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篇1

初到馬里蘭大學讀研究生的P r i c i laChaverri貼出一張招募啟事,她得到了PEET(經(jīng)典分類專業(yè)加強訓練)計劃的資助,現(xiàn)在想要尋找和自己意愿相同的本科生,共同開展關(guān)于美國肉座菌(見本期辭典)的分類學研究。啟事貼出,竟然無人回應,無奈之余,她只得更改啟事內(nèi)容,補充說明還可以學習PCR儀和DNA測序等分子生物學技術(shù),在這之后,她收到了100份申請。

1比100,這就是經(jīng)典的物種分類學與分子分類學在學科天平兩端的分量。

經(jīng)典分類學沒落

在中國科學院植物所,有這樣一個段子:“讀研究生敢于選擇分類學專業(yè)的是‘猛士’;畢業(yè)后敢于選擇這個專業(yè)做職業(yè)的是‘勇士’,選擇在科研圈內(nèi)為分類學奮斗,不與科研圈內(nèi)游戲規(guī)則妥協(xié)的人是‘壯士’;死不悔改被淘汰的人遂成‘烈士’?！?/p>

其中所謂的分類學專業(yè)指的就是經(jīng)典分類學,用形態(tài)和地理的方法來分類物種。

在植物所學習了5年經(jīng)典分類的金效華博士,是蘭科植物專家,他曾經(jīng)遍訪云南的山寨和溝壑,根據(jù)蘭科的地理分布和花、葉、果等部位的形態(tài)特征對它們進行分類。然而,當他從昆明植物所學習了細胞學、遺傳學和分子系統(tǒng)學等物種分類的現(xiàn)代方法之后,他就改變了研究方法,實驗室于是取代了田野,精密儀器則代替了標本。

現(xiàn)在,植物所里做分子系統(tǒng)學物種分類的學者一大半都是像金效華那樣搞經(jīng)典分類出身的。他們目前手上的四五個項目都和分子系統(tǒng)學有關(guān),而且,在他們看來,似乎“經(jīng)典分類已經(jīng)做得差不多了,只剩一些完善的工作,而生物進化、遺傳機制還要深入研究,我們要往下走”。

“往下走”的意思也就是佛羅里達大學植物學家Walter Judd所謂的“進化”。Judd是世界上首批體驗分類學“進化”的科學家之一,他承認“分子分析帶來了令人興奮的成果”。很多年輕的學者卻早早把這種興奮感變?yōu)橐蕾嚫?。有一些人徹底告別了經(jīng)典分類學,在嘗到了僅憑對DNA測序儀和PCR儀等儀器的嫻熟操作就能吸引大筆科研經(jīng)費的甜頭之后,再也無法體驗到用自己的名字為一個新物種命名的成就感了。

年輕學者的選擇將決定學科的未來。Judd這樣資深的分類學家,正面臨退休,但佛羅里達大學并沒有計劃再聘請新的分類學家。中國醫(yī)科院藥用植物所只剩不到10個經(jīng)典分類學者,且都沒有兼負教學任務。英國皇家植物園的最后一位裸子植物分類學家和最后一位蕨類植物分類學家相繼在2006年和2007年退休,他們的位子從那時就一直空著。

發(fā)現(xiàn)新物種要靠老方法

Judd是研究熱帶開花植物的形態(tài)學的專家,他曾說,年輕的植物學家使用分子分析方法作為研究工具之后,他們會將研究重點放在已經(jīng)有研究成果的植物種類上,而喪失了去發(fā)現(xiàn)新的類群的動力。

因此,為了避免幾代之后沒有人會根據(jù)形態(tài)特征鑒別物種,即使經(jīng)典分類日漸式微,國內(nèi)外仍有一批學者堅守最后的陣地,“傳統(tǒng)進化知識體系的框架都是通過形態(tài)鑒定的方式建立起來的,目前,認識一個物種基本都是從形態(tài)學入手,它是基礎(chǔ)?！边@是他們堅守的理由。

因為這個理由,世界權(quán)威的分類學家Montgomery Wood,即使在投身研究之初被同事說是“浪費時間”也不曾猶豫。50年來,Wood研究一種全球分布的黑蠅,現(xiàn)在,他僅憑雙眼就可以鑒別近萬種寄生蠅科中的很多個屬。被同行潑冷水,在惡劣環(huán)境下進行野外調(diào)查,經(jīng)費不足成為家常便飯,這就是Wood成為著名分類學家之前所要經(jīng)歷的磨練。

中科院植物所博導傅德志也是經(jīng)歷了同樣的磨練,“1 992 年的時候沒什么課題,沒課題也就沒經(jīng)費,于是就憑自己的興趣做研究,最少的時候,每個月就200塊。”即使在這樣的情況下,傅德志依然完成了了裸子植物新系統(tǒng)的研究。2009年,他即將完成維管束植物科屬分類編碼的研究。這個維管束項目已經(jīng)用掉了他20多年時間,需要徹底清算根莖部含有維管束構(gòu)造的植物的名稱、分布區(qū)域和含有的物種數(shù)目,相當于徹查蕨類、裸子和被子植物。關(guān)于該項目,光參考書就能摞起兩人高。

有趣的是,每當傅德志每完成一個項目,都會衍生出一些新的工作和項目。完成了維管束植物(見本期辭典)科屬分布編碼,現(xiàn)在他又對世界被子植物的科屬志產(chǎn)生了興趣。他對將要展開的新項目很有信心。事實上,裸子植物的成員家譜,就是運用傳統(tǒng)的形態(tài)和地理學方法在2004年被其研究組攻克的。根據(jù)志書,進行大量的野外觀察、標本識別和數(shù)據(jù)庫的查閱,傅德志認為那樣并不過時。

在他看來,“標定物種最終還是要回到經(jīng)典分類”,因為形態(tài)分類法是統(tǒng)計學,而現(xiàn)代分子技術(shù)是標量科學,標量科學是建立在統(tǒng)計學基礎(chǔ)上的。比如,“用形態(tài)和地理學方法已經(jīng)分出20個種了,而DNA條碼鑒定所能做的工作充其量只是看我分的種準確不準確,或者看看能不能合并其中的幾個種?？梢菦]有我們事先分的這20個種,一切都白搭”。

選擇一門關(guān)于花鳥魚蟲的學問

“分類學的靈魂是形態(tài)和地理學”,老祖宗達爾文的話已經(jīng)無數(shù)次被驗證。密歇根州立大學的昆蟲學家Anthony Cognato和他的學生Jiri Hulcr在巴布亞新幾內(nèi)亞的熱帶雨林里花了18個月調(diào)查樹皮甲蟲,發(fā)現(xiàn)一種淺黃色的小型樹皮甲蟲只能通過其他較大型的長腿甲蟲得到真菌,驗證了一種新的生態(tài)學現(xiàn)象―真菌竊取(mycocleptism)。

如果沒有18個月的野外調(diào)查和后期的形態(tài)鑒別,我們永遠也不會知道什么是“真菌竊取”。既是基礎(chǔ),又是靈魂,經(jīng)典分類學卻一直往冰點跌。PEET的畢業(yè)生調(diào)查報告中顯示,47%的學生畢業(yè)后并沒有從事分類學工作,而6%的畢業(yè)生正處于失業(yè)狀態(tài),中國那么多科研基金中,也只有自然科學基金向經(jīng)典分類的研究工作傾斜?！耙驗榉肿由飳W領(lǐng)域的研究消耗了大量經(jīng)費,經(jīng)典分類這一塊的確受到威脅?！本瓦B項目都是通常先做,成果出來后,再看能不能申請基金。

而做分子系統(tǒng)研究的學者們手上的項目根本忙不過來,國家基金委項目、國家杰出青年科學基金項目、國家 973項目以及科學院分配的項目通常都是在同步進行著。

當分子生物學的學者們忙得不亦樂乎時,其實經(jīng)典分類學家也沒閑著,只是他們由專職研究變成了兼職鑒定。從事DNA條形碼鑒定中藥材的宋經(jīng)元說:“當他們在采樣的時候,需要專業(yè)的形態(tài)分類學家,以避免采錯樣,而在有了鑒定結(jié)果的時候,也會讓形態(tài)學家判斷對不對?！币虼?在做中藥材鑒定的過程中,分類學家也是必不可少的。可也有看法是,這樣一來分類學家只需要適時提供一些科屬種的數(shù)據(jù),變得工具化了,與之前的輝煌時代相比,無異于從法官變成了被隨意抽調(diào)出場的陪審團成員。

“前景的確不容樂觀,但我也不會為此擔心得夜不能寐。”現(xiàn)在,Wood將更多精力放在研究和保存更多物種上。而其他科學家也試圖找出延長經(jīng)典分類方法的壽命的辦法。亞利桑那州立大學的昆蟲學家QuentinWheeler就希望通過網(wǎng)絡基礎(chǔ)設(shè)施,通過數(shù)字圖像和虛擬網(wǎng)絡方便研究者了解放在國家歷史博物館中30多年前的標本。宋經(jīng)元參與的DNA條形碼鑒定中藥材研究項目就是為了通過那些像超市認知碼一樣的基因序列和射頻技術(shù),讓任何人都能識別物種。DNA條形碼物種分類計數(shù)已經(jīng)用來識別動物了,但是植物因為不同科屬之間的基因變化很小,還在等待最終的標準基因序列。

篇2

[關(guān)鍵詞]分子生物學 實驗教學 課程教學 改革

分子生物學自20世紀50年代以來就是生物學的前沿與生長點,主要研究的是生物大分子的結(jié)構(gòu)和功能,并試圖根據(jù)化學和物理規(guī)律來解釋生命現(xiàn)象,是生命科學在發(fā)展的過程中產(chǎn)生的一門學科。分子生物學這門學科是高等院校生物專業(yè)開設(shè)的主干課程之一,其自身特點是:理論性強、符號名詞多、模型假說多、難懂難記。照本宣科式的教學方式很容易使學生對抽象的專業(yè)內(nèi)容無法理解,教學效果不好,因此,需要我們大膽進行教學改革,采用引導,啟發(fā),討論等教學手段,適應時展需要,培養(yǎng)學生良好的專業(yè)素質(zhì)和獲取知識的能力。

一、分子生物學課程教學改革

1.分子生物學課程教學存在的問題

分子生物學的理論性很強,有一定難度,如果采用填鴨式教學的方法會大大遏制學生學習的興趣,影響學習積極性。另外,分子生物學的教材種類較多,有些是按照生物大分子的結(jié)構(gòu)功能和應用等來編排的;有的是圍繞中心法則來編排的;有的是按照分子生物技術(shù)的類型來編排的,可能存在與基因工程,生物化學等課程相互重復,相互滲透的情況。

2.分子生物學課程教學改革的方案

(1)優(yōu)化課程教學內(nèi)容

分子生物學課程中設(shè)計生物大分子結(jié)構(gòu)的內(nèi)容可以適當簡化,避免課程之間的重復,分子生物學實際上是由生物化學延伸而來的,許多教材中重復了大量的生物化學中的有關(guān)內(nèi)容,這部分內(nèi)容講解時可以壓縮,而突出分子生物水平上的新知識,包括分子機制的原理,分子間相互作用關(guān)系,最新的分子生物學研究方法等核心內(nèi)容。結(jié)合Nature和Science的最近研究成果,使學生了解目前國內(nèi)外分子生物學最新的研究熱點。

(2)課程教學方法的改良

分子生物學的理論知識,例如DNA復制,轉(zhuǎn)錄,翻譯;基因表達調(diào)控等內(nèi)容抽象,由于這些生物大分子是看不見摸不著的,本身學生也只有一個模糊的認識,如果再加上生硬重復的轉(zhuǎn)錄復制等機制,更容易使學生聽得云里霧里,嚴重打擊其學習積極性。因此,必須結(jié)合多種教學方式,采用提問題,引出學生的思路,對一些日常生活中常見的現(xiàn)象,例如,父母與子女的長相為何很相似,刑偵案件通過血跡破案的原因,鐮刀型貧血病的產(chǎn)生機制,微生物為何生產(chǎn)出效果極佳的藥物等等,可以將這些內(nèi)容作為一

個個的切入點,剖析其機制及理論的依據(jù)(即教材內(nèi)容),這些與生活和專業(yè)相關(guān)的話題可以激發(fā)學生的求知欲與好奇心,說明學好這門學科的實際意義。教師備課應依據(jù)教學內(nèi)容要求、學生生活經(jīng)驗積累, 尋求有利于教學的生活案例,找到學科教學與生活教育的結(jié)合點, 把學生感興趣的問題提示給學生。另外分子生物學課程中不乏經(jīng)典的實驗發(fā)現(xiàn)和重要技術(shù)發(fā)明,此時要從探索發(fā)現(xiàn)的角度剖析這些重要發(fā)現(xiàn)和發(fā)明產(chǎn)生的偶然性與必然性,使學生能夠理解自然科學中的奧秘的發(fā)掘過程,學習科學家們的研究精神和方法,明白“授人以魚”不如“授人以漁”的道理。

(3)教學資料的整合

通過將每節(jié)課的主要內(nèi)容整理發(fā)給學生,讓他們自己可以復習,提出問題后進行一一講解。課堂上對幻燈內(nèi)容進行選擇性地研討,引發(fā)學生進行課堂討論,并安排學生組成興趣小組,擬定題目進行分組討論,最后在課堂上用幻燈講解自己的觀點,并將幻燈資料收集印發(fā)。

二、分子生物學實驗教學改革

1.分子生物學實驗教學存在的問題

分子生物學的理論性較強,如果實驗內(nèi)容安排過少不利于理論知識的理解,目前理論學時與實驗學時的比例為2.5:1,如果進行系統(tǒng)實驗需要更長的實驗學時,分子生物學的實驗試劑昂貴,實驗周期長,一般高校都受到實驗經(jīng)費的限制,在此情況下,更需要高效地利用教學資源開展綜合性強的實驗。學生在課程實驗過程中,經(jīng)常反應出內(nèi)容過于單一,系統(tǒng)性不強的問題。

