時間：2022-06-04 22:12:33
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篇基因工程論文，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。
摘要:基因工程在農業生產上已經被十分廣泛地應用。基因技術的突破,使科學家們得以傳統育種專家難以想象的方式,改良動植物,大大提高了經濟效益。
關鍵詞:基因;應用
基因在農業生產上的應用已經非常廣泛,但其中的道理未必廣為人知。那么所謂基因到底是什么呢?它是控制生物性狀的基本單位,記錄著生物生殖繁衍的遺傳信息。并且通過修改基因能改變一個有機體的部分或全部特征。它的作用主要是以轉基因技術和基因克隆技為核心。通過它們改良動植物的品種,從而大大提高經濟效益。那么下面我們就談談它們是怎樣為人類服務的呢?
一、轉基因技術
轉基因技術就是按照人們預先設計的生物藍圖,把所需要的基因從一種生物的細胞提取出來,在體外進行“外科手術”,然后把所需要的基因導入另一種生物的細胞中,從而有目的地改造生物的遺傳特性,創造出符合人類需要的新品種。轉基因技術能培養出多種快速生長的轉基因魚、轉基因羊、產奶量高的轉基因牛等,還能培育出抗旱、抗澇、抗鹽堿、抗枯萎病和抗除草劑的轉基因作物,還培育出抗蟲作物,科學家將殺蟲基因轉入植物體內后,植物體內就能合成霉素蛋白,產生這種霉素蛋白基因的作物有煙草、馬鈴薯、番茄、棉花和水稻等,其中效益最大的是抗蟲棉。
二、基因克隆技術
“多莉的誕生”意味著人類可以利用動物的一個組織細胞,像翻錄磁帶或復印文件一樣,大量生產出相同的生命體。利用它可以拯救瀕臨滅跡的物種,或是復制一些優良品種等等。然而在進一步細想克隆,卻也著實讓人深慮。首先,若是無節制地“復制”某種物種,就會打破自然界的生態平衡,破壞優勝劣汰的自然法則,給自然界帶來了混亂。其次,從理論上說“克隆”哺乳動物的成功,即為“克隆”人類準備了前提條件,再經過技術的不斷改善,毫無疑問,不久以后就能“克隆”出人。對此杭州大學生命科學院院長、浙江省生物工程學會副理事長黃純農教授認為,不必過分擔心。他說,當前“克隆”技術還有完善的過程,暫時達不到大量“復制”人的地步。再者各地已相繼制定了法令,為“克隆”人進行限制。當然,“克隆”技術的產生,歸根到底是利大于弊,它將被廣泛應用于人類,前景燦爛,方興未艾。科學的進步和人的觀念的變化,是無法阻止的。
三、應用基因技術的優點
從前面可以看出,基因技術的突破,是科學家得以用傳統育種專家難以想象的方式改良動植物品種,其優點是顯而易見的。第一,可降低生產成本。一個品種的基因加入另一種基因,會使該品種特性發生變化,具備原品種所不具備的因子,從而增強了抗病、抗雜草或抗蟲害能力。由此可減少植物農藥和除草劑的用量,降低種植成本。并且動物死亡率明顯降低,從而提高養殖業的經濟效益。第二,可提高動植物產量。一種動植物的基因改良后,更容易適應環境,能更有效抵御各種災害的襲擊,并使產量更高。第三,轉基因技術可以使開發動植物的時間大為縮短。利用傳統的育種方法,需要七、八年時間才能培育出一個新的品種,而基因工程技術培育出一種全新的動植物品種,時間可縮短一半。因此,有專家認為,不出多少年,轉基因技術將改變世界。第四,轉基因技術還可根據人們的需要,賦予農作物新的特性。例如可以使農作物自己釋放出殺蟲劑,可以使農作物在旱地或鹽堿地上生長,或者生產出營養更為豐富的食品。科學家還利用轉基因技術,開發能夠生產防病的疫苗和食品的農作物。:
總之,基因技術雖然說是有利,也有弊,但是畢竟利大于弊,因此被廣泛應用。并且科學家們還在繼續深入研究它,努力更好地、更多地、更快地為人民服務。我們大家也要爭取加入其中啊。
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1 材料選取與情境設置
1.1 材料選取關注生產生活實際
統計2009～2013年高考福建理綜卷生物選考題的材料背景和情景來源，整理成表1。
選修模塊關注生產生活實際，重視學生對現代生物科技的理解。2009年～2013年高考福建省理綜卷生物選考題聯系生產生活，與生物科技進展密切相關。背景材料來源廣泛，涉及農業生產、醫療健康、畜牧養殖等方面，充分體現選考題材料聯系實際的特點。選考題以轉基因抗病香蕉、重組人紅細胞生成素、產前基因診斷、癌癥基因治療、豬克隆技術為情境，在考查考生現代生物科技知識的同時，引導考生關注生物技術在實踐上的應用，提高其生物科學素養。
新課程高考背景材料不再單一地來源于中學教材上的內容，而是從大學教材、科技進展、科技論文等處獲取豐富的材料信息，呈現全新的試題背景。近五年來，高考福建省理綜卷生物選考題背景材料大都來自公開發表的生物科技論文。例如，2010年試題材料選自“紅細胞生成素（EPO）在中國倉鼠卵巢細胞（CHO）中穩定表達”；2012年試題材料選自“Let-7a表達質粒的構建及其對肺癌A549細胞k-Ras蛋白表達的抑制作用”；2013年試題材料選自“豬體細胞克隆胚胎體外發育過程中的凋亡規律”。以科技論文作為命題素材保證了試題的科學性、權威性和公平性，不僅體現高考能力立意，同時還提高了命題效率和命題質量。
1.2 情境設置圖文結合
如何使背景材料清晰表達且不失科學性，符合高考紙筆測試要求，是試題命制的一個關注點。2009年～2013年高考福建省生物選考題均以“文字+圖示”的方式呈現生物科技復雜的過程，所采用的圖示為技術路線圖或過程圖，充分反映出《現代生物科技專題》模塊工程技術的特色。選修模塊3所涉及的情境注重工程技術和操作流程，所需設備、材料較多，操作過程較為繁瑣，有時一項研究會涵蓋基因工程、細胞工程和胚胎工程等工程領域，若單純以文字的形式呈現背景材料無疑會增加考生閱讀負擔，影響考生正常應試思維，降低考試信度。若試題將大量的有效信息蘊含于圖示中，可以保證提供充分、清晰明了的試題信息。
2 知識分布與能力要求
2009～2013高考福建理綜卷生物選考題重視考查考生將所學現代生物科技知識應用于解決實際問題的能力。現將2009～2013年選考題知識分布與能力要求整理成表2。
2.1 強調主干知識的考查
統計2009年～2013年選考題分值比例發現，近五年來，選考題關注考生對生物學核心概念的掌握，并且基因工程知識占選考題總分的60%，細胞工程占24%，胚胎工程占12%。高考試題表現為側重考查基因工程，兼顧考查細胞工程、胚胎工程的命題特征。
選修模塊3包含五大專題：基因工程、細胞工程、胚胎工程、生物技術的安全性和倫理問題、生態工程，近五年選考題只涉及到基因工程、細胞工程和胚胎工程。基因工程、細胞工程和胚胎工程是《現代生物科技專題》的基礎和重點，在現代生物科技中發揮著重要作用，是進一步開展現代生物科技研究的前提。其中，構建表達載體、PCR擴增技術等知識在基因工程的考查中占了較大比例。構建表達載體和PCR技術是基因工程的核心，應用也相當廣泛，以這兩者為重點進行考查，反映出選考題強調主干知識考查的特點。值得注意的是《現代生物科技專題》中所介紹的生物科技有些需要在必修模塊知識的基礎上展開。因此，選考題的知識考查有時會涉及必修模塊內容。例如，2011年選考題對電泳帶譜圖的分析涉及必修模塊2的電泳知識。
2.2 能力要求逐年提高
《普通高等學校招生全國統一考試大綱》對高考生物提出了四種能力的考查要求：理解能力、實驗與探究能力、獲取信息能力和綜合運用能力。總體上看，近五年選考題注重考查理解能力、獲取信息能力，能力要求較為簡單，能力考查層級不高。但從縱向來看，選考題能力要求逐年提高。
例如，2012年選考題第（3）小題：“肺癌細胞增殖受到抑制，可能是由于細胞中 （RASmRNA/RAS蛋白）含量減少引起的”。該小題重點考查理解能力和獲取信息能力，需要考生在理解基因工程應用的基礎上，“能從課外材料中提取有效的生物學信息，解決生物學問題”，獲取信息能力層級較高。
再如，2013年選考題第（2）小題：“從基因組數據庫中查詢Bcl-2 mRNA的核苷酸序列，以便根據這一序列設計合成 用于PCR擴增，PCR過程第一輪循環的模板是 。”該小題重點考查理解能力，試題背景材料和題中所涉及基因工程知識的廣度、深度較往年均有所提高，要求考生能深入理解基因工程的具體原理及過程。
根據裘伯川等對理解能力在理科綜合能力中所處關系的研究發現，理解能力是構建理科綜合能力的核心，同時也是解決問題的基礎和關鍵因素。分析近五年高考福建生物卷選考試題，不難發現每一道試題都涉及理解能力的應用。獲取信息能力是學生自主學習和可持續發展的基礎，對培養學生的信息素養、獲得終身學習能力具有重要意義。選考題材料來源新穎多樣、信息呈現簡潔直觀有助于獲取信息能力的考查，試題重視考查考生在新情境下，利用已有生物學知識發現、鑒別并運用獲得的信息解決實際問題的能力。
3 問題設計與難度控制
3.1 問題設計嚴謹、靈活
問題設計是高考命題的關鍵一環，基于能力立意的問題設計應有助于考生啟發思維，促進問題的解決。現從問題結構、問題表述和問題內容三方面，總結近五年高考福建生物卷選考題問題設計的特點：
① 選考題圍繞考查的知識內容，以填空題的形式將試題情境引伸出5個具體的小問題，每個問題分值均為2分。
② 選考題在保證客觀嚴謹的前提下，善于運用文字提示表述問題，體現問題設計的靈活性。例如，2011年選考題第（3）題：“據此判斷胎兒為 （正常/患者/攜帶者）”；2012年選考題第（2）題：“MstⅡ是一種 酶”。這類問題表述限定了作答方向，問題指向明確。③ 問題內容與背景材料、知識考查密切相關。選考題或圍繞新情境下的問題核心，延伸出多個知識點設計問題，考查考生對知識的理解能力；或通過隱藏生物技術流程中的部分操作步驟設計問題，考查考生獲取信息能力。
3.2 難度控制相對合理
關鍵詞：地方性高校；基因工程實驗；創新能力培養；教學改革與探索
作者簡介：王忠華（1972-），男，浙江開化人，浙江萬里學院生物與環境學院，教授；斯越秀（1979-），女，浙江諸暨人，浙江萬里學院生物與環境學院，講師。（浙江 寧波 315100）
基金項目：本文系教育部雙語示范課程和浙江省新世紀教改項目（項目編號：zc2010085）的研究成果。
中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）04-0136-02
隨著分子生物學的迅猛發展，基因工程實驗技術已廣泛滲透到現代生命科學的各個分支領域，成為生物技術和生物工程等專業的核心技術。[1-3]通過“基因工程實驗技術”的學習，使學生了解基因工程的四大要素，知曉從自然界的生物中克隆所需目的基因的基本思路和策略，啟發學生的思維，讓學生熟悉從最基礎的核酸、質粒的提取，到基因分離方法的確定、基因的克隆、鑒定、表達以及最終能獲得目的基因的表達產物的整個過程；使學生對基因工程有一個全方位的、比較系統的認識。[4，5]通過一系列實驗，加強學生的動手能力，提高其基本操作技能，使學生具備從事基因工程教學和科研的基本能力。
