分子生物学发展前景

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分子生物学发展前景范文第1篇

关键词：大学生；科研；综合素质

中图分类号：G641 文献标识码：A 文章编号：1002-4107（2013）05-0085-02

高等教育的目的是培养具有良好综合素质的“全面发展的社会主义高级专门人才”。当代大学生的综合素质主要表现为思想道德素质、专业能力素质、科研能力素质、应用能力素质、创新能力素质、合作能力素质、身体和心理素质等[1-2]。

分子生物学是研究蛋白质、核酸等生物大分子形态、结构及其规律性和相互关系的一门学科，是跨越生物、医学、农学乃至药学的一门新兴学科[3]。进入21 世纪以来，分子生物学的研究手段和方法已在生命科学的各相关领域得到了广泛的应用。然而，由于分子生物学实验课程对仪器设备要求较高，同时实验耗材昂贵，这就需要充足的实验经费的支撑，并且存在学时数少、学生人数多等因素， 因此，分子生物学实验教学对相关教师而言将是一种很大的挑战。

各高校普遍认为，本科生科研活动对于转变教育理念、培养创新型人才具有重要意义。结合近两年来内蒙古民族大学生命科学实验教学中心分子生物学实验室本科生参与教师科研，在学生综合素质培养上的经验和体会进行探讨。学生参与教师科研的主要内容包括查阅资料、完成实验、优化实验、数据分析、撰写论文等。实践证明，积极鼓励并吸收本科生参与教师科研，不仅为学生营造了独立思考、自由探索、勇于创新的良好环境，而且成为分子生物学实验课的有利补充，更是提高学生综合素质的有效途径。

一、本科生参与科研的迫切性

内蒙古民族大学生命科学实验教学中心分子生物学实验室隶属于生物化学教研室，承担生物科学和生物技术两个专业的分子生物学实验。分子生物学实验具有原理复杂、操作技术要求高、步骤多、时间长以及所需经费高等特点，而现有分子生物学实验教学学时为18学时，内容多以基础实验技术为主，学时有限，在较短时间内及有限经费下，学生的综合技能不能得到有效的训练，不能满足学生对科学研究的兴趣。从学生参与科研的目的上看，本科生参加科研的目的比较明确，意在各方面锻炼自身能力，包括科研能力的提高、实践能力的锻炼、团队合作精神的培养和人际交往能力的提升，也有的学生是为将来出国、找工作等增加筹码[4]。学生参与相关教师科研，不仅可以使学生进一步对分子生物学实验技术进行训练，例如：植物DNA提取、总RNA提取、PCR扩增、RT-PCR、DN段的酶切与连接、质粒的转化、琼脂糖凝胶电泳、聚丙烯酰胺凝胶电泳、RACE技术、原核表达技术等，同时，还获得了额外的实验经费支持，开创出“以学促研，以研促教”的双赢局面。

二、本科生参与科研活动的意义

（一）有利于思想道德素质的培养

由于思想道德素质涉及的是人的世界观、价值观等问题，是人成才的关键。所谓的思想道德素质，解决的是人的信仰和价值取向，它能够保证人正确的发展方向。良好的思想道德素质是调节个人行为、处理个人与他人、个人与社会的关系所必需的。而教师在管理和引导学生参与科研的同时，必须培养学生正确的价值取向和良好的科研素质，让学生意识到做实验、搞科研应该在具备良好的思想道德素质前提下去开展，要有大局意识、合作意识；要崇尚科学、勇于探索；要坚持真理、实事求是。因此，学生在完善自己综合素质的同时，必须注意不断提高自己的思想道德素质[5]。

（二）有利于专业及科研能力素质的培养

高校教师作为教学和科研活动的主体，不仅承担着向学生传授专业知识的责任，而且有义务通过自己的科学研究，全面把握学科的国内外学术动态和发展前景，并积极将科研中获得的新知识、新技能及时反映到教学中去[6]。

在教师进行科研工作时，提供学生参与的机会。学生在完成科研工作的同时，需要有一定的专业理论知识作为支持，这就促进了学生认真学习专业知识，积极查阅大量资料，增加了学习的兴趣和热情，从被动学习转变为主动学习，做到理论与实践相结合。同时，在科研过程中能够接触到分子生物学前沿技术、先进技术和仪器设备，积累专业相关理论知识、技术原理、仪器使用方法等知识。同时，经历科研的流程，在科研过程中体验和感悟科学研究精神，培养查阅文献的能力、发现问题和解决问题的能力、分析和总结的能力以及撰写研究论文的能力等，促进专业及科研能力素质的养成。

