时间：2024-02-04 14:41:38
导语：在生物信息学新进展的撰写旅程中，学习并吸收他人佳作的精髓是一条宝贵的路径，好期刊汇集了九篇优秀范文，愿这些内容能够启发您的创作灵感，引领您探索更多的创作可能。
英文名称：China Journal of Bioinformatics
主管单位：中华人民共和国工业和信息化部
主办单位：哈尔滨工业大学
出版周期：季刊
出版地址：黑龙江省哈尔滨市
语
种：中文
开
本：大16开
国际刊号：1672-5565
国内刊号：23-1513/Q
邮发代号：14-14
发行范围：国内外统一发行
创刊时间：2003
期刊收录：
中国科学引文数据库(CSCD―2008)
核心期刊：
期刊荣誉：
联系方式
关键词：生物信息学；生物专业； 教学方法；学科交叉
中图分类号：G64 文献标识码：A
Abstract： The characteristics of the professional teaching of bioinformatics are introduced ， then the paper analyzes on the professional students of biological problems existing in the teaching of computer， biological computer curriculum teaching methods are put forward.
Keywords： Bioinformatics； biology； teaching method； course cross
0.概述
近年来，伴随着生命科学的快速发展，有关生物的数据逐渐增多，而分析手段也很多，产生了生物信息学这个概念。生物信息学是由生物学与计算机科学、应用数学以及统计学等学科相互交叉而形成的一门新兴学科，它使用计算机和信息技术对生物信息数据进行采集、处理、存储、检索和分析，从而达到揭示相关数据中所蕴含的生物学意义的目的[1]。为了快速有效地从海量的生物数据中获得所需信息，提高发现问题、解决问题的能力，在生物信息学教学过程中有必要开设一些计算机课程、数学及工程相关课程，这样可以启发学生综合运用数学、物理、工程科学和计算机知识的能力，拓宽其知识面，了解学科前沿和最新进展，培养跨越生命科学、计算科学、数理科学等不同领域的大科学素质和意识，为今后选择新兴交叉学科领域进行深造奠定基础。因此很多大学增设了生物信息学这个本科专业，有的在计算机学院中增加生物信息专业本科，有的在生命学院增加生物信息本科，在本文中主要讨论在生命学院中开始生物信息学专业。作为一门交叉学科，不同专业的学科体系对生物信息学课程教学提出了不同的要求，如何在生物专业学生中开展生物信息与计算机课程的结合，是培养更高理论和实践能力的生物信息专业人才的关键。
1 生物信息学的特点
生物信息学涉及分子生物学、微生物学、生物化学、蛋白质化学、分子遗传学、基因组学、生物物理学、概率论与数理统计、信息论及计算机技术等学科，学科交叉性极强。仅就计算机技术而言，计算机编程、数据库技术和模式识别、软件工程及网络技术等都在生物信息学中有广泛的应用[1，2]。因此，生物信息学是将不同领域知识高度集中的学科。
2 计算机课程的设置
对生物信息学来说，计算机技术就是一个工具，用来对生物数据进行处理。工欲善其事，必先利其器，所以要做好数据的分析工作，必须让学生学好计算机课程，但更应该在生物信息学专业的教学计划中把计算机课程设置恰当，让学生受益[2]。
2.1 课程的选择顺序
生物信息学面对的是海量生物数据，所以首先需要学习使用编程工具，如JAVA或者C++语言或者Perl语言等编程工具，然后安排数据结构等课程对编程课程进行深入了解，后期安排数据库技术、数据挖掘等课程，方便学生进行实践应用。
2.2 教材和授课内容的合理选择
在学习生物的学生中开设生物信息学专业，那么教材的选择应该兼顾学生的知识背景和学习兴趣，由于学生对蛋白、进化、蛋白质结构、基因序列有一些认识，但对计算机比较恐惧，因此计算机教材可选用比较简单、易懂的，如JAVA课程主要讲解编程思想，那么主要包括环境变量设置、语法和如何编程，那么选择教材时就选包括这些内容的教材就可以了，并在上课过程中，结合一些生物信息软件来讲解，激发学生的学习兴趣。同时，选择适合的授课内容也是必不可少的环节：序列比对算法、基因识别算法、蛋白质结构预测、分子动力学模型及机器学习或模式识别算法在生物信息学中的应用等方面的内容，此外在大学初期也要加强数学、物理和计算机方面的基本知识的课程开设[2]。能够从他们自己的知识体系出发， 阐述生物数据如何用计算机方法和技术进行获得并处理；并且了解学生已经掌握哪些生物学知识，在授课过程中，针对学生的特点综合使用多本教材更能达到预期效果。使学生认识到计算机技术和方法在生物学研究领域的广阔应用空间。随着生物信息学研究的深入，国内外出现了大量的生物信息学教材、专著和一些最新的文献。
2.3从抽象到具体的教学理念
由于生物信息学涉及数学、统计学及算法等众多理论知识，但有生物基础的学生具有生物学知识储备，缺乏计算机知识。所以在为生物学专业上进行计算机课程时尽量采用结合实例进行讲解。首先，针对生物学专业学生计算机知识薄弱的特点，尽可能将生物信息学问题转化为学生熟知领域的问题，例如，在讲解蛋白质二级结构预测时，可考虑学生学习过螺旋、折叠和无规则卷曲的特征，讲解模式识别算法预测二级结构的过程时用可采用一些模型如苹果等进行形象讲解更容易被学生接受了；其次，充分利用现代化教育技术及网络资源，对于未接触过计算机实验学生来说，程序代码对于他们而言是枯燥无味的，在教学过程中充分利用计算机实验和网络资源，让学生了解计算机程序的运行过程和网络中生物信息软件的使用，从而对计算机处理生物学数据产生感性认识。例如，在讲解利用聚类算法分析基因芯片数据时，可以先播放基因芯片制作过程的Flas，让学生身临其境，这样不仅可以激发学生的学习兴趣，更可以加深学生对知识的理解和掌握。或者讲解聚类算法可以用物种分类进行类比来讲解[2]。
2.4加强实验环节
生物专业的生物信息学课程的教学过程就是让学生了解并掌握计算机科学和技术如何处理分析生物学数据的过程。因此，进行理论教学的同时，实验教学环节也是必不可少的[3]。计算机实验不同于生物实验，而是主要通过计算机进行处理，例如可通过计算机实验直观的了解三大核酸数据库：蛋白质序列和结构数据库的数据组织方式；通过实验可以让学生掌握如何利用Acclrys Discovery Stdio软件进行蛋白质结构预测，感受蛋白质结构显示软件的强大威力，更重要的是，使学生了解到计算机技术和方法在生物数据处理过程中的举足轻重的作用。从生物信息学实验课中，他们可以领略到计算机科学技术的魅力，增加作为生物信息学专业学生的自豪感，并坚定学好生物信息学知识的信念。
3 后续课程的构想
在后续课程中，由于前面为学生设置数据库原理与设计及数据挖掘等课程，可开设一些专题讲座，如了解数据库设计后，可结合生物专业的特点，可能了解了在网络环境中三大核酸数据库的组织结构，讲解它们是如何采用数据库知识进行组织的，并进行一些简单数据库的设计工作；在数据挖掘课程后可采用一些统计学软件如MATLAB处理生物数据的一些专题[4，5]。又如开设讲解生物信息学的研究热点与与原来讲解的课程进行对接。也可讲解一下药物信息学的设计、疾病靶点的选择等，激发学生学习生物信息学的意义，让有可能进一步深造的学生知道前进的动力。
4 结束语
作为一门新兴的学科，生物信息学专业的发展非常迅速，新的理论、算法和应用程序不断涌现。因此在进行生生物信息学专业教学中，不拘泥于现有的生物信息学教材和计算机教材时纳入最新的研究成果，将相关研究领域的一些新的研究方法、网络资源以及工具软件介绍给学生。例如， GCG软件是一套蛋白质、核酸序列分析软件，一般在Linux环境下使用，包括130多个软件，但现在这些类似功能的软件很多可网络上下载到Windows系统环境下进行蛋白质、核酸序列分析，因此可介绍这些软件给同学使用，方便同学在自己的电脑里熟练使用这些软件，同时有些软件有更新的算法和版本也可以介绍，及时更新学生的知识体系，培养学生相关学科前沿的意识，拓展学生视野。
参考文献：
[1] 孙啸，陆祖宏，谢建明.生物信息学基础[M].北京：清华大学出版社，2005：3
[2] 丁彦蕊，蔡宇杰.计算机专业生物信息学课程教学的实践探讨，安徽农业科学，2012，40（29）14596-14597
[3] 高亚梅，韩毅强.生物信息学本科教学初探[J].生物信息学，2007，5（1）：44-48
[4] 戴凌燕，姜述君，高亚梅.《生物信息学》课程教学方法探索与实践[J].生物信息学，2009，7（4） ：311～313.
[5] David W M.Bioinformatics：sequence and genome analysis影印本[M].科学出版社，2002.