一、目前基因工程實驗課程教學存在的問題
雖然基因工程實驗課程的主要內容具有綜合設計性和實踐性強等特點，并且與農業、醫藥、環境、能源和食品等行業緊密結合，發展空間廣闊。但目前基因工程實驗課程教學也存在諸多問題。
1.貼近行業的實驗項目缺乏系統的創新性設計
基因工程實驗盡管開設時間較長，但實驗項目注重基本技能訓練，與行業結合不夠，不能適應生物技術相關產業的發展需求；創新性項目成點狀分布，不利于學生創新能力的系統培養。因此有必要增加一些研究性、行業相關性的項目，并根據學生需要開展不同層次、可供選擇的實驗項目，真正實現以生為本的教學理念。
2.教學方法不能充分發揮學生的主動性和創造性
傳統的基因工程實驗教學的基本模式是教師依據實驗教學計劃，安排每次實驗的內容。實驗前，教師先把實驗內容和操作步驟完整地講一遍，強調學生在實驗過程中的注意事項，然后讓學生做實驗。學生實驗時只需“依樣畫葫蘆”，機械模仿、重復操作，該教學模式使學生始終處于被動地位，學生的主體作用和積極性都得不到充分發揮，難以激發學生獨立思考和分析問題、解決問題的興趣和激情。不能從主動探索中獲得失敗的經驗和成功的體會，從而使學生失去了學習的主動性，抑制了個性發展，甚至泯滅了獨立思考的意識和創新精神。[6，7]
根據上述問題，結合基因工程面向行業的特點和學生創新能力培養需要，確立了綜合技能、工程應用能力和學科研究能力三個層次的實驗教學目標（見表1）。
表1 基因工程實驗的能力培養層次及培養途徑
能力層次 具體能力描述 擬培養途徑
學科研究能力 利用基因工程技術進行新產品開發；培育轉基因新產品；開拓新產品、新工藝；利用基因技術分析解決問題能力；創造性思維能力 開放創新性項目訓練
工程應用能力 核酸與蛋白質提取工藝參數優化能力；基因工程產品產量與品質參數優化能力 工程性項目訓練
綜合技能 核酸分離純化能力；PCR操作技能；質粒連接、轉化與篩選技能；基因及其表達產物檢測技能 綜合性項目訓練
圍繞不同能力的培養目標，本文從項目設計、教學方法與考核方式改革三個方面對基因工程實驗改革進行了探索與實踐，同時對改革的初步成效與存在的問題進行了總結與討論，以期為同類研究提供參考。
二、實驗項目設計
為了實現上述不同層次的能力目標，根據以能力培養為主線的《基因工程》三級訓練體系魚骨圖（見圖1），設置了三個層次的實驗項目，其中綜合技能訓練以原有的項目為基礎進行優化；而工程能力訓練和開放創新訓練項目則為本課題的改革重點。項目主要來自教師科研和學生創新創業項目，擬設置的項目詳見表2。
表2 部分實驗項目一覽表
項目類型 項目名稱 備注
綜合技能
訓練 質粒DNA的提取、酶切及其產物的凝膠電泳 原有
DNA酶切產物的純化、重組質粒的連接 原有
大腸桿菌感受態細胞的制備、轉化及篩選 原有
質粒DNA的分離和鑒定 原有
PCR擴增技術及其擴增產物的檢測 原有
工程能力
訓練 溶藻弧菌外膜蛋白OmpU的克隆與原核表達 新增
堿性磷酸單酯酶基因的定位、克隆與表達 新增
富鋅功能水稻品種特性改良 新增
明膠植物源替代物關鍵參數優化 新增
開放創新能力
訓練 葡萄不同品種的ISSR分析 新增
轉抗螟蟲基因藺草新種質的培育 新增
浙貝母分子身份的鑒定 新增
富鋅水稻分子指紋圖譜分析 新增
根據不同行業現狀，教師先擬定了一些具有行業生產應用前景的目標蛋白或產物（如外膜蛋白、堿性磷酸單酯酶和白介素等）布置給學生，并將實驗方法和重要參數告訴學生，然后要求學生查閱相關文獻和資料，設計實驗方案并提交，指導教師審核通過后進行實驗，最后對實驗結果進行分析與討論，形成總結性材料。以生物制藥行業外膜蛋白（Outer membrane protein，簡稱Omp）為例，其免疫保護力遠遠高于滅活全菌疫苗，有望作為高效疫苗的重要成分，通過生物工程技術大量生產應用于海水養殖動物疾病的防治。由此可將“溶藻弧菌外膜蛋白OmpU的克隆與原核表達”作為設計應用性實驗。涉及的重要參數有DNA分離純化參數、PCR擴增體系和程序參數、不同載體構建參數和不同表達產物檢測技術參數等。通過這個層次的訓練，讓學生用學到的基因操作技術（核酸提取技術、引物設計技術、載體構建技術、基因檢測技術、表達產物檢測等）去解決具體的行業問題，培養學生的創新能力和行業應用能力。
開放創新訓練項目圍繞教師科研、大學生新苗人才計劃、大學生創新創業項目、學科競賽等進行，如特色經濟和藥用植物（藺草、葡萄、浙貝母等）及海洋生物（中華鱉等）的分子身份與種質資源鑒定、綠色熒光蛋白在生物醫藥與現代農業中的應用等。主要是采用基因工程實驗技術解決當前生產實踐中遇到的科學問題，使學生在掌握先進的、應用性強的專業綜合技能的同時，提高自己的科研能力、創新意識、創新能力。
三、教學方法改革
對于綜合技能訓練項目，采取虛擬實驗與實戰操作相結合的形式，要求學生全程參與實驗過程，學生必須在實驗前進行預習，然后反復進行虛擬實驗（購置相關軟件），最后進行實戰操作，實驗結束后寫出實驗報告，并對實驗結果進行班級討論，最后由教師進行相應的點評，使學生了解出現不同實驗結果的原因及解決辦法。這種實驗教學方法既有利于提高學生對實驗內容的興趣，使學生牢固掌握基因工程操作的基本過程與技能，提高實驗教學效果，又有利于培養學生的自主學習能力，進而提高學生分析問題與解決問題的能力。
對于工程能力訓練和開放創新訓練項目，采用“自主設計式、開放式”實驗教學法。即要求3～5位學生組成課題小組，確定小組感興趣的課題，或根據教師提出的實驗目標查閱資料，設計實驗方案，并提出申請和實驗預約，經教師審批后，利用開放實驗時間完成實驗，最后遞交實驗報告，并書寫實驗總結或論文。鼓勵學生從行業調查入手，自行選題、自行查閱文獻、自行擬就實驗方案、自行備齊所需試劑并進行實驗。允許學生分多次來實驗室完成同一個實驗項目，允許學生對同一個實驗項目采取不同的實驗方法進行實驗，如核酸提取可采用酸法，也可采用堿法、SDS法、CTAB法等。同一種方法還可在不同提取條件下進行，如水浴溫度、水浴時間、離心轉速、離心時間等。自主設計實驗突出了學生的主體地位，有利于激發學生的學習興趣與激情，有利于培養學生的創新精神和實踐能力。
四、考核方式改革
為提高實驗教學效果，適應創新性人才培養的需要，必須建立和完善一套以創新能力培養為重心的既重過程又重結果的實驗課程考核新模式。
在對綜合技能訓練項目進行考核時，采用全程性評價，實驗預習環節的評價可培養學生的自主學習能力，實驗準備和過程環節及實驗操作考試可提高學生的動手能力和專業技能，而實驗筆試環節主要考察學生對專業知識的掌握情況，為學生開展創新性活動奠定了堅實的專業基礎。
對于工程能力和開放創新訓練項目的評價，主要是從查閱資料和設計環節、實驗參與環節、實驗結果和總結環節等方面來考核，重在提高學生的綜合素質，如口頭表達能力、專業操作技能、文字組織能力和組織協調能力等。對于有創新部分的學生要給予加分與獎勵。這種全方位的成績評定方法既能反映學生的實際水平和能力，又能調動和提高學生學習的主動性和積極性，對提高學生運用理論知識解決實際問題、提高實際操作能力和創新能力都有積極的意義。
五、改革實施初步成效與物化成果
本改革以浙江萬里學院生物與環境學院生物技術和生物工程專業2009級、2010級學生為課程改革實施對象，直接受益學生數為200人/年。由于本改革能緊密圍繞學生綜合能力的培養，采用以學生為主體、教師主導的教學方法，教學內容實用且能緊跟專業前沿，因此，較好地培養了學生的自學能力、動手能力、創新能力和團隊合作精神。
近兩年來，生物技術、生物工程專業學生參加課程組教師相關科研項目的有50多人次；完成相關校級創業創新基金項目或校科研基金項目近10項；獲浙江省科技廳“新苗計劃”資助項目2項；獲浙江省“挑戰杯”課外科技作品競賽二等獎1項；獲浙江省大學生生命科學競賽優勝項目1項；學生在校期間公開發表與課程相關學術論文8篇。
通過對畢業生綜合表現的跟蹤調查，發現學生在所進行的畢業實習中，表現出較強的基因工程操作能力、實驗組織能力和設計能力，一定的創新精神和良好的合作精神，受到了用人單位的一致好評。考研學生在復試中，較強的基因工程實驗技能受到了浙江大學、廈門大學等院校教師的肯定。
六、存在的問題及解決辦法
課程組全體成員清醒地認識到課程教學改革與推廣是一項艱巨的任務，它需要教師著眼于現實建設、著眼于未來發展，不斷更新內容，不斷改進教學方法，使項目始終保持可持續的高水平的發展。項目的后階段任務與計劃如下：
首先，繼續完善教材建設。通過學生的試用，提出相關的修改意見，對基因工程實驗技術教程進行修訂，以更好地滿足學生發展的需要。并根據教材適用對象進行推廣，增加輻射面。
其次，在已有項目的基礎上進一步設計新的實驗項目，建立相對穩定的自主設計實驗項目庫及操作規范。
再次，完善開放式的管理制度與全程式參與的考核辦法。
最后，加強與兄弟院校的交流與學習，增加輻射面，提升示范作用。
參考文獻：
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關鍵詞：基因工程；雙語教學；教學質量
中圖分類號：G642.4 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2012）09-0157-02
隨著經濟全球化，我國經濟與科技發展與國際聯系越來越密切，需要一批具有國際視野和國際競爭力的人才，以應對經濟全球化和科技革命的挑戰。由此，培養適應經濟全球化的人才成為高校教育的重要議題。教育部明確要求本科教育要創造條件使用英語等外語進行公共課和專業課教學。尤其是對高新技術領域的生物技術、信息技術等專業更需要使用外語教學[1]。
基因工程是生物技術專業一門重要的專業課程。它涉及面廣，應用性強，發展迅速，既是生物技術理論研究的核心，又是一門應用性極強的學科，對生命科學的發展起著巨大的推動作用。因此，對生物技術專業的學生來說，該學科知識的掌握程度直接影響其專業素質。為使學生更好的理解基因工程相關知識，了解該學科的新動態，我們開展了基因工程雙語教學，并對教學內容、教學方法、教材選用等進行了探討。
一、《基因工程》雙語教學的必要性
基因工程是現代生物技術的核心內容。它的快速發展大大推動了科學理論研究的發展，而且其應用幾乎可涉及人類生存所必需的各個行業[2]。目前，英語是當今國際交流的通用語言。基因工程相關的權威論文和著作主要以英文發表。學術交流會上，專家主要采用英文作學術報告，相互交流也以英文為主。
二、提高《基因工程》雙語教學質量的方法
（一）加強雙語教學師資隊伍建設
雙語教學不僅要使學生扎實的掌握本專業相關的基礎知識，還要提高學生的外語水平，引導學生用外語思維思考問題、解決問題，培養學生用外語學習專業知識的能力。這對任課老師提出了更高的要求。不僅要求教師具有精深的專業知識，而且必須具備較深厚的外語基礎，有較強的讀、寫、聽、說能力，能用英語進行日常交流，用外語表述專業知識、解析專業詞匯。因此，作為雙語教學的主要實踐者，教師的英語水平、學科知識等直接影響教學質量。