（三）有利于应用及创新能力素质的培养

通过参与教师科研，学生的操作技能得到全面训练，动手能力大大加强，进一步熟悉和掌握实验操作方法、仪器操作方法，为其他类似科研工作提供了坚实的基础。

在实施素质教育的过程中，创新是灵魂，要把创新精神和创造能力的培养作为素质教育的重要内容放在突出的位置。没有创新，一个民族就缺少了前进的动力，教育工作突出的一点就在于要把创新贯穿到工作中[7]。对大学生来说，具有好奇心、兴趣、求知欲，提高大学生的实验操作技能，是创新的动力，是培养创新能力的基础[8]。在学生参与科研的过程中，要求学生学会操作过程、掌握实验原理、分析实验步骤、探讨实验方案的优缺点，激发学生的创新思维。同时，不定期地以交流讨论的形式，要求学生交流和表达自己实验进展及对实验问题的见解，提出实验过程中出现的问题，使学生在交流中发挥集体智慧的力量，激发学生的探索欲望和创新意识，提高学生的创新能力。

（四）有利于合作能力素质的培养

目前，多数学生为独生子女，普遍以自我为中心，占有欲强，不愿与人分享，团队合作意识差。而分子生物学实验的顺利完成，需要成员间的相互配合，其实验特点是耗费时间长，实验步骤多，各步骤之间有很大的关联性，若一个环节出现问题，实验将无法进行下去，甚至前功尽弃，而且需要在实际操作过程中去发现问题，及时改进实验方法或操作方法，这样才有利于实验数据和结果的准确性。因此，在实验过程中需要同学间互助合作才能顺利完成，要求学生间要及时沟通，互相探讨、实验各步骤之间需要密切配合、沟通、帮助，才能高质量的顺利完成任务。因此，学生在参与科研的过程中，要意识到团结协作的重要性，培养团队合作能力。

（五）有利于身体和心理素质的培养

经过参与科研，学生会意识到要具有健壮的体魄和健康的心理才能更好地完成任务。科研任务比较繁重，身体素质是各方面的基础，没有良好的身体素质，其他就无从谈起。从而促进学生锻炼身体的需求。同时，无论是探索性实验还是验证性实验，都不会一帆风顺，只有不断地重复，付出大量时间和劳动，才能得到期望的结果。这无疑锻炼和培养了实验者不畏艰难险阻、坚韧不拔的勇气和毅力，而这又恰是创新者所必备的心理素质[9]。相反，在学生顺利完成科研的过程中又会增强他们的自信心，相信自己的能力，这本身也是促进良好心理素质形成的一剂良药。

三、本科生参与教师科研存在的问题

（一）规章制度不完善

在学生参与科研过程中，对学生的报名、考察、选用过程不完善，导致一部分学生有兴趣就来，觉得枯燥就离开，无法约束学生的随意性，同时也使教师的指导积极性受挫。这就需要建立完善的规章制度，需要对学生参与的环节有效地进行监督和管理。

（二）时间安排的不连贯性

一方面，分子生物学实验的操作步骤多，中间常有不间断的等待时间，同时完成一个连续完整的实验持续时间长，需要实验者有较长的集中的时间来完成。而学生的课程安排分散在每天的不同时间，通常没有充足的集中的时间完成，影响实验进程的连续性和持续性。

另一方面，学生参与科研需要经历训练的过程，这个过程需要循序渐进，这就需要相对较长的适应时间。很多本科生是初次参加科研活动，对查找文献、实验操作、实验记录、分析数据等一些基本科研方法不了解，都需要时间来解决，但学生课余时间有限，如何有效利用课余时间完成科研实验成为突出的问题，在一定程度上影响了学生参与科研的积极性。

（三）只有部分学生参与科研

指导学生的科研工作，教师需要付出劳动，同时也需要科研经费的支持。目前，分子生物学实验室指导学生科研的教师有限，每个教师需要完成的实验内容有限，经费也有限，并且完成实验有一定的先后顺序，而每一部分内容可以安排的学生人数有限，因此，同时安排学生参与的人数就有限，只能解决部分学生参与科研的要求，不能满足众多学生参与科研的意愿。

（四）受到教师科研项目内容的限制

在学生参与教师的科研项目时，其选题主要来源于教师的科研课题，每一个科研课题涉及的实验技术有限，只能包含一部分分子生物学实验技术，这就存在实验选题和实验技术应用的局限性。在一定程度上，学生不能根据兴趣选题，也不能将各种分子生物学实验技术都进行训练，从而限制了学生参加科研的积极性和创造性。

参考文献：

[1]陈义彬.高校大学生综合素质培养体系的构建研究[J].中国成人教育，2011，（18）.

[2]程轶，汪小飞.论应用型本科大学生综合素质培养[J].科技信息，2009，（23）.

[3]王玲，秦永燕.分子生物学课程教学改革探索[J].当代教育论坛：学科教育研究，2008，（4）.

[4]李冬梅，张玉平.我国研究型大学本科生科研现状分析及对策研究[J].黑龙江教育：高教研究与评估，2007，（3）.

[5]刘文初.大学生综合素质教育中的思想道德教育[J].科技进步与对策，2000，（6）.

[6][7]葛建，卢秀莲，黄丽红等.高校本科生参与教师科研过程的探索[J].科学与管理，2008，（5）.

