基因遗传学原理精选(九篇)

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第1篇：基因遗传学原理范文

生物育种是指人们按照自己的意愿，依据相关的育种原理，有目的、有计划地改变生物的遗传物质以获得人们所需要的生物新品种。育种的两种常见思路是：从生物的诸多性状中把需要的优良性状分离出来或把位于不同个体的优良性状集中到一个个体上来；或者是直接创造具有优良性状的生物新品种。

在遗传学上主要涉及六种不同的育种方法：杂交育种，诱变育种，单倍体育种，多倍体育种，基因工程育种，细胞工程育种。

（一）杂交育种

方法步骤：亲本杂交得F ，再用F 自交得F ，在F 中筛选所需性状，若为隐性性状则必为纯合；若为显性则需经过连续多代自交，直到不发生性状分离为止，可得到显性纯种。

遗传学原理：基因重组。

育种优点：育种的目的性强，通过基因重组，把位于两个生物体上的优良性状集于一身。

育种缺点：育种年限过长，需及时发现优良性状。

实例：用抗倒伏不抗锈病的小麦与不抗倒伏抗锈病的小麦培育出既抗倒伏又抗锈病的小麦的新品种。

（二）诱变育种

方法步骤：利用一定剂量的射线、辐射或化学药剂处理材料，提高基因突变的频率，选育所需新品种。

遗传学原理：基因突变。

育种优点：提高了基因突变的频率，加速育种过程，大幅度改良生物的性状，变异范围广。

育种缺点：突变具有不定向性，且多害少利，所以需要大量处理实验材料。

举例：青霉素高产菌株的获得。

（三）单倍体育种

方法步骤：将F （杂种）进行花药离体培养，得到单倍体幼苗后再用一定浓度的秋水仙素诱导，形成纯合多倍体，再从中选择所需要的类型。

遗传学原理：染色体变异。

育种优点：与杂交育种相比大大缩短了育种的年限。

育种缺点：需要组织培养，技术难度较高，需与杂交育种结合，多限于植物。

（四）多倍体育种

方法步骤：利用一定浓度的秋水仙素处理萌发的种子或幼苗。

遗传学原理：染色体变异。

育种优点：可培育出自然界没有的新品种（如八倍体小黑麦），且多倍体茎杆粗壮，叶片、果实和种子都比较大，糖类和蛋白质等营养物质的含量都有所增加。

育种缺点：结实率低且晚熟，只适于植物。

举例：三倍体无籽西瓜的培育。

（五）基因工程育种

方法步骤：提取目的基因，将目的基因与运载体结合，导入受体细胞，使之在受体细胞中复制保存并表达，筛选出符合要求的新品种。

遗传学原理：基因重组。

育种优点：不受种属限制，可根据人类的需要，有目的地进行。

育种缺点：技术难度高，可能会引起生态危机。

举例：能分泌人类胰岛素的大肠杆菌菌株的获得，抗虫棉，转基因动物等。

（六）细胞工程育种

方法步骤：植物：利用聚乙二醇等诱导不同种的细胞融合，经组织培养后得到新品种；

动物克隆：核移植胚胎移植。

遗传学原理：细胞的全能性。

育种优点：克服远源杂交不亲和障碍，有目的地培育优良品种；

动物体细胞克隆，可用于保存濒危物种、保持优良品种、挽救濒危动物。

育种缺点：技术复杂，难度大，将对生物多样性提出挑战。

二、实例应用

例1.

（1）通过花药离体培养再用秋水仙素加倍得到烟草新品种的方法是 ，依据的原理是。

（2）用 辐射谷氨酸棒状杆菌，选育出合成谷氨酸的新品种，所用的方法是 ，依据的原理是 。

（3）用小麦和黑麦培育八倍体小黑麦属于 ，依据的原理是。

（4）用抗倒伏不抗锈病的小麦与易倒伏抗锈病的小麦杂交，培育成既抗倒伏又抗锈病的小麦品种，这属于 育种，依据的原理是 。

（5）科学家将细菌的抗冻基因转移的普通番茄的细胞中培育出番茄抗冻新品种，这属于，依据的原理是。

例2.现有味甘汁多、能稳定遗传的绿皮（G）红瓤（R）小籽（e）西瓜品种甲与白皮（g）黄瓤（r）大籽（E）西瓜品种乙，三对基因自由组合。已知西瓜的染色体数目2n=22，请根据下面提供的西瓜育种流程图回答有关问题：

