摘要：遺傳學(xué)是高等農(nóng)業(yè)院校生物類專業(yè)所設(shè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，對植物、動物和微生物育種及相關(guān)課程的基礎(chǔ)理論和生物分析技術(shù)的學(xué)習(xí)具有重要意義。本文分析了遺傳學(xué)教學(xué)優(yōu)化方法，以期在教學(xué)實踐中提高教學(xué)效率，實現(xiàn)理想的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：高等農(nóng)業(yè)院校；生物專業(yè)；遺傳學(xué)；高效教學(xué)方法

遺傳學(xué)是高等農(nóng)業(yè)院校生物類專業(yè)一門專業(yè)基礎(chǔ)課，是植物、動物和微生物育種及相關(guān)課程的理論基礎(chǔ)。通過本課程學(xué)習(xí)，要求學(xué)生掌握遺傳學(xué)的基本原理，掌握對動物、植物和微生物進行遺傳分析的一般方法，掌握基本的實驗操作技術(shù)，為進一步學(xué)習(xí)遺傳學(xué)分支學(xué)科及相關(guān)專業(yè)課程奠定良好的基礎(chǔ)。遺傳學(xué)是研究生物遺傳和變異的科學(xué)。隨著生命科學(xué)領(lǐng)域研究的不斷深入，遺傳學(xué)教學(xué)內(nèi)容不斷更新，具有知識面廣、內(nèi)容繁雜和原理晦澀難懂等特點，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中感覺難度較大。因此，在遺傳學(xué)教學(xué)過程中，應(yīng)樹立“以學(xué)生為中心，學(xué)生為主體”的教育理念，積極改進遺傳學(xué)教學(xué)方法，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)遺傳學(xué)的積極性。這對獲得理想的遺傳學(xué)教學(xué)效果，有效提高遺傳學(xué)教學(xué)效率，培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)具有重要意義。

1結(jié)合專業(yè)特點，優(yōu)化課程教學(xué)內(nèi)容

遺傳學(xué)作為一門綜合性學(xué)科，涉及基因工程、微生物學(xué)、分子生物學(xué)、分子遺傳學(xué)和生物化學(xué)等領(lǐng)域的知識，內(nèi)容廣泛、知識點多、綜合性強。遺傳學(xué)課程中的部分內(nèi)容在前期的生物化學(xué)和微生物學(xué)等專業(yè)基礎(chǔ)課中均有涉及。比如，遺傳學(xué)課程第三章遺傳物質(zhì)的分子基礎(chǔ)，第八章基因的表達與調(diào)控中原核生物基因的表達與調(diào)控乳糖操縱元模型，在前期的生物化學(xué)課程中都已經(jīng)涉及。如果在遺傳學(xué)教學(xué)過程中再花大量時間重復(fù)講授這些內(nèi)容，學(xué)生會覺得課程缺乏新意從而影響學(xué)習(xí)興趣。對于這部分內(nèi)容的講授，若通過對學(xué)生提問進行回答的形式，可以了解學(xué)生對知識點的掌握程度，著重講解學(xué)生掌握較差的重點和難點，提高遺傳學(xué)教學(xué)效率。

2增設(shè)討論式教學(xué)，提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性

*自治區(qū)遺傳學(xué)會第六屆理事會于*年1月24日選舉產(chǎn)生以來，在中國科協(xié)、自治區(qū)科協(xié)、中國遺傳學(xué)會和掛靠單位*大學(xué)的支持下，學(xué)會的工作有了階段性的進展。現(xiàn)將第六屆遺傳學(xué)會的工作做一年度總結(jié)和新的*年年度計劃。如下：

