微生物遗传学范文精选

摘要：遗传学是高等农业院校生物类专业所设的一门专业基础课，对植物、动物和微生物育种及相关课程的基础理论和生物分析技术的学习具有重要意义。本文分析了遗传学教学优化方法，以期在教学实践中提高教学效率，实现理想的教学效果。

关键词：高等农业院校；生物专业；遗传学；高效教学方法

遗传学是高等农业院校生物类专业一门专业基础课，是植物、动物和微生物育种及相关课程的理论基础。通过本课程学习，要求学生掌握遗传学的基本原理，掌握对动物、植物和微生物进行遗传分析的一般方法，掌握基本的实验操作技术，为进一步学习遗传学分支学科及相关专业课程奠定良好的基础。遗传学是研究生物遗传和变异的科学。随着生命科学领域研究的不断深入，遗传学教学内容不断更新，具有知识面广、内容繁杂和原理晦涩难懂等特点，学生在学习过程中感觉难度较大。因此，在遗传学教学过程中，应树立“以学生为中心，学生为主体”的教育理念，积极改进遗传学教学方法，调动学生学习遗传学的积极性。这对获得理想的遗传学教学效果，有效提高遗传学教学效率，培养学生的综合素质具有重要意义。

1结合专业特点，优化课程教学内容

遗传学作为一门综合性学科，涉及基因工程、微生物学、分子生物学、分子遗传学和生物化学等领域的知识，内容广泛、知识点多、综合性强。遗传学课程中的部分内容在前期的生物化学和微生物学等专业基础课中均有涉及。比如，遗传学课程第三章遗传物质的分子基础，第八章基因的表达与调控中原核生物基因的表达与调控乳糖操纵元模型，在前期的生物化学课程中都已经涉及。如果在遗传学教学过程中再花大量时间重复讲授这些内容，学生会觉得课程缺乏新意从而影响学习兴趣。对于这部分内容的讲授，若通过对学生提问进行回答的形式，可以了解学生对知识点的掌握程度，着重讲解学生掌握较差的重点和难点，提高遗传学教学效率。

2增设讨论式教学，提高学生学习积极性

*自治区遗传学会第六届理事会于*年1月24日选举产生以来，在中国科协、自治区科协、中国遗传学会和挂靠单位*大学的支持下，学会的工作有了阶段性的进展。现将第六届遗传学会的工作做一年度总结和新的*年年度计划。如下：

一、学会*年度工作总结：

1、学会建设：

（1）、换届工作及换届大会

*遗传学会第五届理事换届会议于*年1月24日在*大学隆重召开。来自全疆各地、州、市的61位遗传学工作者出席了大会。自治区科协副主席贾合亚•伊斯坎德尔出席本次会议并致辞；*大学副校长海米提•依米提对会议的召开表示热烈的祝贺并对*遗传学会今后的工作提出了殷切的希望和具体的要求。中国遗传学会、*大学、*植物学会、*维吾尔自治区野生动物保护协会、*农业科学院、*维吾尔自治区动物学会、*塔塔尔文化研究会、*农学会、*棉花学会、*作物学会等11家单位和高校纷纷发来贺电。

会议选举产生了*遗传学会第六届理事会，由36名理事构成。随后召开的六届一次理事会，经到会理事无记名投票，选举哈米提•哈凯莫夫、李雪源、吾甫尔•米吉提、蔡霞、阿不莱提•卡迪尔、艾尔肯•热合曼、帕尔哈提•木铁力甫、仇东辉、库热西•马木提汗等9人组成*遗传学会第六届常务理事会。本次大会的召开对*遗传学的发展具有重要的意义，标志着*遗传学会顺利的完成了理事会的新老更替，补充了新鲜血液，本届理事会成员的大辐年轻化，显示了朝气蓬勃、欣欣向荣的大好局面。

一、培养目标

1、在业务上掌握植物营养学的基础理论和专业技术，熟悉本专业的国内外研究动态和发展方向，了解土壤学作物栽培学与遗传学植物保护等相关学科的理论与方法。掌握一门外语、能熟练地阅读本专业外文资料。在本学科能独立从事研究教学和其它技术管理工作。治学态度严谨，协作精神良好。

2、在政治上拥护中国共产党的领导，学习邓小平建设有中国特色的社会主义的理论和党的路线方针政策，热爱祖国、遵纪守法、品德良好，服从分配，积极为社会主义现代化建设服务。