2.分子生物學實驗教學改革的方案

分子生物學實驗是解析分子生物學重要理論知識的手段。隨著社會各方面對學生動手能力、綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力提出了更新、更高的要求。生物專業(yè)本科學生的實驗課程可以綜合性實驗為主,便于深入理解理論知識,在此基礎(chǔ)上引入一些具有設(shè)計性的實驗項目。通過開設(shè)綜合性實驗培養(yǎng)學生的綜合分析能力、實驗動手能力及查閱中外文資料的能力。通過開設(shè)設(shè)計性實驗的目的在于著重培養(yǎng)學生獨立解決實際問題的能力、創(chuàng)新能力、組織管理能力和科研能力。

(1)綜合性實驗教學方案改革

由于分子生物學與基因工程在實驗方面有較多重復的內(nèi)容,可以結(jié)合專業(yè)特點將分子生物學實驗,基因工程實驗和其他專業(yè)課程實驗部分融合在一起,組合成有特色的生物專業(yè)綜合實驗。因為各個高校的生物專業(yè)各有側(cè)重點,包括環(huán)境,食品,植物,防疫等諸多方向,通過結(jié)合專業(yè)方向?qū)⒎肿由飳W與其他專業(yè)方向課程實驗綜合起來,最后提交綜合實驗論文。生物專業(yè)學習的科目較多,課業(yè)較重,想要學好學精必須投入大量精力,如果教師在教學過程中結(jié)合課程的交叉性,設(shè)立系統(tǒng)性較強的綜合實驗,便于學生在頭腦中建立完整的專業(yè)框架。例如,食品發(fā)酵專業(yè)的綜合性試驗可以將:食品中幾種重要工業(yè)微生物的分離純化;微生物的PCR鑒定及擴增產(chǎn)物的回收;克隆及轉(zhuǎn)化大腸桿菌實驗;質(zhì)粒提取及定性定量分析;蛋白質(zhì)SDS-PAGE電泳;利用分離純化的微生物進行發(fā)酵實驗等內(nèi)容結(jié)合在一起建立系統(tǒng)的涵蓋分子生物學,基因工程,食品發(fā)酵的綜合性實驗課程。這部分內(nèi)容主要結(jié)合的是專業(yè)基礎(chǔ)課程和專業(yè)課程的實驗,使學生真正體會學習到生物專業(yè)的應用性。

(2)設(shè)計性實驗教學方案改革

設(shè)計性實驗可由指導教師出題目、給方案、給實驗目的要求和實驗條件,由學生自己擬定步驟、自己選定儀器設(shè)備、自己處理數(shù)據(jù)。更進一步的設(shè)計性實驗則是在指導教師出題后,全部由學生自己組織實驗,甚至可以讓學生自己選題、自己設(shè)計,在教師的指導下進行,以最大限度發(fā)揮學生學習的主動性。例如,通過不同的方法對蠶豆進行脅迫處理,然后檢測某基因及表達水平的變化;或以原核細胞為主體,給予不同的條件處理,分析蛋白表達的變化等探究學習。雖然強調(diào)學生學習的自主性,但決不能放棄教師的指導和幫助。

綜合性實驗和設(shè)計性實驗根據(jù)具體情況進行調(diào)整,但分子生物學實驗課程與其他相關(guān)課程的結(jié)合對生物專業(yè)的學生更加系統(tǒng)地學習專業(yè)理論與技術(shù)是很重要的。

3.實驗教學方法的改革

如果沒有有效地利用方案,發(fā)揮方案的優(yōu)勢,使學生對項目產(chǎn)生濃厚的興趣和主動性,實驗可能達不到理想的效果。根據(jù)具體情況,引入多種教學方式,如建立分子生物學實驗教學網(wǎng)絡平臺,及時交流實驗經(jīng)驗體會,或者采用多媒體的教學方式,將原來死板、枯燥的實驗原理變得生動、具體、形象、逼真。這種集聲音、圖像、動畫及文字等與一體的多媒體教學方式也是生物學教學理想的教學方式之一。在實驗教學過程中,教師在講解時要有針對性地聯(lián)系相關(guān)專業(yè)理論知識,以加深學生的印象。實驗結(jié)束后不要僅僅通過實驗報告和考勤評價學生的實驗技能,而應根據(jù)其實驗思路,實驗操作,解決問題的能力,團隊協(xié)作能力等方面進行綜合評價。除此之外在暑假期間鼓勵學生從事開放實驗的訓練,提高學生的實驗技能,使實驗教學質(zhì)量能夠不斷提高。

分子生物學教學改革是一項系統(tǒng)的改革,涉及到很多相關(guān)課程。目前我們還處于摸索和實踐的階段,教師任重道遠,需要不斷提高自身業(yè)務水平,不斷探索,不斷實踐,不斷創(chuàng)新,不斷總結(jié),把教學工作開展得更生動活潑,更有效果,為國家培養(yǎng)出更多高素質(zhì)的生物技術(shù)人才。

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篇3

關(guān)鍵詞：分子生物學實驗；生物科學師范專業(yè)；實踐周教學；教學改革

中圖分類號：G642.423文獻標志碼：A文章編號：1674-9324（2018）12-0268-03

生物科學是21世紀的領(lǐng)先學科，大多數(shù)高校都設(shè)有生物科學學科，該學科的基本理論是在實驗基礎(chǔ)上建構(gòu)起來的，理論與實踐緊密結(jié)合。而作為生命科學的基礎(chǔ)學科，《分子生物學實驗》是一門應用廣泛的學科，涵蓋生物學、醫(yī)學、農(nóng)學乃至藥學，是從事生命科學研究的必備研究技能。分子生物學是在分子水平上研究生命現(xiàn)象的科學，通過研究生物大分子（核酸、蛋白質(zhì)）的結(jié)構(gòu)、功能和生物合成等方面來闡明各種生命現(xiàn)象的本質(zhì)?！斗肿由飳W實驗》是生命科學研究領(lǐng)域中融技術(shù)前沿性、創(chuàng)新性、挑戰(zhàn)性于一體的大型專業(yè)實驗課程，是學生直接接受分子生物學基本技能和前沿技術(shù)訓練，培養(yǎng)學生科研技能、科研思維，進而提升學生研究素質(zhì)。《分子生物學實驗》是生物科學專業(yè)的一門重要專業(yè)能力實踐課，為必修課程。為了使生物科學專業(yè)人才能夠更好地掌握分子生物學的理論知識和實驗操作能力，長江師范學院生物科學專業(yè)在很早就開展了《分子生物學實驗》課程，教學內(nèi)容也隨著學科發(fā)展不斷進行改進，但隨著分子生物學的快速發(fā)展以及硬件設(shè)施的不斷改進，傳統(tǒng)的《分子生物學實驗》課程教學產(chǎn)生了不少問題急需解決。為此，本文以長江師范學院生物科學師范專業(yè)為例，針對《分子生物學實驗》教學實踐中存在的不足，根據(jù)學生培養(yǎng)目標和課時要求，對高?！斗肿由飳W實驗》教學進行改革，將課程教學改為實踐教學周，以提高分子生物學實驗教學質(zhì)量，增強師范生的綜合素質(zhì)。

一、生物科學師范專業(yè)《分子生物學實驗》實踐周教學特色

生物科學師范專業(yè)《分子生物學實驗》課程特色。分子生物實驗技術(shù)自開設(shè)以來，成為當今研究生命科學各學科和醫(yī)學領(lǐng)域中重要的研究工具，緊跟科學前沿，在分子生物學教學中，實驗教學占有舉足輕重的地位。為了使生物科學專業(yè)人才能夠更好地掌握分子生物學的理論知識和實驗操作能力，我校生物科學專業(yè)在很早就開展了“分子生物學實驗”課程，教學內(nèi)容也隨著生物科學的發(fā)展而進行創(chuàng)新與改革。實驗內(nèi)容從起初的幾個相互獨立的簡單實驗項目，逐步演變成綜合性分子生物學實驗。目前的課程內(nèi)容是依據(jù)遺傳信息傳遞的規(guī)律及教師的科研內(nèi)容進行設(shè)置，并進一步整合成為系統(tǒng)的綜合性實驗，實驗內(nèi)容包括基因克隆、遺傳多樣性檢測、分子標記、DNA指紋圖譜構(gòu)建、基因功能驗證等實驗項目。因此課程實驗所需儀器比較昂貴，實驗周期也相對較長。通過本課程實驗教學的學習，使學生獲得核酸物質(zhì)的提取、分離、純化與鑒定、電泳技術(shù)、引物設(shè)計、PCR擴增、分子標記、基因克隆等方面的獨立實驗能力或職業(yè)技能。強化學生創(chuàng)新思維、獨立解決問題的能力和分子生物學領(lǐng)域基本操作技能，提高學生在分子生物學領(lǐng)域綜合運用實驗技能或職業(yè)技能分析和解決問題的能力，培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題、分析和解決問題的創(chuàng)新精神。通過學習本課程使學生從分子水平認識生命現(xiàn)象和生物學規(guī)律，能夠?qū)W生的畢業(yè)課題研究設(shè)計和今后的科研生涯提供極大的幫助，為今后從事相關(guān)專業(yè)的研究、教學工作奠定堅實的基礎(chǔ)。

二、生物科學師范專業(yè)《分子生物學實驗》教學中存在的主要問題

（一）實驗條件差，實驗經(jīng)費不足

由于《分子生物學實驗》相關(guān)儀器和藥品都較昂貴，儀器設(shè)備往往有限。而經(jīng)費是限制《分子生物學實驗》課程教學的重要因素，缺乏經(jīng)費直接導致設(shè)備套數(shù)、藥品、耗材數(shù)量不足，學生動手機會減少。上課人數(shù)較多，但儀器設(shè)備等有限，必定影響預期的實驗教學效果，如多組學生共用一套移液器，有的學生上完《分子生物學實驗》，連移液器都不能正確使用。另外，由于缺乏計算機機房，《分子生物學實驗》中生物信息學方面的實驗無法開展。

（二）教學方式單一、學生學習積極性不高

傳統(tǒng)的教學老師講原理和步驟，學生按老師指導進行操作，學生思考和主動參與的過程就被省略了，動手完全與動腦脫節(jié)。動手能力的培養(yǎng)是實驗教學的一個重要內(nèi)容，但不經(jīng)思考地完成實驗根本談不上能力的培養(yǎng)。另外，實驗室缺乏多媒體設(shè)備，許多教學圖片及視頻無法展示。由于被動參與實驗、為了混學分或?qū)Ψ肿由飳W較陌生，多數(shù)學生參與實驗的積極性不高，甚至有的在一旁觀看別人操作自己根本就不動手，最后照抄別人的實驗結(jié)果。

（三）實驗教學安排、管理不合理

一是，課時安排少，隨著課程改革及新培養(yǎng)方案的實施，長江師范學院《分子生物學實驗》課程只有18個學時，如此少的課時要學生學習分子生物學實驗技術(shù)，給課程教學帶來了新的挑戰(zhàn)。二是，《分子生物學實驗》項目所需實驗時間較長，有時需要較長時間的等待，如PCR擴增，需要3—4小時，而許多實驗可以連續(xù)做完。傳統(tǒng)《分子生物學實驗》教學按周和學時劃分實驗，使實驗連貫性差，學生在實驗中不知道做的實驗有什么用。而老師為了在規(guī)定時間或更短時間完成實驗，往往選擇簡單的實驗，或一些實驗過程老師只向?qū)W生進行講解，不要求學生進行操作，學生不參與實驗的全部過程，導致學生只知其一、不知其二。三是，實驗分組不合理，一般4—5個人一組共同完成一個實驗，而實驗儀器相對較少，有些儀器或?qū)嶒炛挥胁糠滞瑢W進行操作，其他學生只能觀望，嚴重影響實驗的效果。

（四）課程考核單一

教師對實驗教學要求較低，考核方式一般是通過學生的平時成績結(jié)合期末實驗理論及操作考試進行考核。其中，平時成績包括：驗預習報告、原始記錄和實驗態(tài)度；實驗技能；實驗報告。各部分成績的比例如下：實驗預習報告、原始記錄、實驗態(tài)度和實驗技能占20%，實驗報告占40%，實驗理論及操作考試占40%。這種單一的考核方式不易調(diào)動學生的學習積極性，靠抄取他人實驗結(jié)果和實驗報告、臨時反復操作儀器和背誦實驗原理，一樣可以取得較好的實驗成績，使實驗課程在促進學生能力發(fā)展方面的作用有限。

三、生物科學師范專業(yè)《分子生物學實驗》實踐周教學建設(shè)與改革

（一）加強實驗室建設(shè)，增加實驗經(jīng)費

實驗室依托中央與地方共建特色優(yōu)勢學科實驗室——作物遺傳育種實驗室、武陵山特色植物資源保護與利用重慶市重點實驗室以及武陵山片區(qū)綠色發(fā)展協(xié)同創(chuàng)新中心的建設(shè)，購置了大量分子生物學儀器設(shè)備，教學與科研共用相關(guān)儀器設(shè)備，以科研促進教學的提升，如購置50套移液器，保證上課時每位學生人手一套移液器。建立生物科學專用機房、在實驗室安裝多媒體設(shè)備，可以進行生物信息學相關(guān)實驗及實驗課多媒體教學。同時向?qū)W校申請《分子生物學實驗》實踐周專用經(jīng)費，保證實驗相關(guān)藥品的購置。