一、學(xué)會*年度工作總結(jié)：

1、學(xué)會建設(shè)：

（1）、換屆工作及換屆大會

*遺傳學(xué)會第五屆理事?lián)Q屆會議于*年1月24日在*大學(xué)隆重召開。來自全疆各地、州、市的61位遺傳學(xué)工作者出席了大會。自治區(qū)科協(xié)副主席賈合亞•伊斯坎德爾出席本次會議并致辭；*大學(xué)副校長海米提•依米提對會議的召開表示熱烈的祝賀并對*遺傳學(xué)會今后的工作提出了殷切的希望和具體的要求。中國遺傳學(xué)會、*大學(xué)、*植物學(xué)會、*維吾爾自治區(qū)野生動物保護協(xié)會、*農(nóng)業(yè)科學(xué)院、*維吾爾自治區(qū)動物學(xué)會、*塔塔爾文化研究會、*農(nóng)學(xué)會、*棉花學(xué)會、*作物學(xué)會等11家單位和高校紛紛發(fā)來賀電。

會議選舉產(chǎn)生了*遺傳學(xué)會第六屆理事會，由36名理事構(gòu)成。隨后召開的六屆一次理事會，經(jīng)到會理事無記名投票，選舉哈米提•哈凱莫夫、李雪源、吾甫爾•米吉提、蔡霞、阿不萊提•卡迪爾、艾爾肯•熱合曼、帕爾哈提•木鐵力甫、仇東輝、庫熱西•馬木提汗等9人組成*遺傳學(xué)會第六屆常務(wù)理事會。本次大會的召開對*遺傳學(xué)的發(fā)展具有重要的意義，標志著*遺傳學(xué)會順利的完成了理事會的新老更替，補充了新鮮血液，本屆理事會成員的大輻年輕化，顯示了朝氣蓬勃、欣欣向榮的大好局面。

一、培養(yǎng)目標

1、在業(yè)務(wù)上掌握植物營養(yǎng)學(xué)的基礎(chǔ)理論和專業(yè)技術(shù)，熟悉本專業(yè)的國內(nèi)外研究動態(tài)和發(fā)展方向，了解土壤學(xué)作物栽培學(xué)與遺傳學(xué)植物保護等相關(guān)學(xué)科的理論與方法。掌握一門外語、能熟練地閱讀本專業(yè)外文資料。在本學(xué)科能獨立從事研究教學(xué)和其它技術(shù)管理工作。治學(xué)態(tài)度嚴謹，協(xié)作精神良好。

2、在政治上擁護中國共產(chǎn)黨的領(lǐng)導(dǎo)，學(xué)習(xí)鄧小平建設(shè)有中國特色的社會主義的理論和黨的路線方針政策，熱愛祖國、遵紀守法、品德良好，服從分配，積極為社會主義現(xiàn)代化建設(shè)服務(wù)。

3、身體健康。

二、學(xué)習(xí)年限

全日制碩士研究生學(xué)習(xí)年限一般為3年，包括課程學(xué)習(xí)科學(xué)研究撰寫學(xué)位論文及實踐教育(指社會實踐，教學(xué)實踐和公益勞動)。其中課程學(xué)習(xí)時間為1～1、5年，其余為科學(xué)研究撰寫論文和論文答辯時間，考慮到植物營養(yǎng)學(xué)科的特點，三年中至少最好有一個完整生長季節(jié)進行科學(xué)實驗。課程學(xué)習(xí)不得少于30個學(xué)分，社會實踐教學(xué)實踐和公益勞動等占3個學(xué)分。碩士生如要延長或縮短學(xué)習(xí)年限，由本人申請，經(jīng)導(dǎo)師學(xué)科院(系)審查同意，報校長批準，但延長或縮短時間一般不超過1年。