（1）图中①过程中所用的试剂为 ，通过②途径培育无籽西瓜的方法叫做 ，所结西瓜果实的基因型和表现型分别为 。

（2）通过③培育无籽西瓜时所用的试剂为 ，瓜农用②生产的无籽西瓜比用③生产的更受消费者亲睐，原因是，如果选育的品种优秀，瓜农也乐意采用③途径生产无籽西瓜，其优点是。

（3）通过④细胞融合途径形成杂种体细胞时，要使用和 两种化学物质。由该杂种细胞形成杂种植株利用了 原理，使用了 技术。若用杂种植株去获得单倍体植株，需要使用的方法是进行培养。

参考答案

1.（1）单倍体育种、染色体变异（2）诱变育种，基因突变（3）多倍体育种，染色体变异（4）杂交育种，基因重组（5）基因工程育种，基因重组

2.（1）秋水仙素，多倍体育种，GGgRRrEee，绿皮红瓤无籽（2）生长素（类似物），与二倍体相比果实比较大，糖类、蛋白质等营养物质含量有所增加，省去制种的麻烦或节约购买三倍体西瓜种子的成本（3）纤维素酶，聚乙二醇，植物细胞全能性，植物组织培养，花药离体培养

第2篇：基因遗传学原理范文

关键词数量遗传学;分子遗传学;动物育种;研究进展

自20世纪80年代以来，随着现代分子生物技术和信息技术的迅速发展，动物育种计划和动物分子遗传学研究取得了大量的突破性成果，国际上的动物育种已逐渐进入分子水平，从传统的育种方法朝着快速改变动物基因型甚至是单倍体型的方向发展。

1数量遗传学与动物育种

数量遗传学选择原理充分考虑了环境因素对微效多基因控制的数量性状的影响力，从表型方差中剖分出基因型方差，通过运用资料设计和统计模型估计有关的遗传参数，最后达到选种的目的[1-2]。数量遗传学主要应用于估计遗传参数、通径分析和动物育种估计的模型方法等几个方面。

1.1遗传参数估计

从统计学上讲，遗传参数的估计可归结为方差或协方差组分估计。从亲子回归、同胞分析到方差分析法;到了20世纪50年代，C R Henderson提出了针对非均衡资料的Henderson方法Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ;之后出现了极大似然法约束极大似然法、最小范数二次无偏估计法和最小方差二次无偏估计法以及贝叶斯估计等方法。目前，约束最大似然法是世界各国育种学家采用的主要方法。

1.2育种值估计

畜禽遗传评定即评估畜禽种用价值的高低，是畜禽育种工作的中心任务。畜禽种用价值的高低是用育种值来衡量的，影响数量性状表型值的是微效多基因的加性效应值(A)、等位基因之间的显性效应值(D)和非等位基因间的上位效应值(I)。其中，只有基因的加性效应值即育种值能够稳定的遗传给后代，但是育种值不能直接测量，只能使用一定的统计学方法通过表型值对其间接加以估计，所以遗传评定的主要工作就是对育种值的估计。畜禽的估计育种值是选择种畜的主要依据，育种值估计的准确性在很大程度上影响着畜禽育种效果的好坏。用于育种值估计的方法概括起来主要有选择指数法、群体比较法和混合线性模型法。

2分子数量遗传学与动物育种

分子数量遗传学是分子生物技术与数量遗传学相结合的一门发展中的新的交叉学科，目前仍属于数量遗传学范畴[3-6]。现代分子生物技术的发展，使得从分子水平上研究数量性状的基因成为可能。

2.1对QTL作出遗传标记

目前对决定数量性状的多基因还不能准确定位，但如果能找到一个可以识别的基因或基因组的DNA多态，或是一个染色体片段与这一目标性状有密切的关联，就可作为对目标性状选择的遗传标记。遗传标记还可应用于基因转移、基因定位和基因作图等研究。

