处产生1到数个成对的侧环，这就构成了所谓LBCs上的“刷毛”[10]。这些环之所以成对出现是由于姐妹染色单体之间没有任何联系造成的。利用扫描电镜或电镜技术结合免疫技术对来自不同物种的LBCs进行观察，发现侧环是以纤细的染色质为轴，上面覆盖了无数的核糖白（Ribonucleoprotein，RNP）颗粒。由于RNP颗粒相互聚集和沿侧环轴向的卷曲会将正常状态的侧环一步一步装配形成小颗粒、颗粒球和紧密块状物等更高级的侧环结构[11]，因而形成了光学显微镜下可见的巨大染色体。染色粒和连接它们的染色质丝构成了LBCs的轴，轴上最显著的特点就是染色粒–侧环结构，某些有明显特征的侧环往往成为鉴定染色体特异性的界标（Landmark），比如在两栖类中，几乎大部分灯刷染色体都有巨大的侧环，只是位置不同，所以可以区分不同的染色体；另一类是有特异结构的侧环，分为高密度侧环和块状侧环，也存在于很多染色体不同位置中。轴上除了染色粒和侧环外，还有着丝粒、端粒、球体等结构。这些结构常常出现在特定染色体的固定部位，成为鉴别各条染色体的界标[11]。染色粒(Chromomere)是LBCs轴的主要成分。在配对的同源染色体中，染色体轴上染色粒的数目和分布大体相同，但形状不很规则。在最初形成的LBCs上，单体灯刷染色体染色粒的数目可以达到5000个以上，在光镜下染色粒大小从不可见到可见的1µm。据估算，一个有尾目的两栖动物LBCs的染色粒所包含的碱基数目约5~10Mb，而侧环中仅有50~150kb的DNA[10]。染色粒的数目和大小与物种和减数分裂的推进有关，也随侧环转录活性而变化。随着减数分裂的推进，染色粒逐渐变大，数目减少。在早期的LBCs中侧环转录活性高，这时染色粒小，数目多；随着双线期的推进，侧环因转录活性下降而回缩，染色粒彼此融合最终成一条正常的分裂期染色体[12]。侧环(Lateralloop)是DNA活跃转录的区域，仅占整个LBCsDNA总量的0.2%~0.4%，其与染色粒的边界序列有无特异性现在尚不清楚[10]。在两栖类中，它们的长度与C值呈正相关，平均长度为10~15µm，长的可达200~300µm，这些长的侧环具有染色体的特异性。多数侧环上只有一个转录单位，转录方向可以相同或相反，利用转录抑制子的研究发现，这些转录多数由RNApolII启动。侧环的产生并不同步，某些侧环能贯穿LBCs整个发育期；有些仅在个别时期产生，失去转录活性后回缩到染色粒中。激素处理也能影响侧环的伸展和回缩，这点与果蝇的唾腺染色体的蓬突结构类似，其发生机制和意义有待进一步的研究。由于转录产物的种类、数量和堆积状态不同，在某些染色体轴的特定部位可以形成不同类型的侧环，这成为区分不同LBCs的重要界标[13]。LBCs的着丝粒（Centromere）有二种形态：一种是在某些两栖类中称为着丝粒颗粒，在鸟类中则为蛋白体（Proteinbody）,其大小形态与前后染色粒不易区分，另一种主要在两栖类发现，着丝粒和其两侧相邻的染色粒彼此融合而成染色粒棒（Chromomerebar）。先前的报道表明着丝粒颗粒和染色粒棒上均无侧环，最近的报道称某些鸟类的蛋白体有短的侧环产生[14]。关于端粒（Telomere）的观察主要来自鸟类，在姐妹染色单体的末端分别形成端粒环（由染色单体的末端插入邻近的染色粒所致），通常情况下，端粒环是开放的，也存在一个插入一个开放的形式，其大小和长度具种的特性。两侧无侧环，鸡的端粒环含有2个转录单元[15]，关于LBCs着丝粒和端粒可以转录在欧洲水蛙中也得到证实，一些串联重复序列可以在该类结构中大量转录[7]。球体（Sphereorganelles）是LBCs上另一个重要标志，有染色体的特异性，相当于一般染色体的次级缢痕。其直径一般2~10µm，一般包含2~4个[10]。以上这些结构由于在序列组成、位置、结合蛋白以及形成的高级结构上具有染色体或种的差异，结合LBCs的长度差异，现在已经绘出了多种两栖类和鸟类的LBCs细胞图[7]；利用细菌人工染色体–荧光原位杂交（BAC–FISH）技术绘制了鸡LBCs着丝粒区的精细物理图谱[16]，以上这些工作为利用LBCs进行基因组/杂种鉴定、精细遗传/物理图谱绘制、基因定位、转录和转录机制等研究工作奠定了基础。

1.2灯刷染色体的转录与转录进程研究表明转录主要发生在LBCs的侧环上，大量的新生转录产物和相关蛋白结合，形成了光镜下可见的RNP基质。每个侧环由1~数个转录单位组成，所以LBCs上单个转录单位是可视的，这使得他们成为在结构和分子水平上研究转录及其调控机制的优异材料[17]。侧环的类型因RNP基质的大小和类型可以大致分为正常的大环型、颗粒型、球型和块状（Lumpy），它们都是以30nmRNP颗粒为基础逐渐装配而成，为了探明不同结构的侧环与转录活性的关联，对典型的侧环如球型侧环利用放射自显影、转录抑制子结合大分子扩散分析技术进行RNA合成的分析[17]，结果表明在这类侧环中，存在RNA的合成；侧环的延伸与转录活性相关，活性高的时候，侧环增大，活性降低时，侧环回缩到染色粒中；有的侧环中存在数个不同外形的转录单元，这几个转录单位的转录存在速度的差异。用RNA前体标记物作为探针进行原位杂交试验，与大环和颗粒状的侧环相比，球型侧环标记的速度和强度均较弱，推测不同侧环可能具有相异的转录模式，这个问题有待进一步阐明[18]。已有的报道表明不同侧环的演化存在关联性，这同样也可以看作是转录后的调控。电镜实验证明了这些类型的侧环都是由30nmRNP颗粒组成的；热休克（Thermicshock）实验结果显示在低温处理下，趋于向高级侧环结构发展，而在高温处理下，则趋于向去凝缩方向发展；免疫实验也证明侧环形态的多样性与特异蛋白存在关联。例如在蝾螈的卵细胞中发现一个82kD白，利用单抗进行原位杂交试验表明可以和所有类型的侧环结合，但是并不同步。比如，当球状侧环被强烈标记时，大环和颗粒环不被标记，当标记出现在核质中时，所有类型的环不被标记，该结果初步证明了特异的蛋白与侧环的结构演变存在关联[18]。

来自鸟类的实验表明，侧环中一个转录单位约长1~40µm，这些被转录的基因包括了编码基因和非编码基因。一个令人吃惊的事实是一些持家基因在LBCs的转录是被抑制的，比如在鸟类中编码18S、5.8S和28S的基因簇是没有活性的，但散布的该类基因仍然可以被RNApolII转录而不是polI[19]。迄今为止，在两栖类和鸟类LBCs的研究中，发现仅有少数单拷贝基因在此时转录。比如在两栖类LBCs中，已经证实细胞角蛋白（Cytokeratin）、核仁蛋白NO38/B23、c–myc和Eg1是转录的，并发现了它们的转录产物向核质转移[20]。基于DNA/RNA杂交技术的染色体涂抹技术（Chromosomepaintingtechnique）使大规模研究LBCs的转录成为可能，利用改良的该技术BAC–FISH发现许多鸟类LBCs单拷贝的基因可能是转录的。但问题是BAC克隆是大片段插入，包含了单拷贝和多拷贝的信息，所以，要验证更多的单拷贝的表达需要进一步的实验。早期的生化实验证明LBCs转录的主要是非编码的串联重复序列[21]，进一步的调查是利用原位杂交实验证明两栖类LBCs转录的主要是一些微卫星序列。值得注意的是来自鸟类的研究结果，如果出现在侧环中的一个微卫星序列是转录的，那么侧环临近的染色粒里面的同类微卫星串联簇是不表达的，这个结果表明存在一种未知的调控机制启动LBCs侧环中微卫星DNA的转录[19]。来自热带爪蟾的研究发现卵母细胞中还储存大量来自LBCs转录子的稳定内含子（StableintronicsequenceRNA），这些内含子一直到囊胚期都可以检测到，说明在胚胎发育的早期可能发挥重要作用[22]。关于侧环上转录调控机制的研究，早期提出了“通读假说”（Read–throughhy-pothesis）[23]，该假说认为侧环上转录起始于结构基因的启动子序列，到了该基因的终止序列后并不停留，而是继续转录下面的非编码序列，现代遗传学的研究结果否认了该假说。结合基因组和细胞学的证据表明位于鸡LBCs侧环微卫星序列中的反转录转座子长末端重复序列（LTR）启动了微卫星序列的转录，这得到了很多来自两栖类实验的证明。如果这个机制是正确的，侧环的平均长度应该与活跃的LTR启动子的数量呈负相关，这是今后需要阐明的问题之一。初生的转录产物被与RNA成熟相关的蛋白包被，成为附着于侧环上的RNP基质，这种独特的结构为在活体条件下研究侧环转录产物的处理和机制提供了平台。来自生化的证据表明，鸟类LBCs侧环中多数RNP基质含有与RNA成熟相关的组件，如snRNPs、SC35、hnRNP和3’末端处理相关因子。有些RNP基质中没有发现snRNPs组件，这可能是由于在相应的微卫星转录产物中缺少典型的剪切位点所致[19]。

