導(dǎo)語：如何才能寫好一篇基因遺傳學(xué)原理，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

關(guān)鍵詞 少數(shù)民族地區(qū) 就業(yè) 大學(xué)生

很多民族地區(qū)的人到現(xiàn)在都沒有充分意識到上學(xué)的價值，只要看到自己周圍的大學(xué)生畢業(yè)后沒有馬上找到工作，就產(chǎn)生讀書無用的想法。大部分家長讓子女入學(xué)深造，主要是以自己熟悉的村里和鄉(xiāng)里的大學(xué)生為其子女的發(fā)展方向。因而少數(shù)民族地區(qū)的大學(xué)生就業(yè)，不僅是簡單地為自己謀飯碗，還得為家鄉(xiāng)其他人樹立榜樣，做好標(biāo)兵。

一、目前少數(shù)民族地區(qū)本科生就業(yè)環(huán)境

（一）國家的有關(guān)政策

《民族區(qū)域自治法》規(guī)定：“民族自治地方的企業(yè)、事業(yè)單位在招收人員的時候，要優(yōu)先招收少數(shù)民族人員；并且可以從農(nóng)村和牧區(qū)少數(shù)民族中招收?！?/p>

我國在勞動就業(yè)工作中，認(rèn)真貫徹黨的民族政策，執(zhí)行國家和各自治區(qū)的民族工作法律、法規(guī)，并對少數(shù)民族和民族自治區(qū)實行政策傾斜。具體主要體現(xiàn)在三個方面：

1.用人單位招工時，在同等條件下，優(yōu)先招收錄用少數(shù)民族人員和支援少數(shù)民族地區(qū)建設(shè)的科技人員的失業(yè)子女。

2.對地處少數(shù)民族地區(qū)的貧困地區(qū)，給予重點扶持，對其舉辦開發(fā)就業(yè)的生產(chǎn)項目，努力爭取生產(chǎn)資金，減免稅收，增加貸款及物質(zhì)、技術(shù)等方面的扶持和幫助。

3.在有條件的少數(shù)民族地區(qū)，建立就業(yè)訓(xùn)練中心和完善就業(yè)訓(xùn)練設(shè)施，開展職業(yè)介紹，適當(dāng)增加資金投入，為促進(jìn)就業(yè)訓(xùn)練規(guī)模的擴(kuò)大和勞動者素質(zhì)的提高創(chuàng)造條件。

雖然國家和政府有相關(guān)的規(guī)定，可在民族地區(qū)的企業(yè)和事業(yè)單位少，單位的規(guī)模小，經(jīng)營范圍窄。大學(xué)生的選擇面還是相應(yīng)的比較窄。大多數(shù)的大學(xué)生都把目標(biāo)定在考取地方政府機(jī)關(guān)。

（二）高校擴(kuò)招后的就業(yè)影響

國家的九年義務(wù)教育實行后，有更多的讀書機(jī)會。在民族地區(qū)還實行了教育十年行動計劃等措施。從全局來看高校的擴(kuò)招也是勢在必行的事。可是高校的擴(kuò)招速度過快，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于同期經(jīng)濟(jì)增長速度和社會發(fā)展水平，增加了巨大的就業(yè)壓力。

目前民族地區(qū)大多都處于經(jīng)濟(jì)體制轉(zhuǎn)型期，原來能接受大量大學(xué)畢業(yè)生的主要部門（國企、政府機(jī)關(guān)事業(yè)單位等）進(jìn)行機(jī)構(gòu)改革，紛紛壓縮編制。在這種招生總量增加，用人相對減少情況下，少數(shù)民族大學(xué)畢業(yè)生就業(yè)難就在所難免了。

以前，外地的漢族學(xué)生是較少愿意到民族地區(qū)就業(yè)的，但在擴(kuò)招后，有了很多的外地學(xué)生紛紛到民族地區(qū)找工作。

二、調(diào)查數(shù)據(jù)統(tǒng)計分

此次問卷調(diào)查以四川農(nóng)業(yè)大學(xué)的來自少數(shù)民族地區(qū)的本科生為主。調(diào)查采用分層抽樣的方法，調(diào)查對象主要針對大三和大四的同學(xué)（大一和大二對就業(yè)還沒有具體認(rèn)識），共發(fā)放問卷50份，收回50份，回收率為100%。問卷用SPSS統(tǒng)計軟件進(jìn)行統(tǒng)計分析。

表一畢業(yè)時期的去向與性別分布表

從以上表中可以看出，現(xiàn)在性別不再是就業(yè)時考慮的主要因素了?？稍诒容^有挑戰(zhàn)性和風(fēng)險性的創(chuàng)業(yè)上，女性甚至沒有創(chuàng)業(yè)的想法。在男女生之中求職均占了相對較高的比重。目前國家非常支持和鼓勵大學(xué)生到基層去創(chuàng)業(yè)?？稍趧?chuàng)業(yè)中的困難遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出大學(xué)生的想象，大多的創(chuàng)業(yè)夢就一直在夢想和想象階段。在個人訪談中還發(fā)現(xiàn)很多打算創(chuàng)業(yè)的學(xué)生，在創(chuàng)業(yè)計劃中做了較為充分的準(zhǔn)備，可很少都得到家人支持的，甚至反對的也不少。

表二畢業(yè)時期的去向與是否是獨(dú)生子女分布表

從以上表中可以看出是否是獨(dú)生子女都首選求職，求職的比重相對較高。是否是獨(dú)生子女對畢業(yè)去向沒有明顯的影響。在計劃創(chuàng)業(yè)中獨(dú)生子女還比較受家人支持。非獨(dú)生子女父母在創(chuàng)業(yè)中相比之下父母不太支持，他們更希望子女有個穩(wěn)定的工作，為家人減輕負(fù)擔(dān)。對無法預(yù)計的創(chuàng)業(yè)不敢冒風(fēng)險，也認(rèn)為冒不起這樣的風(fēng)險。

表三 父母從事的職業(yè)與選擇就業(yè)中對自己影響最大的人

表三表明：父母是國家公務(wù)員的，父母對學(xué)生擇業(yè)有一定的影響。其他家庭的學(xué)生，相比之下受父母影響較小。一方面是由于農(nóng)村的父母大多都沒有擇業(yè)方面的認(rèn)識，沒有辦法給子女提供比較科學(xué)的意見建議；另一方面民族地區(qū)來的這些大學(xué)生，自我選擇的意識要強(qiáng)一些。父母更多的是從家庭和自身的感受去影響大學(xué)生，父母讓子女回到自己所在地區(qū)工作，主要考慮共享天倫之樂。少數(shù)民族地區(qū)往往很看重家庭，即便是最終的決定權(quán)在自己手中的大學(xué)生，也會考慮家庭關(guān)系。

表四中可以直觀的看出畢業(yè)去向的比例，其中求職占46% 考研18% 創(chuàng)業(yè)14% 求職與考研兩手準(zhǔn)備16% 其他6% 。選擇求職的為多數(shù)。這樣的比例也與整個社會就業(yè)現(xiàn)狀是比較趨于一直的。

表四 畢業(yè)時期的去向比例圖

三、解決的措施和建議

（一）民族地區(qū)開設(shè)一些和當(dāng)?shù)孛褡逦幕嘘P(guān)的課程。讓來自民族地區(qū)的學(xué)生在上大學(xué)之前就有機(jī)會接觸一些少數(shù)民族文化。在大學(xué)，以及在以后的生活中找到自己民族文化的優(yōu)缺點。也便更好的定位民族文化的發(fā)展

有意愿回到家鄉(xiāng)的大學(xué)生，對家鄉(xiāng)和民族文化有更多的認(rèn)識，才能在大學(xué)期間就開始學(xué)習(xí)對發(fā)展家鄉(xiāng)有用的知識

篇2

【關(guān)鍵詞】： 植物分子；群體；遺傳學(xué)；研究

中圖分類號：Q37 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：E文章編號：1006-0510(2008)09091-04

分子群體遺傳學(xué)是在經(jīng)典群體遺傳的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，它利用大分子主要是DNA序列的變異式樣來研究群體的遺傳結(jié)構(gòu)及引起群體遺傳變化的因素與群體遺傳結(jié)構(gòu)的關(guān)系，從而使得遺傳學(xué)家能夠從數(shù)量上精確地推知群體的進(jìn)化演變，不僅克服了經(jīng)典的群體遺傳學(xué)通常只能研究群體遺傳結(jié)構(gòu)短期變化的局限性，而且可檢驗以往關(guān)于長期進(jìn)化或遺傳系統(tǒng)穩(wěn)定性推論的可靠程度。同時，對群體中分子序列變異式樣的研究也使人們開始重新審視達(dá)爾文的以"自然選擇"為核心的進(jìn)化學(xué)說。到目前為止，分子群體遺傳學(xué)已經(jīng)取得長足的發(fā)展，闡明了許多重要的科學(xué)問題，如一些重要農(nóng)作物的DNA多態(tài)性式樣、連鎖不平衡水平及其影響因素、種群的變遷歷史、基因進(jìn)化的遺傳學(xué)動力等，更為重要的是，在分子群體遺傳學(xué)基礎(chǔ)上建立起來的新興的學(xué)科如分子系統(tǒng)地理學(xué)等也得到了迅速的發(fā)展。文中綜述了植物分子群體遺傳研究的內(nèi)容及最新成果。

1. 理論分子群體遺傳學(xué)的發(fā)展簡史

經(jīng)典群體遺傳學(xué)最早起源于英國數(shù)學(xué)家哈迪和德國醫(yī)學(xué)家溫伯格于1908年提出的遺傳平衡定律。以后，英國數(shù)學(xué)家費(fèi)希爾、遺傳學(xué)家霍爾丹(Haldane JBS)和美國遺傳學(xué)家賴特(Wright S)等建立了群體遺傳學(xué)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)及相關(guān)計算方法，從而初步形成了群體遺傳學(xué)理論體系，群體遺傳學(xué)也逐步發(fā)展成為一門獨(dú)立的學(xué)科。群體遺傳學(xué)是研究生物群體的遺傳結(jié)構(gòu)和遺傳結(jié)構(gòu)變化規(guī)律的科學(xué)，它應(yīng)用數(shù)學(xué)和統(tǒng)計學(xué)的原理和方法研究生物群體中基因頻率和基因型頻率的變化，以及影響這些變化的環(huán)境選擇效應(yīng)、遺傳突變作用、遷移及遺傳漂變等因素與遺傳結(jié)構(gòu)的關(guān)系，由此來探討生物進(jìn)化的機(jī)制并為育種工作提供理論基礎(chǔ)。從某種意義上來說， 生物進(jìn)化就是群體遺傳結(jié)構(gòu)持續(xù)變化和演變的過程， 因此群體遺傳學(xué)理論在生物進(jìn)化機(jī)制特別是種內(nèi)進(jìn)化機(jī)制的研究中有著重要作用。

在20世紀(jì)60年代以前， 群體遺傳學(xué)主要還只涉及到群體遺傳結(jié)構(gòu)短期的變化，這是由于人們的壽命與進(jìn)化時間相比極為短暫，以至于沒有辦法探測經(jīng)過長期進(jìn)化后群體遺傳的遺傳變化或者基因的進(jìn)化變異，只好簡單地用短期變化的延續(xù)來推測長期進(jìn)化的過程。而利用大分子序列特別是DNA序列變異來進(jìn)行群體遺傳學(xué)研究后，人們可以從數(shù)量上精確地推知群體的進(jìn)化演變， 并可檢驗以往關(guān)于長期進(jìn)化或遺傳系統(tǒng)穩(wěn)定性推論的可靠程度。同時， 對生物群體中同源大分子序列變異式樣的研究也使人們開始重新審視達(dá)爾文的以"自然選擇"為核心的生物進(jìn)化學(xué)說。20世紀(jì)60年代末、70年代初，Kimura、King和Jukes相繼提出了中性突變的隨機(jī)漂變學(xué)說: 認(rèn)為多數(shù)大分子的進(jìn)化變異是選擇性中性突變隨機(jī)固定的結(jié)果。此后，分子進(jìn)化的中性學(xué)說得到進(jìn)一步完善，如Ohno關(guān)于復(fù)制在進(jìn)化中的作用假說: 認(rèn)為進(jìn)化的發(fā)生主要是重復(fù)基因獲得了新的功能，自然選擇只不過是保持基因原有功能的機(jī)制；最近Britten甚至推斷幾乎所有的人類基因都來自于古老的復(fù)制事件。盡管中性學(xué)說也存在理論和實驗方法的缺陷， 但是它為分子進(jìn)化的非中性檢測提供了必要的理論基礎(chǔ)。目前， "選擇學(xué)說"和"中性進(jìn)化學(xué)說"仍然是分子群體遺傳學(xué)界討論的焦點。

1971年，Kimura最先明確地提出了分子群體遺傳學(xué)這一新的學(xué)說。其后， Nei從理論上對分子群體遺傳學(xué)進(jìn)行了比較系統(tǒng)的闡述。1975年， Watterson估算了基于替代模型下的DNA多態(tài)性的參數(shù)Theta(θ)值和期望方差。1982年， 英國數(shù)學(xué)家Kingman構(gòu)建了"溯祖"原理的基本框架， 從而使得以少量的樣本來代表整個群體進(jìn)行群體遺傳結(jié)構(gòu)的研究成為可能， 并可以進(jìn)一步推斷影響遺傳結(jié)構(gòu)形成的各種演化因素。溯祖原理的"回溯"分析使得對群體進(jìn)化歷史的推測更加合理和可信。1983年， Tajima推導(dǎo)了核甘酸多樣度參數(shù)Pi(π)的數(shù)學(xué)期望值和方差值。此后， 隨著中性平衡的相關(guān)測驗方法等的相繼提出， 分子群體遺傳學(xué)的理論及分析方法日趨完善。

近20年來， 在分子群體遺傳學(xué)的基礎(chǔ)上， 又衍生出一些新興學(xué)科分支， 如分子系統(tǒng)地理學(xué)(molecular phylogeography)等。系統(tǒng)地理學(xué)的概念于1987年由Avise提出， 其強(qiáng)調(diào)的是一個物種的基因系譜當(dāng)前地理分布方式的歷史成因， 同時對物種擴(kuò)散、遷移等微進(jìn)化歷史等進(jìn)行有效的推測。

2. 實驗植物分子群體遺傳研究內(nèi)容及進(jìn)展

基于DNA序列變異檢測手段的實驗分子群體遺傳學(xué)研究始于1983年， 以Kreitman發(fā)表的"黑腹果蠅的乙醇脫氫酶基因位點的核苷酸多態(tài)性"一文為標(biāo)志。以植物為研究對象的實驗分子群體遺傳學(xué)論文最早發(fā)表于20世紀(jì)90年代初期， 但是由于當(dāng)時DNA測序費(fèi)用昂貴等原因， 植物分子群體遺傳學(xué)最初發(fā)展比較緩慢， 隨著DNA測序逐漸成為實驗室常規(guī)的實驗技術(shù)之一以及基于溯祖理論的各種計算機(jī)軟件分析程序的開發(fā)和應(yīng)用， 實驗分子群體遺傳學(xué)近10年來得到了迅速的發(fā)展， 相關(guān)研究論文逐年增多， 研究的植物對象主要集中在模式植物擬南芥(Arabidopsis thaliana (L.) Heynh.)及重要的農(nóng)作物如玉米(Zea mays L.)、大麥(Hordeum vulgare L.)， 水稻(Orazy sativa L.)、高粱(Sorghum bicolor L.)、向日葵(Helianthus annuus L.)等上。其研究內(nèi)容涵蓋了群體遺傳結(jié)構(gòu)(同源DNA分化式樣)、各種進(jìn)化力量如突變， 重組， 連鎖不平衡、選擇等對遺傳結(jié)構(gòu)的影響、群體內(nèi)基因進(jìn)化方式(中性或者適應(yīng)性進(jìn)化)、群體間的遺傳分化及基因流等。同時， 通過對栽培物種與野生祖先種或野生近緣種的DNA多態(tài)性比較研究， 分子群體遺傳學(xué)在研究作物馴化的遺傳學(xué)原因及結(jié)果等也取得了重要的進(jìn)展， 如作物馴化的遺傳瓶頸， 人工選擇對"馴化基因"核苷酸多態(tài)性的選擇性清除(selective sweep)作用等等。

2.1 植物基因或基因組DNA多態(tài)性

分子群體遺傳學(xué)的研究基礎(chǔ)是DNA序列變異。同源DNA序列的遺傳分化程度是衡量群體遺傳結(jié)構(gòu)的主要指標(biāo)， 其分化式樣則是理解群體遺傳結(jié)構(gòu)產(chǎn)生和維持的進(jìn)化內(nèi)在驅(qū)動力諸如遺傳突變、重組、基因轉(zhuǎn)換的前提。隨著DNA測序越來越快捷便利及分子生物學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展， 越來越多的全基因組序列或者基因序列的測序結(jié)果被發(fā)表， 基因在物種或群體中的DNA多態(tài)性式樣也越來越多地被闡明。

植物中， 對擬南芥和玉米基因組的DNA多態(tài)性的調(diào)查最為系統(tǒng)， 研究報道也較多。例如， Nordborg等對96個樣本組成的擬南芥群體中的876個同源基因片段(0.48 Mbp)的序列單核苷酸多態(tài)性進(jìn)行了調(diào)查， 共檢測到17 000多個SNP， 大約平均每30 bp就存在1個SNP位點。而Schmid等的研究結(jié)果顯示: 擬南芥基因組核甘酸多態(tài)性平均為0.007( W)。Tenaillon等對22個玉米植株的1號染色體上21個基因共14 420 bp序列的分析結(jié)果顯示玉米具有較高的DNA多態(tài)性(1SNP/27.6 bp、 =0.0096)。Ching等研究顯示: 36份玉米優(yōu)系的18個基因位點的非編碼區(qū)平均核苷酸多態(tài)性為1SNP/31 bp， 編碼區(qū)平均為1SNP/124 bp， 位點缺矢和插入則主要出現(xiàn)在非編碼區(qū)。此外， 其他物種如向日葵、馬鈴薯(Solanum tuberosum)、高粱、火矩松(Pinus taeda L.)、花旗松(Douglas fir)等中部分基因位點的DNA多態(tài)性也得到調(diào)查， 結(jié)果表明不同的物種的DNA多態(tài)性存在較大的差異。

