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分子生物學(xué)起源范文1

關(guān)鍵詞園林植物;同源四倍體;多倍化;遺傳特性

一個物種生物體內(nèi)細(xì)胞染色體組數(shù)達(dá)到3組或3組以上時，稱為多倍體。多倍體作為高等植物中存在的一種普遍現(xiàn)象，在園林植物中廣泛存在，如景天科、薔薇科、錦葵科、禾本科、鳶尾科內(nèi)多倍體種特別多。細(xì)胞核內(nèi)染色體組加倍以后，常帶來一些形態(tài)和生理上的變化，這些改變都與基因劑量有關(guān)。一般表現(xiàn)在葉大、莖粗、花大、色濃;育性低;抗逆性強(qiáng);碳水化合物、蛋白質(zhì)、維生素、植物堿等表現(xiàn)偏高。如四倍體紫羅蘭、桂竹香芳香性強(qiáng)、蜜腺多。自然界的多倍體的產(chǎn)生多出現(xiàn)在分布區(qū)的一些邊緣地帶，多在氣候條件惡劣的地區(qū)，這些地區(qū)多倍體的出現(xiàn)常伴隨著抗逆性的相對提高，如報春花原產(chǎn)溫帶，我國云南很多，原始種為二倍體，而新生的異源四倍體分布在二倍體區(qū)域內(nèi)的高山上，三倍體和八倍體分布在更北或更南的高山上，而十四倍體生長在極地。20世紀(jì)30年代，自人們發(fā)現(xiàn)用秋水仙素誘導(dǎo)多倍體的方法以來，育種家們在植物倍性育種方面作出了較多的探索，形成了一些人工多倍體的商業(yè)品種。在花卉方面，矮牽牛、金魚草、雞冠花等多倍體植物多表現(xiàn)為葉片肥厚、花色艷麗、花期長、花瓣多等特點，觀賞價值得到了提高;林木方面，四倍體桑樹及刺槐在生長量及抗逆性方面都較之二倍體對照有了較大提高。

同源四倍體育性的降低是由多方面原因引起的，既有同源四倍體核內(nèi)染色體在減數(shù)分裂時，染色體間配對不正常致使育性降低，也有其他原因。植物的育性主要受核內(nèi)染色體減數(shù)分裂及雌雄配子的育性、授粉受精過程等方面的影響。由于染色體倍性的變化，植物同源四倍體在前述幾個方面較其起源二倍體均有所差異。植物同源四倍體的染色體倍性的變化或其變化過程而造成同源四倍體遺傳物質(zhì)或遺傳物質(zhì)之間的互作效應(yīng)在DNA水平上與其起源二倍體的差異，研究這些變異有益于從分子水平上揭示同源四倍體表現(xiàn)型變異的原因。

1同源四倍體與相應(yīng)二倍體核DNA、雌雄配子育性、受精過程的差異

1.1同源四倍體與其起源二倍體DNA遺傳結(jié)構(gòu)的差異

隨著細(xì)胞生物學(xué)和分子生物學(xué)的不斷發(fā)展，人們把細(xì)胞生物學(xué)和分子生物學(xué)分析技術(shù)引入到同源四倍體DNA遺傳結(jié)構(gòu)變異分析工作之中。從報道的若干植物種類分析結(jié)果可以看出，在基因和同工酶水平上，同源四倍體的DNA遺傳結(jié)構(gòu)與其起源二倍體均有不同程度的差異，表現(xiàn)為DNA分子標(biāo)記或同工酶的電泳圖譜與起源二倍體相比有特異性譜帶的增減。綜合產(chǎn)生上述差異的原因可歸納為以下2點:一是非加倍因素。即伴隨著染色體加倍而產(chǎn)生的染色體結(jié)構(gòu)變異、基因突變及重組、核-質(zhì)之間及合子胚與胚乳之間協(xié)調(diào)關(guān)系的變化等[1]。二是加倍因素，即純粹的染色體數(shù)目增加。桑樹二倍體(2n=2x=28)與其同源四倍體(2n=4x=56)在遺傳結(jié)構(gòu)上的AFLP分子標(biāo)記結(jié)果表明，經(jīng)秋水仙素誘變得到的同源4x與2x在DNA分子遺傳結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生了一定程度的變異，但2x與同源4x間的遺傳差異小于種間差異[2]。