分子生物学发展前景范文第2篇

Abstract： This paper introduced the principles, developing and the using of many molecular biotechnology, such as enzyme linked immuno-sorbent assay, genechip technique, molecular imprinting technique, polymerase chain reaction, scrip quick testing technology, flow injection immuno-analysis, Biosensors, etc, for the detection of the hazardous substances in the farm products．

关键词： 农产品；有毒有害物质；分子生物学；检测技术

Key words： farm products; hazardous substances; molecular biotechnology; testing technology

中图分类号：S1文献标识码：A文章编号：1006-4311（2011）04-0186-02

0前言

农产品安全性要求农产品中不应含有可能损害或威胁人体的物质或因素，它关系到人体健康和社会稳定。随着世界经济全球化、贸易自由化和农产品国际贸易的迅速发展，农产品安全已成为事关人民健康和构建和谐社会的重大战略问题，及时、安全、准确地检测出农产品中的病原微生物是农产品安全检测的重要内容。随着农产品分析物质的不断微量和痕量化，农产品基质的不断复杂，仅使用传统分析技术已难以解决所有的问题。分子生物学技术不仅可以简化前处理过程、而且操作简便、检测成本低、安全可靠，且能进行特异性处理分析，其在农产品分析中占据越来越高的比例[1]，目前在农产品检测中常用的技术包括：酶联免疫分析技术（ELISA）、基因芯片技术、分子印迹技术、聚合酶链式反应（PCR）技术、试纸条快速检测技术、流动注射免疫分析技术、生物传感器技术（biosensor）、等。分子生物学技术解决了传统农产品前处理所不能解决的问题，特别是在农产品中有毒有害物质检测中发挥了重要的作用。

1应用于农产品安全检测中的分子生物学技术

1.1 酶联免疫分析技术[2-3]酶联免疫分析技术是20世纪70年代初期由荷兰学者Weeman与Schurrs和瑞典学者Engvall与Perlman几乎同时提出的。最初ELISA主要用于病毒和细菌的检测，20世纪70年代后期开始广泛应用于抗原、抗体的测定，范围涉及到一些药物、激素、毒素等半抗原分子的定性定量检测。它是在RIA理论的基础上发展起来的一种非放射性标记免疫分析技术。它利用酶标记物同抗原抗体复合物的免疫反应与酶的催化放大作用相结合，既保持了酶催化反应的敏感性，又保持了抗原抗体反应的特异性，极大的提高了灵敏度，且克服了RIA操作过程中放射性同位素对人体的伤害。酶联免疫分析法在农产品安全检测中最为常用。农兽药残留免疫分析方法的建立包括待测物选择、半抗原合成、人工抗原合成、抗体制备、测定方法建立、样本前处理方法和方法评价等步骤。ELISA具有样品前处理简单，纯化步骤少，大量样本分析时间短，适合于做成试剂盒现场筛选等优点，使其可试验快速现场监测，是现阶段农产品安全检测领域应用较多的一项检测技术。目前酶联免疫检测的农、兽药残留种类主要包括：有机磷农药、拟除虫菊酯类农药、有机氯类农药、氨基甲酸酯类、兽药类等。

1.2 基因芯片技术[4-5]基因芯片技术是采用原位合成或显微打印手段，将数以万计的核酸探针固化于支持物表面，与标记的样品进行杂交，通过检测杂交信号来实现对样品的快速检测。基因芯片技术是基于芯片上的探针与样品中的靶基因片段之间发生的特异性核酸杂交。基因芯片的基本原理与核酸杂交相似，但它将大量按检测要求设计好的探针固化，仅通过一次杂交便可检测出多种靶基因的相关信息，具有高通量、多参数同步分析，快速全自动分析，高精确度、高精密度和高灵敏度分析的特点，是目前鉴别有害微生物的最有效的手段之一。近年来，许多学者利用基因芯片对常见致病菌进行了分析检测。

1.3 分子印迹检测技术[6-7]分子印迹技术利用化学手段合成一种高分子聚合物―分子印迹聚合物(molecularly imprinted polymer, MIP)，MIP能够特异性吸附作为印迹分子的待测物，在免疫分析中可以取代生物抗体，被科学家誉为“人工抗体”。它具有一定的预定性，识别性和实用性等特点，在农产品安全检测中的潜力已引起了人们的关注。由于农兽药在农产品基质中的痕量残留性以及基质的复杂性，需要对待侧的农兽药物质进行分离，净化和富集。MIPs的固相萃取(MISPE)技术已被广泛应用于药物、生物、农产品、环境样品分析，作为监测药物、生物大分子、烟碱 、除草剂 、农药等的预富集处理。根据直接竞争免疫分析方法，采用荧光标记示踪物，灵敏度虽不及生物抗体免疫分析得到的结果，但分析时间缩短而且该放生抗体具有上百次的可再生使用次数。使用MIPs作为生物传感器的识别元件是另一具有发展前景的应用。较之抗体、受体或酶，MIPs制成的传感膜有明显的优越性，如适用范围广、能够长期稳定、耐高温和耐腐蚀。