1.3灯刷染色体的作用自从发现LBCs后科学家一直试图理解发生在侧环上大量且有点随意转录的意义，很多人认为这种转录或多或少是没有意义的[20]。Davidson于1986年提出了另一个假说[24]，他认为发生在LBCs上的转录为将来卵母细胞的成熟和胚胎发育提供必要的转录产物，这一假说越来越为科学家重视。可能存在这种情况，LBCs上的转录产物在核膜破裂前是隔离的，当核膜解体后进入了转录后的切割程序，形成两类成熟的编码和非编码RNA分子，这种现象在Masi和Johnson研究LBCs组蛋白的转录过程上所证实[25]。据此推测，成熟编码蛋白质RNA分子可以用于在胚胎基因组启动表达之前，早期胚胎发育所必需蛋白质的合成。至于大量的非编码微卫星序列的命运可以用现代分子生物学的信息来解释。在后生动物中，编码微卫星序列的DNA可以转录形成dsRNA前体，成熟后产生siRNA，这些siRNA是形成组成型异染色质所必需的。那么，可以推测，在拥有LBCs的动物中，非编码微卫星序列的转录产物同样可以dsRNA前体形式储存在卵细胞中，为早期胚胎发育提供siRNA以便维持异染色质的稳定，这种假设的前提是要探明微卫星RNA产物能否出现在受精之后胚胎发育的过程中[19]。值得注意的是拥有典型LBCs的生物胚胎发育过程大部分时间是离体发育，这与胎生的哺乳动物在发育环境上存在巨大差异，因此，在这类生物中LBCs转录与离体后胚胎发育过程是否存在更密切的关联性是值得深入探讨的。1.4灯刷染色体的表观遗传修饰与染色质重塑通过对两栖类和鸟类灯刷染色体的深入研究，我们基本了解了其整体表观遗传的状态。来自两栖类的研究发现这类染色体中包括染色粒和侧环不但缺少组蛋白H1，而且组蛋白H4都呈高度乙酰化状态，这是典型基因组DNA转录活化的特点，实验证明，乙酰化和甲基化修饰组蛋白的尾部都会导致侧环相应状态的改变[19]。关于对LBCs表观遗传修饰的理解一个典型的例子是来自于对6种鸟类卵母细胞LBCsZW的研究[26]。鸟类卵母细胞中性染色体ZW是一个仅通过着丝粒处相连的不对称二价体，Z染色体具有正常的LBCs形态，而富含重复序列的W则仅形成几个较大的染色粒，含有少量的侧环。进一步的研究发现W染色体具备了惰性染色体的特点，比如缺少乙酰化组蛋白H4，富含组蛋白H3K9和H3K27的二甲基化，几个大的染色粒都含有大量的异染色质蛋白1。这些因素共同导致了W染色体在鸟类卵母细胞的发育中高度凝缩的状态[19]。

尽管现在从整体上对LBCs的表观修饰有了一定的理解，但对该类染色体的“建立–维持–再凝缩”的机制了解很少。一个重要的事实是在两栖类和鸟类的LBCs上，不但缺少组蛋白H1，而且也未见参与减数分裂染色质凝缩的拓朴异构酶II。另外一个在维持LBCs形态方面发挥重要作用的蛋白是染色体结构维持（Structuralmaintenanceofchromosomes，SMC）蛋白家族，它们参与了黏连（Cohesin）复合体和凝缩（Condensin）复合体的形成。电镜结合免疫试验证明黏连复合体主要出现在姐妹染色单体两条染色质丝形成的轴上，后者主要在染色粒上发现。这说明，这两种复合体可能对维持LBCs的染色粒–侧环结构发挥重要作用[27]。最新的关于LBCs重建的实验来自将人类的注射进两栖类动物非洲爪蟾的卵母细胞中，结果发现染色体形成了典型的LBCs结构，这一方面说明了两栖类动物卵母细胞中含有重塑哺乳动物非活性染色体的所有因素，另一方面也说明哺乳动物卵母细胞染色体的失活并不是永久的遗传或表观遗传机制造成的。这个实验为进一步鉴定染色质重塑相关的顺式和反式作用因子以及解析其机制提供了研究材料[9]。

2灯刷染色体应用于遗传学教学的现状与思考

对于遗传学内容的传授离不开优秀的案例，生命科学的飞速发展也使得这些案例的内涵得到了丰富和扩展。以优秀案例开展遗传学教学工作可以将复杂的遗传学知识形象化和简单化，便于教师的讲授和学生的理解与记忆[3]，同样也可以使枯燥的遗传学学习变得妙趣横生。LBCs就是遗传学的一个优秀经典的案例，但在遗传学教学中出镜偏低。在作者教学所使用戴灼华等编写的《遗传学》课本中，以LBCs为案例介绍的内容很少[28]，仅在第二版第二章《遗传的细胞学基础》中，作为一种特殊染色体形态进行了简单介绍，一句“LBCs是在光学显微镜下直接观察并识别特殊位置上的单个基因转录活性极为理想的材料”让学生对该案例充满了遐想和期待，但本书后面的遗传学内容均没有发现该案例的身影，因此发掘和使用LBCs案例应用于遗传教学有十分重要的意义。

2.1灯刷染色体在遗传学教学中的拓展以LBCs为案例进行相关遗传学内容教学，我们应首先根据高校遗传学的培养目的和教学目标，在学生掌握了一定的细胞、生化和遗传知识的基础上，结合遗传学的进度逐步有序地加以介绍。在我所教授的遗传学课本中LBCs是作为一类特殊的染色体介绍给学生的，除了介绍了一点关于LBCs的发现和特点外，缺少更加详细的资料。正是由于其可视性的特点，学生除了可以容易的掌握其特殊染色体的特点外，也可以掌握一般染色体具有的特点。其实，随着研究的深入，其涵盖的遗传学知识也越来越多，形成和维持该特殊染色体的原因也越来越清楚。我们在教学过程中是这样介绍的：关于LBCs结构的认识是随着相关技术的发展而不断深入的。19世纪末发现LBCs并不偶然，那时的科学家用光学显微镜寻找适合的染色体材料去研究减数分裂和有丝分裂；随着时代的发展，科学家发现LBCs丰富而富有特色的结构适合细胞图的绘制；电镜和扫描电镜的发明更推动了LBCs结构和染色体组织的认识，知道了更细微结构的形态，比如对侧环结构的认识，发现了侧环结构的复杂性；免疫学和电镜技术的结合，使科学家认识到侧环是由最基本的单位RNP颗粒组成的，经过一步步的装配和折叠形成了不同外形特点的侧环；分子技术、免疫技术和电镜技术的综合运用，使人们认识到侧环白体中RNA主要是微卫星序列的转录产物，但也有少量单拷贝的编码序列RNA。由此引导同学们思考：既然LBCs的RNP基质中主要是编码非编码序列微卫星的RNA，它的作用究竟是什么呢？如果同学们已经知道了微卫星序列最终编码的siRNA参与了异染色质的形成和维持的话，自然会想到在LBCs“再凝缩”阶段可能会发挥作用。关于适合进行细胞图的绘制也可以根据技术的发展逐渐深入：在仅有光学显微镜的早期，只能根据大的界标如侧环、染色粒、着丝粒、端粒等进行简单的作图，用于区分不同的染色体、基因组甚至杂种；随着电镜技术的发展，对LBCs结构认识更加细致，可以绘制更加精细的细胞图；随着染色体涂抹技术的发展，可以将DN段定位到LBCs不同结构中，绘制更加实用的物理图，这将为进行全基因组测序更加全面的认识基因组特点奠定基础。关于LBCs形成和维持原因的介绍可以使学生理解和掌握染色质重塑方面的知识。早期在只有光学显微镜的条件下对它的认识一筹莫展，只能提出假说；但随着免疫技术和分子生物学技术的运用，才认识到存在一些事实：LBCs中组蛋白H1缺失，H4高度乙酰化，染色粒处富含组蛋白H3K9和H3K27的二甲基化，鸟类W染色体几个大的染色粒都含有大量的异染色质蛋白1等等。其实这离完全了解其产生机制还有很远的距离。为了让学生直观地掌握转录相关知识，也可以引入LBCs的相关内容。由于单个转录单位可视性的特点，所以可以直观容易地了解单个转录单位的结构、组成、长度、速率和分子互作等方面的知识。为了学生更容易地理解LBCs相关的遗传学知识，开设LBCs分离和鉴定实验是值得考虑的教学内容。现在国内常用的遗传学实验教材没有这个实验，国外也少有开展。我校生命学院关于该实验正在筹划中，所以待有了一定的进展后再向同仁汇报。更加详细的实验程序可以参照相关网站的内容。