1.2雌雄配子的育性及授粉受精過程的變異

由于減數(shù)分裂的不正常，同源四倍體的雌雄配子的育性均低于其起源二倍體，不同植物種類和同種植物不同類型或品種之間的配子敗育率和敗育方式不同。同源四倍體的一部分花粉是雙單倍體，因而其體積多大于起源二倍體植株的花粉(單倍體)。同源四倍體的胚囊結(jié)構(gòu)也因倍性的改變而發(fā)生了變異，表現(xiàn)為配囊內(nèi)的卵細(xì)胞數(shù)量增加、助細(xì)胞及反足細(xì)胞的有無及形態(tài)的不相同等。柑桔同源四倍體花粉育性和花粉粒大小的測定結(jié)果顯示，其花粉育性平均為36%，約為起源二倍體(62%)的60%，花粉粒體積平均為起源二倍體的2倍或雙親之和[3]，南荻同源四倍體花粉直徑比起源二倍體花粉大20.65%[4]。

2同源四倍體結(jié)實率(或育性)降低的原因及其隨世代推移的變化

2.1結(jié)實率降低的原因

一般認(rèn)為，異常的減數(shù)分裂行為、花器結(jié)構(gòu)異常及環(huán)境條件不適均可導(dǎo)致同源四倍體的結(jié)實率(或育性)降低。李愛華等[5]以同源四倍體黃花菜新品系HAC-大花長嘴子花為材料，觀察其花粉母細(xì)胞減數(shù)分裂行為，結(jié)果表明:在減數(shù)分裂不同時期出現(xiàn)異常現(xiàn)象，雙線期和終變期見到四價體、三價體、二價體、單價體;中期Ⅰ、后期Ⅰ和末期Ⅰ均出現(xiàn)落后染色體，后期Ⅰ見到染色體橋和斷片;中期Ⅱ、后期Ⅱ和末期Ⅱ有染色體不同步分離及不等分裂等現(xiàn)象;四分體時期還出現(xiàn)多分體以及多核現(xiàn)象;因此認(rèn)為同源四倍體減數(shù)分裂不正常是造成四倍體黃花菜部分不育及結(jié)實率低的主要原因。四倍體育性隨世代的推移會有逐步改善的趨勢。

2.2葉綠體和線粒體及其與核基因的關(guān)系

細(xì)胞質(zhì)內(nèi)的細(xì)胞器對植物的生長與生殖也有重要的影響，其中葉綠體和線粒體具有重要的地位。葉綠體和線粒體具有自己的DNA，能夠自我復(fù)制，但其復(fù)制與功能受核內(nèi)基因的影響。崔彬彬等[6]利用7個毛白楊不同親本起源的三倍體無性系和3個二倍體無性系對葉綠體大小、數(shù)目、單位體積葉綠體DNA含量和單個細(xì)胞葉綠體DNA含量等性狀進(jìn)行了研究。結(jié)果表明:大部分三倍體毛白楊與二倍體親本在葉綠體大小上差異不大;葉綠體數(shù)目則隨著倍數(shù)的增加而增加，其中卵細(xì)胞染色體加倍成功的三倍體達(dá)到極顯著水平，在單位體積、單個細(xì)胞葉綠體DNA含量方面，花粉染色體加倍的三倍體比卵細(xì)胞染色體加倍的三倍體變異更加顯著，其中單位體積葉綠體DNA量的增加與單個細(xì)胞DNA量成正比，而與單位體積葉綠體數(shù)目關(guān)系不大。總之，加倍前后毛白楊葉綠體性狀的變異，并不完全隨著倍性的增加而增加，與親本的特性關(guān)系密切，有偏母性遺傳趨勢。大多數(shù)同源四倍體育性(或結(jié)實率)較其起源二倍體均有不同程度的降低。以前的解釋是由于四倍體核內(nèi)的染色體不規(guī)則分離造成的。但是四倍體育性隨世代的推移會有逐步改善的趨勢。線粒體有細(xì)胞“動力工廠”之稱。另外，線粒體有自身的DNA和遺傳體系。植物線粒體基因組可以編碼許多基因，如擬南芥線粒體基因組已鑒定出57個編碼基因。大量研究結(jié)果表明:線粒體基因組是細(xì)胞質(zhì)育性因子的載體。大多數(shù)同源四倍體育性(或結(jié)實率)較其起源二倍體均有不同程度的降低。以前的解釋是由于四倍體核內(nèi)的染色體不規(guī)則分離造成的。可能與其線粒體的變化有密切關(guān)系。