2.2QTL的分离和克隆

分子数量遗传学的目标是要分离和克隆决定数量性状的基因，研究其结构和功能，最终达到从分子水平上改良数量性状的目的。虽然在理论上可以将分子生物学领域发展的各种基因克隆技术用于QTL，但是数量性状的遗传表达一般涉及多个基因座位。例如，奶牛的产奶量既受繁殖和泌乳的内分泌系统基因的控制，又受消化酶系统基因的控制，情况相当复杂，很难把这些基因一一分离和克隆。但也可以根据已有的知识，通过对候选基因的筛选找出一个或几个对某个数量性状有较大效应的QTL，就可以对这个QTL用一般的基因克隆方法进行克隆，作为数量性状的一个重要基因来研究。例如，有资料报道猪的雌激素受体基因可影响产仔数1.0~1.5头。

3动物育种方法前景

动物分子育种是依据分子数量遗传学理论，利用分子生物学技术来改良畜禽品种的一门新型学科，是传统的动物育种理论和方法的新发展。从目前发展状况来看，它应包含两方面内容:以基因组分析为基础的标记辅助选择和以转基因技术为基础的转基因育种。由于动物分子育种是直接在水平上对性状DNA的基因型进行选择，因此其选种的准确性会大大提高;同时转基因技术的应用还能根据人们的需求创造出一些非常规性的畜牧产品[7-8]。可以说，动物分子育种是动物遗传育种学科发展的必然，它将是21世纪动物育种的一种重要方法，对21世纪世界畜牧业产生巨大的影响。

4参考文献

[1] 俞英，张沅.畜禽遗传评定方法的研究进展[J].遗传，2003，25(5):607-610.

[2] 李善如.遗传标记及其在动物育种中的应用[J].国外畜牧科技，1997(1):29-33.

[3] 吴常信.分子数量遗传学与动物育种[J].遗传，1997(S1):1-3.

[4] 李宁，吴常信.动物分子育种:一门发展中的新型学科[J].农业生物技术学报，1997，5(2):142-147.

[5] 陈宏.现代生物技术与动物育种[J].黄牛杂志，2000，26(4):1-5.

[6] 盛志廉，陈瑶生.数量遗传学[M].北京:科学出版社，1999.

第3篇：基因遗传学原理范文

二年以上工作经验|男|25岁（1988年9月22日）

居住地：杭州

电　话：189********（手机）

E-mail：

最近工作 [ 1年8个月]

公　司：XXX师范大学生物科学

行　业：生物科学

职　位：技术硕士

最高学历

学　历：本科

专　业：生物科学，技术

学 校：哈尔滨师范大学

自我评价

熟悉分子生物学及细胞，蛋白等多方面的实验技能，有良好的理论及实验基础，有较强团队合作精神和学习能力，在两年多的工作实践中熟练掌握了慢病毒载体系统以及腺病毒载体系统的构建病毒包装，干扰筛选，稳转细胞株构建等细胞生物学技能，一直从事项目服务行业，了解项目服务的情况。

求职意向

到岗时间：一个月之内

工作性质：全职

希望行业：生物科学

目标地点：杭州

期望月薪：面议/月

目标职能：技术硕士

工作经验

2012 /7—至今：XXX师范大学生物科学[1年8个月]

所属行业： 生物科学

化学部技术硕士

1. 生物化学，基因工程，生物技术，细胞生物学，遗传学，微生物学，生物统计学，发酵工程，生化工程，微生物遗传学。

2. 植物组织培养，动物学，植物学，分子遗传 学，细胞遗传学及染色体工程。

3. 细胞遗传学实验，现代遗传学讲座，基因工程原理与技术。

4. 基因组学，叶绿体基因工程，生物电镜应用，生物信息学。

5. 实验设计与统 计分析 ，生物学中的计算机应用， 文献检索等课程。

2011 /6—2012 /6：XX生物技术有限公司[1年]