1.4 PCR技术[8-11]聚合酶链式反应技术诞生于1985年，由美国Cetus公司和加州大学联合创建。PCR技术利用变性与复性原理，在体外使用DNA聚合酶，在引物的引导和脱氧核糖核苷酸（dNTP）的参与下将模板在数小时内进行百万倍扩增。该技术可选择性地放大特定的DNA序列，因此在农产品致病性微生物检测方面发挥着越来越重要的作用。实时定量PCR技术是近年发展起来的新型技术，该技术通过直接测定PCR过程中荧光信号的变化，利用电脑分析软件对PCR过程中产生的扩增产物进行动态监测和自动定量，从而成功地实现了PCR从定性到定量的飞跃。而且，使用实时定量PCR技术不需要进行凝胶电泳，避免了交叉污染，使反应具有更强的特异性和更高的自动化程度。随着分子生物学技术的不断发展，多重PCR、标记PCR和不对称PCR等多种不同的PCR方法都被应用于农产品检测中，它们的应用使PCR技术拥有了更高的灵敏度和更短的周期。

1.5 试纸条快速检测技术（即膜载体免疫分析快速检测技术）[12-13]

试纸条与试剂盒相比较具有更加易于携带、检测更加迅速等优势。在实际检测过程中，特别是现场快速检测，并不一定需要对每个样品都获得定量数据而只需要定性地判别出某个样品是否含有某种农兽药，含量是否超过规定标准既可。因此只需要几分钟或十几分钟就可以获得结果的快速检测试纸条是最为合适的检测工具。试纸条技术与试剂盒相类似，其特点是以微孔膜作为固相载体。标记物可用酶或各种有色微粒子，如彩色乳胶、胶体金、胶体硒等，以红色的胶体金最为常用。固相膜的特点在于其类似滤纸的多孔性。液体可穿过固相膜流出，也可以通过毛细管层析作用在膜上向前移行。常用的固相载体膜为硝酸纤维素膜、尼龙膜等。试纸条技术主要包括酶标记免疫检测技术（immunoenzyme labeling technique）和胶体金标记免疫检测技术（immunogold labelling technique）。酶标记免疫检测技术是以酶为示踪标记物，而胶体金标记免疫检测技术是以胶体金作为示踪标记物，应用于抗原抗体反应的一种新型免疫标记技术。酶标记检测技术包括flow-through和dip-stick两种形式，胶体金标记检测技术包括flow-through和lateral-flow两种形式。

1.6 流动注射免疫分析技术[14]流动注射免疫分析法是将速度快、自动化程度高、重现性好的流动注射分析与特异性强、灵敏度高的免疫分析集为一体。这种分析方法具有分析时间短、需要样品量小和操作简便等特点。利用FIIA对一些样品分析，测定耗时不足1min。FIIA有：均相FIIA和非均相FIIA。流动注射免疫分析主要包括：流动注射脂质体免疫分析技术、流动注射荧光检测、流动注射化学发光检测、流动注射分光光度检测和流动注射电化学检测。利用FIIA是一种灵敏性、专一性、准确性好、快速、节约成本的方法，样品也不需要预处理和富集。

1.7 其他分析技术[15-18]免疫亲和（Immunoaffinity）是利用生物分子间专一的亲和力而进行分离的一种层析技术。其原理是利用偶联亲和配基的亲和吸附介质为固定相亲和吸附目标产物，使目标产物得到分离纯化的液相层析法。亲和层析已经广泛应用于生物分子的分离和纯化，如结合蛋白、酶、抑制剂、抗原、抗体、激素、激素受体、糖蛋白、核酸及多糖类等；也可以用于分离细胞、细胞器、病毒等。

毛细管电泳免疫分析技术是将毛细管电泳技术(CE)与免疫分析技术(IA)相结合起来的一种新型的免疫分析技术。毛细管电泳免疫分析分为竞争性毛细管电泳免疫分析和非竞争性毛细管电泳免疫分析。与毛细管电泳免疫分析的检测器主要有激光诱导荧光和紫外检测器。其中激光诱导荧光检测器因具有较高的检测灵敏度，通过对抗体或是抗原进行荧光标记而被广泛使用。此外还有生物传感器、荧光免疫分析技术、放射免疫分析技术、磁免疫分析技术、蛋白质芯片、等。

2结语

随着经济的全球化发展和农产品的跨区域、跨国际流通，对农产品病原菌的检测要求也越来越高。从定性和定量两方面出发，准确、快速、经济的检测方法是农产品安全检测的发展方向。尽管分子生物学检测方法具有诸多优点，但目前它们大多处于实验室阶段，不能广泛应用于实践，仅能作为标准检测方法的参考。因此，在今后的工作中应进一步加快研究步伐，建立真正实用的农产品快速检测方法。

参考文献：

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[6]安奉凯，潘红青，贾晓川，王硕．分子印迹技术在食品安全检测分析中的应用[J]．食品研究与开发，2009，30（3）：154-157.

[7]徐小艳，田兴国．分子印迹技术在食品安全检测中的应用[J]．广东农业科学，2008，(11)： 108-110.

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[10]雷永良，王晓光，叶碧峰，梅建华，柳付明，陈莎彬，兰进权，李永芬，陈秀英．实时荧光定量技术在食品污染物监测中的应用[J]．中国卫生检验杂志，2009，19（4）：828-830，857.