篇5

发表在《科学》杂志上的两篇研究揭示啮齿类动物的中含有一定数量的RNA，这些RNA分子能够影响子代的代谢活动。由于这些RNA是帮助合成蛋白质的关键元件（即转运RNA），因此这一发现揭示了一类新型的遗传物质。来自西雅图西北太平洋糖尿病研究所的遗传学家约瑟夫・纳多认为这一发现十分的令人震惊，但也不是完全毫无可能。

这一项研究揭示了一类新的RNA分子――转运RNA。其中一项工作中，遗传学家奥利弗・ 兰度向雄鼠饲喂低蛋白的饲料，发现这些雄鼠细胞中参与胆固醇与脂肪代谢的基因表达水平上升。之后，他们分析了这些雄鼠中的成分，发现其中含有相当数量的转运RNA，并且证明了这些转运RNA是在经过附睾过程中积累的。

另外一项研究则是由中科院的一个研究组做出的。他们通过向雄鼠饲喂高脂或低脂的食物，之后将这些雄鼠的注入未受精的卵子中。之后，他们开始追踪后代的代谢活动的规律（这些后代小鼠均饲喂正常食物）。结果显示，饲喂高脂食物的雄鼠的后代虽然体型较瘦，但还是显现出了肥胖与糖尿病的相关症状：葡萄糖摄入异常，胰岛素耐受。为了证明是否转运RNA参与其中，研究者将这些转运RNA单独注入未受精卵子中并让其接受正常的受精。结果显示，即使单独注入接受高脂食物的雄鼠中的转运RNA，也会使后代产生代谢异常的症状。

如今，研究者需要回答“这些遗传性状是否稳定，能否通过改变饮食的方式矫正”。RN段的作用并不一定都是有害的，如果坏的饮食习惯能够遗传给下一代的话，那么我们有理由相信好的饮食习惯也能遗传下去。 父亲可能影响孩子脑发育

美国宾夕法尼亚大学的研究人员在国际学术期刊PNAS上发表了一项研究进展，他们在分子水平上发现了应激如何改变雄性小鼠的，并通过这种方式影响其后代对应激的应答情况。他们还发现这种变化是通过表观遗传学的方式或microRNA进行传递的，并非通过改变DNA。

在早期研究中，研究人员已经证实在之前通过更换笼盒或进行狐狸尿（捕猎者气味）暴露处理雄性小鼠，使其处于应激状态，其后代对应激的应答情况会存在障碍。研究人员将受到应激的雄性小鼠和未受到应激的雄性小鼠的进行对比分析，发现在应激小鼠中有9种microRNA表达出现升高。

为进一步证实这一结果，研究人员将这9种microRNA通过显微注射的方式注入小鼠受精卵，随后植入正常雌性小鼠体内进行繁殖，并以假注射或注射单个microRNA作为对照。当子代小鼠成年后，研究人员检测了这些小鼠对应激的应答情况。研究人员表示，检测结果与他们之前观察到的结果完全匹配。

当接受多microRNA注射的小鼠受到轻微应激，它们体内可的松水平更低，这表明这些小鼠在早期神经发育过程中存在非常广泛的变化。

研究人员对这几个microRNA的靶向mRNA进行了分析，结果表明来自母亲卵细胞的mRNA受到了microRNA的攻击，并导致这些受到攻击的mRNA水平发生下降，研究人员还特别指出，这些受到影响的mRNA主要编码参与染色质重塑的蛋白分子。

研究人员表示，他们接下来准备对导致microRNA释放的上游因子进行进一步研究以及是否能够通过给予奖励等方式对上述过程进行干预，防止雄性亲代将异常应激反应传递给下一代。 母亲遗传给女儿负责情绪调节的脑结构

篇6

比较行为学是比较医学的一个分支，是一门多学科、多层次相交叉的边缘性、综合性学科，通过本门课程的学习，可以提高学生对人类行为的更深层次的理解和认识，并通过研究动物模型的行为内涵，建立可以评价的行为研究方法与人类行为内涵的比较，进而为人类行为研究提供基础。比较行为学研究的主要内容包括行为的遗传学倾向、行为的生理基础、动物行为特点和研究方法、自发和社会行为研究方法、认知行为研究方法、摄食行为研究方法、阿尔茨海默病动物模型及研究方法、帕金森病动物模型及行为研究方法等。本课程不仅可以开阔学生的视野，增加对生物体行为的了解，也可以为学生进一步学习基础医学课程奠定基础。

2教学概况

吉林医药学院面向本科各专业开设了比较行为学选修课，内容涉及行为的遗传学基础、啮齿动物的行为生理学、动物行为特征及研究方法、啮齿动物的自发与社会行为研究、认知行为研究方法、摄食行为模型与研究方法、运动行为研究方法、跑台与动物模型运动研究、阿尔茨海默病动物模型及行为分析、精神疾病动物模型及相关行为学研究、帕金森病动物模型和行为研究方法等。选修课和必修课的性质不同，且学生多凭兴趣选取，所以在教学方法上可更加灵活多样，教学中采用多媒体结合视频的教学形式，且二者占用学时相同，因而更为生动地展现了相关行为学案例，同时教学中结合了课堂讨论、课后作业、课前提问等方式，不仅使学生加深理解，又激发了学生的学习兴趣，给学生更加深刻的学习氛围，开阔视野，达到很好的教学效果。课程考核采用作业和平时成绩相结合的方式进行。讲完相应的知识点，让学生根据知识点查阅资料，围绕知识点书写相关课题的近几年研究成果，完成作业，回收率达到100%。平时成绩主要考察学生平时课堂表现。课程结束后，对课程学习情况等进行问卷调查，了解学生对课程的学习情况以及意见和建议，不断完善课程教学。

3问卷调查

在课程结束时，对选修本课程的各专业学生进行问卷调查，范围包括2013级临床医学、医学检验、医学影像、护理学、预防医学、药学等本科各专业共124名学生，几乎涵盖了所有医学相关专业；调查内容主要包括选修该课程的原因、课程中印象深刻的内容、期望学习的内容等，期望通过调查能够了解学生选修这门课程的真正原因、在修习这门课程中的收获以及对这门课程更高的期望等，从而探讨这门课程在医学相关专业开设的重要性和必要性。发放124份问卷调查表，收回有效问卷117份，有效回收率为94%，调查主要项目内容及结果如下。

1）关于选择比较行为学课程原因的调查。结果显示，66%的学生是因为对这门课程感兴趣，因好奇而选修的学生占19%，只有5%的学生仅为修学分而选择该门课程，其他原因占10%。结果表明，多数学生（85%）在选择这门课程的时候是以兴趣爱好为主，说明医学相关专业学生对这门课程感兴趣或者好奇的程度非常高，也间接反映出在医学相关专业开设这门课程的重要性。

2）关于对印象深刻内容的调查。结果显示，学生对动物行为特征和人类相关疾病等方面的内容印象较为深刻，分别占到64%和36%，其他（表观遗传学等）占4%。提示多数学生对行为学方面的知识以及人类相关疾病方面的学习兴趣和效果较好，这些都是学生平时感兴趣但没有机会深入学习的内容，因而在课程结束后对相关内容印象非常深刻。