繁育方式是顯著影響植物基因組的DNA多態(tài)性重要因素之一。通常來說， 自交物種往往比異交物種的遺傳多態(tài)性低， 這已經(jīng)被一些親緣關(guān)系相近但繁育方式不同的物種如Lycopersicon屬植物和Leavenworthia屬植物的種間比較研究所證實。但是在擬南芥屬中則不然， Savolainen等比較了不同繁育方式的兩個近緣種Arabidopsis thaliana(自交種)和Arabidopsis lyrata(異交種)的乙醇脫氫酶基因(Alcohol Dehydrogenase)的核苷酸多態(tài)性， 結(jié)果發(fā)現(xiàn)A. thaliana的核苷酸多態(tài)性參數(shù)Pi值為0.0069， 遠(yuǎn)高于A. lyrata的核苷酸多態(tài)性(Pi=0.0038)。

2.2 連鎖不平衡

不同位點的等位基因在遺傳上不總是獨(dú)立的， 其連鎖不平衡程度在構(gòu)建遺傳圖譜進(jìn)行分子育種及圖位克隆等方面具有重要的參考價值。Rafalski和Morgante等在比較玉米和人類群體的連鎖不平衡和重組的異同時對連鎖不平衡的影響因素做了全面的闡述， 這些因素包括繁育系統(tǒng)、重組率、群體遺傳隔離、居群亞結(jié)構(gòu)、選擇作用、群體大小、遺傳突變率、基因組重排以及其他隨機(jī)因素等。物種的繁育系統(tǒng)對連鎖不平衡程度具有決定性的影響， 通常來說， 自交物種的連鎖不平衡水平較高， 而異交物種的連鎖不平衡水平相對較低。但是也有例外， 如野生大麥屬于自交物種， 然而它的連鎖不平衡水平極低。

擬南芥是典型的自交植物， 研究表明: 擬南芥組基因大多數(shù)位點的連鎖不平衡存在于15～25 kb左右的基因組距離內(nèi)， 但是在特定位點如控制開花時間的基因及鄰接區(qū)域， 連鎖不平衡達(dá)到250 kb的距離。擬南芥基因組高度變異區(qū)段同樣具有較強(qiáng)的連鎖不平衡。這些研究結(jié)果說明擬南芥非常適合構(gòu)建連鎖圖譜， 因為用少量的樣本就可以組成一個有效的作圖群體。除擬南芥外， 其它自交物種大多表現(xiàn)出較高的連鎖不平衡水平， 如大豆的連鎖不平衡大于50 kb； 栽培高粱的連鎖不平衡大于15 kb； 水稻的Xa位點連鎖不平衡可以達(dá)到100 kb以上。

與大多數(shù)自交物種相比， 異交物種的連鎖不平衡程度則要低得多。例如， 玉米的1號染色體的體連鎖不平衡衰退十分迅速，大約200 bp距離就變得十分微弱， 但是在特定的玉米群體如遺傳狹窄的群體或者特定基因位點如受到人工選擇的位點， 連鎖不平衡水平會有所增強(qiáng)。野生向日葵中， 連鎖不平衡超過200 bp的距離就很難檢測到(r=0.10)， 而栽培向日葵群體連鎖不平衡程度則可能夠達(dá)到約1 100 bp的距離(r=0.10)。馬鈴薯的連鎖不平衡在短距離內(nèi)下降迅速(1 kb降到r2=0.2左右)， 但在1Kb以外下降卻十分緩慢(10 cM降到r2=0.1)。此外， 異交繁育類型的森林樹種如火矩松、花旗松等同樣顯示出低水平的連鎖不平衡。

2.3 基因組重組對DNA多態(tài)性的影響

基因組的遺傳重組是指二倍體或者多倍體植物或者動物減數(shù)分裂時發(fā)生的同源染色體之間的交換或者轉(zhuǎn)換。它通過打破遺傳連鎖而影響群體的DNA多態(tài)性式樣， 其在基因組具點發(fā)生的概率與該位點的結(jié)構(gòu)有很大的關(guān)系， 基因組上往往存在重組熱點區(qū)域， 如玉米的bronze(bz)位點， 其重組率高于基因組平均水平100倍以上； 并且重組主要發(fā)生在染色體上的基因區(qū)域， 而不是基因間隔區(qū)。同時， 在基因密度高的染色體區(qū)段比基因密度低的染色體區(qū)段發(fā)生重組的頻率也要高得多； 在不同的物種中， 基因組重組率平均水平也有很大的差異。如大麥群體基因組的重組率為 =7～8×10-3，高于擬南芥( =2×10-4)40倍， 但只有玉米( =12～14×10-3)的一半左右。

目前有很多關(guān)于重組和DNA多態(tài)性之間的相關(guān)關(guān)系的研究， 但是沒有得到一致的結(jié)論。部分研究顯示重組對DNA多態(tài)性具有較強(qiáng)的影響。如Tenaillon等研究顯示玉米1號染色體的DNA多態(tài)性高低與重組率具有較高的相關(guān)性(r=0.65， P=0.007)， 野生玉米群體、大麥及野生番茄也都存在同樣的現(xiàn)象。而在擬南芥中， 重組對DNA多態(tài)性的貢獻(xiàn)率就非常低。Schmid等用大量的基因位點對擬南芥群體的核苷酸多態(tài)性進(jìn)行調(diào)查后發(fā)現(xiàn): 重組率與核苷酸多態(tài)性相關(guān)關(guān)系不顯著； Wright等調(diào)查了擬南芥1號和2號染色體的6個自然群體序列變異式樣， 結(jié)果顯示， 在著絲粒附近重組被抑制的染色體區(qū)域， 核苷酸多態(tài)性并沒有隨之降低。說明了擬南芥基因組的重組率與DNA多態(tài)性并沒有必然的相關(guān)關(guān)系。Baudry等對番茄屬內(nèi)5個種進(jìn)行了比較研究， 結(jié)果也顯示重組對種群間的DNA多態(tài)性的影響也不明顯。

2.4 基因進(jìn)化方式(中性進(jìn)化或適應(yīng)性進(jìn)化)

分子群體遺傳學(xué)有兩種關(guān)于分子進(jìn)化的觀點: 一種是新達(dá)爾文主義的自然選擇學(xué)說， 認(rèn)為在適應(yīng)性進(jìn)化過程中， 自然選擇在分子進(jìn)化起重要作用， 突變起著次要的作用。新達(dá)爾文主義的主要觀點包括: 任何自然群體中經(jīng)常均存在足夠的遺傳變異， 以對付任何選擇壓力； 就功能來說， 突變是隨機(jī)的； 進(jìn)化幾乎完全取決于環(huán)境變化和自然選擇； 一個自然群體的遺傳結(jié)構(gòu)往往對它生存的環(huán)境處于或者接近于最適合狀態(tài)； 在環(huán)境沒有發(fā)生改變的情況下， 新突變均是有害的。另一種是日本學(xué)者Kimura為代表的中性學(xué)說， 認(rèn)為在分子水平上， 種內(nèi)的遺傳變異(蛋白質(zhì)或者DNA序列多態(tài)性)為選擇中性或者近中性， 種內(nèi)的遺傳結(jié)構(gòu)通過注入突變和隨機(jī)漂變之間的平衡來維持， 生物的進(jìn)化則是通過選擇性突變的隨機(jī)固定(有限群體的隨機(jī)樣本漂移)來實現(xiàn)， 即認(rèn)為遺傳漂變是進(jìn)化的主要原因， 選擇不占主導(dǎo)地位。這兩種學(xué)說， 在實驗植物分子群體遺傳學(xué)的研究中都能得到一定的支持。

對植物基因在種內(nèi)進(jìn)化方式的研究主要集中在擬南芥菜、玉米、大麥等農(nóng)作物及少數(shù)森林樹種。Wright和Gaut對2005以前發(fā)表的相關(guān)文章進(jìn)行詳細(xì)的統(tǒng)計， 結(jié)果顯示: 擬南芥中大約有30%的基因表現(xiàn)為適應(yīng)性進(jìn)化； 玉米中大約有24%的基因表現(xiàn)為非中性進(jìn)化； 大麥的9個基因中， 有4個受到了選擇作用的影響。

選擇作用主要包括正向選擇、平衡選擇、背景選擇及穩(wěn)定選擇， 它們單獨(dú)或者聯(lián)合對特定基因的進(jìn)化方式產(chǎn)生影響。如花旗松中的控制木材質(zhì)量和冷硬性狀的基因、火炬松的耐旱基因、歐洲山楊(European aspen)的食草動物誘導(dǎo)的蛋白酶抑制基因(Herbivore-induced Protease Inhibitor)等， 經(jīng)檢測在各自的群體受到了正向選擇、平衡選擇、背景選擇單獨(dú)或者多重影響。植物抗性基因(R基因)是研究得比較深入的一類基因， 大部分研究結(jié)果顯示抗性基因具有高度的多態(tài)性， 并經(jīng)受了復(fù)雜的選擇作用。Liu和Burke對栽培大麥和野生大麥群體中9個基因在調(diào)查顯示其中的8個基因受到穩(wěn)定選擇。Simko等對47份馬鈴薯66個基因位點調(diào)查表明， 大部分基因位點在馬鈴薯群體進(jìn)化過程中受到了直接選擇或者分化選擇作用。以上對不同物種的不同基因位點的研究都強(qiáng)調(diào)了分子進(jìn)化的非中性的結(jié)果， 這說明選擇在基因的進(jìn)化過程中具有非常重要的作用； 另一方面， 中性進(jìn)化的結(jié)果報道較少， 或被有意或者無意地忽略， 事實上即使在強(qiáng)調(diào)選擇作用的研究文獻(xiàn)中， 仍然有相當(dāng)一部分基因表現(xiàn)為中性進(jìn)化， 說明在種內(nèi)微觀進(jìn)化的過程中， 選擇作用和中性漂變作用可能單獨(dú)或者聯(lián)合影響了物種內(nèi)不同的基因位點， 共同促進(jìn)了物種的進(jìn)化。

2.5 群體遺傳分化

分子群體遺傳學(xué)一個重要的研究內(nèi)容是闡明物種不同群體之間甚至不同物種群體之間(通常近緣種， 如栽培種及其近緣種或祖先野生種)遺傳結(jié)構(gòu)的差異即遺傳分化， 并推測形成這種差異的原因， 從而使人能夠更好地理解種群動態(tài)。

篇3

1 理論分子群體遺傳學(xué)的發(fā).展簡史

經(jīng)典群體遺傳學(xué)最早起源于英國數(shù)學(xué)家哈迪和德國醫(yī)學(xué)家溫伯格于1908年提出的遺傳平衡定律。以后， 英國數(shù)學(xué)家費(fèi)希爾、遺傳學(xué)家霍爾丹(Haldane JBS)和美國遺傳學(xué)家賴特(Wright S)等建立了群體遺傳學(xué)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)及相關(guān)計算方法， 從而初步形成了群體遺傳學(xué)理論體系， 群體遺傳學(xué)也逐步發(fā)展成為一門獨(dú)立的學(xué)科。群體遺傳學(xué)是研究生物群體的遺傳結(jié)構(gòu)和遺傳結(jié)構(gòu)變化規(guī)律的科學(xué)， 它應(yīng)用數(shù)學(xué)和統(tǒng)計學(xué)的原理和方法研究生物群體中基因頻率和基因型頻率的變化， 以及影響這些變化的環(huán)境選擇效應(yīng)、遺傳突變作用、遷移及遺傳漂變等因素與遺傳結(jié)構(gòu)的關(guān)系， 由此來探討生物進(jìn)化的機(jī)制并為育種工作提供理論基礎(chǔ)。從某種意義上來說， 生物進(jìn)化就是群體遺傳結(jié)構(gòu)持續(xù)變化和演變的過程， 因此群體遺傳學(xué)理論在生物進(jìn)化機(jī)制特別是種內(nèi)進(jìn)化機(jī)制的研究中有著重要作用[1]。

在20世紀(jì)60年代以前， 群體遺傳學(xué)主要還只涉及到群體遺傳結(jié)構(gòu)短期的變化， 這是由于人們的壽命與進(jìn)化時間相比極為短暫， 以至于沒有辦法探測經(jīng)過長期進(jìn)化后群體遺傳的遺傳變化或者基因的進(jìn)化變異， 只好簡單地用短期變化的延續(xù)來推測長期進(jìn)化的過程。而利用大分子序列特別是DNA序列變異來進(jìn)行群體遺傳學(xué)研究后， 人們可以從數(shù)量上精確地推知群體的進(jìn)化演變， 并可檢驗以往關(guān)于長期進(jìn)化或遺傳系統(tǒng)穩(wěn)定性推論的可靠程度[1]。同時， 對生物群體中同源大分子序列變異式樣的研究也使人們開始重新審視達(dá)爾文的以“自然選擇”為核心的生物進(jìn)化學(xué)說。20世紀(jì)60年代末、70年代初， Kimura[2]、King和Jukes[3]相繼提出了中性突變的隨機(jī)漂變學(xué)說: 認(rèn)為多數(shù)大分子的進(jìn)化變異是選擇性中性突變隨機(jī)固定的結(jié)果。此后， 分子進(jìn)化的中性學(xué)說得到進(jìn)一步完善[4]， 如Ohno[5]關(guān)于復(fù)制在進(jìn)化中的作用假說: 認(rèn)為進(jìn)化的發(fā)生主要是重復(fù)基因獲得了新的功能， 自然選擇只不過是保持基因原有功能的機(jī)制; 最近Britten[6]甚至推斷幾乎所有的人類基因都來自于古老的復(fù)制事件。盡管中性學(xué)說也存在理論和實驗方法的缺陷， 但是它為分子進(jìn)化的非中性檢測提供了必要的理論基礎(chǔ)[7]。目前， “選擇學(xué)說”和“中性進(jìn)化學(xué)說”仍然是分子群體遺傳學(xué)界討論的焦點。

1971年， Kimura[8]最先明確地提出了分子群體遺傳學(xué)這一新的學(xué)說。其后， Nei從理論上對分子群體遺傳學(xué)進(jìn)行了比較系統(tǒng)的闡述。1975年， Watterson[9]估算了基于替代模型下的DNA多態(tài)性的參數(shù)Theta(θ)值和期望方差。1982年， 英國數(shù)學(xué)家Kingman[10， 11]構(gòu)建了“溯祖”原理的基本框架， 從而使得以少量的樣本來代表整個群體進(jìn)行群體遺傳結(jié)構(gòu)的研究成為可能， 并可以進(jìn)一步推斷影響遺傳結(jié)構(gòu)形成的各種演化因素。溯祖原理的“回溯”分析使得對群體進(jìn)化歷史的推測更加合理和可信。1983年， Tajima[12]推導(dǎo)了核甘酸多樣度參數(shù)Pi(π)的數(shù)學(xué)期望值和方差值。此后， 隨著中性平衡的相關(guān)測驗方法等的相繼提出[13~15]， 分子群體遺傳學(xué)的理論及分析方法日趨完善[16]。

近20年來， 在分子群體遺傳學(xué)的基礎(chǔ)上， 又衍生出一些新興學(xué)科分支， 如分子系統(tǒng)地理學(xué)(molecular phylogeography)等。系統(tǒng)地理學(xué)的概念于1987年由Avise提出， 其強(qiáng)調(diào)的是一個物種的基因系譜當(dāng)前地理分布方式的歷史成因[17]， 同時對物種擴(kuò)散、遷移等微進(jìn)化歷史等進(jìn)行有效的推測[18]。

2 實驗植物分子群體遺傳研究內(nèi)容及進(jìn)展

基于DNA序列變異檢測手段的實驗分子群體遺傳學(xué)研究始于1983年， 以Kreitman[19]發(fā)表的“黑腹果蠅的乙醇脫氫酶基因位點的核苷酸多態(tài)性”一文為標(biāo)志。以植物為研究對象的實驗分子群體遺傳學(xué)論文最早發(fā)表于20世紀(jì)90年代初期[20， 21]， 但是由于當(dāng)時DNA測序費(fèi)用昂貴等原因， 植物分子群體遺傳學(xué)最初發(fā)展比較緩慢， 隨著DNA測序逐漸成為實驗室常規(guī)的實驗技術(shù)之一以及基于溯祖理論的各種計算機(jī)軟件分析程序的開發(fā)和應(yīng)用， 實驗分子群體遺傳學(xué)近10年來得到了迅速的發(fā)展， 相關(guān)研究論文逐年增多， 研究的植物對象主要集中在模式植物擬南芥(Arabidopsis thaliana (L.) Heynh.)及重要的農(nóng)作物如玉米(Zea mays L.)、大麥(Hordeum vulgare L.)， 水稻(Orazy sativa L.)、高粱(Sorghum bicolor L.)、向日葵(Helianthus annuus L.)等上[16]。其研究內(nèi)容涵蓋了群體遺傳結(jié)構(gòu)(同源DNA分化式樣)、各種進(jìn)化力量如突變， 重組， 連鎖不平衡、選擇等對遺傳結(jié)構(gòu)的影響、群體內(nèi)基因進(jìn)化方式(中性或者適應(yīng)性進(jìn)化)、群體間的遺傳分化及基因流等。同時， 通過對栽培物種與野生祖先種或野生近緣種的DNA多態(tài)性比較研究， 分子群體遺傳學(xué)在研究作物馴化的遺傳學(xué)原因及結(jié)果等也取得了重要的進(jìn)展， 如作物馴化的遺傳瓶頸， 人工選擇對“馴化基因”核苷酸多態(tài)性的選擇性清除(selective sweep)作用等等。