3、身体健康。

二、学习年限

全日制硕士研究生学习年限一般为3年，包括课程学习科学研究撰写学位论文及实践教育(指社会实践，教学实践和公益劳动)。其中课程学习时间为1～1、5年，其余为科学研究撰写论文和论文答辩时间，考虑到植物营养学科的特点，三年中至少最好有一个完整生长季节进行科学实验。课程学习不得少于30个学分，社会实践教学实践和公益劳动等占3个学分。硕士生如要延长或缩短学习年限，由本人申请，经导师学科院(系)审查同意，报校长批准，但延长或缩短时间一般不超过1年。

纵观近代生命科学的发展,19世纪的突出成就是细胞学说的提出和达尔文进化论的诞生;20世纪则是DNA双螺旋结构的发现、遗传密码的破译、遗传工程学和分子生物学的创立等[1].这些里程碑式的成果带领着生命科学开始从宏观切入微观、从细胞水平跨越至分子水平.此后,在人类基因组研究计划完成的“后基因组”时代,新的学科生长点不断涌现,一系列新兴生命科学领域和新兴生物技术方向,如雨后春笋般纷至沓来[2].在这当中,病原微生物领域虽然仅仅是生物学领域的一个分支,但进入21世纪以来,其发展十分迅速、关注度也日益提升,已经成为生物学、医学、农学乃至生物安全领域的研究热点和前沿.纯粹意义上的病原学(Etiology)一般是指专门研究人体疾病形成原因的学科,包括研究生理或心理方面医学问题的形成因素,以及预防、诊断和治疗途径等,是医学的一个基础学科[3].而在这当中,病原微生物通常也作为主要的研究对象.因此,本文探讨的范畴除了涉及病原因素之外,还包括微生物本身及其与动物(人体)、植物的相互关系,可以视为是广义上的病原微生物学科(PathogenicMicrobiol-ogy)领域.

1人类与病原微生物的博弈

病原微生物一直与人类的发展史和科技史并存.由于病原微生物的变异和耐药性问题,人在生老病死的过程当中,与病原微生物的博弈从未间歇.一方面,人类的发展历程始终与瘟疫同行,如曾在世界各个地区出现的鼠疫、霍乱、流感、SARS肺炎疫情、埃博拉病毒疫情、中东呼吸综合征冠状病毒、2019病毒、口蹄疫病毒、禽流感病毒等[4~8].这些由病原微生物导致的生物安全事件,对人类的社会、经济、文化、人口产生了深远的影响,有的也给农业、畜牧业等造成过巨大损失.另一方面,病原微生物也可以成为人类利用的工具,为某些病原微生物的检测、耐药性临床测试、抗生素和药物的生产、有害昆虫的防治以及人体免疫系统的激活和发育等,提供重要的资源、思路和途径.例如,基于病原微生物的核酸序列,可采用高通量宏基因组检测技术对样品中的病原微生物种群及其耐药性进行检测;还可结合多种分子生物学技术对其开展溯源研究,有助于人们更深入地了解病原微生物多样性的起源和进化,为其流行监测、综合防治等提供重要的信息资料和科学依据.当今,无论是合成生物学还是表观遗传学,无论是基因编辑技术还是传统的基因沉默技术,无论是实验用途还是医学用途的细菌、真菌、病毒等基本生理小种,各类微生物仍然作为诸多研究领域的基础工具和重要载体.由此可见,病原微生物与人类亦敌亦友,人们越来越意识到对微生物本身的研究以及微生物与寄主之间的相互作用关系,对生命科学、医学、农学及其相关科学技术的发展至关重要.2007年,美国国立卫生研究院正式启动了“人类微生物组计划”.直到今日,这项由美国主导,中国、日本和多个欧盟成员等十几个国家参与的国际性合作任务,将使用新一代测序技术开展人类微生物组DNA的测序工作.这项大科学计划被视为人类基因组计划的延续,其目标是通过绘制人体不同组织和器官中微生物元基因组图谱,解析微生物菌群结构变化对人类健康的影响[9].可以预见,人类微生物组研究计划最终将帮助人类在健康评估与监测、新药研发和个体化用药以及慢性病的早期诊断与治疗等方面取得突破性进展.