（二）選擇合適的原版教材
教材是體現教學內容和教學要求的知識載體，是進行教學的基本工具，是提高教學質量的重要保證。雙語教學的教材更是一個非常關鍵的教學資源，教材的選擇直接關系教學的質量和效果。目前國內出版的《基因工程》教材版本很多，但均為中文教材，無國內自編的《基因工程》雙語教材。我們認為基因工程雙語教學教材以英文原版教材為好。為實現基因工程雙語教學的目的，我們采用了由Sandy Primrose等主編的《Principles of Gene Manipulation》國外優秀生命科學教材。該書的英文影印版和中文版均由高等教育出版社出版，特點是內容豐富先進，圖文并茂，在國際上使用廣泛，具有權威性和時代感。但國外教材內容廣泛，知識的的系統性和邏輯性不強，對理論論述也不夠詳細。一些基礎不好的學生學習起來會很吃力。因此在教學過程中，我們配套選用一本中文教材，還將一些國內教材列為教學參考書。
（三）把握好雙語教學中的中、英文講述比例，做到循序漸進
目前，高校雙語教學一般采用三種方式:①全外語教學，即使用外語原版教材，外語講解、板書、答疑，也常要求學生用外語提問、外語作業、外語考試；②使用外語原版教材，教師用漢語和外語講課；③使用外語原版教材，中文授課模式[4]。
基因工程雙語教學的首要目的是學生應該掌握基因工程專業知識，其次才是對專業英語詞匯聽、說、讀、寫及專業英語表達內容的理解能力。基因工程雙語教學對象為生物技術專業三年級的學生。由于該專業學生的英語水平參差不齊，閱讀英語教材和聽英語授課的能力相對有限，掌握的專業詞匯較少，很難理解英語專業書籍，若采用全英文授課，很多學生很難理解課程內容。因此，在教學內容上，我們采用英文教學和中文教學相結合的方式。教學內容在用英語講述后，再用中文加以補充說明。對于一些較難理解的內容，常采用中文教學，再用英語進行相應表達。我們在基因工程雙語教學過程中，遵循由淺入深、由少到多、由慢到速度適中的用英語解釋專業知識。先充實學生的專業詞匯，逐步提高學生閱讀能力，再采取中英文講授相結合的方法，加強學生對英文教學內容的理解能力。
（四）教學手段多樣化
基因工程是分子水平上對基因進行操作的復雜技術。其內容涉及分子遺傳學、生物化學、細胞生物學、微生物學及分子生物學等學科相關理論基礎及其實驗技術手段。課程內容繁多、概念抽象、理論性和技術性強。對一些基礎不好的學生來說，其教學內容比較難理解。在雙語教學過程中，有些英文基礎不好的學生，看不懂英文原版教材，也聽不懂教師的英文講課，學習的積極性和主動性不高，這些將嚴重影響教學效果。因此在基因工程雙語教學中，教師應盡量使用常見的詞匯將復雜的句子簡化，使教學內容簡單易懂。在每一章節授課之前，要求學生課前預習教學內容。多媒體課件應圖文并茂、形象生動。課件中多采用示意圖、照片、動畫和短片，使教學內容更直觀、形象，便于學生理解所學內容。針對某些教學內容，老師可以設計一些討論題，由學生查閱相關文獻資料，進行歸納總結后，在課堂上用英文進行討論。這樣既可調動學生學習的積極性和自主性，又可讓學生熟悉相關的專業英語詞匯和表達，學會用外語去理解和掌握專業知識，用外語去思考問題、解決問題，從而提高學生的外語應用能力。一定時間后，要求學習小組上交全英文的學結報告。通過這種方式，讓學生互相幫助，互相學習，共同提高。每一章節教學內容完成后，要求學生對教學內容進行總結和歸納。利用課外時間，我們會組織學生聽取一些英文專題報告會，以提高學生對本學科前沿知識的了解。
（五）考核內容和方式靈活化
每章教學內容結束后，我們都會設計一些討論題或設計題提供給學生，他們查閱相關文獻資料后，以作業的形式遞交或是集中討論。設計報告和討論稿以及學生在討論中的表現及其平時在課堂上的發言次數、質量和水平都計入成績，以此來鼓勵學生的學習積極性，提高他們的語言表達能力和應用知識的能力，鍛煉英文寫作能力。
總之，雙語教學是培養具有國際視野的高素質創新人才的重要途徑，同時也是一項長期、循序漸進的工作[5]。隨著我國生物技術研究及其產業的迅速發展，需要更多能夠適應國際需求的人才。基因工程是現代生物技術的核心。與此相關的技術和研究結果常以英文展示。探索基因工程雙語教學的模式，對教學質量的提高以及生物技術專業本科生綜合素質的提高都具有重要的意義。
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【摘要】 根據生物制藥的學科特點及人才培養需要，構建了驗證性實驗－綜合性實驗－開放、創新性實驗的實驗教學體系，形成了層次清晰的實驗技能培養模式，其中跨課程綜合性實驗與科研課題設計是教學改革的特色項目。通過該教學模式的實踐，學生的創新意識、科研素質與實踐能力顯著提高，并且在該教學改革的進一步拓展方面進行了深入探討。
【關鍵詞】 生物制藥；實驗教學；創新思維；科研素質
Abstract:A validatingcomprehensiveopen and innovative experimentation teaching system and a cultivation mode of layerdistinctive experimentation skills have been constructed according to the features of the biological pharmacy discipline and the needs of the talented personnel cultivation. In which， intercurriculum comprehensive experimentation and the scientific research task design are the featured items of teaching reform. The innovative consciousness and scientific diathesis have been evidently enhanced through the practice of this teaching mode while the development of the teaching reform has been discussed at the same time.with the actualities in the authors university.
Key words:biological pharmacy; experimentation teaching; innovative thinking， scientific research diathesis
一、實施背景
生物科學是一門以實驗為基礎的自然科學，而生物制藥作為其中應用導向較強的領域之一，其實驗教學的地位更是舉足輕重。通過合適的實驗教學體系培養適合社會與產業發展需要的人才，是生物制藥人才培養的重點內容［1，2］。基于高校全面實施素質教育后對創新思維與實踐能力培養的注重，針對我國生物制藥產業源頭創新能力薄弱、基礎研究落后的客觀現實，我們以學院總體人才培養目標為導向，深化教學改革，重新構建了生物制藥本科實驗教學體系，其根本目的是突出應用理論與技能的系統訓練，強調創新思維的培養與科研素質的塑造。
二、總體思路
根據專業課程設置和人才培養需要，更新了實驗課程體系，確定了實驗教學的總體思路與規劃。將實驗教學設計成三個層次：第一層次以驗證性實驗為主，主要在專業基礎課中開設，確保學生掌握本專業的基本實驗技能；第二層次以跨課程的綜合性實驗為主，融合各門專業課實驗教學內容，重在培養學生系統完整的知識結構和能夠融會貫通地運用各種實驗技能的能力；第三層次以開放性和創新性實驗為主，并要求學生獨立完成科研課題設計，主要在選修課及課余時間進行，強調培養學生的獨立科研能力與創新素質。最終形成夯實基礎知識技能－形成綜合應用能力－拓展科研創新素質的多層次實驗技能培養模式。其中跨課程綜合性實驗及開放創新性實驗是教學改革的重點內容與特色項目。
三、具體內容
1.跨課程的基因工程綜合性實驗
通過將相關專業課的實驗教學內容的整合和重構，從生物制藥首屆學生（03級）開始，即開設了跨課程的基因工程綜合性實驗。
在實驗總體設計上，以完整的基因工程藥物開發流程為主線，整合了《基因工程》、《發酵工藝原理》和《生物技術藥物藥劑與藥代動力學》的實驗內容，并將教學內容分成不同模塊，指定負責教師自編實驗教材；從知識點上涵蓋了基因工程上游技術（包括基因的定位、篩選、克隆、表達、活性及功能的鑒定和分析）與下游技術（包括發酵、提取、純化、鑒定分析、凍干等技術）以及藥效、藥理、毒理和安全性評價的基本技能，具有較強的系統性與連貫性；在實驗題材上，將來自生物制藥研究所的T細胞受體基因治療藥物及重組白介素－18蛋白藥物等成熟研究成果應用于教學，并以其研究過程為例，講解了生物制藥的研究與開發流程，提升了實驗教學的學術層次，并推動了科研與教學相互促進；在師資力量方面，由來自理、工、醫學等不同背景的教師組成教學團隊，以發揮專業優勢；在實驗設備方面，充分整合了現有教學資源，并將新購置的流式細胞儀、蛋白層析系統、毛細管電泳等先進儀器以不同的方式應用于教學，進一步提高了教學水平，開闊了學生的視野；從考核方式上，首先要求學生嚴格按照學術論文的格式撰寫實驗報告，鍛煉了學生的科研素養，同時以知識競賽的形式考查了實驗相關知識與技能，在提高學生學習興趣的同時鞏固了教學效果，整個教學氣氛生動活潑，效果明顯。
2.科研課題設計
由于選修課具有前瞻性較強的教學內容與靈活機動的教學形式，目前在選修課《腫瘤生物學》與《抗體工程》開設了科研課題設計。目的是通過全新的教學模式拓展創新思維，使學生具備獨立設計實驗方案和科研課題的能力，整個過程由學院實行的本科生導師制加以管理與實施。
具體流程如下：首先是準備階段。主要是由學生分組自行完成指定教學內容的備課與講授，目的是為課題設計奠定必要的理論基礎，并由全體本科生導師組成評議組對學生講課情況做出現場分析和點評。第二階段為選題與標書撰寫。在大膽假設、科學論證的原則下，學生提出各自的課題，并與導師討論課題的可行性。定題后，分別完成資料的調研，研究方案的制定，并嚴格按照國家自然基金申請書為模板撰寫課題計劃書，最終提交研究方案。第三階段為課題評定階段。由教師對學生提交的研究計劃進行點評與修改，指導學生最終完成整個實驗設計。根據理論課的授課情況和最終計劃書的水準評定學生的成績。對于兼具創新性與可行性的研究計劃，可作為畢業論文及學生創業計劃的藍本。
3.開放、創新性實驗
主要面向三、四年級本科生。目的是充分利用現有教學資源，為學生創造良好的創新實踐平臺。學院實驗中心與研究所的場地及設備現已全面向學生開放，并設立了專門的本科生創新實驗中心。在課題立項方面，首先鼓勵學生總結所學知識技能，凝練自己感興趣的題目，在教師的指導下進行教學大綱以外的、有一定深度的創新型實驗。此外，鼓勵教師積極申報開放性實驗項目，這些專職教師通常活躍在教學的第一線，對教學重點及學生的具體知識水平有深入了解，能夠設計出即合乎學生實際，又能拓展思維的課題，具有更強的合理性和可行性，然后通過宣傳招募的方式吸收學生積極參與。