关键词：计算系统生物学；教学；医学院校；课程
生命系统高度复杂,成千上万的基因相互作用,形成复杂的调控网络,继而完成特定的生物学过程。传统生物学实验从单个基因角度出发,探索生命现象或者疾病致病机制,忽略了系统中各个层面的交互、支持、整合等作用,限制了生物学研究的发展。随着高通量测序技术的发展,海量组学数据(基因组、转录组、蛋白质组、表观组、互作组等)的涌现,以及生物信息整合分析技术的开发,计算系统生物学应运而生[1]。计算系统生物学是生物信息专业本科生基础课程。自哈尔滨医科大学2003年开设生物信息专业以来,计算系统生物学一直是该专业学生的主干课程,经过多年的理论与实践教学,笔者将探讨该课程相关内容和教学方法,以期提高教学质量。
1计算系统生物学课程简介
计算系统生物学是一门新学科,以生物信息学为基础,以计算为工具,从系统的角度解决生物学和医学问题。计算系统生物学研究流程首先是实验数据的获得,其次是利用计算生物学建立生物模型。科学家把计算系统生物学分为“湿”的实验部分(实验室内的研究)和“干”的实验部分(计算机模拟和理论分析)。“干”和“湿”实验的完美整合才是真正的计算系统生物学[2]。计算系统生物学的核心是整合,包括三方面：将系统内不同性质的构成要素(基因、mRNA、蛋白质、生物小分子等)整合在一起进行研究；从基因到细胞、到组织、到个体的各个层次的整合；研究思路和方法的整合(水平型和垂直型整合)。计算系统生物学与其他学科密切相关,如生物信息学、分子生物学、数学、计算机[3]。计算系统生物学不仅仅渗透到医药领域,也已经广泛应用到能源领域,工业生产、畜牧农林业等等。
2教学现状
计算系统生物学课程总学时数目是60学时,包括42学时理论学时和18学时实验学时。一般开设在本科三年级。该课程授课教师质量优,是从生物信息学方向毕业的博士,具有生物背景和数学背景,常年从事复杂疾病的系统生物学方面的研究。由于该课程在医学院校开设,必然需要一些具备计算机和算法良好基础的优秀教师参与授课,这样才能使得该课程具有良好的师资结构,保证好的授课效果。目前,据不完全统计,全国有30余家生物信息学专业开设计算系统生物学课程。不同背景的院校开设该课程,侧重点各有不同。工科院校侧重算法的开发和模型的建立。医学院校侧重生物学问题和疾病机制的探索。
3教学内容
目前没有规范的、成熟的中文计算系统生物学课程教材,均是授课教师编写的讲义。授课教师根据专业背景、专业人才培养定位,紧跟专业前沿研究内容,制定教学大纲和教学计划,包括理论课和实验课。教学大纲包括理论课每一个学时的授课内容(掌握和熟悉的内容)、教学基本要求、教学重点和难点。实验课需要明确实验名称、实验内容、实验目的和要求、实验程序、结果分析等。计算系统生物学的实验制定以理论为基础,将理论应用于时间,旨在提高学生动手操作能力。
4教学模式
4.1理论与实践结合
计算系统生物学课程依赖于专业基础课的内容,例如:组学的知识点、网络知识点、概率论、数理统计、计算机编程等。对于理论课,主要采用教师主导的传统讲授方法,运用PPT等多媒体授课,以弥补书本教材抽象、呆板的缺点。在授课课件中需要利用大量图片生动、形象地展示当前计算系统生物学研究领域的最新进展。收集或制作动画、视频教程在课堂上进行演示。从数据搜集、数据分析、数据综合、建立模型、干实验模拟、系统分析模型、提炼假设和预测,到最后的实验验证。这是一个经典的计算系统生物学分析流程。在理论知识的基础上,需要及时在实验课堂上进行实践。指导学生理解不同算法的基本原理,结合生物学问题,深入浅出地阐明计算系统生物学精髓。由于实验课课时有限,需要引导学生课后积极思考、探索有意思的生物问题,鼓励学生自己实践小课题,活学活用。鼓励学生自学,拓展知识面,积极关注最新科研动态,培养学生学习兴趣。
4.2案例式授课
计算系统生物学课程的理论知识是枯燥的,计算系统生物学是一门多学科交叉的科学,涉及的知识面广而深。例如:计算系统生物学涉及到数学知识,如贪婪算法、图算法、组合模式匹配、聚类和树、隐马氏模型、随机化算法等[4]。又如,涉及广泛的生物学知识点,必须有分子生物学、生物化学、细胞生物学知识储备。如何提高学生学习的积极性,学会将不同的知识点融会贯通的运用起来,是一个关键问题。在授课过程中,针对不同的教学内容和教学目的,需要采取不同的教学方法。因此,采取案例式方法授课,可以收到很好的教学效果。例如:在肿瘤系统生物学这部分知识点授课时,以肺癌为例,整合突变、拷贝数、甲基化等多维度分子改变识别肺癌相关基因[5]。首先,学生需要了解肺癌这个疾病的背景知识,了解不同分子改变的内涵；其次,要获得肺癌患者的数据,需要到公共数据库,如TheCancerGenomeAtlas等,搜集不同分子改变数据并进行处理；然后,根据一定的生物学假设,建立统计模型,应用到肺癌数据上；最后,进行癌基因的预测和验证。通过案例,引导学生思考,将不同的知识点进行融合利用,收到良好的教学效果。
4.3科研教学一体化
计算系统生物学是一门新学科,知识处于不断更新中。教师在授课过程中需要引导学生学会检索文献、阅读前沿英文文献,重视学生的创新思维,提高学生学习的积极性。我院实行学业导师制,学生在大三年级进入各位老师研究的课题组。那么,在授课过程中,授课教师需要注重引导学生将理论知识应用到解决科研问题上,将科学研究和教学一体化,以科研促进教学,学以致用,让学生感受到学到的知识的用处。这样学生对课程内容会产生兴趣,兴趣是最好的老师,这将有助于学生创新思维的训练和科研时间能力的培养。
5结语
总之,计算系统生物学教学目的是从大数据中挖掘有用的生物信息,并整合起来从整体上认识生物系统；用数学模型为生物系统建模,揭示生物机制和致病机制[6]。大数据时代下,精准医学的发展必然离不开计算系统生物学。通过该课程的授课,培养复合型的学生,提高学生的学习积极性、实践操作能力和解决实际问题的创新能力。同时,对我们任课教师也提出了更高的要求。授课教师需要不断提高自身素质,包括科研能力、教学水平等,积极和同专业的教师进行交流,不断地探索和完善计算系统生物学课程教学,培养具有跨越数理科学、生命科学、信息科学、医学等不同领域的优秀生物信息学人才。
参考文献
[1]刁妍妍,蔡超钱,蒋华良,等.计算系统生物学：理论、方法及在药物研发中的应用[J].生命科学,2010(10)：1035-1042.
[2]程妍,刘仲林.计算生物学一门充满活力的新兴交叉学科[J].科学学与科学技术管理,2006(3):11-15.
[3]高亚梅,韩毅强.《生物信息学》本科教学初探[J].生物信息学,2007(1):46-48.
[4]王兵,姚益平,邢飞.计算系统生物学中并行随机仿真方法研究进展[J].计算机工程与科学,2010,32(9):134-139.
[5]张百红,岳红云.肿瘤的系统生物学观点[J].中国肿瘤临床,2012(16):1233-1235.
信息、生物、新材料三大前沿领域
信息、生物、新材料是21世纪前30年发展最快、最热门的三大领域，它们集结了当今世界最强势的研究力量。但在这些关系未来发展的关键领域中，我国许多核心技术仍依赖追踪、模仿和引进国外技术，原始创新能力明显不足。
从更宽的视野来看，不仅仅是这三个领域的发展需要高扬“自主创新”的信心与勇气。实际上，整个中国科技正面临着前所未有的发展压力：对外要适应国际科技竞争的紧迫形势，对内要满足经济社会发展进程中的重大战略性需求。而原始创新能力和技术创新能力的薄弱，已成为当前和未来相当长时期内影响我国整体竞争力的极大障碍。
面向未来15年的《国家中长期科学和技术发展规划纲要》即将，科技部等有关部门正在着手制定科技“十一五规划”——关于中国科技“未来”的探讨与关注，在最近一年多来达到了前所未有的程度。就是在这样带着几分焦灼、几分期待、几分信心的探讨氛围中，“自主创新”成为人们关于中国科技发展的共识。
带着这个共识，再来看中国科技发展面临的“压力”，在很大程度上已经变成了未来发展的重大机遇。未来10年，中国在这三大领域中最有可能实现自主创新的关键技术群究竟有哪些？有限的科技经费究竟应当投入到哪些突破口？
下一代移动通信技术
移动通信是人类社会发展中的一大奇迹。2004年12月，全球（蜂窝）移动通信用户总数已达17亿以上，超过已有百年发展历史的固定通信用户数。过去10年，移动通信技术完成了由第一代模拟通信技术向第二代数字通信技术的过渡，当前正处于由其巅峰状态向第三代（3G）移动通信技术过渡的进程中。
目前，世界发达国家纷纷投入力量进行第三代及下一代移动通信标准、技术和产品的开发。
——3G移动通信：国际电信联盟（ITU－T）批准为3G的三大标准分别是欧洲的WCDMA，美国高通公司的CDMA2000和中国大唐电信的TD－SCDMA。3G已在全球30多个国家开始商用。
——增强型3G（Enhanced3G）：为了克服3G技术不能很好支持流媒体等业务的不足，国际电信联盟已在制定增强型3G技术标准。专家预测，增强型3G技术将进入商用。
——4G（或Beyond3G）：下一代移动通信即所谓超3G（以下统称Beyond3G）技术的研究是国际上的热点。Beyond3G具有更高的速率与更好的频谱利用率。欧盟、日本、韩国等国家已开始4G框架的研究，预期Beyond3G技术可望在2010年后开始商用。
中国移动用户总数已达3.34亿，居世界第一，总体技术水平与国际同步，处于由第二代向第三代的过渡时期。我国3G移动通信技术已经具备了实现产业化的能力，我国大唐电信2000年5月提出的TD－SCDMA标准已成为国际电信联盟正式采纳的三大标准之一。此外，在国家“863”计划的支持下，开展了Beyond3G技术的研究，预期该技术可望在2010年后开始商用。
Beyond3G技术对我国经济社会发展和国防建设具有十分重要的意义。德尔菲专家调查统计结果显示，我国研发水平比领先国家落后5年左右，通过自主开发或联合开发，在未来5年可能形成自主知识产权。以华为、中兴为代表的一批高技术通信设备制造业公司，在第三代移动通信设备（3G）等研发方面紧跟国际前沿，打破了国外公司对高技术通信设备的垄断，开始参与国际通信标准的制定，开发具有自主知识产权的核心技术，具备了参与国际竞争的能力，具备实现技术和产业跨越式发展的契机。