3結(jié)語

綜上所述，由于染色體加倍過程中的加倍因素和非加倍因素的影響，使得同源四倍體的DNA遺傳結(jié)構(gòu)較其起源二倍體產(chǎn)生了變異，這種變異必然會導(dǎo)致同源四倍體的表現(xiàn)型發(fā)生相應(yīng)的變異。就同源四倍體的生殖特性而言，表現(xiàn)型的變異集中表現(xiàn)在以下幾個方面:一是由于減數(shù)分裂的不正常，使得同源四倍體的雌雄配子的育性均低于二倍體;同源四倍體的花粉粒的體積明顯大于二倍體植株的花粉;同源四倍體部分胚囊內(nèi)的卵細(xì)胞、助細(xì)胞及反足細(xì)胞數(shù)目有所增減。二是同源四倍體自交繁殖過程中，會出現(xiàn)花粉的萌發(fā)及生長速度較慢、花粉管的形態(tài)部分畸形、部分極核受精過程異常(精核與極核不能融合、兩極核不能融合、極核雖融合但不分裂)、胚胎死亡、胚乳游離核發(fā)育不同步以及胚乳細(xì)胞化異常等現(xiàn)象。三是大多數(shù)同源四倍體育性或結(jié)實率會有不同程度的降低，但降低的程度有因自交繁殖世代的推移而逐漸減小的趨勢。四是細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)的不平衡。五是就一些植物種類而言，同源四倍體較其起源二倍體有較好的遠(yuǎn)緣雜交親和性。

關(guān)于植物同源四倍體生殖特性及DNA遺傳結(jié)構(gòu)變異的研究雖然已做了大量工作，但仍存在進(jìn)一步努力的空間:如質(zhì)核基因間的平衡;DNA遺傳結(jié)構(gòu)變異;加倍因素和非加倍因素效應(yīng)目前的結(jié)論仍停留在混合分析狀態(tài)，若能把二種效應(yīng)分開進(jìn)行研究分析，其研究結(jié)果將會對遺傳學(xué)起重要的參考和啟迪作用。

4參考文獻(xiàn)

[1] 李樹賢.植物同源多倍體育種的幾個問題[J].西北植物學(xué)報，2003，23(10):1829-1841.

[2] 王卓偉，余茂德，魯成.桑樹二倍體及人工誘導(dǎo)的同源四倍體遺傳差異的AFLP分析[J].植物學(xué)通報，2002，19(2):194-200.

[3] 鄧秀新.柑桔同源及異源四倍體花粉育性研究[J].園藝學(xué)報，1995，22(1):16-20.

[4] 何立珍，周樸華，劉選明，等.南荻同源四倍體的研究[J].遺傳學(xué)報，1997，24(6):544-549.

分子生物學(xué)起源范文2

關(guān)鍵詞：食品毒理學(xué) 課堂教學(xué) 實踐教學(xué) 考核

中圖分類號：R114-4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-5336（2015）02-0084-01

毒理學(xué)起源很早，可以分為古代毒理學(xué)，啟蒙時代及中世紀(jì)毒理學(xué)和現(xiàn)代毒理學(xué)。食品毒理學(xué)是毒理學(xué)的重要分支，食品毒理學(xué)是研究食品中外源化學(xué)物的性質(zhì)、來源與形成以及它們的不良作用，并確定這些物質(zhì)的安全限量和評定食品安全性的科學(xué)[1]。它就是從毒理學(xué)角度，研究食品中可能含有的外源化學(xué)物質(zhì)對食用者健康的危害，檢測和評價食品（包括食品添加劑）的安全性或安全范圍，從而達(dá)到確保人類健康的目的。食品毒理學(xué)是中國計量學(xué)院食品質(zhì)量與安全專業(yè)的核心課程，課程設(shè)置在大二第一學(xué)期。要求學(xué)生掌握食品毒理學(xué)基本的概念、理論、原理；能動手操作毒理學(xué)相關(guān)的基本實驗。為此，我們主要進(jìn)行如下相關(guān)改進(jìn)。

1 理順與其他課程內(nèi)容的關(guān)聯(lián)，優(yōu)化課堂教學(xué)

根據(jù)教育部提出的要培養(yǎng)21世紀(jì)需要的基礎(chǔ)扎實、知識面寬、能力強(qiáng)、創(chuàng)新型人才的總體要求[2]，在制定食品毒理學(xué)的教學(xué)計劃和大綱的過程中結(jié)合現(xiàn)代現(xiàn)代食品科學(xué)與檢驗檢疫發(fā)展方向和社會需求，吃透教材，廣泛調(diào)研和征求用人單位意見和建議，電話回訪畢業(yè)生的學(xué)習(xí)滿意度和建議，并請相關(guān)專家進(jìn)行論證，最終制定了較合理的教學(xué)大綱和培養(yǎng)計劃，使學(xué)生重點學(xué)習(xí)基本理論、基本原理，同時有較強(qiáng)的實驗動手能力。修改后的教學(xué)大綱中該課程總課時為48課時，包括理論教學(xué)課時32課時，實驗教學(xué)課時16課時。