（二）多元化教學，提高學生學習積極性

實驗教學以大組單位，每大組人數(shù)不超過30人，將學生分成1人1小組，獨立完成實驗內(nèi)容。實驗教學采用實驗現(xiàn)場操作、多媒體課件教學、專題講座、專題討論及機房上機的方式。第一次上課時可以組織學生觀看相關(guān)科幻電影或進行專題講座，以提起學生的學習興趣，實驗中等待的過程可以組織學生就大家關(guān)心的分子生物學技術(shù)進行討論，如轉(zhuǎn)基因及安全性、你能否接受克隆人和生物武器等。“任務驅(qū)動和問題導向”，鼓勵學生自主進行課前學習、獨立思考，發(fā)現(xiàn)問題，積極解決問題，再通過課堂與教師交流，完成知識的內(nèi)化。并且全天候開放實驗室，作為實驗教學的課外延伸，增加學生實驗訓練的機會，實驗結(jié)果不理想時，也有機會利用課外時間快速重做，提升學生學習積極性，增強學生的動手能力，提高教學質(zhì)量。實施教學科研一體化，將教師最新的課題研究內(nèi)容引入實驗教學。同時鼓勵部分優(yōu)秀學生參與教師科研項目，教師指導學生開展分子生物學方面的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練項目和科研項目。

（三）實踐周教學，提升實驗的連貫性

實驗教學改為實踐周，實驗共40個學時，在一周之內(nèi)完成一個綜合性實驗，如“玉米rDNAITS序列克隆及分析”、“胭脂蘿卜花青素生物合成結(jié)構(gòu)基因克隆”、“榨菜種質(zhì)資源遺傳多樣性的SSR分子標記檢測”、“胭脂蘿卜新品種DNA指紋圖譜構(gòu)建”、“胭脂蘿卜DFR基因過量表達效應分析”和“參與調(diào)控胭脂蘿卜花青素生物合成轉(zhuǎn)錄因子MYB的篩選”等來源于教師科研的實驗，提高實驗的連貫性和教學質(zhì)量。每學期開學之前相關(guān)老師必須討論制定好詳細的分子生物學綜合實驗實踐周的實施方案。

（四）加強教師指導和課程考核，提高教學質(zhì)量

教學需要4—5名相關(guān)教師，將學生分成兩大組交叉進行相關(guān)教學。1人一個小組進行實驗，多環(huán)節(jié)評價學生實驗操作的過程，注重實驗基本操作能力的評價?？己藘?nèi)容包括實驗預習及原始記錄、實驗操作、實驗報告、實驗態(tài)度和學術(shù)報告5個部分，其中實驗預習及原始記錄占10%，實驗操作占30%，實驗報告占30%，實驗結(jié)果占20%，學術(shù)報告占10%，實驗成績總分100分。新的考核方式更注重實驗過程的考核，能有效地保證教學的質(zhì)量。

四、結(jié)語

篇4

課程體系的制定和完善本校生物專業(yè)本科“分子生物學”的教學體系自2005年以來進行了三次調(diào)整，第一次是從2005年起，采用了雙語教學的模式，主要原因是當年本校面臨本科教學評估，雙語教學已經(jīng)列為本科教學質(zhì)量評估的觀測指標之一，為使生物技術(shù)專業(yè)的課程的雙語教學授課率達到15%，綜合各方面因素，“分子生物學”雙語教學成為一個試點。為開展人才培養(yǎng)模式的改革創(chuàng)新，“分子生物學”課程嘗試采用雙語授課形式，旨在提高大學生專業(yè)英語水平和直接使用英語從事科研的能力。但是當時適合高等師范院校本科生使用的原版分子生物學教材很少，幾經(jīng)篩選，本校最終將《InstantNotesinMolecularBiology》作為學生的教材。該書以24個專題的形式講述細胞與大分子，蛋白質(zhì)和核酸的特點，染色體結(jié)構(gòu)，DNA的復制、損傷修復和重組，基因表達調(diào)控，分子生物學常規(guī)技術(shù)，每個專題相對獨立，簡潔易懂，但是系統(tǒng)性和深度尚有欠缺，難以適應學生考研的需求，所以在教學中，教師需要補充大量內(nèi)容，因此無論教還是學，這本教材在使用中的缺陷都比較明顯。鑒于此，自2009年起，本院選擇了《現(xiàn)代分子生物學》作為教材，首先考慮該書由著名學者朱玉賢等編寫，是“十一五”國家級規(guī)劃教材，其次該書也是多所學校分子生物學考研復習的推薦參考書。該書在編排上分11章，從染色體與DNA，生物信息的傳遞，分子生物學方法，基因表達調(diào)控，疾病與人類健康，基因與發(fā)育，基因組與比較基因組學等方面介紹分子生物學基礎(chǔ)理論和技術(shù)，在教學中，結(jié)合學生的實際情況，筆者并未完全按照該書的內(nèi)容講授，有些與生物化學、細胞生物學重疊的內(nèi)容采用略講方式，而有些內(nèi)容則在教學中進行了補充或刪減，例如：本教材中DNA修復和轉(zhuǎn)座部分的內(nèi)容薄弱，脈絡不清晰，筆者主要依據(jù)《基因的分子生物學》進行了補充，而該書中一些與分子生物學主線關(guān)聯(lián)不緊密的部分，則進行了刪減，2012年，本校在多年教學經(jīng)驗積累的基礎(chǔ)上，結(jié)合本科生的特點，出版了《普通分子生物學》一書，以易教易學作為編書的出發(fā)點，參考了多部目前國內(nèi)外主流的分子生物學教材，構(gòu)建了一個重在基礎(chǔ)、兼顧前沿、簡潔明了的體系，全書分6章，介紹了DNA的結(jié)構(gòu)和復制，RNA的結(jié)構(gòu)和轉(zhuǎn)錄，蛋白質(zhì)的生物合成，基因表達的調(diào)控，分子生物學研究方法。該書在結(jié)構(gòu)上分為三個模塊，即基因組的維持、基因組的表達和調(diào)控、分子生物學技術(shù)，方便學生對學科體系的整體認識。

課程內(nèi)容的優(yōu)化分子生物學是從生物化學分化延伸出來的一門獨立的學科，一些內(nèi)容和生物化學有較多的聯(lián)系或重疊。但是分子生物學有自身的學科特點，突出對生命現(xiàn)象分子本質(zhì)的解析。由于本校生物專業(yè)的“分子生物學”課程是在“生物化學”之后開設(shè)的，在課程教學中，任課教師通過討論，對教學內(nèi)容進行了分析，確定了兩門課的側(cè)重內(nèi)容，在注意系統(tǒng)性的前提下，著重講解教材的重點與難點，例如：在“生物化學”中已經(jīng)有較大的篇幅講述生物大分子的結(jié)構(gòu)，在“分子生物學”課程中將略講，教師在講解復制、轉(zhuǎn)錄和翻譯等過程分子機制時，以溫故知新的方式，將基礎(chǔ)知識和基本概念進行要點概括，借此為下一步的教學做鋪墊，并檢測學生的背景知識掌握情況，這種教學方法不僅得到了學生的廣泛好評，而且使學科特點在教學中更加突出，專業(yè)課教學學時分配更加合理，起到了引導學生關(guān)注專業(yè)基礎(chǔ)知識關(guān)聯(lián)性的作用。

課程設(shè)置的調(diào)整鑒于本校生物專業(yè)學生普遍有考研的需求，學生對“分子生物學”的教學要求高，希望能更貼近考研的要求，所以在2010年的培養(yǎng)方案中，分子生物學采取了分級、分段開設(shè)的方法，在大三面向所有專業(yè)開設(shè)的“分子生物學”，教學重點放在系統(tǒng)性和基礎(chǔ)性上；在大四以選修課的形式開設(shè)的“高級分子生物學”，旨在通過教學促進學生提高專業(yè)基礎(chǔ)理論的綜合能力，在學科的深度和廣度上做進一步的擴展，不僅補充了最新的國內(nèi)外分子生物學前沿和熱點內(nèi)容，而且選擇一些重點科研院所的考研真題進行剖析，引導學生完成拓展和提高。調(diào)查顯示，學生普遍贊同這一課程改革方式。

課程實踐環(huán)節(jié)與理論環(huán)節(jié)的有效銜接

實踐教學是“分子生物學”課程的重要部分，但是由于條件所限，目前本校生物專業(yè)的“分子生物學”課程僅開設(shè)了理論課，實驗課尚未開設(shè)。為解決這一問題，在理論教學中通過對教學內(nèi)容的分析，盡最大可能的將基礎(chǔ)理論的講授和分子生物學基礎(chǔ)實驗相結(jié)合，堅持既要使教學沿著課程的主線進行，又要努力使實驗技術(shù)的介紹與理論課教學合理的銜接的原則，一定程度上彌補了實驗教學的不足，旨在通過課堂教學，使理論和實驗教學融為一個有機的整體，一些代表性的分子生物學技術(shù)的原理和方法按照表1所示的安排在基礎(chǔ)理論部分的講解中進行了介紹。作為任課教師，要使課堂教學精彩，還應深入科研第一線，這樣才能利用科研和生產(chǎn)實踐中的例子豐富課堂教學內(nèi)容。[1]尤其是分子生物學這樣更新快的學科，教師必須了解和準確把握學科發(fā)展方向和前沿熱點，將自身科研實踐中的經(jīng)驗、體會和感悟傳遞給學生，激發(fā)學生的對科學研究的熱情，調(diào)動學生學習積極性。值得注意的是，專業(yè)課教學要充分發(fā)揮學生在學習過程中的主體作用，努力提高他們的分析能力、綜合能力和創(chuàng)新能力，引導學生將理論知識和實驗技術(shù)內(nèi)容有效的融合，在教學中采用了一些方法來激發(fā)學生的學習興趣和主動性，例如：每節(jié)課之后有要點回顧和知識鏈接提示，留給學生較為寬松的時間進行復習和延伸學習；設(shè)置一些與本節(jié)課內(nèi)容有關(guān)的基礎(chǔ)題、提高題、實驗分析題，安排學生課下自行選擇完成，以便學生檢測學習掌握的情況，及時將知識梳理歸納，增加了學習過程的開放性和自主性。

教學模式的探索和實踐

雙語教學作為一種的新的教學模式，順應了國家培養(yǎng)復合型人才的要求，也是考評學校教學質(zhì)量和水平的一個重要指標。[2]2005年本校生物專業(yè)的“分子生物學”課程作為第一批教學模式改革的課程，率先采用了雙語教學形式授課，一方面是出于本科教學評估的要求，另一方面也是專業(yè)課教學模式的一種嘗試和探索。從2005至2008年的實踐和學生反饋意見上看，雙語教學作為教學改革的一種探索是值得肯定的，調(diào)查顯示，92%的學生認同和贊成雙語教學，認為通過使用原版英文教材和全英文課件，感覺學習“分子生物學”并沒有開課前想象中的那么困難，通過學習，理解和掌握了學科知識體系，專業(yè)英文的閱讀能力得到較大的提高，對專業(yè)詞匯有一定的積累，很有成就感，對這門課更有興趣了。從任課教師的反饋意見上看，由于難以找到合適的教材，所以在備課上需要下更大的力氣，充實教學內(nèi)容，不少教師在教學中信心不足，擔心由于缺乏專業(yè)英文口語訓練，造成專業(yè)術(shù)語的發(fā)音錯誤等問題。所以實際上，本校生物專業(yè)分子生物學開設(shè)的動因主要來自學校本科教學評估的要求。

篇5

《細胞分子生物學》是隨著細胞生物學和分子生物學發(fā)展而興起的一門醫(yī)學基礎(chǔ)學科，是一門在分子水平上研究基因?qū)毎顒诱{(diào)控以及各種細胞結(jié)構(gòu)的形成和功能執(zhí)行的科學［1］。由于它研究的是分子機理等微觀層面，具有較高的教學難度。傳統(tǒng)的教師授課模式難以提高學生積極性，學生聽起來也枯燥乏味，課堂氣氛也很沉悶，并且教師依靠單純文字形式的幻燈片、板書，不利于學生在短時間內(nèi)理解抽象的知識。武漢大學醫(yī)學部在研究生《細胞分子生物學》課程中實施以問題為基礎(chǔ)的教學（Problem－basedLearning，PBL）結(jié)合多媒體直觀教學法，取得良好效果，現(xiàn)將實施過程及思考報告如下。

1PBL教學法的特點

PBL是一種基于問題的學習法，它是1969年由美國神經(jīng)病學教授Barrows在加拿大麥克馬斯特大學首創(chuàng)的，這種教學法出現(xiàn)后在歐美國家被很快廣泛應用［2］。它自1990年代引入我國后在醫(yī)學教育中得到很好的發(fā)展。典型的PBL過程包括三個階段，即提出問題，分析問題和匯報結(jié)果。在提出問題階段，學生可根據(jù)自己了解的知識和組員合作提出需要明確的問題，也可以由教師根據(jù)教學大綱提出針對性的問題；在分析問題階段，每個學生通過自學分析提出的問題；在匯報結(jié)果階段，學生上課時匯報自己的觀點，教師在課堂上旁聽學生觀點并給出補充意見。與傳統(tǒng)的授課式教學法不同，它強調(diào)以學生為中心，主動學習為主。教師的目的是提供學習材料，在課堂上引起學生討論和監(jiān)控整個學習過程。PBL教學法的好處是能提高學生主動學習的興趣，活躍課堂氣氛，避免課程變得枯燥無味的同時也提高了學生的潛力和創(chuàng)造力。