中国下一代网络体系
下一代网络（NGN）泛指以IP为核心，同时可以支持语音、数据和多媒体业务的因特网、移动通信网络和固定电话通信网络的融合网络。
世界各国和国际通信标准化组织都在积极开展下一代网络的研究开发工作。国际电信联盟电信标准化部门（ITU－T）、欧洲电信标准化协会（ETSI）、互联网工程任务组（IETF）、第三代伙伴组织计划（3GPP）等，都在致力于下一代网络体系的研究。目前，美国、日本、韩国、新加坡以及欧盟都已启动了下一代互联网研究计划，全面开展各项核心技术的研究和开发。
我国在下一代网络的研究方面已取得了较大进展。“九五”期间，863计划建成了“中国高速信息示范网”（CAINONET）、国家自然科学基金委支持的“中国高速互连研究试验网NSFCNET”等重大项目，目前已开始基于NGN的软交换技术在移动和多媒体通信中的应用研究。中兴、华为等企业还推出了基于软交换的NGN解决方案；在下一代互联网研究上，中兴、港湾网络等推出的高端路由交换机，可应用于国家骨干IP网络建设，以及大中型宽带IP城域网核心骨干和汇聚。国内公司还开始自行设计高端分组交换定制ASIC芯片。我国已成为少数几个能够提供全系列数据通信设备的国家之一。
下一代网络技术对促进我国高新技术的发展，以及对改造和提升我国传统产业具有举足轻重的作用，对国家安全至关重要。从总体上看，我国互联网技术跟随国外发展，在技术选择上缺乏系统研究，走过一些弯路，至今与国外仍存在较大差距。无论网络用户规模、网络应用、网络技术或网络产品都尚有很大的发展空间。从全局着眼，应不失时机地开展中国下一代网络体系的研究、应用试验、关键技术研究和产品开发。不能像第一代互联网那样，技术、标准都是外国的，给国家安全造成隐患。
纳米级芯片技术
当前，集成电路的发展仍遵循“摩尔定律”，即其集成度和产品性能每18个月增加一倍，按照器件特征尺寸缩小、硅片尺寸增加、芯片集成度提高和设计技术优化的途径继续发展。
自上世纪90年代以来，全球集成电路制造技术升级换代速度加快。当前国际上CMOS集成电路大规模生产的主流技术是130nm，英特尔等部分技术先进的芯片制造公司已在用90nm进行高性能芯片生产。2005年，美国AMD公司已开始量产90nm的高性能芯片，国际上对65nm技术的开发也已成功。伴随130nm到90nm技术的升级，考虑到扩大生产规模和降低成本，大多数公司将使用12英寸替代8英寸硅基片，这也必将带来半导体设备的大量更新。
近年来我国一些先进集成电路制造公司的崛起，使国内集成电路制造工艺技术与国际先进水平的差距有了显著的缩小，但整体水平仍与先进国家相差2～3代。目前，我国集成电路设计公司年设计能力已超过500种，主流设计水平达到180nm，130nm技术正在开发中，90nm技术的研发也开始着手进行。从产业发展看，我国集成电路已初步形成由十多家芯片生产骨干企业、十多家重点封装厂、二十多家初具规模的设计公司、若干家关键材料及专用设备仪器制造厂组成的产业群体，设计、芯片制造、封装三业并举的蓬勃发展态势。以中科院计算所为代表的研究机构和企业在CPU研发方面所取得的新进展，标志着我国集成电路设计具有较强能力，与国际先进水平的差距进一步缩小。目前我国芯片业大多集中在低端的交通、通信、银行、信息管理、石油、劳动保障、身份识别、防伪等领域，IC卡芯片所占比重一直占据芯片总体市场的20％左右。
世界第一颗0.13微米工艺TD－SCDMA3G手机核心芯片10月9日在重庆问世
今后的IC是纳米制造技术的时代，而纳米级芯片技术是我国赶超国际的关键，它的成功将会是我国IC工业发展史上的重要里程碑和持续发展的动力，专家认为应优先发展。
中文信息处理技术
包括汉字和少数民族文字在内的中文信息处理技术，是汉语言学和计算机科学技术的融合，是一门与语言学、计算机科学、心理学、数学、控制论、信息论、声学、自动化技术等多种学科相联系的边缘交叉性学科。
随着互联网的发展，中文信息处理技术已渗透到社会生活的各个方面。1994年，微软开始进入中文软件市场，微软的WORD把国产WPS挤出了市场，继而Windows中文版又把国产中文之星挤垮。微软凭借其强大的优势地位，使国产的中文信息处理软件举步维艰。中文版的Windows、Office等占据了大部分的中文软件市场，使中文信息处理逐渐丧失了其特殊地位。
经过二三十年的努力，我国的中文信息处理，包括中文的编码、字型、输入、显示、输出等的基本处理技术已经实用化，目前正在逐渐摆脱“字处理”阶段，处于向更高级阶段快速发展的时期。包括中文的文字识别机和手写文字识别、语音合成、语音识别、语言理解和智能接口等技术的研究已获得进展。中文的全文检索、内容管理、智能搜索、中文和其他文字之间的机器翻译等技术也正在开发、研制，并取得了较大进展，涌现了联想、方正、四通、汉王、华建等公司。
随着中国加入WTO与世界各国交流的逐渐扩大以及网络信息时代的来临，中文信息处理技术越发显得重要，其自动化水平的提高，将大大促进我国科技、国民经济和社会发展，同时使中华民族的文化在信息时代得到新的发展。未来无疑应当加强中文信息处理技术的研发投入与政策倾斜。
人类功能基因组学研究
20世纪末启动的人类基因组计划被公认为生命科学发展史上的里程碑，其规模和意义超过了曼哈顿原子弹计划和阿波罗登月计划。随着人类基因组、水稻基因组以及其他重要微生物等50多种生物基因组全序列测定工作的完成，国际基因组研究进入到功能基因组学新阶段。
功能基因组学已成为21世纪国际研究的前沿，代表基因分析的新阶段。它是利用结构基因组所提供的信息和产物，发展和应用新的实验手段，通过在基因组或系统水平上全面分析基因的功能，使生物学研究从对单一基因或蛋白质的研究转向多个基因或蛋白质同时进行系统的研究，是在基因组静态的碱基序列弄清楚之后转入对基因组动态的生物学功能学研究。从1997年迄今已发表的有关功能基因组学的论文数以千计，其中不少发表在《细胞》《自然》《科学》等国际著名刊物上。
目前功能基因组研究的重点集中在四个方面：一是基因测序技术研究。预计今后几年内，测序技术将继续发展，特别是有一些重要的改进将直接用于功能基因组的研究；二是单核苷多态性（SNP）以及在此基础上建立的SNP单体型研究；三是基因组有序表达的规律研究。主要包括基因的深入鉴定、基因表达与转录组研究、蛋白和蛋白质组研究、代谢网络和代谢分子研究、基因表达调控研究等；四是计算生物学和系统生物学研究。
近几年来，在国家“863”计划、国家重大科技专项等的资助下，我国功能基因组学研究取得了一系列进展。中华民族占世界人口的1／5，有丰富的遗传疾病家系资源，这是我国发展功能基因组研究的有利因素。“十五”期间，我国参与国际蛋白质组计划、国际人类基因组单体型图计划，高质量按时完成了项目中所承担的21号染色体区域的任务，建立并完善了中华民族基因组和重要疾病相关基因SNPs及其单倍型的数据库的建设，在国际一流杂志上发表了一批高水平学术论文，申报了一批国家专利，收集、保存了一批宝贵的遗传资源，并初步建立了遗传资源收集网络和资源信息库的采集管理系统，组建了一批国家级基地，培养了一支队伍，建立了一批技术平台。但总体而言，我国在功能基因组研究及应用方面的原始创新成果数量较少，还不能为医药生物技术产业的发展提供足够的知识和产品。
未来研究重点包括：
——功能基因组研究。重点开展植物功能基因组研究、人类功能基因组研究和重要病原微生物及特殊微生物功能基因组研究；
——蛋白质组学研究。蛋白质组学是一个新生领域，目前还处于初期发展阶段，仍有许多困难有待克服。我国应选择具有特色的领域开展研究；
——生物信息技术。我国的研究重点应集中在生物信息数据库的构建、生物信息的开发、加工、利用及生物信息并行处理方面；
——生物芯片技术及产品。通过微加工技术和微电子技术在固体芯片表面构建的微型生物化学分析系统，以实现对细胞、蛋白质、DNA以及其他生物组分的准确、快速、大信息量的检测。常用的生物芯片包括基因芯片、蛋白质芯片、生化反应芯片和样品制备芯片等。生物芯片的主要特点是高通量、微型化和自动化。我国生物芯片研究紧跟国际前沿，它将对我国生命科学研究、医学诊断、新药筛选具有革命性的推动作用，也将对我国人口素质、农业发展、环境保护等作出巨大的贡献。
专家认为，我国人类功能基因组学研究的研发水平比领先国家落后5年左右，若能高度重视，充分利用我国已有的技术和资源优势，未来10年我国可能实现人类功能基因组学研究的跨越发展。
蛋白质组学研究
随着被誉为解读人类生命“天书”的人类基因组计划的成功实施，生命科学的战略重点转移到以阐明人类基因组整体功能为目标的功能基因组学上。蛋白质作为生命活动的“执行者”，自然成为新的研究焦点。以研究一种细胞、组织或完整生物体所拥有的全套蛋白质为特征的蛋白质组学自然就成为功能基因组学中的“中流砥柱”，构成了功能基因组学研究的战略制高点。
目前蛋白质组学的主要内容是建立和发展蛋白质组研究技术方法，进行蛋白质组分析。为了保证分析过程的精确性和重复性，大规模样品处理机器人也被应用到该领域。整个研究过程包括样品处理、蛋白质的分离、蛋白质丰度分析、蛋白质鉴定等步骤。
附图
自1995年蛋白质组一词问世到现在，蛋白质组学研究得到了突飞猛进的发展。我国的蛋白质组研究也在迅速开展，并取得了许多有意义的成果，中国科学家已经在重大疾病如肝癌，比较蛋白质组学的研究等方面取得了重要成就，在“973”计划的资助下，我国已经开始了二维电泳蛋白组分离研究、图像分析技术和蛋白质组鉴定质谱技术研究等。
如何抓住国际上蛋白质组学研究刚刚启动的时机，迅速地进入到蛋白质组学研究的国际前沿，是摆在我国生命科学研究发展方向上的一个重要课题。
目前我国在该领域的研发基础较好，只比先进国家落后5年左右。蛋白质组学属科学前沿，专家建议结合我国现行的基因组研究及其他有我国特色或优势的领域开展研究，不要重复或追随国际已有的工作，而应走自己的路，未来10年内有可能取得重大科学突破。
