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開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇分子生物學遺傳學，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
關鍵詞: 分子生物學 教學內容 教學方法
分子生物學是從分子水平研究生物大分子的結構與功能從而闡明生命現象本質的科學。自20世紀50年代以來,分子生物學的發展日新月異,逐漸成為生物學各學科的前沿與生長點,并正在與其他學科廣泛交叉與滲透,成為生物科學專業非常重要的一門專業必修課。我校是一所師范類的本科院校,在生物科學和生物工程專業都開設了分子生物學課程。本課程不僅向學生介紹分子生物學的基礎理論、基本技術,而且展示了當前分子生物學研究的前沿領域,使學生對分子生物學知識建立系統、整體的認識,從而適應未來21世紀生命科學發展的需要。為了提高該課程的教學質量,培養學生的學習興趣,實現教學目標,我們根據本校學生的情況,從教學內容、教學方法等方面進行了探索性的嘗試。
1.合理選用教材,構建適合師范類生物學專業的教學內容體系
1.1精選教材。
教材是學生獲得知識最主要的來源,也是任課老師上好分子生物學的第一步。教材的正確選取能夠幫助學生更加容易地邁進分子生物學的大門,建立條理清晰、完整的分子生物學知識體系,也能夠幫助任課老師更加有效地開展教學,設計制作多媒體課件。我校為一所師范類院校,分子生物學課程是在第三學年第二學期開設的,在此之前學生已經學習了與分子生物學有部分內容交叉的兩門課程――生物化學和遺傳學,因此對蛋白質、核酸,以及基因的表達都有了一定的知識基礎,對于一些分子生物學名詞也不再陌生,不再產生較大的排斥,這將對接下來分子生物學的學習提供極大的幫助。但由于對知識的理解和掌握能力不同,學生在分子生物學的學習之中必然會產生良莠不齊的現象。因此,精選一本適合的教材對學生更好地理解、掌握知識就顯得尤為重要。分子生物學發展迅速,新知識、新技術不斷涌現,國內外新版教材不斷面世,如孫乃恩的《分子遺傳學》、閻隆飛的《分子生物學》、郜金榮的《分子生物學》、李振剛《分子遺傳學》及本杰明?盧因的《基因VIII》中譯本,我們通過對這些教材的比較和分析,并針對本專業學生的特點,選擇了朱玉賢等主編的《現代分子生物學》,該教材主要介紹了基因的復制、轉錄、表達和調節控制的過程,比較全面系統地講解了基因的本質及其分子機制,內容緊湊、邏輯性強、圖文并茂,具有鮮明的特色,同時所講的內容也很基礎,符合師范類本科生的教學要求[1]。另外,我們在完成教學大綱要求講授的內容同時,針對一些對分子生物學具有濃厚興趣,遠遠不滿足于課本內容的學生,參考國內外其他優秀教材加以補充,力求使所講授的分子生物學知識更加嚴謹、完整、細致,并與國際接軌。
1.2優化教學內容。
在教學內容上做到重點、難點突出,避免交叉重復。由于本課程僅有54學時,因此授課內容務求精練、易懂。對于與生物化學和遺傳學中的交叉內容,如蛋白質、核酸的結構與組成,我們采取復習和提問的方式,讓學生提前回顧和預習,做到溫故而知新,進一步加深對這些內容的記憶和理解,為難點內容的學習打好基礎。同時,可以做到由易到難、循序漸進,使學生在最初接觸分子生物學這門陌生、復雜的課程時得到良好的緩沖,不會出現抵制、厭學情緒。這樣一方面可以突出分子生物學是以生物化學、遺傳學為基礎的特點,另一方面也明確了分子生物學的教學重點,保證了課程的完整性和系統性[2]。
2.教學方法的改革
2.1充分應用現代化教學手段,使抽象內容形象化。
分子生物學內容龐大、復雜、抽象,較難理解,并且涉及大量的實驗技術和操作,很難通過傳統的教學方式使學生較快地理解和吸收。隨著多媒體技術進入課堂,以上問題也就迎刃而解。現代化教學多媒體使高校的教學活動發生了深刻的變革,該技術利用動態畫面展示事物發展的動態或推理的全過程,利用它的圖畫特性將抽象的、理論的東西形象化,將空間、難以想象的內容具體化,還可以在課件中展示自然界的直觀現象、模擬實踐過程和再現研究過程,使學生在學習中感受到樂趣[3]。為此,我們充分應用多媒體技術,通過動畫、圖片等制作生動的課件,并借助動畫、變靜態為動態、全方位、多視角、多層次地進行演示,使抽象難懂的微觀生命過程具體化、可視化,便于學生理解和掌握,從而使學生產生新鮮感,提高學習熱情,增強理論教學效果。例如:原核生物乳糖操縱子的調控機制,涉及很多轉錄因子和DNA序列的結合,學生很難理清,很容易產生枯燥、厭煩情緒。針對以上情況,我們利用Flas來演示各轉錄因子是如何分別與不同的DNA序列相結合,使整個調控過程更加直觀化和形象化,便于學生理解和記憶,也極大地激發了學生的學習熱情[4]。
2.2不實施雙語教學。
所謂雙語教學(Bilingual Teaching)是指同時使用兩種語言――母語及一種外語(在我國主要指漢語和英語)對同一知識進行描述,從而使學生達到理解進而完全掌握并且能夠熟練應用的目的[5]。雖然雙語教學能夠提升生物學人才的培養質量,增強學生直接利用外語從事學習和初步研究的能力,與國際高新技術領域接軌,但是由于分子生物學是生物科學最重要的專業必修課之一,也是引導學生進入嶄新的分子領域的基礎性課程,因此在本科教學有限的課時內強調學生對基礎知識的充分理解則顯得更為關鍵。而只有夯實了分子生物學的基礎知識,才能使學生結合所學的生物化學、遺傳學進行融會貫通,掌握進一步深造并通向更高學府的鑰匙。所以針對師范類院校的本科教學,考慮到教師的自身水平和學生的不同層次,我們偏向于只采用母語進行講授。
2.3理論與實踐相結合,培養學生的實驗操作技能。
分子生物學是一門實踐性很強的學科,除理論教學外還應包括實驗課,因此在分子生物學教學中開設實驗課是十分必要的。實驗教學相對理論教學而言具有較強的直觀性、實踐性、綜合性和創新性,在加強學生素質教育與培養創新能力方面有著重要的、不可替代的作用[6]。我們所采用課程教材《現代分子生物學》中也花費了很大的篇幅來講述現代常用的分子生物學實驗技術,包括核酸的提取與純化、電泳分離與鑒定、細菌的轉化與目標DNA分子的增殖、PCR擴增、蛋白質印跡、噬菌體展示等。由此可見實驗操作技術對于現代分子生物學的重要性。結合各種實驗技術的講解和由此發展起來的最新的分子生物學技術可激發學生的創造性,拓寬學生的視野。學生通過動手操作會增加對所學理論知識的感性認識,同時把所學理論知識運用到實踐中,激發學習興趣,主動地去學習,解決實驗操作中遇到的各種問題,從而加深對分子生物學理論知識的理解、提高動手能力。我們在實驗教學的內容上設置了分子生物學中最常用、最基本的實驗技術,如質粒DNA的提取與酶切鑒定、大腸桿菌感受態細胞的制備及轉化、基因的原核表達、蛋白質的提取與分離、PCR擴增、動物細胞的培養及傳代。在實驗教學的方法上,我們堅持以學生為主、教師為輔的原則,注重學生個人實驗能力的培養,從試驗藥品、試驗器材的準備到試驗具體步驟的制定均由學生獨立去完成。同時,我們還鼓勵學生參與教師的科研工作,包括從立題、設計試驗技術路線、開展科研工作、整理數據到最后撰寫論文的全過程,從而培養學生把理論應用于實踐中,獨立思考、獨立工作的能力,為今后的碩士階段和博士階段的學習打下良好的基礎。
經過幾年的教學實踐,我們逐漸摸索出了分子生物學教學的一些方法和技巧,并通過教學內容和教學方法的改革提高了分子生物學的教學效果,讓學生養成了獨立思考的習慣,樹立了理論聯系實際的作風,端正了實事求是的科學態度。
參考文獻:
[1]朱玉賢,李毅.現代分子生物學(第3版)[M].北京:高等教育出版社,2007.
