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群體遺傳學基礎范文1
關鍵詞：遺傳學實驗；整合；模塊
中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）51-0257-02
《遺傳學》是生物科學專業的基礎課之一，是一門運用嚴密邏輯推理和大量實驗論證來揭示生命奧秘的學科。實踐教學是大學生素質養成和能力培養的重要環節，是溝通理論與實踐的橋梁，是培養創新能力的源頭。遺傳學實驗課是高等學校生物學科一門實踐性很強的學科，內容博大，涉及的知識面廣，尤其是分子生物學的快速發展從廣度和深度等層面極大地豐富和拓展了經典遺傳學的內容。近年來，為了全面開展素質教育，體現實驗內容改革以學生為中心，逐步培養學生創新能力和創新思維的教學理念，我系認真分析現有遺傳學實驗內容的現狀和特點，并進行有益的探索和嘗試，為學習分子生物學實驗技術和基因工程實驗技術打下良好的基礎。
一、遺傳學實驗內容的現狀和特點
高校實驗教學的目標是訓練學生有較強的動手操作能力，提高設計實驗和分析解決實驗問題的能力[1]。遺傳學實驗教學服從于理論教學，當前遺傳學實驗內容主要存在以下問題：教學內容陳舊，驗證實驗較多，綜合設計實驗較少，缺乏新技術、新方法的內容[2]，因此，不能滿足學生掌握新技術、新方法的要求，學生分析問題解決問題的能力得不到鍛煉。
為了跟上現代遺傳學的快速發展，進一步提高實驗教學質量，培養具有創新精神和實踐能力的人才，必須進行實驗體系和教學內容的改革。新體系主要以加強基礎、重視應用、開拓思維、培養能力、提高素質為核心，重新整合實驗內容，將原有實驗內容分成經典遺傳學、細胞遺傳學、分子遺傳學和群體遺傳學四個模塊，每個模塊的實驗內容進行整合優化，讓學生參與到實驗的各個環節，提高其解決實際問題和動手操作能力，為實際應用和從事科研工作打下基礎[3]。
二、遺傳學實驗內容的整體優化
1.經典遺傳學模塊。傳統的經典遺傳學實驗包括果蠅飼養以及生活史觀察、果蠅的性別鑒定及突變體觀察、果蠅唾腺染色體的制備與觀察、果蠅單因子實驗、果蠅的雙因子實驗、果蠅的伴性遺傳和基因的連鎖交換及三點測交等實驗內容，整合優化后改為果蠅雜交大實驗，見圖1。實驗材料為黑腹果蠅的純系野生型（紅眼、長翅、灰身、直剛毛）和突變型（白眼、長翅、灰身；白眼、小翅、焦剛毛；紅眼、殘翅、黑檀體）。并告訴同學們眼色位于果蠅的X染色體上；體色、翅型、剛毛形態均為于常染色體上。讓學生根據所學的分離定律、自由組合定律、連鎖互換定律、伴性遺傳、三點測驗等理論知識設計實驗，例如正交：檀黑身（雌）×灰身小翅焦剛毛白眼；反交：灰身小翅焦剛毛白眼（雌）×檀黑身。學生通過設計實驗一方面能加深對理論知識理解和應用，另一方面鍛煉了學生實驗設計能力。學生自己培養果蠅，觀察記錄，寫出實驗報告，并運用理論分析實驗結果。
學生在實驗過程中出現的問題或發現的現象可以先查閱相關資料，然后與指導老師商量，寫出具體解決方案，這個過程鍛煉了學生獨立思考問題、解決問題的能力。傳統的教學將這些實驗分開來做，而且都是提前告知學生怎么做，去驗證一些現象或規律等，整合后，將驗證實驗改為綜合實驗，并具有一定的連續性，學生還可以自己動手參與進來，盡管實驗內容沒有變，學生積極性卻提高了，不僅培養了學生多種實驗技能，而且增強了學生的綜合素質。
2.細胞遺傳學模塊。細胞遺傳學模塊中植物細胞有絲分裂的制片和觀察、植物微核實驗、姊妹染色單體分染技術、植物染色體核型分析和植物多倍體的誘發及細胞學鑒定等實驗內容主要是鍛煉學生培養材料、制片、染色、觀察、分析。整合后的內容改為蠶豆根尖細胞不同處理后的觀察與分析，見圖2。實驗前將學生分組，把實驗步驟和注意事項講清楚，讓學生自己培養材料，并鼓勵學生材料和處理試劑自選，如“多倍體誘發與鑒定”實驗，讓學生自主選用不同的實驗材料，摸索秋水仙素適宜濃度和最佳處理時間，研究探討影響染色體加倍效果的不同因素[4]。
這樣學生實驗的興趣大大地激發，主動性得到發揮，并且學生在實驗過程中還會發明一些小裝置，例如：在暖壺蓋邊緣一圈打孔穿線，做成網狀，然后在孔上滴蠟封孔，制備水培的培養瓶，簡單、耐用、環保、經濟。
傳統教學內容中，這些實驗分開講解，盡管觀察的實驗結果不同但是實驗步驟大同小異，學生就會感覺實驗過程單一，沒有創新，沒有興趣，從而影響實驗效果。整合后學生分組培養材料，同時制片觀察實驗結果，同一時間內就可完成幾個實驗的內容，不僅解決了實驗學時少的現實問題，而且將枯燥單一的實驗教學改為靈活多變的內容，提高了學生的積極性，加深了學生對理論知識的掌握。另外，學生還可以自選材料進行相應的設計研究，培養學生查閱資料、分析問題和解決問題的能力，教學效果也提高了。