縱觀近代生命科學(xué)的發(fā)展,19世紀的突出成就是細胞學(xué)說的提出和達爾文進化論的誕生;20世紀則是DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)、遺傳密碼的破譯、遺傳工程學(xué)和分子生物學(xué)的創(chuàng)立等[1].這些里程碑式的成果帶領(lǐng)著生命科學(xué)開始從宏觀切入微觀、從細胞水平跨越至分子水平.此后,在人類基因組研究計劃完成的“后基因組”時代,新的學(xué)科生長點不斷涌現(xiàn),一系列新興生命科學(xué)領(lǐng)域和新興生物技術(shù)方向,如雨后春筍般紛至沓來[2].在這當中,病原微生物領(lǐng)域雖然僅僅是生物學(xué)領(lǐng)域的一個分支,但進入21世紀以來,其發(fā)展十分迅速、關(guān)注度也日益提升,已經(jīng)成為生物學(xué)、醫(yī)學(xué)、農(nóng)學(xué)乃至生物安全領(lǐng)域的研究熱點和前沿.純粹意義上的病原學(xué)(Etiology)一般是指專門研究人體疾病形成原因的學(xué)科,包括研究生理或心理方面醫(yī)學(xué)問題的形成因素,以及預(yù)防、診斷和治療途徑等,是醫(yī)學(xué)的一個基礎(chǔ)學(xué)科[3].而在這當中,病原微生物通常也作為主要的研究對象.因此,本文探討的范疇除了涉及病原因素之外,還包括微生物本身及其與動物(人體)、植物的相互關(guān)系,可以視為是廣義上的病原微生物學(xué)科(PathogenicMicrobiol-ogy)領(lǐng)域.

1人類與病原微生物的博弈

病原微生物一直與人類的發(fā)展史和科技史并存.由于病原微生物的變異和耐藥性問題,人在生老病死的過程當中,與病原微生物的博弈從未間歇.一方面,人類的發(fā)展歷程始終與瘟疫同行,如曾在世界各個地區(qū)出現(xiàn)的鼠疫、霍亂、流感、SARS肺炎疫情、埃博拉病毒疫情、中東呼吸綜合征冠狀病毒、2019病毒、口蹄疫病毒、禽流感病毒等[4~8].這些由病原微生物導(dǎo)致的生物安全事件,對人類的社會、經(jīng)濟、文化、人口產(chǎn)生了深遠的影響,有的也給農(nóng)業(yè)、畜牧業(yè)等造成過巨大損失.另一方面,病原微生物也可以成為人類利用的工具,為某些病原微生物的檢測、耐藥性臨床測試、抗生素和藥物的生產(chǎn)、有害昆蟲的防治以及人體免疫系統(tǒng)的激活和發(fā)育等,提供重要的資源、思路和途徑.例如,基于病原微生物的核酸序列,可采用高通量宏基因組檢測技術(shù)對樣品中的病原微生物種群及其耐藥性進行檢測;還可結(jié)合多種分子生物學(xué)技術(shù)對其開展溯源研究,有助于人們更深入地了解病原微生物多樣性的起源和進化,為其流行監(jiān)測、綜合防治等提供重要的信息資料和科學(xué)依據(jù).當今,無論是合成生物學(xué)還是表觀遺傳學(xué),無論是基因編輯技術(shù)還是傳統(tǒng)的基因沉默技術(shù),無論是實驗用途還是醫(yī)學(xué)用途的細菌、真菌、病毒等基本生理小種,各類微生物仍然作為諸多研究領(lǐng)域的基礎(chǔ)工具和重要載體.由此可見,病原微生物與人類亦敵亦友,人們越來越意識到對微生物本身的研究以及微生物與寄主之間的相互作用關(guān)系,對生命科學(xué)、醫(yī)學(xué)、農(nóng)學(xué)及其相關(guān)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展至關(guān)重要.2007年,美國國立衛(wèi)生研究院正式啟動了“人類微生物組計劃”.直到今日,這項由美國主導(dǎo),中國、日本和多個歐盟成員等十幾個國家參與的國際性合作任務(wù),將使用新一代測序技術(shù)開展人類微生物組DNA的測序工作.這項大科學(xué)計劃被視為人類基因組計劃的延續(xù),其目標是通過繪制人體不同組織和器官中微生物元基因組圖譜,解析微生物菌群結(jié)構(gòu)變化對人類健康的影響[9].可以預(yù)見,人類微生物組研究計劃最終將幫助人類在健康評估與監(jiān)測、新藥研發(fā)和個體化用藥以及慢性病的早期診斷與治療等方面取得突破性進展.