所属行业： 制药/生物工程

科研部 科研管理人员

1、 隶属于部门细胞组，主要进行细胞相关工作。

2、 包括细胞日常维持，慢病毒包装、纯化、滴度测定，腺病毒包装、纯化、滴度测定;质粒转染、病毒感染稳定细胞株筛选。

教育经历

2007/9—2011 /6 哈尔滨师范大学 生物科学，技术 本科

证 书

2009/6 大学英语六级

2008/6 大学英语四级

第4篇：基因遗传学原理范文

【关键词】数学；遗传学；孟德尔；杂交实验

【中图分类号】S813.3【文献标识码】B【文章编号】2095-3089（2017）03-0278-02

早期的遗传思想可以追溯到什么时候，已经是无史可考。但人们在向牲畜和种植过渡时，就已经有意或无意地注意到了性状可以世代相传的问题。但遗传变异规律的揭示，则是经历了漫长的岁月。一代代的科学家经过苦苦的探索，无数次的失败，最后才由奥国学者孟德尔在总结前人经验教训的基础上，创造性地把数学原理引入遗传研究，从而揭开了这块神秘的面纱。在遗传理论的建立过程中，数学起到了关键性的作用，有力地佐证了伽利略“自然之书是用数学语言写成的”著名论断。

一、试图揭示遗传变异规律的先驱

在孟德尔以前，科学界已经广泛开展了植物杂交实验，积累了丰富的材料。其中，德国植物学家科尔罗伊德首次创立了科学的杂交方法。他用相对性状不同的两种类型植株（如开红花和开白花的植株）杂交时，发现杂种一代只有一种类型（如只出现开红花的植株），而杂种二代可出现不同类型（红花和白花都出现）。对于这些有价值的结果，科尔罗伊德茫然不解。

杰出的法国植物学家诺丹“先后进行了一万多次试验，涉及700个种和80余个属”，同样得出了科尔罗伊德的实验结果，且杂种二代两种类型的个体数目之比为3：1。诺丹进一步意识到在杂交后代中，生物相对性状的出现如此地具有规律性，完全是由概率原理支配的，但他象其他科学家一样，仍然不能揭示出隐藏在这些表面现象背后的实质，仍然不能揭示出遗传变异的规律。[1]

二、数学原理的应用导致遗传学的诞生

诺丹等科学家在揭示遗传规律的征途上做了很多实实在在的工作，几乎走到了真理的面前，却当面错过了它。原因是多方面的，就正如胡克、罗伯特一样，他们早就有了万有引力的观念，然而，由于他们缺乏牛顿那样横绝一世的数学才能，虽然走到了万有引力的跟前，却无力抓住它。而孟德尔却不同，他具有生物学、数学、物理学、化学等诸方面的广博知识，更善于总结前人的经验教训，在很大程度上改变了前人的研究方法，并且第一个把数学引入了遗传学的研究领域，把实验结果建立在可以计量的基础上，提出自己的假说，并加以反复验证。

孟德尔对以下七对相对性状进行了杂交实验，并对实验结果进行了数理统计分析：

上图是孟德尔豌豆杂交子二代的结果。他发现，具有一对相对性状（例如红花与白花）的两个纯种亲本杂交产生的子一代（简称F1）均表现某一亲本的性状（只出现红花），让子一代自花授粉，结果在杂交子二代（简称F2）中，不仅有一个相对性状，而是出现了各自的祖父祖母的一对相对性状，即既有红花，又有白花，红白之比为3：1。这种杂交后代个体间，一部分表现出一个亲本的性状，其余表现出另一个亲本的性状的现象，叫做分离。同时，杂种一代表現出来的性状叫显性性状，例如红花，不表现出来的性状叫隐性性状，例如白花。[2]