[2]楊海靈.分子生物學實驗教學改革的探索與實踐[J].成都大學學報(教育科學版),2008,(4):70-71.
[3]王玲,秦永燕.分子生物學課程教學改革探索[J].當代教育論壇,2008,(4):99-100.
[4]諸葛強.改進“分子生物學”教學效果的探討[J].中國農業教育,2004,(3).
10月10～13日，2012全國植物生物學大會（National Congress of Plant Biology， NCPB-2012）在陜西省楊凌國際會展中心召開。此次會議主題是“從植物科學到農業發展”，由中國細胞生物學學會、中國遺傳學會、中國植物學會、中國作物學會和中國植物生理與植物分子生物學學會聯合舉辦，中國細胞生物學學會植物器官發生分會和西北農林科技大學協辦。來自全國各科研院所，大專院校的近900名代表參加了本次會議。
中國細胞生物學學會理事長、同濟大學校長裴鋼，中國植物生理與植物分子生物學學會理事長、北京大學原校長許智宏，中國植物生理與植物分子生物學學會常務副理事長、中科院上海生命科學研究院院長陳曉亞，中國農業大學武維華院士，河北師范大學孫大業院士，中科院上海植生生態所林鴻宣院士，上海植物逆境生物學中心主任、美國科學院院士朱健康，西北農林科技大學校長孫其信，西北農林科技大學校長副校長吳普特出席會議。
開幕式由大會組織委員會主任、中國科學院植物研究所研究員劉春明主持，孫其信致歡迎辭，介紹了楊凌的特色和西北農林科技大學的歷史，并且歡迎青年學子到楊凌工作；裴鋼致開幕詞，對細胞生物學、發育生物學、遺傳學等學科對農業發展的推動作用做出了充分肯定，希望植物生物學的發展能夠進一步促進農業的應用發展，為生物多樣性、環境保護和能源發展提供保證；本次大會主席許智宏代表學術委員會發表講話，對全國各大專院校和研究所科研人員和研究生代表的積極參與表示感謝，對本次大會按照學術專題組織專場的方式表示認同，并且提出科研人員要用自己的影響促進公眾對科學的普及，使我們所處的社會環境更加有利于科學的發展。
會議邀請海內外著名植物科學家及近年來涌現的有突出成就的中青年學者共76人作了大會或分會報告，與會人員圍繞植物細胞功能、發育生物學、激素作用機理、生物與非生物脅迫、基因組學和表觀遺傳學、營養代謝等8個專題進行了學術交流和討論。會議全面展現了我國植物生物學研究的最新成果，為加強不同學科、不同研究背景、不同實驗室研究人員間的交流與合作搭建了橋梁。會議還商定，2013年全國植物生物學大會將由中國作物學會牽頭主辦。
全國植物學大會是植物生物學工作者的一次盛會。該系列會議自2010年起由中國細胞生物學學會，中國植物學會，中國遺傳學會和植物生理與植物分子生物學學會四個學會聯合舉辦，每年一次，由一個學會牽頭主辦，今年為第三屆，由中國細胞生物學學會牽頭主辦。為加快植物科學研究成果的轉化及其在農業生產實踐中的應用，推進我國農業科技創新與轉化，今年中國作物學會也受邀加入。
（來源：中國細胞生物學學會供稿）
關鍵詞： 高等師范院校 分子生物學 教學改革
分子生物學是高等師范院校在生物學、生命科學、基礎醫學等學科開設的核心課程之一。本學科理論研究深，前沿性強，不但是生物學研究與教學的基礎課，而且廣泛應用于生物實驗的各個領域。分子生物學主要研究蛋白質、核酸等生物大分子形態、結構及其相關性與變化規律的學科。分子生物學的理論體系演變發展步伐很快，也對高校的教學與科研帶來了巨大的挑戰。
高等師范院校的教學與一般高校不同，在科學研究與科學教育的同時還肩負著培養教師的任務。因此，各學科在教學過程中，不僅僅要把知識傳授給學生，還要讓學生掌握研究方法與教學技巧。高等師范院校在教學中更要重視學生知識的傳承轉向能力的培養。我國很多的高等師范院校都在推行教學改革，在分子生物學教學方面如何聯系科學發展的實際應用與理論教學是高等師范學院在分子生物學教學改革方面所要研究的課題。高師院分子生物學教學改革實踐要做好以下幾點。
1.選好教材，加強專業英語教學
教材是學生學習與教師備課的基本資料，分子生物學在市面上的教材有很多，由于分子生物學的知識涵蓋面廣，不同的教材編寫的側重點不同。其中趙亞華老師編寫的《分子生物學教程》，陳啟民等主編的《分子生物學》，朱玉賢等主編的《現代分子生物學技術》在大學比較常見，這些都比較適合本科教育。各種各樣的教材要求老師在選擇教材時要根據時展特點、師范學校辦學風格來綜合考慮。很多學校在未經開會探討的情況下，根據個別人的觀點來購買教材，這是不合理的。在選教材方面也不能一味求新，新同學沒有專業基礎，選擇既理論基礎深厚，又能反映分子生物學新進展的教材是有效教學的前提。
分子生物學是門基礎理論與科技前沿結合緊密的學科，在大學推行雙語教學的今天，選擇教材也應該搭配一本外文教材。開設一門分子生物的專業英語是必要的。如果師范院校學生的專業英語水平提高了，當走向社會，對提高我國的基礎教育水平也有很大的幫助。在外文教材的選擇上，各高校一般選擇Gkarp的Cell and Molecular Biology，Robert Weaver的Molecular Biology，P.C.Turner的Molecular Biology。教材的選擇也要根據學生的實際水平，選擇與中文教材近似的外文教材，不能脫離實際，否則不但起不到提高學生專業英語水平的目的，反而會嚴重挫傷學生的學習積極性。
2.教學大綱的革新
進入了二十一世紀，教學設施已經有了明顯的改善，很多學校仍然沒有擺脫舊的講學模式，經常是教師在講臺一味照課本或者講義講課，學生拼命地記筆記，有的老師甚至省去了板書。有的學校的多媒體教學設施甚至成了迎接教學評估的形式。這樣的現象在高等師范院校更嚴重。在課程內容安排上，不僅要做到重點突出專業性，而且要與其他課程結合穿插，與生物化學、微生物遺傳學、遺傳學、基因工程等課程相互滲透、相互聯系。在課堂上要把多媒體教學作為主要教學手段，可以制作課件，也可以留下幾章讓學生自學制作，課件可以在下課后拷貝給學生。這樣既可以提高學生的學習積極性，又可以避免學生上課只顧記錄筆記，而不注重聽課與理解的傳統教學弊病。老師在編寫課件時還要做好與教育學理論的結合，并配合視頻、圖片、新聞等形象的、有時代感的元素，與學生互動。比如原核生物和真核生物的染色體結構、原核生物的轉錄、DNA的復制、蛋白質的合成、基因克隆等，用形象的圖片與視頻效果要比看教材好得多。
3.加強教師的定期培訓
高等師范院校肩負著培養教師的責任，所以師范學校的教師既是老師又是學生。教師在教書育人的同時還要加強自身的學習，不但要學習專業知識，而且要加強教學方法與水平的學習。教學改革在現實層面首先改革的是教師，加強對教師的專業培訓，提高政治思想水平，強化對教師的科學管理，這些都是高等師范院校要重視的。分子生物學領域知識更新快，發展迅速，而且分子生物學最突出的科研成果一般都發表在外文期刊上。教師提高英語水平與計算機應用水平，加強隨時關注分子生物學領域發展動向的意識，并將本學科相關的新概念、新思路和新成果等內容引入課堂，給學生提供一些能夠接受的，難度適中的文獻，可以與學生一起開闊視野、一起提高。另外，教師人格與教學風格對學生影響也很大，不但能影響到學生對分子生物學的理解，而且能影響到學生以后的教學風格的成型，注意語言與修養的培養，也是高等師范院校在教學中要注重的。
4.改革教學模式，強化實驗教學
在繼承傳統的教學方式嚴謹的優點的同時，在課程上到一定階段，學生對分子生物學有所了解后，在教學方式上可采取課堂討論等互動教學方式，同時將新知識、新進展作為專題讓學生自己研究了解，并作出總結在課堂討論。互動式教學可以將分子生物學理論細分，讓學生分組作深入探討，以提問回答的形式由老師引導完成學習，徹底改變傳統教學模式枯燥的特點。
高等師范院校教學改革是提高教學質量的關鍵，也是培養優秀教師的前提，不僅體現在分子生物學課程中，而且涵蓋了教學的各個方面。不斷地改革意味著不斷地突破，這樣才能培養出符合時代要求的教師。
參考文獻：
［1］諸葛強.改進《分子生物學》教學效果的探討［J］.中國農業教育，2004.3：37-38.