四、主要成果
目前基因工程綜合性實驗共設128個學時。經過03級與04級的實踐，獲得了初步的經驗，鍛煉了師資隊伍，并根據教學需要自編了兩版實驗教材。擬經過三輪教學實踐進行規范，成為學院實驗教學的骨干課程與特色項目。在03級綜合性實驗課程結束之后，我們分實驗設計、實驗條件、實驗管理、教學效果幾方面，設置了二十項指標，在全體學生中進行了匿名問卷調查。結果顯示，各項指標的滿意率均在90 %以上。學生普遍反應；通過綜合性實驗，其專業知識、實驗技能與科學思維都有顯著的提高。
在科研課題設計方面，03級本科生共完成科研課題設計22項。研究方向涵蓋了基因工程抗體、RNA干擾、重組細胞因子、抑癌基因等腫瘤治療的前沿領域，學生的創新思維得到了充分拓展。此外，通過獨立完成課題設計，還培養了學生獨立、嚴謹的科研態度，并使其對課題申報的整個過程有了一定認識。
在開放性實驗方面，結合學院實際情況，制定了完善的生科院實驗室開放實施細則。教師申請并組織完成開放性實驗項目3項，學生參與17人次；
接受了以上教學模式的嚴格訓練后，學生的創新意識、科研素質、實踐能力顯著增強，03級本科生進入實習后，獲得了實習基地的一致好評，已成為各基地研發、生產的骨干力量。以本教學模式為重要組成部分的教改項目于2007年獲得廣東藥學院教學成果二等獎。
五、發展思路與規劃
本教學模式經歷了兩年的探索、實踐與總結。在對實際教學效果、教師反饋意見進行深入調查的基礎上，對該模式不斷加以完善，并制定了下一階段的發展思路與具體措施。
在驗證性實驗層次，將開設競爭性實驗。目的是加快教學內容更新，減少現有教材中已顯陳舊的實驗內容，同時根據學院專業特色及教師專長，增加具有本院特色、切合人才培養需要的實驗項目。具體方案是：各門專業課在開設必修的基本實驗、經典實驗，確保學生掌握基本實驗技能的同時，設置一定比例的機動實驗課時，由各門課程任課教師自主設計實驗方案，自編實驗講義。首先經過試講與預實驗并由全體任課教師評審，然后向學生公布各門課程的候選實驗，學生通過網絡或書面申請方式選擇感興趣的實驗。最終根據學生選課結果，確定開設的實驗項目。
在綜合性實驗層次，在保證現有基因工程綜合性實驗高質量實施的基礎上，進一步提高學生對生物科學上下游技術認識的連貫性和綜合運用能力，擬合并《分子生物學》、《生物信息學》為一個綜合性實驗，并論證《細胞生物學》、《現代遺傳學》、《細胞分子免疫學》三門課程合并為綜合性實驗的可行性。最終實現如下綜合性實驗教學體系：通過三年級上學期的分子生物學綜合性實驗克隆獲得目的基因，在下學期的基因工程綜合性實驗中進行基因表達產物的活性、產量的檢測，發酵體系的建立、發酵工藝的優化、提取純化工藝、藥代藥效學檢測。從而將生物技術與生物制藥（基因藥物、蛋白藥物）整個過程融會貫通，形成系統、開放的實驗教學平臺。
在開放、創新性實驗方面，將人才培養與產業發展需要緊密銜接。針對我國生物制藥產業下游技術瓶頸，以開放性實驗為平臺提高對下游技術的培養力度。擬以學院籌建的核酸蛋白分離純化中心為基礎，大力拓展與企業的合作交流，吸引來自企業的師資力量與橫向課題，將部分課題研究內容以開放性實驗的方式由學生自主設計完成，并劃撥部分橫向課題經費作為開放性實驗基金來源，以進一步推動產學研結合。在吸引企業力量豐富教學資源的同時，主動的調整教學內容，使人才培養符合社會發展需要，將生物技術人才的培養基地與新產品研發和技術轉化平臺相互融合，最終成為教育與技術創新的孵化器［3，4］。
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【關鍵詞】現代生物技術，育種，應用
現代生物技術即生物工程，是以分子遺傳學為核心的現代生物科學技術，它采用先進的科學原理和工程技術手段，按照人們預先的設計，對生物材料進行加工、改造和模擬生物及其功能，為人類生產有益的生物制品、培育優良生物品種或提供社會服務的新興技術領域。生物工程的內容比較廣泛，我的論文主要從細胞工程、基因工程和作物誘變育種等幾個方面闡述現代生物技術在育種中的應用：
一、細胞工程育種
細胞工程育種是指用細胞融合的方法獲得雜種細胞，這種細胞具有高度分化的能力。對于高度分化的植物細胞仍有發育成完整植株的能力，保持著細胞的全能性。根據這個原理近幾年發展起來一項無性繁殖的新技術――植物組織培養技術。
組織培養技術的具體過程是在無菌條件下，將植物器官或組織（如芽、莖尖、根尖或花藥）的一部分切下來，放在適當的人工培養基上培養。這些器官或組織就會進行細胞分裂，形成愈傷組織。在適當的光照、溫度和一定的營養物質與激素等條件下，愈傷組織開始分化，產生出植株各種組織和器官，進而發育成一棵完整的植株。它的特點是取材少，周期短，繁殖率高，且便于自動化管理。這種技術在花卉方面已經廣泛應用并取得可觀的經濟效益。
二、基因工程育種
基因工程育種主要指轉基因技術育種，是采用生物工程技術將一種生物基因嵌入另一種生物中。到目前為止，植物基因工程已經在很多方面有了深入的發展，下面介紹幾種基因工程育種的方法。
（一）品質育種。
品質育種主要是以小麥、水稻、玉米等谷類作物為材料加以培育的，因為大多數谷類作物籽粒蛋白質所含氨基酸不夠平衡，人體及飼養業所必需的賴氨酸、色氨酸、蛋氨酸等均較缺乏，所含蛋白質的數量及質量已不能適應日益增加的需要及食品加工業發展的要求。經過科學家們的精心研究，目前已經培育出來的有高產作物、促進健康的食品、生物改良新飼料、含抗疾病物質農作物、特種轉基因棉花和玉米等。
（二）抗性育種。
生物技術在農作物育種和抗病抗逆方面的作用在進行作物品種改良時，主要是是通過增強作物對害蟲或環境條件（例如干早或土壤鹽漬）的抵抗力、或是通過開發更高產的植物來增加作物的產量。目前已經培育的抗性作物有抗蟲作物、抗病毒作物、抗鹽堿作物、抗旱作物、抗寒作物等。
（三）固氮育種。
有些細菌具有固定游離氮的能力，特別是生長在豆科植物根部的根瘤菌能有效地將游離氮轉變可被作物直接吸收利用的氮。后來發現有近百種固氮微生物能通過固氮酶完成的。所以人們正致力于把其基因轉移到其它作物上去，并分離出一些有利于硝鹽吸收和利用的基因，這將大大提高肥料的吸收和利用。
三、誘變育種
人工誘變是指利用物理因素（如X射線、γ射線、紫外線、激光等）或化學因素（如亞硝酸、硫酸二乙酯等）來處理生物，使生物基因突變。用這種方法可以提高突變率，創造人類需要的變異類型，創造人類需要的變異類型，從中選擇、培育出優良的生物品種。
我國在農作物誘變育種方面也取得了可喜的成果，培育出了數百個農作物新品種。這些新品種具有抗病力強、產量高、品質好等優點，在農業生產中發揮了巨大作用。例如四倍體葡萄、四倍體番茄、含糖量高的三倍體無子西瓜和甜菜等。
另外還有一種太空育種，也叫空間誘變育種，就是將農作物種子或試管種苗送到太空，利用太空特殊的、地面無法模擬的環境如使種子產生變異，再返回地面選育新種子、新材料，培育新品種的作物育種新技術。太空育種具有有益的變異多、變幅大、穩定快，以及高產、優質、早熟、抗病力強等特點。
四、DNA分子標記輔助育種技術
DNA分子標記輔助育種技術，是通過利用與目標性狀緊密連鎖的DNA分子標記對目標性狀進行間接選擇的現代育種技術。該技術對目標基因的轉移，不僅可在早代進行準確、穩定的選擇，而且可克服再度利用隱性基因時識別難的問題，從而加速育種進程，提高育種效率。與常規育種相比，該技術可提高育種效率2-3倍。由于其明顯的優越性，該技術已引起了發達國家的高度重視。技術的關鍵是與重要農藝性狀緊密連鎖的DNA分子標記的鑒定。
總之，現代生物技術取得的進展，促進了作物育種的進程。在育種過程中需要分子生物學家和育種工作者兩者緊密結合，作到優勢互補。分子生物學家需要育種工作者提供更新、更好的作物品種作受體，同時育種工作者需要分子生物學家提供從其他種的動、植物（如細菌、微生物等） 中克隆本品種中沒有的抗病、優質、高產等優良性狀基因，來改良作物品種。從事常規育種的科技工作者也可將轉基因作物中的優良性狀基因，通過雜交手段轉育到當地豐產的主栽品種中，培育適合當地的豐產、抗病、優質的農作物新品種并應用于生產。
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1發揮學生的自主性和創新性
強調以學生自身活動為主體的實驗教學形式。在老師給定研究目的和基本實驗材料的情況下,學生通過查閱文獻資料,設計實驗方案,與老師對設計思路、實驗技術方案等進行討論和修改,最終形成具有自我特色的實驗設計。整個教學過程中更注重讓學生自己去思考、去調查分析、去發現并解決問題;注重讓學生發展自主性、創新性的思維,使其具有開拓式的發展。
2綜合設計型實驗課程的基本內容
學生設計實驗具體方案并在老師的引導下完成實驗。在實驗內容設計上,綜合設計型實驗以產淀粉酶基因工程菌的構建、目的產物淀粉酶的生產、產物(淀粉酶)分離純化及其淀粉酶酶學特性分析為主線,綜合利用多種實驗技術,力爭使學生得到多方面的綜合訓練。實驗內容涵蓋了基因工程、發酵工程、生物分離工程、酶工程及生物信息學等專業知識及實驗技術。由于綜合實驗是一個連續的過程,前一個實驗項目的結果與產物是后一個實驗項目的材料,前后內容緊密銜接,環環相扣,每項實驗都可能直接影響到最終的結果,從而增加了實驗的系統連續性與完整性,使學生對每項實驗的結果及各項實驗間的邏輯聯系性更加關注,具有更深的印象。綜合設計型實驗課程突出生物工程實驗的綜合性與現代性,使學生能更加系統全面地掌握原理,實驗操作,實驗儀器。實驗主要內容涉及相關原理技術如表1所示。
3綜合設計型實驗教學方式的改革
3.1轉變“學生為輔,老師為主”的教學方式首先,根據老師提出的實驗目的,學自行查閱文獻,設計實驗技術路線。其次,學生與老師對實驗設計思路、實驗技術方案進行討論和修改。然后,以開題報告的形式,對實驗方案的可行進行論證,學生在老師指導下再次修改和完善實驗設計方案。最后,明確實驗方案和各項實驗所涉及的技術手段,學生進入實驗階段。實驗過程中,每天詳細記錄實驗內容、步驟和原始數據,整理和分析數據,繪制圖表及圖表的規范化。實驗結束,以PPT演講形式匯報實驗結果并按照科技論文的形式撰寫實驗小論文。整個實驗過程中,學生成為教學主體,經過這種系統的實驗訓練,學生對實驗的設計和實施過程有了系統連貫的認識,科研思維能力得到鍛煉,查閱文獻、分析數據、撰寫論文等科研基本技能和協調配合能力都得到了訓練。
3.2轉變“看為主做為輔”的教學方式實驗前的準備工作,溶液的配制、培養基的制備滅菌、電泳試劑的配制、緩沖液的配制、PCR引物的設計、基因序列的分析、微生物的培養和實驗所需儀器的調試等均由學生自主完成。例如,讓學生自己計算溶劑和溶質的量,稱量溶解并裝瓶標記;利用軟件設計PCR擴增引物,應用生物信息學對DNA序列進行比對、分析;實驗前對儀器進行外觀檢測、性能調試和試用;正確使用一些復雜的精密儀器設備(如發酵罐),準確地采集實驗數據。學生親自完成這些之前均由老師準備的工作,一方面培養了學生扎實的基本功;另一方面有利于培養學生良好的實驗習慣和嚴謹的工作作風,使學生對實驗的具體實施過程有一系統完整的認識。