2.1 植物基因或基因組DNA多態(tài)性

分子群體遺傳學(xué)的研究基礎(chǔ)是DNA序列變異。同源DNA序列的遺傳分化程度是衡量群體遺傳結(jié)構(gòu)的主要指標(biāo)， 其分化式樣則是理解群體遺傳結(jié)構(gòu)產(chǎn)生和維持的進(jìn)化內(nèi)在驅(qū)動力諸如遺傳突變、重組、基因轉(zhuǎn)換的前提。隨著DNA測序越來越快捷便利及分子生物學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展， 越來越多的全基因組序列或者基因序列的測序結(jié)果被發(fā)表， 基因在物種或群體中的DNA多態(tài)性式樣也越來越多地被闡明。

植物中， 對擬南芥和玉米基因組的DNA多態(tài)性的調(diào)查最為系統(tǒng)， 研究報道也較多。例如， Nordborg等[22]對96個樣本組成的擬南芥群體中的876個同源基因片段(0.48 Mbp)的序列單核苷酸多態(tài)性進(jìn)行了調(diào)查， 共檢測到17 000多個SNP， 大約平均每30 bp就存在1個SNP位點。而Schmid等[23]的研究結(jié)果顯示: 擬南芥基因組核甘酸多態(tài)性平均為0.007( W)。Tenaillon等[24]對22個玉米植株的1號染色體上21個基因共14 420 bp序列的分析結(jié)果顯示玉米具有較高的DNA多態(tài)性(1SNP/27.6 bp、 =0.0096)。Ching等[25]研究顯示: 36份玉米優(yōu)系的18個基因位點的非編碼區(qū)平均核苷酸多態(tài)性為1SNP/31 bp， 編碼區(qū)平均為1SNP/124 bp， 位點缺矢和插入則主要出現(xiàn)在非編碼區(qū)。此外， 其他物種如向日葵、馬鈴薯(Solanum tuberosum)、高粱、火矩松(Pinus taeda L.)、花旗松(Douglas fir)等[26～30]中部分基因位點的DNA多態(tài)性也得到調(diào)查， 結(jié)果表明不同的物種的DNA多態(tài)性存在較大的差異。

繁育方式是顯著影響植物基因組的DNA多態(tài)性重要因素之一。通常來說， 自交物種往往比異交物種的遺傳多態(tài)性低， 這已經(jīng)被一些親緣關(guān)系相近但繁育方式不同的物種如Lycopersicon屬植物和Leavenworthia屬植物的種間比較研究所證實[31， 32]。但是在擬南芥屬中則不然， Savolainen等[33]比較了不同繁育方式的兩個近緣種Arabidopsis thaliana(自交種)和Arabidopsis lyrata(異交種)的乙醇脫氫酶基因(Alcohol Dehydrogenase)的核苷酸多態(tài)性， 結(jié)果發(fā)現(xiàn)A. thaliana的核苷酸多態(tài)性參數(shù)Pi值為0.0069， 遠(yuǎn)高于A. lyrata的核苷酸多態(tài)性(Pi=0.0038)。

2.2 連鎖不平衡

不同位點的等位基因在遺傳上不總是獨(dú)立的， 其連鎖不平衡程度在構(gòu)建遺傳圖譜進(jìn)行分子育種及圖位克隆等方面具有重要的參考價值。Rafalski和Morgante等[34]在比較玉米和人類群體的連鎖不平衡和重組的異同時對連鎖不平衡的影響因素做了全面的闡述， 這些因素包括繁育系統(tǒng)、重組率、群體遺傳隔離、居群亞結(jié)構(gòu)、選擇作用、群體大小、遺傳突變率、基因組重排以及其他隨機(jī)因素等。物種的繁育系統(tǒng)對連鎖不平衡程度具有決定性的影響， 通常來說， 自交物種的連鎖不平衡水平較高， 而異交物種的連鎖不平衡水平相對較低。但是也有例外， 如野生大麥屬于自交物種， 然而它的連鎖不平衡水平極低[35~37]。

擬南芥是典型的自交植物， 研究表明: 擬南芥組基因大多數(shù)位點的連鎖不平衡存在于15～25 kb左右的基因組距離內(nèi)[22]， 但是在特定位點如控制開花時間的基因及鄰接區(qū)域， 連鎖不平衡達(dá)到250 kb的距離[38]。擬南芥基因組高度變異區(qū)段同樣具有較強(qiáng)的連鎖不平衡[39]。這些研究結(jié)果說明擬南芥非常適合構(gòu)建連鎖圖譜， 因為用少量的樣本就可以組成一個有效的作圖群體。除擬南芥外， 其它自交物種大多表現(xiàn)出較高的連鎖不平衡水平， 如大豆的連鎖不平衡大于50 kb[40]; 栽培高粱的連鎖不平衡大于15 kb[41]; 水稻的Xa位點連鎖不平衡可以達(dá)到100 kb以上[42]。

與大多數(shù)自交物種相比， 異交物種的連鎖不平衡程度則要低得多。例如， 玉米的1號染色體的體連鎖不平衡衰退十分迅速，大約200 bp距離就變得十分微弱[24]， 但是在特定的玉米群體如遺傳狹窄的群體或者特定基因位點如受到人工選擇的位點， 連鎖不平衡水平會有所增強(qiáng)[43~46]。野生向日葵中， 連鎖不平衡超過200 bp的距離就很難檢測到(r=0.10)， 而栽培向日葵群體連鎖不平衡程度則可能夠達(dá)到約1 100 bp的距離(r=0.10)[26]。馬鈴薯的連鎖不平衡在短距離內(nèi)下降迅速(1 kb降到r2=0.2左右)， 但在1Kb以外下降卻十分緩慢(10 cM降到r2=0.1)[27]。此外， 異交繁育類型的森林樹種如火矩松、花旗松等同樣顯示出低水平的連鎖不平衡[30， 31]。

轉(zhuǎn)貼于 2.3 基因組重組對DNA多態(tài)性的影響

基因組的遺傳重組是指二倍體或者多倍體植物或者動物減數(shù)分裂時發(fā)生的同源染色體之間的交換或者轉(zhuǎn)換[47]。它通過打破遺傳連鎖而影響群體的DNA多態(tài)性式樣， 其在基因組具點發(fā)生的概率與該位點的結(jié)構(gòu)有很大的關(guān)系， 基因組上往往存在重組熱點區(qū)域， 如玉米的bronze(bz)位點， 其重組率高于基因組平均水平100倍以上[48]; 并且重組主要發(fā)生在染色體上的基因區(qū)域， 而不是基因間隔區(qū)[49， 50]。同時， 在基因密度高的染色體區(qū)段比基因密度低的染色體區(qū)段發(fā)生重組的頻率也要高得多[41， 51]; 在不同的物種中， 基因組重組率平均水平也有很大的差異。如大麥群體基因組的重組率為 =7～8×10–3 [52]，高于擬南芥( =2×10–4)40倍[27]， 但只有玉米( =12～14×10–3)的一半左右[24]。

目前有很多關(guān)于重組和DNA多態(tài)性之間的相關(guān)關(guān)系的研究， 但是沒有得到一致的結(jié)論。部分研究顯示重組對DNA多態(tài)性具有較強(qiáng)的影響。如Tenaillon等[24]研究顯示玉米1號染色體的DNA多態(tài)性高低與重組率具有較高的相關(guān)性(r=0.65， P=0.007)， 野生玉米群體、大麥及野生番茄也都存在同樣的現(xiàn)象[52~54]。而在擬南芥中， 重組對DNA多態(tài)性的貢獻(xiàn)率就非常低[22]。Schmid等[23]用大量的基因位點對擬南芥群體的核苷酸多態(tài)性進(jìn)行調(diào)查后發(fā)現(xiàn): 重組率與核苷酸多態(tài)性相關(guān)關(guān)系不顯著; Wright等[55]調(diào)查了擬南芥1號和2號染色體的6個自然群體序列變異式樣， 結(jié)果顯示， 在著絲粒附近重組被抑制的染色體區(qū)域， 核苷酸多態(tài)性并沒有隨之降低。說明了擬南芥基因組的重組率與DNA多態(tài)性并沒有必然的相關(guān)關(guān)系。Baudry等[31]對番茄屬內(nèi)5個種進(jìn)行了比較研究， 結(jié)果也顯示重組對種群間的DNA多態(tài)性的影響也不明顯。

2.4 基因進(jìn)化方式(中性進(jìn)化或適應(yīng)性進(jìn)化)

分子群體遺傳學(xué)有兩種關(guān)于分子進(jìn)化的觀點: 一種是新達(dá)爾文主義的自然選擇學(xué)說， 認(rèn)為在適應(yīng)性進(jìn)化過程中， 自然選擇在分子進(jìn)化起重要作用， 突變起著次要的作用。新達(dá)爾文主義的主要觀點包括: 任何自然群體中經(jīng)常均存在足夠的遺傳變異， 以對付任何選擇壓力; 就功能來說， 突變是隨機(jī)的; 進(jìn)化幾乎完全取決于環(huán)境變化和自然選擇; 一個自然群體的遺傳結(jié)構(gòu)往往對它生存的環(huán)境處于或者接近于最適合狀態(tài); 在環(huán)境沒有發(fā)生改變的情況下， 新突變均是有害的[56]。另一種是日本學(xué)者Kimura為代表的中性學(xué)說， 認(rèn)為在分子水平上， 種內(nèi)的遺傳變異(蛋白質(zhì)或者DNA序列多態(tài)性)為選擇中性或者近中性， 種內(nèi)的遺傳結(jié)構(gòu)通過注入突變和隨機(jī)漂變之間的平衡來維持， 生物的進(jìn)化則是通過選擇性突變的隨機(jī)固定(有限群體的隨機(jī)樣本漂移)來實現(xiàn)， 即認(rèn)為遺傳漂變是進(jìn)化的主要原因， 選擇不占主導(dǎo)地位[2~4]。這兩種學(xué)說， 在實驗植物分子群體遺傳學(xué)的研究中都能得到一定的支持。

對植物基因在種內(nèi)進(jìn)化方式的研究主要集中在擬南芥菜、玉米、大麥等農(nóng)作物及少數(shù)森林樹種。Wright和Gaut[16]對2005以前發(fā)表的相關(guān)文章進(jìn)行詳細(xì)的統(tǒng)計， 結(jié)果顯示: 擬南芥中大約有30%的基因表現(xiàn)為適應(yīng)性進(jìn)化; 玉米中大約有24%的基因表現(xiàn)為非中性進(jìn)化; 大麥的9個基因中， 有4個受到了選擇作用的影響。

選擇作用主要包括正向選擇、平衡選擇、背景選擇及穩(wěn)定選擇， 它們單獨(dú)或者聯(lián)合對特定基因的進(jìn)化方式產(chǎn)生影響。如花旗松中的控制木材質(zhì)量和冷硬性狀的基因[30]、火炬松的耐旱基因[29]、歐洲山楊(European aspen)的食草動物誘導(dǎo)的蛋白酶抑制基因(Herbivore-induced Protease Inhibitor)等[57]， 經(jīng)檢測在各自的群體受到了正向選擇、平衡選擇、背景選擇單獨(dú)或者多重影響。植物抗性基因(R基因)是研究得比較深入的一類基因， 大部分研究結(jié)果顯示抗性基因具有高度的多態(tài)性， 并經(jīng)受了復(fù)雜的選擇作用[58]。Liu和Burke[26]對栽培大麥和野生大麥群體中9個基因在調(diào)查顯示其中的8個基因受到穩(wěn)定選擇。Simko等[27]對47份馬鈴薯66個基因位點調(diào)查表明， 大部分基因位點在馬鈴薯群體進(jìn)化過程中受到了直接選擇或者分化選擇作用。以上對不同物種的不同基因位點的研究都強(qiáng)調(diào)了分子進(jìn)化的非中性的結(jié)果， 這說明選擇在基因的進(jìn)化過程中具有非常重要的作用; 另一方面， 中性進(jìn)化的結(jié)果報道較少， 或被有意或者無意地忽略， 事實上即使在強(qiáng)調(diào)選擇作用的研究文獻(xiàn)中， 仍然有相當(dāng)一部分基因表現(xiàn)為中性進(jìn)化， 說明在種內(nèi)微觀進(jìn)化的過程中， 選擇作用和中性漂變作用可能單獨(dú)或者聯(lián)合影響了物種內(nèi)不同的基因位點， 共同促進(jìn)了物種的進(jìn)化。

2.5 群體遺傳分化

分子群體遺傳學(xué)一個重要的研究內(nèi)容是闡明物種不同群體之間甚至不同物種群體之間(通常近緣種， 如栽培種及其近緣種或祖先野生種)遺傳結(jié)構(gòu)的差異即遺傳分化， 并推測形成這種差異的原因， 從而使人能夠更好地理解種群動態(tài)。

植物種內(nèi)不同群體間遺傳分化的研究案例有很多， 典型的有: (1)擬南芥全球范圍內(nèi)的遺傳分化。Kawabe和Miyashita[59]利用堿性幾丁質(zhì)酶A(ChiA)、堿性幾丁質(zhì)酶B(ChiB)及乙醇脫氫酶(Ahd)3個基因?qū)M南芥進(jìn)行群體亞結(jié)構(gòu)的分析， 結(jié)果只有ChiB顯示出一定的群體亞結(jié)構(gòu)， 而ChiA、Ahd的系統(tǒng)學(xué)聚類與樣本地理來源之間沒有表現(xiàn)出任何相關(guān)關(guān)系，這樣的結(jié)果暗示了擬南芥近期在全球范圍內(nèi)經(jīng)歷了迅速擴(kuò)張。Aguade[60]和Mauricio等[61]分別用不同的基因、Schmid等[23]用多基因位點進(jìn)行的擬南芥分子群體遺傳學(xué)研究也支持同樣的結(jié)論。(2)森林樹種的遺傳分化。Ingvarsson等[62]發(fā)現(xiàn)歐洲山楊的日長誘導(dǎo)發(fā)芽的侯選基因(phyB)變異方式呈現(xiàn)出緯度漸變方式， 表明歐洲山楊出現(xiàn)了明顯的適應(yīng)性分化; Ingvarsson等[63]對多個基因單倍型地理格局分布的研究同樣發(fā)現(xiàn)歐洲楊具有明顯的地理遺傳分化。但是研究表明花旗松(Pseudotsuga menziesii)[30]、火炬松(Pinus taeda)[29]、圓球柳杉(Cryptomeria japonica)等[64]等物種沒有發(fā)生明顯遺傳多樣性的地理分化。

植物不同物種間遺傳分化的研究主要集中對在栽培種及其野生近緣種的DNA多態(tài)性的比較上。由于早期的馴化瓶頸及人工選擇繁育等遺傳漂變作用結(jié)果[65]。栽培物種的遺傳多樣性通常都低于他們的野生祖先種。Hamblin等[28]利用AFLP結(jié)果篩選得到基因片段的DNA多態(tài)性， 對栽培高粱(S. bicolor)和野生高粱(S. propinquum)進(jìn)行了比較研究， 結(jié)果表明: 野生高粱的平均核苷酸多態(tài)性大約為0.012( )，大約是栽培高粱的4倍。Liu等[26]的研究顯示: 野生向日葵中， 核苷酸多態(tài)性達(dá)到0.0128( )、0.0144( W)，顯著高于栽培向日葵的0.0056( )、0.0072( W)。Eyre-Walker等[66]對栽培和野生玉米Adh1基因大約1 400 bp的序列研究表明: 栽培玉米的遺傳多樣性大約只有野生玉米種(Zea mays subsp. parviglumis)的75%。Hyten等[67]的研究顯示野大豆的平均核苷酸多態(tài)性為0.0217( )、0.0235( W)， 地方種則分別為0.0143( )、0.0115( W)，大約為野大豆的66%( )和49%( )。以上結(jié)果充分反應(yīng)了栽培物種馴化過程中曾遭受過瓶頸效應(yīng)。

3 分子系統(tǒng)地理學(xué)

分子系統(tǒng)地理學(xué)是在分子群體遺傳學(xué)的基礎(chǔ)上， 衍生出的新學(xué)科分支。早在20世紀(jì)的60年代， Malecot[68]就發(fā)現(xiàn)了基因的同一性隨地理距離增加而減少的現(xiàn)象; 1975年Nei的《分子群體遺傳學(xué)和進(jìn)化》一書中也提到在描述群體的遺傳結(jié)構(gòu)時要重視基因或者基因型的地理分布[1]; 1987年Avise等[17]提出了系統(tǒng)地理學(xué)概念。在植物方面， 分子地理系統(tǒng)學(xué)研究取得很多重要的成果。如對第四世紀(jì)冰期植物避難所的推測及冰期后物種的擴(kuò)散及重新定居等歷史事件的闡釋， 其中最為典型的研究是對歐洲大陸冰期植物避難所的確定及冰期后植物的重新定居歐洲大陸的歷史事件的重現(xiàn)。如歐洲的櫟屬植物的cpDNA的單倍型的地理分布格局表明， 櫟屬植物冰期避難所位于巴爾干半島、伊比利亞島和意大利亞平寧半島， 現(xiàn)今的分布格局是由于不同冰期避難所遷出形成的[69]。King和Ferris[70]推測歐洲北部的大部分歐洲榿木種群是從喀爾巴阡山脈這個冰期避難所遷移后演化形成的。Sinclair等[71， 72]推測歐洲赤松在第四紀(jì)冰期時的避難所可能是在愛爾蘭島或者在法國的西部。此外， 分子系統(tǒng)地理學(xué)在闡明了一些栽培作物的馴化歷史事件如馴化發(fā)生的次數(shù)及馴化起源地等方面也取得了重要的進(jìn)展。如Olsen等[73]對木薯(Manihot esculenta)單拷貝核基因甘油醛-3-磷酸脫氫酶(glyceraldehyde 3-phosphate dehydrogenase)在木薯群體中單倍型的地理分布方式深入調(diào)查后推測: 栽培木薯起源于亞馬遜河流域南部邊界區(qū)域。Caicedo等[74]利用核基因果實液泡轉(zhuǎn)化酶(fruit vacuolar invertase)的序列變異闡明了栽培番茄(Lycopersicon esculentum)的野生近緣種(Solanum pimpinellifolium )的種群擴(kuò)張歷史， 基因變異的地理分布方式表明栽培番茄起源于秘魯北部， 然后逐步向太平洋岸邊擴(kuò)張。Londo等[75]利用一個葉綠體基因和兩個核基因的變異對兩個亞洲的栽培秈、粳亞種及其近緣野生種進(jìn)行了系統(tǒng)地理學(xué)研究， 闡明了秈、粳稻分別起源于不同的亞洲野生稻(O. rufipogon)群體， 其中秈稻起源于喜馬拉雅山脈的南部的印度東部、緬甸、泰國一帶， 而粳稻則馴化于中國南部， 等等。