3.分子遺傳學模塊。分子遺傳學的實驗主要包括突變型的篩選與檢出、突變型的鑒定、DNA提取及純化和PCR擴增及檢測，整合后改為大腸桿菌基因突變型的篩選與鑒定，學生從突變體的誘導，到鑒定，每一步都需要自己查閱資料，理論聯系實際進行操作。比如突變體的誘導可以通過多種方法（包括物理的和化學的），學生可以任選一種進行誘導。突變具有多方向性，實驗結果沒有唯一性，這樣學生實驗內容靈活多樣，學生的主觀能動性，積極主動性得到很好發揮。
4.群體遺傳學模塊。群體遺傳學的實驗主要包括人類ABO血型的群體遺傳學分析、人類指紋的群體遺傳學分析和人類對苯硫脲嘗味能力的遺傳分析，這些實驗的主要目的是通過對人類群體遺傳性狀基因頻率的分析，了解群體基因頻率測算的一般方法；加深理解遺傳平衡定律，了解改變群體平衡的因素。保證教學目的不變的情況下，將3個實驗整合為人類群體一些遺傳性狀的調查和分析，學生可以任選某一感興趣的遺傳性狀進行調查、分析，寫出相應的調查報告。
三、教學效果
我系遺傳學實驗內容整合以后，經過2年的嘗試，學生普遍反映良好。實驗內容靈活，學生自由選擇，大大激發了學生的探索熱情，提高了學生的學習積極性與主動性。學生實驗過程中會發現很多問題，通過查閱資料和教師討論，得到結果，鍛煉了學生科學思維的能力。大多實驗是分組完成，學生在實驗過程中意識到團隊協作的重要性，懂得了實驗的成功需要每個成員積極配合，團結協作。對今后的科學研究有一定的幫助。盡管實驗內容整合以后大多數變成了綜合型實驗，學生參與機會多了，但是教師應該在實驗前做好實驗指導的關鍵環節，使學生在實驗思想和態度的培養、實驗方法和條件的確定等方面都受到系統的訓練。保證實驗順利開展。同時，教師也需要不斷學習和探索新的實驗方法，完善教學內容，改革考核制度，跟上學科發展的步伐。
參考文獻：
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群體遺傳學基礎范文2
一、利用生物科學史資源，引導學生形成正確的思想
生物科學史向我們揭示了科學家思考和解決生物學問題的思想歷程。科學家思想的形成在當時的社會，不僅受到文化背景的制約，還受到當時科學技術水平的制約，對于科學家來說，生物學知識的產生，都需要首先從思想上有所突破。如果思想不科學，就會導致人們對事物產生錯誤的認識。反過來，通過對事物的科學探究，獲得對事物的正確認識，又會改變人們的思想，使人們對事物的認識產生質的飛躍。例如，物種是演變的思想的確立，就是對物種是不變的思想的突破；人類對生命個體發育的探究歷程，體現了思想方法上的突破。因此，生物科學史向我們展示了科學家所處的時代背景，記錄著科學家們的思想以及思想轉變的歷程，對學生形成正確的思想具有積極的教育意義。
二、利用生物科學史資源，幫助學生建構知識結構
學生學習了生物科學史，既能從整體上了解各個分支學科是在解決什么問題的過程中發展起來的，又能了解各個分支學科之間的聯系，從而建立知識點之間的聯系，建構完整的知識結構。例如，遺傳學的建立和發展，經歷了細胞遺傳學、群體遺傳學、微生物遺傳學和分子遺傳學等階段。在其發展過程中，如果孟德爾沒有運用數學知識對數據進行統計分析，就不能揭示遺傳規律；如果沒有細胞學的發展，薩頓和鮑維里就不能推測到遺傳因子與染色體之間的聯系。在科學家解決遺傳的規律是什么、遺傳物質是什么、遺傳物質具有什么結構、遺傳物質如何復制和如何控制多肽鏈的生成等一系列問題的過程中，遺傳學逐漸發展起來。如果教師能引導學生循著這樣的線索展開學習去了解這一系列問題的解決過程，那么，這一部分的知識結構學生就可順利地建構起來，還可能聯想到新的問題。
三、利用生物科學史資源，培養學生的批判性思維
學生通過生物科學史的學習，可以了解到生物科學是在自我更正的過程中積累和進步的；還可以了解到生物科學知識是科學家在不斷對前人的結論進行質疑、求證的基礎上，再進行自我更正的過程中積累起來的。例如，達爾文建立了以自然選擇為核心的進化論，人們在承認生物進化論的同時，卻不愿意接受達爾文對進化原因進行臆想的方法，不滿意達爾文對進化機制的解釋。德弗里斯將實驗方法引入進化論的研究中，提出了“突變學說”，以此來解釋達爾文的自然選擇。在20世紀的頭10年，這一學說得到生物學界的廣泛接受。然而，1910年，果蠅遺傳學的。發展表明，果蠅群體中不斷發生著突變，卻沒有產生物種的變化1912年～1915年細胞學的精確研究，沉重地打擊了德弗里斯的學說，揭示了他所認為的大規模突變產生的性狀實際上是已有性狀的復雜重組。細胞遺傳學，尤其是群體遺傳學的建立，才闡明了自然選擇的機制。學生在了解了進化論的發展后，可以得到科學知識是在不斷質疑、求證與更正的過程中積累的這一結論，這對培養學生的批判性思維大有幫助。