2动植物与病原微生物的相互关系

动物作为重要的生物资源,在保持生态平衡、生物多样性、公共卫生安全等方面发挥着重要作用.然而,动物携带着大量病原微生物,尤其野生动物是许多传染性人兽共患病原的自然宿主或易感宿主.例如,Morse研究团队[10]曾调查发现,5万种脊椎动物携带的病原微生物中,仅病毒就有约100万种.再如,鸟类可携带并传播多种类型的禽流感病毒、禽结核病、沙门菌病或弓形虫病等病原[11];啮齿类动物会引发鼠疫、肾综合征出血热、钩端螺旋体病、鼠型斑疹伤寒、恙虫病等疾病.此外,目前发现的38种冠状病毒中有16种与蝙蝠相关,如中东呼吸综合征冠状病毒[12].在新发的人类传染病中,从动物感染到人类的病原微生物占比达75%~80%[13].可见,从长远来看,动物与病原微生物的共生关系或将导致动物源性新发传染病的防控变成不可避免的“新常态”.当人类在面对人兽共患病原的巨大威胁时,应主动采取措施,及时确定动物源性病原微生物并阻断其传播[12].比如,可通过构建中国动物病原微生物本底信息数据库,加强高风险宿主动物病原微生物监测,开展动物病原微生物预测、流行病学、跨物种传播和风险评估等研究,同时借助高通量测序、纳米生物技术、反向遗传学技术、反向病原学技术和人工智能识别等技术和策略,科学、系统、便捷、快速地开展动物病原微生物的筛查、识别、监测和评估.植物与病原微生物的协同进化过程,可以说是一场没有硝烟的军备竞赛.与人一样,植物生活的环境中时刻面临着形形色色的微生物,如细菌、卵菌、病毒、真菌等,病原微生物无时无刻不尝试着对植物的“侵略”.尽管植物不具有像人和动物那样逃跑的能力,但在长期的进化过程中,植物形成了特有的抗病机制或天然免疫系统.为了突破植物的免疫防御系统,病原微生物进化出复杂的侵染方式以感染植物,通过向植物分泌各种效应因子,如有毒次级代谢产物、效应蛋白、胞外酶等,病原微生物侵染相关基因受到精细地调控以确保其侵染成功.植物为应对病原微生物的侵染不断完善其天然免疫体系,目前被广泛认可的植物防御机制是四个阶段的Zigzag模型[14].第一阶段,植物跨膜模式识别受体识别病原微生物相关的分子模型,如细菌鞭毛蛋白,并引发病原微生物相关分子模型诱导的免疫反应(PAMP-triggeredimmunity,PTI),以抑制病原微生物的进一步定殖和扩散.第二阶段,病原微生物为了继续侵染,向植物体内分泌效应蛋白干扰PTI反应过程,引发了效应蛋白诱导的植物易感反应.第三阶段,植物也不会坐以待毙,进化出多种抗病蛋白直接或间接地识别病原微生物的效应蛋白,并引发效应蛋白诱导的免疫反应(effector-triggeredim-munity,ETI).ETI是一种更强烈的免疫应答反应,通常在病原微生物侵染位点伴随产生超敏反应现象.第四阶段,在植物与病原微生物的协同进化即自然选择过程中,病原微生物通过分泌其他类型的效应蛋白或修饰原有的效应蛋白以突破植物的防御体系,而植物也不断进化出新的抗病蛋白以应对新型的病原效应蛋白,持续向前推进着这种反复的协同进化过程[15].关于植物与病原微生物互作系统的研究,在农作物的抗病育种上尤其具有重要意义.栽培作物,如水稻、小麦、大麦、玉米、大豆和各种蔬菜水果等,其生物多样性远远低于野生品种,致使农作物的抗病能力也远远低于野生植物.病害会导致农作物减产,甚至绝收,从而造成重大的经济损失,并威胁国家的粮食安全.