2動植物與病原微生物的相互關(guān)系

動物作為重要的生物資源,在保持生態(tài)平衡、生物多樣性、公共衛(wèi)生安全等方面發(fā)揮著重要作用.然而,動物攜帶著大量病原微生物,尤其野生動物是許多傳染性人獸共患病原的自然宿主或易感宿主.例如,Morse研究團隊[10]曾調(diào)查發(fā)現(xiàn),5萬種脊椎動物攜帶的病原微生物中,僅病毒就有約100萬種.再如,鳥類可攜帶并傳播多種類型的禽流感病毒、禽結(jié)核病、沙門菌病或弓形蟲病等病原[11];嚙齒類動物會引發(fā)鼠疫、腎綜合征出血熱、鉤端螺旋體病、鼠型斑疹傷寒、恙蟲病等疾病.此外,目前發(fā)現(xiàn)的38種冠狀病毒中有16種與蝙蝠相關(guān),如中東呼吸綜合征冠狀病毒[12].在新發(fā)的人類傳染病中,從動物感染到人類的病原微生物占比達75%~80%[13].可見,從長遠來看,動物與病原微生物的共生關(guān)系或?qū)?dǎo)致動物源性新發(fā)傳染病的防控變成不可避免的“新常態(tài)”.當人類在面對人獸共患病原的巨大威脅時,應(yīng)主動采取措施,及時確定動物源性病原微生物并阻斷其傳播[12].比如,可通過構(gòu)建中國動物病原微生物本底信息數(shù)據(jù)庫,加強高風(fēng)險宿主動物病原微生物監(jiān)測,開展動物病原微生物預(yù)測、流行病學(xué)、跨物種傳播和風(fēng)險評估等研究,同時借助高通量測序、納米生物技術(shù)、反向遺傳學(xué)技術(shù)、反向病原學(xué)技術(shù)和人工智能識別等技術(shù)和策略,科學(xué)、系統(tǒng)、便捷、快速地開展動物病原微生物的篩查、識別、監(jiān)測和評估.植物與病原微生物的協(xié)同進化過程,可以說是一場沒有硝煙的軍備競賽.與人一樣,植物生活的環(huán)境中時刻面臨著形形色色的微生物,如細菌、卵菌、病毒、真菌等,病原微生物無時無刻不嘗試著對植物的“侵略”.盡管植物不具有像人和動物那樣逃跑的能力,但在長期的進化過程中,植物形成了特有的抗病機制或天然免疫系統(tǒng).為了突破植物的免疫防御系統(tǒng),病原微生物進化出復(fù)雜的侵染方式以感染植物,通過向植物分泌各種效應(yīng)因子,如有毒次級代謝產(chǎn)物、效應(yīng)蛋白、胞外酶等,病原微生物侵染相關(guān)基因受到精細地調(diào)控以確保其侵染成功.植物為應(yīng)對病原微生物的侵染不斷完善其天然免疫體系,目前被廣泛認可的植物防御機制是四個階段的Zigzag模型[14].第一階段,植物跨膜模式識別受體識別病原微生物相關(guān)的分子模型,如細菌鞭毛蛋白,并引發(fā)病原微生物相關(guān)分子模型誘導(dǎo)的免疫反應(yīng)(PAMP-triggeredimmunity,PTI),以抑制病原微生物的進一步定殖和擴散.第二階段,病原微生物為了繼續(xù)侵染,向植物體內(nèi)分泌效應(yīng)蛋白干擾PTI反應(yīng)過程,引發(fā)了效應(yīng)蛋白誘導(dǎo)的植物易感反應(yīng).第三階段,植物也不會坐以待斃,進化出多種抗病蛋白直接或間接地識別病原微生物的效應(yīng)蛋白,并引發(fā)效應(yīng)蛋白誘導(dǎo)的免疫反應(yīng)(effector-triggeredim-munity,ETI).ETI是一種更強烈的免疫應(yīng)答反應(yīng),通常在病原微生物侵染位點伴隨產(chǎn)生超敏反應(yīng)現(xiàn)象.第四階段,在植物與病原微生物的協(xié)同進化即自然選擇過程中,病原微生物通過分泌其他類型的效應(yīng)蛋白或修飾原有的效應(yīng)蛋白以突破植物的防御體系,而植物也不斷進化出新的抗病蛋白以應(yīng)對新型的病原效應(yīng)蛋白,持續(xù)向前推進著這種反復(fù)的協(xié)同進化過程[15].關(guān)于植物與病原微生物互作系統(tǒng)的研究,在農(nóng)作物的抗病育種上尤其具有重要意義.栽培作物,如水稻、小麥、大麥、玉米、大豆和各種蔬菜水果等,其生物多樣性遠遠低于野生品種,致使農(nóng)作物的抗病能力也遠遠低于野生植物.病害會導(dǎo)致農(nóng)作物減產(chǎn),甚至絕收,從而造成重大的經(jīng)濟損失,并威脅國家的糧食安全.