生物制药技术
生物制药被称为生物技术的“第一次浪潮”，其诱人前景引起了全世界各国政府、科技界、企业界的高度关注。
在过去的30年间，全球生物技术取得了令人瞩目的成就。据美国著名咨询机构安永公司2004年和2005年发表的第十八和第十九次全球生物技术年度报告分析，2003年全球生物技术产业营收达410亿美元。目前已有190余种生物技术产品获准上市，激发起投资者对生物技术股与融资的兴趣。
近20年来，我国医药生物技术产业取得了长足的进步，据《中国生物技术发展报告2004》统计，我国已有25种基因工程药物和基因工程疫苗，具有自主知识产权的上市药物达9种，重组人ω－干扰素喷鼻剂2003年4月获得国家临床研究批文，可用于较大规模高危人群的预防。但总体上与世界先进水平相比还存在很大的差距，医药生物技术产品的销售收入仅占医药工业总销售额的7.5％左右。
为加快我国生物制药技术的发展，今后的研究开发重点是：
——生物技术药物（包括疫苗）及制备技术。围绕危害人民健康的神经系统、免疫系统、内分泌系统和肿瘤等重大疾病和疑难病症的防治与诊断，应用基因工程、细胞工程、发酵工程和酶工程等技术，开发单克隆抗体、基因工程药物、反义药物、基因治疗药物、可溶性蛋白质药物和基因工程疫苗，拓宽医药新产品领域；
——高通量筛选技术。目前，国外许多制药公司已把高通量筛选作为发现先导化合物的主要手段。典型的高通量筛选模式为每次筛选1000个化合物，而超高通量筛选可每天筛选10万多个化合物。随着分析容量的增大，分析检测技术、液体处理及自动化、连续流动以及信息处理将成为未来高通量筛选技术研究的重点；
——天然药物原料制备。目前，已经发现人类患有3万多种疾病，其中1／3靠对症治疗，极少数人能够治愈，而大多数人缺乏有效的治疗药物。以往多用合成药物，随着科技的进步，人们自我保健意识增强，对天然药物的追求与日俱增。当前世界各国都在加强天然药物的研发。
生物信息学研究
在生命科学的研究中，以计算机为工具对生物信息进行储存、检索和分析，对基因组研究相关生物信息获取、加工、储存、分配、分析和解释——上世纪80年代一经产生，生物信息学就得到了迅猛发展。其研究一方面是对海量数据的收集、整理与服务；另一方面是利用这些数据，从中发现新的规律。
具体地讲，生物信息学是把基因组DNA序列信息分析作为源头，找到基因组序列中代表蛋白质和RNA基因的编码区；同时，阐明基因组中大量存在的非编码区的信息实质，破译隐藏在DNA序列中的遗传语言规律；在此基础上，归纳、整理与基因组遗传信息释放及其调控相关的转录谱和蛋白质谱的数据，从而认识代谢、发育、分化、进化的规律。另外生物信息学还利用基因组中编码区的信息进行蛋白质空间结构的模拟和蛋白质功能的预测，并将此类信息与生物体和生命过程的生理生化信息相结合，阐明其分子机理，最终进行蛋白质、核酸的分子设计、药物设计和个体化的医疗保健设计。
生物信息学的发展已经将基因组信息学、蛋白质的结构计算与模拟以及药物设计有机地连接在一起，它将导致生物学、物理学、数学、计算机科学等多种科学文化的融合，造就一批新的交叉学科。
科学家们普遍相信，本世纪最初的若干年是人类基因组研究取得辉煌成果的时代，也是生物信息学蓬勃发展的时代。据预测，到2005年生物信息的全球市场价值将达到400亿美元。
我国生物信息学研究起步较早。20世纪80年代末，国内学者就在《自然》上报道了免疫球蛋白基因超家族计算机分析的工作。目前，多家大学和研究机构也相继成立了生物信息中心或研究所，各种原始数据库、镜像数据库和二级数据库也已经逐步建立，同时我国还建立了相关的工作站和网络服务器，实现了与国际主要基因组数据库及研究中心的网络连接，开发了用于核酸、蛋白结构、功能分析的计算工具以及蛋白质三维结构预测、并行化的高通量基因拼接和基于群论方法开发的基因预测等多种软件。中国学者还运用自主开发的电脑克隆程序，开展了大规模EST数据分析，建立了一系列基因组序列分析新算法和新技术，并在国内外著名科学杂志上发表了一系列论文，取得了引人注目的进展，尤其在人类基因组基因数目的预测上获得了与目前的实验事实相当吻合的结果，在国际上获得普遍认可。
农作物新品种培育技术
最近几年，农业生物技术的发展对农业产业结构调整产生的巨大影响，已引起各国政府和科学家的高度重视。农业生物技术领域研究中最活跃的是育种技术——应用现代分子生物学和细胞生物学技术进行品种改良，创造更加适合人类需要的新物种，获得高产、优质、抗病虫害新品种。这使得新品种层出不穷，品种在农业增产中的贡献率将由现在的30％提高到50％。国际水稻研究所已经培育出每公顷7500公斤的超级水稻，非洲培育出增产10倍的超级木薯。
我国该领域的基础研究和高技术研究取得了一批创新成果：如植物转基因技术、细胞培育技术、籼稻的全基因组测序、花粉管通道转基因方法等，使研制具有自主知识产权的转基因农作物新品种成为现实和可能。目前，已培育出亩产达到807.4公斤的超级杂交稻；2004年转基因抗虫棉的种植面积已占全国棉花种植面积的50％左右；利用细胞工程技术培育的抗白粉病、赤霉病和黄矮病等小麦新品种已累计推广1100多万亩；植物组织培养和快繁脱毒技术在马铃薯、甘蔗、花卉生产中发挥了重要的作用。
专家认为，我国农作物新品种培育的研发基础较好，整体科研技术与国外处于同等水平，只要充分利用资源，发挥优势，很可能在该领域取得突破。
纳米材料与纳米技术
纳米科技是上世纪末才逐步发展起来的新兴科学领域，它的迅猛发展将在21世纪促使几乎所有工业领域产生一场革命性的变化。纳米材料是未来社会发展极为重要的物质基础，许多科技新领域的突破迫切需要纳米材料和纳米科技支撑，传统产业的技术提升也急需纳米材料和技术的支持。
近年来，科技强国在该领域均取得了相当重要的进展。
在纳米材料的制备与合成方面，美国科学家利用超高密度晶格和电路制作的新方法，获得直径8nm、线宽16nm的铂纳米线；法国科学家利用粉末冶金制成了具有完美弹塑性的纯纳米晶体铜，实现了对纳米结构生长过程中的形状、尺寸、生长模式和排序的原位、实时监测；德国科学家巧妙地利用交流电介电泳技术，将金属与半导体单壁碳纳米管成功分离；日本用单层碳纳米管与有机熔盐制成高度导电的聚合物纳米管复合材料。
在纳米生物医学器件方面，科学家用特定的蛋白质或化合物取代用硅纳米线制成场效应晶体管的栅极用以诊断前列腺癌、直肠癌等疾病，成百倍地提高了诊断的灵敏度。另外，纳米技术在医学应用、纳米电子学、纳米加工、纳米器件等方面也有新进展。与此同时，国外大企业纷纷介入，推动了纳米技术产业化的进程。
当前纳米材料研究的趋势是，由随机合成过渡到可控合成；由纳米单元的制备，通过集成和组装制备具有纳米结构的宏观试样；由性能的随机探索发展到按照应用的需要制备具有特殊性能的纳米材料。
纳米材料和技术很可能在以下四个领域的应用上有所突破：一是IT产业（芯片、网络通讯和纳米器件）；二是在生物医药领域应用纳米生物传感的早期诊断和治疗，到2010年将给人类带来新的福音；三是在显示和照明领域的应用已有新的进展，纳米光纤、纳米微电极等已产生极大影响；四是纳米材料技术与生物技术相结合，在基因修复和标记各种蛋白酶等方面蕴育新的突破，预计2010年纳米技术对国际GDP的贡献将超过2万亿美元。
我国纳米材料研究起步较早，基础较好，整体科研水平与先进国家相比处于同等水平，部分技术落后5年左右。目前有300多个从事纳米材料基础研究和应用的研究单位，并在纳米材料研究上取得了一批重要成果，引起了国际上的广泛关注。据英国有关权威机构提供的调查显示，我国纳米专利申请件数排名世界第三位。
国内目前已建成100多条纳米材料生产线，产品质量大都达到或接近国际水平。与发达国家相比，我国的差距一是在纳米材料制备与合成方面尚处于粗放阶段，缺乏应用目标的牵引，集成不够；二是纳米材料计量、测量和表征技术明显落后于国外，对标准试样和标准方法的建立重视不够，对表征手段的建立投资不足；三是纳米材料的基础研究、应用研究和开发研究出现脱节，纳米材料研究缺乏针对性；四是学科交叉、技术集成不够。
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信息技术正在发生结构性变革
目前，信息技术正在发生结构性的变革，在信息器件向高速化、微型化、一体化和网络化发展的同时，软件和信息服务成为发展重点。大规模集成电路正快速向系统芯片发展；移动通信技术正在向第三代、第四展，将提供更优质、更快速、更安全的服务，并带来巨大的经济利益；电信网、计算机网和有线电视网三网融合趋势进一步加快，无线网络成为世界关注的重点；全球化的信息网络将像电力、电话一样为社会公众提供各种信息服务，越来越深刻地改变着人们的学习、工作和生活方式，也将对产业结构调整产生重大影响。
微电子技术、计算机技术、软件技术、通信技术、网络技术等领域的发展方兴未艾，极有可能引发新一轮产业革命。
大显神通的新材料
高性能结构材料是具有高比强度、高比刚度、耐高温、耐腐蚀、耐磨损的材料，对支撑交通运输、能源动力、电子信息、航空航天以及国家重大工程起着关键性作用。
新型功能材料是一大类具有特殊电、磁、光、声、热、力、化学以及生物功能的材料，是信息技术、生物技术、能源技术和国防建设的重要基础材料。当前国际上功能材料及其应用技术正面临新的突破，诸如信息功能材料、超导材料、生物医用材料、能源材料、生态环境材料及其材料的分子、原子设计正处于日新月异的发展之中。
转化检验医学的发展特点和创新型国家战略为我们鲜明地指明了检验医学人才“厚基础，宽口径，临床知识和专业技术扎实，实践和创新能力并举”的具有全球视野的高素质复合型专业人才的育人目标。这就要求在知识结构上，不再满足化学、生物学、信息学、物理学(检验仪器学)、医学(基础医学、临床医学、预防医学)等几大类学科，还要兼纳材料学、生物信息学、计算机生物学和预测医学等新兴和实用学科;在能力要求上，除了学习能力、信息获取能力、科学研究能力、专业技术能力外，还要具备更高要求的外语能力(包括专业英语)和创新创业能力。