2多媒體直觀教學法特點

多媒體直觀教學法是在傳統(tǒng)的單純文字書寫的幻燈片課件中加入較多的圖像、視頻和聲音演示，從而能將圖像、動畫和理論有機地結(jié)合，將微觀復雜的理論概念形象、直觀地表現(xiàn)出來。它能使學生在視覺、聽覺的多樣化刺激中得到知識的擴展，還可激發(fā)學習興趣，提高學生的積極性，使學生對所學知識更容易理解和長久記憶。此外，該法還能提高教師的知識水平與興趣，教師如果按照傳統(tǒng)的授課方式一成不變的話，很容易在年復一年的教學中感到疲乏單調(diào)，從而失去講課的激情，教學質(zhì)量也會跟著降低。若是采用多媒體教學法，教師可以從網(wǎng)上把不斷更新的醫(yī)學信息、圖片、視頻、flash等加入多媒體課件中，直觀的放映給學生，而學生在第一時間獲得了新知識，開拓了新視野，會更加配合教師的教學，這樣也促進了教師的教學。

3兩種方法結(jié)合的教學模式在《細胞分子生物學》課程中的意義

《細胞分子生物學》又叫分子細胞生物學，是由細胞生物學和分子生物學相互銜接滲透而產(chǎn)生的一門新興學科。包括細胞代謝、增殖、分化、衰老、凋亡等內(nèi)容［3］。如今，該學科的理論與技術(shù)正被廣泛的應用于臨床疾病的診療及科研工作中，并在現(xiàn)代醫(yī)學發(fā)展中占據(jù)著重要的地位，因此，加強醫(yī)學生細胞分子生物學的教育意義重大。目前，《細胞分子生物學》這門課程在國內(nèi)開設(shè)的院校仍較少，可借鑒的教學經(jīng)驗并不多［3］，且內(nèi)容微觀抽象，又是幾門學科整合形成，因而是一門較難學的醫(yī)學基礎(chǔ)課程。用傳統(tǒng)的板書及其他文字形式的教學方法授課，學生常會感覺到概念模糊，一知半解。而在PBL教學中，學生每次課前事先完成了小組探討或教師制定的問題，在該次課前對所要學的內(nèi)容有了一個初步的認識，再在課堂上通過表達自己的思想并發(fā)現(xiàn)自己的錯誤觀點，通過教師以及同學的補充和分析使自己的知識面得到擴展。但這種方法也具有它的局限性，主要表現(xiàn)在：PBL注重解決單一問題，而忽略了學生對知識點的系統(tǒng)掌握，學生對所學知識缺乏連貫性。另外，PBL是以分組討論的形式上課，如在大班教學中運用會消耗過多時間，也需要更多的教師來引導各小組，這樣會浪費資源也降低教學效率。PBL教學法結(jié)合多媒體直觀教學法是一種以學生為主體，教師為主導，以實際問題為出發(fā)點的教學模式［4］。它不僅使學生有效掌握了基礎(chǔ)理論知識，激發(fā)了學習的興趣，而且培養(yǎng)了他們的自學能力和創(chuàng)新能力，又彌補了單用PBL法的不足，從而提高了教學質(zhì)量。武漢大學醫(yī)學部病毒學教研室在細胞分子生物學課中將多媒體直觀教學法與PBL相結(jié)合，即每次課的前一部分時間教師用多媒體直觀教學法授課，后一部分時間用PBL教學法討論問題，兩種方法優(yōu)勢互補，實現(xiàn)對學生的高效培養(yǎng)。

4兩種方法結(jié)合的教學模式的實施及其評價

4．1實施過程對武漢大學第一臨床學院2010級研究生選修細胞分子生物學課程的136人進行了兩種教學方法相結(jié)合的教學模式。理論授課25個學時，每次課5學時，安排3名有經(jīng)驗的教師分別負責相應內(nèi)容，每次課堂前3個小時運用多媒體直觀教學法，最后半小時用PBL教學法，每次PBL教學回答3個問題。在多媒體教學部分偏重于細胞分子生物學的基本理論、基本技能的講解，幫助學生全面系統(tǒng)的熟悉該次課的內(nèi)容，教師在該次課的難點、重點的幻燈片中插入圖片、flash和視聽文件，比如，運用flas來反映細胞周期每個時期的調(diào)控過程；用電鏡下有絲分裂的視頻反映整個分裂過程；用三維圖象反映DNA染色體的形成；用電鏡下的照片以及熒光顯微照片反映凋亡小體的形態(tài)等。在PBL教學部分中，問題的設(shè)置由教研室教師根據(jù)教學大綱要求一起討論后確定，這些問題注重培養(yǎng)學生自己查找文獻的能力以及對前部分已學多媒體理論課知識的運用。比如，有哪些實驗技術(shù)利用了DNA復制和RNA轉(zhuǎn)錄的原理？查閱相關(guān)文獻，闡述端粒酶在腫瘤發(fā)生發(fā)展中的作用？結(jié)合自己的專業(yè)和課題分析細胞周期與醫(yī)學的關(guān)系？如何進行細胞凋亡的研究？將學生以寢室為單位分組，在課前先查閱問題涉及的相關(guān)知識，由于是大班教學，在PBL教學部分中為了節(jié)約時間，改小組發(fā)言為學生舉手發(fā)言，教師引導學生發(fā)言，對于一個問題學生既可以補充前一個回答者的內(nèi)容也可以提出新的觀點，直至該問題被學生回答全面后，教師總結(jié)及補充，再進行下一個問題，學生的發(fā)言情況做為平時成績計入總成績中。

篇6

關(guān)鍵詞：松墨天牛（Monochamus alternatus Hope）；分子生物學；基因克??；基因表達；農(nóng)藥脅迫

中圖分類號：S763.38；Q785 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2017）07-1201-05

DOI：10.14088/ki.issn0439-8114.2017.07.001

Reviews on Molecular Biology of Monochamus alternatus Hope

LIU Qi-si， CHEN Jing-xiang， LIN Tong

（College of Forestry and Landscape Architecture， South China Agricultural University， Guangzhou 510642， China）

Abstract： Monochamus alternatus is a major forest pest that damages trees such as Pinus massoniana and is the main medium of pine wood nematode. In the paper，the latest progresses in the field of molecular biology were reviewed from five aspects including fundamental research of molecular biology，molecular classification and identification，construction of cDNA library and transcriptome analyses，gene cloning and insecticides stress on gene expression of M. alternatus et al，which may provide new references for fundamental research and the control of M. alternatus.

Key words： Monochamus alternatus Hope； molecular biology； gene cloning； gene expression； pesticide stress

松墨天牛（Monochamus alternatus Hope），又名松褐天牛、松天牛，`屬于鞘翅目（Coleoptera）天?？疲–erambycidae）溝脛天牛亞科（Lamiinae），分布于中國的自治區(qū)以東，河北省以南、東至臺灣省、南至廣東省區(qū)域；國外分布于日本、朝鮮、老撾等[1]。主要危害馬尾松（Pinus massoniana）、油松（P. tabulaeformis）、黑松（P. thunbergii）等生長衰弱的樹木或新伐倒樹木[2]，是中國南方松林的重要蛀干害蟲。同時，它又是松樹毀滅性病害松材線蟲[Bursaphelenchus xy-lophilus（Steiner et Buhrer） Nicle]的主要媒介昆蟲。在日本和中國，該病蟲主要通過羽化后的松墨天牛成蟲補充營養(yǎng)和產(chǎn)卵時造成的傷口侵入健康樹木進行自然傳播，給松樹造成重大損失[3，4]。因其為害嚴重且防治困難已被許多國家列為檢疫對象。近年來，松墨天牛分子生物學研究進展迅速，新的研究成果不斷涌現(xiàn)，本文綜述近3年來松墨天牛分子生物學研究的最新進展，以促進松墨天?；A(chǔ)研究，并為探索松墨天牛安全有效的防治方法提供參考。

1 分子生物學基礎(chǔ)研究

1.1 松墨天牛成蟲標本保存方法

DNA作為生物體重要的遺傳資源，包含著豐富的生物學信息，是生物進化史的重要記錄者，獲取高質(zhì)量的基因組DNA是開展任何DNA下游工作的前提和基礎(chǔ)。因此，研究昆蟲標本的妥善保存方法，以及基因組DNA提取方法，阻止或延緩其基因組DNA的降解，對深入開展其分子生物學研究具有重要意義。曲良建等[5]采用SDS-蛋白酶K消化法對液氮中冷凍保存、無水乙醇-20 ℃冷凍保存、無水乙醇室溫保存和干標本室溫保存且保存時間在2年以上的松墨天牛成蟲標本基因組DNA進行提取，并對不同保存方式提取的DNA樣本進行了質(zhì)量比較和分析。在上述常見的松墨天牛成蟲標本4種保存方式中，以液氮中冷凍保存效果最佳，其次為無水乙醇 -20 ℃冷凍保存，插針干標本室溫保藏效果最差。利用昆蟲線粒體基因COⅠ和COⅡ的通用引物從上述DNA中均能夠成功擴增出目的片段，測序結(jié)果證實擴增片段符合預期。研究結(jié)果表明液氮和無水乙醇-20 ℃冷凍保存適合松墨天牛成蟲標本長期保存，且不影響后續(xù)的PCR擴增和測序。

1.2 松墨天牛化學感受組織熒光定量PCR內(nèi)參基因的鑒定

實時熒光定量反轉(zhuǎn)錄PCR（RT-qPCR）是分子生物學領(lǐng)域研究基因表達的最有效方法之一[6]。在RT-qPCR實驗過程中，需要引入內(nèi)參基因?qū)?shù)據(jù)進行校正和標準化處理。馮波等[7]從松墨天牛轉(zhuǎn)錄組中鑒定出9個候選內(nèi)參基因（Actin，TUB，18S rRNA，RPS27A，RPS3，RPL10，AK，GAPDH和EFlA），其中后7個候選內(nèi)參基因在松墨天牛中被首次鑒定。結(jié)果顯示最適合校正松墨天牛化學感受組織中基因表達數(shù)據(jù)的內(nèi)參基因為GAPDH和TUB，并且這樣的內(nèi)參基因組合可以用于不同發(fā)育階段和不同性別的不同化學感受組織。該研究結(jié)果為利用RT-qPCR技術(shù)分析松墨天?；瘜W感受組織基因相對表達量的內(nèi)參基因選擇提供了參考。但不同組織在不同條件下內(nèi)參基因的選擇還要視具體研究情況而定，需要進行實驗驗證。

2 分子分類方法及鑒定

2.1 核糖體28S rDNA基因和18S rDNA基因

張健等[8]對天?？?亞科32種天牛的28S rDNA基因部分序列進行測定和分析，結(jié)果證明了天?？聘鱽喛频膯蜗敌砸约爱愄炫喛茟獮檩^原始類群，并認為28S rDNA序列是一種有效的解析天?？聘呒壏诸愲A元系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系的分子標記。魏子涵等[9]采用18S rDNA（V4、V7區(qū)）分子標記，分析和測定了49種天?；蛐蛄校μ炫？偪?科6亞科的70種天牛基因序列構(gòu)建進化樹，結(jié)果顯示溝脛天牛亞科（Lamiinae）、天牛亞科（Cerambycinae）、鋸天牛亞科（Prioninae）和瘦天?？疲―isteniidae）為單系性進化群，這與傳統(tǒng)形態(tài)學分類結(jié)果相似，證明18S rDNA（V4、V7區(qū)）是探討天牛高級階元分類有效的分子標記。在這兩項研究的基礎(chǔ)上魏子涵等[10]利用28S rDNA D2和D3區(qū)以及18S rDNA V4和V7區(qū)聯(lián)合序列成功構(gòu)建出了天?？偪聘唠A元的系統(tǒng)發(fā)育樹，表明聯(lián)合序列分析是探討天牛高階元分類的有效方法。

2.2 線粒體COⅠ基因和線粒體COⅡ基因

鄭斯竹等[11]測定分析了11種墨天牛線粒體DNA細胞色素氧化酶C亞基Ⅰ基因（COⅠ），構(gòu)建了墨天牛屬的分子進化樹，結(jié)果顯示分子結(jié)果與形態(tài)分類結(jié)果相似，本段COⅠ基因可以為墨天牛屬分類階元關(guān)系提供依據(jù)。李京等[12]研究測得了溝脛天牛亞科部分種類的COⅡ序列，發(fā)現(xiàn)族、屬、種各階元間序列差異適中，具有廣泛的適用性，并認為COⅡ基因是溝脛天牛亞科分子系統(tǒng)學研究的有效工具。

2.3 DNA條形碼在墨天牛鑒定中的應用

為了對進境口岸截獲的俄羅斯木材中的墨天牛屬（非中國種）害蟲進行嗜貳⒖燜俚募定，陳夢義等[13]利用DNA條碼試劑盒檢測技術(shù)，基于墨天牛線粒體COⅠ（線粒體細胞色素氧化酶亞基I）基因設(shè)計1對巢式引物，對截獲墨天牛屬中的8個種COⅠ進行擴增，將擴增序列上傳至有害生物信息網(wǎng)站，依據(jù)堿基位點在不同種間的排列和組成的差異，獲得不同種在相應位點上的特有堿基，即標記性堿基，以此作為區(qū)分墨天牛種的依據(jù)。通過這種墨天牛屬DNA條碼試劑盒檢測技術(shù)，可為口岸檢疫鑒定提供有效的技術(shù)手段。