包括：動物學、植物學、微生物學、古生物學等；依研究內容，分為分類學、解剖學、生理學、細胞學、分子生物學、遺傳學、進化生物學、生態學、生物進化學等；從方法論分為實驗生物學與系統生物學等體系。
生物學(Biology)，簡稱生物，是自然科學六大基礎學科之一。研究生物的結構、功能、發生和發展的規律。以及生物與周圍環境的關系等的科學。生物學源自博物學，經歷實驗生物學、分子生物學而進入了系統生物學時期。
（來源：文章屋網 ）
學時最少的維生素相關內容卻是目前社區衛生院臨床醫師最常用的知識點(圖1)。經典的三大代謝不僅常用也是臨床工作者希望詳細了解的知識點。社區醫院最大的患者群是退休的老年患者,患者群中糖尿病發病率居高不下,所以糖代謝、脂代謝等基本原理在社區臨床應用中占很大比重。其次常用的是與生理相關的水電代謝及酸堿平衡,與生理學內容有交叉與重復。癌基因與抑癌基因是醫學專業工作者目前最希望了解的知識點。腫瘤的高發,腫瘤標志物檢驗技術在社區衛生院的普及與開展,使臨床工作者迫切希望學習癌基因、抑癌基因這方面的知識,這也表明在教材編寫過程中要與時俱進,及時編入最新的醫學研究進展。
免疫及病原生物學知識點需求。
抗感染免疫是社區醫生最常用到的知識點(圖2)。社區醫院處于傳染病、地域性疾病、突發疫情的前沿陣地,對傳染病和突發疫情早發現、早隔離、早治療,對地域性疾病進行篩檢和治療,是其重要職責之一。而比較出乎教師意外的是即使是在農村,由于目前生活水平的穩步提高,寄生蟲學這一章節臨床醫生并不常用,對其要求不高。抗體與補體是臨床醫生最希望詳細了解的知識點。臨床上不少檢測手段都需要用到免疫學的基本概念和原理,由此免疫學的應用和技術需要做些概括性的講解,使學生在實際工作中遇到相關問題不至于太茫然。
細胞生物學知識點需求。
細胞生物學最常用的和希望了解的知識點均集中在細胞的活動上,即細胞水平的增殖、分化、衰老、壞死和凋亡。這些知識點與腫瘤的發生、發展、轉歸密切相關,也與不少藥物的作用機制相關。總體而言細胞生物學與基層的醫學工作者并不是很密切。
課程整合初步大綱。
根據社區衛生院臨床醫師對生物化學、病原生物學、免疫學、細胞生物學知識點的實際應用情況和知識點的需求量,我們擬針對臨床專業(社區醫學方向)學生開設實用醫學生命科學課程,涵蓋以上學科部分知識點,力求達到在有限的學時內,傳授綜合性強,實用性強的知識點。
傳統的課程結構將臨床專業的課程分為公共基礎課、專業基礎課和專業課。這一模式系統性強,但各課程各自強調系統性、完整性,彼此之間缺乏聯系。由于面向農村社區臨床醫學人才培養不要求學生有十分寬廣的基礎理論知識,根據夠用、適度的原則,需要調整專業基礎課程,如細胞生物學、分子生物學的設置。目前的趨勢是社區醫生的培養重點在于大力發展全科醫學教育,這就要求教師在教學過程中將不同學科的知識點融會貫通,進行課程的重組,整合。江西醫學院上饒分院推行面向農村社區全科醫學教育改革,其專業基礎課程模塊中對課時進行了調整:生物化學與分子生物學占67學時(理論55+實驗17學時)、病原生物學與免疫學占66學時(理論54+實驗12學時)、細胞生物學占20學時(理論14+實驗6學時);遺傳學內容作為選修課程。目前,我校臨床醫學專業生物化學72學時,病原生物學與免疫學81學時,細胞生物學未開課。由此,我們在社區醫學專業課程設置上,擬將這三門課程進行整合并適當增加遺傳學的內容,形成一門貫穿一學年的153學時的實用醫學生命科學。
從而有效避免各課程為了強調自身學科的系統性和完整性而導致課程之間內容重復,相互重復的內容可統一在某一課程中單獨講述。除了課程結構上進行改革,還要根據培養目標重新編寫教學大綱和教材,刪除或弱化課程中對基層社區衛生工作無太大實際意義的內容,如本次課程整合過程中,弱化生物化學相關的蛋白質空間結構、等電點等,加強三大代謝的講授力度;即強調基本概念、生理意義等,而不是代謝步驟和調控。
同時增設代謝相關疾病的檢測等臨床實用操作實訓課,強調農村常見病、多發病的診斷。其次,不能一刀切地取消分子生物學和遺傳學課程,或者只作為選修課,而是在生物化學教學中融入這些內容,比如在蛋白代謝章節中強化分子病。有研究表明88.1%的人認為,社區醫院的診療水平值得改進,提高社區醫生的疾病診斷和大病發現能力尤為重要。
關鍵詞：教學方法；分子生物學；實驗教學
Discussion about educational reform on teaching of molecular biology for undergraduate major in biotechnology
Shen Xin
Beijing Forestry University， Beijing， 100083， China
Abstract： In this paper， teaching approach was probed in regards of content， method and experiment on the course of molecular biology for undergraduate major in biotechnology. In the reform of course content， we had reduced the content overlaid with other courses for instance the knowledge on genetic information transmission and meanwhile increased the content on updated knowledge. In reform of teaching method， we introduced guiding type educational approach. In reform of course experiment， open type experiment was established. Through the presented reform， students become more active in studying the correlated knowledge and become more capable on experiment. The teaching effect get improved.