二、转化检验医学教育的探索与实践
(一)优化课程体系，强化转化检验医学的基本技能和特色技能培养。
结合学分制改革特点和要求，以精简理论课程、增加实验课程为主线，突出转化检验医学基本技能培养和技术特长培养相结合的原则，多次修订教学计划，优化课程体系。修订后的教学计划公共课和专业基础课程学分/总学分比例逐步下降(公共基础课学分比从原来的20．0%下降到18．4%;专业基础课学分比从原来的38．2%下降到25．4%);专业限选课和任意选修课程学分/总学分比例大幅度增加(专业限选课学分比从原来的0学分增加到4．5%最后到12．6%;任意选修课学分比从原来的0学分增加到5．8%);各类型课程实验课学时数/该课程总学时比例逐步增加(专业基础课实验课比例从31．5%增加到32．7%;专业课程实验课比例分别从43．2%增加到47．3%)，实践教学环节总学分/总学分比例逐步增加(从原来20．9%增加到39．2%)。同时，为使学生在学有余力情况下，强化转化检验医学的技术训练，我们开设了医学检验专业英语、文献检索等限定性选修课，面对医学检验技术领域的不断拓展和医学实验室仪器设备自动化程度的不断提高，我们又陆续增设了生化实验技术、分子生物学检验技术(在全国率先开设)、输血与输血技术必修课程和外周血细胞形态学检查技术、临床基础检验仪器学等限制性选修课程。
(二)开设“名师课堂”，拓展学生知识领域和视野。
为拓展学生知识领域和视野，培养学生的创新思维，我们邀请国内外医学检验界著名教授、专家、企业家等名人名家，开设“名师课堂”系列公开课。通过名人名家们的丰富的学识阅历和创新创业实践，解析国内外最新进展，点评本专业发展趋势，言传身教启发学生创新思维，激发学生科学研究的兴趣。
(三)打造精品课程，集成优质课程群。
在转化检验医学教育的思考与实践中，我们始终将课程建设作为提高教学质量和提升人才培养质量的一项核心内容，经过“十五”、“十一五”和“十二五”建设，我们已经把转化检验医学主干课程建成了各级精品课程，其中分子生物学检验技术、免疫学与免疫学检验为国家级精品课程(目前，全国高校医学检验专业课国家级精品课程共7门，我院占了2门);生物化学、临床微生物学及微生物学检验为省级精品课程;临床生物化学和生物化学检验、临床血液学检验为市级精品课程。此外，我们在注重精品课程建设的同时，还加强了其他相关课程的建设，集成了转化医学检验人才培养的优质课程群。
三、实践成效
(一)人才培养模式得到充分认可。
转化检验医学人才培养模式的实施取得了很好的示范效应，受到国内外高校的广泛关注。在全国医学检验专业校际协作会议和检验医学国际论坛上围绕该人才培养模式做了主题报告，得到兄弟院校的广泛认可。上海交通大学、重庆医科大学、南京医科大学、天津医科大学、北华大学、中南大学等十余所高校来我校交流取经，探讨医学检验的人才培养和发展模式。
(二)专业影响力得到广泛提升。
近年来，先后承办了检验医学国际论坛、国际遗传学和转化医学学术研讨会、国际线粒体生物医学高峰论坛等国际会议。学生与国际顶级专家的交流互动，增长见识，开阔眼界，专业水平受到了与会专家的赞赏。通过不断地积累，2012年，医学检验专业被推荐为国家“综合改革试点专业”。中国信息情报专家邱均平在《中国大学及学科专业评价报告(2010-2011)》中根据办学资源、教学水平、科学研究及学校声誉等对全国医学检验专业进行了排名，我校位居前5%，排名第四，仅次于北京大学、重庆医科大学及上海交通大学。
(三)学生科研、创业能力得到提高。
近五年参与创新研究的学生人数显著增加，和前五年相比平均增幅达80．75%;取得了“挑战杯”国家级比赛的三等奖2项、省级特等奖1项及一、二、三等奖18项等优异成绩，生命科学竞赛成绩连续三届全省领先，本科生发表SCI论文、国内核心期刊论文数比前五年增加35．71%(近五年共发表57篇)，获得省新苗计划立项数是前五年的10倍(近五年共立项163项)。
(四)学生考研考博率与年俱增，考取的院校层次提升。
我院学生近几年考研考博率显著增加，考取211大学如北京大学、复旦大学、上海交通大学等知名高校的硕士、博士生人数显著增加。此外，也有不少学生进入国外知名大学进行深造，如检验专业本科毕业生方风琴现已在美国斯坦福大学攻读博士学位。
(五)学生就业核心竞争力得到提升。
关键词：生物工程；微生物；教学改革
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2013）40-0040-02
本文结合教学实践，从教学内容、教学方法和手段、考核方式等方面对《应用微生物学》课程教学改革的途径进行了探讨。
一、优化教学内容
1.教学内容要突出实用特色。《应用微生物学》的专用教材较少，目前我们选用的为洪坚平、来航线主编，中国林业出版社出版的《应用微生物学》[2]，该书不仅论述了微生物资源在工农业、食品加工业、环境保护等可持续发展中的重要作用，而且还通过许多微生物发酵实例介绍微生物应用的技术路线和具体方法，适应教学大纲要求并具有较好的实用性。由于受课时所限，无法对每章节内容进行精讲，所以需要对教材的内容进行合理的取舍。例如，“微生物的分离及纯培养”、“培养基及其制备”以及每个章节中微生物的基本概念，在微生物学基础课程中包含相同内容，在本课程教学中可作删减。密切联系生产实际是本课程的一大特点，因此在教学过程中需增加实用性强的内容。例如，在“动物益生菌剂”章节教学中，可增加介绍“有益菌菌株分离筛选”的方法及目前已经商业化的益生菌剂（如酸奶及用于辅助治疗婴幼儿肠炎的酪酸梭菌等），使学生把理论知识与实际应用紧密结合起来，真正学以致用。
2.及时更新教学内容，反映最新研究动态。教学内容要与时俱进，近些年《应用微生物学》的发展日新月异，知识更新速度显著加快。菌种快速鉴定、基因克隆表达、荧光-PCR、生物芯片技术、生物信息学等很多新技术、新方法在微生物学中的广泛应用，《应用微生物学》也由此得到快速发展。而书本知识往往在学科发展动态上有所欠缺，因此，在保证教学内容的基础性、系统性、完整性的前提下，应向学生讲授更多的有关科学前沿动态的知识。在讲授过程中，针对书上的有些知识点进一步查阅该领域的最新进展，做到源于书本又高于书本。例如，我们讲到“微生物与能源利用”时，我们补充了英国研究人员的最新研究成果，即利用经基因工程改造的大肠杆菌，能成功生产出一种生物柴油，而且得到的生物柴油与传统柴油几乎一样[4]。在讲到“微生物与制药”时，我们又补充了最新的研究成果：李氏杆菌（Listeria monocytogenes）在胰腺肿瘤靶向治疗中所扮演的民族英雄“”的角色[5]。这样，学生不仅获得了最新知识，而且在不知不觉中系统地掌握了书本中的知识要点，并对学生起到开阔视野、拓宽思路、激发学习兴趣的作用。
二、改进教学方法，提高教学质量
1.利用现代化教学手段，提高教学效果。微生物是看不见、摸不着的，如果教学方法不好，常常会使学生造成很多错觉。心理学研究结果显示，人类通过五官吸取知识的比例分别是：视觉83%，听觉11%，嗅觉3.5%，触觉1.5%，味觉1.0%，所以通过视听获取的知识信息高达90%[3]。多媒体技术实现了文字、图像和声音的同步输出，解决了如何高效利用视听感官学习的问题，提高了教学效率，增强了教学效果。为此，我们充分利用网络资源制作了该课程的多媒体课件，资料充实，思路清晰，图文并茂。为了方便学生理解关于工艺流程的内容，通过插入视频的方式进行讲解，不但增强了教学效果，还使学生在教室中就了解到工厂产品的生产流程及设备，在教学中起了积极的作用。
2.以学生为主体，开展课堂讨论，培养学生自主学习能力。当今社会是知识“大爆炸”的时代，对于教学来说“授之以鱼，不如授之以渔”。培养学生自主学习能力，让学生自觉、主动地获取知识，是教学的首要任务，也是当今教育与时俱进的体现。在教学过程中，对于学生依靠自学基本能消化的内容，如“微生物肥料的种类”等，要提前将题目布置给学生，鼓励他们课下查资料、讨论，然后派代表在课堂上讲解，最后教师对所讲内容加以总结补充。这样一方面检验了学生对知识的理解掌握程度；另一方面调动了学生学习的积极性，锻炼了学生的逻辑思维、口语表达、自学能力和知识运用能力。
3.组织专题讲座，拓宽学生知识面。结合教学内容，有计划的邀请校内外从事应用性微生物研究的专家进行专题讲座。通过专题报告让学生掌握了学科的最新进展、动态和前景，也使学生了解到具体的科研工作，实现了课堂与课下的良好互动，丰富了教学内容，拓宽了学生的知识面，从而激发学生的学习兴趣。
三、采用多元考核方式，注重能力考核
考核作为评价学生的一种手段，必须有利于学生充分发挥自主学习和实际动手的能力，这才有利于学生的全面发展。为了激发学生积极思考和学习的热情，在课程考核中采用综合考评的方式，注重能力考核，学生的综合成绩由平时成绩（40%）和期末考试（60%）两部分组成。平时成绩根据出勤、作业、资料查阅和课堂讨论等情况评定。设置平时成绩的目的主要是：提高学生平时上课和学习的积极性；及时把握学生的学习状况；更灵活的进行能力考核。通过这种形式多样的考核方法，客观、科学地评价学生的知识、能力和专业素质，发挥考核的积极作用。
四、结语
笔者通过不懈努力，优化教学内容，改进教学方法，完善考核方式，克服了由于课时较少给《应用微生物学》带来的不利影响，调动了学生学习的积极性，课堂气氛活跃，教学效果良好，受到学生的欢迎。在今后的教学工作中，我们将会继续探索，结合本校专业的实际情况，不断改进和完善教学体系，使《应用微生物学》的教学工作真正跟进本学科的发展，真正适应生物工程专业课程学习的需要。
参考文献：
[1]王素英，陶永清，张明春.生物工程专业人才培养的目标定位与课程体系构建[J].安徽农业科学，2012，40（2）：1228-1229，1232.
[2]洪坚平，来航线.应用微生物学[M].北京：中国林业出版社，2005.
[3]孙序琼.浅谈网络环境下的教师角色转换与信息素养提高[J].教育发展研究，2004，10：87-88.