四、利用生物科學史資源，培養學生的探究能力
生物科學史就是科學家探究生物學知識的科學過程史。生物科學每一個知識點的產生過程，就是一個科學探究的過程，如發現問題、提出問題、作出假設、邏輯推理、檢驗假設、分析結論、交流評價等，是對學生進行科學方法訓練的良好素材。學習生物科學史有助于學生了解每個知識點的來龍去脈，而且可以從其中的一些典型事件中學習到科學家的科學探究方法。例如《標準》中列舉的生長素的發現史，教師可利用現代化教學手段，引導學生深刻領會科學家的思維方式，探索生長素基本理論的形成過程。這樣不僅可促進學生深刻領會生長素理論的論點，還能使學生在親身體驗科學探索的過程中接受科學方法的訓練，形成一定的探究能力。
五、利用生物科學史資源，培養學生的合作能力
在課程改革的過程中，合作學習是一種重要的學習方式。學生通過高中生物科學史的學習，能夠明白在探究知識的過程中，科學家之間往往是通過合作取得成功的。例如：DNA雙螺旋結構模型的建立過程，匯集了許多不同學科背景科學家的智慧，特別是沃森和克里克兩人的合作，為解決問題提供了不同的思路。他們在解決問題的過程中相互啟發，相互補充，相互促進，同時共享了研究成果。學生還可以在生物科學史的學習中，明白必須重視每一學科的學習，而不能有偏科現象。只有這樣，才能為終身學習奠定良好的基礎。
六、利用生物科學史資源，培養學生的科學素養
生物科學史呈現了科學家的科學態度、科學精神和科學世界觀。生物科學史中記載著科學家的生平事跡，從中挖掘科學家的科學態度、科學精神和科學世界觀，把它們滲透到生物教學中，對培養學生的生物學素養乃至科學素養和人文素養都具有積極的教育意義。例如，人教版高中生物課標教材中，必修模塊1《分子與細胞》中選取了“細胞學說的建立過程”“探索生物大分子的奧秘――與鄒魯院士一席談”“細胞世界探微三例”“對生物結構的探索歷程”“關于酶本質的探索”“光合作用的探究歷程”等方面的歷史。學生置身于科學史的氛圍中進行領悟和體會，可獲取豐富而有趣的知識營養，體驗嚴密的邏輯思維過程和解決問題的思想方法，并在厚重的歷史感中體會前人的智慧，從而提升自身的生物科學素養。
群體遺傳學基礎范文3
關 鍵 詞： 地方高校； 遺傳學；實驗教學； 教改；
遺傳學是生物學中最富于綜合性的中心學科之一，也是生命科學中發展最迅速的前沿的學科之一。自 1900 年孟德爾定律被重新發現以來，遺傳學取得了很大的發展，闡明了許多遺傳學現象和規律。進入 21 世紀之后，科學家對線蟲、果蠅、擬南芥等動植物以及人類基因組計劃的初步完成，更加突現出遺傳學在生命科學中的核心與前沿學科的地位。遺傳學是一門實驗性很強的學科。遺傳學本身的發展離不開大量而設計周密的實驗研究，因此遺傳實驗課程是開展遺傳學研究的重要基礎。通過實驗教學，不僅可以使學生在實驗過程中加深對遺傳學現象和規律的認識，更重要的是培養學生進行遺傳學及相關學科研究工作的能力。
1.優化師資隊伍結構
遺傳學實驗課程的教學在很多地方院校是由一個教師負責教學和實驗，這樣就會導致教學質量的下降，面對這種情況，地方院校就應優化師資隊伍結構，組建一支具有較高的學術水平和教學水平、結構合理的高素質實驗教學隊伍，由1-2 名遺傳學理論課程的教師和1-2 名多年承擔遺傳學實驗教學的老教師為課程負責人，以碩士及以上學位、且具有從事經典和分子遺傳學研究工作經歷的教師，或承擔過兩輪以上遺傳學及實驗教學任務的教師作為課程教學隊伍，形成一支教學經驗豐富，老中青合理搭配，學緣來源廣泛的遺傳學及實驗教學隊伍。
2.建立高水平、綜合性的遺傳學實驗教學平臺
近年來，由于學科的迅速發展和植物科學領域研究工作的不斷深入，許多新的實驗方法和實驗技術不斷涌現，使得原有的實驗項目不能充分滿足培養創新型人才的要求，有必要增設新的實驗項目。同時，為了培養學生的創新能力，要逐步減少驗證性、演示性實驗，增加設計性、綜合性實驗，通過設計性、綜合性實驗可以實現以學生自我訓練為主的教學模式，更好地掌握實驗原理、操作方法、步驟，全面了解儀器設備的性質并正確地使用儀器，鍛煉學生思考問題、分析問題和解決問題的能力，提高學生的創新思維和實際動手能力，而現有的儀器設備條件不能滿足綜合性設計性實驗的要求，降低了教學效果；另外，由于招生規模的擴大，導致原有實驗設備的數量嚴重不足。為了改善遺傳學實驗課程的教學條件、提高教學水平，極有必要在現有基礎上，按照人才培養目標、學科發展和社會經濟發展的要求，優化實驗室布局，添置新的儀器設備，增加新的實驗項目，建立高水平的遺傳學實驗教學平臺，提高實驗室的共享性和和儀器設備利用率，改善實驗技術條件和工作環境。提高實驗教學水平和學生的專業素質，培養學生的實踐能力和創新精神.