Key words： teaching method； molecular biology； experiment teaching
分子生物學是生物類本科教育中一門主要的基礎課，它以探究生命過程中生物大分子的結構與功能為主要內容，以解析基因組和蛋白組中生物大分子在各個生命過程中的作用、基因表達調控機制以及信號傳遞網絡為主要研究目標[1-3]。生物大分子結構與功能的研究滲透于生理學、發育生物學等各學科研究中，相關的知識構成了基因組、轉錄組和蛋白組研究的重要基礎。掌握分子生物學的原理和實驗技術對生物類學生認識生命的本質，培養生命科學研究能力至關重要，也有助于后續專業課程的學習，為將來進一步深造奠定堅實的基礎。從學科特點而言，分子生物學是一門新興學科，理論體系處在一個不斷發展和完善的階段，研究方法也在不斷創新。分子生物學課程知識點多而分散，實驗涉及的內容較為復雜，要求我們在教學中一方面要適時地更新教學內容，滿足學生掌握分子生物學發展動向的需要，另一方面要充分調動學生的學習積極性，培養學生的創新意識和從事科學研究的能力。我們在多年分子生物學課程的教學改革和課程建設中，針對生物技術專業的分子生物學教學分別從教學內容、教學方法和實驗教學等方面進行了探索，具體情況如下。
1 加強新知識點教學內容，深化對生命本質的認識
知識更新快是分子生物學一個鮮明的特點，如何將經典的基礎知識與新知識點結合起來是分子生物學教學中需要探討和解決的問題。在前期分子生物學教學中，我們以經典的遺傳信息傳遞過程為主線，側重對基礎知識的介紹，新知識點雖有涉及，但遠不能反映學科的發展。近年來，隨著生命科學研究的不斷深化，真核生物基因表達調控機制、信號傳遞網絡、生物大分子在生命過程中的作用等方面科研成果不斷涌現，轉錄調解因子的組合調控機制、組蛋白修飾與DNA甲基化、異染色質化、轉錄后基因沉默、細胞對環境信號的感知及信號轉導機制等已經成為發育生物學、生理學及其他學科研究的熱點[4-9]。了解和掌握這些知識對學生認識生命過程的本質具有重要意義。在已往的教學中，我們用較多的課時講解以中心法為基礎的遺傳信息流的基本原理，但在教學實踐中我們發現這部分內容與其他課程存在較大的重疊，一個主要的困惑是學生在學習過程中重復學習相同的知識點，這在很大程度上影響了學習的積極性。另一方面，在經典教材中真核生物組合調控、表觀遺傳學、基因轉錄后調控等內容篇幅明顯偏低，而這些內容正是目前分子生物學發展的熱點，對學生認識生命過程的本質尤為重要。如何更合理地安排學時，兼顧基礎知識與科學發展新動向，是我們教學改革的重要環節。通過摸索，我們在教學實踐中適當減少遺傳信息傳遞的課時，壓縮與其他學科重復的內容，增加了對真核生物組合調控機制、DNA甲基化修飾、組蛋白N端修飾、真核生物信號轉導等內容。通過對教學效果的評估，我們觀察到，教學內容的調整增強了學生學習的積極性，提高了他們對課程重要性的認識，同時也使學生對生命過程的本質有了更深刻的認識，為后續生理學和發育生物學的學習奠定了基礎。
2 調整教學方法，培養創新意識
興趣是學習的動力，充分調動學生的學習積極性是教好這門課的關鍵。多年的教學經驗告訴我們，灌輸式教育不利于學生學習興趣和創新意識的培養，容易導致學生形成死記硬背的不良學習習慣。在灌輸式教育模式下，學生處于被動學習狀況，學習的積極性不高，思考問題的意識和分析問題的能力不強。為改變學生被動學習的現狀，克服灌輸式教育帶來的不利影響，我們需要對教學方法進行改革，為此，我們在課程建設過程中嘗試了導向性教學。在教學過程中，我們指定適量的文獻作為課外閱讀材料，以知識獲得過程為主線，引導學生分析討論前人發現問題與解決問題的過程，并幫助他們分析、總結相關實驗方案。通過教學方法的改革，學生不僅學到了相關的基礎知識，還學到了科學家發現問題、解決問題的思路和方法以及科學家為科學獻身的精神。另外，搜集獲取科學文獻的能力是從事科學研究能力的重要方面。專業外語閱讀能力對學生獲取知識非常重要，我們在導向性教學中采取了雙語教學的方式，結合導向性教學給學生布置英語閱讀任務，讓學生自己搜集資料，使學生既培養了創新意識也提升了搜集文獻的能力。通過教學方法的改進，學生增強了對分子生物學的學習興趣，也提高了他們的綜合分析能力，更重要的是，通過導向性教學，學生逐步養成了獨立思考的習慣并提高了創新意識。
3 強化實驗基礎，注重能力培養
分子生物學研究策略被廣泛應用于當今的生物學研究中，分子生物學方法在科學研究創新中扮演著越來越重要的作用，分子生物學實驗技能的培養對發展學生潛能，提高畢業生質量至關重要，在加強學生素質教育與培養創新能力方面有不可替代的作用。相對于理論教學，實驗教學具有實踐性、綜合性和創新性的特點，對學生學習興趣和科研能力的培養有很大幫助。為培養具備較強科研能力的生物科學專業和生物技術專業畢業生，我們在分子生物學教學實踐中設置了開放性實驗，內容包括核酸的提取與純化、電泳分離與鑒定、分子克隆、PCR擴增、原核表達及蛋白質親和層析等實驗。這些實驗在當今生物學研究中被廣泛應用，掌握這些研究方法對學生科學研究能力的培養大有益處，我們期待學生通過實驗環節掌握分子生物學實驗的基本原理和基本技能。為配合實驗課開展，在教學中我們用較大篇幅介紹基本實驗的原理和新技術，包括生物大分子的制備技術、PCR技術、雜交技術、RNAi技術等。在教學實踐中我們發現學生對分子生物學實驗表現出濃厚的興趣，參與實驗的積極性很高。通過實驗，學生對科學研究過程有了深刻的感性認識，這對學生了解知識獲得的途徑和方法有很大幫助。在實驗教學過程中，我們發現，前期的實驗課存在明顯的不足，主要表現為實驗原理的相關基礎知識不足和實驗準備環節的欠缺。在前期教學實驗中，實驗準備由教師完成，學生用教師配好的緩沖液、培養液進行操作，雖然能夠獲得不錯的實驗結果，但對學生能力的培養不利，學生常常不了解緩沖液中各成分的作用，對培養液配制中需要注意的問題也缺乏了解，我們認為這些問題涉及學生的基本素質，關系到能力的培養，為此在教學中我們采取了一些針對性的措施。一方面在理論課中增加了與實驗技術相關的基礎知識的介紹，如對核酸提取緩沖液、蛋白提取中的細胞裂解液等作了詳盡介紹[10-12]，通過講解使學生對變性劑、抗氧化劑、緩沖劑、離子型與非離子型表面活性劑等成分的作用有了充分的認識與了解，對蛋白質和核酸純化原理有了全面的掌握。另一方面，在教學環節中，我們將實驗改為開放性實驗，要求學生自己準備實驗，教師做必要的指導，通過這些措施使學生將分子生物學論課上學到的知識與實際操作過程相互印證。開放性實驗使學生分子生物學實驗技能得到了顯著提高，為學生獨立操作實驗和培養良好的科研能力打下堅實基礎。
4 結束語
經過幾年的教學實踐，我們逐漸摸索出分子生物學教學的一些方法和技巧，并通過教學內容和教學方法的改革激發了學生的學習熱情和主動性，不僅使他們掌握了分子生物學的基礎理論，更重要的是培養了他們發現問題的意識和解決問題的能力，養成了獨立思考的習慣，教學改革顯示出良好的效果。今后，我們還將繼續探索，讓分子生物學理論和實驗教學在生物科學與生物技術本科生培養過程中發揮更大的作用。
參考文獻
[1] 向義和.分子生物學的起源與進展―物理學、化學與生物學的交互作用[M].北京：清華大學出版社，2012.
[2] 楊岐生.分子生物學[M].杭州：浙江大學出版社，2004.
[3] 陳啟民，耿運琪.分子生物學[M].北京：高等教育出版社， 2010.
[4] Kontos CK， Scorilas A， Papavassiliou AG.. The role of transcription factors in laboratory medicine[J].Clin Chem Lab Med，2013（6）：1-9.
[5] Leitch HG， Tang WW， Surani MA. Primordial germ-cell development and epigenetic reprogramming in mammals[J].Curr Top Dev Biol，2013，104：149-187.
[6] Br?utigam K， et al. Epigenetic regulation of adaptive responses of forest tree species to the environment[J].Ecol Evol，2013，3（2）：399-415.
[7] Gudsnuk K， Champagne FA. Epigenetic influence of stress and the social environment[J].ILAR J，2012，53（3/4）：279-288.
[8] Chinnusamy V， Zhu JK. RNA-directed DNA methylation and demethylation in plants[J].Sci China C Life Sci，2009，52（4）：331-343.
[9] Kornienko AE， Guenzl PM， Barlow DP， Pauler FM. Gene regulation by the act of long non-coding RNA transcription[J].BMC Biol，2013，30（11）：59.
[10] 李鈞敏.分子生物學實驗[M].杭州：浙江大學出版社，2010.