4完善綜合設計型實驗結果的考核方式
改革實驗結果的考察方式,變傳統的以記憶為主的考核為實際知識運用能力的考核。首先,考察學生查閱文獻和閱讀文獻的能力。考察學生在設計實驗方案過程中,是否能通過查閱文獻,提出新穎的實驗方案或更好的實驗技術,并能正確理解文獻內容;在實驗實施過程中遇到問題時,是否能利用文獻分析和解決問題;在撰寫實驗小論文時,能否恰當引用文獻分析或支持實驗結果。將這些作為學生是否真正掌握綜合設計型實驗的原理指標之一,也考察了學生獲取和學習新知識的能力。其次,考察學生對專業知識和實驗技能的掌握程度,主要是對學生專業理論知識理解、應用能力和實驗技能進行考察。學生只有具備扎實的理論知識,全面地掌握各咱實驗技能、正確使用儀器設備(特別是復雜精密的儀器)、準確地采集實驗數據,才能順利的完成整個實驗。這些反映了學生所學專業知識的掌握程度和融會貫通能力。
然后,考察學生對實驗結果的分析、歸納、整理能力。實驗數據的準確、可靠、完整,對于實驗結論有著重大影響。在數據采集、整理、分析、歸納,以及圖表繪制過程中,可以增強學生對實驗數據和結果的邏輯分析能力及做出正確合理結論的能力。最后,考察學生學術交流能力。在實驗方案設計、實驗實施、實驗結果討論中,學生之間、師生之間互相交流,一起討論實驗的現象、結果及實驗過程出現的問題,使大家對其他同學的實驗結果和進展有一個了解。一方面在討論中學生可以獲取一些成功經驗或避免出現錯識;另一方面這也是一種競爭,可以督促學生更加積極、努力地進行實驗。
作者：秦秀林單位：廣西大學生命科學與技術學院
面對病蟲災害造成的巨大損失，認清上述問題的嚴重性后，在全球可持續發展戰略的背景下，森林資源保護學者提出了“有害生物持續治理(SustainablePestManagement)”、“森林保健(ForestHealthProtection)”等思想。意義在于著重強調提高森林自身的調控能力和抵抗力。提出有害生物的綜合治理(IntegratedPest·Man·agement，IPM)應逐漸向有害生物的生態治理(EcologicalPestMan·agement，EPM)發展，這是一個策略轉移的根本方向。
對于現有的、具有一定生態系統性的人工林，采取改造提高其自我調控病蟲災害的能力，運用對環境和其它有益物種的生存和發展影響較小的各種措施，將有害生物控制在生態和經濟效益可接受(或允許)的低密度，并在時空上達到持續控制的效果。對于現有的、不具有生態系統性的人工林，采取以基因工程為主的技術措施，培育適應立地生態環境的抗性樹種，逐漸取代現有弱抗性或抗性衰退、喪失的樹種。對于將有的人工林，采取生態控制的策略，從造林開始就將病蟲災害的自我控制作為和高質高產同等重要的目標，以期得到自組織的人工林生態系統，將有害生物控制在生態和經濟效益町接受(或允許)的低密度，并在時空上達到持續控制的效果。對于將有的樹木個體簡單集合的人工林，采取以基因工程為主的技術措施，創造抗性樹種，并根據其抗性衰退、喪失的速度，或有害生物對抗性樹種適應性進化的速度和周期，持續地培育適應立地生態環境的抗性樹種。
因此，森林及樹木病蟲災害的生態控制技術和遺傳(基因)控制技術是實現我國森林保護策略轉移和扭轉被動局面的關鍵技術。
傳統觀念中，森林保護是林木遺傳育種學者培育出良種、造林學者進行造林之后才提到日程上的工作，林木育種學者并沒有把持續抗性作為和產量、質量同等重要的目標進行育種，造林學者也沒有把病蟲災害的自我調控作為和產量、質量同等重要的目標進行造林。可以說，現在進行保護的森林幾乎沒有任何抵抗病蟲害的機制存在，一旦病蟲災害大發生、大流行，森防工作者使出渾身解數也難以使樹木死里逃生。因此，在未來，森林保護學應是林木遺傳育種學和造林學的指導學科。只有這樣，才能真正將病蟲災害的生態防御策略和基因防御策略貫徹到生產實踐當中，從根本上防治病蟲害。
生態控制的原理在于系統生態學。一個平稀的生態系統內，物種之間協同進化，不同種的有機體或亞系統協調共生、互惠互利，和諧高效利用系統的能量，系統中的所有生物都占領著一切可利用的生態位、攝取一切可利用的能量，從而形成最佳的物流與能流利用狀態，使整個系統表現出高效和諧的持續發展。在這種協同進化過程中，物種常表現出抗逆性和變異性，這些抗逆性和變異性的基礎來源于物種基因的調控表達和變異。因此，自然森林生態系統中各種組分形成的各級結構具有自我協調、自我組織、自我維持的穩生機制，這種機制構造了系統的自我調節功能，從而起到對病蟲災害的可持續控制。遺傳控制得以實施的基礎是以基因工程為主導的現代育種技術。從林木或其它動植物體內定位到抗病、抗蟲基因，并將其克隆、轉入到林木體內，表達出對特定或大多數病蟲害的持續高抗性。目前，涉及遺傳轉化的樹種已達9科19屬近30種。一些重要的樹種如楊樹、歐洲落葉松等已獲得了轉基因植株。在報導的林木基因工程的目的基因中，抗性基因的種類最為豐富，包括了抗蟲基因、抗病基因、抗鹽基因、抗寒基因以及抗除草劑基因。
對林木病害的遺傳控制應該考慮兩個方面，這是由于具有兩種不同的林木病害類型。對于病原主導性病害，寄主一般體現為寡(或單)基因控制的垂直抗性，相應的病原致病基因也是寡(或單)基因，這樣便于克隆抗性基因以抑制致病基因的表達；對于寄主主導性病害，寄主則往往體現為多基因控制的水平抗性，病原的致病性也往往是多個基因的表達，因此不利于克隆特定的抗病基因以表達抗性。寄主主導性的病害是由不良環境因素(逆境)造成樹木生長勢下降而誘發產生的，因此，這類病害又稱作生態性病害。例如楊樹潰瘍病、爛皮病，它們一般是在環境脅迫引致樹皮膨脹度低于80%時才能夠發生。因此，如何提高樹木生長勢，增加抵抗逆境脅迫能力是防治樹木生態性病害的根本。在抵抗這類病害的基因工程中，應轉入能夠提高樹勢、強固細胞壁的抗滲透脅迫基因。
生態性病害的病原主要是一些具腐生性弱寄生性病原真菌，廣泛地存在于自然界中及潛伏侵染于樹木體內。生態逆境是這類病害的主要誘因，當逆境生態因子導致樹木生長勢下降至某一個閾值時，病原一寄主復合體開始病理過程，使寄主細胞、組織發生病變，表現出枯梢、枝干潰瘍或腐爛等癥狀，影響樹木的生長，嚴重時造成樹木的死亡。生態性病害由于病原菌具有潛伏侵染的特性、可長期潛伏在樹木體內，因此具有隱蔽性；由于氣候生態逆境是其主要誘引，因此具有突發性。
這類病害在北美、歐洲以及東北亞分布廣泛，各國在經歷了化學防治的失敗后，目前的研究都集中在抗性育種和集約栽培上，試圖通過提高抗逆性和抗病性以及提高樹勢來最終達到控制病害的目的。
生態性病害由于具有隱蔽性和突發性，因此，控制的根本途徑是生態控制技術。對于客觀上具有或可能出現一定演替過程、形成一定自組織性而具有一定程度自我調控病蟲災害的功能的人工林生態系統，其病蟲災害生態控制的研究趨勢是：從喬、灌、草及農作物多植物種合理配置人手，提高系統內的生物多樣性，改造現有林和營造混交林，為系統的演替過程構建初始可啟動狀態，使其伴隨演替過程逐步最大程度地實現自組織性，從而形成一定程度的抗逆補償功能和自我調控病蟲災害功能。同時輔助以環境允許的人為措施，將病蟲災害控制在允許水平。對于城市綠化樹木和干旱及半干旱地域的造林樹木，客觀上很難或不可能形成一定自組織性的人工林生態系統，其生態性病害生態控制的研究趨勢是：通過樹木根系和根際土壤生態環境的改造，使其形成及促進根系的發育和發達、水分和養分的持續有效利用、病菌侵染預防和侵入后的抑制功能等，從而保健樹木、提高樹勢、增強樹木的抗逆性和抗病性，達到持續、有效控制病害的目的。
1.生物技術引領世界新科技革命正在加速形成
生物技術是在分子生物學基礎上建立的、為創建新的生物類型或新生物機能的實用技術。具體而言，生物技術包括植物轉基因技術、動物生物技術、農作物的分子育種技術、納米生物技術、重要疾病的生物治療等。隨著人類基因組測序、人類染色體破譯、水稻基因組測序、破譯老鼠基因組、轉基因動植物研究、干細胞研究、生物技術在病毒檢測及疫苗研制中的應用、克隆技術等國際生物技術領域取得了一系列突破性進展。生物技術在醫藥、農業、環保、食品、化工等行業，具有廣闊的應用前景。
據統計，全球生物藥品市場規模1997年為150億美元，2000年為300億美元，2008年將達到800多億美元。在農業方面，盡管人們對轉基因食品存有疑慮，但從1996年商業種植轉基因作物以來，全球轉基因作物的種植面積仍然增長了30多倍，2001年已達5260萬公頃。據分析家預測，轉基因食品的銷售額2010年將達到250億美元。生物經濟的另一基礎是人類基因。由于繪出了人類基因組圖譜，基因藥物可以使幾千種基因病癥預防、緩解和治愈的可能性大大提高，因此有人說，一條基因就能形成一個產業。到2020年，利用基因重組技術研制的新藥可能會達到3000種。
生物技術已經成為現代科技研究和開發的重點，生物技術已經成為一個新的經濟增長點，其增長速度大致是在25%~30%，是整個經濟增長平均數的8~10倍左右。生物技術引領的新科技革命正在加速形成，生物科技的重大突破正在迅速孕育，將催生新的產業革命。歷史經驗證明，這一時期是發展中國家把握歷史契機，發揮后發優勢，實現跨越式發展的重要戰略機遇期。這也正是是我國生物產業發展的重要戰略機遇期，為我國發揮后發優勢、實現跨越發展提供了歷史性機遇。
2.中國必須抓住世界生物科技革命和產業革命的機遇，將生物技術產業培育成為我國高技術領域的支柱產業
生物產業作為21世紀新興戰略高技術產業，已成為世界各國競爭的制高點。中國政府高度重視生物產業發展。2009年6月，國務院常務會議討論并原則通過《促進生物產業加快發展的若干政策》。會議認為，必須抓住世界生物科技革命和產業革命的機遇，將生物產業培育成為我國高技術領域的支柱產業。以生物醫藥、生物農業、生物能源、生物制造和生物環保產業為重點，大力發展現代生物產業。《促進生物產業加快發展的若干政策》的頒布，標志著我國生物產業已步入快速發展期。
中國生物產業規模近年來不斷擴大。首先，生物醫藥穩步增長，經濟效益大幅增加。2000-2008年全國醫藥工業產品銷售收入年均增長達20.45%。2008年生物醫藥產業抗風險能力表現突出，繼續保持高速發展態勢，全年醫藥工業實現產值8666億元，同比2007年增長25.52%。中國生物產業總規模超過萬億元，生物產業正在成為中國高技術領域新的增長點。生物技術是中國與發達國家差距相對較小的高技術領域，中國具有發展生物產業的技術基礎和巨大市場需求，大力發展包括基因技術在內的現代生物產業，是培育新的經濟增長點、提升中國產業國際分工地位和保障國家長遠發展的需要。
3.河南省生物產業地方特色突出和發展優勢明顯