关键词:生物化学;教学改革;自主设计实验课堂
生物化学是一门医药学的必修课程，是研究生命物质的化学组成、结构及生命活动过程中各种化学变化的基础生命科学。所以生物化学课程应尽量提前，但应在有机化学课程之后，或与有机化学课并进;是病原生物学、内科学、人体解剖与组织胚胎学等专业的必修课程，因此应先打下较牢固的生物化学基础，并尽量加重生化课的分量，同时避免后继课程相关内容的重复。生物化学以其理论性强、概念抽象、名词繁多，各种代谢过程复杂繁琐，堪称生物学科中最抽象、最难懂的学科之一。如何激发学生的兴趣，寓教于乐，使学生喜欢听课，乐于参与，积极讨论，学到知识，解决实际问题，这是我们在生物化学教学中始终关注的问题。在教师指导下，学生要学会主动培养自己发现、吸收新信息和提出新问题的能力，积极主动学习，在学习中发展个性和创造力。为此，我们在教学方法和手段等方面作了一些有益的尝试，收到良好的效果。
1案例引起兴趣，穿插前沿科研
长期以来，我国的基础教育受应试教育的影响，使得进入本科医学院校学习的学生大多数学习被动，学习自主性差，学习方法机械、呆板，对所学知识不求甚解，知识基础不扎实、牢固［1］。首先我们的第一堂课，就要充分发挥教师的引导力，增加学生的兴趣，提高同学们的主观能动性。一些和生活相关案例可以引起学生较大兴趣，可以通过课前提问或课后留问方式引起学生注意力。如血清中肌酸激酶同工酶的电泳图谱用于诊断冠心病、转氨酶用于肝病诊断、淀粉酶用于胰腺炎诊断等的原因是什么?乙酰胆碱酯酶抑制药可以治疗阿尔茨海默病的原因?讲到DNA的二级结构模型时，可由双螺旋模型的提出者Watson和Crick讲起，设问他们由此发现获得了什么重要科学奖项，并可以借机讲一下当时诺贝尔评奖时的小插曲:因论文太短致使评委间产生分歧，最终获奖说明了科学发现主要在于其价值而非论文长短。教学效果取决于任课教师的水平，也与任课教师的严格要求密切相关［2］。本课程结合最新进展，涵盖动态与前沿知识。介绍国内外最新研究成果及历年与生物化学发展相关的诺贝尔奖成果，适度地超越教材，查找教材以外的重大事件等必要教学资源并合理组织教学。比如我校老师研究的命运分子cNumb在原肠期胚胎中的表达情况及其基因和编码蛋白的基本生物学特征，就是利用原位杂交技术检测cNumb基因在原肠期鸡胚中的表达情况，同时应用生物学软件和在线平台对cNumb基因及其编码蛋白进行生物信息学分析［3］。以及碘－淀粉法、Bernfeld法和ESP－G7速率法3种方法检测酸刺激前后唾液淀粉酶(SAA)活性及其活性比值的差异［4］，结合实验课题让学生对酶的特性有更好的理解。组织学生对研究热点进行查找资料，了解基础点，分组讨论，解决教师预先给出的问题，或者让学生自己发现问题，通过讨论甚至争论，学会分析问题并最终解决问题。鼓励学生参加本科、研究生校内外的学术活动，扩大知识面，开阔视野。
2重复重点内容，引入PBL教学促进师生互动
生物化学分为三部分内容，第一部分主要讲述各种生物分子的结构、功能以及相互作用，包括蛋白质、核酸、糖复合物、酶、生物膜、真核生物基因组及线粒体基因组等;第二部分讲述分子生物学部分，如基因信息的传递、基因工程的四大要素及实施要点、基因相关技术;第三部分讲述细胞信号转导技术原理及应用等。对于生物化学内容繁多的特点，我们对于重难点内容要重复教学，在同学脑中达到耳熟能详，举一反三，而基础知识点到为止。为了达到这样的效果，需要改变传统课堂填鸭式教学的呆板模式，老师的角色要发生变化，从直接教给学生知识的“灌输式”到教给学生如何学习的“自我学习式”，让学生主动吸收知识、能独立思考、分析问题。PBL(problem-basedlearning)教学模式即通过“提出问题建立假设自学解疑论证假设”的逻辑过程来让学生主动获取知识，学生为主体、教师为导向的小组讨论式教学法，主要培养学生以解决问题为核心的发散性思维和主动学习意识，进而达到提高学生灵活运用知识的能力的目的［5］。通过互动式课堂教学充分利用学生的好奇心理，在对问题的好奇与求知欲中，增加学生对生物化学的兴趣，在此过程中，学生由被动旁观者变为主动参与者。如设计一些关注点引发学生参与互动，如烫发的生化基础是什么?磺胺类药物的治病机理是由于酶的抑制作用吗?课堂上运用PBL教学法，可以设置专题讲座，把学生分为几个小组，给出一个主题，每组成员分工合作，任务明确，每个人都是责任人。老师通过对每一环节的设定让每个学生都参与其中，减少了“南郭先生”和浑水摸鱼情况的发生。
3重点章节小结，设计思维导图
糖代谢设定为动态部分的重点;酶促反应动力学中Km值和Vmax的计算与应用、生物氧化(生物能学)、物质代谢的相互联系和调控机制等设定为难点。每章重难点都组织学生自己小结，老师评定和总结，帮助学生建立完整的知识框架系统。生物化学众多的动态反应记忆比较困难，如6－磷酸葡萄糖、ATP、乙酰CoA、NADH+H+、NAD-PH+H+等物质的来源和去路，全酶、酶的活性中心、酶原的激活、氧化磷酸化、底物水平磷酸化、三羧酸循环、脂肪酸的β-氧化、半保留复制、不对称转录。老师课堂上可以通过引导学生设计思维导图，先把总的章节框架勾画出来，再补充具体内容，引领学生的思维，整理归纳，联系整体，通过Flas或板书直观表示。老师应当尽量在每次课、每一章，乃至整学期内容都绘制出相应的思维导图，以突出教学的重点、难点，理清知识脉络，帮助学生有效地回顾和复习。可以课前预习让学生设计学习内容的思维导图，小结也可以用课堂考试形式，让学生自己绘出内容图，或者布置课后作业让学生自己选择动态反应，如三羧酸循环制作Flas，并进行课堂展示，考查学生归纳记忆、理解掌握知识的能力。每章都进行小结，但每一部分的小结书写的思路、侧重点各不同，单元小结和课程小结在知识点的把握及知识体系的梳理及运用也有所不同，能较全面、客观、公正反映学生的学习态度及综合素质和创新能力。部分学生平时不认真学习，习惯于期末突击应付考试，而小结模式可以较好预防这种现象的发生。
4虚拟实验课堂的设计与实践
所谓“自主设计式教学”，就是以自主设计为主的教学。具体说它是指教学过程是在教师的启发诱导下，以学生独立自主学习和合作讨论为前提，以现行教材为基本探究内容，以学生周围世界和生活实际为参照对象，为学生提供自由探究、讨论、研究问题的一种教学形式。生物化学探究式虚拟实验课堂教学的思路是以生物化学经典实验为主线进行发散性拓展，根据课程理论内容，给出学生一些和实际生活相关的小课题，由学生自主学习、小组研讨及班级交流等方式，培养学生的自主学习能力、创新能力、文献阅读能力、交流能力和团队合作精神。在教师层面，教师根据实验内容，引导设计虚拟实验题目，指导学生研读文献、制作实验流程并进行全班交流。在学生层面，学生根据兴趣选择实验专题，自由组合成学习小组，在充分研读文献的基础上，进行小组讨论，制作PPT。允许学生自己组织课题小组、自主设计小课题，教师只作方向指导，给予一定经费支持。学生设计实验流程，并给出具体实施过程，并在全班进行演讲、答疑和讨论［6］。自主设计实验课堂，能够提高学生学习能力、实践能力、创新能力及一定的科学研究能力，有利于创新型人才的培养，可以改变传统的实验教学在学生能力培养方面只强调共性的发展而忽视个性发展的情况。通过设计虚拟实验课堂，学生对实验设计及原理有了更深刻的理解，养成独立思考的习惯，首先对自己设计的实验课堂进行展示，进而走进实验室，从试剂配置到实验操作，从设计实验到进行具体实践的过程，从理论到实践，从各方面使自身得到锻炼。老师在其中进行一些必要的指导，允许学生出现一定的错误，让他们在实践中成长更快。我们将生物化学实验探究式教学按照预设计、设计阶段、具体化、实验阶段、竞赛阶段等五个阶段进行实施。①预设计:在任课老师理论课后，可以给出相应的与课堂内容有关的思路或者题目，让学生课后思考。②设计:通过网络图书馆等辅助查找资料，然后让学生设计实验，给出具体思路和实施过程。③具体化:通过设计虚拟实验课堂，让学生对实验设计及原理有更深刻的理解，使其养成独立思考的习惯、并对自己设计的实验课堂进行展示。④实验阶段:虚拟课堂结束后，部分学生的课题经过导师指导可以继续深入，让学生进入实验室进行实施，体会到自主学习的乐趣。⑤竞赛阶段:以此为依托组织一个专业的班级间进行比赛，乃至扩展到全校及其他学校进行，提高积极性，并给予奖励。这期间教师需要引导、鼓励同学申报省级乃至全国的创新项目实验，不但参加课题研究，还要挖掘学生潜能，让他们把实验结果整理成论文。我校生物化学系已获得部分成果。目前已有多人次获得挑战杯立项，以及国家及省级大学生创新创业项目，并顺利完成本科毕业论文，还有部分学生的实验正在进行中。在广东省大学生挑战杯比赛中，其中由多名学生共同完成的“近海红树林环境抗肿瘤细菌的筛选和鉴定”获得广东省大学生挑战杯二等奖。由系老师指导同学的“一种快速、低成本的叶酸代谢障碍遗传检测方法的建立”以及“药物代谢酶CYP2C19两个主要突变等位基因联合分型方法的建立”等课题获得国家级、省级大学生创新创业训练计划项目。由学生撰写的论文“一株抗肿瘤活性的红树林细菌的筛选及鉴定”在《河南科技大学自然科学学报》发表。这些实践活动培养了学生的创新意识及团队精神，促进其综合实验设计、分析能力的提高，使大学生动手能力和实践技能得以提升。
5多元化考核
“一考定终身”的评价模式忽视平时学习的考核和能力的培养，既不能准确反映教学质量和效果，也无法测试学生真实的学习能力，更抹杀了学生主动的学习精神和创造能力［7］。适当的考核机制不仅可以科学地检验教学效果，同时也能强化学生的学习动机。课程考核不应只注重期末考试，而是应贯穿学习全过程。考核内容应充分体现所学知识和技能及运用这些知识和技能的能力，更重要的是考核分析问题、解决问题的能力和实事求是的科学态度。因此我们将生物化学课程的考核分为平时成绩、章节小结、实验考查和期末考试四部分，从上课出勤态度、课程预习情况、课程小结成绩、课堂发言、任务完成表现、实验动手、创新能力多方面进行考查，最后给出每个学生的综合评价成绩。
参考文献:
［1］潘虹，吕红，吴立连．一般本科医学院校PBL教学模式的思考
［J］．中国高等医学教育，2009，(5):105－106．