我們采用的是教育部高等學(xué)校輕工食品學(xué)科教學(xué)指導(dǎo)委員會推薦教材《食品毒理學(xué)》，劉寧教授主編。該教材內(nèi)容可分為三大塊：第一部分為緒論；第二部分為基礎(chǔ)毒理學(xué)；第三部分為食品中常見毒性物質(zhì)的分析。在梳理我校食品質(zhì)量與安全專業(yè)的課程后發(fā)現(xiàn)，食品毒理學(xué)的第三部分內(nèi)容與食品安全學(xué)、食品衛(wèi)生與檢驗重復(fù)內(nèi)容較多，且食品安全學(xué)和食品衛(wèi)生與檢驗是大三課程。在課時有限的情況下，將食品毒理學(xué)的第三部分內(nèi)容食品中常見毒性物質(zhì)的分析所涉及的知識安排到食品安全學(xué)和食品衛(wèi)生與檢驗課程中。食品毒理學(xué)32個課堂教學(xué)主要集中在基礎(chǔ)毒理學(xué)上。要求學(xué)生掌握食品毒理學(xué)的概念，研究的內(nèi)容，了解并能夠掌握食品中外源化學(xué)物的來源、分布、形態(tài)及其進(jìn)入人體的途徑與代謝規(guī)律，影響中毒發(fā)生和發(fā)展的各種條件；化學(xué)物在食品中的安全限量；食品中化學(xué)物的急性和慢性毒性等。

在課堂教學(xué)中，加強(qiáng)和重視緒論的引導(dǎo)、啟發(fā)作用。激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，激發(fā)其好奇心，求知欲。羅列近年國內(nèi)外食品安全上重大事件，指出毒理學(xué)研究的首要目的和最終目的。如通過實例導(dǎo)入瘦肉精和中毒事件，該類事件學(xué)生或多或少都有所了解，但絕大部分是一知半解。在通過中毒實例介紹后，引入下列問題：瘦肉精的作用機(jī)制，中毒機(jī)制，檢測方法，其LD50的計算，急性毒性的分級評價。讓學(xué)生通過一個經(jīng)常聽說但只知皮毛的例子，對該課程要學(xué)習(xí)的內(nèi)容有直觀的認(rèn)識。通過對瘦肉精毒作用機(jī)制的講解，讓學(xué)生認(rèn)識到，食品毒理學(xué)和其他學(xué)科有很大的關(guān)聯(lián)性，如生物化學(xué)，分子生物學(xué)，細(xì)胞生物學(xué)。鼓勵學(xué)生同時努力學(xué)習(xí)其他課程。在緒論教學(xué)部分向?qū)W生簡單介紹筆者自身在博士學(xué)習(xí)階段和工作以來相關(guān)研究、和獲得的項目資助，借此向同學(xué)表明，現(xiàn)在進(jìn)行食品毒理學(xué)領(lǐng)域的研究仍大有可為，該領(lǐng)域很多理論和應(yīng)用的問題有待大家去解決。

2 開設(shè)整體性、綜合性實驗，優(yōu)化實踐環(huán)節(jié)

毒理學(xué)研究的方法包括4類，分別為：體內(nèi)實驗（動物實驗）、體外實驗、個體觀察和流行性病學(xué)研究。其中動物實驗是食品毒理學(xué)實驗的基礎(chǔ)和核心，但食品質(zhì)量與安全專業(yè)學(xué)生并沒有動物學(xué)、解剖學(xué)生理學(xué)的基礎(chǔ)。這就要求我們在實驗課實施過程中，既要注重基本的動物操作實驗內(nèi)容，又要使學(xué)生掌握食品毒理學(xué)實驗技能。經(jīng)過課題組老師反復(fù)討論和請校外專家把關(guān)，我將16個課時的實驗課設(shè)置為四個實驗，分別為：小鼠實驗的基本操作，樂果的小鼠急性毒性實驗，小鼠肝臟、血清中谷丙轉(zhuǎn)氨酶活性的測定和細(xì)菌回復(fù)突變實驗。其中前三個實驗室連貫性、整體性實驗。第一個實驗讓學(xué)生熟悉小鼠實驗的基本操作，包括：小鼠分組、標(biāo)記、麻醉、處死、基本解剖、臟器摘取及辨認(rèn)、臟體比計算等，該部分為動物學(xué)和解剖學(xué)內(nèi)容，讓從未接觸動物實驗的學(xué)生熟悉該類實驗的流程和基本的操作。第二個實驗室是毒理學(xué)實驗的核心內(nèi)容，在急性毒性實驗中，要求學(xué)生采用不同的染毒方式和LD50計算方法，并對實驗結(jié)果進(jìn)行比較。且該實驗的存活的小鼠用做第三個實驗的材料。第三個實驗室從第二個實驗存活的小鼠采取肝臟和血清，測定其中的谷丙轉(zhuǎn)氨酶活性，并與為染毒組進(jìn)行對照。