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[12]黄小燕，梁珠娴，李 繁，鲁玉花．盐酸克伦特罗快速检测试纸条的应用探讨[J]．云南大学学报(自然科学版)，2008，30(S1)：446-449.

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[14]金绍祥．流动注射分析法与多种仪器分析联用的进展[J]．理化检验(化学分册)，2009，45（2）：238-241.

[15]韩惠雯，黄菲菲．免疫亲和柱-高效液相色谱法测定肾脏中的赭曲霉毒素A[J]．中国食品卫生杂志，2009，21(3)：250-252.

[16]陈继冰．生物传感器在食品安全检测中的应用与研究进展[J]．食品研究与开发，2009，30（1）：180-183.

分子生物学发展前景范文第3篇

    关键词:壤污染;危害;植物修复;修复机理

    1 土壤污染的含义以及危害

    土壤污染是指通过多种途径进入土壤的有毒有害污染物的数量和速度超过了土壤的容纳能力和净化速度, 造成土壤的物理、化学和生物学性质、组成及性状等发生变化, 破坏土壤的自然动态平衡, 从而导致土壤自然功能失调、土壤质量恶化、作物的生长发育受到影响、产品的产量和质量下降, 产生一定的环境效应 , 并可通过食物链对生物和人类构成危害。

    土壤污染的危害包括隐蔽性和滞后性、累积性和不可逆性、不易治理性和后果严重性。

    2 植物修复的研究和机理

    2.1 植物修复的研究 植物修复是利用植物修复有毒重金属、有机物、放射性核素污染土壤、沉积物、地表水、地下水的一项绿色技术,它是一项利用太阳能动力的处理系统。石油烃类作为早期有机污染植物修复的研究对象, 其修复机理已有较清楚的认识。

    2.2 植物修复机理 植物修复技术是一种绿色的修复技术,引起人们极大兴趣和关注,是污染土壤修复技术中发展最快的领域。土壤污染的植物修复机理包括植物提取作用、根际降解作用、植物挥发等作用。

    2.3 植物修复技术的局限性 植物修复不仅是一条绿色的,生态的净化途径,一种符合公众心理需求的新技术 ,而且也是一种经济有效的净化的方案。对环境扰动少,可谓是真正意义上的“绿色修复技术 ”。植物修复技术也具有其局限性, 主要表现在。

    1)目前发现的超富集植物所能累积的元素大多较单一,而土壤污染通常是多元素的复合污染。2)超富集植物生产缓慢,生物量低,而且生长周期长,因此从土壤中提取的污染物的总量有限。3)目前发现的超富集植物几乎都是野生植物,人们对其农艺性状、病虫害防治、育种潜力以及生理学等方面的了解有限,难以优化栽培和培育。4)超富集植物的根系比较浅,只能吸收浅层土壤中的污染物,对较深层土壤中的污染物则无能为力。5)异地引种对生物多样性的威胁 , 也是一个不容忽视的问题。6)植物器官往往会通过腐烂、落叶等途径使重金属污染物重返土壤, 因此富集重金属的超富集植物需收割并作为废弃物妥善处理。

    3 植物修复技术发展前景

    1)植物修复涉及一系列技术,包括不同的植被类型,其作用对象、修复机理和能力各不相同。2)利用放射性同位素标记技术,加强植物体内各种生理生化代谢途径对污染物胁迫下的适应性反应的研究,如光合反应、呼吸代谢、激素应激对污染物胁迫是如何做出适应性改变的,通过这种改变的机制,研究污染物胁迫下植物次生代谢途径反应以及逆境信号传导途径也是理解植物污染物耐性机理的一个重要方面。3)从分子生物水平加强对植物解毒机理等基础理论的研究。植物吸收污染物首先要经过根系, 因此, 应重点围绕根系来探索解毒机制和污染物在植物体内的运输机制, 了解植物、土壤、微生物整个体系下各物质之间的相互作用。4) 植物-微生物联合修复技术可以成为一种很有发展前途的新型生物修复技术, 但由于降解微生物的群落组成和变化动态的了解甚少, 为降解机理的阐明带来了困难, 所以其理论体系、修复机制和修复技术需进一步完善。5)在基础研究方面, 除了筛选耐受性高的植物和高效微生物以外, 如何通过遗传学、分子生物学、基因工程等手段进一步提高生物的活性和环境适应性, 也是今后研究的重点。

    4 结论

    综上所述土壤污染的植物修复技术发展前景十分宽广,并且与其他修复技术相比有许多优点,根据我国国情,也是十分适用于中国的一项值得开发的新技术。随着全球经济的快速发展, 有毒有害污染物通过各种途径进入土壤, 持久性污染物的危害开始显现, 土壤污染面积扩大。土壤污染不但影响农产品产量与品质, 而且涉及大气和水环境质量, 并可通过食物链危害动物和人类的健康, 影响环境安全和社会稳定。发展植物修复技术能有效解决我国目前和未来面临的严峻的环境保护问题, 对我国经济发展和环境保护都有着重大意义。