篇4

未來就是現(xiàn)在[就像金?凱瑞（Jim Carrey）能言善辯地將其置于《有線電視修理工》中一樣]。新型醫(yī)療的黎明就在眼前，它就是基因療法。

除了直截了當(dāng)?shù)毓帜愕母赣H之外，實際上這就是一種只要服用藥丸式的治療。治療你的基因，像是在改變它們。是的，就像提升眉毛和擴(kuò)寬眼睛一樣。

真的要改變你的基因嗎？我認(rèn)為你說的不可能發(fā)生。就像電影《捉鬼敢死隊》中所描述的，你也認(rèn)為跨越這激流不是什么好事。是的，我也許說過一些事情要遵循自身規(guī)律――你的基因就是你的，無論你多么憎恨你的基因，你都不能去編輯它，你已經(jīng)得到你該得到的。

我騙你的。

醫(yī)生正在嘗試通過新的途徑來替代我們有錯誤的基因，使其煥發(fā)光芒，產(chǎn)生功能，成為新的基因。這并不容易，需要花費(fèi)時間設(shè)計一些奇思妙想，哪怕還只是一些幻想式的可能性而已。想一想吧，遺傳病的終結(jié)，失明的終結(jié)……我的天啊，多么美好。

這一偉業(yè)將如何實現(xiàn)？利用病毒。

病毒專門偷偷地往細(xì)胞里注入外來的核苷酸（DNA或RNA）。這就是它們的所作所為，對它們來說相當(dāng)容易。這些小混蛋。

但是，我們能確保安全有效地利用病毒嗎？如果你設(shè)計一個病毒并給它攜帶一個好的基因，再把這個好基因投送到細(xì)胞需要整合它的區(qū)域（如在視網(wǎng)膜上用于修復(fù)視力），這就好了。你已經(jīng)把病毒改造成了一個不需要小費(fèi)的基因投遞員了。

倘若你想想這種情況――是的，我知道這種情況是許多僵尸電影的開頭――針對所有疾病的新奇療法已被發(fā)現(xiàn)，第二天每個人都在相互吃人，一個個行尸走肉蹣跚在冷清的城市街道。饒了他們吧，我們又沒能給予他們病毒基因使其組織復(fù)活或者大腦腐朽。這些并不存在，因而制造這些僵尸的可能性很小。

你該把你的狂熱癥聚焦到《千鈞一發(fā)》這部科幻影片，它是我們所有已知的遺傳學(xué)未來。萬一你沒看過這部電影（我不能肯定它是不是流行文化的先決條件），我得告訴你，未來的人們不再遵循隨機(jī)遺傳來孕育后代：卵子會使任何都爭取到機(jī)會，從而左右孩子的未來。不，不，不！人們?nèi)ミM(jìn)行遺傳咨詢，選擇他們想要遺傳給孩子的基因，找機(jī)會糾正他們的任何遺傳“錯誤”。

結(jié)果，每個人既漂亮又聰明，沒有人需要眼鏡。我不是說我的近視本身是令人羨慕的，這個重要的劇情是因為伊桑?霍克（Ethan Hawke）――“自然”繁殖的產(chǎn)物，他視力不好，需要校正。不過，他堅信任何人都不需要戴眼鏡，因為這個世界上所有完美遺傳的人的任何缺陷都將被社會淘汰！伊桑，不要讓任何人知道你正戴著隱形眼鏡！ 小心！千萬不要！

新生兒的DNA被測序，同時伴隨著一張印有將來會患疾病的出生條，并附有死亡時間和原因，雖然這樣的未來可能不會很快發(fā)生，但或許真的就是這樣。就像我已在書中多次說過的：你的基因并不是一切。你的人生發(fā)生什么還得依賴于你做了什么，你在哪里生活，吃了什么，讀了什么書等大量的事情。即使未來我們知道了深藏在DNA寶盒里的每一個秘密，你也不能確定某個人的死亡年齡，也許他們哪一天就被公共汽車撞飛了。

當(dāng)我們能測定我們的DNA序列時（雖然我們不能在產(chǎn)房中干這件事），將會發(fā)生什么呢？我們該如何照料自己呢？醫(yī)生能用你的遺傳病史為你的醫(yī)療保健做出很好的決定，個人則將看清楚他們所隱藏的自我。

我們看到這樣的苗頭：有些人一旦檢測到攜帶乳腺癌基因，就立馬選擇切除雙乳，這也許是遺傳信息決定中最沖動的形式。它暴露出我們?nèi)祟惖幕締栴}：我們是問題解決者。一旦有什么新的遺傳學(xué)發(fā)現(xiàn)就意味著我們得采取些行動。我傾向于患乳腺癌嗎？馬上把雙乳切掉。我有發(fā)展為糖尿病的風(fēng)險嗎？我不吃任何生日蛋糕，謝謝。我35歲就會徹底變成禿頭嗎？永葆青春需要花多少錢呢？

什么時候合理的預(yù)防措施才能終止這些妄想癥和過激行為呢？我們正在努力解決這個問題。但我還要告訴你一件事：人們需要弄清楚遺傳學(xué)的基本原理才能做出決定。我們的身體如何運(yùn)行？我們的基因如何導(dǎo)致特征產(chǎn)生？為什么DNA如此懶惰？對此，我們還需要廣博而精妙的理解。

篇5

關(guān)鍵詞：遺傳標(biāo)記 遺傳學(xué)實驗 SSR 棗樹 分子遺傳

Application and practice of SSR marker in the teaching of genetics experiment

Pang Xiaoming， Li Yingyue

Beijing forestry university， Beijing， 100083， China

Abstract： The well-designed experiment is a successful case of making full use of scientific research achievements in the teaching of genetic experiment， which includes the experiment of DNA fingerprinting construction and paternity analysis of the seedlings. Through the experiment， the students will have the experience of PCR technology， DNA isolation and the separation of DNA by different methods. Furthermore， the involvement in the experiment will help to strengthen several important concepts in the genetics including gene locus/allele， heterozygosity/homozygosity， diploid/triploid， the Mendelian inheritance laws and DNA fingerprinting etc. Taken together， the experiment will be important to invoke the interest to learn the course for the students.

Key words： genetic marker； genetic experiment； SSR； jujube； molecular genetics

“DNA指紋”是指可以利用DNA差異來進(jìn)行與傳統(tǒng)指紋相似的個體身份識別。DNA指紋是以DNA的多態(tài)性為基礎(chǔ)。SSR（Simple sequence repeat，簡單重復(fù)序列），又稱微衛(wèi)星DNA，一般是由2～6個核苷酸堿基組成的基序并串聯(lián)而成的DNA序列，在真核生物基因組中廣泛存在。SSR標(biāo)記具有多態(tài)性高、實驗操作簡單、穩(wěn)定性好、可重復(fù)性高、對DNA模板質(zhì)量和數(shù)量要求均較低的共顯性標(biāo)記，現(xiàn)廣泛應(yīng)用于親本分析、遺傳多樣性研究、指紋圖譜和遺傳圖譜構(gòu)建等方面，是一種目前發(fā)展較為成熟的分子標(biāo)記技術(shù)[1]。

在植物的遺傳及育種試驗和實踐中（如實生選種中），獲得的子代苗母本來源是確切知道的，但經(jīng)常缺乏父本信息。利用共顯性分子標(biāo)記技術(shù)結(jié)合統(tǒng)計分析方法可以幫助我們尋找可能的父本來源。父本分析（Paternity analysis）對了解群體間或世代間的基因流動及性別選擇適合度有重要的理論意義[2]。SSR的高分辨力及其共顯性遺傳特點使其成為雜交種親本鑒定使用最多的標(biāo)記。

常用的父本分析方法包括排除分析法、最大似然性分析法和父性拆分法等，在植物群體中利用親本排除法進(jìn)行父本分析的例子較多[2]。排除分析法根據(jù)孟德爾遺傳規(guī)律檢測母本與可疑父本基因型組合能否產(chǎn)生子代基因型，否則排除相應(yīng)可疑父本。另外，也可以利用軟件Cervus 3.0進(jìn)行分析。Cervus 3.0是一款使用共顯性標(biāo)記的軟件，是Marshall于1998年開發(fā)的，這款軟件可以鑒定單親本未知或雙親本未知的情況，基于最大似然法進(jìn)行親本分析，通過等位基因頻率來計算各個非排除父本作為親生父本的概率，進(jìn)而確定最大可能的父本。用LOD值來進(jìn)行結(jié)果分析。由于便于操作，是目前最普遍應(yīng)用的親本分析軟件[3]。

該實驗是體現(xiàn)遺傳學(xué)原理和技術(shù)在生產(chǎn)和生活中應(yīng)用的例子，可達(dá)到鞏固和學(xué)習(xí)如下重要知識點的目的：（1）通過提取棗樹DNA，熟悉植物DNA的提取步驟；（2）鞏固分離定律和自由組合定律的學(xué)習(xí)；（3）鞏固PCR技術(shù)原理；（4）通過SSR標(biāo)記的檢測，掌握SSR標(biāo)記的原理、檢測技術(shù)和應(yīng)用；（5）通過二倍體和多倍體基因型差異，鞏固復(fù)等位基因和基因座等概念；（6）學(xué)習(xí)利用SSR標(biāo)記進(jìn)行親子鑒定的原理和技術(shù)。學(xué)生通過實驗了解到遺傳學(xué)技術(shù)和理論知識可解決生產(chǎn)生活中的具體問題，可有效調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)遺傳學(xué)知識和技術(shù)的興趣和熱情，有助于消除科學(xué)研究高不可攀的心理，激發(fā)學(xué)生對基本實驗和科學(xué)研究的興趣，增強(qiáng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力。

1 實驗材料及試劑

1.1 實驗材料

冬棗、映山紅、贊皇大棗（3n）、梨棗、柿餅棗和辣椒棗及6個不同的雜交后代基因型（已知母本為冬棗，假定父本未知）共12個基因型的植物材料。

1.2 實驗試劑

PCR MIX（北京博邁德科技發(fā)展有限公司），6～8對SSR引物，瓊脂糖，DNA分子量標(biāo)準(zhǔn)，ddH2O，溴酚藍(lán)加樣緩沖液，5×TBE濃貯液〔稱取27.5 g硼酸與54 g Tris堿，稱量20 ml EDTA（0.5 mol/L），加入蒸餾水定容至1 000 mL，待溶解后室溫保存待用〕，使用時稀釋為0.5×TBE，Goldviewer II（染液）等。

2 實驗方法

2.1 實驗儀器

微量移液器，小型離心機(jī)，恒溫水浴鍋，PCR儀，電泳儀，紫外透射儀，照相機(jī)或（國產(chǎn)凝膠成像系統(tǒng)），槍頭和離心管（使用前高溫滅菌）。

2.2 實驗步驟

（1）DNA提取：從我校實驗苗圃采集各植物材料葉片，對各樣品進(jìn)行準(zhǔn)確編號記錄，應(yīng)用CTAB法或試劑盒法提取總DNA。

（2）DNA質(zhì)量檢測：取5μL DNA樣品混合1μL 6×Loading Buffer，用0.5×TBE液配制0.8%瓊脂糖凝膠對總DNA進(jìn)行電泳質(zhì)量檢測；取3 μLDNA樣品液，在超微量紫外分光光度計上測量其DNA含量（μg/mL）、A260 nm/A280 nm的值及其在260 nm處的吸收峰，檢測DNA的純度，對DNA進(jìn)行稀釋，直至工作濃度10 ng/μL。

（3）SSR-PCR擴(kuò)增：應(yīng)用6對SSR引物（見表1）進(jìn)行PCR反應(yīng)[4]，引物由北京金唯智生物公司合成。熒光引物為M13（-21）-ROX：TGTAAA ACGACGGCCAGT。

表1 SSR引物信息表

20.0 μL PCR反應(yīng)體系包括：2×PCR MIX（10 μL）、DNA模板（1.0 μL），1?M上游引物（1.0 ul），1?M下游引物（1.0 μL）和ddH2O（7.0 μL）。如果采用毛細(xì)管測序電泳檢測，則體系中加入1 ?M的M13引物3.2 μL。按上述體系混合好后，PCR程序設(shè)置如下：94℃ 5min；94℃ 30s-55℃（相應(yīng)退火溫度）30s-72℃ 45s，30個循環(huán)；94℃ 30s-53℃ 30s-72℃ 30s，8個循環(huán)；72℃ 10min；4℃ forever。

（4）擴(kuò)增產(chǎn)物檢測：擴(kuò)增結(jié)果按照公司提供的手冊進(jìn)行ABI Prism 3730XL型測序儀測序檢測，所得數(shù)據(jù)利用GeneMarker V1.75軟件進(jìn)行讀取?；蛘卟捎?%瓊脂糖凝膠電泳進(jìn)行檢測：用1×TBE液配制70 mL+3.5 μL Goldviewer II；每管加入5 μL溴酚藍(lán)上樣緩沖液，瞬時離心取10 μL擴(kuò)增產(chǎn)物上樣；穩(wěn)壓100V，電泳1～1.5 h；UVP凝膠成像系統(tǒng)觀察電泳結(jié)果并拍照。

2.3 分析結(jié)果

圖示各品種的基因型，計算相關(guān)指標(biāo)或采用軟件分析確定子代的未知父本；當(dāng)用于檢驗的位點間非連鎖遺傳時，每一個位點可以計算出一個父權(quán)指數(shù)PI（paternity index）值（疑似父親獲得父權(quán)的可能性與失去父權(quán)可能性的比值，也稱為非父排除率），多位點的累積PI值（CPI）等于各位點PI值的乘積，計算公式為：CPI=PI1×PI2×PI3×…×PIn（1，2，3…n代表第1，2，3…n個位點的PI值）。由PI值得到的相對親權(quán)概率RCP=[CPI/（CPI+1）]×100%≥99.73%時，可認(rèn)為疑似親本得到父權(quán)，RCP

3 實驗結(jié)果

微衛(wèi)星位點BFU0277的基因分型峰圖如圖1所示。分型結(jié)果理想，可以較為準(zhǔn)確地判斷等位基因大小。由圖1可知贊皇大棗含三等位基因，驗證的基三倍體的特點，其余樣品為二倍體。二倍體樣品中除梨棗是純合體以外，其他樣品為雜合體。對除贊皇大棗以外的其他個體共分析了8對SSR引物，每個個體的基因型見表2。從表2可以看出，11個個體在這8個基因座的基因型是不一樣的，這也構(gòu)成了區(qū)分這11個樣品的SSR指紋圖譜。

圖1 12個樣品在BFU0277號引物中的毛細(xì)管電泳檢測圖

表2 11個樣品在8個基因座的SSR基因型

子代1～5的母本為冬棗，通過排除分析法，子代1～4不可能以柿餅棗、辣椒棗或梨棗為父本，因為SSR等位基因遺傳違反孟德爾遺傳規(guī)律，子代出現(xiàn)與這幾個疑似親本完全不同的等位基因位點，排除它們之間有親緣關(guān)系。而映山紅不能排除為父本。按照方法中所述公式計算CPI和RCP，結(jié)果見表3，可推測映山紅為子代1～4的父本。對于子代5，所有的可能父本都被排除，因此在供選材料中沒有子代5的父本。而子代6為雙親都未知的個體，通過排除法發(fā)現(xiàn)，供選親本中沒有合適的樣本可能為其父母本。

表3 4個子代的父本分析指標(biāo)

由Cervus 3.0軟件分析發(fā)現(xiàn)，子代1～4的父本為映山紅的LOD值見表3，4個LOD值都大于零，與RCP計算結(jié)果相一致。對于子代5，所有的可能父本的LOD值都為負(fù)值；對于子代6，各種父母本組合的LOD值均為負(fù)值。因此，與排除法所得的結(jié)果相一致，疑似親本中沒有這兩個個體的父（母）本。

4 結(jié)束語

本實驗為基于課題組最新的科學(xué)研究成果設(shè)計成的學(xué)生容易操作的實驗內(nèi)容，把與實踐掛鉤的親子鑒定內(nèi)容設(shè)計到實驗中，可以增加學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣[6]。根據(jù)實驗結(jié)果我們看到，本實驗涉及基因位點/等位基因、純合體/雜合體、二倍體/三倍體、孟德爾遺傳規(guī)律和DNA指紋圖譜等多個（對）重要的遺傳學(xué)概念，使學(xué)生能形象地掌握相關(guān)概念。

根據(jù)學(xué)生專業(yè)和課時長短的不同，教師可以對實驗內(nèi)容有選擇地進(jìn)行。生物科學(xué)和技術(shù)類專業(yè)課時較長，可以選擇用常規(guī)的CTAB方法進(jìn)行DNA提取；而農(nóng)業(yè)和林業(yè)等應(yīng)用性專業(yè)學(xué)時相對較短，可采用試劑盒進(jìn)行DNA提取，以節(jié)省時間。如果時間和實驗經(jīng)費(fèi)允許，SSR的產(chǎn)物檢測可采用毛細(xì)管電泳的方法。而凝膠電泳的方法相對便宜，時間短，而且可以更好地鍛煉學(xué)生的動手操作能力，有利于學(xué)生在實驗過程中自信心的培養(yǎng)。

參考文獻(xiàn)

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[2] 張冬梅，沈熙環(huán)，張華新.林木群體基因流及父本分析的研究進(jìn)展[J].林業(yè)科學(xué)研究，2003，16（4）：488-494.