3）关于对期望学习的内容调查。结果显示，多数学生期望更多地了解人与人以及人与动物方面行为比较的内容（分别占21%、15%），说明学生在选修这门课程后，期望了解更多相关知识，这也反映出这门课程对学生的意义。从问卷调查结果中发现，医学相关专业的学生对比较行为学课程感兴趣程度非常高，一部分学生对这门课程不了解，因为好奇选择这门课程，更多的学生对这门课程是充满兴趣的，期望了解相关知识。而经过课程学习后，多数学生对课程内容掌握较好，尤其是关于动物行为和人类相关疾病方面的内容印象更为深刻，这些内容一方面是与生活和专业密切相关的，如自闭症、帕金森等人类相关疾病，另一方面学生对动物行为感兴趣程度很高，因此，学过之后印象极为深刻。而且多数学生对比较行为学课程内容提出一些新的要求和期望，也表明学生在学习过后，不仅了解和掌握了这门课程相关内容，而且期望学习更多，体现出很强的求知欲，而这种兴趣和求知欲正是学生在医学课程学习中最为缺乏的，也是医学教学改革中期望激发的。随着基础医学发展进步，各学科的知识不断扩张，学科之间的相互交叉不断衍生大量边缘学科和综合学科。比较行为学作为一门多学科、多层次相交叉的边缘性、综合性学科，与行为学、解剖学、遗传学、生理学、药理学、病理生理学、医学机能学、临床医学等有很深的关联性，能将基础医学教学中的很多学科联系在一起，从而加深学生对基础医学各学科的学习欲望，这正是这门课程开设的重要作用。

4意义

比较行为学与医学专业学生的基础课和专业课的学习关系密切，通过比较行为学的学习，可以帮助学生更加深层次地理解医学课程。如行为与遗传学密切关联，比较行为学可以帮助学生了解基因如何影响和控制行为；行为学与解剖学及生理学相关，每一个物种都会不断接受来自环境的各种刺激，为了生存和繁衍，必须具有可接受各种信息的感受器，还需靠效应器和内分泌系统对外界刺激做出适当的反应，通过比较行为学的学习，可以加深对解剖结构及相应生理学知识的理解；行为学与药理学、病理生理学及医学机能学有关联性，比较行为学研究中常用的各种动物模型，包括学习记忆相关的疾病动物模型如瞬膜条件反射模型、创伤性脑损伤动物模型、脑缺血模型、老年痴呆模型、帕金森病动物模型制备等，这些都需要药理学、病理生理学及医学机能学知识为支撑。在模型制备的基础上，还可以引导学生学习一些机能学实验，如研究学习记忆行为学的迷宫（Morris水迷宫、T型迷宫、放射状或辐射状迷宫、Barnes迷宫、高架十字迷宫）、场景性和提示性恐惧条件反射、被动和主动回避实验、物体识别实验、条件性厌食症、瞬膜条件反射、嗅觉任务实验及种群识别等实验。为适应21世纪医学科学和卫生事业发展的要求，很多高校陆续开展以器官系统为中心的课程教改模式，比较行为学作为各学科交叉的综合性学科，有利于基础与临床学科内容之间的结合，有利于提高基础医学课程之间的内在关联，有利于学生丰富知识与提高能力。

5结语

篇7

大量研究表明，通过与Wnt信号通路上相应的受体结合，DKK1对细胞的分化、增殖、迁移或癌变等特性进行调控，在肿瘤发生方面发挥重要作用。Wnt/β-catenin信号通路参与胚胎发育及肿瘤形成，同时与造血系统发育、造血干细胞自我更新及某些恶性血液病密切相关。当细胞分泌的Wnt蛋白与细胞跨膜受体卷曲蛋白(Frizzled)结合后，在辅助受体LRP-5/LRP-6的协同作用下，激活细胞内的信号转导，使胞质内散乱蛋白(dishevelled)发生磷酸化而活化。磷酸化的散乱蛋白抑制了GSK-3β的活性，使β-catenin不能与Axin-APC-GSK-3β等形成降解复合物，从而使胞浆内游离的β-catenin蛋白积聚，进入细胞核，与淋巴增强因子(lymphoid-en-hancingfactor，LEF)/T细胞因子(T-cellfactor，TCF)结合，形成β-catenin/TCF/LEF转录复合体，使下游靶基因如C-MYC、cyclinD1等转录和表达增高(附图)，最终促进肿瘤的发生。Mao等发现，DKK1作用通路是通过竞争Wnt蛋白结合LRP5/6受体而直接抑制Wnt蛋白活性，或通过含kringle结构域的Kremen受体间接与LRP5/6受体结合，从而形成三聚体复合物，降低Wnt蛋白向细胞内传导信号，阻断经典Wnt/β-catenin/TCF传导通路，抑制肿瘤细胞增殖和侵袭，诱导其凋亡。

一、DKK1甲基化与急性白血病

急性白血病(acuteleukemia，AL)是一种与表观遗传学相关的疾病，具有多基因、遗传学表型异质性特点。大量研究表明，AL的发生与DKK1基因表达异常有密切关系。DKK1基因甲基化，引起基因表达下调或沉默，其抑制Wnt信号通路作用失活，导致Wnt信号通路激活，进而引起肿瘤的发生。Griffiths等［9］研究表明，在169名原发性AML患者中，89%的患者骨髓冰冻样本或外周血组织样本有1个以上的抑制基因发生甲基化，其中DKK1甲基化率为16%，且其甲基化与AML患者的不良预后存在相关性;在检测的白血病细胞系(HL-60，K562，KG1，HNT34，KG1a，U937和HCT116)中至少50%的细胞都会发生DKK1甲基化。Valencia等［10］研究表明，在AML细胞系(kasumi-1，KGla，HL-60，THP-1)中DKK1基因都发生高甲基化，184例AML患者DKK1基因启动子区域高甲基化状态，甲基化发生率为32%。Suzuki等［11］研究发现，5例正常骨髓单核细胞样本DKK1不发生甲基化，而47例AML患者骨髓样本中DKK1甲基化率为29．8%，其中M2型病人更容易检测到DKK1的甲基化，甲基化发生率为42．3%，10个伴t(8;21)染色体易位的AML患者中有5人发生DKK1甲基化。Raji、Molt-3和SK-NO-1细胞系均可观察到DKK1甲基化，且多变量分析显示DKK1甲基化是不良预后的一个危险因素，与白血病的疾病进展有关，但病人的5年总生存率与是否发生DKK1甲基化没有明显的相关性;研究还发现，RUNX1/RUNX1T1，CBFB-MYH11或者PML-RARA融合基因常与DKK1甲基化伴随发生，均促进白血病形成，而存在FLT3/ITD突变的11个AML患者没有发现DKK1基因甲基化。这些结果显示，FLT3/ITD突变可能不与DKK1甲基化同时发生。Hou等［12］发现，在269例AML患者中，166人有1个以上的Wnt抑制基因发生甲基化，其中DKK1甲基化率为30．1%。这些研究表明所有的Wnt抑制基因的异常甲基化导致的甲基化上调可能是Wnt抑制基因失活的主要机制。国内朱珣珣等［13］研究发现，与正常对照组比较，AL患者DKK1基因mRNA表达显著降低，正常对照组单个核细胞标本不存在DKK1的甲基化，但AL患者中DKK1甲基化率为37．7%，其中急性淋巴细胞白血病(ALL)患者甲基化率为41．2%，AML患者中甲基化率为28．6%。一系列的研究发现，当DKK1基因启动子区域高甲基化，mRNA转录水平降低，DKK1蛋白表达降低，导致Wnt通路激活，从而引起AL的发生，且DKK1甲基化程度与病情的严重程度及预后有关。

二、DKK1甲基化与慢性白血病

慢性粒细胞白血病(CML)是具有Ph染色体和/或BCR-ABL融合基因阳性的造血干细胞恶性增殖性疾病。朱雅姝等［14］研究表明，脂肪间充质干细胞分泌的DKK1可以抑制慢性髓细胞白血病细胞K562的增殖。将DKK1基因用RNA干扰后与K562细胞共培养，可重新增加K562细胞Wnt信号通路中β-catenin表达，减弱对K562增殖的抑制作用。Zhu等［15］人研究发现，间充质干细胞分泌的DKK1蛋白是Wnt信号通路强有力的抑制剂，可以抑制K562细胞增殖;当DKK1基因被敲除或者使用抗体中和DKK1蛋白，DKK1对共培养的K562细胞的抑制作用则降低。Han等［16］研究表明，DKK1蛋白可以通过抑制Wnt信号通路，降低β-catenin含量，导致K562细胞凋亡增加，逆转最终急变期CML的骨髓间充质干细胞对K562细胞的保护作用，使β-cate-nin水平降低。Filipovich等［17］研究发现，尽管Wnt信号通路在CLL中激活，而健康的B淋巴细胞和CLL细胞表达的DKK1基因mRNA及LRP6水平是等量的，在CLL中DKK1可能不发挥作用。然而Moskalev等［18］人研究表明，在CLL中DKK1甲基化水平明显高于对照组，在EHEB和MEC-1细胞系中，DKK1甲基化发生率分别为68%和75%，12个CLL病人样本中DKK1甲基化发生率为34%。研究结果的差异可能由于选择的样本影响或者样本数量有限或者别的实验因素的影响，这需要进一步研究证明。这些研究表明，不同类型的慢性白血病中DKK1所起的作用可能不同，这为以后更深入的研究DKK1基因在慢性白血病中的功能提供参考。