3. 完善實驗教學內容
在很多地方院校的實驗教學內容主要是研究動物、植物、微生物和人類的經典遺傳學內容，而細胞遺傳學、分子遺傳學等教學內容由于條件的限制而不能開設，從而導致實驗教學內容不完善。根據教育部《關于加強高等學校本科教學工作，提高教學質量的若干意見》（ 教高[2001]4號） 中的有關文件要求，遺傳學實驗教學內容要不斷進行完善：不但要涵蓋經典遺傳學、細胞遺傳學、分子遺傳學、發育遺傳學、群體遺傳學、數量遺傳學、生物信息學和基因組學等，而且要涵蓋動物、植物、微生物和人類等研究對象的遺傳學實驗。通過不斷完善實驗教學內容，建立“基礎性綜合性研究（ 設計、創新） 性”逐層遞進的實驗教學體系，使學生從生物的整體水平、細胞水平和分子水平等方面逐漸加深對遺傳學知識的理解，培養學生的實驗動手能力、綜合實驗設計能力和創新能力。
4. 開放實驗室
為提高實踐教學水平，提高學生實驗動手能力和創新能力，必須全面實施實驗室開放。開放式實驗教學是培養學生實踐能力和創新意識協調發展的重要途徑，也是高校實驗教學改革的必經之路，是克服實驗流程較長與每次實驗課時有限之間矛盾的有效方法。實施全天性開放實驗教學，是增強學生實驗興趣、提高實驗主動性、加強動手能力培養的有效措施。
5 .加強科學研究，進行“產學研基地”的建設，培養科研人才，帶動地方經濟的發展
我國是世界上最大的糧食生產和消費國，糧食安全是關系國計民生的大事。糧食生產及與之配套的產業快速發展需要一大批技術人才，尤其是復合型、創新型生物科學技術人才。復合型、創新型人才的培養離不開創新技術和實踐經驗，社會也需要研究成果盡快轉化為現實生產力，“產學研”的有機結合是培養復合型人才的關鍵。實驗課教學不但要重視基本實驗技能的培養，更重要的是發現問題、思考問題、解決問題能力的培養，這一過程更離不開大量的實踐鍛煉。在大型種子公司、基層農技推廣站、科研院所建立高水平的“產學研基地”，不但可有效提高學生的學習興趣，而且可有效增加社會實踐能力。
綜上所述，調整遺傳學專業資源、提升遺傳學實驗教學的革新、科學有效的實現專業教學與實踐基地的有機結合，是提高遺傳學實驗教學的有效途徑，可為地方院校的遺傳學的教學改革提供一個思路，同時培養大量的高素質科技人才，促進地方經濟的可持續性發展?；痦椖浚嘿F州省教育廳自然科學研究項目（黔教科（2010070）號）；貴州省科學技術基金項目（黔科合J字[2012]2001號）；貴州省教育廳功能材料與資源化學特色重點實驗室專項基金（黔教高發[2011]278號）；
參考文獻：
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群體遺傳學基礎范文4
關鍵詞 草魚；遺傳多樣性；RAPD分析
中圖分類號S932.4 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708（2011）50-0105-04
RAPD Analysis of Genetic Diversity in Ctenopharyngodon Idellus in East River and West River from GuangDong
LI Zhuo-jian，Liu Li
College of Animal Science， South China Agricultural University， Guangzhou 510642， China
Abstract Random amplified polymorphic DNA(RAPD) technique was applied to study the genetic relationships of three population in Ctenopharyngodon idellus from GuangDong.Under predetermined optimal reaction conditions， amplifications with 7 random primers selected from 60 primers were selected. Each species had its own unique bands which can be used for species identification.The molecular phylogenetic trees constructed by MEGA2.1 of RAPD data analyzer 1.3v indicated. The populations of Grass carp from East River was highly similar with the populations from West River and these two population were different from the population of grass carp in seed farm
Keywords Ctenopharyngodon idellus ;genetic diversity; RAPD analysis
草魚（Ctenopharyngodon idellus）俗稱草鯇，英文名為Grass carp，系屬脊椎動物門（Vertebrata）、硬骨魚綱（Osteichthys）、鯉形目（Cypriniformes）、鯉科（Cyprinidae）、雅羅魚亞科（Leuciscinae）、草魚屬（Ctenopharyngodon Steindachner，1866）[1]。草魚作為四大家魚之首，其所形成的產業對廣東省淡水漁業乃至全國的淡水漁業的發展都起到了極其重要作用。