河南省生物質資源非常豐富，生物及新醫藥產業基礎比較雄厚，在部分領域居于國內領先水平。在國際化、產業化、集聚化的總體要求之下迅速做大做強河南生物及新醫藥產業，將其打造為帶動河南省經濟發展的新興支柱產業，對推動河南省產業結構升級和經濟社會發展具有重大戰略意義。
河南省生物資源豐富，糧食年產量突破1000億斤，擁有植物3830余種，動物418種，中藥材資源豐富，藥用植物1963種，擁有焦作四大懷藥、新鄉金銀花、濟源冬凌草、南陽山茱萸等特色地道中藥材享譽海內外。初步測算，2008年我省生物及新醫藥產業總產值已經超過600億元，其中全省醫藥制造業實現工業總產值和增加值分別達到484億元和150億元，同比增長35%和27%，分別高于全國平均增幅10個和9.9個百分點；實現利潤47億元，同比增長27%，是全國增長最快的省份之一。我省醫藥制造業總產值已從2000年居全國第14位，2005年全國第9位，躍升至2008年的全國第5位、中部六省第1位。以生物醫藥為代表的生物及新醫藥產業已經成為我省高技術產業中所占比重最大，帶動河南高技術產業快速發展的重要產業。
根據《河南省生物及新醫藥產業（2009-2020年）發展規劃》，河南省重點發展生物制藥、生物農業、生物化工、生物能源和生物技術研發服務業、醫藥研發外包服務等。緊緊抓住生物科技革命和產業革命機遇，充分發揮我省生物資源、產業基礎等優勢，堅持走特色化、產業化、集聚化、國際化的發展道路，鞏固和加強生物農業的優勢地位，加快推進生物醫藥轉型升級，把生物化工作為實現跨越發展的突破口，力爭通過10年左右的努力，將生物及新醫藥產業培育成為我省的新興支柱產業，主要經濟指標躋身全國前3位，使我省成為自主創新能力強、具有國際先進水平的生物農業基地，成為國際知名、國內一流的生物醫藥產業基地，成為全國規模最大、具有國際競爭力的的生物化工基地。
二、生物技術特色專業建設的重點內容
根據《教育部財政部關于實施高等學校本科教學質量與教學改革工程的意見》（教高〔2007〕1號）和《高等學校本科教學質量與教學改革工程項目管理暫行辦法》（教高〔2007〕14號）的規劃，建設高等學校特色專業是優化專業結構，提高人才培養質量，辦出專業特色的重要措施。充分認識生物產業發展的急需，高度重視生物技術特色專業的建設工作，大力加強課程體系和教材建設，改革人才培養方案，強化實踐教學，加強教師隊伍建設，緊密結合國家、區域經濟社會發展需要推進生物技術專業建設，切實為同類型高校生物技術及相關專業和本校的專業建設和改革起到示范和帶動作用。
1.修訂、完善人才培養方案，整合課程內容，優化課程體系
（1）根據對社會發展、學科發展和人才需求的分析，以現代教育思想和教學觀念為指導，通過廣泛調研，圍繞如何提高生物技術專業畢業生從事科研、開發、生產管理工作等綜合素質，提出修改完善人才培養方案的思路。（2）強化生命科學基礎理論知識的傳授，調整理論教學與實踐教學的學時比例，適當增設拓展生命科學研究方法、促進實踐能力提高的課程，增加生命科學學科前沿知識介紹，拓寬知識面，提高人文綜合素質，使人才培養方案和人才培養模式進一步科學、合理。加強專業基礎課教學。根據本專業的特點，增設了基因工程、細胞工程、酶工程、發酵工程工藝原理等專業基礎課，從而使學生較系統的掌握本專業所必須的技術基礎理論知識和技能，符合“厚基礎、寬口徑、強能力、高素質、廣適應”的新型人才培養模式。要求本專業畢業的本科生有較扎實的生物學基礎，掌握生物技術的基本原理和一定的實驗技能，了解國內外生物技術研究及發展動向，能適應生物技術教學、科研、開發及管理等崗位的工作。（3）根據教育教學改革和人才市場對生物科學類人才的需求，整合相關課程內容、調整知識結構、加強專業知識內容的銜接，將學科新知識、新理論、新技術和新方法充實到教學內容中，修訂和完善課程教學大綱、實驗大綱、教學實綱及生產（教育）實綱。增設選修課，拓寬專業口徑，以適應市場需求。選修課有生物制藥工藝學、天然產物制備技術、環境生物技術、基因工程育種、生物工業下游技術等。針對不同的專業方向，使學生系統掌握好專業基礎知識后，通過多選課拓寬專業基礎，淡化專業意識，不斷提高自身素質與能力。（4）針對生物技術專業培養目標和河南省經濟發展特點，構建“基礎扎實，知識結構合理完善，實踐能力和業務技能明顯提高，科學精神、人文精神、創新精神整體發展，具有優勢市場競爭力”的生物技術類人才培養模式。根據學科特點和學生的不同學習階段，有計劃、有重點的吸納所有從事專業教學的教師、相關職能部門人員、生產實踐和教學實習單位骨干等共同參與到人才培養工作中。對理論課程體系和實踐教學環節進行合理規劃，通過學科專業概論、入學教育、本科生導師制、學科專業專題講座等環節，強化專業思想，加強基礎理論和實踐技能訓練，構建具有鮮明城市特色的生物技術類人才培養體系。
2.改革教學方法和教學手段
（1）提高課堂教學效率，引領學生自主學習。根據課程性質和教學內容積極開展多媒體輔助教學和網絡教學，充分利用網絡資源引導學生自主學習，培養學生獲取信息以及對信息進行分析、加工和綜合概括的能力。（2）積極倡導并嘗試體驗式教學、探究式教學等教學方法，通過研究性學習、自主學習、合作學習等多種形式，組織學生積極開展創新性實驗和實踐，開展社會實踐調查，參與科學研究，全面提升學生的創新能力和實踐能力。（3）改革課程考核方式，根據不同的課程性質采用不同的考核方式，采取理論筆試、實驗方案設計、實際操作、課程論文、課程討論答辯等多種考核方式，全面促進學生學習能力的提高。（4）定期開展學術報告、學生讀書論壇、演講比賽、實驗技能大賽等系列活動，拓展學生的知識面、提升學生的綜合素質。
3.加強師資隊伍建設，形成一支了解社會需求、教學經驗豐富、熱愛教學工作的教學團隊
（1）積極完善梯隊結構，科學合理的配置教師資源，建立健全師資培訓制度，加大中青年學術帶頭人和骨干教師的培養力度，鼓勵和支持中青年教師攻讀博士學位，進一步加強師德建設，全面提高教師隊伍的整體素質，以保證專業建設的可持續發展。（2）完善生物技術系活動制度，通過活動提升教師的業務能力和教學研究能力；加強對教學內容和方法手段的研究，形成人人參與教學研究的氛圍。（3）建立專業課教師的“傳”、“幫”、“帶”制度，通過老教師的指導，扶持青年教師盡快走上教學和科研軌道。通過建設，形成學科齊全、發展均衡、優勢互補，具有較強學術競爭力的教學團隊。
4.加強實踐教學
（1）依托鄭州大學生物基因工程技術中心的籌建，結合本專業較強的科研實力，加強生物技術專業類人才的實踐能力培養。（2）增加設計性實驗和綜合性實驗的比例，加強對實驗的指導，提高實驗課效率，培養學生的動手能力和創新能力。（3）建設生物學實驗技能實訓平臺及實踐技能實訓實驗室，2年級選擇優秀學生提前進入各個科研實驗室，加強科研、生產實踐鍛煉及課堂教學基本技能訓練，提高生物技術專業的科研、實踐操作能力。（4）充分利用鄭州市的動植物資源及規模化的生物技術企業，建立1~3個專業課程實習基地。通過課程實習，訓練學生的基本技能和知識運用能力。（5）借助重點實驗室、實驗中心及學院較強的科研勢力，為本科生搭建參與科研活動的平臺。建立本科生優秀論文評選制度，通過本科生畢業論文、“挑戰杯”、創業計劃競賽等開展優秀論文評選活動，激發學生參與科研活動的積極性，培養學生的創新精神和實踐能力。
三、生物技術特色專業的建設
1.立足前瞻性，緊緊把握生命科學前沿，搶占國際競爭的制高點
人類基因組計劃對生物產業帶來巨大推動作用，國際生物技術領域取得了一系列突破性進展，研究成果主要方面包括：人類基因組測序、人類染色體破譯、水稻基因組測序、破譯老鼠基因組、轉基因動植物研究、干細胞研究、生物技術在病毒檢測及疫苗研制中的應用、克隆技術。因此，生物技術在醫療保健、農業、環保、輕化工、食品等重要領域對改善人類健康與生存環境、提高農牧業和工業產量與質量都開始發揮越來越重要的作用。近年來，生物技術已經成為現代科技研究和開發的重點，生物技術已經成為一個新的經濟增長點。生物技術引領的新科技革命正在加速形成，生物科技的重大突破正在迅速孕育，將催生新的產業革命。歷史經驗證明，這一時期是發展中國家把握歷史契機，發揮后發優勢，實現跨越式發展的重要戰略機遇期。這也正是是我國生物產業發展的重要戰略機遇期，為我國發揮后發優勢、實現跨越發展提供了歷史性機遇。
2.突出先進性，發揮優勢，服務國家和地方經濟技術建設與發展
河南省生物質資源非常豐富、中藥材資源豐富、生物及新醫藥產業基礎比較雄厚，在部分領域居于國內領先水平。以生物醫藥為代表的生物及新醫藥產業已經成為我省高技術產業中所占比重最大，帶動河南高技術產業快速發展的重要產業。力爭將生物及新醫藥產業培育成為我省的新興支柱產業，主要經濟指標躋身全國前3位，使我省成為自主創新能力強、具有國際先進水平的生物農業基地，成為國際知名、國內一流的生物醫藥產業基地，成為全國規模最大、具有國際競爭力的的生物化工基地。廣泛與省內科研機構科研聯合，創建一批生產實習基地，克服造成產學研脫節，創造有利于科技復合型人才培養的新機制，滿足產業發展高水平科研領軍人才、以及具備管理、技術和營銷背景的復合型人才的急需。
3.發揮示范性，抓住機遇，形成特色，培養生物高技術產業急需人才
關鍵詞：甘藍型油菜；遺傳轉化；PCR檢測
中圖分類號：Q785 文獻標識碼：A 文章編號：1674-0432（2010）-09-0041-2
甘藍型油菜（Brassica napus L.）屬于十字花科蕓苔屬植物，是全世界較為重要的一種油料栽培作物。它作為重要的食用油來源及工業原料，在2000年度我國油菜籽進口量一度創下385.5萬噸的歷史最高紀錄。擴大油菜種植面積，提高油菜產量已成為我國油菜生產的當務之急。但是，土壤的鹽漬化已經使油菜產業的可持續發展受到嚴重阻礙，而油菜整個生長發育期中對鹽脅迫都很敏感。因此，培育耐鹽油菜品種是解決油菜生產的重要途徑。
IrrE基因是耐輻射奇球菌(Deinococcus radiodurans，DR)基因組中的一個突變基因(又命名為PprI)，是一個能夠促進細胞體內RecA、PprA等直接參與DNA損傷修復基因表達的開關基因[1,2]。該基因表達的IrrE蛋白是DNA修復及保護途經的總開關，該基因在大腸桿菌（E.coli.）中為組成性表達，大腸桿菌能忍受 0.65 mol.L-1 NaCl脅迫，并能正常生長[3]。
為了增強油菜的鹽耐受性，我們以來源于耐輻射異常球菌的IrrE基因為外源基因，以油菜下胚軸為轉化材料，采用農桿菌介導的遺傳轉化方法，對甘藍型油菜進行轉化，獲得轉IrrE基因的油菜。通過PCR技術進行陽性苗的分子鑒定，熒光實時定量PCR檢測其轉錄水平的表達，結果表明IrrE基因已經成功導入甘藍型油菜并在其中進行mRNA水平的轉錄。
1 材料和方法
1.1 試驗材料
1.1.1 材料 轉IrrE基因的大腸桿菌（Escherichia coli）IrrE-DH5α和農桿菌（Agrobacterium tumefaciens）IrrE-EHA105菌株由中國農業科學院植物生物技術研究中心微生物實驗室提供。甘藍型油菜（Brassica napus）84100-18（玻里馬細胞質雄性不育恢復系）由四川大學遺傳學實驗室提供，在本實驗室溫室中栽種。