3學(xué)科交叉:病原微生物與生物安全研究

1植物遺傳工程

目前的植物基因工程可通過生物載體細胞注射、基因槍高速細胞子彈轟擊等技術(shù)向幾乎所有的植物輸入外來植物基因。以前導(dǎo)入植物體的外源基因只限于外源報告標記基因，抗卡那霉素和抗潮濕鏈霉素基因。最近已導(dǎo)人了BUR等抗除草劑基因、鑲嵌病毒外殼基因、雞蛋蛋白基因、豆血紅蛋白基因和谷酞胺酶合成基因。此外，抗病、抗蟲基因的導(dǎo)入也有所報道，對于控制單寧合成的酶基因已被克隆。目前關(guān)于植物—病原物相互關(guān)系的分子生物學(xué)研究主要著眼于病原物基因工程，即從病原菌中或植物本身克隆制備出致病基因與調(diào)節(jié)基因，以及獲得病原物的特異性DN段用于病原分類及病害檢測。自1986年首次獲得能抗煙草花葉病毒的轉(zhuǎn)基因煙草植株后，目前已利用基因工程獲得許多抗病毒植株，如抗花葉病毒首楷，抗花葉病毒黃瓜，抗X病毒和Y病毒馬鈴薯等。生物誘導(dǎo)廣泛應(yīng)用于植物對真菌、病毒及類病毒、細菌等病原物抗性的誘導(dǎo)，在煙草、黃瓜、西瓜、甜菜、馬鈴薯、小麥、蘋果、番茄、棉花、水稻等諸多植物中已見報道。生物誘導(dǎo)包括:用非病原菌誘導(dǎo)，用異種病原菌誘導(dǎo)，用弱致病力菌株誘導(dǎo)，用熱殺死的病原菌誘導(dǎo)等方法，誘導(dǎo)對病原菌的抗性。生物技術(shù)創(chuàng)造了越來越多的基因植物，如消除了腐爛基因的耐貯存番茄，抗病蟲害長頸南瓜，抗蟲害轉(zhuǎn)基因土豆，抗棉鈴蟲棉花，抗白葉枯病轉(zhuǎn)基因水稻等等。植物細胞工程包括莖尖脫毒、快速繁殖、花藥、小抱子培養(yǎng)、染色體工程、單倍體育種、原生質(zhì)體培養(yǎng)、細胞融合等技術(shù)。植物細胞融合技術(shù)可克服遠緣雜交中的不親和障礙，更加廣泛地組合起多種植物的優(yōu)良遺傳性狀，從而培養(yǎng)出理想的植物新品種。脫毒快速繁殖技術(shù)在經(jīng)濟作物、花卉、果樹上應(yīng)用效益顯著，快速繁殖成功的植物已有四百多種，其中甘蔗、菊花、康乃馨、草萄、蘭花等等已投入生產(chǎn)。在作物育種方面，用花藥培養(yǎng)和染色體工程育種等技術(shù)與常規(guī)育種技術(shù)結(jié)合的方法已培育出許多具有特殊抗性、耐性的優(yōu)良新品種，利用花藥培養(yǎng)技術(shù)獲得純合基因型已在小麥、水稻等谷類作物上廣泛應(yīng)用。以原生質(zhì)體培養(yǎng)再生植株方面，近幾年內(nèi)取得了突飛猛進的進展。一些作物如赤豆、大豆、刀豆、棉花、油菜等重要經(jīng)濟作物已成功地從原生質(zhì)體再生成植株，特別是一直認為難以培養(yǎng)的禾谷類，如水稻、大麥、小麥、谷子、高粱的原生質(zhì)體培養(yǎng)都已相繼突破。木本植物成功的例子也逐漸增加。藥用植物與真菌原生質(zhì)體培養(yǎng)的進展也十分迅速。以上的成就，為利用原生質(zhì)體的遺傳操作改良農(nóng)作物打下了堅實的基礎(chǔ)。利用原生質(zhì)體融合獲得體細胞雜種，最近又研究出了利用卡那霉素和潮濕鏈霉素的抗性互補來選擇雜種細胞的方法。中國在單倍體研究上一直處于國際領(lǐng)先水平，原生質(zhì)體培養(yǎng)及細胞融合研究也趨于國際同類研究水平。