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[4] 王斯琪，唐詩哲，孔德倉.利用SSR標(biāo)記進(jìn)行棗樹子代苗父本鑒定[J].園藝學(xué)報，2012，39（11）：2133-2140.

篇6

關(guān)鍵詞：概念教學(xué)；遺傳學(xué)前概念；前概念成因

中圖分類號：G427文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1992-7711（2014）11-085-1本文中，前概念指的是學(xué)生在習(xí)得某一科學(xué)概念之前，通過自己的觀察、實踐與體驗產(chǎn)生的對該概念的理解和認(rèn)識。學(xué)生在學(xué)習(xí)科學(xué)知識時，他們總是試圖將新的信息、觀念、經(jīng)驗與最適合的已有知識聯(lián)系起來。因此，對于科學(xué)概念的教學(xué)而言，發(fā)現(xiàn)學(xué)生的前概念，分析學(xué)生科學(xué)概念建構(gòu)的障礙之所在，才能采取適當(dāng)?shù)姆椒ê筒呗詭椭鷮W(xué)生由前概念向科學(xué)概念的轉(zhuǎn)變。

高中遺傳學(xué)以分子生物學(xué)為基礎(chǔ)，研究遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)、細(xì)胞學(xué)基礎(chǔ)和遺傳規(guī)律等內(nèi)容，涉及基因、染色體、細(xì)胞分裂、遺傳定律等眾多核心概念。由于遺傳學(xué)概念的抽象性和相互之間聯(lián)系的復(fù)雜性，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中形成了較多的遺傳學(xué)前概念。本文對高中生具有的遺傳學(xué)前概念進(jìn)行調(diào)查，并對前概念成因進(jìn)行了分析，為遺傳學(xué)概念教學(xué)提供參考。

一、高中生具有的遺傳學(xué)前概念

高中生在“基因”概念的學(xué)習(xí)中往往認(rèn)為“基因是染色體片段”、“DNA中有染色體，染色體上有基因”；而在學(xué)習(xí)“細(xì)胞分裂”時，學(xué)生認(rèn)為“同源染色體只出現(xiàn)在減數(shù)第一次分裂時期”、“同源染色體必須為‘X’形，且形態(tài)、大小相同并兩兩配對”等；在有關(guān)“性狀”概念的學(xué)習(xí)中，學(xué)生認(rèn)為“相對性狀是同一生物的不同性狀”、“相對性狀只能有兩種不同的表現(xiàn)類型”、“隱性基因控制的隱性性狀是不能表現(xiàn)出來的”等；學(xué)生在應(yīng)用“基因自由組合定律”時認(rèn)為“基因型YyRr的個體形成Yy、Rr兩種配子”。

二、高中生遺傳學(xué)前概念的成因

1．日常生活經(jīng)驗因素

生物學(xué)與生活的密切聯(lián)系決定了生物學(xué)前概念的一個重要來源是日常生活經(jīng)驗。學(xué)生在日常生活中通過直接觀察和感知，形成大量的感性知識。以這些感性知識為基礎(chǔ)，學(xué)生對一些日常生活現(xiàn)象作出判斷，而這些感性知識將形成日常生活概念。日常生活概念對現(xiàn)象的解釋要求以滿意為主，而科學(xué)概念追求的是對現(xiàn)象的完美解釋和預(yù)測，二者對事物本質(zhì)掌握度的要求不同導(dǎo)致學(xué)生在將日常生活概念向科學(xué)概念轉(zhuǎn)化中遇到困難，這些困難將導(dǎo)致學(xué)生形成前概念。［1］

2．社會媒體信息因素

現(xiàn)代生物技術(shù)與人們?nèi)粘Ｉ畹年P(guān)系越來越密切，普通大眾對一些生物科學(xué)的前沿技術(shù)的關(guān)注度越來越高。為了能讓更多的人理解那些深奧的生物學(xué)術(shù)語和專用名詞，媒體往往會對這些術(shù)語和名詞進(jìn)行淺顯易懂的詮釋。在這個過程中，科學(xué)概念的嚴(yán)謹(jǐn)性和精確性會被人為降低，導(dǎo)致學(xué)生從社會媒體中獲得的科學(xué)資訊和生物學(xué)概念教學(xué)中的信息存在不一致而引起前概念的產(chǎn)生。［2］

3．相關(guān)學(xué)科知識因素

生物學(xué)很多的知識與數(shù)學(xué)、化學(xué)、物理等學(xué)科有著密切的聯(lián)系。由于不同學(xué)科對同一概念的闡述有差異，或者是相關(guān)學(xué)科的背景知識還沒有學(xué)習(xí)，學(xué)生在建構(gòu)某些生物學(xué)科學(xué)概念時存在很大的困難。

例如：應(yīng)用兩大遺傳學(xué)定律計算概率的問題，數(shù)學(xué)上有關(guān)概率的內(nèi)容還沒有學(xué)習(xí)，學(xué)生對于概率的一些原理如“乘法原則”、“加法原則”常難以理解，導(dǎo)致對概率計算的問題始終是迷迷糊糊。另外，數(shù)學(xué)上有關(guān)概率的內(nèi)容幾乎不涉及“條件概率”的問題，而遺傳學(xué)概率計算很多都涉及這方面的內(nèi)容，如“生病男孩”和“男孩生病”在數(shù)學(xué)上沒有任何的不同，但在遺傳學(xué)概率計算時是顯著不同的。

4．學(xué)科概念教學(xué)因素

研究表明，教師擁有大量的科學(xué)領(lǐng)域中的前概念。在教學(xué)中，教師有時在科學(xué)用語、術(shù)語上的表達(dá)不夠嚴(yán)謹(jǐn)以及教師口語等問題都會對學(xué)生產(chǎn)生影響。而正式或非正式教材上的定義、圖表或者提供的實例不夠全面也會使學(xué)生產(chǎn)生歧意，從而導(dǎo)致前概念的產(chǎn)生。

例如：在進(jìn)行“相對性狀”的概念學(xué)習(xí)時，老師對“同一種性狀的不同表現(xiàn)類型”進(jìn)行舉例往往都是舉兩種不同的表現(xiàn)類型，如“豌豆高莖和矮莖”、“人眼瞼形狀的單和雙”等，給學(xué)生造成同一性狀的不同表現(xiàn)類型只能是兩種，從而在判斷“人血型分A型、B型、AB型、O型”不屬于相對性狀。

5．個人認(rèn)知缺陷因素

學(xué)生在學(xué)習(xí)科學(xué)概念的過程中，由于自身的認(rèn)知缺陷導(dǎo)致前概念的產(chǎn)生。這可以表現(xiàn)在以下兩個方面：一方面學(xué)生自身的學(xué)科知識不足，往往對概念的了解不夠全面、準(zhǔn)確；另一方面學(xué)生自身的思維方式缺陷，如進(jìn)行不恰當(dāng)?shù)念惐龋揽恐庇X和想象進(jìn)行判斷等。

［參考文獻(xiàn)］

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[關(guān)鍵詞] 心力衰竭；表觀遺傳學(xué)：藥理學(xué)

[中圖分類號] R541.61 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A [文章編號] 1673-7210（2012）06（a）-0007-03

表觀遺傳學(xué)是研究基因的核苷酸序列不發(fā)生改變的情況下，基因及基因表達(dá)發(fā)生了可遺傳的變化。這些改變包括DNA的甲基化、多種形式的組蛋白修飾及小分子RNA（microRNA）等。個體間疾病易感性及治療反應(yīng)性的差異在很大程度上取決于遺傳因素[1]。然而，根據(jù)全基因組研究，筆者不得不承認(rèn)遺傳表型的改變不僅僅是核苷酸序列的變化[2-3]。表觀遺傳學(xué)與核苷酸的改變共同調(diào)控了基因的表達(dá)，因而從另一種角度解釋了個體間的差異。

表觀遺傳學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，基因及其表達(dá)的遺傳性改變不僅僅是指基因突變或基因多樣性等DNA序列的變化。已知的三種可調(diào)節(jié)基因表達(dá)的表觀遺傳學(xué)改變主要是：基因組DNA的甲基化，組蛋白修飾，非編碼RNA的調(diào)節(jié)（如microRNA）。上述機(jī)制均涉及外在因素在蛋白質(zhì)編碼序列不變的情況下仍可調(diào)節(jié)基因轉(zhuǎn)錄[4]。表觀遺傳學(xué)調(diào)節(jié)機(jī)制存在個體及組織差異性，并且可以隨年齡增長、環(huán)境及疾病狀態(tài)的改變而變化。表觀基因組在基因組表達(dá)過程中起關(guān)鍵作用，個體間基因表達(dá)的不同造成藥物不同的反應(yīng)性，這可能是通過表觀遺傳學(xué)改變進(jìn)行調(diào)節(jié)的。因此，目前認(rèn)為表觀遺傳學(xué)改變可以幫助解釋基因突變在藥物反應(yīng)中的作用，繼而在臨床醫(yī)學(xué)中發(fā)揮作用，這一迅速崛起的新學(xué)科稱為表觀遺傳藥理學(xué)。個體間藥物的反應(yīng)性不同，該學(xué)科不僅研究表觀遺傳因子在這一過程中的作用，而且旨在開發(fā)新的藥物靶點[5]。筆者認(rèn)為表觀遺傳藥理學(xué)與遺傳藥理學(xué)將共同在藥理學(xué)、臨床醫(yī)學(xué)中發(fā)揮重要作用。

目前為止，表觀遺傳藥理學(xué)的大多數(shù)研究集中于腫瘤學(xué)領(lǐng)域，例如，研究細(xì)胞色素p450在個體間表達(dá)的差異。幸運(yùn)的是，表觀遺傳學(xué)修飾的作用已被應(yīng)用于解釋其他復(fù)雜并且多源的現(xiàn)象，應(yīng)用的范圍越來越廣。在這里，筆者總結(jié)了表觀遺傳修飾在心衰及心血管疾病治療方面最新的研究。

1 表觀遺傳修飾與心力衰竭

1.1 組蛋白的修飾

龐大的真核生物基因組在高度保守的組蛋白的作用下得到了緊密的壓縮。在核小體中，基因組DNA圍繞核心組蛋白（核心組蛋白H2A、H2B、H3、H4各兩組）折疊、壓縮，形成了染色體的基本單位?；蚪MDNA與染色體蛋白的相互作用有助于轉(zhuǎn)錄因子向靶基因片段聚集，從而調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄活性[6]。通過這種機(jī)制，核小體利用其核心組蛋白的共價修飾傳遞表觀遺傳學(xué)信息。這些修飾包括組蛋白乙?；⒓谆?、磷酸化、泛素化及SUMO化修飾。核心組蛋白的氨基末端從染色質(zhì)絲上伸出來，與DNA或其他組蛋白、蛋白質(zhì)等相互作用。該末端上的賴氨酸、精氨酸殘基是組蛋白修飾的主要靶點。多數(shù)研究旨在了解賴氨酸乙?；?、甲基化的作用。事實證明，賴氨酸的乙?；饔弥饕c染色質(zhì)親和力及轉(zhuǎn)錄相關(guān)，而賴氨酸的甲基化作用取決于何種殘基被修飾。

有趣的是，正如Mano所總結(jié)的那樣，組蛋白乙?；恼{(diào)控與心肌肥厚相關(guān)。去氧腎上腺素可誘導(dǎo)心肌細(xì)胞肥大，這一過程需要乙?；D(zhuǎn)移酶介導(dǎo)的組蛋白乙?；?。與此結(jié)果相一致的研究是針對Ⅱ類組蛋白去乙?；福℉DACs）5、9的研究，其通過抑制心肌細(xì)胞增強(qiáng)因子2（MEF2）的活性進(jìn)一步阻礙致肥厚基因（pro-hypertrophic genes）的表達(dá)來發(fā)揮抗肥厚的作用。與此相反，Ⅰ類HDACs具有相當(dāng)強(qiáng)的致肥厚作用，其通過調(diào)節(jié)磷脂酰肌醇三磷酸酰胺磷酸酯酶的表達(dá)發(fā)揮作用。這意味著，HDACs在多水平上控制肌肉細(xì)胞的體積。

1.2 DNA甲基化

在真核生物中，DNA甲基化是通過將甲基團(tuán)轉(zhuǎn)移到核苷酸胞嘧啶環(huán)的5''位碳原子上完成的。在哺乳動物體內(nèi)，DNA甲基化主要發(fā)生在基因的5''-CG-3''序列，也指的是CpG雙核苷酸；人體內(nèi)，大約70%的CpGs發(fā)生甲基化。另一方面，未甲基化的CpGs存在于許多基因的5''端調(diào)控區(qū)域，以CpG島的形式出現(xiàn)。與其他DNA區(qū)域相比，CpG雙核苷酸在CpG島出現(xiàn)的概率較高。人體內(nèi)CpG島甲基化的不同是表觀遺傳學(xué)改變的組成部分。

DNA胞嘧啶甲基化有助于局部轉(zhuǎn)錄因子復(fù)合物的結(jié)合，其與組蛋白修飾共同在局部及整個基因組中影響染色體的結(jié)構(gòu)。因此，DNA甲基化的一個重要作用是調(diào)控基因的表達(dá)。在這方面，CpG島超甲基化可以使基因沉默，而低甲基化使基因發(fā)生轉(zhuǎn)錄。有人認(rèn)為，甲基化是一種穩(wěn)定遺傳的修飾，但同時它也受到環(huán)境因素的影響。如小鼠野鼠色基因位點，可以受到其上游轉(zhuǎn)座子甲基化狀態(tài)的影響。從遺傳角度來講，完全相同的親代其野鼠色基因不同的甲基化狀態(tài)可使得后代出現(xiàn)不同的毛色[7]。

最近，Kao等[8]的研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，DNA甲基化在心衰特定的基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控中發(fā)揮作用。他們發(fā)現(xiàn)促炎癥基因TNF-α可下調(diào)肌漿網(wǎng)Ca2+-ATPase（SERCA2A）的表達(dá)，這是通過增強(qiáng)SERCA2A啟動子的甲基化狀態(tài)完成的。Movassagh等[9]發(fā)現(xiàn)，在心肌病及人類心肌組織形成時甲基化的狀態(tài)是不同的。而且，他們鑒別出三個基因位點（IECAM1、PECAM1、AMOTL2），在不同的心臟樣本中，位點甲基化狀態(tài)與基因表達(dá)的調(diào)控密切相關(guān)。

1.3 MicroRNAs

MicroRNAs是短的雙鏈RNA分子，來源于細(xì)胞核及細(xì)胞質(zhì)中較大的RNA前體，其可以在基因轉(zhuǎn)錄后對基因表達(dá)發(fā)揮調(diào)節(jié)作用。miRNAs可以對30%～50%的蛋白質(zhì)編碼基因進(jìn)行調(diào)控，這一過程主要是通過與mRNA3''端未轉(zhuǎn)錄區(qū)域的堿基對進(jìn)行互補(bǔ)結(jié)合，繼而干擾轉(zhuǎn)錄，靶mRNAs可降解或暫時沉默[10]。miRNAs調(diào)節(jié)蛋白的表達(dá)是非常復(fù)雜的，多種miRNAs可以作用于同一基因，不同基因也可受到同一種miRNAs的調(diào)節(jié)。miRNAs的表達(dá)具有組織、疾病特異性。近年來，多種病理狀態(tài)下的miRNA分子標(biāo)記已被檢測出來，如各種類型的腫瘤以及多種心血管疾病[11]。

越來越多的證據(jù)表明，miRNAs與基本的細(xì)胞功能密切相關(guān)。目前，miRNAs與心衰的關(guān)系已得到明確，在過去的幾年中，該領(lǐng)域的報道層出不窮。對心血管疾病的研究主要集中于兩種心臟組織特異表達(dá)的miRNA家族（miRNA-1/miRNA-133、miRNA-208）。多項研究顯示，miRNA在健康、高血壓以及不同病因所導(dǎo)致的人、小鼠、大鼠衰竭的心臟中均有表達(dá)，Divakaran等[12]發(fā)現(xiàn)心臟特異性的miRNA-208不僅可調(diào)節(jié)心肌細(xì)胞肥大、纖維化同時可在應(yīng)激、甲退時調(diào)節(jié)β-肌球蛋白重鏈（β-MHC）的表達(dá)。這種miRNA由α-MHC基因的內(nèi)含子編碼。該基因編碼α-MHC及一種主要的心肌收縮蛋白，使心臟變大，在應(yīng)激以及激素信號作用下通過miRNA-208及其作用位點發(fā)揮調(diào)節(jié)作用。再者，定向刪除心肌特異性的miRNA，miRNA-1-2，揭示了它們在心臟中的多種功能，包括調(diào)節(jié)心臟的形態(tài)發(fā)生、電信號傳導(dǎo)及細(xì)胞周期的調(diào)控。Thum等[13]發(fā)現(xiàn)，受損心肌中miRNA標(biāo)記與胚胎心中miRNA表達(dá)的類型極為相似，這說明受損心肌中重啟了胚胎基因的表達(dá)程序。Thum等[13]另一個發(fā)現(xiàn)是miRNA-21可以調(diào)控ERK-MAP激酶途徑，這種調(diào)控在心臟成纖維細(xì)胞中尤為明顯，心肌細(xì)胞中卻沒有這種表現(xiàn)，這可以影響到心臟的結(jié)構(gòu)及功能。在成纖維細(xì)胞中，miRNA-21水平的增高可通過抑制特定基因來激活ERK激酶，經(jīng)由這種機(jī)制，miRNA-21調(diào)節(jié)了間質(zhì)纖維化、心肌肥厚。上述研究揭示了在心臟成纖維細(xì)胞中，基因調(diào)節(jié)的另一種方式是在miRNA介導(dǎo)的旁分泌水平上進(jìn)行的。

miRNA在心臟肥厚反應(yīng)中的意義得到了進(jìn)一步的研究，miRNA成為基因調(diào)控的主要調(diào)節(jié)因子。到目前為止，miRNA已被證實不僅可以影響心肌，還可以影響心臟電信號轉(zhuǎn)導(dǎo)及調(diào)節(jié)血管再生[14]。