1.1.2 主要試劑 TaqDNA聚合酶，反轉錄試劑盒等均購自于均購自TaKaRa 公司，引物由上海生物工程公司合成，無DNA的RNA提取試劑盒購自于上海華舜生物有限公司，Cab由北京普博欣生物科技有限責任公司提供，kan由Bio BASIC INC 提供，利福平由成都錦華藥業有限責任公司提供。
1.2 試驗方法
1.2.1 根癌農桿菌介導油菜的遺傳轉化 選取籽粒飽滿的油菜種子用無菌水浸泡10min，再用75%酒精消毒1min，用無菌水沖洗2-3次，在用1%的升汞消毒12min，用無菌水沖洗2-3次，接種于無激素的MS培養基上。光照培養5d，剪下油菜苗的子葉和生長點，取緊接生長點的約0.5cm長的下胚軸，置于預培養基（含6-BA 2.0mg/L、2，4-D 1.0mg/L、AgNO3 2.5 mg/L、AS 100uM）上預培養培養2天。
在50ml LB培養基（含Rif 40mg/L、str 20mg/L、Kan 50mg/L）中加入0.1 ml IrrE-EHA105菌液，220rpm，28℃振蕩培養過夜；室溫下5000g，10min，棄上清液，菌體用MS液體培養基（含AS100uM）懸浮，再220rpm，28℃振蕩培養1hr，使菌液的OD600=0.5左右。將經過預培養2天的下胚軸在農桿菌液中浸泡1 min ，之后棄去菌液，用無菌濾紙吸干，接種于覆蓋有滅菌濾紙的預培養基上，23℃暗培養2d。共培養2天后的下胚軸接種至篩選培養基（6-BA 2.0mg/L、AgNO3 2.5mg/L、Kan 10mg/L、Cab 500mg/L）上篩選培養，每兩周轉繼一次，經過4輪篩選培養，再生出小苗。再生小苗長有三片真葉時將其從愈傷組織上將其剪下，接種至含NAA 0.15mg/L和Cef 250mg/L的1/2MS培養基中生根。
1.2.2 轉基因植株的PCR檢測 采用CTAB法，分別從轉基因植株和非轉基因植株葉片中提取總DNA，用質粒提取試劑盒提取質粒DNA。以pMD-18質粒上的目的片段為陽性對照，以未轉化油菜的總DNA為陰性對照，對轉化油菜的DNA樣品進行PCR 擴增檢驗。目的基因IrrE的PCR檢測所用一對的引物，其序列分別為5’CAACGTCATCCTCATCAACTC（P1），5’TCCACCTCCGCCTTCATTT（P2）擴增片段大小為398bp，引物由上海生工公司合成。反應程序：94℃變性2min后進入循環，94℃ 30s、56℃ 30s、72℃ 30s，35個循環，72℃延伸10min，PCR擴增產物用0.8%瓊脂糖凝膠電泳檢測。
1.2.3 實時熒光定量PCR檢測 取陽性油菜和陰性對照油菜的幼嫩葉片0.1g，采用上海華舜生物技術有限公司柱式小量DNA-free植（葉）總RNA抽提試劑盒提取葉片總RNA，在以mRNA為模板進行反轉錄。反轉錄采用TaKaRa的反轉錄酶及Oligo（dT）18，反轉錄出mRNA的cDNA第一鏈，作為定量PCR的樣品模板。以含IrrE基因和b-actin基因的質粒DNA作為定量PCR的標準品，紫外分光光度檢測質粒A260吸光值，根據質粒分子量計算質粒濃度（拷貝/ul），將標準品梯度稀釋（108、107、106、105、104、103、102coples/ul）作為模板進行實時定量PCR反應，制作標準曲線。用IrrE及b-actin引物進行反應，IrrE上游引物序列：5’-ACGCTGGCCCAAGCACAGAAA-3’，下游引物序列：5’- CGTCCACCTCCGCCTTCATTTT-3’；B-actin上游引物序列：5’ ACTGTGCCAATCTACGAGGGTT-3’，下游引物序列：5’-TCTTACAATTTCCCGCTCTGCT-3’。25ul反應體系包括：2 x Mix 12.5ul（包括反應緩沖液、dNTP、MgCl、SYBR Green、Taq酶），上下引物各0.5ul，稀釋的重組質粒DNA或反轉錄的模板DNA 1ul。定量PCR反應程序為：94℃變性2min后進入循環，94℃ 15s，58℃ 15s，72℃ 20s，72℃采集熒光，40個循環，72℃徹底延伸5min，95℃徹底變性1min，55℃延伸1min，55℃開始做溶解曲線分析，每30s增加一個循環，共81個循環。
2 結果
2.1 轉基因油菜植株的獲得
油菜下胚軸外植體經過EHA105浸染和共培養后，在篩選培養基上先形成愈傷組織（如圖1A），再在愈傷組織上分化出再生小苗（如圖1B），再生小苗在含有卡那霉素的篩選培養時，非轉基因小苗在會形成白化苗；將長勢良好的再生小苗接種于生根培養基進行生根培養（如圖1C），在生根培養基中，再生小苗長出不同的側根。
2.2 轉基因油菜的PCR檢測
用引物P1、P2對轉基因植株葉片DNA進行三次重復PCR擴增。在相同的植株中都得到了預期分子量398bp的條帶，與陽性對照擴增出的條帶完全相同，而未轉化的油菜DNA則未擴增出相應的條帶（如圖2），說明外源目的基因IrrE已經插入到油菜基因組中。
2.3 油菜RNA質量檢測
實驗取5µl提取的樣品在1%的瓊脂糖凝膠上進行快速電泳檢測（如圖3），檢測結果表明該RNA樣品可以進行反轉錄。
2.3 IrrE基因的實時熒光定量檢測
用b-actin和IrrE的引物對反轉錄cDNA樣品進行實時熒光定量PCR擴增檢測，b-actin基因作為內參，IrrE基因在不同的陽性株系中都有表達，且不同的株系表達量不同（如圖），表明了IrrE基因已經在mRNA水平的轉錄。
3 討論
隨著分子生物學的技術進步，目前已使基因的定位、克隆、轉移成為現實，植物耐鹽的分子生物學和植物耐鹽基因工程在提高農作物耐鹽能力方面正起著越來越重要的作用。植物基因工程是在基因水平上來改造植物的遺傳物質，更具有科學性和精確性，同時育種速度也大大加快；能定向改造植物的遺傳性狀，提高了育種的目的性與可操作性。至世界上第一株轉基因煙草問世以來，基因工程技術的應用已經得到快速發展，目前已經有35科120多種植物轉基因獲得成功[4]。目前用于植物基因工程的轉基因方法很多，如：基因槍法、電穿孔法、顯微注射法、激光法、超聲波、PEG法、脂質體法和農桿菌介導法以及花粉管通道法[5]等。本實驗用農桿菌介導法，將IrrE轉入甘藍型油菜。通過PCR技術進行陽性苗的分子鑒定，熒光實時定量PCR檢測其轉錄水平的表達，結果表明IrrE基因已經成功導入甘藍型油菜并在其中進行mRNA水平的轉錄。
參考文獻
[1] Earl A M,MohundroM M, Mian I S,et al..The IrrE p rote of Deinococcus radiodurans R1 is a novel regulator of recA expression[J].J.Bacteriol,2002,184:6216 - 6224.
[2] Hua Y,Narumi I,Gao G,et al..Pp rI:a general s witch responsible for extreme radioresistance of Deinococcus radiodurans [J].Bi ochem. mun.,2003,306:354-360.
[3] 潘婕.轉抗輻射總體調控基因IrrE大腸桿菌的耐鹽性及轉錄譜分析[D].中國農業科學研究院生物技術研究所博士論文.
徐崇元（以下簡稱徐）北京大學生物系教授
記者：能不能生產出既高產又抗病蟲害的農作物新品種？能不能吃上口味好、品質更加優良的黃瓜、西紅柿？隨著轉基因食品的出現，這些昔日的幻想正在變成現實。轉基因食品擺上西方人餐桌已經五年了，一直平安無事，可是近來我們發現有關轉基因食品是否安全的爭論多了起來。爭論是從英國科學家發現“實驗鼠”吃了轉基因土豆以后，免疫功能受到損害開始的，那么轉基因食品到底能不能吃？請先介紹一下什么是轉基因食品。
凡：轉基因食品又叫做基因改良食品或基因食品，是利用基因工程技術將一種微生物、動物或植物的基因植入另一種微生物、動物或植物中，接受的一方由此而獲得了一種它所不能自然擁有的品質。
記者：三位專家對英國科學家的實驗結論有什么看法？
凡：以前，媒體把轉基因食品當做一個高科技的產品來正面宣傳，對它可能出現的負面影響很少提及。其實科技的發展是一把雙刃劍，它總會帶來這樣或那樣的問題。比如汽車，它方便了人們的出行，但同時也造成了污染。基因工程技術，一方面能解決困擾人類的不少重大問題，如資源短缺、環境污染、效益衰減等，顯示出巨大的作用，同時也存在潛在的威脅。英國科學家的實驗到底是否準確暫且不論，它至少給我們傳達了一個信息，就是要重視轉基因食品的安全性。
我聽說過英國的這個實驗。但轉基因食品是一個很廣泛的概念，是代表目前出現的一個新的生物技術領域。英國的實驗只是無數試驗中的一個，不能以偏概全。目前對轉基因食品我們是個案分析，即具體問題具體分析，不能一概而論。在美國，目前對轉基因食品研究搞得比較多，還沒有發現類似的問題。
記者：不知你們吃過轉基因食品沒有？
凡： 我沒有吃過，但如果有，我會吃。實際上，也只有通過國家嚴格檢測的轉基因食品才允許上市，所以肯定是安全的。
寧：我見過耐儲藏番茄，也就是西紅柿，顏色很綠，很好看。我覺得跟原來比只是改變了屬性，其他沒有改變，是安全的，如果放到我面前，我想我是敢吃的。
記者：從1983年起，在一些發達國家，陸續開始出現轉基因食品，在美國、加拿大等國家轉基因食品的商品化程度已經很高了，不知現在已經擴大到了什么范圍？
凡：從農產品來講可以分為五類：一是轉基因植物，如水稻、小麥、大豆、玉米、甜菜等；還有轉基因微生物，分為植物用微生物和獸物微生物（就是疫苗）；還有一類轉基因動物，例如轉基因豬、轉基因羊、轉基因雞、轉基因魚等。
記者：據我了解、李健凡研究員正在研究轉基因雞，從雞蛋里提取寶貴的珍稀藥物。聽起來，這個過程還真有些奇妙。
凡：在國外，各種轉基因動物正陸續問世，像轉基因牛、羊、雞、兔子、老鼠等等，發展很快。一是做藥物試驗模型。二是提高動物的生長性能。比如，美國推出了一種轉基因虹鱒魚，它比普通虹鱒魚的生長速度要快十倍。這樣的試驗我國也正在進行。三是用于器官移植，比如，在豬的身上移植進入的基因，把它變成轉基因豬。由于豬的器官與我們人的器官大小相似，所以把轉基因豬的器官再移植到人身上不但比較適合，而且可能會最大限度地消除排斥反應。四是做生物反應器，可以從中得到珍貴的動物藥物蛋白。
記者：人們吃了轉基因食品，短期沒有影響，長期又如何呢？再就是公眾比較關注它對生態環境的影響。
寧：應該說，跟常規方法培育出的食品比較，轉基因食品更為安全，因為兩者都是對農產品生長發育性狀的一些修飾，增加進新的、好的因素，減掉不好的因素。但是也存在一個新食品的長遠影響還不清楚的問題，所以我們要嚴格監控它。對轉基因食品安全的評價分幾個檔次，包括從所需要的DN斷的載體開始檢測，即從分子層次做出檢測；接著對轉基因動植物進行檢測；然后還要看它們對環境有沒有影響，如它們的花粉傳播會不會污染其他生物。變成食品以后上市之前，還要進行最后的檢驗。