三、白血病去甲基化治疗的新进展

去甲基化药物主要是指DNMT抑制剂。此类药物在小细胞肺癌、乳腺癌、白血病及骨髓增生异常综合征等疾病中的应用，获得了显著的疗效。去甲基化药物地西他滨(5-氮杂-2'-脱氧胞嘧啶，DAC)是一种天然的脱氧胞苷酸的腺苷类似物，特异性的DNA甲基化转移酶抑制剂，可逆转DNA的甲基化过程，激活沉默失活的抑癌基因，从而诱导肿瘤细胞向正常细胞分化或诱导肿瘤细胞凋亡。Moskalev等［18］研究表明，5-氮杂-2'-脱氧胞嘧啶在CLL细胞系中可以降低DKK1基因甲基化水平，然而并没有导致明显的DKK1基因的mRNA水平表达增加。Suzuki等［11］研究发现，当AML细胞株(SKNO-1)使用5-氮杂-胞嘧啶治疗4d后，观察到DKK1基因表达恢复，这提示DKK1甲基化抑制了DKK1基因表达。Va-lencia等［10］研究表明，地西他滨治疗AML后，DKK1基因的表达水平呈剂量依赖性增加。孟真等［19］研究发现，使用去甲基化药物三氧化二砷后在原本不表达抑癌基因SHP-1mRNA的HL-60细胞中，SHP-1得到表达，而高表达的原癌基因C-kit表达水平下降。当使用不同浓度的三氧化二砷作用后，SHP-1mRNA的表达水平呈剂量依赖性地上升，而C-kitmRNA的表达水平随剂量增加而下降。虽然地西他滨在白血病的治疗中取得了明显疗效，但由于使所有基因去甲基化，因此也有可能诱导肿瘤的发生。目前的研究主要是靶向诱导DKK1去甲基化，这在白血病中还没有新进展，但在多发性骨髓瘤已取得一定的成果。如针对DKK1蛋白抑制成骨细胞激活破骨细胞而导致的溶骨性病变，可使用DKK1的中和抗体、蛋白酶体抑制剂、多肽疫苗免疫治疗及调节因子等，这些方法均显示出较好的疗效［20］。另有研究表明，在结肠直肠癌中使用生物活性物质维生素D3可以通过增加DKK1基因表达来调控Wnt/β-catenin信号通路［21］。使用维生素D3(100nmol/L)治疗结肠直肠癌细胞株SW480-ADH，2d后肿瘤抑制基因DKK1表达增加，而致癌基因DKK4表达降低，其具体的机制还有待进一步研究证实，但这也为我们治疗提供了一个方向，或许在白血病治疗中也有一定的参考意义。

四、问题与展望

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关键词：证候；理论研究；临床研究；实验研究

DOI：10.3969/j.issn.1005-5304.2015.07.005

中图分类号：R228 文献标识码：A 文章编号：1005-5304（2015）07-0014-03

虽然证、证候及其相关概念在中医古典医籍中屡见不鲜，但多限于疾病临床特征阐释，并与诊断与治疗实践密切相关，而现代中医证候研究借助于循证医学、临床流行病学、分子生物学、数理统计学、天文学，以及其他相关交叉学科技术与方法，其研究范畴、研究方法、研究层次、研究意义等得到极大拓宽与深化，并在证候概念、证候标准化、证候动物模型等研究重点领域呈现出趋向性。

1 证候概念研究

证候概念研究一直是证候研究领域最为活跃的焦点，从证候及其相关概念的语义辨析，如对“症”“证”

基金项目：国家重点基础研究发展计划（2013CB532002）

“证候”涵义辨析[1]；到证候概念形成的哲学思辨，如证候概念形成的辩证逻辑分析显示，证候形成过程经历了从经验积累到前科学概念，从前科学概念到科学概念，进而与原有理论体系相融合的基本环节[2]，再到证候特性的现代科学诠释，如证候概念内涵的诠释认为，证候具有“内实外虚”“动态时空”和“多维界面”等特征[3]。上述研究从不同侧面揭示了证候概念的内涵和外延。也有观点认为，证候内涵应该是简单的，绝没有那些凭空想象出来的内涵[4]，而大多数学者认为证候属于复杂系统科学概念，应采用多学科交叉理论及方法，从时间及空间维度，阐释证候概念的不同层次涵义。笔者认为，证候概念既要着眼于证候本身及其解构单元研究，又不能脱离中医病症整体，从考察疾病整体特性出发，有助于把握证候的共性特征，而综合不同系统疾病证候个性特征，是全面揭示证候概念内涵和外延的必要条件。若能借鉴现代医学对疾病发生、发展、演变机理的系统生物学认识，对证候研究体系的构建更具有方法论的指导意义。

2 证候标准化研究

证候作为辨证论治理论的核心，其标准化是规范中医药学术理论体系的首要任务，证候标准化主要体现在证候概念标准化、证候名称标准化、证候分类标准化、证候诊断标准化等。目前，证候名称及分类标准化研究已有中华人民共和国国家标准《中医病证分类与代码・中医证候名称与分类代码》、中华人民共和国国家标准《中医临床诊疗术语证候部分》、中华人民共和国中医药行业标准《中医病证诊断疗效标准》，以及其他证候标准化研究成果，如《中医证候鉴别诊断学》等，但由于研究角度及知识体系差异，证候标准化成果间彼此仍有出入，使证候标准使用者莫衷一是。抛开证候标准化成果本身不谈，如何使其得到中医学界广泛认可和应用，更是一项艰巨而漫长的工程。由于现代中医药教育是中医药学传承与发展的主体，建议侧重向中医药教育推行证候标准化研究成果，逐步构建证候标准化乃至中医药学标准化体系。而证候分类标准化及证候诊断标准化研究，在挖掘古典医籍病证分类及临床诊疗经验同时，还应基于循证医学研究理念，注重紧密结合证候临床流行病学，合理设定证候分类及证候诊断标准。

3 证候动物模型研究

借助于证候动物模型来阐释中医证候实质、中药药效物质基础和中药药理机制，是实现中医药客观化和科学化的创新举措。证候动物模型采用单因素或多因素中医病因造模方法，或结合西医疾病模型，在实验动物上复制中医证候表现，如以0～1 ℃冰水刺激建立大鼠寒凝血瘀模型[5]，用慢性束缚方法建立大鼠肝郁脾虚证模型[6]，以半高脂饲料结合声、光、电刺激法建立大鼠气滞血瘀模型[7]等。但证候动物模型自身的局限性使其科学性受到一定质疑：①证候与疾病互为关联，但证候动物模型却将两者截然分开，先以手术、药物、理化等方法模拟疾病模型，再模拟证候模型，这有悖于临床证候实际表现；②证候造模方法差强人意，尤其是情志疾病的证候动物模型，难以模拟人体真实证候表现；③缺乏公认、客观、稳定、可重复的证候动物模型及指标验证体系；④大多数中医证候形成受内外因素影响，虽然证候动物模型也采用多病因造模方法，但只是模拟外环境因素作用，仍不能有效整合内外致病因素的综合作用。尽管目前的证候动物模型研究存在诸多问题，但对于中医证候生物学物质基础的筛选及评价来说，是不可或缺的重要途径和手段，建立符合中医病因病机特点的证候动物模型，仍是中医药现代化的迫切需求之一。