［2］李月英，胡海涛，王唯析，等．加强综合管理提高留学生教学质量［J］．西北医学教育，2005，13(6):681．
［3］顾取良，陈佳园，王广，等．命运分子cNumb在原肠期胚胎的表达及其生物信息学分析［J］．广东药学院学报，2015，31(3):383－387．
［4］杨泽民，林静，杨小蓉，等．3种方法对酸刺激前后唾液淀粉酶活性及其活性比值检测的影响［J］．国际检验医学杂志，2015，36(11):1488－1490．
［5］黄亚玲，郑孝清，金润铭，等．PBL教学模式探索［J］．医学与社会，2005，18(6):56－57．
［6］杨志伟，张玮玮，陈志玲，等．生物化学探究式教学的设计和实施［J］．生命的化学，2013，33(1):105－108．
日前，全国防非典指挥部科技攻关组公开宣布：经过数千次的动物实验，目前我国已经初步筛选出针对非典不同病理环节和改善其临床症状可能有效的8种中成药。
这8种可能有效的中成药分别是：对肺部急性炎症、炎性渗出有明显改善作用的清开灵注射液、鱼腥草注射液、板蓝根冲剂；针对高热症状，退热作用时间长、起效快、降温幅度大于35％的新雪颗粒、金莲清热颗粒；针对急性呼吸窘迫综合征的清开灵注射液、灯盏细辛注射液；针对多脏器损伤有明显保护作用的清开灵注射液、复方苦参注射液、香丹注射液。专家还特意指出：清开灵注射液在退热、抵抗内毒素所致的肺水肿和化学性肺损伤、多脏器功能损害及血小板下降等方面都有明显作用，可以考虑将清开灵注射液作为中西医结合治疗非典的基础用药，配合其他药物进行综合治疗。
首个SARS康复病人血液抗体基因库建成
第一个以SARS康复病人的血液为基础构建的基因工程抗体库日前在上海建成，此库大约含有数百万个不同的抗体基因。这是迄今为止世界上第一个针对SARS建立的基因工程抗体库。
这一基因库是从10个SARS康复病人血液白细胞中提取的RNA样品而建立的。中美科学家仅用3个星期就顺利完成工作。建立抗体库后，科学家们将筛选出对抗SARS有效的抗体，直接用于SARS的早期诊断，并经过一定的生物活性与安全性试验后，用于SARS的预防和治疗，以免除目前直接用康复病人的血清治疗可能带来的隐患。
实验鼠体内检测出非典抗体
中科院动物所和北京基因组研究所正在研制的SARS基因疫苗日前取得突破性进展：在将新研制的四种SARS基因疫苗注入实验小鼠体内后，研究人员成功地在实验小鼠体内检测到了非典抗体。
为检验疫苗效果，研究小组将在P3实验室进行病毒攻击实验，即用SARS病毒攻击注射了基因疫苗的实验动物，“如果注射了疫苗的动物能抵抗SARS病毒的攻击，就说明我们获得的基因疫苗是有效的。”该项课题负责人彭景木便研究员说。根据结果，研究小组将筛选出对SARS病毒最有效果的基因疫苗，研究人员希望最少能构建八种疫苗，以便从中进行筛选。一旦筛选出有效的SARS病毒基因疫苗，研究小组将有望申请开始临床试验。
解毒维康片正式上市
由西安恒生堂制药有限公司独家开发研制的解毒维康片，经国家药品监督管理局(SFDA)严格审查，于近日获批准。批准文号：国药准字：Z20026566
西安恒生堂制药有限公司是一家致力于用传统中医药治疗西医无特效药的疑难杂症的企业，解毒维康片作为目前国内唯一取得国家正式批准文号的纯中药治疗白血病药品，根据传统中医理论，针对根本有效解决白血病治疗的瓶颈问题，必将给众多白血病患者带来福音。
(莜波)
科学家发现SARS病毒侵入人体的途径
中国科学院上海生命科学院药物研究所科研人员近日在SARS病毒蛋白功能研究和药物筛选方面取得重要进展：有关研究人员用生物信息学和分子模拟方法，分析了SARS蛋白与人体蛋白相互作用网络，发现了SARS病毒侵入人体的关键途径之一；进而用分子生物学实验方法和生物物理技术，研究相关的蛋白质-蛋白质、蛋白质-小分子相互作用的分子动力学过程，证实了这一途径的可能性。
根据这一作用途径，该所科研人员用虚拟筛选方法从含有几十万个化合物的数据库中筛选出300个候选化合物，分子水平筛选表明，其中7个化合物(包括一种重要的免疫抑制药物)显示出相当的活性。经测试表明，这些化合物不同程度地抑制病毒感染正常细胞。
非典七大科研进展公布
6月2日下午，全国非典科技攻关组召开会，公布了关于SARS科研的最新进展。据攻关组副组长、科技部副部长李学勇介绍，科技攻关组成立以来，已在疫情流行趋势预测、病毒体外生存规律、出院病人是否排毒等流行病学研究方面取得了阶段性进展。
非典七大科研进展是: SARS病毒痰中可存活5天；75℃加热30分钟就能杀死病毒；治愈患者不会再传染；密切接触者无隐性感染可能；潜伏期患者传染可能性很小；控制与预警系统投入使用；SIR模型建立趋势预测方法。
哈尔滨医科大学研制出呼吸消毒器
哈尔滨医科大学结合非典病毒的理化特性，研制出的呼吸消毒器，日前通过了黑龙江省科技厅组织的专家组鉴定。专家认为，这一装置通过对感染或疑似感染者的呼气进行消毒，将有助于解决患者通过呼气传播医护人员、密切接触人员以及隔离人群之间互相传播的问题。
武汉同济医院“小移植”治疗白血病获成功
日前，一种名为“非骨髓性造血干细胞移植”的技术，在湖北省武汉同济医院获得成功，可大幅减少放化疗并发症，大大降低治疗费用。
这次实施的非骨髓性造血干细胞移植俗称“小移植”。这种方法减少了放、化疗剂量，因此大大地减少了并发症，许多肝脏、心脏等重要器官有问题的病人、甚至70岁的病人也可通过“小移植”治愈白血病。移植时只需从供者静脉血管中抽取血液，医生从中提取造血干细胞后，再输入患者体内。随后，正常的造血干细胞在患者体内逐渐消灭白血病细胞。大量研究表明，今后此技术还可能用于找不到相同配型的白血病患者的治疗。
年轻冠心病患者介入治疗远期效果好
近日，中国医科院阜外医院的研究小组分析认为，年龄在40岁以下的年轻冠心病患者接受介入治疗的长期预后良好，10年生存率可达94.2％。
中国医科院阜外医院以在该院成功接受经皮冠状动脉腔内成形术，或支架置入术的214例年龄在40岁以下的患者为研究对象，并长期随访了其中的199例患者。随访期间共有4例患者死亡，5例发生非致死性心肌梗死，3例接受冠状动脉搭桥术，29例再次接受介入治疗，53例心绞痛复发。这些患者术后10年的生存率为94.2％，与国外学者的报告类似。
中国成功进行世界首例人移植
第三军医大学大坪医院日前宣布，世界上首例在免疫缺陷裸鼠体内进行的人组织移植已经获得成功。
大坪医院将意外死亡新生儿的组织种植于免疫缺陷裸鼠皮下，经5个月的观察显示，被植入的人组织逐渐长大。这预示着如果被植入的人组织发育正常并能够产生人类，那么的形成过程就可能被描绘，从而为明确诊断男性不育和进行有效治疗提供新的途径。
同时，这一研究成果的问世还将为成年男性肿瘤患者带来福音。男性肿瘤患者由于肿瘤化疗或放疗将造成永久丧失生育能力，运用该项研究成果可事先将患者的生精干细胞长期储存于动物体内，从而为将来恢复生育能力、获得自己的后代提供可能。
我国哮喘患者获正规治疗仅为百分之一
卫生部有关人士表示，我国哮喘患者近年来持续增长，估计患者已近2000万，发病情况不容乐观，目前哮喘患者获得正规治疗的仅占1％。
据估计，全球每20个人中就有1人患有哮喘，约计3亿人。它也是儿童期最常见的慢性疾病，如不积极治疗，儿童哮喘中的三分之一至二分之一的人可迁延至成人。卫生部门有关专家说，哮喘患者只要通过及时正确的诊断，进行以吸入糖皮质激素为主的长期规范化治疗和管理，哮喘是完全可以控制的。
自体干细胞移植治愈2例糖尿病患者
南宁再生细胞移植治疗中心采用自体干细胞移植技术成功治愈2例糖尿病患者，近日患者已康复出院。
南宁再生细胞移植治疗中心应用自体干细胞和自体干细胞源性胰岛B细胞移植治疗2型糖尿病，治疗方法是从糖尿病患者自身提取大量血液干细胞，将部分干细胞诱导分化，形成初级胰岛B细胞，然后在C臂监控下用导管经腹腔动脉把自体干细胞和自体干细胞源性胰岛B细胞移植于患者胰腺。目前，这个治疗中心正对其他6名糖尿病患者进行自体干细胞源性胰岛B细胞移植治疗，其中几位高血糖症已开始改善。
光动力学疗法治黄斑病变
日前，28岁的王先生在浙江省人民医院眼科中心治疗黄斑部视网膜下新生血管膜病，由于医生用的是先进的光动力学疗法，治疗时间仅为83秒钟。当吴苗琴博士告诉他治疗结束时，王先生以为治疗还未开始呢！
据吴苗琴博士介绍，黄斑部视网膜下新生血管膜好发于多种眼病。这类病人往往伴有视物扭曲变形、模糊、视力下降以及闪光幻觉等。光动力学疗法克服了手术和传统激光光凝治疗方法的缺点，治疗时病人感觉良好，术后一周视功能紊乱失调将逐渐得到纠正。目前该法主要用于老年性黄斑变性、近视眼所致的黄斑部视网膜下新生血管膜。
补钙能够降血压
在日本冲绳，长寿老人乃至百岁老人占人口比例几乎达到全球第一。查其原因，是高血压和心血管患病者大大低于其他城市。专家们研究的结果，竟然发现与钙元素有关。冲绳的饮用水中钙元素的含量是东京市饮用水中钙元素含量的6倍。
近30年来，日本、美国、比利时等国的科学家对“冲绳”现象研究结果表明：饮食中钙元素含量的多少，与高血压患病率的高低呈现显著的负相关性：钙元素含量高，患病率低；钙元素含量低，患病率高。
超声消融下肢深静脉血栓
关键词 植物分子标记；原理；应用；进展
中图分类号 Q7 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2015）15-0047-02
Research Progress of Plant Molecular Markers
HAN Lei SUN Xin
（Department of Life Science of Hengshui University，Hengshui Hebei 053000）
Abstract Basic principle，characteristic and application scope of plant molecular markers with the representative of RFLP，SSR and SNP were introduced，the development prospects of various plant molecular markers were described.