記者：有人說，轉基因食品的出現違反了自然界發展的客觀規律，有可能產生不良的后果。我想問，科學家能不能控制轉基因動植物變異的方向呢？
凡：現在的科學研究，正是要篩選出轉基因生物中有益的變異性狀，把它固定下來；對不好的變異就堅決淘汰掉。
寧：實際上也沒有某些人想得那么可怕。在美國則開始做轉基因研究的時候，研究人員甚至穿著太空服，戒備森嚴，后來慢慢覺得并沒那么可怕。實際上，轉基因食品在發達國家已經研究很長時間了，做過大量的安全實驗，而且明確規定：進行商品化生產的轉基因動植物，必須建立在嚴格管理的基礎上，必須有科學根據，經過嚴格的檢測才能生產和出售。
記者：對轉基因食品進行的安全是檢查包括哪幾方面呢？
寧：舉一個轉基因抗蟲棉做例子。大致說來有三個步驟：一、檢查受體棉花的安全性，看它對環境和人是否會產生不利影響；二、檢查基因的操作等級，包括棉花花粉會不會轉移到其他農作物上，會不會產生對環境有害的物質；三、最后評價成品轉基因抗蟲棉的安全等級。
記者：您怎樣看轉基因食品的安全性？
徐：前不久，幾位從事生物科學研究的英國專家曾跟我們交流過這個問題。我們問起他們對使用轉基因馬鈴薯飼喂老鼠所得結果的看法，他們的回答是，這個實驗到目前為止沒有正式發表任何科學論文，所有材料都是一些人私下向電視臺等新聞媒體透露的，所以無法確定它的科學性。可見，這個實驗的有效性還存在爭議，在英國許多嚴肅的科學家對此大多持懷疑態度。
記者：轉基因食品對人來說到底有沒有可能造成不良影響呢？
徐：這要看轉進去的基因對人體有利還是有害。舉個例子，如果轉進去的基因是一種有毒的蛋白，可能是針對某種昆蟲的，如抗蟲棉。那種毒對高等動物、哺乳動物都是無害的，只對鱗翅類昆蟲有毒，這樣對我們人類就是安全的。如果你轉進去的基因表達的是一種廣譜性的毒素，那可能會對其他生物造成危害。比如轉進一種神經毒素，就可能對另一些生物的神經系統造成危害。這個問題涉及的面較廣，要特別注意，對具體的轉基因食品是否安全，要個案分析。這包括：一、用嚴格的科學手段來保證它不會對人類產生大的影響；二、對非目標生物不能造成危害。比如轉基因抗蟲棉，除了對蟲子外，它不會對其他生物形成毒性攻擊。再比如轉基因魚，如果轉進去的生長素基因不是鯉魚、草魚基因，而是人類近緣物種的基因，這個生長素就可能影響到人類自身的生長。短期影響可能看不出來，長期的影響則難以預料。所以當前我們對轉進魚體內的基因，就嚴格控制在“魚”的范圍，對人則不會有影響。
記者：對生態環境會有什么影響呢？
徐：對環境的影響也可能存在。人們最擔心的是轉基因微生物，因為微生物通過雜交或別的途徑，很容易和其他微生物交換遺傳物質，就容易造成一些潛在的、不易察覺的危害。例如，利用抗生素基因和外緣基因連在一起，轉到受體生物中，抗生素基因就容易擴散到別的微生物中，使別的微生物產生抵抗抗生素的能力，從而造成病害流行。把耐除草劑的轉基因油菜籽和雜草一起培育，結果產生了耐除草劑的雜草，使得雜草瘋長，很難除掉，這表明，通過轉基因技術產生的基因有可能轉移到自然界中去，必須引起重視。
記者：不可否認，任何一項技術都是有利有弊的。人類已經有了濫用原子能的教訓，今后不應該再重蹈覆轍。請您介紹一下我國轉基因技術研究的現狀。
寧：我國轉基因植物研究發展比較快，像抗蟲基因工程，其中抗蟲棉的研究就相當成功。另外，轉基因西紅柿也大大改善了原有西紅柿的生長發育和耐儲藏品質；還有抗病基因工程，如抗病害馬鈴薯、耐鹽堿的苜蓿、煙草等。再有用植物表達疫苗的反應器研究，通過這項研究，今后我們就能吃到帶有某種疫苗的黃瓜、西紅柿、面包，并從中獲得足夠的免疫功能，人們的生活質量將大大提高。
[論文] 家禽腫瘤和病毒感染性疾病的治療一直是困惑禽病防治的難題之一。至今仍未有一類藥物能特異性地有效殺滅家禽病毒性病原，干擾和抑制其病原的復制。據報道，中藥制劑對某些病毒性禽病具有較好的治療作用，但其作用機理不盡祥析。細胞因子干擾素（Interferon，IFN）的出現及其臨床試驗證明，該類細胞因子在病毒性禽病和禽腫瘤的治療上極具臨床應用前景。1957年Isaacs和Lindenmann首先發現了病毒干擾現象，即病毒感染的細胞能產生一種因子。作用于其他細胞干擾病毒的復制，因而命名為干擾素。目前已知干擾素并不能直接殺傷病毒，而是誘導宿主細胞產生數種酶，干擾病毒的基因轉錄或病毒蛋白組分的翻譯。根據產生干擾素細胞的來源不同、理化性質和生物學活性的差異；可分為α-干擾素（Interferon α，IFN一α）、β-干擾素（IFN-β）、γ-干擾素（IFN-γ）。
家禽是否存在干擾素及是否存在有類似于哺乳動物的各類干擾素，一直是近年來有爭議的問題。1994年。Sckellick等克隆到雞胚成纖維細胞干擾素基因。該cDNA編碼區全長579bp。編碼162個氨基酸。前31個為信號肽。成熟的IFN含有131個氨基酸，分子量為14.5KU。其DNA與哺乳動物Ⅰ型IFN只有43%的序列同源性，與IFN－Ⅴ的同源性為31%。1997年Lamdrecht等根據Sckellick發展的干擾素序列設計引物，通過PCR擴增得到絲裂原刺激的雞脾淋巴細胞產生的干擾素基因，在大腸桿菌及真核細胞內表達可產生具有生活活性的IFN。
1干擾素的產生
IFN－α和IFN－β有許多相似之處：①兩種IFN基因來自同一個祖先基因（commonancester gene）；②由產生；③結合相同的受體并發揮相似的生物學作用。IFN-α/β以往稱為Ⅰ型IFN，主要由白細胞、成纖維細胞等在細菌、DNA或RNA病毒、多聚肌苷酸、多聚胞苷酸（polyI-C）、多核苷酸等刺激物誘導下產生。IFN-γ主要由活化的T細胞產生，在小鼠。由ThI亞群產生。當抗原、PHA或ConA刺激后、T細胞分泌IFN-γ，通常與白細胞介素-2（IL－2）的產生相一致、目前認為巨噬細胞活化因子（MAF）的主要活性存在于IFN-γ中。此外，活性NK細胞亦可產生IFN－γ。
2干擾素的分子結構和基因
IFN-α和IFN－β基因位于人9號染色體和小鼠的4號染色體。并連鎖在一起。IFN-α基因至少有20個，成串排列在一個區域,元內含子。同一種屬IFN-α不同基國產物其氨基酸同源性≥80%。人和小鼠IFN-β基因只有一個，無內含子，與IFN－α基因連鎖在一起。IFN-β與IFN-α氨基酸組成的26%-30%同源性。IFN－α由兩個亞族組成，分別稱為IFN－α1和IFN－α2，其中IFN-α1至少由20個有功能的基因成員。目前只有90%左右的同源性，IFN－α2亞族有5－6個基因成員，目前只發現l個有功能的基因，其余是假基因。人和小鼠IFN－γ在DNA水平上，有65%左右的分子由143個氨基酸組成，糖蛋白以同源雙體存在，分子量為40Kda，其生物學作用有嚴格的種屬特異性。
3干擾素的受體
一般認為，IFN-α和IFN-β結構相同的受體，IFN-α/βR基因定位于21號染色體。受體的親和力Kd在10-9—10-10M之間。受體膜外結構屬細胞因子受體中干擾素受體素族。IFN－α/β受體分布相當廣泛。包括單核細胞、巨噬細胞；多形核白細胞、B細胞、T細胞、血小板、上皮細胞、內皮細胞和腫瘤細胞等。IFN－γR基因定位于第6號染色體小鼠在第10號染色體，IFN－γ受體分布廣泛。受體陽性細胞每個細胞約表達100—1000個受體。親和力Kd在10-9—5×10-10M。裸肽分子量50Kda，糖基化后90Kda，其N末端與IFN－α/β受體有一定的同源性，具有種屬特異性。目前認為。IFN-γR可能存在著第2條鏈。
4 干擾素的生物學作用
4.1 INF-α/β的生物學作用
4.1.1 抗病毒作用：IFN-α/β具有廣譜抗病毒作用。其作用機理是：①通過抑制某些病毒的吸附、脫殼和最初的病毒核酸轉錄，病毒蛋白合成以及成熟病毒的釋放等不同環節；②通過NK、巨噬細胞和CTL殺傷病毒感染相細胞。
4.1.2 抑制某些細胞的生長（cytostaic）：如抑制成纖維細胞，上皮細胞、內皮細胞和造血細胞的增殖，其機制可能通過使細胞停留在GO/CI期，降低DNA合成，下調C-MYC、C-FOS等細胞原癌基因轉錄水平。下調某些生長因子受體表達，如EGF、R、胰島素-IR和M-CSFR等。
4.1.3 免疫調節作用；促進大多數細胞MHCI類抗原的表達，活化NK細胞和CTL。
4.1.4 抑制和殺傷腫瘤細胞；IF－Nα/β殺傷腫瘤細胞主要是通過促進機體免疫功能，提高巨噬細胞、NK和CTL的殺傷水平。
4.2 IFN-γ的生物學作用
4.2.1 誘導單核細胞、巨噬細胞、樹突狀細胞、皮膚成纖維細胞、血管內皮細胞和星狀細胞等MHCIT類抗原的表達，使其參與抗原提呈和特異性免疫的識別過程。此外，IFN-γ克上調內皮細胞Ⅰ-CAM-1（CD54）表達，促進巨噬細胞FcrR表達，協同誘導并促進巨噬細胞殺傷病原微生物。
4.2.2 促進LPS體外刺激小鼠B促進T細胞IL－2R表達。
4.2.3 協同IL-2誘導LAK活性，促進T細胞IL-2R表達。
4.2.4 誘導急性期蛋白合成，誘導髓樣細胞分化。
5 干擾素抑制病毒復制的作用機理
有很多類型的細胞在被某些病毒感染幾小時內就能產生干擾素，幾天內就能達到高濃度，能在初次免疫反應尚未形成之前。發揮兔疫作用。干擾素有宿主細胞的基因編碼。病毒感染細胞后、病毒遺傳物質和宿主細胞核糖體作用。使靶細胞產生干擾素的編碼基因去抑制，產干擾素。干擾素細胞內釋放出來可保護與其接后的其他細胞下受感染。干擾素對未感染細胞的作用是通過對它們的DNA去抑制作用而實現的。由于這種去抑制作用，未感染細胞產生一種稱作翻譯——抑制——蛋白質（TIP）的物質，它可以阻止病毒RNA侵占細胞核糖體，因此抑制病毒的復制。病毒進入細胞病毒RNA附著于宿主細胞核糖體使形成干擾素mRNA的宿主細胞DNA順反子去抑制干擾素mRNA刺激干擾素產生干擾素進入細胞使形成翻譯抑制蛋白質。mRNA的細胞DNA順反子去抑制TIP形成并結合到核糖體TIP阻止病毒RNA結合到核糖體
6 干擾素的臨床作用
IFN是第一個應用于臨床的基因工程產品；目前IFN－α、IFN-β、IFN－γ都有基因工程產物，40多個國家使用干擾素制劑。治療30多種疾病、但主要是用于臨床腫瘤和病毒性感染等治療。與之相類似。IFN在家禽腫瘤和病毒性疾病的臨床治療上也有極其廣泛的應用前景，（見表1）主要表現在以下兩方面：
6.1 治療病毒性感染
6.2 抗腫瘤：IFN抗腫瘤的機理是：①抑制腫瘤細胞增殖；②誘導CTL、NK等殺傷細胞。并協間IL-2增強LAK活性；③誘導腫瘤細胞表達MHCI類抗原，增加對殺傷細胞的敏感性。
表1：干擾素在家禽病毒感染及腫瘤疾病治療上的應用
腫
瘤
性
疾
病
疾病
馬立克氏病
白血病
網狀內皮組織增殖病
火雞淋巴細胞增殖病
病因不明的腫瘤病
病
毒
性
疾
病
喉氣管炎
雞新城疫
腦脊髓炎
流感
腺病毒感染
雞痘
病毒性腸炎感染
呼腸孤病毒感染
傳染性法氏囊病
傳染性支氣管炎
傳染小病毒感染