3学科交叉:病原微生物与生物安全研究

1植物遗传工程

目前的植物基因工程可通过生物载体细胞注射、基因枪高速细胞子弹轰击等技术向几乎所有的植物输入外来植物基因。以前导入植物体的外源基因只限于外源报告标记基因，抗卡那霉素和抗潮湿链霉素基因。最近已导人了BUR等抗除草剂基因、镶嵌病毒外壳基因、鸡蛋蛋白基因、豆血红蛋白基因和谷酞胺酶合成基因。此外，抗病、抗虫基因的导入也有所报道，对于控制单宁合成的酶基因已被克隆。目前关于植物—病原物相互关系的分子生物学研究主要着眼于病原物基因工程，即从病原菌中或植物本身克隆制备出致病基因与调节基因，以及获得病原物的特异性DN段用于病原分类及病害检测。自1986年首次获得能抗烟草花叶病毒的转基因烟草植株后，目前已利用基因工程获得许多抗病毒植株，如抗花叶病毒首楷，抗花叶病毒黄瓜，抗X病毒和Y病毒马铃薯等。生物诱导广泛应用于植物对真菌、病毒及类病毒、细菌等病原物抗性的诱导，在烟草、黄瓜、西瓜、甜菜、马铃薯、小麦、苹果、番茄、棉花、水稻等诸多植物中已见报道。生物诱导包括:用非病原菌诱导，用异种病原菌诱导，用弱致病力菌株诱导，用热杀死的病原菌诱导等方法，诱导对病原菌的抗性。生物技术创造了越来越多的基因植物，如消除了腐烂基因的耐贮存番茄，抗病虫害长颈南瓜，抗虫害转基因土豆，抗棉铃虫棉花，抗白叶枯病转基因水稻等等。植物细胞工程包括茎尖脱毒、快速繁殖、花药、小抱子培养、染色体工程、单倍体育种、原生质体培养、细胞融合等技术。植物细胞融合技术可克服远缘杂交中的不亲和障碍，更加广泛地组合起多种植物的优良遗传性状，从而培养出理想的植物新品种。脱毒快速繁殖技术在经济作物、花卉、果树上应用效益显著，快速繁殖成功的植物已有四百多种，其中甘蔗、菊花、康乃馨、草萄、兰花等等已投入生产。在作物育种方面，用花药培养和染色体工程育种等技术与常规育种技术结合的方法已培育出许多具有特殊抗性、耐性的优良新品种，利用花药培养技术获得纯合基因型已在小麦、水稻等谷类作物上广泛应用。以原生质体培养再生植株方面，近几年内取得了突飞猛进的进展。一些作物如赤豆、大豆、刀豆、棉花、油菜等重要经济作物已成功地从原生质体再生成植株，特别是一直认为难以培养的禾谷类，如水稻、大麦、小麦、谷子、高粱的原生质体培养都已相继突破。木本植物成功的例子也逐渐增加。药用植物与真菌原生质体培养的进展也十分迅速。以上的成就，为利用原生质体的遗传操作改良农作物打下了坚实的基础。利用原生质体融合获得体细胞杂种，最近又研究出了利用卡那霉素和潮湿链霉素的抗性互补来选择杂种细胞的方法。中国在单倍体研究上一直处于国际领先水平，原生质体培养及细胞融合研究也趋于国际同类研究水平。

2动物遗传工程

动物细胞培养中胚胎移植(ET)技术对提高动物的生产率和繁殖力有重要意义，世界范围内已加以多方面的研究利用。ET技术已在兔、马、猪、牛、羊等动物上相继成功，但只有牛的ET技术达到了非手术利用阶段，所以牛胚胎移植进入商品化，在美国、加拿大、日本等国推广较大。日本已利用ET技术扩繁可提供精子用于人工授精的种公牛，1992年全日本的奶公牛有8。%以Erf分娩育成。通过ET技术可使母牛分娩双胞胎或多胞胎，这种一胚多产的核移技术在日本已获成功。中国的单克隆抗体研究始于八十年代，至今已研制成功几干种单克隆抗体应用于畜禽疫病。在禽畜的性状选择育种上，采用DNA指纹鉴定技术识别DN段可加速选择过程。微生物工程的微生物农业和微生物开发，部分解决了养殖业的饲料问题。用微生物发酵生产单细胞蛋白饲料，在前苏联年产量约为130万吨，美国年产80万吨;以米糠为基础，添加含杆菌、链球菌、酵母菌等微生物作为饲料添加剂喂养猪、牛、鸡，能够分解禽畜粪中的有害气体，减少环境污染，提高饲料吸收率，提高肉、奶产量。此外，近年来通过生物技术在食用菌的遗传育种学上获得了广泛的重视。通过原生质体培养，用PEG法和电场诱导法为诱导突变体和远缘杂交开辟了一条新的途径，涉及的菇种有香菇、平菇、金针菇、木耳、草菇等。

3生物固氮

菌根菌对植物生育的促进作用近年来逐年受到关注。菌根菌的菌丝可以帮助作物根毛吸收范围更大的土体中的移动速度缓慢的磷酸盐离子和钾离子。VA菌根菌不但可以改善土壤环境，促进作物对养分的吸收，而且对抗御作物的某些土传性真菌病害具有十分重要的作用。VA菌根真菌与根瘤菌双接种对绿豆、蚕豆、花生、大豆等作物具有良好的生长效应。科学家对豆科植物-一根瘤菌共生固氮的研究从经典的生态学、生理学和遗传学研究步入了分子生物学领域。在根瘤菌方面，已确认有结瘤和固氮两个基因组参与完成共生固氮作用。