1.加強學生操作能力的培養，學以致用
現代醫學培養目標主要是培養具有一定理論水平和較高操作能力的應用型人才[1]，在實驗教學中主要是培養學生的操作能力，操作能力的培養對醫學生而言非常重要[2]。實驗中可以根據理論課上學的一些物質的理化性質或現象（如蛋白質的兩點性，核酸的變性和復性等）學生在教師的指導下自己設計實驗方案，實驗中每4人一組制定實驗目的和條件選擇實驗器材，制定操作程序等，教師可以隨時糾正學生操作出現的錯誤，規范實驗操作，學生必須運用自己掌握的知識進行分析、探討。學生從一些看似簡單的操作中學到了實驗的基本技能，加深了對理論課的理解，提高了學習興趣。同時也增加了學生與老師相互交流的機會。
2.協助生物化學與分子生物學教學，提高學生學習本課程的興趣
在平時學習過程中同學們對生物化學與分子生物學課比較難理解，認為生物化學與分子生物學理論大于實際，對于臨床來說作用不大。實驗課上大多都是驗證性試驗[3]，大多數同學只知其然不知其所以然，因此對生物化學與分子生物學的學習興趣不高。實驗室開放之后，感興趣并且希望進一步擴展知識和技能視野的同學可以來參加實驗，通過與老師討論或者由老師指導設計實驗，他們對理論知識有了更深一步的了解并且可以應用到實際中來覺得非常有收獲。有的同學說道：“自己設計實驗時有一種責任感，需要考慮實驗用到什么原理，如何設計才能得到自己想要的結果，只有真正懂了課堂中所學的生物化學方面的知識才能做到”，“今天我做了細胞核提取核酸實驗，親自提取了DNA，真正看到了遺傳物質，對核酸的理化性質也有了直觀的認識”。因此開放實驗使學生由“被動學習”變為“主動學習”，激發了同學們學習的興趣，對協助本科教學起到了很大的作用。
3.學習實驗設計的方法，培養科學思維的形成
科學人才的培養重在科學思維的培養，要學會如何思考問題和解決問題[4]。在開放實驗過程中，指導教師把實驗設計的方法貫穿到實驗過程中，突出完整的實驗設計流程，使同學們不再是只看著書本的操作步驟機械的進行操作，而是初步掌握實驗設計的基本原則，從而為將來畢業論文設計以及大學生科研創新項目的申報打好基礎。比如在設計實驗時實驗設計的原則是什么，以及設立陰性對照組和陽性對照組有什么意義。在實驗的過程中，同學們提出了許多疑問，包括設計實驗中的問題和實際操作中的很多問題。在與指導教師的交流中，即把實驗設計的概念深深印入了腦海之中，同時也掌握了很多實驗技能，加深了對理論知識的認識。
4.與臨床實踐相結合，提高學生綜合分析能力
生物化學與分子生物學是醫學的一門重要基礎學科，它涉獵到生理學，病理學，微生物和免疫學，遺傳學等多個學科[5]，對于學習、理解和掌握其他醫學課程都有十分重要的作用，在整個醫學學科中具有很強的帶動和輻射作用。通過加強和充實生物化學與分子生物學實驗，學生在生物化學與分子生物學實驗技術方面得到了極大的提高[6]。學生進入實驗室接觸各種實驗測量儀器的機會增加，使在實驗課沒有動手操作的同學能夠大顯身手，既熟悉了實驗內容，又基本掌握了儀器設備的使用。
結 語
迎接未來的科技挑戰，最重要的是要堅持創新，勇于創新。尤其是生物化學與分子生物學學科的發展突飛猛進。所以生物化學與分子生物學實驗開放實驗室的建設需要堅持與時俱進的工作理念[7]。在實驗室的開放程度與實驗需要投人更多資源，實驗室今后要積極完善實驗儀器配備，向更多的本科生開放。增加開放項目以最大限度地滿足學生的需要。通過運用開放實驗室，讓學生自己設計實驗，并且獨立完成，把實驗設計和實驗考核結合起來，實驗完成后撰寫實驗報告或實驗論文，使學生在掌握現論的同時領悟到一切正確的理論均來自實踐。培養了學生科學思維能力和創新精神，使學生在以后的學習和工作中終身受益。
【參考文獻】
[1]張淑平，李英姿，張榮慶.分子生物學實驗課教學實踐與體會[J].中國大學教學，2006（1）：49-50.
[2]張金萍，張雷家，劉文慶，等.開放實驗室對醫學生綜合素質影響的研究與思考[J].山西醫科大學學報（基礎醫學教育版），2006，8（4）：438-440.
[3]楊勇，顧金英，王曉平，等.建立開放實驗室，加強素質教育[J].同濟教育研究，2005（1）：81-84.
[4]李海英，馬春泉，于冰，等.分子生物學實驗室開放體系建設與創新能力培養[J]實驗室研究與探索，2010（07）：311-314.
[5]柳曉燕.啟發式教學在生物化學教學中的運用[J].中國基層醫藥，2006， 13（6）：1043.
關鍵詞： 分子生物學 教學改革 問題 思考
分子生物學是研究核酸、蛋白質等生物大分子的形態、結構特征及其重要性、規律性和相互關系的科學，是人類從分子水平上真正揭示生物世界奧秘，由被動地適應自然界轉向主動地改造和重組自然界的基礎學科[1]。分子生物學的發展經歷了孕育、創立和高速發展三個階段，如今已經形成了許多新的交叉學科和分支學科，并且基本理論已滲透到生物學的各個領域。分子生物學已逐漸成為現代生物學領域最具活力的學科之一，在推動我國科學事業的發展、推動生物技術產業的崛起、推動國民經濟持續高速發展等方面具有重要的作用。隨著現代分子生物學理論體系的不斷發展和完善，新知識、新概念、新技術和新理論不斷涌現，給分子生物學教學帶來了巨大的挑戰[2]。
分子生物學課程是高等農業院校生命科學領域重要的基礎課程之一，得到了教師和學生的普遍重視，在國內各綜合性高校、師范院校及地方院校的本科生和研究生培養中都將其列為必修課或限修課。筆者通過對《分子生物學概論》課程教學存在的問題進行剖析，就教師自身綜合素質和能力、教學內容、教學方法和教學手段等進行改革探索，旨在提高教學質量，推動我校應用型大學建設。
1.園藝專業《分子生物學概論》課程概述
河北科技師范學院園藝專業擁有75年辦學歷史，是河北省品牌特色專業、河北省農業教育創新高地建設牽頭專業，也是我校應用型大學建設專業綜合改革重點專業。園藝專業培養適應園藝產業現代化發展需求，德、智、體、能全面發展，能從事園藝相關領域的教學與科研、生產與開發、示范與推廣、經營與管理等工作的應用型專業技術人才，可在園藝企業、事業單位從事教學、科研、開發、管理等工作。《分子生物學概論》是園藝專業開設的一門專業任選課程，本課程包括理論教學和實驗教學兩部分，其中理論教學內容以核酸的相關內容為主線，包括核酸的結構、復制、轉錄及蛋白質翻譯的詳細機制，以及真核、原核基因表達調控的機制和研究進展。實驗教學使學生能夠掌握比較全面的分子生物學理論知識和實驗技能，通過該課程的學習，使學生了解分子生物學技術發展的現狀、未來及其應用，為以后生命科學類專業課的學習和未來從事生命科學相關的教學、研究等工作打下堅實的基礎。
2.園藝專業《分子生物學概論》課程教學存在的問題
2.1知識抽象，缺乏感官認識。分子生物學理論抽象而深奧，遠離日常生活，感官認識缺乏，導致學生很難接受微觀而抽象的知識。比如染色體與DNA章節的內容，因都是微觀小分子，缺乏對染色體的正確認識，加之復雜抽象的二級結構、高級結構等，無法進行感官認知，進而造成認知困難，難以理解。
2.2填鴨式教學，難以激發興趣。傳統的填鴨式教學，以教師講授為主，缺乏創新，學生被動聽課，很難讓學生長時間保持精力集中。加之，現在學生自主意識強，自控能力差，易受外界因素影響，造成沒興趣上課，玩手機、上網等情況時有發生，進而導致不能有效吸收消化課堂內容。