孟德尔又跟踪观察了子三代、子四代、子五代和子六代的分离情况。结果发现以下事实：

（1）杂种自交子代的分离比为3：1。

（2）在这个分离比中，隐性性状不会再分离而为纯种，另2/3的个体仍为杂种——而其自交子代要重复3：1的分离，即杂种分离时有：

式中P为某一性状个体的概率，q为另一性状个体的概率，n为子代个体数。

为了解释上述事实，孟德尔对试验结果进行了数学抽象和推理，提出如下假说：

（1）性状是由遗传因子（现在称为基因）决定的。

（2）基因在体细胞中成双存在。

（3）形成配子时，成双的基因彼此分离，分别进入不同的配子。

（4）雌雄配子随机结合成受精卵，体细胞又恢复到基因成双状态。

（5）成双基因的两个成员，会出现一方压倒一方的现象，即显性基因压倒隐性基因，从而使隐性基因所控制的性状不能表现出来。

例如：红花受显性基因C控制，白花受隐性基因c控制，两者进行杂交，根据孟德尔假设，有：

F2基因型及其比例：1CC：2Cc：1cc

表现型及其比例：3红花：1白花

如果用简捷的数学方式推算，则同样根据孟德尔假说，由于子一代雌雄配子的随机结合，F1自交后代（F2）的分离比，实际上就是（C+c）2，用二项式展开系列表示即为

（C+c）2=CC+2Cc+cc，即1红、2红、1白，红白之比为3：1。由此我们知道了上面所说的“1：2：1”乃是子二代（F2）的基因型之比，亦即是二项分布（p+q）2=1P2+2Pq+1q2的二项式系数之比。[3]

在一对相对性状遗传实验的基础上，孟德尔进一步就二对相对性状进行了交杂实验。他把圆粒黄色种子的豌豆跟皱粒绿色种子的豌豆杂交，发现F1结的都是圆粒黄色种子，说明圆粒对皱粒是显性，黄色对绿色是显性。再让F1植株自交，所结的F2种子发生四种类型的性状分离。除了具有亲本性状的两种类型即圆粒黄色和皱粒绿色外，还出现了与亲本性状不同的两种新类型，即皱粒黄色和圆粒绿色两种新的组合，而且四种类型存在着一定的比例关系，即：圆粒黄色：皱粒黄色：圆粒绿色：皱粒绿色=9：3：3：1。

如果用A代表圆粒，a代表皱粒，B代表黄色，b代表绿色，则有：

上图清晰地显示了F2中有九种基因型：

由于存在着显隐性关系，所以外观（表现型）上就出现了特有的9：3：3：1。

研究了这种基因型比率后，孟德尔写道：“此式无可辩驳地是一个组合系列，.....把这两个式子：

结合起来，就得到系列中所有组的数目。”

孟德尔又做了多对相对性状的杂交实验，并且看出相对性状愈多，F2分离出的表现型也就愈多。各种表现型的比率可以统一用（3：1）n来表示。这里n代表相对性状的对数，例如n=1时，出现（3：1）1，即3：1；n=2时出现（3：1）2，即

9：3：3：1；n=3时出现（3：1）3，即27：9：9：9：3：3：3：1，以此类推。

以上是F1所含雜合基因对数与后代基因型和表现型的关系表。通过对杂交实验中子二代的分析，孟德尔提出：“设以n代表两个原种的可区分性状的数目，3n就得出组合系列的项数，4n为属于这个系列的个体数，而2n则为保持稳定的组合数。”[4]

为了检验假说的正确性，孟德尔做了自交和测交实验（实验过程略），无可辩驳地证实了假说的真理性，从而将假说上升为理论，这就是我们熟知的遗传学第一定律和第二定律：“在杂种体内，成对的基因虽共同存在于一个细胞内，但彼此互不混合，在配子形成的过程中，彼此分离，各进入一个配子中。”“在遗传过程中不同对的基因在形成配子时可以自由组合。”

孟德尔理论的建立，标志着近代遗传学的诞生。

诚如伟大的科学家罗蒙诺索夫所说：“数学是科学的眼睛”，遗传学的研究只有装上数学这付明亮的“眼睛”，才能透过现象看清其实质。“他山之石，可以攻玉”，可以说，遗传学的研究，如果不借助于数学原理，则任何杂交实验都是徒劳的，一切努力都不能使研究者摆脱困境，至今仍有可能还在黑暗中徘徊，更谈不上遗传学这门科学的出现。

作者：陈月强

    参考文献 

[1]谈家桢著.生命的密码.第1版.湖南：湖南少年儿童出版社，2010：113. 

[2]周德编著.破译人类基因之谜.第1版.西安：西安出版社，2000：5. 