隨機擴增多態DNA（random amplified polymorphic DNA， RAPD）是建立在PCR技術基礎上檢測DNA序列多態性和建立分子遺傳標記的技術，Williams等[2]和Welsh等[3]運用隨機引物擴增尋找多態DN段作為分子標記。如今RAPD技術在生物的遺傳多樣性、群體遺傳學、分類學及農牧業的遺傳育種等研究中得到廣泛應用[4]。本研究旨在用RAPD技術對廣東草魚進行群體的親緣關系探討，以期為了解廣東省草魚資源現狀提供相關的遺傳背景資料和理論依據。
1 材料和方法
1.1材料
2008年5月~2008年7月于西江肇慶江段、東江新豐江水庫和佛山龍江鎮錦記魚苗場共取90尾草魚個體的背部肌肉放在凍存管置于液氮罐，運回實驗室液氮保存。采集點分布見圖1，采集信息見表1。
1.2 DNA提取
取液氮保存肌肉組織大約10mg，與200μl細胞裂解液混勻，加入1.5μl蛋白酶K[5]，置于55℃水浴鍋中消化過夜。從水浴鍋中取出，加入300μl三氯甲烷混勻，上下搖動10min~15 min。10 000×g離心2min，取約200μl上清液，置于1.5 ml心管中。在離心管中加入250μl沉淀液，混勻，室溫放置2 min，10 000×g離心2min。倒掉上清液，立即加入50μl 2M NaCl，輕輕振蕩直至DNA樣品完全溶解，加入1.5μl RNase A，然后置于37℃水浴鍋中水浴5min~10min。加入150μl冷乙醇，-20℃放置10min，10 000×g離心4 min，倒掉乙醇，加入300μl 75%乙醇清洗，10 000×g離心2 min，倒掉75%乙醇，自然風干至無酒精味，加入50μl TE，37℃水浴鍋中水浴溶解，4℃保存備用。
1.3 隨機引物及篩選
從已研究草魚的RAPD文獻中選取60條引物，以高純度的草魚基因組DNA為模板，對60個引物進行篩選，從中選取擴增條帶多且清晰的7個隨機引物進行PCR擴增。
1.4 RAPD-PCR“標準”反應體系
擴增條件為: 94℃預變性5min，94℃變性1min，36℃退火1min，72℃延伸2min，40個循環，72℃延伸10min，4℃保存。產物在1.5%瓊脂糖凝膠上，用恒壓80V電泳1小時，溴化乙錠染色，紫外透射儀下觀察并照相。根據 50bp DNA ladder（takara）對擴增的片段進行確認。
1.5 數據分析
1.5.1 RAPD片段的觀察與統計
根據PCR產物的電泳帶型，進行群體內和群體間的比較。統計時僅記錄清晰、穩定的電泳帶。在同一個引物相同的遷移率上，不同個體間出現的帶記為1，未出現的帶記為0，在excel表中按格式輸入每一個引物的0、1距陣。
1.5.2 多態位點比例
利用擴增片段原始數據的0-1矩陣，使用RAPD data analyzer 1.3v數據分析軟件，計算群體內個體間的多態位點數和總位點數，然后根據如下公式計算多態位點比例：多態位點比例（P）=多態位點數/總位點數×100%
1.5.3遺傳相似度和遺傳距離
群體遺傳學基礎范文5
1 細胞遺傳學時期
1.1 細胞遺傳學的發展史
孟德爾于1856～1864年在他所在修道院的小花園內對豌豆進行了雜交實驗，于1865年在當地召開的自然科學學會上宣讀了實驗結果。他認為生物性狀的遺傳是受遺傳因子控制的，并提出了遺傳因子分離和自由組合的基本遺傳規律。
在1875～1884年間，德國解剖學家和細胞學家弗萊明在動物中，德國植物學家和細胞學家施特拉斯布格在植物中，分別發現了有絲分裂、減數分裂、染色體的縱向分裂以及分裂后的趨向兩極的行為；比利時動物學家貝內登還觀察到馬副蛔蟲的每一個身體細胞中含有等數的染色體；德國動物學家赫特維希在動物中，施特拉斯布格在植物中分別發現受精現象。這些發現都為遺傳的染色體學說奠定了基礎。
1903年薩頓發現染色體行為與遺傳因子的行為一致，于是提出了染色體是遺傳因子的載體的觀點。
約在1910年，美國遺傳學家摩爾根及其同事根據對普通果蠅的研究，確定了基因是染色體上的分散單位，在染色體上呈直線排列，提出了基因的連鎖交換規律，并結合當時的細胞學成就，創立了以染色體遺傳為核心的細胞遺傳學。
細胞遺傳學時期大致是1910～1940年，可從美國遺傳學家和發育生物學家摩爾根在1910年發表關于果蠅的性連鎖遺傳開始，到1941年美國遺傳學家比德爾和美國生物化學家塔特姆發表關于鏈孢霉的營養缺陷型方面的研究結果為止。因顯微技術所限，該時期細胞遺傳學材料主要集中于各種動植物。
1.2 細胞遺傳學時期幾種常用遺傳學材料
1.2.1 豌豆
豌豆屬豆科植物，一年生藤本作物，羽狀復葉，小葉卵形，開白色或淡紫色的花，果實有莢。嫩莢和種子供食用。
作為遺傳學實驗材料的優點是：自花傳粉，閉花授粉；品種間性狀差別顯著，且相對性狀多；花大，便于操作，成熟的種子保留在豆莢中，不容易脫落，利于觀察和統計。
1.2.2 果蠅
果蠅是果蠅科果蠅屬昆蟲，約1 000種。廣泛用作遺傳和進化的室內外研究材料，尤其是黃果蠅易于培育。其生活史短，在室溫下不到兩周。其生活環境有些種生活在腐爛水果上，有些種則在真菌或肉質的花中生活。
作為實驗動物，果蠅有很多優點。飼養容易，并且繁殖快，在25℃左右下約10 d就繁殖一代，一只雌果蠅一代能繁殖數百只。同時果蠅只有四對染色體，數量少而且形狀有明顯差別，便宜觀察；并且果蠅性狀變異很多，比如眼睛的顏色、翅膀的形狀等性狀都有多種變異。這些特點對遺傳學研究也有很大好處。
1.2.3 玉米