2 表觀遺傳篩選方法

表觀基因組學(xué)示意圖不是固定的，它因細(xì)胞類型、時間的不同而不同，并且可在生理學(xué)、病理學(xué)、藥物作用情況下發(fā)生改變。因此，作為人類基因組計劃的后續(xù)工程，表觀基因組測序是一項艱巨的任務(wù)。雖然判斷基因組序列的表觀遺傳學(xué)狀態(tài)是比較容易完成的，描繪整個表觀基因組需要對數(shù)十個基因組進(jìn)行測序，覆蓋一個有機(jī)體在生命不同階段的所有細(xì)胞類型。

亞硫酸氫鹽測序法是標(biāo)測DNA甲基化類型最為準(zhǔn)確的方法。基因組DNA與亞硫酸氫鈉相作用，導(dǎo)致未甲基化的胞嘧啶脫氨基轉(zhuǎn)變成尿嘧啶，而甲基化的胞嘧啶保持不變。為觀察特定基因的甲基化狀態(tài)，用特異性引物對目的片段進(jìn)行擴(kuò)增，隨后對產(chǎn)物測序。在序列中，甲基化的胞嘧啶被標(biāo)記為Cs，未甲基化的胞嘧啶為Ts。

近來出現(xiàn)了多個對甲基化進(jìn)行定位的全基因組研究方法，它們都是以甲基化和未甲基化的CpGs對限制性內(nèi)切酶的敏感性不同為基本原理的。限制長度的基因組掃描利用兩種酶雙酶切DNA，一種是頻繁切割的甲基化非敏感性限制內(nèi)切酶，另一種是罕見的甲基化敏感性的酶如Not1，這種酶只有在非甲基化狀態(tài)時才可以酶切所識別的位點。還有一種完全不同全基因組研究方法是利用DNA芯片技術(shù)，它可以一次性標(biāo)測成千上萬的CpG島的甲基化狀態(tài)。這種方法可以用來識別CpG島，相對于正常的調(diào)控過程來說，CpG島在腫瘤組織中發(fā)生甲基化。

亞硫酸鹽轉(zhuǎn)化的替代方法是ChIP-seq方法（一種與測序相結(jié)合的染色質(zhì)免疫沉淀方法）。通過免疫共沉淀技術(shù)使得目的蛋白與DNA發(fā)生交聯(lián)，然后對DN段進(jìn)行基因組測序。這一方法可以幫助識別任何DNA相關(guān)蛋白的DNA結(jié)合位點。該技術(shù)還可以提供組蛋白修飾的信息，如乙?；?、甲基化、磷酸化、泛素化、SUMO化修飾。對ChIP技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)得到的DCS方法，是將ChIP與消減式PCR進(jìn)行偶聯(lián)。該方法旨在避免基因組片段與芯片雜交后產(chǎn)生非特異性信號。

以同樣的方式可以檢測人體病理狀態(tài)下miRNA的作用，大多數(shù)研究是利用高通量的方法分析臨床病例中總miRNA的表達(dá)情況。高通量技術(shù)是以miRNA基因芯片和real-time RCP為代表的。盡管分子間的差別給這些技術(shù)帶來了巨大的挑戰(zhàn)，但miRNA芯片最大的優(yōu)點是具有很高的特異性，而缺陷是其敏感性較低。

3 藥物可以改變表觀遺傳狀態(tài)

表觀遺傳學(xué)改變正常及疾病狀態(tài)下的表型，這可能意味著充分理解和調(diào)控表觀基因組對于人類常見疾病的防治具有重要意義。表觀遺傳學(xué)為我們提供了一個重要的窗口，來認(rèn)識環(huán)境與基因在疾病發(fā)生過程中的相互作用以如何調(diào)節(jié)這些作用達(dá)到改善人類健康的目的。

miRNA派生的反義寡核苷酸是單鏈RNA分子，對其進(jìn)行化學(xué)修飾可能是針對致病miRNA新的方法。但是這種方法困難重重，miRNA屬于密切相關(guān)的家族，且很難合成針對每一種miRNA的反義寡核苷酸。再者，一個單獨(dú)的miRNA可針對多種基因發(fā)揮作用，它們之中可能含有對心肌有益的分子。在這方面，寡核苷酸的化學(xué)修飾可能會特異性破壞miRNA與單個mRNA的作用，這可能是疾病治療良好的備選方案。每一種miRNA可以以不同的強(qiáng)度針對成百上千的基因發(fā)揮作用，所以在體內(nèi)miRNA修飾的最終作用尚不明了。最終，將miRNA拮抗劑應(yīng)用于臨床領(lǐng)域?qū)⒚媾R很多困難，這與我們在基因治療方面所遇到的極為相似，如導(dǎo)入方式、載體、特異性以及毒性等問題[15]。至少在理論上，針對特異性miRNA的方法將來可能是治療缺血性心臟病、心肌肥厚、心衰、血管再生、離子通道病的有效手段，可控制心衰的發(fā)展。

另一種方法可能是將靶DNA甲基化。一些影響基因組DNA甲基化的化學(xué)合成劑已經(jīng)應(yīng)用于臨床，例如5-氮胞嘧啶、抑制甲基轉(zhuǎn)移酶的氮胞嘧啶可以使DN段脫氨基。其它藥物是通過阻礙甲基化酶的活性而發(fā)揮抑制甲基化作用。更多信息可參照Gomez等[16]的文章。除了要開發(fā)可以調(diào)節(jié)DNA甲基化的藥物外，還需要設(shè)計可以影響組蛋白修飾的藥物。

在抗腫瘤藥物的發(fā)展過程中，組蛋白去乙?；福℉DAC）抑制劑占據(jù)著重要地位，它可以通過逆轉(zhuǎn)與腫瘤相關(guān)的異常表觀遺傳改變，繼而發(fā)揮作用。已有證據(jù)表明，在心肌肥厚時，HDAC抑制劑可修復(fù)基因表達(dá)程序。Gallo等證明體外試驗中，曲古霉素A、丁酸鈉可延緩心臟肥厚。

4 表觀遺傳學(xué)和環(huán)境

眾所周知，環(huán)境因素如毒素、飲食可以影響DNA甲基化和染色質(zhì)修飾，并且可遺傳給下一代。雌激素、抗雄激素類物質(zhì)可改變DNA甲基化狀態(tài)降低男性的生育能力，這也是可遺傳的。該假說認(rèn)為，環(huán)境因素可以改變表觀遺傳學(xué)標(biāo)記和基因表達(dá)形式，這可能在人類疾病研究中具有重要意義。常見疾病大多受到基因和環(huán)境因素的雙重影響，環(huán)境可誘導(dǎo)表觀遺傳結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，進(jìn)而將基因和環(huán)境因素聯(lián)系起來[17]。

年齡在基因與環(huán)境相互作用中發(fā)揮重要作用。常見病的發(fā)病率隨著年齡的增加不斷增高，這與在人的一生中表觀遺傳學(xué)改變不斷累積有關(guān)。有研究發(fā)現(xiàn)，相對于年輕者而言，年長的同卵雙胞胎體內(nèi)總DNA甲基化及組蛋白H3K9乙?；乃捷^高，但該研究沒有檢測同一個體中表觀遺傳學(xué)改變隨時間變化的情況。

5 結(jié)論

表觀遺傳學(xué)為研究個體在臨床療效、藥物反應(yīng)及毒性間的差異，以及發(fā)現(xiàn)新的藥物治療靶點等方面開拓了更為廣闊的空間。隨著人類表觀基因組工程的開展，表觀遺傳學(xué)機(jī)制得到不斷完善，這有助于更為充分地了解人類疾病和表觀遺傳藥物的一系列分子靶點。表觀遺傳藥理學(xué)已被應(yīng)用于腫瘤學(xué)領(lǐng)域，對于心血管疾病的表觀遺傳學(xué)研究不斷增多，尤其是在miRNA方面的研究最為突出。Mishra等[18]清楚地描述了心血管疾病微觀RNA組學(xué)的最新進(jìn)展，以及miRNA作為一種潛在治療靶點或藥物制劑的前景。

表觀基因組學(xué)在健康或疾病狀態(tài)下表現(xiàn)型的形成過程中發(fā)揮重要作用，這可能意味著充分認(rèn)識和合理調(diào)控表觀基因?qū)τ谌祟惓Ｒ姴〉姆乐尉哂兄匾饬x。

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篇8

定制嬰兒是一個不太全面的說法，其本質(zhì)是針對那些不孕不育而且有遺傳病的夫婦而量身定做，孕育一個沒有疾病的健康孩子的技術(shù)或手段。定制嬰兒目前是用全基因組測序技術(shù)對體外受精胚胎進(jìn)行遺傳學(xué)診斷，選擇一個健康的胚胎植入母親體內(nèi)孕育，最后分娩出健康的孩子。

檢測基因的技術(shù)

定制嬰兒的原理如同選種育種一樣，需要對受精卵或胚胎進(jìn)行基因和基因組檢測，以確認(rèn)受精卵是健康的，然后才能植入母體進(jìn)行孕育。檢測基因和基因組有多種方式，其中有兩種主要方式：一是胚胎植入前遺傳學(xué)診斷（PGD），二是胚胎植入前遺傳學(xué)篩查（PGS）。

胚胎植入前遺傳學(xué)診斷是檢測幾個基因的突變，即檢測與遺傳病相關(guān)的基因，也就是基因檢測。胚胎植入前遺傳學(xué)篩查是檢查整個染色體，也就是全基因組測序。

人類的基因組約有30億對堿基，因此全基因組測序需要有高效的方法才能快速和全面檢測基因組中哪些基因是正常的，哪些基因是異常的，從而選擇正常的胚胎植入母體進(jìn)行孕育。同時，全基因組測序還需要結(jié)合其他方法，如多聚酶鏈反應(yīng)（PCR），才能做到對基因組的全面和準(zhǔn)確測序。

現(xiàn)在，研究人員創(chuàng)造了一種更先進(jìn)和有效的全基因組測序方法，即多重退火環(huán)狀循環(huán)擴(kuò)增法，是利用對全基因組擴(kuò)增進(jìn)行檢測。

研究人員通過這種方法檢測胚胎的基因組，已經(jīng)為一些夫婦定制了健康嬰兒，避免了把遺傳病遺傳給后代。

讓后代不再耳聾

2013年，山東的一對夫妻帶著5歲的孩子來到北京總醫(yī)院（301醫(yī)院）就診，他們的聽力完全正常，但孩子患有先天性耳聾，夫妻倆百思不得其解。通過檢查發(fā)現(xiàn)，原來夫妻均是常染色體隱性基因攜帶者，他們都攜帶了SLC26A4突變基因，使得他們的孩子成為先天性耳聾患者，孩子只能植入人工耳蝸才有聽力。

后來，夫妻二人希望再生育一名健康的后代，但是，由于他們都帶有耳聾的突變基因，生育的后代中有25%的概率為耳聾患者，風(fēng)險極高。如果自然孕育，再生下一名耳聾孩子怎么辦？在這樣的憂慮下，夫妻倆只好暫時打消了自然懷孕的念頭。

欣慰的是，他們后來知道301醫(yī)院的戴樸教授團(tuán)隊在耳聾基因的胚胎植入前遺傳學(xué)診斷中有辦法排除含有致病基因的胚胎，能篩選出正常的胚胎植入母體孕育，從而獲得健康的后代。于是夫妻再次到301醫(yī)院求醫(yī)。

戴樸團(tuán)隊所采用的基因組檢測技術(shù)就是多重退火環(huán)狀循環(huán)擴(kuò)增法。他們提取這對夫婦的生殖細(xì)胞進(jìn)行人工受精，共獲得17個胚胎，在體外培養(yǎng)至第5天，每個胚胎選取3～5個囊胚滋養(yǎng)層細(xì)胞進(jìn)行多重退火環(huán)狀循環(huán)擴(kuò)增法檢測，最后選擇了2個優(yōu)質(zhì)健康胚胎成功植入母體并孕育。2015年12月10日，一對健康的雙胞胎在301醫(yī)院誕生。經(jīng)新生兒聽力篩查及臍帶血基因檢查，證明兩個孩子是聽力正常的健康寶寶。

通過文獻(xiàn)查閱發(fā)現(xiàn)，這是全球范圍利用多重退火環(huán)狀循環(huán)擴(kuò)增法檢測為攜帶有耳聾致病基因的夫妻定制的第一對健康孩子。利用這一技術(shù)，301醫(yī)院的戴樸團(tuán)隊又為一對來自河北唐山農(nóng)村的夫妻定制了一名健康的孩子。這對夫妻10年前生下一個患有先天性耳聾的女兒，由于經(jīng)濟(jì)困難，沒有條件給孩子做人工耳蝸手術(shù)，孩子一直靠助聽器生活。但是，他們更渴望有一個健康的寶寶。后來他們也有兩次自然懷孕，但產(chǎn)前診斷都表明腹中的孩子帶有耳聾基因，生下來都會耳聾，也因此都做了引產(chǎn)，是在懷孕將近6個月時進(jìn)行的，給他們帶來極大的痛苦。

現(xiàn)在，301醫(yī)院研究團(tuán)隊已經(jīng)讓這對夫婦中的妻子懷上一個健康的孩子。產(chǎn)前診斷證明腹中的孩子只攜帶一個與他父親一樣的致病基因，但不會出現(xiàn)耳聾癥狀。2016年，這個家庭將誕生一個聽力正常的健康新生兒。

避免遺傳性多發(fā)性骨軟骨瘤孩子出生

有一種遺傳病稱為遺傳性多發(fā)性骨軟骨瘤，盡管這樣的患者不多，但一旦患有這種疾病并結(jié)婚生子，就有可能把疾病遺傳給孩子。現(xiàn)在，患這種病的一名男性從小時候開始每隔一段時間骨頭上就長一個瘤子，這種疾病是由一個基因發(fā)生單堿基雜合缺失導(dǎo)致。這名男子已結(jié)婚，妻子健康無病。兩人希望生育一個健康的后代，但是，如果自然懷孕，兩人的后代會有50%的概率患病。如果能對其胚胎進(jìn)行多重退火環(huán)狀循環(huán)擴(kuò)增法測序，找到?jīng)]有致病基因的健康胚胎并植入妻子子宮孕育，他們就會獲得健康的后代。

夫妻二人于2013年5月來到北醫(yī)三院生殖醫(yī)學(xué)中心就診，期望通過胚胎基因診斷，幫助他們挑選正常胚胎，不要讓自己的孩子也患上同樣的疾病。多重退火環(huán)狀循環(huán)擴(kuò)增法的本質(zhì)是，對單細(xì)胞全基因組均勻放大進(jìn)行檢測。

研究人員采用夫妻二人的生殖細(xì)胞進(jìn)行體外受精，獲得了18枚質(zhì)量好的胚胎。隨后研究人員利用顯微操作技術(shù)從中獲得極少量細(xì)胞，再采用多重退火環(huán)狀循環(huán)擴(kuò)增法，將這些極少量胚胎細(xì)胞中的DNA均勻擴(kuò)增上百萬倍，從而滿足基因分析的需求。研究人員再結(jié)合多聚酶鏈反應(yīng)技術(shù)和高通量測序技術(shù)，經(jīng)過低深度測序，同時觀察到全部染色體數(shù)目及結(jié)構(gòu)是否異常，實現(xiàn)了準(zhǔn)確的、單位點的關(guān)鍵基因檢測。

最終研究人員選取了18枚胚胎中3枚既不包含致病位點又不包含新發(fā)現(xiàn)的突變位點，同時染色體正常的胚胎。2013年12月29日，研究人員把3枚胚胎中質(zhì)量最好的1枚移植到患病男子的妻子的子宮內(nèi)，胚胎成功著床，發(fā)育正常。在胚胎發(fā)育初期，又進(jìn)行羊水細(xì)胞基因檢測，表明染色體正常，并且不含遺傳性多發(fā)性骨軟骨瘤遺傳病基因。2014年9月19日，一名健康的嬰兒順利娩出，嬰兒體重4030克，身長53厘米。隨后的臍血基因檢測再次證實，嬰兒不含致病基因位點。

《暮光之城》和吸血鬼

現(xiàn)在，多重退火環(huán)狀循環(huán)擴(kuò)增法檢測基因組還能讓外貌像吸血鬼一樣的病人獲得健康的后代。有一種疾病稱為少汗型外胚層發(fā)育不良癥（又稱先天性外胚層發(fā)育不良綜合征），是一類相對常見的遺傳性綜合性疾病，此類患者由于種種癥狀而使外貌像吸血鬼一樣。

先天性外胚層發(fā)育不良綜合征發(fā)病率為十萬分之一，常見于男性，因為該病雖然也存在常染色體顯性或隱性遺傳，但較為罕見，多以X染色體連鎖隱性方式遺傳。這種病的患者汗腺缺少、皮膚干燥少汗、體溫調(diào)節(jié)障礙、不能耐受高溫、身體易發(fā)熱。先天性外胚層發(fā)育不良綜合征還有其他癥狀，如皮膚干燥，皺紋多，頭發(fā)干枯稀少，眉毛睫毛稀疏，指趾甲發(fā)育不良（鈣化不良、不完整或缺失），掌跖過度角化。

患者的前額突出，鼻梁塌陷（俗稱鞍鼻），嘴唇外翻，眼周口周色素沉積，面下1/3短，面型蒼老。更重要的是，該病患者的乳牙或恒牙先天性缺失，有的是單個牙缺失，也有的是多個牙缺失和全部牙缺失;缺牙區(qū)牙槽嵴常常發(fā)育不良，表現(xiàn)為低平、尖銳;余留的牙多為錐形牙，牙間隙大;唾液腺可同樣由于發(fā)育不良致唾液減少、黏膜干燥。