第5篇：基因遗传学原理范文

人教版高中生物（必修2）遗传与进化第6章第1节“杂交育种和诱变育种”，主要包括杂交育种的概念、过程、基本原理、应用以及优缺点和诱变育种的概念、过程、基本原理、应用以及优缺点等内容，其中教学重点是遗传和变异规律在改良农作物和培育家畜品种等方面的应用；教学难点是杂交育种和诱变育种的优点和局限性。本节采取以育种技术的发展递进历程来组织教学内容。教学过程中始终抓住育种技术的不断突破和不断改进这一主线，重点引导学生利用遗传学原理分析不同育种阶段育种技术，发现其优缺点，应用所学的遗传学知识，尝试设计突破已有育种技术局限的途径。充分利用教材所介绍的许多具体生动的育种方法的实例，培养学生的阅读理解能力、归纳总结能力和分析思考解决问题的能力。运用小组合作的方式，收集育种的相关资料，通过成员汇报，提高小组的凝聚力；再采取各组互评的方式，进一步培养学生们的合作意识。

二、教学目标

1.知识目标

简述杂交育种的概念；

说明杂交育种的遗传学原理；

举例说出诱变育种的基本原理及其在生产中的应用。

2.能力目标

尝试将信息用图表、遗传图解的形式表达出来运用遗传和变异原理，解决生产和生活实际中的问题。

3.情感态度和价值观目标

（1）讨论从选择育种到杂交育种，再到诱变育种中，科学、技术和社会的相互作用。

（2）通过对杂交育种和诱变育种成果的了解，关注育种技术的发展。

（3）体会科学技术在发展社会生产力、推动社会发展中的巨大作用。

三、教学过程

自从孟德尔的遗传规律问世之后，人工杂交的方法就被广泛应用到动植物育种。随着科学技术的进步，人工诱变技术的应用进一步推动了育种的步伐，后来基因工程的诞生，使人们能够定向地改变生物的遗传特性，创造出新的生物类型。育种在农业生产上的地位越来越重要了。请同学们结合我们学过的遗传和变异的相关知识以及平时对这方面的认识，说一说选育新品种的方法有哪些？（让学生分小组互相讨论一段时间后，学生起来回答。）

（选择育种、杂交育种、诱变育种、单倍体育种、多倍体育种、基因工程育种）

1.选择育种

教师在上课之前先收集一些关于选择育种和杂交育种的图片，在上课的时候首先展示这些图片，让学生仔细观察这些图片，教师根据这些图片设计问题：

根据图片分析古印第安人培育玉米的方法所隐含的遗传学原理及其优缺点是什么？

看完图片提出问题后，教师先让学生阅读教材上的基础内容，并组织学生分组讨论，然后让每一小组选出代表来回答问题。在回答问题过程中若学生不能很好地回答所提出的问题，教师可以通过对问题的分解来进行引导：

教师提示：（1）古印第安人培育玉米的方法称为什么？（2）这时出现的选择的具体含义是什么？（3）选择育种的优缺点是什么？

最后再找同学起来补充回答直到答得全面为止，教师在必要的时候可以给予适当的提示，使学生牢固掌握这部分的内容。

2.杂交育种

每种生物都有不少性状，这些性状有的是优良性状，有的是不良性状，而且不同的优良性状存在于不同的品种中。人们一直设想如果能想办法去掉不良性状，让优良性状集于一身，创造出自然条件下没有的新性状组合，突破选择育种的局限，培育出具有优良性状组合的新品种。会有什么办法呢？（学生思考、分组讨论之后回答），在此基础上，教师提出问题：

有两个小麦品种：一种是高产不抗病（AABB），另一种是低产抗病（aabb），两对性状独立遗传，你们用什么方法能培育出高产抗病的小麦新品种呢？请将你们的设想用遗传图解表示出来。（课本例子）

学生思考，分组讨论，讨论完成后自己画出，同时找两位同学到黑板上来画，先让学生互相批改他们做的结果，并说明理由，在学生汇报的时候老师给予适当的引导，让学生展示出自己的方案，最后通过生生、师生间的交流研讨，总结出可行性的方案。共同完善写出课本例子遗传基因型图解。