4 证候生物学实质研究

以现代生物学技术揭示证候实质是中医药现代化的有力手段，其研究思路首先是进行疾病证候分类，探讨客观指标与证候相关性，并筛选证候生物学标志物，如脏腑证候实质、阴阳证候实质、寒热证候实质、血瘀证候实质、表观遗传学证候实质等[8]。然而，随着对单一指标及有限指标群阐释证候系统性特征缺陷认识，以及系统科学被引入中医药现代研究领域，近年来倡导以基因组学、蛋白质组学、代谢组学等系统生物学技术平台开展证候实质研究[9]。虽然以现代科学技术手段及语言诠释中医证候属性及特征十分必要，但这种研究理念不应无限地应用于中医理论范畴的各个层次，而应明晰其适用性及局限性，如探寻阴阳、寒热等辨证纲领性概念的证候生物学标志物，其结论能否真正说明阴阳及寒热共性特征，或是以偏概全，只是某一脏腑、组织的阴阳及寒热个性特征，值得进一步商榷。所以，在证候概念内涵、证候分类及诊断标准化、证候动物模型等研究取得突破进展前，证候生物学实质研究证据尚缺乏足够力度。

5 证候临床流行病学研究

证候临床流行病学研究主要采用横断面调查进行，以德尔菲法设计证候专家调查问卷，获取临床专家对疾病证候特征的认识，如通过编制SARS中医证候特征及其演变规律专家调查问卷，以德尔菲法调整问卷结构及内容，以聚类分析、人工神经网络、转移概率矩阵等方法，归纳SARS证候特征及演变规律[10]。或以临床流行病学试验设计，如采用随机对照临床试验、队列研究等，结合证候量表，采集患者症状、体征及舌脉信息，通过中医师证候判定方法，或统计分析方法，获取反映疾病的证候要素特征及其靶位，如以多中心、随机、双盲、安慰剂对照试验研究观察840例儿童肺炎用药前后证候类型变化[11]。虽然已开展的多系统疾病证候临床流行病学调查研究对丰富疾病证候分布认识、提高临床辨证准确性及针对性等具有重要贡献，但也存在研究水平及质量参差不齐、研究细节设计不够规范、研究实施不够严谨等问题。其影响因素主要有：①证候调查问卷或证候量表设计的代表性及合理性。问卷或量表设计应切实反映研究目的，不应使证候信息采集者及被采集者对条目及量表内容产生歧义。②样本含量。通常证候研究需要大样本含量获得较高统计效能，但限于研究规模、人力及财力，目前开展的证候流行病学调查仍以小样本含量为主，少见大样本随机对照临床试验基础上的疾病证候特征调查。③证候信息采集的规范性及严谨性。采集者及被采集者应认真负责地填写、回答问卷或量表内容，并遵循规范化的信息采集流程及标准。④证候分析方法。应充分考虑研究设计、数据类型、样本含量等因素，选择适宜的证候分析方法，如小样本数据可选择随机森林或支持向量机方法。

6 证候临床疗效评价研究

证候研究主要目的是有效指导临床诊断和治疗，以提高临床治疗的效力及效果，但证候临床疗效评价方法一直是中医药临床研究难以取得共识的瓶颈问题。随着2002年《中药新药临床研究指导原则（试行）》[12]的颁布和实施，治疗前后症状积分改善的证候疗效评价方法得到广泛应用，但由于症状程度描述、症状赋分标准、症状评价标准等难以实现客观化，其合理性备受质疑，临床应用渐渐受到限制。因此，采取症状表现的“是”与“否”判定，或将症状的变化程度划分为加重、无明显变化、减轻、消失4个等级[13]，成为避免证候疗效评价主观因素影响的有力措施。随着数理统计方法与中医药学的不断交融，新的证候疗效评价方法及理念不断涌现，如基于相似匹配测度[14]、结局指标相关性[15]、疾病中医证候分类[16]等，丰富和拓展了中医药证候疗效评价的思路与方法。

中医临床实践历来强调个体化的辨证论治原则，但目前的证候疗效评价仍为固定的群体证候疗效评价模式，缺乏个体化证候疗效评价方法及研究实例。应建立符合中医药特点的方法学，并重点开展辨证论治个体化干预过程的临床信息采集与复杂数据分析方法、中医药个体化疗效评价方法研究，明确个体化临床信息采集是实施个体化证候疗效评价的前提。个体化证候疗效评价试验设计、非线性重复测量的证候数据分析方法是实现个体化证候疗效评价的关键环节，但需要在评价技术和方法上有所突破，才能引起证候研究者的切实关注。此外，现代中医证候临床研究普遍采用病证结合评价模式：①强调中医证候/症状改善，如感冒；②强调疾病疗效指标改善，如糖尿病、血脂异常等；③强调疾病疗效指标及中医证候/症状同时改善，如冠心病。因此，针对疾病类型不同，实施证候疗效评价也应该做到“有所为，有所不为”；同时，证候疗效评价需结合药物流行病学、循证医学、文献评价、数据挖掘及数理统计分析等方法，以解决证候疗效评价的复杂系统科学问题。

7 结语

随着中医药现代化和国际化进程加快，现代中医证候研究广度和深度呈扩大趋势，证候临床研究正在从整体评价向个体评价转变，证候研究方法正在从单一化向多元化发展，这要求我们应不断对已取得的证候研究成果进行归纳及集成分析，也要不断对证候研究的不足进行反思，及时修正证候研究发展方向，最终使证候研究成为揭示传统中医药科学本质的敲门砖。

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关键词: 高中生物自主学习能力提高

有些乡镇学校在高考验收成绩的时候考得比城市学校好, 并不是因为它们的教师学历高或能力强,这些学校的教师的各方面综合素质恐怕离许多的城市学校教师相差甚远,办学条件也有限,但这些教师重视了学生自主学习能力的培养,促进了学生主体意识的觉醒,使得教学质量明显改善。由此可见,提高学生的自主学习能力显得非常重要。自主学习,就是人有一定的自习能力和学习的意识,摆脱对他人的依赖。笔者结合高中生物教学经验,谈谈教师提高学生自主学习能力的几种方法。

一、体现教师的魅力

1.唤醒灵性。

每个学生的成长历程中知识的积累是需要一个过程的。初中生物让学生感受到生命的精彩,高中生物让学生从表观现象的感知延伸到对系统、细胞与分子的角度去分析。教师应唤醒学生对大自然的热爱,并为他们插上翱翔的翅膀,引导他们探索大自然的奥妙,放飞梦想。

2.创造快乐。

教学的过程应该是快乐的,启发式的教学让学生认识自身蕴藏的巨大潜力。教师应具备一双慧眼,发现快乐的源泉,与学生分享大自然带给我们的礼物,让学生感觉到学习的过程其实也是一种快乐的体验,使被动式的学习变为主动式的学习。

3.协调关系。

教师与学生的关系应该怎样确立?在课堂上教师的角色是一位学者。“人无完人,学无止境”,“三人行,必有我师”。在对学术的追求上,师生的关系是互助的。教师应该带着一颗谦虚的、不断进取学习的心与学生共同去探导科学,让学生认识到自己能超越教师,在发现新的问题时,也能很好地解决问题;课后与学生的关系是益友,了解学生学习的动态,在生活上更要给予一定的关怀,人文的关怀会让人备感心暖。

4.用心倾听。

倾听是尊重的一种最佳表示,表示你看重他们。倾听等于教师是在对学生说:“你的想法、行为与信念对于我都很重要。”如果教师想引导学生靠近正确的思维,最好的办法是听听他的意见。教师知道学生想法的出发点,分析问题时就能找到问题存在的关键,从而更好地解决问题。

5.内心微笑。

人是一种有感情的动物,动之以情、攻心为上是教师调动学生积极性的重要法宝。教师在整个教学过程都充满激情与热情,能够使学生感受到教师对生命科学的热爱,对教育事业的热爱和对生活的热爱。教师乐观、积极和进取的人生态度,会在学生中产生一种强烈的感染力和震撼力。

6.眼神恰当。

眼睛是反映人的内心活动的一扇窗子,它具有反映深层心理的功能。眼睛的动作一向被认为是最明确的情感表现。有些学生较内向,但对生物学深感兴趣,教师对此类学生提供、营造机会让他能充分地展现自己,给他一个肯定的眼神,这是对他最大的鼓舞。

二、实现适当的放手

高中阶段学生的特点是:思维的独立性、批叛性快速发展,不盲从他人意见,自我评价日趋成熟,自尊心增强,自我教育学习能力也有一定的提高。结合上述学生的心理特点,教师可开展丰富多彩的课外活动和新课程的教学工作,充分利用生物学自身特点开展生物学的课外科技活动和研究性学习,以快速提高学生的自学能力。例如搜集恶性肿肿瘤防治方面的资料;搜集有关试管婴儿的资料;调查学生之间的性状差异;开展关于转基因食品的辩论赛,调查场植物激素应用;用动物激素饲喂小动物的实验;调查昆虫外激素的应用,制作昆虫诱捕器;调查当地农业生态系统,设计良性循环的农业生态系统;尝试制作酸奶,等等。