通過整體性和綜合性實驗的開設(shè)，讓學(xué)生鍛煉基本的實驗操作能力、實驗思維能力、分析實驗結(jié)果和發(fā)現(xiàn)問題的能力。讓學(xué)生體驗科學(xué)實驗的嚴(yán)謹(jǐn)性以及做好一個實驗必須基本的素質(zhì)與能力。通過實驗使學(xué)生對課本的理論知識的認(rèn)識具體化，直觀化，也增強(qiáng)他們學(xué)習(xí)該課程的興趣和勁頭。

3 采用BP網(wǎng)絡(luò)平臺，豐富教學(xué)交流方式

現(xiàn)在校園的網(wǎng)絡(luò)資源非常豐富，上網(wǎng)也非常方便。我們課題組老師利用學(xué)校教務(wù)的BP平臺，積極加強(qiáng)該課程的網(wǎng)絡(luò)課程建設(shè)，豐富課外網(wǎng)絡(luò)教學(xué)內(nèi)容，通過網(wǎng)絡(luò)加強(qiáng)與學(xué)生的交流溝通，積極解答學(xué)生的提問。把上課的PPT課件放到網(wǎng)站上，讓學(xué)生提前預(yù)習(xí)和自學(xué)。在思考題專欄，我們放棄傳統(tǒng)的教科書式的老題目，更多的是把我們老師自己在科研實驗的結(jié)果放上去，讓學(xué)生分析、統(tǒng)計和討論。并更加學(xué)生的活躍度給予不同的平時成績，以此來調(diào)動學(xué)生的自學(xué)和思考問題的積極性，BP平臺流量數(shù)據(jù)顯示，每學(xué)期該課程的人均登陸次數(shù)在100次以上。

4 改革考核環(huán)節(jié)，注重培養(yǎng)學(xué)生思考、分析能力

傳統(tǒng)的考核方式主要是采取卷面考試來實現(xiàn)的，著重考查的是學(xué)生對知識的記憶情況，但對知識應(yīng)用能力的考查不夠，這種考核方式使得學(xué)生對知識的掌握往往成為一種短期行為，通常是學(xué)得快也忘得快，很難達(dá)到能力培養(yǎng)的目的。在該課程的教學(xué)改革中，我們對食品毒理學(xué)課程的考核方式相應(yīng)改革：期末筆試50分，課程論文、PPT匯報、BP平臺參與等三項共計20分，實驗報告成績30分。期末的卷面考試主要是考察學(xué)生對基本知識點、基本概念的掌握，課程論文、BP平臺討論部分重在培養(yǎng)學(xué)生的文獻(xiàn)查詢能力、專業(yè)英語能力、數(shù)據(jù)分析能力和討論寫作能力。在期中，就食品安全研究領(lǐng)域的熱點，讓學(xué)生自由組合成小組就感興趣的熱點，查找外文文獻(xiàn)，并結(jié)合相關(guān)背景知識，寫出課程論文，并以PPT匯報。實驗部分旨在綜合考察學(xué)生在實驗課程階段的動手能力，分析數(shù)據(jù)解決問題的能力以及培養(yǎng)學(xué)生基本的科學(xué)思維能力，要求學(xué)生提交較高質(zhì)量的實驗報告。

5 結(jié)語

食品毒理學(xué)是食品質(zhì)量與安全專業(yè)的核心課程，通過對這門課程的教學(xué)模式的探索和實踐， 更新、理順、整合教學(xué)內(nèi)容， 建立了完善的課程體系， 注重實踐教學(xué)和考核環(huán)節(jié)， 努力培養(yǎng)和鍛煉學(xué)生的學(xué)習(xí)、思考、實踐能力。該專業(yè)的畢業(yè)生的對該課程的滿意度較高，同時該專業(yè)歷年畢業(yè)生的出國、考研、就業(yè)率也較好。

參考文獻(xiàn)