玉米是一年生禾本科草本植物。植株高大，莖強壯，挺直。葉窄而大，邊緣波狀，于莖的兩側互生。雄花花序穗狀頂生。雌花花穗腋生。玉米是遺傳學研究的良好材料，其理由如下：玉米開單性花，雌雄同株（可同株受精也可異株受粉），雌雄蕊長在不同花序上，去雄容易雜交方便；很多性狀可在種子上看到，種子雖然長在母株上的果穗上，但已是下一代了；同一果穗上有幾百粒種子，便于統計分析；生長周期短；具有易于區分的相對性狀。
2 微生物遺傳學時期
2.1 微生物遺傳學發展史
大致是1940～1960年，從1941年比德爾和塔特姆發表關于脈孢霉屬中的研究結果開始，到1960～1961年法國分子遺傳學家雅各布和莫諾發表關于大腸桿菌的操縱子學說為止。在這一時期中，采用微生物作為材料研究基因的原初作用、精細結構、化學本質、突變機制以及細菌的基因重組、基因調控等，取得了已往在高等動植物研究中難以取得的成果，從而豐富了遺傳學的基礎理論。1900～1910年人們只認識到孟德爾定律廣泛適用于高等動植物，微生物遺傳學時期的工作成就則使人們認識到遺傳學的基本規律適用于包括人和噬菌體在內的一切生物。
2.2 微生物作為遺傳學研究材料的優點
大約從1910年～1930年間的主要成就是闡明遺傳物質的傳遞規律，包括染色體變異和進化的研究在內，從20世紀40年代起則主要是闡明基因突變機制和基因作用機制，而在這些研究中，微生物方面的研究占有重要地位。微生物作為研究遺傳學的材料有如下優點：① 便于獲得營養缺陷型；② 便于作為基因作用研究的材料；③ 便于作為基因突變的研究材料；④ 便于作為研究雜交、轉導、轉化等現象的材料；⑤ 便于作為基因精細結構的研究材料；⑥ 能被用作研究復雜體制的生物的簡單模型，常用大腸桿菌和噬菌體。
腸埃希氏菌通常稱為大腸桿菌，是Escherich在1885年發現的，是一種普通的原核生物，屬細菌。
2.3 常用的微生物——紅色面包霉
紅色面包霉（2n=14）是一類被稱為子囊菌的真菌中的一種。子囊菌門是最大的一個真菌門類。其營養體由單倍體多細胞菌絲體和分生孢子所組成。紅色面包霉的生活史包括無性和有性兩個世代，其無性世代是通過菌絲的有絲分裂發育成菌絲體，或由分生孢子發芽形成新的菌絲體。而有性世代是由兩種不同生理類型（接合型）菌絲或稱不同的接合型通過融合，或異型核結合形成二倍體合子。合子形成后進行減數分裂產生4個單倍體的核，稱為四分孢子，四分孢子再經一次有絲分裂形成8個子囊孢子，并以4對“雙生”，成線性排列在子囊中。
作為遺傳學研究的材料其優點有：① 因為是單倍體，染有顯隱性的復雜問題，基因型直接在表現型上反映出來；② 一次只分析一個減數分裂的產物；③ 個體小，生長快，易于培養，一次雜交可產生大量后代，便于科學統計；④ 生殖方式是有性生殖，染色體的結構和功能也與高等生物類似。
3 分子遺傳學時期
3.1 分子遺傳學發展史
1953年，美國分子生物學家沃森和英國分子生物學家克里克提出DNA的雙螺旋模型標志著遺傳學研究進入分子遺傳學時期。
分子遺傳學是在微生物遺傳學和生物化學的基礎上發展起來的。分子遺傳學的基礎研究工作都以微生物，特別是以大腸桿菌和它的噬菌體作為研究材料完成的；它的一些重要概念如基因和蛋白質的線性對應關系、基因調控等也都來自微生物遺傳學的研究。分子遺傳學在原核生物領域取得上述許多成就后，才逐漸在真核生物方面開展起來。
正像細胞遺傳學研究推動了群體遺傳學和進化遺傳學的發展一樣，分子遺傳學也推動了其他遺傳學分支學科的發展。遺傳工程是在細菌質粒和噬苗體以及限制性內切酶研究的基礎上發展起來的，它不但可以應用于工、農、醫各個方面，而且還進一步推進分子遺傳學和其他遺傳學分支學科的研究。
3.2 分子遺傳學常用材料
3.2.1 大腸桿菌
大腸桿菌是人和許多動物腸道中最主要且數量最多的一種細菌，周身鞭毛，能運動，無芽孢。其主要特征如下：
（1） 大腸桿菌是細菌，屬于原核生物；具有由肽聚糖組成的細胞壁，只含有核糖體簡單的細胞器，沒有細胞核有擬核；細胞質中的質粒常用作基因工程中的運載體。
（2） 大腸桿菌的代謝類型是異養兼性厭氧型。
（3） 人體與大腸桿菌的關系：在不致病的情況下（正常狀況下），可認為是互利共生（一般高中階段認為是這種關系）；在致病的情況下，可認為是寄生。
（4） 培養基中加入伊紅美藍遇大腸桿菌，菌落呈深紫色，并有金屬光澤，可鑒別大腸桿菌是否存在。
（5） 大腸桿菌在生物技術中的應用：大腸桿菌作為外源基因表達的宿主，遺傳背景清楚，技術操作簡單，培養條件簡單，大規模發酵經濟，倍受遺傳工程專家的重視。目前大腸桿菌是應用最廣泛最成功的表達體系，常做高效表達的首選體系。
（6） 大腸桿菌在生態系統中的地位，若生活在大腸內，屬于消費者，若生活在體外則屬于分解者。
（7） 它的基因組DNA為擬核中的一個環狀分子，同時可以有多個環狀質粒DNA。
大腸桿菌作為遺傳學材料的優點是：體積小、結構簡單（擬核中只有一個環狀DNA分子）、繁殖迅速、容易培養、變異類型容易選取。
3.2.2 噬菌體
群體遺傳學基礎范文6
中國人口最多的民族漢族，本身就是一個最大的“混血”人群，在漢族人群的基因組中可以鑒別出不同程度的周圍少數民族的遺傳成分。
混血兒常常給人留下深刻印象，如高爾夫球星泰格?伍茲、F1賽車手劉易斯?漢密爾頓、美國總統貝拉克?奧巴馬、奧斯卡獎得主哈里?貝瑞等。曾經一項有趣的調查研究發現，混血面孔在“極具魅力臉孔”打分中占據壟斷地位。另一方面，大多數人都認為混血兒似乎只是個體行為，即使中國到了今天這么開放的時代，若是誰家女兒嫁給了外國人生了一個混血兒，依然是一件很希奇的事情。而實際上，現代人類在其漫長的歷史長河中，曾發生過不同規模的群體性“混血”事件，留下了如今各地廣泛存在的“混血”人群，典型的如大家熟識的美國黑人、拉丁美洲人群、中東和東南亞人群以及我國新疆的維吾爾族、哈薩克族等。徐書華就是鐘情于這類人群遺傳學研究的一位青年科學家。