2.3實驗教學學時偏少，學生參與程度不足。大部分分子生物學實驗需要花費大量時間進行準備，且多數試劑具有毒性，使得很多實驗內容難以開展。另外，實驗過程中等待時間很長，比如PCR反應、蛋白質電泳等，都需要幾個小時的等待。但實驗學時少，時間根本無法滿足，很多教師采用穿插式實驗教學法，導致學生參與度不夠，無法深切領會實驗內容，影響教學效果。
3.強化教學效果的幾點思考
分子生物學是一門新興學科，新理論、新技術層出不窮，理論知識和研究方法的不斷更新，給課程教學帶來更大的挑戰。為優化教學研究，提高學生興趣，促進學生學習動力，提高教學質量，筆者從教學內容、方法等方面進行了思考。
3.1優化教學內容，明確教學重點。分子生物學與其他相關學科存在知識點交叉，比如染色體與DNA在生物化學、遺傳學、育種學等課程中都有涉及。如果統一規劃這幾門課程的教學內容，實現各有側重，主次分明，每門科目重點突出地講解各自知識點，可在有限的學時內，讓學生明確學習重點。
3.2立足應用型大學建設，合理選擇教材。課程設置要緊緊圍繞學校的辦學定位，在強調基礎知識重要性的同時，加強學科應用的講解，培養學生動手實踐能力。教材選擇不能照搬，要綜合考慮學生接受能力和培養目標，比如可以選擇《生命科學名著：分子生物學》、《現代分子生物學》、《基因Ⅷ》等。筆者認為朱玉賢等編著的《現代分子生物學》教材，圖文并茂，認知性強，能啟發學生與實際生活相聯系，易于學生接受。
3.3改進教學手段，提高教學質量。分子生物學知識較為微觀和抽象，晦澀難懂。傳統的教學手段無法滿足教學的需求，而多媒體教學清晰直觀、圖文并茂。備課環節要多花時間和精力制作PPT，并適時通過動畫來展示復雜的邏輯。比如在講授轉座子等部分內容時，可以借助玉米花斑圖片，展示轉座機制，將復雜的分子機理與現實生活中的玉米聯系起來，增強認知。
3.4理論聯系實際，增強動手能力。增加實驗教學學時，加強學生實驗操作技能，著力培養動手能力和科研素養。在實驗項目中可先安排驗證型實驗[3]，比如DNA提取、電泳技術、PCR方法等，再增設研究型實驗，比如與黃瓜單性結實有關的SSR分子標記篩選等，引發學生思考，制訂實驗方案，并以小組的形式開展實驗。這樣有助于幫助學生理解抽象的理論知識，掌握實驗技能，增強動手能力和解決問題的能力。同時，啟發學生大膽創新，學以致用，利用所學解決現實問題，成為社會有用的應用型人才。
參考文獻：
[1]朱玉賢.現代分子生物學[M].北京：高等教育出版社，2007.
[2]林謙.分子生物學教學改革探索[J].安徽農學通報，2011，17（13）：215-216.
[3]呂彩云.基于地方應用型高校《分子生物學》課程教學改革探索[J].黃山學院學報，2016，18（3）：128-130.
生命科學的發展對科技發展、社會進步和經濟增長產生了極其重要而深遠的影響,并在農業、醫藥與健康、能源、環境保護等領域有較為廣泛的應用[1]。近半個世紀以來,分子生物學作為生命科學領域發展最迅速的一個前沿學科,推動著整個生命科學的發展。目前很多高校的醫學、生命科學、農學等專業都設立了分子生物學課程,并作為本科生必修的學位課程。然而,由于這門課程涉及的知識點抽象復雜,信息量大,知識更新速度很快,學生們難免會感到枯燥乏味,難以理解。目前為止,大部分教師仍然采用制作多媒體課件、根據課本內容逐條灌輸知識的單一教學模式,導致學生上課興趣不大、效率低下、難以系統掌握知識等問題;高校授課教師科研壓力大,部分教師重科研、輕教學,教學上投入不夠而導致備課不充分、對教學內容吃不透、個別知識點模棱兩可等,直接影響著教學質量。因此,對分子生物學課程進行教學改革,是提高教學質量的重中之重。筆者從教學方法和教師素質方面進行了大量的教學改革實踐和探索,取得了較好的效果。
一、教學方法的改革
(一)問題式教學,鼓勵學生積極思考
問題式教學方法是教師根據所講授的內容提出問題,讓學生在限定時間內閱讀教材,思考教師設定的問題,教師提問,根據學生回答問題的情況進行有重點、有目的的引導和講解,最終教師講解鞏固,使課堂氣氛活躍,調動學生學習和思考的積極性,提高教學效果。崔希福[2] 將問題式教學方法應用在基本原理課堂上,非常有助于抵制和規避課教學中普遍存在的問題,使學生不僅真正掌握基本原理和方法,并且提高了學生分析問題和解決問題的能力。王榮等[3]利用問題式教學方法在機械原理課堂上也進行了教學實踐,并取得了很好的教學效果。吉敏麗[4]在憲法學教學中通過問題式教學方法的運用,提升了學生思維能力,并開拓了學生的知識面及視野。問題式教學方法在看似枯燥的原理課程上運用將極大提高課堂的教學效果,使學生的自主思考和表達能力得到較好的提升。問題式教學與傳統的教學相比,是以“施人以漁而非施人以魚”的方式對學生進行培養,與“填鴨式”傳統教學模式比較,更利于學生獲得分析問題和解決問題的能力,也更利于綜合素質的培養和提高。通過本研究分析的結果,問題式教學在分子生物學理論課程中取得了較好的教學效果,有必要進一步推廣使用。
(二)研讀外文文獻,倡導學生開展講座
分子生物學是理論與技術相互結合和相互促進效果最顯著的學科,分子生物學的理論指導新技術的產生,新技術的應用又促進了新理論的形成。因此,分子生物學知識的更新速度在生命科學領域首屈一指,將外文文獻引入到分子生物學的教學中不僅能夠拓寬學生的視野,而且能夠展現這些抽象的理論知識在實驗中的應用以及基于分子生物學知識的最新研究進展,以啟發學生廣闊的思維方式。比如,基因的表達調控章節,教材中講述了從基因水平、轉錄水平、轉錄后水平、翻譯水平和翻譯后水平的基因表達調控,正是由于基因表達調控的存在,才能使僅僅擁有2.5萬個基因的人類成為最高級最復雜的生物。表觀遺傳學是基因表達調控的新興內容,包括小RNA和DNA甲基化對基因表達的調控等內容,這些知識在教材中一筆帶過,學生無法真正認識和了解前沿信息。通過推薦外文文獻,讓學生分組學習和討論,并在課堂上以講座的形式分享自己學到的新知識,對于增強學生自信心和團隊協作意識、提高自我學習思考能力具有顯著的效果。
二、教師素質的提升
當今高校教師肩負著兩項基本任務就是教學和科研[5]。對于廣大青年博士教師,面臨初登講臺和科研任務的雙重壓力,使他們喘不過氣來,難免對教學的重視程度不夠,從而導致學生對于教學效果評價較差。因而教師端正態度、擺正思想就尤為重要。除了自我修養的提升,教師自身知識的更新也非常重要。教師必須經常閱讀分子生物學方面的最新文獻,以了解分子生物學的前沿研究進展,同時積極參加各種學術會議以及培訓,用新知識和新方法不斷充實教學內容,才能更有激情的高質量上好每一節課,進而激發學生學習熱情,提高教學質量。
他，就是合肥工業大學生物與食品工程學院生物科學系主任曹樹青教授。
尋根溯源，生物治理土壤重金屬污染
眾所周知，土壤重金屬污染是全球面臨的重要環境問題之一。土壤污染的重金屬可通過農作物吸收而進入食物鏈嚴重影響食品安全并危及人類健康。而作為農業大國的中國，更是有近20%的耕地存在鎘、砷、汞、鉛、鎳、銅等重金屬超標現象，嚴重影響食品安全并危及民眾健康。據了解，造成土壤重金屬污染的原因復雜，包括工業排放、化肥農藥使用及地礦開采等，通過物理和化學手段治理非常困難，也容易造成二次污染。
曹樹青認為，植物修復基因工程是解決土壤重金屬污染的重要途徑之一。然而，尋找和發掘耐受重金屬毒害且調控重金屬超量積累（或降低重金屬吸收）的關鍵基因并闡明其作用機理，則是植物修復基因工程獲得成功并從源頭上控制農產品食品安全的關鍵。