师生共同总结：F2高产抗病植株继续自交，淘汰性状分离的类型，选育纯种。但是，在水稻育种过程中，我们直接利用F1代的杂种优势。

通过问题展示和解答，教学课件辅助，展示学生所写的遗传图解。最后由学生归纳杂交育种的概念，所利用的原理及我国在杂交育种方面的成就。

（杂交育种就是将两个或多个品种的优良性状通过集中在一起，再经过选择和培育，就得到新品种的方法；基因重组，成就略）

学情预设：与选择育种比较，杂交育种有什么优点？

学生思考、分组讨论回答：能将两个不同品种的优良性状集中在一起，产生新的性状组合的新品种；育种的目的性较强。

思考与讨论：综上所述杂交育种的优点是很明显的，但是在实际操作中，会遇到不少困难。请从杂交后代可能出现的类型，以及育种时间等方面，分析杂交育种方法的不足。有没有更好的育种方法来弥补这些缺点呢？

学生思考，分组讨论回答：杂交育种只能利用已有基因的重组，按需选择，并不能创造新的基因。杂交后代会出现性状分离现象，育种进程缓慢（一般需5至7年），过程繁琐。这些都是杂交育种方法的不足。

思考与讨论：有没有更好的育种方法来弥补这些缺点呢？

学生回忆学过的知识，并交流和讨论：

3.诱变育种

教师引导学生回忆基因突变的内容。

利用基因突变的原理应用在育种中，就发展为一种新的方法――诱变育种。

教师引导学生阅读教材P100页，教材列举了哪些诱变育种的实例？

学生阅读教材并回答：如黑农五号；卫星“87-2”青椒、“航育1号”水稻、“豫麦13号小麦”等；青霉菌高产菌株等。

教师通过大量的图片资料介绍了诱变育种的实例。

教师总结：诱变育种的概念指什么？

诱变育种就是利用物理因素（如X射线、γ射线、紫外线、激光等）或化学因素（亚硝酸、硫酸二乙脂等）来处理生物，使生物发生基因突变。

教师引导，组织开展生生、师生的讨论：与杂交育种相比，诱变育种有什么优点？联系基因突变的特点，谈谈诱变育种的局限性。要想克服这些局限性，可以采取什么办法？

诱变育种的优点是能够提高突变率，在较短的时间内获得更多的优良变异类型。诱变育种的局限性是诱发突变的方向难以掌握，突变体难以集中多个理想性状。要想克服这些局限性，可以扩大诱变后代的群体，增加选择的机会。

第6篇：基因遗传学原理范文

[关键词]先兆性；偏头痛；遗传学；治疗

偏头痛是一种在人群中较为普遍发生的神经性血管疾病，它的特点是患者在病症发生时头疼剧烈且反复发作，疼痛的部位多位于大脑的一侧，同时还伴随着恶心呕吐、对光和声音过度敏感，其病症的发作还会影响到患者的情绪，出现神经性紊乱等症状。其发病的持续时间在4小时以上，甚至可以达到3天之久，严重地影响了患者的正常学习与工作。偏头痛的发病率极高，调查显示，在普通人群中，男性的发病率约为6%，女性的发病率约为18%。由于偏头痛发病时极为痛苦，且发病率高，又较难治愈，WHO将偏头痛列为最残酷的慢性疾病之一。根据诊断标准，可以将偏头痛分为六种基本类型，先兆性偏头痛与无先兆性偏头痛是最为主要的分类。先兆性偏头痛在发病之前会出现暂时性的神经特征，是偏头痛发病的先兆。神经特征的最常见的症状是视觉闪光黑点，严重的还有可能会出现感觉或动作障碍、失语症等。临床上判断先兆性偏头痛的标准是患者发病次数在2次以上，而无先兆性偏头痛要在5次以上[1]。

对于偏头痛的致病因素，先前的学者做了大量的研究，但是还未得出一个明确的发病机制。偏头痛的发病同时受到遗传和环境因素的影响，根据目前的研究，偏头痛的发病牵涉到很多的因素，病因较为复杂，目前发现的可能致病因素有血管源病变、三叉神经血管病变、遗传基因等。在遗传方面，偏头痛表现出了典型的家族遗传性，很多实验对偏头痛的具体致病基因进行了研究，也取得了一定的进展。下面对目前关于先兆性偏头痛的遗传学研究进展做一个介绍[2]。