Key words plant molecular markers；principle；application；progress
分子标记（Molecular Markers），是以个体间遗传物质内核苷酸序列变异为基础的遗传标记，是DNA水平遗传多态性的直接反映。它是继形态标记、细胞标记和生化标记之后发展起来的一种新的遗传标记方法。随着分子生物学的发展，DNA分子标记技术已有数十种，分子标记的方法越来越表现出其优越性。目前，在物种亲缘关系鉴别、基因组作图、植物遗传育种等方面分子标记已得到了广泛应用。
1 第1代分子标记
1.1 限制性内切酶片段长度多态性（Restriction Fragment Length Polymorphism，RFLP）
RFLP是以DNA-DNA杂交为基础的第1代分子标记，由于不同个体等位基因之间碱基的替换、插入、缺失或重复等变化，造成了限制性内切酶的识别和酶切发生改变，从而造成基因型之间酶切片段长度的差异，可反映DNA分子上不同酶切位点的分布情况。RFLP在基因组中以低拷贝编码序列为主，存在稳定，具有共显性的特点。但其操作工序比较复杂，对DNA的需求量也比较大，不仅成本高，而且检测的周期较长，在大规模的分子育种中不适用。
余四斌等利用RFLP对生产上广泛应用的优良杂交组合汕优63的分离群体进行分析，很好地定位了32个控制产量及其构成性状的QTLs[1]。孙传青等利用RFLP分子标记研究了中国、南亚、东南亚普通野生稻与栽培稻和粕粳之间的遗传分化关系，研究表明粕粳演化是多途径的，粕粳分化是栽培稻核DNA遗传分化的主流[2]。
1.2 随机扩增多态性DNA标记（Random Amplified Poly-morphic DNA，RAPD）
RAPD技术是建立在PCR 基础之上的。它应用了PCR的反应原理，以基因组DNA为模板，在热稳定的DNA 聚合酶作用下，以单个随机核苷酸序列（通常为10个碱基对）为引物，进行PCR 扩增。扩增产物经过电泳的分离、染色后，采用紫外透视仪进行检测。扩增产物的多态性反映了基因组的多态性。与RFLP相比，RAPD需要的模板量较少、灵敏度高、操作简便、快捷的特点，在基因定位、克隆及辅助选择育种中可以广泛应用。但易受试验条件影响，重复性差，产率低[3]。胡保忠等利用RAPD分子标记用43个随机引物对11个紫花苜蓿进行扩增，共检出440条扩增片段，对紫花苜蓿进行了很好的聚类分析[4]。
1.3 扩增片段长度多态性（Amplified Fragment Length Pol-ymorphism，AFLP）
AFLP是基于PCR的一种选择性扩增特异片段的方法。对不同物种的基因组DNA进行利用，经过限制性内切酶的酶切后，可以得到大小不同的分子片段，将酶切片段与相应的接头连接，以接头序列及邻近内切酶的识别位点作为引物的结合点，采用含有1～3个选择性碱基的不同引物进行DNA扩增，不同选择性碱基的数目、种类和顺序决定了扩增片段的特异性。扩增产物经放射性同位素标记、电泳分离，最终根据凝胶上DNA条带的有无来检验其多态性。它兼具了RFLP的可靠性和RAPD的方便性等优点，但它对DNA的纯度要求较高，操作繁琐。黄想安等利用AFLP技术表明石蒜属具有非常高的种间遗传多样性，为石蒜物种的分类鉴定提供一个很有效的依据[5]。
2 第2代分子标记
主要包括简单序列重复（Simple Sequence Repeat，SSR）。SSR也称微卫星DNA，不同的重复碱基对串联数目决定了其高度多态性。它根据微卫星两端互补序列进行引物的设计，然后通过PCR进行扩增，由于不同的核心序列串联重复数目，扩增出的PCR产物的长度也有所不同，通过电泳技术对扩增的产物进行分离，结合片段的大小决定基因型，并对等位基因的频率进行计算。在真核生物中可根据其两端的高度保守序列，设计双引物进行PCR扩增，深入揭示其多态性[6]。SSR一般可检测1个单一的多等位基因位点，其位点呈共显性遗传，同时检测所需DNA量较少。Han等利用SSR标记构建了第1张含有小豆SSR标记的分子遗传图谱[7]。
3 第3代分子标记
主要包括单苷酸多态性（Single Nucleotide Polymorphisms，SNP）。SNP标记是基于DNA 芯片技术的第3代分子标记，包括单个碱基的插入、缺失等[8]，主要是由于单核苷酸发生了突变而造成。SNP的位点广、遗传稳定性较好，检测迅速，适合于数量较大的检测分析。Xu等通过检测水稻亲本9311，检测到了768万个SNP位点，绘制了1张高密度的Bin图谱。通过Bin图谱，定位1个重要的QTL[9]。朱磊利用SNP标记精细定位水稻苯达松敏感致死基因，得出该基因位于第3染色体上0.4 cM范围内，且4个SNP标记与其共分离[10]。
4 新型分子标记
4.1 多样性芯片技术（Diversity Arrays Technology，DArT）
DArT技术是2001年发明的一种基于芯片杂交技术的新型分子标记技术。其主要依靠不同来源的基因组DNA定限制性内切酶位点的分布不同，从而产生多态性。Heller-Uszynska等首次在甘蔗属内采用了该技术，对其遗传关系进行了分析，且构建了遗传图谱，结果表明甘蔗的原始种和栽培种之间遗传差异大，且大多数DArT标记与孟德尔分离规律相符合[11]。高轶静等利用7份不同种属的甘蔗材料为样本建立DArT标记体系，结果表明其遗传相似性分析结果与材料预期的亲缘关系密切程度相一致[12]。
4.2 靶位区域扩增多态性（Target Region Amplified Poly-morphism，TRAP）
TRAP是一种在2003年被提出的基于PCR的新型分子标记[13]。该技术是基于已知的cDNA或EST序列信息，主要在遗传图谱的构建、重要性状的标记等方面应用。Hu等应用TRAP技术扩增出菠菜中59个TRAP多态性标记[14]。Chen等采用了TRAP标记对小麦比较基因组图进行了绘制，并证明Qfhs.ndsu-3AS与Qfhs.ndsu-3BS不同源[15]。
4.3 限制性内切酶位点标签（Restriction-Site Associated DNA，RAD）
RAD标记技术是2007年开发的一种应用于非模式生物的分子标记，目前已应用于寻找DNA多态性，鉴别SNP，基因测序，构建遗传图谱，定位目的性状基因，研究生物多样性等方面。Chutimanitsakun等利用已知序列的RAD标记绘制出了高质量的遗传连锁图谱，验证了对于单个基因位点的检测和QTLs[16]。Barchi等利用RAD测序，测定茄子超过10 000个SNP位点，1 600个多态性位点和1 800个假定的SSR位点，对于构建茄子的遗传图谱有重要意义[17]。
5 结语
分子标记一直处于不断的发展之中，不同分子标记各有优缺点，有不同的适应对象。相信随着分子生物学、生物信息学、基因芯片等不断的发展及与分子标记的相互融合，将出现更加具体的、目的性更强的、更简单的分子标记。分子标记在人们的研究、生产等方面将有更加广阔的应用前景。
6 参考文献
[1] 余四斌，李建雄，徐才国，等.上位性效应是水稻杂种优势的重要遗传基础[J].中国科学（C辑），1992，8（4）：333-342.
[2] 孙传清，王象坤，村淳，等.普通野生稻和亚洲栽培稻核基因组的RFLP分析[J].中国农业科学，1997，30（4）：37-44.
[3] 邸宏，陈伊里，金黎平.RAPD和AFLP标记分析中国马铃薯主要品种的遗传多样性[J].作物学报，2006，32（6）：899-904.
[4] 胡保忠，刘娣，胡国富，等.中国紫花苜蓿地方品种随机扩增多态性DNA的研究[J].植物生态学报，2000，24（6）：697-701.
[5] 黄想安，董美芳，阎学燕，等.石蒜属种间亲缘关系AFLP分析[J].中草药，2011，42（1）：148-152.
[6] 魏臻武.利用SSR、ISSR和RAPD技术构建畜苜蓿基因组DNA指纹图谱[J].草业学报，2004，13（3）：62-67.
[7] HAN AO，KAGA A，ISEMURA T，et al.A genetic linkage map for azuki bean [Vigna angularis（Wind.）Ohwi & Ohashi] [J].Theoretical and Applied Genetics，2005，111：1278-1287.
[8] 刘听，杨官品.分子标记技术新进展：以几种新型标记为例[J].安徽农业科学，2011，39（23）：44-46.
[9] XU J，ZHAO Q，DU P，et al.Developing high through put genotyped Chromosome segment substitution lines based on population whole-genome re-sequencing in rice（Oryza sativa L.）[J].BMC Genomics，2010（11）：625.
[10] 朱磊.水稻苯达松敏感致死基因be/的精细定位[D].南昌：南昌大学，2005.
[11] HELLER-USZYNSKA K，USZYNSK G，HUTTNER E，et al.Diversity arrays technology effectively reveals DNA polymorphism in a large and complex genome of sugarcane[J].Molecular Breeding，2011，28（1）：37-55.
[12] 高轶静，黄东亮，李双喜，等.甘蔗多样性微阵列技术（DArT）标记体系的建立[J].南方农业学报，2014，45（5）：720-724.
[13] HU J，VICK B A.Target region amplification polymorphism（TRAP），a novel marker technique for plant genotyping plant[J].Molecular Bioloty Reporter，2003，21：289-294.
[14] HU J G，MOU B Q，VICK B A.Genetic diversity of 38 spinach（Spinacia oleracea L）germplasm accessions and 10 commercial hybrids assessed by TRAP markers[J].Genet Resour Crop Evol，2007，54：1667-1674.
[15] CHEN XUN-FEN，FARIS J D，HU J，et al.Sxtnrxtion and comparative mapping of a major Fusxrium head blight resistance QTL in tetraploid wheat[J].Mol Breeding，2007，19：113-124.
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