為此，曹樹青帶領科研團隊展開了植物響應重金屬信號傳導的長期研究，并得到了轉基因重大專項、國家自然科學基金等項目資助，希望能夠通過正向或反向遺傳學途徑，篩選和克隆涉及植物重金屬超量積累（或降低重金屬吸收）的關鍵基因，并闡明其作用機理。這不僅有助于揭示植物耐受重金屬毒害的分子機理，而且可為利用植物修復技術治理土壤中重金屬污染提供新的基因資源，并為從源頭上控制農產品食品安全提供新的技術途徑。
于是，科研團隊利用正向遺傳學途徑篩選和鑒定了一個擬南芥耐鎘突變體xcd1-D，并克隆了其相應的基因MAN3，該基因編碼一個1，4-糖苷水解酶。過量表達MAN3基因導致鎘的耐受和積累，而MAN3基因功能缺失則該突變體表現出對鎘敏感。鎘脅迫誘導MAN3基因表達、增加甘露聚糖水解酶活性及甘露糖水平，從而激活谷胱甘肽依賴的植物螯合素合成途徑上的相關基因協調表達，進而增加植物對鎘積累和耐受。
如今，研究已經初見成效，發現了MAN3及其介導的甘露糖的新功能，首次揭示了植物響應重金屬鎘脅迫的分子調控機制，為土壤重金屬污染植物修復基因工程提供了新的技術途徑和基因資源。“利用此機制，我們可以通過基因技術定向增加植物對鎘的積累和耐受，使其在受到重金屬鎘污染的土壤中仍可以茂盛生長，并將鎘吸收后儲存至液泡中。”曹樹青介紹，“之后我們再對吸收了鎘的植物進行處理，即可有效降低土壤中的重金屬含量。”
2014年10月，該原創性成果在線發表在國際植物學知名學術期刊New Phytologist，引發廣泛關注。不僅獲得第十三屆全國農業生物化學與分子生物學學術研討會優秀論文獎，國內的一系列主流媒體也都進行了報道和轉載。
但這些榮譽并未羈絆住曹教授前進的步伐，目前，他正帶領科研團隊進一步研究針對砷、鉛等其他重金屬的植物修復機制，并致力于產業化探索，致力讓更多的國人吃上放心糧食。
解決糧食安全，實際意義深遠
民以食為天，華夏兒女自古以來就對糧食有著獨特的情感，而到了現代，糧食也始終是關系到國計民生和國家安危的重要問題，糧食安全是國家安全的物資基礎。如何增強作物品種的抗逆性是目前我國農業生產上亟待解決的關鍵問題之一。
為此，曹樹青教授認為利用轉基因育種提高作物的耐寒和抗旱能力對糧食安全問題無疑具有重要的理論與經濟意義。于是，他帶領課題組開展了“植物抗逆分子生物學”研究，即利用轉基因育種等技術增強作物品種的抗逆性，提升植物對抗不良環境的能力，如抗旱、抗澇、抗凍、抗病蟲害等。這項工作的關鍵在于對植物抗逆分子機理的認識及關鍵基因的發掘。他們以模式植物擬南芥為材料，通過正向和反向遺傳學途徑，利用現代分子生物學技術和基因工程手段，篩選和克隆抗逆關鍵基因，闡明其功能，并用于作物抗逆分子遺傳改良。
目前，該研究已經可獲得具有自主知識產權的新基因。曹樹青教授說：“這些研究不僅對于揭示植物抗逆分子機理具有重要的理論意義，而且可為作物抗逆遺傳改良提供新的基因資源。”
>> 案例教學法在《生物信息學》本科教學中的應用 師范院校生物信息學教學的現狀分析 醫學院校生物信息學教學的探究 面向醫科院校生物信息學專業的Java教學實踐 面向生物信息學本科專業的《遺傳學》教學要點及模式探索 離散數學在生物信息學專業本科教學的開展研究 生物信息學中的機器學習 癌癥研究的生物信息學資源 生物信息學中的序列比對算法 師范院校生物信息學本科教學改革與實踐 生物信息學數據庫及運用分析 生物信息學專業MySQL數據庫課程教學方法探討 生物信息學在生物學研究領域的應用 醫學院校生物技術專業生物信息學教學探索 生物背景學生的《生物信息學》課程教學思考與探索 師范院校研究生生物信息學教學改革思考 農業院校生物信息學教學模式探索 探討醫學院校生物信息學創新實踐能力培養 中醫大數據下生物信息學的發展及教育模式淺析 大數據背景下的生物信息學教學探索 常見問題解答 當前所在位置：l）。此外，還有細菌、真菌、植物等分支數據庫。該數據庫也有搜索引擎，其內容詳細的數據記錄了DNA、轉錄產物、蛋白質和基因突變等信息，使用方便，記錄系統、完整，是了解基因結構和功能比較理想的數據庫[2]。
2.3 miRBase數據庫 microRNA是近年來發現的非編碼內源性小RNA分子，其功能主要是調節靶基因的轉錄后水平的表達，是近年來研究的熱點領域。miRBase數據庫更新快，包含miRNA序列數據、功能注釋、靶基因預測等多各方面，是存儲miRNA信息最主要的公共數據庫之一（http：///）。目前，新版本（Ver.21）收錄了223個物種28645個前體miRNA和35 828個成熟miRNA產物，所有數據均可以通過web界面檢索，而且通過與TargetScan鏈接，可以查閱miRNA的潛在的靶基因。
2.4 生物分子信號通路數據庫 信號通路一詞在高中生物就接觸到，到本科階段的《細胞生物學》課程中得以深入學習。據調查，對于本科生而言，他們對信號通路想理解和認識有限，掌握的信號通路都是不完整的。學生在學習時，可借助信號通路數據庫檢索的方式，搜索某基因所參與的信號通路，并且可以直觀的看到該基因在整個信號通路中的地位和作用。信號通路數據庫目前比較常用的是WikiPathways數據庫（http：//）。該數據庫集成了主要的基因、蛋白質，允許整個研究者更廣泛參與[3]。該數據最大的特點是將基因之間的關系以圖形方式顯示，使學生直觀了解所感興趣的基因是如何參與到信號通路或生化代謝過程的。
3 常用生物信息學軟件及在線分析工具
3.1 DNA序列分析軟件 在生物科學本科教學過程中，很多課程如《生物化學》《分子生物學》《遺傳學》等，都涉及到DNA序列結構、基因突變等知識點，而且學生掌握到的更多都是一種朦朦朧朧，是懂非懂的知識點。因此，在《生物信息學》課堂上，當講到采用生物信息學軟件進行DNA序列分析時，學生產生了濃厚的興趣。DNA序列分析的軟件有很多，如：BioEdit，DNASIS，DNAStar，DNAClub，DNAMan等，相比較可知，就序列分析而言，我們認為DNAStar軟件最常用，且操作簡單，可視化功能強大，是地方本科院校學生的最佳選擇。
DNASTAR是基因組學、結構生物學和分子生物學領域中的一款綜合性序列分析工具軟件，包含可視化和序列編輯（SeqBuilder），序列組裝（SeqMan）、序列比對（MegAlign）、引物設計（PrimerSelect）、蛋白質結構分析（Protean）、基因查找（GeneQuest）和序列編輯（EditSeq）7個模塊，可用作DNA和蛋白質序列分析、序列重疊群拼接和基因工程管理等方面，目前，該軟件已被90多個國家的制藥，生物技術，學術和臨床研究人員使用。
3.2 RNA結構分析軟件 RNA包含tRNA，mRNA，rRNA和sRNA等多種類型，在蛋白質生物合成過程中起著非常重要的作用。他們的二級結構或高級結構會影響蛋白質合成的效率。因此，對于本科生而言，直觀的了解RNA的二級結構，對于掌握理論知識具有重要意義。RNA結構分析的軟件有如Mfold、RNAdraw和RNAstructure等多個軟件[4-5]。通過比較這些軟件獲得難易度、優缺點和使用復雜程度，我們發現Mfold已完成多次修訂，且實現了網上在線免費試用（http：//unafold.rna.albany.edu/？q=mfold），輸出結果靈活多樣，結果直觀，是本科生用于RNA結構分析的最佳選擇。