位于上海市岳陽路320號的中國科學院上海生命科學研究院，有一個由中科院和德國馬普學會共同建立的計算生物學研究所。徐書華是該所的研究員、博士生導師和研究組長。想要了解他，就得先認識他的研究領域—群體基因組學。據徐書華介紹，群體基因組學是從基因組水平揭示群體的遺傳結構和多樣性特征并進而研究基因組微觀進化機制的一門學科，也可以簡單地理解為是群體遺傳學在基因組時代的延續和擴展。徐書華的主要興趣就是研究“混血”人群（也叫混合人群）的群體基因組學。
徐書華與“混血”人群結緣是偶然的，他對“混血”人群的研究可以追溯到其博士研究生階段。他的博士論文是利用高密度的常染色體單核苷酸多態性數據研究現代人群的遺傳結構，在分析數據的過程中，徐書華注意到了美國黑人的特殊遺傳結構，尤其對“混血”人群的連鎖不平衡形成機制產生了興趣，于是對其做了一系列專門分析并寫成英文手稿?！爱斘野颜撐氖指迥媒o金力老師看時，得到了他的高度贊賞”。徐書華至今回憶那段經歷時仍然感到自豪。關于美國黑人的研究是他第一次與“混血”人群結緣，完成此次研究后，他很快意識到亞洲的“混血”人群基因組研究尚未受到關注，于是便一鼓作氣對新疆維吾爾族進行了系統的研究，這也是關于歐亞“混血”人群的第一項群體基因組學研究。最終，關于“混血”人群的研究成為他博士論文的重要組成部分，其中有三章內容是研究美國黑人和新疆維吾爾族的“混血”遺傳結構特征和連鎖不平衡產生機制。相關研究結果最終分別發表在分子進化領域最具影響力的學術期刊《分子生物學與進化》和人類遺傳學領域最具影響力期刊《美國人類遺傳學雜志》上。隨后他的博士論文也入選復旦大學、上海市優秀博士論文以及全國百篇優秀博士論文。
發現現代人群“混血”普遍性
2006年，徐書華進入中國科學院上海生命科學研究院工作，繼續致力于“混血”人群研究。在金力老師的引薦下，他作為課題組長參與了10個國家共同發起的國際合作計劃—“泛亞SNP計劃”，在研究設計和科學問題的探討方面作出重要貢獻，并獨立承擔了幾乎全部的數據分析任務和研究報告撰寫。2009年相關研究結果最終發表在美國著名綜合學術雜志《科學》上。這項研究被《科學》同期配發的新聞評論文章認為是“迄今關于東亞和東南亞人群遺傳多樣性最全面的研究”。
對徐書華來說，研究中最大的收獲是發現了亞洲人群間普遍存在的基因交流，即“混血”的普遍性。這意味著“混血”不是只出現在某些少數人群中的一個特例，而是現代人類群體的常態。為此，盡管《科學》雜志對論文摘要的字數有嚴格限制，徐書華還是特地在其中強調了該發現，也得到了其他共同作者的支持。雖然在這篇主題為亞洲人群遷移歷史的文章中，“混血”的發現似乎被人們忽略，但卻更加堅定了徐書華投身“混血”人群研究的決心。
實際上，徐書華在其博士論文中就已經注意到中國人口最多的民族漢族，本身就是一個最大的“混血”人群，在漢族人群的基因組中可以鑒別出不同程度的周圍少數民族的遺傳成分，徐書華后續的一系列研究工作正是建立在這一理解上。同年，徐書華與金力教授在《美國人類遺傳學雜志》發表了關于漢族人群遺傳結構的研究結果，該研究被列為雜志當期“亮點文章”得到編輯的專門點評。
研究“混血”人群的環境適應
“從基因組多樣性和遺傳結構的角度，你完全可以把‘混血’人群看成是一個新的人群?！毙鞎A解釋道，“混血人群一般是由彼此隔離分化的祖先人群在近期大規?；蚪涣鳟a生的。隔離分化幾萬年的人群，從原世居地遷移到數千里之隔的新地域，他們以及后代必然面臨新環境的壓力，經受自然選擇，也就是混血人群必然要有一個適應環境的過程?！?/p>
實際上，新建立的人群如美國黑人，在遺傳結構上顯著不同于其祖先人群，并且在新居住地新的環境中經歷了上十個世代的適應性演變，成為研究現代人類適應新環境可遇而不可求的天然素材。徐書華正是意識到了混血人群的這一特點，與他指導的博士研究生一起，建立了一種檢測自然選擇的新方法，利用合作者提供的全基因組數據，首先對典型的近期混合人群美國黑人進行了研究，發現像美國黑人這樣的混血人群在混血前后都受到了明顯的自然選擇。徐書華課題組的研究不但檢測到自然選擇信號更為可靠，并很好地解釋了美國黑人經歷的歷史和自然環境的變遷。他們發現，很多受自然選擇的基因與美國黑人的高發疾病相關，推測這些高發性疾病可能和美國黑人的非洲祖先最近經歷的巨大環境變化有關。
另外，該研究還發現，很多抵抗瘧疾的等位基因頻率在美國黑人中明顯降低，這反映了北美和非洲的不同病原體在人類基因組中留下了顯著的但不同的烙印，同時也提示人類生存環境中的微生物群落和體內的病原體可能是自然選擇發生的重要推動力之一。相關結果作為方法性論文于2012年3月正式發表在國際著名學術期刊《基因組研究》上。
利用“混血”人群遺傳結構特征估計人群遷移和擴張時間
徐書華近期的代表作之一，便是利用混血人群的遺傳結構特征和基因組重組信息，首次從遺傳學角度估計了亞太地區分布最廣的人群—南島人群的擴張時間。
南島人群是一個根據語言學角度界定的人群，其使用的語言都屬于南島語系。他們在地球上分布極為廣闊，東達南美洲西部的復活節島，西到東非外海的馬達加斯加，南抵新西蘭，北至我國臺灣省。
從生物學的角度說，與南島人群相關的科學研究都會牽涉整個亞太地區現代人類的起源和進化，以及現存人群遺傳多樣性和表型多樣性的形成機制等一系列關鍵且錯綜復雜的問題。因此，這個龐大人群的起源和遷移，一直以來都是眾多考古學家、語言學家、遺傳學家關注的焦點。