分子生物学发展前景范文第4篇

[关键词] 现场鉴别；分子鉴定；药材

[收稿日期] 2012-12-03

[基金项目] 北京市科技专项“道地中药材功能基因组研究北京市重点实验室2012年阶梯计划项目”

[通信作者] *黄璐琦，E-mail： 中药材基原真伪鉴别是中药学研究领域中的重要研究方向和首要问题，中药材是否“正本清源”直接影响到用药安全。由于中药材基原具有多样性、复杂性的特点，易受到物种延续性、变异性、地域性和复杂性等因素的影响。因此，对中药材基原鉴别可以从源头上控制中药的质量，对保障中药生产和中药产业的健康发展起到举足轻重的作用[1]。利用分子生物学技术依据遗传物质DNA在不同生物个体的差异鉴别生物物种，可为中药材品种鉴别提供依据[2]。近20年间，以PCR技术为基础的中药分子鉴别技术因其不受外界环境的影响、具有较好的客观性，逐渐被业内认可。其中乌梢蛇、蕲蛇分子鉴别方法被《中国药典》（2010年版）收载。笔者认为，对中药鉴定技术的需求不仅仅局限于实验室应用，未来将更主要应用于广泛的实际生产与贸易交流环节。随着分子鉴别技术的发展，构建中药材分子鉴别现场运用模块系统有望实现在产地、药市、药房等进行药材现场分子鉴别，将对中药鉴定学科和中药产业的可持续发展将起到推动作用。

1 中药材分子鉴别现场运用的意义和需求

1.1 分子鉴别现场运用是常规检测手段的延伸

对中药材真伪品的检测通常采用眼看、手摸、嘴尝、鼻闻等方法，正确辨别药材真伪品需要较高的专业技能和长时间经验积累。目前能够熟练掌握这一技能的人才缺乏，且面对种类繁多的中药材，鉴定人员存在主观判断力差异，也影响鉴定的结果。分子鉴别现场运用可以在短时间内实现对药材真伪品的检测，且不受药材外观形态、个体大小和完整性的影响，有利于提高中药材质量监管的科学性和管理效力。

1.2 高通量检测是分子鉴别现场运用的重要优势

在药材抽检的过程中，按照中药材或中药饮片抽验工作程序，样品数量巨大。发展高通量检测技术是缩短检测时间、减少工作量、节约检测成本的重要途径。

1.3 仪器设备简单、成本低廉将有利于分子鉴别现场运用的推广

近年来，许多学者利用分子生物学技术对中药鉴定方法进行了广泛的研究，并取得了丰富的成果。如杨俊宝等[3]筛选获得2个RAPD引物，可以用于鉴别半夏和掌叶半夏。蒋超等[4]利用EST-SSR技术对金银花、山银花进行了鉴别方法的研究。DNA条形码技术也被认为是中药鉴别的重要方法之一[5]。荆志伟等[6]用基因芯片技术对中药石斛的不同种属进行了鉴别研究，将16个不同种属石斛的ITS序列固定在玻片上制作了基因芯片，用于其中5种石斛的鉴定。然而这些方法目前仅止于实验室阶段，由于其操作繁琐、检测需要大型仪器、耗时长、成本高，难以实现在产地、药市、药房等进行现场鉴别，极大的限制了分子鉴别技术的使用范围和推广程度。

在日常监督工作中对于廉价药材的检测或者对技术较复杂、操作过程繁琐的检测指标进行大批量样品筛检时，往往面临时间和经费的双重困难。利用分子鉴别现场运用系统有望有效解决这一难题。

1.4 在有毒中药、珍稀濒危药材、贵重药材鉴别方面具有广阔的发展潜力

分子鉴别现场运用系统，对药材需求量少，仅需0.1 g药材就可以进行鉴别反应。因此，对于一些价格昂贵或珍稀濒危的药材，该系统具有更广阔的发展潜力。

1.5 中药材快速检测工作模式的探讨

将快速检测车及现场快速检测仪器作为主要工作平台，依托快检实验室开展工作。形成涵盖现场快速检测的药材分子快速检测模式。现场采集的样本可以通过快速检测仪器获得结果，如需实验室检测或需进一步确证，则将样品送回快检实验室获得检测结果。

2 中药材分子鉴别现场运用存在的困难及解决方案

2.1 中药材DNA快速提取

CTAB法、SDS法等[7]是中药材DNA提取的常用方法，在这些方法中常使用65 ℃水浴使细胞裂解、蛋白质变性，从而使DNA被释放出来，水浴时间一般为30 min至2 h，这很难满足中药材分子鉴别现场运用的需求。本课题组开发了一种基于碱裂解法的中药材DNA快速提取方法，并申请发明专利，在此基础上研制了中药材DNA快速提取试剂盒。试剂盒中主要包括溶液A和B。简要操作过程：将药材粉末加入溶液A后震荡1 min，再加入溶液B震荡1 min，静置后取上清待用。笔者利用这种方法对市售的180余种药材包括果实类、种子类、花类、全草类、皮类、根类药材及炮制品进行了DNA提取，并选择叶绿体psbA-trnH序列通用引物进行PCR反应及琼脂糖凝胶电泳检测，结果表明85%药材DNA获得了PCR扩增条带，其中花类、果实种子类及动物类药材DNA获得了100%的PCR成功率，但炮制过的药材PCR成功率明显降低。