3 轉(zhuǎn)錄組與cDNA文庫

3.1 松墨天牛轉(zhuǎn)錄組

Lin等[14]通過Illumina測序和從頭組裝共獲得48 787條Unigenes序列，平均長度為721 bp。NR注釋的結(jié)果表明，78.1%的序列與赤擬谷盜的序列相似性最高。Unigenes的GO分類顯示，共有13 485個轉(zhuǎn)錄本歸屬于至少一個GO條目，包括60個功能組，其中在生物過程中，“細胞過程”、“代謝過程”和“單生物過程”包含的基因較多；細胞學成分中，大多數(shù)基因集中在“細胞”、“細胞組分”或“細胞器”；在分子功能中，“催化活性”和“binding”中的基因最多。代謝通路分析結(jié)果顯示在KEGG中可顯著比對上18 915個Unigenes，歸屬于258個通路，代謝通路中的基因數(shù)量明顯多于其他通路。在NR比對上的序列中有9 005條歸屬于COG中，25個COG類別中，與基礎(chǔ)生理和代謝功能相關(guān)的基因最多。在此基礎(chǔ)上，鑒定出與殺蟲劑解毒和殺蟲劑靶標酶相關(guān)的基因轉(zhuǎn)錄本。上述研究結(jié)果為克隆和分析松墨天牛新的功能基因奠定了基礎(chǔ)。

3.2 松墨天牛觸角cDNA文庫

高雄[15]挑取2 052個單克隆進行測序，得到1 133條Unigenes，其中多拷貝contigs有276個，單拷貝singlets有857個。通過預測開放閱讀框，計算得到松褐天牛觸角cDNA文庫GC含量為41.8%。通過與COG功能比對350條Unigenes被分到了21個功能類群。

王娟[16]構(gòu)建了松褐天牛觸角轉(zhuǎn)錄組，共獲得85 869條contigs序列，平均長度為297 bp；獲得37 242條Unigenes序列，平均長度為669 bp。NR注釋的結(jié)果表明，94.3%的Unigenes與赤擬谷盜[Tribolium castaneum（Herbst）]和中歐山松大小蠹（Dendroctonus ponderosae Hopkins）的Unigenes相似性最高。對Unigenes按照COG功能注釋，可分為25個功能群，其中一般功能預測類，復制、重組和修復類包含的Unigenes個數(shù)最多。進一步篩選比對共獲得OBPs基因全長序列25條，片段序列4條；化學感受蛋白（CSPs）全長序列8條，片段序列4條；氣味受體（ORs）全長序列1條，片段序列8條；1條感覺神經(jīng)元膜蛋白（SNMPs）全長序列。上述研究結(jié)果為開展松褐天牛氣味結(jié)合蛋白和嗅覺識別機制的研究奠定了基礎(chǔ)。

4 基因克隆

4.1 氣味結(jié)合蛋白基因

利用引誘劑可以有效地防治松褐天牛。為進一步加強引誘劑和天敵的應用研究，研究人員開展了關(guān)于松褐天牛氣味結(jié)合蛋白的初步研究工作，以期通過對松褐天牛嗅覺識別機制的研究，為有效開發(fā)更加適合的引誘劑提供研究基礎(chǔ)。

錢凱等[17]通過配體結(jié)合位點推測Minus-C OBP蛋白亞家族的MaltOBP2和MaltOBP6兩個基因具有不同的生理功能；通過組織表達譜結(jié)果推測這兩個OBP基因在松墨天牛中的功能不僅僅局限于嗅覺識別，或還有味覺感受、化學感受等其他生理功能。該研究結(jié)果為兩個OBP蛋白的結(jié)構(gòu)和功能研究奠定了基礎(chǔ)，為探索松墨天牛的化學感受機制提供了條件。

Gao等[18]克隆得到了松墨天牛4個OBPs基因MaltOBP2、MaltOBP3、MaltOBP4和MaltOBP5的全長，成功構(gòu)建松褐天牛OBPs基因原核表達載體pGEX-6p-1-MaltOBPx，并通過競爭結(jié)合實驗以1-NPN為探針研究MaltOBP3和MaltOBP5與17種揮發(fā)物的結(jié)合能力。結(jié)果表明，MaltOBP3和MaltOBP5能特異性地結(jié)合部分寄主揮發(fā)物，它們可能與松墨天牛的寄主選擇和定位有關(guān)。但尚未涉及對其功能的研究[18]。

王娟[16]成功克隆了松褐天牛Malt OBP9、Malt OBP10、Malt OBP19、Malt OBP21、Malt OBP24基因，其中Malt OBP9和Malt OBP21屬于Minus-C OBPs，Malt OBP10屬于Classic OBPs，Malt OBP19和Malt OBP24屬于Plus-C OBPs。利用熒光競爭結(jié)合實驗測定這5個Malt OBPs在中性和酸性pH環(huán)境下與18種寄主植物揮發(fā)物單體的結(jié)合特性。結(jié)果顯示5個Malt OBPs在中性pH環(huán)境下與揮發(fā)物的結(jié)合能力高于酸性pH環(huán)境。在中性條件下，Minus-C OBPs家族的2個Malt OBPs結(jié)合特性方面表現(xiàn)較為一致；Plus-C OBPs家族的2個Malt OBPs結(jié)合特性方面表現(xiàn)出較大差異。

以上研究均在松墨天牛觸角cDNA文庫和轉(zhuǎn)錄組的構(gòu)建基礎(chǔ)上開展，為明確松褐天牛氣味結(jié)合蛋白的功能，研制行為調(diào)節(jié)劑，以及明確氣味結(jié)合蛋白在昆蟲體內(nèi)的功能奠定了重要基礎(chǔ)。

4.2 肌鈣蛋白基因與原肌球蛋白基因

肌鈣蛋白（Troponin，Tn）是與骨骼肌和心肌收縮有關(guān)的調(diào)節(jié)蛋白，主要調(diào)節(jié)肌肉的收縮和舒張。由于昆蟲飛行肌以很高的收縮頻率運行，肌鈣蛋白的激發(fā)和松弛的調(diào)節(jié)就發(fā)揮尤其重要的作用[19]。原肌球蛋白（tropomyosin，Tm）是細肌絲中與肌動蛋白的結(jié)合蛋白，在肌肉收縮中起重要調(diào)節(jié)作用。

吳華俊等[20]研究推測松墨天牛肌纖維中存在多種TnT轉(zhuǎn)錄本，它們與其他調(diào)控因子共同影響肌肉的收縮。但MaTnT有多少轉(zhuǎn)錄本，MaTnT轉(zhuǎn)錄的時空表達模式如何，以及MaTnT如何與原肌球蛋白互作等仍需要進一步研究。吳華俊等[21]還從已經(jīng)構(gòu)建的松墨天牛cDNA文庫中篩選并鑒定了一個肌球蛋白輕鏈2基因，命名為MaMLC-2。軟件預測發(fā)現(xiàn)MaMLC-2屬于肌鈣蛋白C超家族成員。該研究發(fā)現(xiàn)MLC-2蛋白具有保守地結(jié)合Ca2+的功能，其在成蟲足中的表達量最高，這與足是主要的運動器官，含有豐富的肌肉蛋白有關(guān)。羅淋淋等[22]研究推測松墨天牛在取食松科植物的時候，原肌球蛋白能夠促使松樹產(chǎn)生誘導性防御。

4.3 其他基因

許雯等[23]分析了松墨天牛表皮蛋白（MoalICP）基因在幼蟲各組織中的表達量，發(fā)現(xiàn)MoalICP在這些組織中均有表達，說明其表達產(chǎn)物可能參與相應器官的結(jié)構(gòu)形成、蛻皮與變態(tài)，也可能與阻止外來物質(zhì)（如農(nóng)藥）的侵入有關(guān)。研究還發(fā)現(xiàn)體壁中表皮蛋白基因表達量不是最高的，在脂肪體中的表達量更高，推測脂肪中的表皮蛋白基因參與表皮滲透能力更加顯著，與抗藥性的產(chǎn)生關(guān)系密切。羅淋淋等[24]在松墨天牛鐵蛋白亞基中發(fā)現(xiàn)了1個糖基化位點。昆蟲鐵蛋白亞基在細胞內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和血淋巴中，通常糖基化，這可能增強其穩(wěn)定性，并且有助于在胞內(nèi)靶向目標和受體結(jié)合[25]。蔡紫玲等[26]研究發(fā)現(xiàn)松墨天牛葡萄糖-6-磷酸異構(gòu)酶（MaGP1）為親水蛋白，含有活性位點、變構(gòu)位點、活性部位蓋子和兩個多膚結(jié)合位點5個功能位點，為進一步研究MaGPI的分子功能提供了依據(jù)。

5 農(nóng)藥脅迫λ贍天?；虮磉_的影響

5.1 肌肉LIM蛋白基因

昆蟲LIM蛋白具有許多類似于脊椎動物肌肉蛋白的特征，有調(diào)控昆蟲飛行的作用。羅淋淋等[27]通過PT-qPCR方法研究在農(nóng)藥脅迫下松墨天牛LIM基因（MaLIM）的相對表達量，發(fā)現(xiàn)噻蟲啉的抑制作用最大。研究推測，在農(nóng)藥亞致死劑量作用下，松墨天牛蛹期蛻皮過程和生長發(fā)育功能會受到顯著影響。

5.2 延伸因子2（EF-2）基因

延伸因子（elongation factor，EF）是參與蛋白合成過程中肽鏈延伸的蛋白因子，在所有多細胞生物體的新陳代謝過程中發(fā)揮著非常重要的作用，它包括延伸因子EF-1和延伸因子EF-2[28]。EF-2的正常表達關(guān)系到機體細胞的生長及蛋白質(zhì)的合成。羅淋淋等[29]檢測了經(jīng)農(nóng)藥脅迫后，EF-2 mRNA在松墨天牛成蟲中的表達情況，結(jié)果顯示該基因在啶蟲脒作用后的相對表達量最高，其次是殺蟲雙，綠僵菌和白僵菌的脅迫作用無顯著差異，毒死蜱和滅多威的作用效果較弱。不同殺蟲劑作用下均導致該基因上調(diào)表達，這可能是松墨天牛產(chǎn)生的自我保護反應。

5.3 包囊蛋白基因

包囊是無脊椎動物對抗外源物質(zhì)的主要防御反應，包囊蛋白（encapsulation-relating protein，ERP）是昆蟲產(chǎn)生包囊反應時最先在外來物周圍積聚的蛋白[30]。毛珊珊等[31]檢測發(fā)現(xiàn)松墨天牛ERP（MaERP）經(jīng)澳氰菊酷、磷化鋁、Bt、印楠素、綠僵菌脅迫后，上調(diào)表達；經(jīng)阿維菌素脅迫后，下調(diào)表達。該研究為進一步研究MaERP基因在松墨天牛防御過程中的作用奠定了基礎(chǔ)，可為探索松墨天牛免疫系統(tǒng)與分子毒理互作關(guān)系提供參考。

5.4 核糖體蛋白（RPS15A）基因

核糖體（Ribosome）是細胞內(nèi)負責蛋白質(zhì)合成的重要細胞器。核糖體蛋白（Ribosomal protein，RP）和核糖體研究一直是遺傳學研究的重要領(lǐng)域。羅淋淋等[32]利用RT-qPCR分析了松墨天牛成蟲核糖體蛋白（RPS15A）基因在農(nóng)藥脅迫下的表達量，結(jié)果表明，僅溴氰菊酯處理組上調(diào)表達。但核糖體蛋白表達量與殺蟲劑抗性的關(guān)系究竟如何，是通過核糖體蛋白與殺蟲劑結(jié)合起作用，還是通過核糖體蛋白質(zhì)間的作用而發(fā)揮抗性作用，抑或為其他作用機制還需進一步探究。

5.5 氯胺磷、吡蟲啉、溴氰菊酯脅迫下對基因表達的影響

氯胺磷低毒、高效、安全，是中國具有自主知識產(chǎn)權(quán)的有機磷殺蟲劑創(chuàng)新品種；吡蟲啉是新煙堿類殺蟲劑，已成為中國取代劇毒有機磷殺蟲劑的骨干品種；溴氰菊酯是擬除蟲菊酯類殺蟲劑，能殺滅對有機磷農(nóng)藥等產(chǎn)生抗藥性的害蟲。Lin等[33-35]比較研究松墨天牛對這3種農(nóng)藥分子響應的差異，篩選出差異基因和分子靶標。研究結(jié)果表明，細胞色素氧化酶亞基I基因在解毒代謝中有特殊作用，表皮蛋白基因沒有參與對這3種農(nóng)藥的抗性；ATP合酶亞基D基因、線粒體?；d體蛋白1基因等氧化磷酸化通路基因下調(diào)，說明氧化磷酸化引發(fā)了毒理學變化，這些蛋白質(zhì)磷酸化的影響可能是有機磷農(nóng)藥、吡蟲啉、溴氰菊酯的毒性機制之一，改變昆蟲磷酸化水平的蛋白質(zhì)可能是這些殺蟲劑的非傳統(tǒng)靶標；吡蟲啉、氯胺磷脅迫下，編碼絲氨酸蛋白酶、細胞色素P450還原酶、保幼激素酯酶、過氧化物酶和硫氧還蛋白半胱氨酸蛋白酶的基因轉(zhuǎn)錄水平下降，表明這兩種農(nóng)藥可延緩抗藥性并阻礙松墨天牛的發(fā)育；GO富集比較分析表明，在3種農(nóng)藥脅迫下，分子功能中“催化活性”富集的基因最多，細胞成分中“細胞”和“細胞組分”富集的基因最多，而生物學過程中，3種農(nóng)藥富集的GO不一致，這表明3種農(nóng)藥在對松墨天牛的毒性機理上有較大差別。

上述研究使用基因芯片作為研究平臺，具有集約化、系統(tǒng)化和高通量分析的優(yōu)點，為鑒定新農(nóng)藥、確定農(nóng)藥的生物選擇性奠定理論基礎(chǔ)；對以不同類型農(nóng)藥的準確的分子靶標為基礎(chǔ)和依據(jù)，科學、經(jīng)濟、合理地選用和交替使用不同殺蟲機理的農(nóng)藥，有針對性地防治害蟲，避免或延緩害蟲的抗藥性，提高防治效果等具有重要意義。