2動物遺傳工程

動物細胞培養(yǎng)中胚胎移植(ET)技術(shù)對提高動物的生產(chǎn)率和繁殖力有重要意義，世界范圍內(nèi)已加以多方面的研究利用。ET技術(shù)已在兔、馬、豬、牛、羊等動物上相繼成功，但只有牛的ET技術(shù)達到了非手術(shù)利用階段，所以牛胚胎移植進入商品化，在美國、加拿大、日本等國推廣較大。日本已利用ET技術(shù)擴繁可提供精子用于人工授精的種公牛，1992年全日本的奶公牛有8。%以Erf分娩育成。通過ET技術(shù)可使母牛分娩雙胞胎或多胞胎，這種一胚多產(chǎn)的核移技術(shù)在日本已獲成功。中國的單克隆抗體研究始于八十年代，至今已研制成功幾干種單克隆抗體應(yīng)用于畜禽疫病。在禽畜的性狀選擇育種上，采用DNA指紋鑒定技術(shù)識別DN段可加速選擇過程。微生物工程的微生物農(nóng)業(yè)和微生物開發(fā)，部分解決了養(yǎng)殖業(yè)的飼料問題。用微生物發(fā)酵生產(chǎn)單細胞蛋白飼料，在前蘇聯(lián)年產(chǎn)量約為130萬噸，美國年產(chǎn)80萬噸;以米糠為基礎(chǔ)，添加含桿菌、鏈球菌、酵母菌等微生物作為飼料添加劑喂養(yǎng)豬、牛、雞，能夠分解禽畜糞中的有害氣體，減少環(huán)境污染，提高飼料吸收率，提高肉、奶產(chǎn)量。此外，近年來通過生物技術(shù)在食用菌的遺傳育種學(xué)上獲得了廣泛的重視。通過原生質(zhì)體培養(yǎng)，用PEG法和電場誘導(dǎo)法為誘導(dǎo)突變體和遠緣雜交開辟了一條新的途徑，涉及的菇種有香菇、平菇、金針菇、木耳、草菇等。

3生物固氮

菌根菌對植物生育的促進作用近年來逐年受到關(guān)注。菌根菌的菌絲可以幫助作物根毛吸收范圍更大的土體中的移動速度緩慢的磷酸鹽離子和鉀離子。VA菌根菌不但可以改善土壤環(huán)境，促進作物對養(yǎng)分的吸收，而且對抗御作物的某些土傳性真菌病害具有十分重要的作用。VA菌根真菌與根瘤菌雙接種對綠豆、蠶豆、花生、大豆等作物具有良好的生長效應(yīng)。科學(xué)家對豆科植物-一根瘤菌共生固氮的研究從經(jīng)典的生態(tài)學(xué)、生理學(xué)和遺傳學(xué)研究步入了分子生物學(xué)領(lǐng)域。在根瘤菌方面，已確認有結(jié)瘤和固氮兩個基因組參與完成共生固氮作用。