先天性外胚層發(fā)育不良綜合征患者也有其他表現(xiàn)，如淚腺發(fā)育障礙、視光敏感、視力下降、聽力障礙、慢性鼻炎、鼻咽橫紋肌肉瘤、唇腭裂、吞咽困難、發(fā)音困難、免疫功能下降、呼吸道感染、身材矮小、發(fā)育不良等。

這些面部特征讓患者很像影視屏幕上的吸血鬼。美國作家斯蒂芬妮?梅爾寫了一部恐怖但是浪漫的小說《暮光之城》，該小說被拍成電影，描寫的是高中學(xué)生貝拉與青春帥氣的吸血鬼愛德華的浪漫愛情故事?，F(xiàn)實中的英國男孩喬治和西蒙兄弟患有先天性外胚層發(fā)育不良綜合征，他們的臉色灰白，不能暴露在陽光下并且長有尖利的牙齒，這使得他們看起來酷似“吸血鬼”。而且他們也不能進(jìn)行任何運(yùn)動，因為呼吸急促會導(dǎo)致他們昏迷。由此，兄弟倆備受同學(xué)嘲笑，但是由于《暮光之城》系列電影的走紅，他們的吸血鬼外形很受同學(xué)的歡迎。

不過，患病是一件痛苦的事，能避免這種病遺傳給后代才是治本的方法。現(xiàn)在，利用多重退火環(huán)狀循環(huán)擴(kuò)增法可以讓患有這種病的夫婦生育健康的后代。該病的致病基因在X染色體上，是隱性基因。如果生男孩，患病概率是50%;如果生女孩則不會發(fā)病，但有50%的概率攜帶這種致病基因。

現(xiàn)在，中國有一對夫婦，妻子攜帶先天性外胚層發(fā)育不良綜合征致病基因，但丈夫的基因正常。他們已經(jīng)有了一個遺傳了這種疾病的兒子，無頭發(fā)、無汗腺、無牙齒，智力水平較低，也影響到肢體活動，不能站立，需要專人照顧。為此，夫婦求助于北醫(yī)三院生殖醫(yī)學(xué)中心，希望能再孕育一個健康的孩子。研究人員采用多重退火環(huán)狀循環(huán)擴(kuò)增法進(jìn)行基因篩選，選出一個染色體正常且不含致病基因的胚胎并移植到妻子的子宮孕育。2014年11月30日，一名健康、漂亮的不會患先天性外胚層發(fā)育不良綜合征的女嬰誕生。

顯然，這就是定制嬰兒的成果。此外，運(yùn)用這一技術(shù)，還可以定制出不會患脊肌萎縮癥的后代。一對夫婦雙方都攜帶脊肌萎縮癥致病基因，他們想要孩子，又擔(dān)心把疾病遺傳給孩子，也求助于北醫(yī)三院生殖醫(yī)學(xué)中心。通過多重退火環(huán)狀循環(huán)擴(kuò)增法進(jìn)行基因篩選，研究人員幫他們篩選了一個健康的胚胎進(jìn)行孕育，2016年就會有一個健康的孩子誕生。

定制嬰兒的擴(kuò)大

定制嬰兒不僅可以讓那些有遺傳病的夫婦獲得健康的孩子，而且，現(xiàn)在定制嬰兒也擴(kuò)大到有明顯癌癥遺傳的夫妻，可以通過定制嬰兒讓他們的孩子去除癌癥基因，在未來不患癌癥。

例如，視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤是兒童最常見的原發(fā)性眼癌，也是兒童第三位最常見的癌癥。由于這一癌癥有明確的基因突變，因此具有一定的遺傳性，即在童年曾患過這種癌癥的夫妻如果生育孩子，很可能把視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤遺傳給后代。對視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤患者基因組研究發(fā)現(xiàn)，約35%～40%的患者的生殖系存在RB1基因突變，這也是導(dǎo)致后代極容易發(fā)生癌癥的主要原因。

但是，如果能通過胚胎植入前遺傳學(xué)診斷技術(shù)對胚胎進(jìn)行基因篩選，以排除患病基因，把沒有致癌基因的胚胎植入妻子的子宮進(jìn)行孕育，就可以生育健康的后代。這種定制的嬰兒也即是無癌嬰兒。現(xiàn)在，中國中信湘雅生殖與遺傳專科醫(yī)院的醫(yī)護(hù)人員已經(jīng)能定制這樣的無癌嬰兒了。

一對夫妻結(jié)婚后希望生育孩子，但是丈夫擔(dān)心生下的孩子可能會患癌，因為丈夫在兩歲時患視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤而摘除了病變的右眼。檢查也證實了丈夫的擔(dān)心不無道理，因為對其進(jìn)行基因檢測時確認(rèn)，他的RB1基因在9號外顯子上存在一個缺失突變，導(dǎo)致蛋白編碼錯誤，有造成后代惡性腫瘤高發(fā)的風(fēng)險。

這個基因位于人類染色體13q14位置的RB1。原來它是一個抑癌基因，但時常會因多種原因發(fā)生突變并失活，這一基因失活后極可能導(dǎo)致視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤。對此，醫(yī)院采用輔助生殖技術(shù)與PGD技術(shù)相結(jié)合，把丈夫的與妻子的卵子進(jìn)行體外受精獲得多個胚胎，然后進(jìn)行篩查，把不存在視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤突變基因的健康胚胎移植入妻子的子宮孕育。

2015年3月，這對夫妻獲得了一名健康的孩子。雖然研究人員不能百分之百地?fù)?dān)保未來這名孩子不會患視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤，但是由于清除了致病基因，孩子未來患這種癌癥的概率已大幅降低。

所以，定制嬰兒也可以擴(kuò)展到對有癌癥遺傳基因的家庭定制無癌寶寶。例如，對遺傳性胃癌、腎癌、胰腺癌、前列腺癌、子宮內(nèi)膜癌及視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤等腫瘤疾病開展生殖前遺傳診斷和篩查，讓那些攜帶有這些癌癥基因的夫婦定制健康的后代。

定制嬰兒的界限

目前的定制嬰兒會受到多種條件限制，主要的限制是，只是局限于那些查明有遺傳性疾病的夫婦，因此，這種定制嬰兒只是治療疾病的手段，而非對人類自然生殖的革新或取代人類自然生殖。第二種限制是，這類定制基本只限于夫妻范圍，而非轉(zhuǎn)基因。也就是說，黑人想要生育金發(fā)碧眼的嬰兒是不可能的，因為受技術(shù)和倫理限制，不能轉(zhuǎn)入歐美人為金發(fā)碧眼編碼的基因。

但是，定制嬰兒往前走一步，就可能讓界線不太分明。例如，通過全基因組測序技術(shù)進(jìn)行的胚胎植入前遺傳學(xué)診斷是查出有遺傳疾病基因，從而排除致病基因，讓一個家庭獲得健康的孩子。

但是，從胚胎植入前遺傳學(xué)診斷還可以向前推進(jìn)到胚胎植入前遺傳學(xué)篩查，讓那些不孕和有自然流產(chǎn)史的女性能懷孕，并能產(chǎn)下沒有先天畸形，也不會有智力低下與發(fā)育遲緩的孩子。遺傳學(xué)診斷與遺傳學(xué)篩查只是“診斷”與“篩查”一個詞的區(qū)別，但篩查中卻包含了優(yōu)生的因素，因為通過篩查可以讓含有更優(yōu)秀基因的胚胎孕育，從而獲得更為聰明和健康的后代。

篇9

事實上，“定制嬰兒”并不是什么新名詞。自從基因工程誕生尤其是試管嬰兒出現(xiàn)以來，對“定制嬰兒”的設(shè)想和隱憂就一直埋在科學(xué)家們心中。

“定制嬰兒”避免遺傳疾病

早在2004年，牛津詞典就收錄了這一詞條，對其作出解釋：“定制嬰兒”是那些經(jīng)由基因工程人工選擇過基因組并結(jié)合體外受精技術(shù)培育的嬰兒，以確保某種特殊的基因、特質(zhì)的存在或缺失。那時候，對嬰兒的定制主要有兩個方向―――避免遺傳疾病和性別選擇。

目前發(fā)現(xiàn)的人類單基因遺傳疾病有7000多種，其中已經(jīng)明確致病基因的有4000多種。大部分單基因遺傳疾病具有致死性、致殘性或致畸性，除部分可以治療外，多數(shù)至今尚無有效治療手段。顯然，患遺傳病的人也有組成家庭和生育后代的權(quán)利，孕育健康的后代就是他們最大的心愿。為了滿足他們的心愿，就需要定制或設(shè)計養(yǎng)育健康的后代。

說通俗些，“定制嬰兒”就是為那些不孕不育而且有遺傳病的夫婦而量身定做（孕育）一個沒有疾病的健康孩子的技術(shù)或手段。使用的方法是用全基因組測序技術(shù)對體外授精胚胎進(jìn)行遺傳學(xué)診斷，選擇一個健康的胚胎植入母親體內(nèi)孕育，最后分娩出健康的孩子。

“定制嬰兒”的原理如同選種育種一樣，需要對受精卵或胚胎進(jìn)行基因和基因組檢測，以確認(rèn)受精卵是健康的，然后才植入母體進(jìn)行孕育。檢測基因和基因組主要有兩種方式，一是胚胎植入前遺傳學(xué)診斷（PGD），二是胚胎植入前遺傳學(xué)篩查（PGS）。

胚胎植入前遺傳學(xué)診斷是檢測幾個基因的突變（和遺傳病相關(guān)的基因），也就是基因檢測。但胚胎植入前遺傳學(xué)篩選是檢查整個染色體，也就是全基因組測序。

現(xiàn)在，研究人員創(chuàng)造了一種目前更先進(jìn)和有效的全基因組測序方法，即多重退火環(huán)狀循環(huán)擴(kuò)增法，是利用對全基因組擴(kuò)增進(jìn)行檢測。研究人員通過這種方法檢測胚胎的基因組，已經(jīng)為好幾對夫婦定制了健康嬰兒，避免了把多種遺傳病遺傳給后代。

1.先天性耳聾

2013年，山東汽修廠的一對夫妻帶著5歲的孩子來到北京總醫(yī)院（301醫(yī)院）就診，他們的聽力完全正常，但孩子患有先天性耳聾，夫妻倆百思不得其解。通過檢查發(fā)現(xiàn)，原來夫妻均是常染色體隱性基因攜帶者，他們都攜帶了SLC26A4突變基因，使得他們的孩子成為先天性耳聾患者，孩子只能植入人工耳蝸才有聽力。

后來，夫妻二人希望再生育一個健康的后代，但是，由于他們都帶有耳聾的突變基因，生育的后代中有25%的概率為耳聾患者。為此，他們再次來到總醫(yī)院尋求幫助。

該院的戴樸教授所帶領(lǐng)的團(tuán)隊提取這對夫婦的生殖細(xì)胞進(jìn)行人工授精，共獲得17個胚胎，在體外培養(yǎng)至第5天，每個胚胎選取3～5個囊胚滋養(yǎng)層細(xì)胞進(jìn)行多重退火環(huán)狀循環(huán)擴(kuò)增法檢測，最后選擇了2個優(yōu)質(zhì)健康胚胎成功植入母體并孕育。2015年12月10日，本文開頭提到的一對健康的雙胞胎在301醫(yī)院誕生。經(jīng)新生兒聽力篩查及臍帶血基因檢查，證明兩個孩子是聽力正常的健康寶寶。

通過文獻(xiàn)查閱發(fā)現(xiàn)，這是全球范圍利用多重退火環(huán)狀循環(huán)擴(kuò)增法檢測，為攜帶有耳聾致病基因的夫妻定制的第一對健康的孩子。

2.遺傳性多發(fā)性骨軟骨瘤

遺傳性多發(fā)性骨軟骨瘤是一種遺傳病，是由一個基因發(fā)生單堿基雜合缺失導(dǎo)致的。

有一位男性遺傳性多發(fā)性骨軟骨瘤患者，從小時候開始每隔一段時間骨頭上就會長一個瘤子?，F(xiàn)在這名男子已結(jié)婚，妻子健康無病。兩人希望生育一個健康的后代，但是，如果自然懷孕，他們的后代會有50%的幾率患病。

2013年5月，為了能夠擁有一個健康的寶寶，夫妻二人來到北醫(yī)三院生殖醫(yī)學(xué)中心就診。

研究人員采用夫妻二人的生殖細(xì)胞進(jìn)行體外授精，獲得了18枚質(zhì)量好的胚胎。隨后，研究人員利用顯微操作技術(shù)從中獲得極少量細(xì)胞，采用單細(xì)胞基因組MALBAC擴(kuò)增技術(shù)，將這些極少量胚胎細(xì)胞中的DNA均勻擴(kuò)增上百萬倍，從而滿足基因分析的需求。研究人員再結(jié)合多聚酶鏈反應(yīng)（PCR）技術(shù)和高通量測序技術(shù)，經(jīng)過低深度測序，同時觀察到全部染色體數(shù)目及結(jié)構(gòu)是否異常，實現(xiàn)了準(zhǔn)確的、單位點的關(guān)鍵基因檢測。

最終，研究人員從18枚胚胎中選取了3枚既不包含致病位點又不包含新發(fā)現(xiàn)的突變位點，同時染色體正常的胚胎。2013年12月29日，研究人員把3枚胚胎中質(zhì)量最好的1枚移植到患病男子妻子的子宮內(nèi)，胚胎成功著床，發(fā)育正常。在胚胎發(fā)育初期，又進(jìn)行羊水細(xì)胞基因驗證，表明染色體正常，并且不含遺傳性多發(fā)性骨軟骨瘤遺傳病基因。2014年9月19日，這名健康的嬰兒順利娩出，嬰兒體重4030克，身長53厘米。隨后的臍血基因檢測再次證實，嬰兒不含致病基因位點。

3.先天性外胚層發(fā)育不良綜合征

少汗型外胚層發(fā)育不良癥（又稱先天性外胚層發(fā)育不良綜合征，Christ- Siemens- Touraine 綜合征）是一類遺傳性綜合性疾病，發(fā)病率為1∶100000，常見于男性。這種病的患者汗腺缺少，皮膚干燥少汗，體溫調(diào)節(jié)障礙，不能耐受高溫，機(jī)體易發(fā)熱，皮膚干燥，皺紋多，頭發(fā)干枯稀少，眉毛睫毛稀疏，指/趾甲發(fā)育不良（鈣化不良、不完整或缺失），掌跖過度角化。

患者的前額突出，鼻梁塌陷（俗稱“鞍鼻”），嘴唇外翻，眼周口周色素沉積，面下1/3短，面型蒼老。更重要的是，該病患者的乳牙或恒牙先天性缺失，有的是單個牙缺失，也有的是多個牙缺失和全部牙缺失；缺牙區(qū)牙槽嵴常常發(fā)育不良，表現(xiàn)為低平、尖銳；余留的牙多為錐形牙、牙間隙大。

先天性外胚層發(fā)育不良綜合征患者還有其他癥狀，如淚腺發(fā)育障礙、視光敏感、視力下降、聽力障礙、慢性鼻炎、鼻咽橫紋肌肉瘤、唇腭裂、吞咽困難、發(fā)音困難、免疫功能下降、呼吸道感染、身材矮小、發(fā)育不良等。

美國作家斯蒂芬妮?梅爾（Stephanie Meyer）寫了一本恐怖但是浪漫的小說《暮光之城》，該小說被拍成電影，描寫的是高中學(xué)生貝拉與青春帥氣的“吸血鬼”愛德華的浪漫愛情故事。英國男孩喬治和西蒙兄弟患先天性外胚層發(fā)育不良綜合征，他們的臉色灰白，不能暴露在陽光下，并且長有尖利的牙齒，這使得他們看起來酷似“吸血鬼”。而且他們也不能進(jìn)行任何運(yùn)動，因為呼吸急促會導(dǎo)致他們昏迷。由此，兄弟倆備受同學(xué)嘲笑，但是由于《暮光之城》系列電影的走紅，他們的“吸血鬼”外形竟很受同學(xué)的歡迎。

不過，患病是一件痛苦的事，避免將這種病遺傳給后代才是治本的方法。現(xiàn)在，利用多重退火環(huán)狀循環(huán)擴(kuò)增法技術(shù)可以讓患有這種病的夫婦生育健康的后代。該病的致病基因在X染色體上，是隱性基因。如果生男孩，患病幾率是50%；如果生女孩則不會發(fā)病，但有50%的幾率攜帶這種致病基因。

中國有一對夫婦，妻子攜帶先天性外胚層發(fā)育不良綜合征致病基因，但丈夫的基因正常。他們已經(jīng)有了一個遺傳了這種疾病的兒子。孩子無頭發(fā)、無汗腺、無牙齒，智力水平較低，也影響到肢體活動，不能站立，需專人照顧。為此，夫婦二人求助于北醫(yī)三院生殖醫(yī)學(xué)中心，希望能再孕育一個健康的孩子。研究人員采用多重退火環(huán)狀循環(huán)擴(kuò)增法進(jìn)行基因篩選，選出一個染色體正常且不含致病基因的胚胎，并移植到妻子的子宮孕育。2014年11月30日，一名健康、漂亮的女嬰誕生。

4.脊肌萎縮癥

運(yùn)用多重退火環(huán)狀循環(huán)擴(kuò)增法技術(shù)，還可以定制出不會患脊肌萎縮癥的后代。一對夫婦雙方都攜帶脊肌萎縮癥致病基因，他們想要孩子，又擔(dān)心把疾病遺傳給孩子，也求助于北醫(yī)三院生殖醫(yī)學(xué)中心。通過多重退火環(huán)狀循環(huán)擴(kuò)增法進(jìn)行基因篩選，研究人員幫他們篩選了一個健康的胚胎進(jìn)行孕育，2016年就會有一個健康的孩子誕生。

定制“無癌嬰兒”

現(xiàn)在，“定制嬰兒”不僅可以讓那些有遺傳病的夫婦獲得健康的孩子，而且，對于那些有明顯癌癥遺傳傾向的夫妻，可以通過“定制嬰兒”讓他們的孩子去除癌癥基因，在未來不患癌癥。