3.3 序列比對軟件（在線工具） 序列比對也稱序列比較，通過該操作，可以將兩個或多個基因（或蛋白質）序列按照一定的規律排列，使學生直觀的觀察到序列的變異，從而確定序列之間的相似性或同源性。根據序列多少，可分為雙序列比對和多序列比對。序列比對的軟件或在線工具也有很多，其中多序列比對軟件有Clustal（ClustalX和ClustalW）、GCG、BioEdit、DNAMAN和DNAStar件包中的MegAlign等。在這里，適合本科生教學的軟件我們推薦MegAlign和DNAMAN。而兩序列比最常用的則是BLAST在線工具（http：//ncbi.nlm.nih.gov/blast），它是NCBI開發的可免費非注冊使用的在線工具，可與NCBI的蛋白質數據庫和基因數據庫鏈接，也可用于蛋白質和基因序列的同源檢索，是本科教學中必須要用到的在線工具。
3.4 系統發育樹構建軟件 在生物進化過程中，細胞內的生物大分子（蛋白質、核酸）的一級結構的變化會出現變異（進化），而生物大分子進化速率相對恒定，我們可以根據生物大分子的序列信息構建系統發育樹，推斷生物進化歷史。系統發育樹構建的軟件有MEGA，PHYLIP，DNAMAN等。在分子進化相關的科學研究中，最常用的是MEGA（即Molecular Evolutionary Genetics Analysis），該軟件更新快（目前的最新版本為MEGA7.0 http：///），運行速度快，操作簡單，結果直觀。因此，在本科教學中，我們推薦MEGA軟件作為系統發育樹構建的軟件。
3.5 Expasy工具 ExPASy，即Expert Protein Analysis System，由瑞士生物信息學研究所維護的蛋白組學相關的在線實用分析平臺，整合了很多蛋白質數據資源和分析工具（http：///），涉及蛋白分類、蛋白質翻譯、結構預測、相似檢索、序列比對等。該在線工具可免費試用，是本科教學過程中值得推薦的分析工具。但是，該工具包數據量大，鑒于本科教學學時的限制，在教學過程中不宜細講，可以引入，讓感興趣的同學自學。
4 結語
隨著分子生物學和生物信息學的迅猛發展，生物信息學數據庫不斷完善，生物分析軟件越來越多，且各具特色。考慮到地方本科院校實際情況，我們介紹了以上的生物信息學數據庫和分析軟件（在線工具），并簡單總結了它們適合于地方性高校本科教學的優點，給出了合理選擇的參考建議，以期為地方本科院校《生物信息學》教學提供參考。
參考文獻
[1]Bethesda（MD）.The NCBI Handbook[Internet]. 2nd edition[M].National Center for Biotechnology Information（US）. 2013.
[2]Yates A，Akanni W，Amode M R，et al. Ensembl 2016[J].Nucleic Acids Res.2016，44（D1）：D710-D716.
[3]Kelder T，van Iersel M P，Hanspers K，et al.WikiPathways：building research communities on biological pathways[J].Nucleic Acids Res. 2012，40（Database issue）：D1301-D1307.
[4]徐思敏.RNA生物信息相關軟件概述[J].科技信息：科學教研，2008（14）：398-399.
1 微衛星dna標記
隨著分子克隆、dna重組技術在分子生物學領域的不斷完善，加之另一類重要的遺傳標記—多態dna分子標記圖相繼出現，使我們在一定條件下可以操作某些dna片段進行遺傳分析研究。目前重要的遺傳標記主要包括限制性片段長度多態性(rflp)、隨機擴增多態dna(rapd)、小衛星dna和微衛星dna。而微衛星dna在度量品種遺傳多樣性及構建系統發生樹，其顯示出分布廣泛、多態性豐富、易于檢測等特點，被認為是各類遺傳標記中最有價值的一種。
2 微衛星dna標記的研究方法
在使用微衛星方法之前，如何獲得所需要的微衛星位點？大致有三條途徑：第一、尋找已存在的微衛星引物；第二、使用與所研究物種親緣關系較近物種的引物；第三、用經典分子生物學方法克隆所需要的微衛星位點。一旦擁有微衛星位點，便可自行選擇作探針或作引物。因此獲得所需要的微衛星位點后，就可以進行微衛星dna的多態性分析：一是在微衛星數據庫中直接尋找合適的引物，進行pcr擴增和測序，凝膠電泳分析。但其局限是所研究的基因序列是已知的，不能反映整個基因組。另一種是首先構建基因文庫，然后以想釣取的微衛星去雜交，從中選去陽性克隆，提出質粒后利用載體插入座位兩端的已知序列設計引物去測定插入片段序列。最后在微衛星dna兩端選出適當的引物進行pcr擴增和測序凝膠電泳去分離、測定基因組樣品中微衛星dna的多態性。再進一步分析計算等位基因在研究群體中的基因頻率及群體中各位點的雜合度等。
3 微衛星dna標記在家畜遺傳育種上的應用
微衛星被廣泛用于家畜的基因組變異研究，由于它多態性豐富，易于獲得，在構建物種的遺傳連鎖圖、基因鑒定、qtl相關及系譜確證等方面起到了巨大的作用。
3.1構建基因組連鎖圖
微衛星是構建完整基因組連鎖圖時使用的主要基因標記。在進行基因組圖譜建立過程中，標記的基因位點一般有兩類：一類主要有編碼基因和結構基因位點組成，位點變異小；另一類為具有高度變異的重復序列來標記dna上的基因位置。現在使用最廣泛的是微衛星標記。同一類微衛星可分布在整個基因組的不同位置上，從而適合于基因定位，是基因組遺傳圖譜和物理圖譜的理想界標。
3.2基因鑒定標記
基因鑒定的主要任務是在dna水平上鑒別群體中存在的某個基因位點的全部等位基因或者說該基因位點的所有變異體。用微衛星標記來鑒定基因位點的等位基因時，僅涉及dna結構，通常與表現型無關。用這種方法可以將群體中存在的所有等位基因無一遺漏地鑒定出來。在家畜中用分子遺傳學基因技術研究發現的遺傳缺陷多數均是使用微衛星標記后發現的。
3.3 qtl的連鎖分析及基因定位
可以利用標記的連鎖特點，將一些功能基因或qtl定位在染色體上或連鎖群中。微衛星dna指紋圖是由20-30個多態位點的等位基因組成，可同時提供數十個隨機分布的標記位點，被廣泛應用于基因定位。
3.4系譜確證
在家畜育種中常常必須搞清楚畜群中的親子關系，或者說必須知道畜群的系譜關系。這樣做有利于防止群體近交的發生，這在普通育種學中稱為系譜記載。隨著分子生物學技術的快速發展，應用分子遺傳學方法比目前使用的血型、血液蛋白型等研究更為精確地描述個體的遺傳變異程度，所以用dna定型來進行系譜確證(或系譜起源)是一種較好的選擇。由于微衛星位點的特性，使它在親仔鑒定、胚胎移植、混合受精、親緣關系分析和品種遺傳純度分析上十分重要。
3.5群體遺傳結構分析及雜交優勢預測
微衛星多態性分析可以評估畜禽遺傳多樣性、對品種資源進行分類等，利用微衛星位點估計品種間或品種內遺傳結構和變異是非常有效的。在緊密相關的物種中，微衛星位點具有位置保守性，這使得我們能在相關畜種間如牛、綿羊、山羊間使用跨物種引物進行研究，從而更快更準確地找到該物種中更多的微衛星位點，用于遺傳作圖或其他研究，從而說明了微衛星位點的保守性。
4 結論