课外活动对学生学习潜力会产生巨大的影响,学生成绩之所以不好,是因为他们信心不足,意志薄弱、智力较差、综合能力不强。有趣的、能给学生带来乐趣和成功的课外活动,能使他们在最大范围活动中感受到自己的能力。后进生在吸引人的、有趣的领域内掌握的知识和技能使他们在同学、家长面前“炫耀”,这是他们提升自信心的力量源泉。

教师要充分尊重每一个学生的兴趣,无论他的学习成绩如何,学习能力如何。在活动过程中教师要提醒学生注意活动内容与课堂知识学习的联系,或许在活动中要用到课内学到的知识,或许在活动过程中学到的方法可以应用于课堂学科学习。建立了这样的意识,学生不仅能快乐地作研究或者活动,而且学习成绩会很快地提高。

三、进行多样的引导

1.思维导图教学,处理好想象与联想的关系。

学生为了考试,被动地学习那些抽象、无趣的知识,健忘是很正常的事。教师在备课时,首先要想一想本节课有哪些知识跟实际有联系,在实际生活或生产中有应用,哪些方面有什么样的事例能让学生感兴趣。兴趣是课堂教学的生命线,教师只有抓住兴趣,才能提高教学效率。学生在生活中能够遇到但不能用已有的知识去解答的问题,最能吸引学生的注意力,使学生产生立刻要想知道的欲望,教师引导他们应用高中生物学的知识去解答可得到事半功倍的效果。例如笔者在教学中曾对溶酶体细胞器的作用与现实生活的一个现象紧密联系起来:以“鱼死后在什么时候清蒸味道最鲜美”的悬念设置导入,激发学生求知的欲望,收到了很好的教学教果。教师在教学中不断设置问题,引导学生学以致用,慢慢去体会生物体结构与功能相适应、生物体形态结构和功能与环境相适应的规律,生物体的组成物质和结构由简单到复杂的进化规律,生物体整体性、层次性规律,遗传部分的知识规律,等等。学生便会在不知不觉中自主地学习,不断探究并掌握学好这门学科的方法。

2.比较教学。

心理学的研究表明,意义记忆比机械记忆有更多的优越性,能识记得更快些,保持时间长久些。教师用比较法教学可以把复杂的知识简单化,把难以理解的材料容易化,使学生懂得知识的区别和联系,了解知识的本质特征,从而达到意义记忆,帮助学生巩固知识。例如对生物学概念的讲解,教师要加强对学生应用生物学专业术语简明扼要地概括生物学知识能力的训练,而且要坚持下去,这样学生的思维能力和解题能力就会不断提高。比较是一种复杂的脑力活动,教师运用比较法教学不仅可以使学生对所学的知识理解透彻,掌握牢固,而且能使学生逐渐学会总结出比较的一般方法。

四、提升业务素质

精湛的生物专业知识是生物教师科学素质的重要组成部分,也是生物教师与其他学科教师的本质区别。21世纪的中学生物教师应扎实地掌握好生态学、细胞生物学、微生物学、动物学、植物学、遗传学、分子生物学、生理学等专业基础理论和基础知识,了解本学科的基本结构、发展、现状及趋势,密切关注本学科的发展、关注社会热点问题,在内容把握上要与社会实践活动密切联系,发挥生物学的科技功能,促进科技的进步。生物学是一门以实验为基础的科学,生物史上每一次重大突破的取得,都和实验密不可分。高中生物教师应具备良好的实验研究能力和实验技能,例如研究课题的申请,实验设备的准备,仪器的操作、调试技能,生物标本的采集和制作技能,动植物的解剖和观察技能,显微标本的制作和观察技能,生物的养殖、栽培技术,生物简图的绘制技能,等等。面对新课程改革,教师应参与其中,正确引导学生学习探究、实践探究,使学生获得成功的体验,不断提高其自主学习的能力。

每一位教师应该不断激发学生的潜能,灌输自信给学生,不断激励学生,促进学生的成长,让学生喜欢挑战并勇于创新,并要求学生具有善于应变和开拓局面的本领,让学生最终能造福社会。

参考文献:

[1]刘恩山,汪忠.《生物课程标准(实验)》解读[M].南京:江苏教育出版社,2003.

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云南省委省政府高度重视米袋子建设，科技部门长期支持开展稻作研究开发工作。十二五期间，支持省科技项目82项，总项目经费8877万元。2015年省科技厅启动实施重大专项“云南高原粳稻种业产业化关键技术研究及应用”，投入财政资金900万元，。全省稻作科技工作者努力拼搏，在新种质创新利用、新品种选育、配套技术研发及先进技术走出去等五方面取得了重大进展。

一、新种质的发掘利用引领新发展方向

获发明专利20余项、发表研究论文60余篇（其中SCI收录20篇），代表性成果4项。

1、水稻雌性不育突变体的发现及应用研究

“对水稻雌性不育基因的发掘与利用在杂交水稻育种和种子生产技术上具有创新性。”杂交水稻之父袁隆平这样评价。雌性不育的利用将可能带来杂交水稻技术新突破。创建水稻FS+MS杂交稻育种新模式的实践意义：可以实现真正意义上的机械化制种，简化制种程序提高制种产量和纯度。

完成了该雌性核不育突变体基因FST的克隆、验证、表达及功能分析，深入全面剖析雌配子育性基因的分子和生物学功能及其条件型启动子基因诱导表达调控/操作路径。

同时，已成功创建了FS（雌性不育）+ MS（雄性不育）杂交水稻技术创新体系（FM-line），构建了相关的传统育种与分子育种的模式和技术，目前正在试验示范。

该雌性核不育基因功能与调控路径的阐明，将极有可能在水稻及单子叶植物雌配子与种子分子生殖发育学的理论上取得新突破并推动雌性不育性在杂交水稻育种上的利用。

2、长雄野生稻地下茎基因用于培育多年生水稻

两对显性互补基因控制长雄野生稻地下茎遗传，组装成约347M的长雄野生稻基因组，明确长雄野生稻和水稻进化分歧大约在19万年前。

像种果树一样种水稻

长雄野生稻起源于西非，拥有发达的地下茎，有较强的病虫害抗性，为多年生草本植物。云南省农科院粮作所研究员陶大云与云南大学农学院研究员胡凤益，利用幼胚挽救的方式成功配置，并获得了RD23/长雄野生稻杂交种F1代，选育很多后代群体。同时，利用长雄野生稻地下茎的多年生性状，培育了一系列多年生品种。多年生水稻可以越冬，而大多数再生稻不能越冬。

目前，多年生水稻已商业化推广5000亩，在普洱、孟连、景洪、勐海等地试验种植，有些品种多年生性强，一次播种可收割四五年；具有很好越冬能力，产量表现稳定。去年早稻亩产449.5千克，晚稻亩产450.2千克。

在西双版纳等双季稻地方，这种多年生水稻一年可收割两次，而在单季稻地方，一年只能收割一次。今年将在昆明、玉溪等地推广种植，看看多年生水稻是否也适合这些地方。

3、利用野生稻育成了新品种并通过审定

合系35与元江普通野生稻杂交，F0代种子在实验室进行胚挽救成F1代苗，经回交2次，自交若干次，进行单株和系谱选择育成的粳、籼型常规水稻品种。

云资粳41号：累计推广20.4万亩，亩增产40kg，新增产值2392.6万元。

云资籼42号：累计推广15.5万亩，亩增产65kg，新增产值3022.5万元。

4、完成野生稻测序为发掘新基因打下基础

在国际上，首次完成稻属7个AA基因组物种的精细图谱，奠定了云南科学家在稻种资源与基因组学领域的世界领军地位，为高效发掘与利用野生稻丰富的基因资源提供了强大的平台。

同源多倍体水稻的多倍化与DNA 甲基化关系的表观遗传学研究取得重要进展：二、四倍体水稻的大部分基因表达水平没有差异，四倍体水稻没有因为基因拷贝数目的倍增而表现出剂量效应，转座子 DNA 甲基化水平在基因组范围内表现出广泛的差异，四倍体水稻 DNA 转座子的 CHG 和 CHH 甲基化水平普遍升高，同时伴随着 siRNAs 丰度的增加。DNA 转座子甲基化水平的升高抑制转座子邻近基因的表达，使得尽管四倍体水稻基因的拷贝数目增加但大部分基因表达量维持在与二倍体相当的水平，表现出剂量补偿效应。