2.2 药材真伪鉴别DNA标记的开发及其快速检测

获取药材正品及其市场常见混淆品的核酸信息，并利用生物信息学分析软件对相关序列进行分析，筛选药材真伪鉴别DNA标记，收集不同产地、不同批次的药材正品及其混淆品样品，对真伪鉴别DNA标记进行验证。RAPD，RFLP，ISSR，DNA条形码等DNA标记已被用于中药材的真伪鉴别[8]，但这些鉴别DNA标记检测的方法大多以PCR技术为基础，荧光定量法[9]、测序法、限制性内切酶酶切法[10]、质谱法[11]、基因芯片[6]等方法也被用于鉴别标记的检测。但这些方法大多操作复杂、价格昂贵、检测时间长，而且需要大型的仪器设备，因此并不适合于现场鉴别。

单核苷酸多态性SNP（single nucleotide polymorphisms）作为新一代的分子标记，具有数量多、覆盖密度大、遗传稳定性强、多态性丰富的优势，且由于SNPs一般只有2个等位基因，在检测时只需要通过一个简单的“+/-”方式即可进行基因分型，使得其检测易于实现自动化[12]。基于SNP标记，在病原微生物检测、疾病诊断等研究中陆续开发了一些可用于现场快速鉴别的技术，简化了对仪器和实验室条件的要求、缩短了检测时间，具有很好的发展前景。如等温扩增技术，包括Q复制酶反应（QBRA）、链置换扩增技术（SDA）、切口酶恒温扩增技术（NEMA）、转录依赖的扩增技术（TASTMA，3SR，NASBA）、解旋酶扩增技术（HAD）、滚环扩增技术（RCA）、环介导等温扩增技术（LAMP）、单引物等温扩增技术（SPIA）等[13-14]，为中药材现场鉴别中的鉴别DNA标记快速检测试剂盒开发提供了思路。

3 研究实例

3.1 中药材分子鉴别现场运用的整体方案

从实际出发，基于药材真伪鉴别DNA标记，设计了一套用于中药材分子现场鉴别的模块系统（图1），包括药材DNA快速提取模块、药材鉴别DNA标记检测模块和保障模块。

图1 中药材分子鉴别现场运用模块系统组成

Fig.1 A module system for the scene application of molecular identification in Chinese medicine materials

3.1.1 药材DNA快速提取模块 包括①手持式研磨仪。配置锂电池，适合野外使用。②中药材DNA快速提取试剂盒，包括溶液A和B，常温保存。

3.1.2 药材鉴别DNA标记检测模块 包括①微型金属加热槽。配置锂电池或车载电源，可用于（65±5） ℃ DNA扩增反应。②便携式紫外灯。配置锂电池，适合野外使用，用于荧光检测，配备小型暗箱。③鉴别DNA标记的快速检测试剂盒。

3.1.3 保障模块 包括①微量移液器。②微量离心管。③吸头、吸头盒。④锋利的剪刀。⑤低温保藏盒，用于储存DNA聚合酶，配置冰袋。

现场鉴别模块系统拥有完善和简单的操作流程，操作时间控制在40～60 min，仪器装置简单、成本低，操作人员无需掌握较好的专业知识，经过简单训练即可进行中药材快速鉴别。

3.2 金银花分子鉴别现场运用研究

3.2.1 金银花真伪鉴别DNA标记的开发 通过对GenBank收录的忍冬属植物叶绿体 trn L-trn F序列进行对比分析，获得金银花真伪鉴别SNP位点，并依据该SNP位点设计特异性引物，对84份金银花基原植物及其市售饮片、混淆品进行双向位点特异性PCR扩增，根据真伪品的特异性条带进行金银花药材鉴别，确定了金银花真伪鉴别SNP[15]。

3.2.2 鉴别DNA标记的快速检测技术 利用已获得的金银花真伪鉴别SNP，开发了一种改良LAMP技术，通过设计特异性引物，于65 ℃在DNA聚合酶的作用下进行扩增反应。反应产物加入适量的SYBR Green染料，在紫外灯下进行检测，正品样本即可检测产生荧光，混淆品样品则不产生荧光。在此基础上开发了金银花鉴别DNA标记快速检测试剂盒。包括溶液C.缓冲液（常温保存）；溶液D1-4.特异性引物（常温保存）；溶液E.DNA聚合酶（低温保存）；溶液F.SYBR Green染料（常温保存）；溶液G.正对照；溶液H.负对照。