早在2009年，徐書華與合作者就在發表于《科學》雜志上的論文中，揭示了南島人群在遺傳學上的共同屬性。所謂共同屬性，就是指南島人群共享一種特有的遺傳組分，并且相較于外部人群，南島人群內部的遺傳親緣關系更為緊密。
但徐書華告訴記者，在生物進化和人類起源及遷移歷史研究的首要任務—時間的確定上，有關南島人群擴張的時間數據和證據，都來自考古和語言學界，盡管遺傳學家也進行了大量的遺傳學研究，卻鮮有強有力的聲音。
徐書華說：“這主要是因為人類在廣袤地域上的多方位、多次反復遷移和基因交流，使得根據基于單一遺傳座位（如Y染色體和線粒體DNA研究）明確估計人群擴張的時間變得很難。而常染色體由于重組，增加了估計基于突變數據信息時間的難度。人群之間基因的交流和基因組的交換重組，也給人群歷史的研究設置了重重障礙?！?/p>
不過，徐書華課題組利用人群遷移過程中，由于基因交流而產生的特殊遺傳結構，通過計算生物學的手段，推斷基因組中的重組信息，巧妙地利用這些“障礙”，首次從遺傳學的角度確定了南島人群在東南亞一帶的擴張時間，大約為4000年前。為確保結果可信，徐書華的德國合作者又使用另一套獨立數據和不同方法對進行了進一步驗證，與考古學和語言學的研究結果吻合。相關研究成果于2012年3月正式發表于《美國科學院院報》上。
新視角，新機遇，新挑戰
“你可能難以想象，我國的藏族也是一個混血人群”。徐書華興致勃勃地講起了關于人群研究的故事?！皬腨染色體的研究結果來看，藏族人群中至少存在兩種主要的Y染色體單倍群，我們用D和O代表。這兩個單倍群起源于不同祖先人群，且時間上相差幾萬年。如果在性染色體上有這么明顯的混合跡象，完全有理由相信整個基因組都是混血的。因此，可以肯定藏族是一個典型的混血人群。”徐書華試圖更透徹地解釋這其中的邏輯推理，“其實漢族這么大一個人群，也是一個混血人群，我在博士論文研究時就已經發現并指出。因此，可以看出混血是多么的普遍，但是這一點往往被人忽視。對于這些我們以為熟知的人群，實際上還有太多我們未知的東西，從不同角度看待他們，就會發現新的問題。從混血的角度探索這些人群的起源、遺傳多樣性形成和微觀進化機制，有深遠的進化生物學和醫學意義。但一旦決定從新的角度看待和試圖解決問題時，將有更多新的挑戰等待你?！毙鞎A補充道。
我國擁有研究“混血”人群遺傳的資源優勢，除了考慮到這個思路在國內外仍屬空白之外，徐書華更看中的是研究所帶來的重大科學意義和價值。未來，他將在總結自身學術背景、研究興趣和前期工作的基礎上，把“混血”人群的環境適應和基因相互作用作為今后5年著重的研究方向，并向國家自然科學基金委和科技部提交了申請。徐書華主要是通過計算分析的手段進行研究，雖然他的研究組已經有十幾位成員，但都只從事“干性”（計算和理論分析）研究，他近5年還沒有建立“濕性”實驗室（實驗觀測和產生數據等）的計劃。他希望先以“干性”研究為主，再通過國內外同行合作，最后做到“干濕”結合，從而系統地研究和解決感興趣的問題。
“在計算生物學研究所的框架下，很難像其他‘濕性’實驗科學那樣爭取到足夠研究經費來收集樣本和產生自己的數據，人們總是認為計算生物學研究只要有計算機就夠了。”徐書華顯得有些無奈，“在這方面，我的導師金力教授一直給予我很大支持，我很感謝他。但他自己也有一個龐大的研究組需要維持，團隊中那么多年輕人都需要發展空間，大家的研究興趣和方向不一樣，關注的問題和側重點也不一樣，我不能期望都按照我的思路來設計實驗和產生我需要的數據。目前，我的研究組主要依靠馬普學會提供的經費在運轉。今后，一方面我會爭取更大的國家和地方項目支持，另一方面，我也會尋求更廣泛的國際國內合作?！?/p>
對于未來，徐書華顯得躊躇滿志：“我現在已經開始受益于之前國際合作項目建立的網絡關系，目前許多研究課題的樣本和數據都是國外如德國、印度、馬來西亞和韓國等國家的合作者提供的，這種合作關系和范圍在不久的將來應該會進一步擴大，也一定會顯示出其影響力和優越性。”
積跬步，至千里
從2006年進入中科院工作至今，徐書華在“混血”人群的遺傳學研究道路上，已經跋涉了近6個年頭，如今他不僅建立了自己的研究團隊，還被德國馬普學會和中科院選中，成為迄今唯一一位沒有海外留學經歷的“馬普青年科學家小組”組長。德國馬普學會是國際知名的從事基礎研究的機構，通過與中國科學院30年的合作，德國馬普學會已成為中科院對外合作的一個重要伙伴?！榜R普青年科學家小組”組長的遴選遵循公開、公平、公正的原則，這種人才選拔機制為引進海外優秀留學人員以及促進中科院科研體制改革發揮了重要作用，也為各相關研究所培養了一批青年學術帶頭人，現任同濟大學校長的裴鋼院士就是第一位“馬普青年科學家小組”組長。
“一個‘土鱉’博士，在自己的祖國拿著德國人提供的薪水和研究經費進行獨立的科研工作，自由探索感興趣的問題，對我個人來講是一種榮譽?！毙鞎A半開玩笑地說，“希望多年以后我的經歷，也能成為一個勵志故事，得到社會的關注，激勵更多的年輕人留在國內工作，同時希望政府在吸引‘海龜’的同時，也給于我們這些‘土鱉’們更多支持?！?/p>
徐書華年僅34歲，卻已經是上海市遺傳學會理事、多家外國研究機構的學術顧問、教育部自然科學獎一等獎的獲得者。他擔任過中科院、上海市、國家自然科學基金委等多個項目的負責人，以及國際合作項目“泛亞SNP計劃中”的課題組長，完成了一批有影響力的科學研究課題，為他的研究生涯寫上了重要的一筆。他的研究成果以第一或通訊作者發表在美國《科學》、《美國科學院院報》、《基因組研究》、《人類分子遺傳學》等國際著名專業期刊上，受到國際同行的關注。