克隆了栽培稻种间杂种不育基因――架起了种间基因交流的桥梁：精细定位了杂种不育基因S21、S37（t）、S38（t）、S39（t）；克隆了S21、S39（t）基因；明确了S1、S19、S20、S37（t）、S38（t）、S39（t）在克服种间杂种不育的作用。

水稻陆生适应性研究获得新进展：发现水稻和陆稻适应旱地生长的理论，为耐旱水稻遗传改良提供理论依据。

二、新品种选育应用亮点纷呈

建设省级水稻创新团队和全省水稻产业技术体系（10+20），十二五以来育成水稻品种58个、陆稻5个，获省部级科技成果奖 17项，获得国家植物新品种权19项，发表研究论文92篇，示范推广4500万亩，新增稻谷10亿kg，社会经济效益达30亿元。形成以下五个方面的代表性成果。

1、常规粳稻品种选育成绩卓著

云粳29号粳稻优质香软米品种：2015年省主推品种，云南省首批粳稻香软米品种，稻米食味品质优异，第十三届全国粳稻米大会、第二届全国优质食味米峰会评为“优质食味粳米”，是获得该称号的首个高原粳稻优质米品种。年最大推广面积40多万亩，平均亩产650kg左右，比当地主栽品种亩增产40多kg。

楚粳28号超级稻：百亩方平均亩产1002.1kg，创粳稻百亩平均亩产世界纪录累计推广1039.6万亩，平均亩产 716.2kg，新增稻谷7.6亿kg，新增产值23.4亿元 ，云南省科技进步一等奖。是国标一级优质米。

楚粳39号优质软米：稻米食味品质优异，示范平均亩产720.1kg，比当地主栽品种亩增52.1kg，增产7.8%，累计推广1039.6万亩，平均亩产 716.2kg，新增稻谷7.6亿kg，新增产值23.4亿元。获云南省科技进步一等奖。

楚粳37号：产量高，百亩方亩产974.1kg，最高1038.3kg。累计推广8万亩，平均亩产720.1kg，比当地主栽品种亩增74.5kg，新增稻谷596.3万kg，新增产值1848.6万元。是国标二级优质米。

云粳39号长粒型香米：国标二级优质米，高产优质相互结合。平均亩产716kg，最高亩产990kg。已推广面积10万亩，使用前景广阔

云粳26号早熟耐干旱： 2012年农业部主推品种。云南和四川审定，云南省中海拔粳稻品种区试对照种，是国标三级优质米，推广面积超过100万亩，增产稻谷1000多万kg。早熟优质，产值高，适宜机插秧和熟制安排。

凤稻23号：2015年省主推品种。云南省高海拔粳稻区试对照品种，年推广面积31万亩，比原主栽品种均亩增产67.0kg，新增产值6432万元。

凤稻29号： 2015年省主推品种.省区试比对照合系41号亩增产158.2kg，增32.9%，年推广15万亩左右，平均亩产650.0kg。

2、杂交粳稻品种选育取得新突破

滇禾优34优质高产：国标三级优质米。 在云南、贵州、湖南、四川、河南、陕西等粳稻区累计推广50万亩以上，增产稻谷1300多万kg。

米质优，稻谷平均价格比对照品种每公斤多0.5-1.0元，增产增收效果显著。

3、常规籼稻品种选育成效显著

文稻11号：国标三级优质米，2015年云南省主推品种。2013-2015年累计推广51.7万亩，平均单产563.8kg，比对照亩增10.9%，增产2853.8万kg，新增产值1.28亿元。

文稻16号：国标二级优质米。两年区试平均亩产612.5kg，比对照红优7号增产7.2%，综合表现好。

文稻13号：2年区试平均亩产609kg，比对照增产10.2%，居参试品种第一位。

临籼23 ：国标三级优质米。2011-2015年累计推广20万亩，单产550-700kg，较对照临优1458亩增30-50kg。

临籼24 ：国标三级优质米。2011-2015年累计推广30万亩，单产600-700kg，产量接近杂交稻。

4、高寒稻区品种选育取得重要进展

丽粳系列品种在海拔2200米以上稻区表现出较好的耐寒性和丰产性。十二五期间，示范推广59.1万亩，平均亩产460.5kg，比主栽品种亩增产25.9kg，新增稻谷1530.8万kg，新增产值4592.4万元。

丽粳9号：2013年在海拔2670米的“水稻世界屋脊”的宁蒗永宁种植示范，创造亩产447.72kg的当地高产纪录。2014年百亩示范区平均单产达367.82 kg，较当地平均亩增产高达50.9%，创低纬度、高海拔的高寒稻作区水稻新品种百亩连片产量最高纪录。

5、陆稻品种选育取得新进展

增加了山区粮食的多样性、饲草多样性，提高复合产量；增加了与主要经济作物的轮作模式，解决了山区农作物单一，粮、畜争地，粮、烟争地等矛盾。

三、节肥控水机械化生产技术应用范围迅速扩大

获科技成果奖 5项，其中国家级2项，省部级3项；获发明专利2项；发表研究论文15篇；示范推广1440万亩，平均每亩增产稻谷72.2kg，新增产值30亿多元。取得以下三方面的代表性成果：

1、水稻精确定量栽培

建立了云南立体生态稻区的水稻叶龄模式图；明确了我省800kg/亩以上水稻百公斤籽粒需纯氮量粳稻为1.9±0.1kg，籼稻为1.7±0.1kg；提出适宜我省水稻高产的水稻均衡施氮法，基肥：分蘖肥：促花肥：保花肥为1：1：1：1；实现“高产、优质、高效、生态、安全”的综合目标。

创造了三个全国第一：创造了百亩连片亩产1067.5kg的新纪录（2015年）；创造1亩单产1287kg的高产记录（2006年） ；创造了万亩连片平均亩产量800kg的高产纪录（2009年）。

精确定量栽培技术效果显著：十二五期间累计推广1440.1万亩，平均单产658.3kg，比常规栽培技术亩增产72.2kg，增12.3%。此外，每亩节省化肥20%， 节约成本30-60元。

2、种子包衣加工取得新突破

筛选出一批适于云南水稻生产使用的种子保健处理的高效、安全的药剂，国家科技进步奖1项。

3、机械化生产技术迅速扩大

机械化、工厂化育苗技术推广迅速扩大，在禄丰、版纳、芒市获得成功。

四、杂交稻繁育及特色稻米生产技术更上一层楼

两系核不育系繁种产量创世界纪录，滇型杂交稻繁殖制种技术全国领先，获省级科技成果奖 2 项，获发明专利 4 项， 15 篇。

1、两用核不育系繁殖产量创世界纪录

水稻两用核不育系Y58S繁殖高产田块亩产量达743.8公斤，创下水稻两用核不育系繁殖的世界最高亩产纪录。

2、形成了具有自主知识产权的滇型杂交粳稻育种技术体系

杂交粳稻繁殖制种技术达到全国领先，规模化不育系繁殖产量220kg/亩以上，规模化杂交稻制种产量230kg/亩以上。

3、特色稻米选育取得新进展

云粳37号 ：粳稻香软米新品系，稻米食味品质特别优异，是众多大米企业作为优质米开发的首选品种。云粳37号同时还在缅甸规模化生产。

云光109 天然配方米：贵州省区试比对照增产13.04%，“十二五”累计推广121.3万亩。

4、六大名米打造特色稻米品牌

遮放贡米、八宝贡米、卧龙谷香软米、墨江紫米、梯田红米、勐海香米。

五、云南稻作成果辐射周边国家和省区

杂交稻品种在省外国外推广应用，常规粳稻品种辐射到周边省份。

1、杂交稻品种在省外开花结果

云光17号：优质软米。云南省审定，贵州省认定，2010-2012连续3年农业部推荐为主导品种。获云南省技术发明二等奖。

国外推广主要品种

1、金瑞良种 香飘一带一路

云光14号通过越南审定，在越南注册商标。两系杂交稻在越南、老挝、缅甸、印尼示范推广，累计推广面积100万亩。在当地建立了育种试验站。

2、常规品种在省外广泛应用

2009年，云粳26号通过四川省审定；2011年云光109通过贵州省审定；2013年楚粳28号通过四川省审定。

云南粳稻品种在四川省凉山州和贵州省毕节市等地种植面积占当地种植面积的50%以上。

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数读成绩

据不完全统计，“十二五”期间：

云南稻作研究工作获得包括973计划、863计划等支持项目30项。

发表科技论文近200篇（SCI收录24篇）；

省科技计划支持项目82个，支持经费合计8870万元。