3.2.3 金银花分子鉴别现场运用操作规程 ①用剪刀剪碎药材，取少量样品用手持式研磨仪磨成粉末。②取少量粉末放置于2 mL离心管中，使用中药材DNA快速提取试剂盒进行DNA提取。③使用鉴别DNA标记快速检测试剂盒进行药材的真伪检测。依次在0.2 mL离心管中加入溶液C，溶液D，2 μL DNA提取液，溶液E，放置于微型金属加热槽中，在65 ℃条件下进行DNA扩增反应。反应30 min后，冷却至室温。加入溶液F，混匀后在紫外灯下进行检测。实验设置正、负对照。④判定标准：产生荧光即为正品样本，不产生荧光则为混淆品样品。

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Strategy and practice on scene application of molecular identification in

Chinese medicine materials

YUAN Yuan， JIANG Chao， HUANG Lu-qi*

（National Resource Center for Chinese Materia Medica， China Academy of Chinese Medical Sciences， Beijing 100700， China）

[Abstract] Accurate and fast identification of Chinese medicine materials has been more difficult work during production and trade. However the molecular identification at present was only used in the laboratory， and difficult to scene application in producing area， market and pharmacy that limited its usage greatly. There are two important technologic bottlenecks for scene application： DNA rapid extraction and fast detection of DNA markers. This study developed a module system for the scene application of molecular identification in Chinese medicine materials.

分子生物学发展前景范文第5篇

【关键词】 病理学教学

［关键词］ 病理学教学;素质培养

病理学是基础医学与临床医学的桥梁学科。临床病理讨论教学，要求全面、综合地认识疾病，通过启发式教学使学生掌握疾病的病理形态特征、变化特点，引导学生将病变与临床表现相互联系，通过讨论的方式，提高学生主动分析不同患者的病因、病变特点、准确诊断及其解决问题的能力。作者体会如下。

1 重视临床病理基础学习

针对学生已学的病理理论知识，选择有典型的病例，提供完整的临床资料，包括病史、体征、病程变化、各科检查结果及诊疗过程及病理形态学发现等。通过讨论分析病变与临床表现之间的因果关系，引导学生做出正确的临床病理诊断，从疾病发生、发展、形态改变和功能变化上全面客观认识某种疾病，尤其应提高学生对疾病发生、发展的动态认识。由于在临床病理实践中，不典型病例较多见，增加了临床病理讨论的难度和复杂性，因此，在临床病理讨论中，教员可根据教学需要，适当提供少量不典型病例贯穿于教学实践中，这样可增加学生深入思考的学习机会，提高医学生对不同疾病的诊断、鉴别诊断及全面客观认识疾病的能力。

2 病理学讨论中强化教学

病理学是形态科学，实践性很强，疾病的病因及进展是复杂的过程。学好这门课程，需涉及多个学科知识的综合。因此，进行病理讨论的同时，围绕疾病的病理特点，拓宽学生对疾病的分子生物学改变，遗传学及流行病学特征，合理用药的意义深入了解。并提出值得探讨的问题，引导学生查阅文献，开拓视野，多方寻找答案，充分发挥他们的主动性，培养学生的自学能力和从各种资料中获取信息的能力，促进学生在实践中自我发展［1］ 。同时通过将病理学与其它学科的知识紧密联系起来，提高学生对疾病系统性的了解，加深对疾病从抽象到形象再到抽象的认识。

3 加强病理诊断实践中学生素质培养

病理学是学生进入临床医学知识及技能学习前的一门重要课程，也是一门实践性很强的课程，病理学教学务必要使学生对疾病有进一步认识的同时，能帮助学生获取一些分析问题的思路，即如何从疾病的临床表现、病理变化上找到诊断依据，作好鉴别诊断，从而得出正确的诊断。这对学生在以后的临床工作实践中能科学的、合理的运用多种医学知识作好临床工作有很大的帮助。在教学活动中，可适当提供病理读片机会，引导学生独立思考，得出相应的正确诊断，促使学生在实践中发现问题解决问题，提高医学生的素质［2］ 。

4 拓展学生科学思维及科研能力

疑难病理诊断过程是多种实验技术方法综合运用的过程，在病例分析讨论过程中，可将分子生物学及免疫学技术（如原位分子杂交，免疫组织化学技术等）教学于其中，通过对疾病鉴别诊断分析，引导学生选择所学医学技术方法，合理地用于疾病诊断中，不仅可以提高学生的讨论热情，增强其病理学习的主动性，还可以使学生对医学技术的实际应用有进一步认识，使学生对病理前沿技术及发展前景有进一步了解，从而提高学生对医学科研方面的兴趣，对其今后的医学科研工作的发展大有帮助［3］ 。

综上所述，在实施病理学教学和临床病理讨论实践中，积极以疾病为中心，开展并强化病例讨论分析，对于培养学生对疾病认知能力，分析和解决问题的能力，提高学生的医学素质有重要意义，也是医学人才培养过程中很有意义的教学模式之一。

［参考文献］

［1］刘建东，张连阳.以病例为引导教学法在外科实习教学中的应用［J］.现代医药卫生，2002，18（6）:540-541.

［2］马跃美，马晓娟，陈爱霞，等.手术学教学中素质教育的探讨［J］.局解手术学杂志，2003，12（3）:222-223.