6 展望

近3年來，松墨天牛分子生物學領(lǐng)域的研究從個別基因的克隆發(fā)展到轉(zhuǎn)錄組水平，為高通量研究基因奠定了基礎(chǔ)；從單純的生物信息學分析發(fā)展到結(jié)合生理學、毒理學及化學生態(tài)學等綜合研究，充分展示了分子生物學的研究優(yōu)勢?；蛐酒鳛橐环N研究平臺，可用于分子毒理學研究，有助于新型殺蟲劑的開發(fā)和推廣應用。此外，借助于分子分類方法，可對傳統(tǒng)形態(tài)分類學進行有益的佐證和完善；松墨天牛保存方法和RT-qPCR內(nèi)參基因的篩選等基礎(chǔ)研究對松墨天牛分子生物學起到一定的推動作用。

分子生物學既是一種研究手段，也是一個重要的研究方向。松墨天牛分子生物學的研究日益深入，必然會對松墨天牛生物學、生理生化、化學生態(tài)等起到重要的引領(lǐng)作用，并以此為基礎(chǔ)，為松墨天牛的綜合治理提供理論支撐和應用參考。

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篇7

關(guān)鍵詞:禽類防御素;分子生物學;進化;活性

中圖分類號:S83 文獻標志碼:A 文章編號:0529－5130(2016)01－0136－04

禽類防御素是一類內(nèi)源性陽離子抗菌肽，在禽類先天性免疫系統(tǒng)中發(fā)揮著重要作用。禽類防御素具有廣譜抗細菌、真菌和某些病毒的活性，是禽類抵抗外來致病性微生物侵襲的重要武器。據(jù)推測，由于禽類的異嗜性白細胞缺乏氧化機制，禽類可能更多依賴于防御素等抗菌肽類物質(zhì)來抵御感染［1］。目前，科研工作者們已從多種家禽和野禽體內(nèi)發(fā)現(xiàn)了數(shù)十種防御素或其基因，并對部分禽類防御素的分子結(jié)構(gòu)、抗菌活性、抗病毒活性和組織表達特性等進行了研究［2］。體外研究發(fā)現(xiàn)，除了抗微生物活性，某些禽類防御素還參與免疫調(diào)節(jié)和生殖活動。近些年，國內(nèi)外對禽類防御素的研究報道不斷增多，下面對其分子生物學方面的研究進展做一綜述。

1禽類防御素的分子結(jié)構(gòu)

從分子結(jié)構(gòu)劃分，目前已發(fā)現(xiàn)的所有禽類防御素均屬于β－防御素。因此，禽類防御素又被稱為禽β－防御素(avianbetadefensins，AvBDs)。AvBDs的前體由一個分泌型的信號肽和成熟肽構(gòu)成，許多AvBDs前體還有一個短的前片段(propiece)。前片段連接信號肽和成熟肽，通常被認為起到抑制防御素的活性，防止其傷害宿主細胞的作用。少數(shù)AvBDs，例如雞AvBD3和AvBD11，在成熟肽的C末端還有一個后片段(post－piece)。后片段的作用尚不十分清楚。通過分析雞AvBD11的后片段發(fā)現(xiàn)其有3對二硫鍵結(jié)構(gòu)，因此人們推測雞AvBD11的后片段可能是基因復制過程中出現(xiàn)的多拷貝［3］。AvBDs的成熟肽部分是最終發(fā)揮生物學功能的成熟分子，通常由38～46個氨基酸構(gòu)成，大小為3～4ku。成熟肽具有β－折疊和α－螺旋結(jié)構(gòu)，分子內(nèi)有6對半胱氨酸形成的3對二硫鍵。二硫鍵對保證AvBDs的正確折疊和維持空間構(gòu)象具有重要作用。

2禽類防御素的基因進化

研究發(fā)現(xiàn)，哺乳動物的α－防御素基因簇位于β－防御素基因簇中，而少數(shù)靈長類特有的θ－防御素基因位于α－防御素基因中［4］。這暗示α－防御素基因由β－防御素基因進化而來，而θ－防御素基因又由α－防御素基因進化而來。3種動物防御素中，只有β－防御素是所有脊椎動物所共有的，從低等的魚類到高等的哺乳類動物都發(fā)現(xiàn)有β－防御素，而且β－防御素的氨基酸序列和結(jié)構(gòu)更接近于昆蟲等低等生物的防御素。進化樹分析也發(fā)現(xiàn)，禽類防御素與哺乳動物β－防御素的進化關(guān)系近。這些研究表明，禽類和哺乳類動物的防御素基因可能源自于它們共同的遠古基因。禽類的基因組中有多個AvBD基因。根據(jù)雞的基因組測序結(jié)果，人們發(fā)現(xiàn)雞有14種防御素(Gal－1～Gal－14)，并通過生物信息學技術(shù)確定了這些防御素的基因序列。這14種防御素基因均位于3號染色體的末端，且成簇存在［5］。在其他禽類體內(nèi)也發(fā)現(xiàn)了多種AvBD基因。進化樹分析表明，AvBD基因在鳥類分化前就已經(jīng)在進化。禽類有許多同源AvBD基因，但有些AvBD基因也顯示出了一定的物種特異性，例如AvBD14目前只發(fā)現(xiàn)于雞?；谶M化樹的分析顯示AvBD14可能由AvBD13的一個重復拷貝進化而來。隨著斑胸草雀(zebrafinch)基因組測序的完成，人們對比分析了雞和斑胸草雀的β－防御素基因?；蚪M測序顯示斑胸草雀有22個β－防御素基因，其中的10個能在雞的基因組中找到同源基因，另外的12個基因可能由AvBD1或AvBD3演變而來，例如AvBD123和AvBD118［2］。多個防御素基因的存在可能對提高禽類的免疫防御能力具有幫助。對其他已發(fā)現(xiàn)的禽類(例如鴨、鵝、鵪鶉、鴿等)的防御素基因進行分析也發(fā)現(xiàn)，同類禽防御素基因的同源性較高，但不同物種間仍有明顯差異，特別是防御素的成熟肽部分變化較大。和哺乳動物的防御素一樣，禽類防御素的成熟肽很可能在正向選擇(positiveselec-tion)壓力下發(fā)生進化［6］。在正向選擇壓力下，成熟肽的某些氨基酸變位點發(fā)生改變，生物學活性也隨之變化。

3禽類防御素的組織分布與表達調(diào)控

和動物防御素一樣，禽類防御素主要來自骨髓源細胞或上皮細胞。例如雞AvBD1，2和4－7在骨髓源細胞中表達，而AvBD8－14主要由各種上皮細胞表達，當然其他一些組織細胞也具有表達防御素的能力［7］。AvBDs在不同組織中的表達量不同。AvBD1，2，6和7在骨髓中表達量較高;AvBD1，2，6在法氏囊中表達量較高;AvBD13在脾臟中表達量較高。AvBD2在異嗜細胞中高表達;AvBD1，2，6，10在呼吸道中表達量較高;AvBD9－12在腎臟中大量表達［3，8］。在禽類的生殖器官中也有防御素的大量表達，例如雞AvBD1，2，4，6在組織中高表達，可能暗示這些防御素與生殖活動有關(guān)。某些人類β－防御素(例如DEFB126)被證實與生成有關(guān)［9］，是否禽類防御素也具有類似的功能還有待進一步研究。除了組織差異外，禽類防御素的表達量也有種屬差異。例如有研究表明，AvBD10在鵪鶉骨髓中高表達，而在雞骨髓中沒有發(fā)現(xiàn)高表達［10］。目前的研究表明，禽類防御素的表達受動物生長、感染、日糧成分和炎癥反應等多種因素的調(diào)控。AvBD7在母雞的生長過程中表達量逐漸增加直至性成熟，而AvBD14的表達則恰恰相反［11］。在雞性成熟后，多數(shù)AvBDs在附睪、陰道等處表達量升高［12］。蛋雞生殖道中防御素的表達受LPS和白介素的影響［13］。鴨感染鴨肝炎病毒后，肝臟中AvBD7的表達量上調(diào)，而AvBD12在多個器官中的表達量則下調(diào)［14］。日糧中維生素D3的含量能影響雞AvBD1的表達［2］;飼料中添加丁酸鹽能提高多數(shù)雞AvBDs的表達水平［15］。

4禽類防御素的生物學活性

4.1抗微生物活性

研究表明，大多數(shù)AvBDs顯示出良好的抗微生物活性。企鵝AvBD103b對金黃色葡萄球菌、枯草芽孢桿菌、星形奴卡菌等多種革蘭陽性菌均具有殺滅作用［16］。雞AvBD9在2～4μmol/L濃度下即對多數(shù)革蘭陽性菌和革蘭陰性菌具有抑制效果［8］。許多其他禽類防御素也具有廣譜抗菌活性(表1)。目前，關(guān)于AvBDs抗微生物機理研究較少。據(jù)推測，AvBDs可能與其他動物的防御素一樣，能通過擾亂脂質(zhì)雙分子層等方式發(fā)揮抗病原微生物的作用。帶正電荷的AvBDs能與富含負電荷的細胞膜結(jié)合，然后將疏水性的肽段插入到脂質(zhì)雙分子層中，導致細胞膜通透性增加，最終達到殺菌目的。帶正電荷低的AvBDs通?？咕Ч草^差，這說明AvBDs所帶電荷對其抗菌非常重要。研究還發(fā)現(xiàn)，AvBDs的二級結(jié)構(gòu)對殺菌同樣重要。缺少二硫鍵的線性AvBD2分子殺菌效果降低，無法有效殺滅金黃色葡萄球菌，但對大腸桿菌仍具有殺菌效果［17］。許多AvBDs的抗菌活性受鹽離子濃度、pH值等理化因素的影響［8，14］。高鹽條件下(例如氯化鈉濃度達到150mmol/L)，AvBDs的抗菌活性往往會受到抑制。

4.2抗病毒活性

已報道，某些AvBDs對病毒具有抑制作用。鴨AvBD1、AvBD3、AvBD6等能抑制鴨肝炎病毒(DHV)的增殖，延長鴨胚接毒后的存活時間［21］。雞胚成纖維細胞感染流感血凝素重組痘病毒后，AvBD4、AvBD6的表達量會升高［25］。體外試驗表明，雞AvBD2、AvBD6和AvBD12具有抑制傳染性支氣管炎病毒的作用［26］。

4.3免疫調(diào)節(jié)作用

除了抗微生物活性外，AvBDs在禽類體內(nèi)還發(fā)揮著多種免疫調(diào)節(jié)作用，例如趨化作用和細胞分化。有研究表明，雞AvBD13對LPS處理的脾臟淋巴細胞的增殖分化具有促進作用［27］。鴨AvBD2能趨化DT40B淋巴細胞、CD4+T淋巴細胞等［19］。

4.4在禽類生殖中的作用

近些年的研究表明，某些AvBDs在生殖器官中大量表達，可能與禽類的生殖有密切關(guān)系。從現(xiàn)有的研究結(jié)果來看，AvBDs在生殖器管中的表達可能有兩方面的作用:一方面，參與生殖系統(tǒng)的抗感染，構(gòu)成生殖系統(tǒng)抗感染的重要防線;另一方面，可能參與了禽類的生殖細胞分化，并維持生殖細胞的正?；盍?。雞AvBD1、AvBD2等9種防御素在組織中有表達，其中一些防御素在公雞性成熟過程中表達量上升［28］。母雞感染沙門菌后，AvBD5、AvBD7等防御素在陰道中的表達量上調(diào)［29］。公雞感染沙門菌后，AvBD10、AvBD12、AvBD14在中的表達量上調(diào)［30］。

5展望

篇8

關(guān)鍵詞：分子生物學；教學方法；教學改革

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2013）38-0050-02

《分子生物學》是從分子角度、在基因水平上闡述生命現(xiàn)象的科學。其主要內(nèi)容是構(gòu)成生物體的生物大分子結(jié)構(gòu)和功能的研究，特別是核酸、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能的研究，并在此基礎(chǔ)上，對不同生物體及生命現(xiàn)象的各個方面從分子水平上進行剖析?！斗肿由飳W》作為農(nóng)學專業(yè)的基礎(chǔ)課之一，是分子遺傳學、生物技術(shù)、基因工程等的理論基礎(chǔ)。隨著現(xiàn)代科學技術(shù)突飛猛進地發(fā)展，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)研究已深入到分子水平，《分子生物學》滲入農(nóng)業(yè)科學各個學科。面對學科本身的飛速發(fā)展，如何在新形勢下讓學生學好這門課程，是我們面臨的重要問題。

一、加強緒論教學方法，增強學生學習興趣

近幾十年來，隨著分子生物學的迅速發(fā)展，新技術(shù)、新成果不斷涌現(xiàn)，成為生命科學領(lǐng)域最具活力的學科之一，所以對此的學習過程和授課方式倍加重要。因此，講好緒論部分可以幫助學生樹立學習《分子生物學》的信心，激發(fā)他們學習的興趣，最大程度地提高教學效果。例如：緒論中我們會談到分子生物學中諾貝爾獎的相關(guān)信息，可以幫助學生重視《分子生物學》課程的學習。從1901年以來自然科學領(lǐng)域的諾貝爾獎大概有550名左右，其中有200位諾獎獲得者涉及生物化學和分子生物學。我國于1999年9月獲準加入人類基因組計劃，雖然參與這一計劃最晚，而且是唯一的一個發(fā)展中國家，但是我國科學家僅用了半年多的時間，就已經(jīng)按照人類基因組計劃的部署完成了測序任務，對破譯人類遺傳信息起到重大作用。這樣讓學生認識到我們國家在分子生物學方面的長處與不足，提高了學生的學習興趣，使學生在第一時間被深深地吸引，在明確課程內(nèi)容、發(fā)展歷程以及應用的基礎(chǔ)上，更為重要的是明確學習目標、激發(fā)學習熱情、建立自信、掌握正確的學習方法，從而為學習《分子生物學》建立一個良好的開端。