視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤是兒童中最常見的原發(fā)性眼癌，也是兒童第三位的常見癌癥。由于這一癌癥有明確的基因突變，因此具有一定的遺傳性，即在童年曾患過這種癌癥的夫妻如果生育孩子，很可能把視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤遺傳給后代。對視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤患者的基因組研究發(fā)現(xiàn)，約35%～40%的患者的生殖系存在RB1基因突變，這也是導(dǎo)致后代極容易發(fā)生癌癥的主要原因。

但是，如果能通過胚胎植入前遺傳學(xué)診斷（PGD）技術(shù)對胚胎進(jìn)行基因篩選，以排除患病基因，把沒有致癌基因的胚胎植入妻子的子宮進(jìn)行孕育，就可以生育健康的后代。這種定制的嬰兒即“無癌嬰兒”?，F(xiàn)在，中國中信湘雅生殖與遺傳?？漆t(yī)院的醫(yī)護(hù)人員已經(jīng)能定制這樣的“無癌嬰兒”了。

一對夫妻結(jié)婚后希望生育孩子，但是丈夫擔(dān)心生下的孩子可能會患癌，因為丈夫在兩歲時患視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤而摘除了病變的右眼。丈夫的擔(dān)心不無道理。因為對其進(jìn)行基因檢測時確認(rèn)，他的RB1基因在9號外顯子上存在一個缺失突變，導(dǎo)致蛋白編碼錯誤，有造成后代惡性腫瘤高發(fā)的風(fēng)險。

這個基因位于人類染色體13q14位置的RB1。原來它是一個抑癌基因，但時常會因多種原因發(fā)生突變并失活，這一基因失活后極可能導(dǎo)致視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤。對此，醫(yī)院采用輔助生殖技術(shù)與PGD技術(shù)相結(jié)合，把丈夫的與妻子的卵子進(jìn)行體外受精獲得多個胚胎，然后進(jìn)行篩查，把不存在視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤突變基因的健康胚胎移植入妻子的子宮孕育。

2015年3月，這對夫妻獲得了一個健康的孩子，因為從胚胎時期起就排除了孩子父系家族中存在并遺傳的致癌突變基因。

除此之外，這樣的“定制嬰兒”的技術(shù)還可以對遺傳性胃癌、腎癌、胰腺癌、前列腺癌、子宮內(nèi)膜癌及視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤等腫瘤疾病開展生殖前遺傳診斷和篩查，讓容易患這些癌癥的夫婦定制健康的后代。

“定制嬰兒”的倫理爭議

目前的所謂“定制嬰兒”會受到多種條件的限制，一方面只是局限于那些查明有遺傳性疾病的夫婦，因此，這種“定制嬰兒”只是治療疾病的手段，而非對人類自然生殖的革新或取代人類自然生殖；另一方面，這類定制基本只限于夫妻范圍內(nèi)，而非轉(zhuǎn)基因。也就是說，黑人想要生育金發(fā)碧眼的嬰兒是不可能的，不能人為地轉(zhuǎn)入歐美人金發(fā)碧眼編碼的基因。

“定制嬰兒”往前走一步，就可能讓界線不太分明。例如，通過全基因組測序技術(shù)進(jìn)行的胚胎植入前遺傳學(xué)診斷（PGD）是查出有遺傳疾病基因，從而排除致病基因，讓一個家庭獲得健康的孩子。但是，從PGD還可以向前推進(jìn)到胚胎植入前遺傳學(xué)篩查（PGS），讓那些不孕和自然流產(chǎn)的女性能懷孕，并能產(chǎn)下沒有先天性畸形，也不會有智力低下與發(fā)育遲緩的孩子。

遺傳學(xué)診斷與遺傳學(xué)篩查雖然只是“診斷”與“篩查”一個詞的區(qū)別，但篩查中卻包含了優(yōu)生的因素，因為通過篩查可以讓含有更優(yōu)秀基因的胚胎孕育，從而獲得更為聰明和健康的后代。

2015年底，中山大學(xué)科學(xué)家黃軍就副教授因人類胚胎基因修改研究，入選《自然》雜志評選的2015年度對全球科學(xué)界產(chǎn)生重大影響的十大人物。

早在2015年4月，中國中山大學(xué)黃軍就等人宣布，首次利用CRISPR技術(shù)成功修改人類胚胎的一個基因，該基因上的突變會導(dǎo)致地中海貧血癥。盡管黃軍就使用的是醫(yī)院丟棄的異常胚胎，而且沒有活性，但這一消息仍在國內(nèi)外引發(fā)了巨大爭議。

基因編輯技術(shù)的出現(xiàn)，讓“定制嬰兒”有了向更高級的方向發(fā)展的可能。如果一對夫妻點名要一個金發(fā)碧眼的像夢露一樣漂亮的女孩，或者像艾因斯坦一樣聰明、像斯瓦辛格一樣健壯、像博爾特一樣跑得快的男孩，這樣的完美嬰兒的定制是否可能出現(xiàn)呢？

篇10

[關(guān)鍵詞] 醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)；優(yōu)化整合；教學(xué)方法；成績評價；實踐

[中圖分類號] G642 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] A [文章編號] 1008-2549（2016） 07-0089-02 醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)是遺傳學(xué)與臨床醫(yī)學(xué)相互滲透形成的一門邊緣學(xué)科，是現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的一個新領(lǐng)域，是臨床醫(yī)學(xué)專業(yè)基礎(chǔ)課。醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)研究人類疾病和遺傳的關(guān)系，即研究遺傳病的形成機(jī)理、傳遞方式、診斷、治療、愈后、復(fù)發(fā)風(fēng)險及預(yù)防措施。它是一門發(fā)展十分迅速的新興學(xué)科，在現(xiàn)代醫(yī)學(xué)中，處于日益重要的地位。

該課程的教學(xué)內(nèi)容包括緒論、基因、染色體、單基因病、線粒體遺傳病、多基因病、染色體病、群體遺傳學(xué)、生化遺傳學(xué)、人類基因組、藥物遺傳學(xué)、腫瘤遺傳學(xué)、遺傳病診斷與遺傳病治療、遺傳病預(yù)防等。在以往的教學(xué)中由于時間緊、內(nèi)容多，往往形成了滿堂灌式的教學(xué)方法，在有限的時間內(nèi)，交給了學(xué)生大量的內(nèi)容和知識點，學(xué)生不能有效“吸收、消化”，形成了學(xué)生“囫圇吞棗”的現(xiàn)象。通過改革，我們在緒論一章中布置作業(yè)，讓學(xué)生自查相關(guān)資料，開展自主學(xué)習(xí)。整合教學(xué)內(nèi)容“基因、染色體”等 。在“單基因遺傳病”中開展PBL、CBL、啟發(fā)式和討論式教學(xué)。在“腫瘤遺傳學(xué)”等章節(jié)中結(jié)合科研開展教學(xué)改革。教學(xué)和考試時，充分利用網(wǎng)絡(luò)等現(xiàn)代化手段。

醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)作為遺傳與臨床疾病之間的銜接，作為生命科學(xué)這個科學(xué)體系的一個方面統(tǒng)一把握，做到結(jié)構(gòu)合理、減少重復(fù)。真正體現(xiàn)“以學(xué)生為中心，提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力、實踐能力和創(chuàng)新精神，提高學(xué)生素質(zhì)”的目標(biāo)。

一 教學(xué)內(nèi)容改革

優(yōu)化整合課程內(nèi)容，減少授課學(xué)時。因為醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)既是一門重要的醫(yī)學(xué)專業(yè)基礎(chǔ)課程，也是基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)與臨床醫(yī)學(xué)之間的橋梁課程。醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)是培養(yǎng)高級醫(yī)學(xué)專業(yè)人才的知識結(jié)構(gòu)和能力的重要組成成分，其任務(wù)是通過教學(xué)使學(xué)生掌握分析和解決未來在基礎(chǔ)和臨床實踐工作中所面臨問題的知識和能力。醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)的教學(xué)內(nèi)容與其他課程有些是重疊的，在教學(xué)學(xué)時減少的情況下，將醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)的有關(guān)內(nèi)容整合到相關(guān)課程完成。如：“基因的表達(dá)”在細(xì)胞生物學(xué)的“細(xì)胞核的功能”中完成，或者在分子生物學(xué)的“中心法則”中完成?！皽p數(shù)分裂”在實驗課上完成等。

二 教學(xué)方法改革

第一，理論課教學(xué)采用講授式、啟發(fā)式、歸納式、討論式等教學(xué)方法。例如在理論課上，以提問方式引導(dǎo)學(xué)生聯(lián)想思考，一方面開拓學(xué)生視野，了解本學(xué)科發(fā)展的新趨勢、新成就，另一方面也幫助同學(xué)加深對一些重要內(nèi)容的理解和記憶。這樣能充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性和積極性。

第二，實驗課以學(xué)生為中心，以動手操作、動眼觀察為主，輔以示教。在實驗過程中，老師高度重視培養(yǎng)學(xué)生正確的思維能力和分析、解決問題的能力，讓學(xué)生在“動手做”“眼睛看”和“腦子想”三者結(jié)合中，加深對生命科學(xué)實驗研究的認(rèn)識，使學(xué)生在有限時間內(nèi)掌握醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)的實驗技能，熟悉本學(xué)科的實驗方法和手段。實驗教學(xué)改革：本門課程屬于專業(yè)基礎(chǔ)課，通過本課程的實驗教學(xué)，使學(xué)生加深對遺傳基本規(guī)律的理解，掌握遺傳學(xué)研究的基本方法和基本實驗技能，不但培養(yǎng)學(xué)生觀察事物、發(fā)現(xiàn)問題并著手分析問題和解決問題的能力，而且培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和實驗操作技能。更重要的是通過完整的實驗過程，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神和責(zé)任心及團(tuán)隊協(xié)作精神。

在實驗課教學(xué)中，要使用“人類外周血細(xì)胞的培養(yǎng)及染色體的制備”“遺傳病”等錄像、光盤，在教學(xué)過程中進(jìn)行相關(guān)內(nèi)容的演示，使課程內(nèi)容的展示更為直觀、具體，提高教學(xué)質(zhì)量。此外，還應(yīng)采用顯微電視系統(tǒng)，將教師的某些示教內(nèi)容呈現(xiàn)在熒光屏上，大大方便了學(xué)生觀看和教師的講解。這樣，激發(fā)了學(xué)生的興趣，豐富了實驗內(nèi)容，提高了實驗課整個過程的質(zhì)量。在實驗課教學(xué)中使用多媒體授課方式，以提高教與學(xué)互動的機(jī)會。

第三，使用案例式教學(xué)。醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)教學(xué)過程中，堅持以遺傳為基礎(chǔ)、疾病為中心，有助于深刻理解遺傳與疾病的內(nèi)在聯(lián)系。在講授各類遺傳病時，引入臨床病例，使學(xué)生在分析討論過程中理解和鞏固基本概念、基礎(chǔ)理論，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，這有助于加深學(xué)生對疾病本質(zhì)的認(rèn)識。通過具體遺傳病家系的分析，使學(xué)生加深理解和掌握了延遲顯性、遺傳印記、遺傳早現(xiàn)、動態(tài)突變等重點和難點內(nèi)容。同傳統(tǒng)的直接給出基本概念相比，這種方法學(xué)生更容易接受、理解。

第四，理論與實驗一體化教學(xué)。在實驗課上把相關(guān)的理論內(nèi)容先進(jìn)行講解，然后接上相應(yīng)的實驗內(nèi)容。使得理論知識得以及時檢驗和鞏固，學(xué)生印象深刻。如：性染色質(zhì)的內(nèi)容，先對假說進(jìn)行講解，接著進(jìn)行“X染色質(zhì)的制備和觀察”實驗，使學(xué)生更加易于理解相關(guān)內(nèi)容。

第五，改革教學(xué)手段。應(yīng)用多媒體教學(xué)使抽象的知識直觀化、具體化、形象化，突出了形象化教學(xué)，使學(xué)生們在生動、充滿樂趣的過程中獲得感性知識。例如，減數(shù)分裂的教學(xué)，傳統(tǒng)的教學(xué)方法采用口述結(jié)合掛圖或幻燈的方式講解，學(xué)生對減數(shù)分裂過程中重要的遺傳事件難以全面、準(zhǔn)確地理解。采用多媒體教學(xué)方法后，摻入了形象生動的Flas，增加學(xué)生的感性認(rèn)識，有利于學(xué)生從整體上把握知識的系統(tǒng)性和完整性，并從感性認(rèn)識上升為理性認(rèn)識。近年來，隨著各種現(xiàn)代化手段的應(yīng)用，通過網(wǎng)上下載相關(guān)內(nèi)容、在已有工作基礎(chǔ)上，制作針對新版教材的“醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)”多媒體課件，100%多媒體授課 。教學(xué)結(jié)束后，針對教學(xué)中出現(xiàn)的新情況及學(xué)生對教學(xué)的反饋意見，及時修改課件內(nèi)容。優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的措施：醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)網(wǎng)絡(luò)課程上要及時更新教學(xué)日歷、多媒體課件等內(nèi)容，結(jié)合醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)課堂教學(xué)開展“課程教學(xué)互動”“課程教學(xué)輔助”“網(wǎng)上考試”等。

三 成績評價

遵循科學(xué)性原則、導(dǎo)向性原則、激勵性原則、多元化原則、可行性原則，采用形成性評價和終結(jié)性評價相結(jié)合的評價方式。形成性評價側(cè)重于學(xué)生學(xué)習(xí)過程的評價，終結(jié)性評價則側(cè)重于學(xué)生學(xué)習(xí)效果的評價，兩者互相補(bǔ)充、相輔相成。形成性評價分為教師評價、學(xué)生自我評價和學(xué)生相互評價等，包括以下內(nèi)容。

第一，教師通過批改學(xué)生作業(yè)、階段測評、實驗操作、實驗報告等方式對學(xué)生進(jìn)行有效評價，給出具有針對性和指導(dǎo)性的意見，使學(xué)生及時獲取診斷性信息和相應(yīng)的指導(dǎo)。

第二，學(xué)生在教師的指導(dǎo)下反思在課堂內(nèi)外的表現(xiàn)，彌補(bǔ)不足，積極地設(shè)定學(xué)習(xí)目標(biāo)和成長方向，不斷調(diào)整自己的學(xué)習(xí)策略和方法，成為一個自主學(xué)習(xí)者。學(xué)生通過有效的自我評價，培養(yǎng)自己對學(xué)習(xí)負(fù)責(zé)的態(tài)度，激發(fā)自尊心、自信心。

第三，同學(xué)間對彼此的到課率、課堂表現(xiàn)、作業(yè)完成情況、學(xué)習(xí)態(tài)度、學(xué)習(xí)時間投入等方面進(jìn)行評價，促進(jìn)學(xué)生相互督促、相互鼓勵、共同進(jìn)步，幫助學(xué)生培養(yǎng)客觀、公正地評價他人的能力，并學(xué)會聽取他人的意見，提高自己的溝通協(xié)調(diào)能力。

期末考試形式為閉卷。課程總成績由3部分組成：平時成績、實驗成績和期末成績。平時成績由4階段性成績組成：自我評價占10%，小組討論與課堂討論學(xué)習(xí)占10%，課外作業(yè)占40%，課堂小測驗占40%。

四 結(jié)果及分析

2012級臨床醫(yī)學(xué)教改班對以上內(nèi)容和環(huán)節(jié)進(jìn)行了改革，隨機(jī)抽取一個教改班和一個普通班的醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)成績進(jìn)行了統(tǒng)計分析，教改班的期末成績、實驗成績、總評成績與普通班的比較，通過office EXSELL T檢驗，P

效果分析，通過對形成性評價和終結(jié)性評價（及格率、優(yōu)秀率、平均分及標(biāo)準(zhǔn)差、各題型的平均難度和區(qū)分度等）反映出來的信息進(jìn)行綜合分析，建立綜合評價指標(biāo)體系。

五 討論

經(jīng)過改革，在醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)教學(xué)中貫徹了“以學(xué)生為中心”的教育理念，提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力，培養(yǎng)醫(yī)學(xué)生的綜合思維能力、實踐創(chuàng)新能力、批判性思維和人文素養(yǎng)，全面提高學(xué)生綜合素質(zhì)。達(dá)到了建立全面“以學(xué)生為中心”的醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)課程教學(xué)，使學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力、綜合思維能力、實踐創(chuàng)新能力等得到全方面鍛煉，學(xué)生綜合素質(zhì)得到全方位提高。根據(jù)以上結(jié)果，還應(yīng)該采用以下措施進(jìn)行整改：一是抓住課堂教學(xué)核心，加強(qiáng)遺傳學(xué)基本原理、實驗研究方法的教學(xué)。二是利用案例式等教學(xué)方法，培養(yǎng)學(xué)生為主、主動學(xué)習(xí)、終身學(xué)習(xí)的理念。三是轉(zhuǎn)變教育觀念，努力實施“啟發(fā)式”現(xiàn)代教育理念。四是不斷改進(jìn)教學(xué)方法，提高教學(xué)的現(xiàn)代科技含量，利用多媒體等現(xiàn)代化教學(xué)手段開展教學(xué)，增強(qiáng)教學(xué)的直觀性和生動性。通過教研室教學(xué)討論會、集體備課等途徑，實施在教改班實際授課過程積累的寶貴教改經(jīng)驗，以便得到及時的交流和推廣。同時，鼓勵教師在其它平行授課班中，積極推廣和實行教改班的最新教改成果，對其中一些創(chuàng)新型較強(qiáng)的理論成果及時整理并以論文形式發(fā)表?；騾⒓痈骷壐黝惤虒W(xué)研討會，及時推廣成果，擴(kuò)大影響。

參考文獻(xiàn)

[1]趙俊云，楊向竹，胡秀華，郭 健.PBL教學(xué)法在醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)教學(xué)中的實踐與優(yōu)化[J].西北醫(yī)學(xué)教育，2014，22（4）.