二、善于歸納總結(jié)，系統(tǒng)地講解有關(guān)知識

由于《分子生物學》的內(nèi)容豐富、知識點多、理論比較抽象，使其具有一定的深度和難度。要想在有限的學時內(nèi)更加全面而深入地讓學生掌握并理解本課程的內(nèi)容。我們要學會整理、歸納，使課本上相關(guān)的一些分散知識系統(tǒng)化、網(wǎng)絡化、提煉出知識點。如在DNA的復制中有兩個關(guān)鍵概念，DNA的半保留復制強調(diào)的是對DNA復制后結(jié)果的歸納，DNA的半不連續(xù)復制著重點在于對DNA復制過程的總結(jié)。抽象的知識記憶起來確實存在一定難度，這也是以往學生反映最多的問題。需要在理解的基礎(chǔ)上，采用總結(jié)規(guī)律性教學的方式將其具體而直觀表現(xiàn)出來，使學生能更迅速、更準確記憶。例如，限制性內(nèi)切酶Ⅱ識別回文序列，可用“上海自來水來自海上”來解釋什么是回文序列，即正讀和反讀其序列均一樣。建議學生學習時結(jié)合課程內(nèi)容采用不同的學習方法，切記不可死記硬背，在理解的基礎(chǔ)上要善于總結(jié)，重點培養(yǎng)創(chuàng)造性思維能力，只有掌握正確的學習方法才能有效地提高學習效果。

三、充分發(fā)揮多媒體教學的優(yōu)勢，實現(xiàn)教學內(nèi)容的直觀化

運用多媒體技術(shù)進行課堂教學，既可以將圖、文、聲、像融為一體，使教與學的活動變得更加豐富多彩，又可以寓知識學習、技能訓練、智力開發(fā)于生動活潑的形象之中，從而激發(fā)學生的學習興趣，變苦學為樂學，同時又促進他們的思維發(fā)展，豐富學生的想象力。例如，RNA的剪切加工過程，教師用很大力氣介紹每一加工過程，學生仍是一頭霧水，而我們通過一個“RNA的剪切加工”視頻，可以清楚地看到在細胞中，RNA合成后5’帽子和3’尾巴是怎樣被加上，然后進一步剪切內(nèi)含子，連接外顯子的過程，學生觀看以后，頓時有一種豁然開朗的感覺。

四、注重學科進展，強調(diào)其理論意義和實際應用

《分子生物學》是一門比較年輕的學科，作為一門獨立的自然科學，只有六十多年的歷史。但其發(fā)展非常迅速，目前已成為自然科學領(lǐng)域發(fā)展最快、最引人注目的學科之一?！斗肿由飳W》作為多門學科之間的橋梁，對與其關(guān)系比較密切的生物化學、細胞學、微生物學、遺傳學等領(lǐng)域都產(chǎn)生深刻影響。《分子生物學》的理論意義在于：生命活動的根本規(guī)律在生物體中都是統(tǒng)一的。分子遺傳學的中心法則和遺傳密碼，除個別例外，在絕大多數(shù)情況下也都是通用的。學生學習《分子生物學》的最終目的是為其理解和掌握農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中相關(guān)知識服務。在教學的過程中，教師要多與生產(chǎn)實踐知識聯(lián)系起來。比如：小麥是我國第二大主要作物，其產(chǎn)量與品質(zhì)直接關(guān)系國計民生。隨著全球氣候變暖，制約小麥產(chǎn)量的環(huán)境因素更加復雜。小麥抗旱生理生化與分子生物學研究將為解決環(huán)境因素問題提供有力的理論支撐。目前已得到了玉米、水稻、胡蘿卜、煙草等二十九種重要農(nóng)作物的抗病毒、抗蟲、抗除草劑、營養(yǎng)品質(zhì)大幅度提高的轉(zhuǎn)基因植株。在諸多的農(nóng)業(yè)增產(chǎn)措施中，采用轉(zhuǎn)基因技術(shù)進行作物蔬菜水果良種繁育的方法占到30%～40%。隨著分子生物學研究的進一步發(fā)展，不僅采用基因工程的技術(shù)獲得新的植物良種和實現(xiàn)糧食作物的固氮；而且有可能在掌握光合作用機理的基礎(chǔ)上，使整個農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的面貌發(fā)生根本改變。

五、強化課程實驗教學改革，注重學生素質(zhì)能力的培養(yǎng)

《分子生物學》課程的實踐性很強，強調(diào)理論聯(lián)系實際。學生可利用學校提供的校園網(wǎng)絡資源，結(jié)合教材預習實驗內(nèi)容并提出問題，教師集體解答后指導學生做實驗。這種學生自主學習的方法，極大地激發(fā)了學生學習的興趣，有利于培養(yǎng)學生的綜合素質(zhì)。例如：學生們在做PCR擴增及瓊脂糖凝膠電泳實驗時，我們要求學生提前總結(jié)PCR反應體系的配制、PCR擴增程序的設(shè)置以及瓊脂糖凝膠的配制，學生們在實驗室上實驗課時直接操作，教師及時指導學生們在操作時出現(xiàn)的錯誤和不當處。理論與實驗結(jié)合起來使學生的實驗操作得到了極大的提高，以適應21世紀社會對高層次農(nóng)學人才的需要。

總之，在《分子生物學》的教學過程中，作為教育工作者，我們將不斷提高自身素養(yǎng)，充實自己的知識，與時俱進，探索新教學改革方式，完善教學方法。在教學過程中發(fā)揮學生的主體作用，引導學生學好農(nóng)學專業(yè)知識，提高教學質(zhì)量，培養(yǎng)他們成為新一代農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的佼佼者！

參考文獻：

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[2]張學軍，王鎖萍.全面改革實驗教學，培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力[J].實驗室研究與探索.2005，24（1）：4-6.

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[4]王榮，劉勇，姜雙林.高等師范院校分子生物學課程教學改革與實踐[J].生物學雜志，2012，29（1）：100-102.

篇9

[關(guān)鍵詞]雙語教學；分子生物學；策略

[中圖分類號]G624.0　[文獻標識碼]A　[文章編號]1005―6432(2011)18―0169―02

所謂雙語教學(Bilingual Teaching)，即用非母語進行部分或全部非語言學科的教學，其實際內(nèi)涵因國家、地區(qū)不同而存在差異。如在加拿大，雙語教學一般指在英語地區(qū)用法語授課的教學形式。在美國，雙語教學一般指用西班牙語進行的學科教學。在我國現(xiàn)階段的高等教育體系中，雙語教學實際上是指用漢語與英語交替進行的教學模式。國際通行的一般意義的雙語教育的基本要求是：在教育過程中，有計劃、有系統(tǒng)地使用兩種語言作為教學媒體，使學生在整體學識、兩種語言能力以及這兩種語言所代表的文化學習及成長上，均能達到順利而自然的發(fā)展。在這里，第二種語言是教學的語言和手段而不是教學的內(nèi)容或科目。

分子生物學(Molecular Biology)是以分子水平研究生命本質(zhì)為目的的一門新興邊緣學科，它以核酸和蛋白質(zhì)等生物大分子的結(jié)構(gòu)及其在遺傳信息和細胞信息傳遞中的作用為研究對象，是當前生命科學中發(fā)展最快并正在與其他學科廣泛交叉與滲透的重要前沿學科。本文就雙語教學開展的現(xiàn)狀，結(jié)合我們在開展《分子生物學》雙語教學中的一些體會，列舉了雙語教學過程中出現(xiàn)的一些問題并提出了應對策略。

1、分子生物學課程實施雙語教學的必要性

1.1　雙語教學是分子生物學科發(fā)展的內(nèi)在需求

分子生物學，是研究核酸、蛋白質(zhì)等生物大分子的功能、形態(tài)結(jié)構(gòu)特征及其重要性和規(guī)律性的科學，是人類從分子水平上真正揭開生物世界的奧秘，由被動地適應自然界轉(zhuǎn)向主動地改造和重組自然界的基礎(chǔ)學科；是一門國際前沿性強、發(fā)展迅速、對生命科學領(lǐng)域各分支學科具有廣泛和深入影響的學科。分子生物學領(lǐng)域的重要成果和最新的研究發(fā)展都發(fā)表在影響因子比較高的國際性刊物上，這類刊物都是英文刊物。因此，雙語教學是分子生物學科發(fā)展的內(nèi)在需求，對于促進學科與學術(shù)前沿融合有重要意義。雙語教學有利于促進教育與國際接軌，也是短時間內(nèi)跟上國際科技發(fā)展的迫切需求。

1.2　雙語教學是本學科教學改革的需要

近20年來分子生物學領(lǐng)域發(fā)展極為迅速，知識更新率也很快，教材內(nèi)容相對滯后，這就要求老師在完成教學大綱所規(guī)定的教學內(nèi)容的同時，要注意本學科前沿發(fā)展的最新動態(tài)，教學中采用雙語教學，適當?shù)卦黾有碌闹R與國際接軌以開闊學生視野。雙語教學是促進中國大學教育國際化“走出去引進來”的必備條件之一，它可以為學生提供一個國際化的教育大環(huán)境，使學生直接了解本學科專業(yè)的國際先進動態(tài)，使學生按照英語的思維模式直接吸收世界先進的科技、文化知識，提高學生的科學素養(yǎng)，造就現(xiàn)代化新型人才。

2、雙語教學過程中出現(xiàn)的一些問題

2.1　師資條件

教師是教學的主導者，因此雙語課程教師素質(zhì)決定了雙語教學的實施情況，從而影響對雙語教學效果的評價。和專業(yè)課教師一樣，雙語教學的重點首先是學科內(nèi)容，其次是外語，尤其是專業(yè)外語在教學中的運用。所以，這就要求雙語教師不僅精通學科內(nèi)容，而且具有較高的外語水平，能熟練地駕馭外語進行專業(yè)課的教學，因此雙語教學對教師提出了更高的要求。在一些發(fā)達國家，國家對雙語教學有明確的政策規(guī)范，例如，在加拿大，當法語作為教學語言時，必須由本族語為法語或法語水平相當于本族語的教師施教，這些規(guī)定與其國情相符，保證了加拿大雙語師資的質(zhì)量。與發(fā)達國家相比，我國的雙語教學尚處在實驗階段，也從未設(shè)立雙語師資專業(yè)。目前的雙語教師基本上沒有接受過專門的培訓，還有一部分教師沒有國外留學經(jīng)歷。因此，在師資水平這一環(huán)節(jié)上與發(fā)達國家存在顯著的差距，雙語教師水平的參差不齊對雙語教學的影響不容忽視。

2.2　教材的選用

通常的雙語教材包括國外引進教材、國內(nèi)出版教材、翻譯教材等，在高校中大多采用的是國外引進教材，這些教材的優(yōu)點是語言純正，但是大多與國內(nèi)的課程標準不符，難度和我國學生的實際英語水平有差距。此外，目前引進的原版教材種類有限，在使用中選擇余地很小?！斗肿由飳W》常用的是科學出版社引進的現(xiàn)代生物學精要速覽系列的教材，和國內(nèi)相應專業(yè)課的課程體系有較大的區(qū)別，造成不同學科教學中內(nèi)容的重復。因此，在雙語教學中迫切需要語言地道，篇幅適當，符合我國學生認識能力的教材，相關(guān)部門應當重視原版教材的引進，這已經(jīng)成為制約雙語教學開展的一個突出問題。

2.3　教學方法和手段

目前，在很多院校的《分子生物學》教學還是采用傳統(tǒng)教學模式。教學過程都是以教師為中心，教師在課堂上以描述性的講解來傳播知識，學生在教與學的過程中是知識信息的被動接收者，在這種教學模式下，往往忽視了學生獲得知識的潛在性和理解知識的差異性以及發(fā)展知識的創(chuàng)造性。并且，分子生物學主要是從DNA分子水平來闡述遺傳信息的傳遞(DNA復制等)、基因表達(DNA到RNA到蛋白質(zhì))及基因表達的調(diào)控。然而，基因看不到摸不著，學生對其是一個懵懵懂懂的認識，再加上其復雜抽象艱深的調(diào)控過程，容易使學生覺得枯燥，產(chǎn)生一種五里霧里的混亂感，教學效果不理想。

3、問題應對策略

3.1　大力提高雙語教師的水平

目前，很多院校都與國外有著定期或不定期的學術(shù)交流，或與國外院校合作辦學，這為教師帶來了進修或考察的機會，有助于提高教師的英語和專業(yè)水平，學術(shù)交流也為雙語教學引進原版教材提供了有利條件。如果有學校政策的支持，通過聘請校內(nèi)外著名專家、高水平專業(yè)人才承擔雙語教學任務和開設(shè)講座，推動雙語課程建設(shè)也是教學團隊和高水平教師隊伍建設(shè)的有力手段。同時也可以充分利用現(xiàn)有的師資條件，重新整合教學團隊，將有留學背景的專業(yè)教師或者在分子生物學領(lǐng)域的科研人員充實到雙語教學的第一線也是提高雙語教學質(zhì)量的捷徑。通過鼓勵留學進修、深造來提升教師的學歷層次和專業(yè)水平也是一條途徑。只要學校予以重視，給予一定的優(yōu)惠政策，在較短的時間內(nèi)提高雙語教師的水平還是完全可能的。

3.2　教材和教學內(nèi)容的靈活選擇

分子生物學是一門新興的發(fā)展迅速的學科，由科研第一線的教師結(jié)合國內(nèi)外的研究進展進行講授，非常生動具體。采用英文原版教材推行雙語教學，幫助學生建立英語的分子生物學知識體系，同時引入后基因組時代的具有新概念和新技術(shù)介紹的先進內(nèi)容的《GeneⅧ》、《MolecularBiology 0f the Gene》、《Molecular Cell Biology》、《Molecular

Biology 0f the Gene》、《Modern Genetic Analysis》和《TheCell：A Molecular Approach》等作為備課的補充材料，實現(xiàn)在知識體系和內(nèi)容上的更新。目前網(wǎng)上資源非常豐富，其利用越來越普遍，但選擇網(wǎng)上資源要符合自己的教學特點，適合本班學生的學習狀況，并與學生所用教材內(nèi)容相關(guān)，這樣就可以達到好的教學效果。

3.3　充分運用現(xiàn)代化的手段開展教學

分子生物學雙語教學的具體目標是在學習分子生物學知識的同時掌握英語語言，主要教學目的應定位在專業(yè)課教學，但在課堂上應盡量創(chuàng)造較多的使用英語的語言環(huán)境?？紤]到實際教學學時的限制和分子生物學內(nèi)容的繁多，本著在較少的課堂教學時間內(nèi)，為學生介紹較多的內(nèi)容，采用圖文并茂、信息量大、形象生動的多媒體形式進行教學。應用豐富的網(wǎng)絡資源，參考國外多種原版教科書及電子圖書，系統(tǒng)制作出全部教學內(nèi)容的多媒體課件和模擬動畫等。把書本知識轉(zhuǎn)換為直觀形象的、圖文并茂的、情景交融的計算機輔助教學課件，把間接興趣轉(zhuǎn)變?yōu)橹苯优d趣，教師講解省時，授課信息量增大，提高了課時利用率，解決了內(nèi)容多而課時少的矛盾。在教學過程中還輔以觀看《Molecular Cell Biology》和《Molecular Biology of the Gene》(Fifth Edition)的配套光盤、參觀分子生物學實驗室和動手實驗等多種方式，使理論知識的表達更加形象、直觀，從而激發(fā)學生學習的主動性和積極性。

另外，學生的外語水平和接受雙語教學的能力直接影響雙語教學實施的效果，有條件應盡量根據(jù)學生的英語水平進行分類教學或分班教學。對英語水平較低的學生應先使用英文原版教材，用全中文授課的教學方式；當學生英語水平提高到一定程度時再逐步增加英文講授的比例，對分子生物學中一些重要的、難理解的理論應仍以母語教授為主，這樣才能達到雙語教學的教學目的。

參考文獻：

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[2]郁凱元，湯崇熙，任祖平，使用原版英語教材，進行雙語教學的一些體會[J]，中國大學教學，2002(6)：26―27.

[3]吳詠詩，高等學校本科教學面臨的挑戰(zhàn)與改革[J]，高等教育研究，2002(2)：68―71.

[4]盛繼群，戴余軍，高華，地方本科院校生物科學專業(yè)實施雙語教學的實踐與思考[J]，高教探索，2007(6)：74―76.

[5]李顧，專業(yè)課雙語教學實踐體會[J]，陜西中醫(yī)學院學報，2004(5)：27―80.

篇10

關(guān)鍵詞：農(nóng)學專業(yè)；分子生物學；教學改革與實踐

前言

上個世紀中期，核酸被確定為主要的遺傳物質(zhì)，隨后DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)被揭示；進入到上世紀后期，遺傳重組技術(shù)、PCR技術(shù)以及核酸測序技術(shù)相繼出現(xiàn)、發(fā)展迅猛。分子生物學作為一門學科也應運而生，并成為當前最前沿、最活躍的學科之一[1，2]。分子生物學相關(guān)理論與技術(shù)方法已經(jīng)滲透了生命科學各個研究領(lǐng)域，全面促進了當今理、工、農(nóng)、醫(yī)等多個學科的發(fā)展，是從事生命及農(nóng)業(yè)科學研究和工作必備的工具和知識體系，該學科的教學工作至關(guān)重要[3]。該課程已成為高校生物類、農(nóng)學以及醫(yī)學等專業(yè)的基礎(chǔ)課程，也是學生掌握生物技術(shù)的最重要課程之一。國內(nèi)高等院校自上世紀80年代以來，陸續(xù)開設(shè)分子生物學課程。華南農(nóng)業(yè)大學辦學歷史悠久，已經(jīng)面向農(nóng)學專業(yè)開設(shè)該課程長達20余年。針對該課程存在的研究方法與手段發(fā)展極為迅速、理論知識抽象、實踐教學環(huán)節(jié)薄弱等問題，結(jié)合前人的經(jīng)驗和多年的教學實踐，從教材選用、教學內(nèi)容、教學模式以及課程學習效果等方面進行研究和探索，充分說明教什么、怎么教以及教的怎么樣幾個教學中的關(guān)鍵問題。全方位、多維度地提高教學效率，增強學生學習效果，為培養(yǎng)服務于現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的高素質(zhì)、創(chuàng)新型人才奠定基礎(chǔ)。

一、立足專業(yè)培養(yǎng)方案，整體規(guī)劃教學內(nèi)容

經(jīng)過長期實踐，分子生物學成為華南農(nóng)業(yè)大學農(nóng)學專業(yè)必修課、農(nóng)學丁穎創(chuàng)新班的專業(yè)選修課。在課程開設(shè)前，相關(guān)專業(yè)的學生已經(jīng)修習了生物化學、遺傳學等專業(yè)基礎(chǔ)課程，且在課程內(nèi)容中與分子生物學存在一定的交叉；部分學生還會繼續(xù)選修基因組學、生物信息學以及基因工程實驗等課程，分子生物學成為學習這些課程的必要基礎(chǔ)。因此，我們根據(jù)農(nóng)學專業(yè)人才培養(yǎng)方案和本課程教學大綱進行總體設(shè)計，根據(jù)學生已有的知識體系，突出教學重點，強調(diào)課程特色，提高教學效率。采用的具體措施主要包括以下兩個方面。

（一）合理選用教材

分子生物學幾乎是現(xiàn)代生命科學研究領(lǐng)域發(fā)展最為迅速、最具活力的學科。該學科相關(guān)的出版教材也非常豐富，包括《現(xiàn)代分子生物學》（朱玉賢，高教出版社，2007）、《分子生物學教程》（趙亞華，科學出版社，2006）、《基礎(chǔ)分子生物學》（鄭用璉，高教出版社，2012）等。針對于農(nóng)學專業(yè)的專業(yè)特點，我們選用鄭用璉主編的《基礎(chǔ)分子生物學》作為參考書；在實際教學中，適當脫離教材，對于本書中所涉及的遺傳學和生物化學教學內(nèi)容做必要提示，自學為主；對于研究前沿，密切追蹤，及時跟進，將最新的研究方法和研究進展融入到課堂教學。在教學過程中，引導學生查閱《GeneVIII》（Lewin.B，OxfordUniversityPress，2007）、《MolecularBiology》影印版（RobertF.Weaver科學出版社2001）等英文書籍和專業(yè)文獻，在學習專業(yè)知識的同時，提高英文閱讀水平，拓寬知識面。

（二）優(yōu)化教學大綱

制定教學大綱時，充分考慮遺傳學、生物化學和分子生物學等課程的教學內(nèi)容，結(jié)合開設(shè)的實驗課程，進行總體設(shè)計。經(jīng)過多年實踐，制定了總學時為48學時的課程教學大綱。其中，36個課時用于系統(tǒng)講述基本理論知識，12個學時用于課堂討論。理論知識包括核酸的結(jié)構(gòu)、DNA的復制和轉(zhuǎn)錄、蛋白質(zhì)翻譯以及基因表達調(diào)控等。在具體教學時間分配上，2個課時用于系統(tǒng)介紹本學科的歷史沿革、發(fā)展現(xiàn)狀及未來趨勢；核酸結(jié)構(gòu)部分內(nèi)容在生物化學等課程有所涉及，本課程重點闡述核酸結(jié)構(gòu)與性質(zhì)在分子生物學研究中的意義與應用、基因概念內(nèi)涵的演變和發(fā)展，總計8個課時；在中學階段已經(jīng)學習過DNA復制與轉(zhuǎn)錄相關(guān)內(nèi)容，本課程教學中僅突出講述以往尚未接觸的內(nèi)容，安排6個課時；蛋白質(zhì)翻譯過程是生物化學課程的學習內(nèi)容，本課程將重點放在蛋白翻譯的保真機制上，總計4個課時；基因表達調(diào)控是整門課程中的重點、難點，分配16個課時；所選教材中涉及的基因突變及利用、基因工程等方面的內(nèi)容，分別在本專業(yè)開設(shè)的遺傳學、植物基因工程等課程中進行講述，本課程不再進行單獨的講述?，F(xiàn)在分子生物學技術(shù)等內(nèi)容主要結(jié)合12個課時的課堂討論進行學習，結(jié)合具體研究案例，引導學生及時跟進學科前沿，提高解決問題的能力。通過將理論教學與進展討論有機結(jié)合，達到夯實理論基礎(chǔ)，面向應用，展望前沿，拓寬思路，全面提升專業(yè)素質(zhì)的目的。

二、多種教學方法融合，全面提高教與學的效率

（一）堅持德育優(yōu)先，情感教育貫穿課程教學

教育的本質(zhì)是立德樹人，只有保持一個國家、一個民族的道德先進性，才能保持這個國家、這個民族持續(xù)前進的動力。德育是任何課程教育都不容忽視的、極為重要的教學組成部分。在授課過程中，通過學習相關(guān)研究進展以及理論和方法的產(chǎn)生與發(fā)展歷程，結(jié)合該學科在我國的歷史沿革和現(xiàn)狀、具體到我校在相關(guān)領(lǐng)域的貢獻，弘揚前輩的愛國奉獻精神和實事求是的道德品質(zhì)；由此培養(yǎng)學生建立科學的發(fā)展觀、形成嚴謹?shù)目蒲袘B(tài)度，激發(fā)家國情懷，形成內(nèi)在的學習動力和學習熱情，提高學習效果。作為主講老師，我們盡量多地了解學生個人學習情況和日常動態(tài)，建立良好的師生互信，全方位服務教學工作。

（二）打破教材限制，靈活采用教學手段

分子生物學課程知識更新速度非?？欤疑婕暗闹R面廣、信息量大。我們根據(jù)實際需求，不拘泥于教材，及時跟進研究前沿熱點，將最新的研究成果引用到課堂教學，鼓勵學生利用所掌握的知識點探究前沿熱點問題，培養(yǎng)學生主動獲取知識的能力和創(chuàng)新意識。例如，將近年來的研究熱點———基因編輯技術(shù)融入到“基因表達調(diào)控”的內(nèi)容，一起進行教學。該課程還存在知識抽象、復雜，難以理解的問題，學生容易產(chǎn)生畏難情緒。針對于此，我們在授課過程中，充分挖掘教學資源，以學生們所熟悉的本校教師及其研究成果進行舉例，化抽象為具體，學以致用，培養(yǎng)學生利用所學的知識解決實際問題的能力。在多媒體課件制作方面，注意色彩搭配，重難點突出，合理規(guī)劃放映流程，深入淺出地展示學習內(nèi)容。充分發(fā)揮現(xiàn)代化教育技術(shù)的優(yōu)勢，在采用多媒體課件進行展示的基礎(chǔ)上，充分利用網(wǎng)絡傳媒，綜合使用動畫、投影，增強表現(xiàn)力，使教學內(nèi)容更加直觀形象，達到啟迪思維，增進理解，強化記憶的效果。在課堂講述之外，安排課前導讀、課堂討論和課后作業(yè)，從多個教學環(huán)節(jié)對學習內(nèi)容進行拓展，培養(yǎng)學生歸納總結(jié)、獨立分析和思考的能力，逐步形成科學的思維方式，提高綜合素質(zhì)。

（三）班組結(jié)合，凸顯學生學習主體的地

我校主要采用小班制教學模式，集中授課是主要的教學組織形式。本課程采用了大班授課和小組學習相結(jié)合，同時輔助以個別指導的教學形式。每個授課班一般為50人左右，每個小組通常為3-5人。通過擬定課外學習內(nèi)容，督促學生自發(fā)組成課外學習小組，自主選定主題并圍繞該主題進行調(diào)研、在課堂上進行討論。“班級-小組-個人”相結(jié)合的分層學習模式使每位同學都能充分參與到教學活動中，激發(fā)學習的積極性。課堂討論環(huán)節(jié)中，以小組為主體闡述觀點，結(jié)合教師點評，自由提問和辯論，形成師生間的有效互動，活躍課堂氣氛。在啟發(fā)式的翻轉(zhuǎn)課堂過程中，充分發(fā)揮學生的主體地位，有效調(diào)動學習熱情，提高自主學習能力，推動學生的創(chuàng)造性學習。

（四）以問題為導向，打造立體式學習環(huán)境

農(nóng)學專業(yè)學生從大學二年級即開始畢業(yè)論文研究工作，從事的研究工作往往涉及到不同層次的分子生物學問題；在整體的培養(yǎng)方案中，也有與分子生物學課程相關(guān)的實驗性課程。我們以此為契機，通過在課程中引入讀書報告、闡明實驗設(shè)計的原理和方法，指導學生進行研究性學習，促進學生運用本課程的理論知識解決實踐教學中的具體問題；有目的地引導學生發(fā)現(xiàn)問題，提出疑問，以問題為導向，激發(fā)興趣、積極探索，在問題解決的過程中積累知識。以上方案有效地促進了不同課程知識點的融合，形成立體式學習環(huán)境，全面培養(yǎng)學生的自學能力和研究能力。