一、先兆性偏头痛遗传表现模式

很多调查研究都显示偏头痛具有明显的家族发病倾向，在偏头痛的患者中将近有60%的人有家族患病史，且其遗传致病率在性别方面也存在着差异。有研究以双生子为对象进行了大量的调查，结果发现在同卵双生子中，有先兆形的偏头痛发病率为35%；而在异软双生子中，该项数据为13%，在先兆形偏头痛发病率上同卵与异卵双生子表现出了较为明显的统计学显著，再一次提示了遗传基因对于偏头痛的作用。而关于偏头痛的遗传模式，目前存在许多假说，例如有常染色体假说、线粒体遗传假说、多基因遗传假说等。但是每一种假说都无法单独地解释偏头痛的致病原理，因此，目前学术界一致认为偏头痛的遗传模式并不是单一的，可能还存在多样化的遗传异质性特点。针对男女在偏头痛的遗传致病率数据上表现出差异这一现象，有人提出了性别性状遗传假说，即在男性群体中，偏头痛呈现出隐形遗传的特点，而在女性群体中，偏头痛表现为显性遗传。在常染色体上可能存在某种性状基因，使得偏头痛的致病因子在不同的性别当中有着不同的表现。该理论还未得到实证的验证，有待进一步的考察。

在偏头痛的遗传学临床研究中，家族型偏瘫性偏头痛（familial hemiplegic migraine. FHM）是研究得较多的一种偏头痛，它是一种先兆性偏头痛，它的特点是在偏头痛发病的之前会出现较为严重而持久的偏瘫。其诊断标准是偏头痛发病前期出现四肢无力；出现感觉、视觉、语言障碍的其中一种，并且这些症状是可逆的；有四例即以上的直系或旁系亲属患有此病症。FHM是一种非常罕见的常染色体遗传的先兆性偏头痛，并且还是显性遗传，其遗传模式遵循孟德尔遗传定律[3]。而且还是目前唯一一个具有确定单基因遗传的先兆性偏头痛，为偏头痛的遗传学研究提供了一个得天独厚的材料。下面对遗传学的遗传基础研究进行一个简单的介绍。

二、先兆性偏头痛遗传学基础

1.基于线粒体的基因突变

在线粒体基因病变与偏头痛关系的研究上，很多研究得出了相互矛盾的结果，至今还未得到确凿的证据证实偏头痛是由线粒体上的基因突变引起的。Ojaimi等人对35岁以下的偏头痛患者进行研究，发现在线粒体上第4216与13708位核苷酸发生了突变，提示了少数的线粒体基因病变累计而成的效应很有可能会引发偏头痛。但是Shimomoura等人的研究否定了这个观点，研究在53例日本偏头痛患者中发现了有25%的人的线粒体在第11084位核苷酸上存在病变。Russell认为这种病变主要是出现在日本人群体中，而在丹麦偏头痛患者中较为少见。Majamaa等人的研究结果与Buzzi等人的研究结果也出现了差异，前者在38位患者中发现6%的偏头痛患者身上出现了线粒体A12308G病变，而后者在相同的研究中并没有发现此种病变[4]。虽然目前还无法证明线粒体上的某种基因与偏头痛有既定的关系，但是大多学者还是倾向于相信线粒体上某种未知基因突变可能与偏头痛有关系。

2.基于染色体的基因突变

在染色体的基因突变研究中，FHM一直是研究的热点，因为FHM是目前发现的唯一一个具有确定单基因遗传的先兆性偏头痛，且遵循孟德尔遗传定律。Ophoff等人发现在第19号染色体上的CACNAIA基因突变很有可能会导致FHM的发病。该基因所编码的蛋白质是钙通道的主要成分，其病变会引起钙通道的变异，影响神经突触间的离子传递。DeFusco等人认为19号染色体23区域基因的病变也和FHM有关，该基因编码与K离子泵有着密切的关系，其病变会引起细胞外k 离子的增多，一些Ca离子进入细胞内，在两个因素的同时作用下，导致FHM的产生[4]。对染色体基因突变与偏头痛关系的研究一直在进行着，近期又不断的有研究发现和偏头痛相关的新的定位点或新的作用机制。

3.基因多态突变

一些研究还发现基因多态的突变也可能会引发偏头痛，但是其作用模式还处于未知状态，现有研究表明很多基因多态的突变和偏头痛之间并不是一种直接的关系，即基因多态并不是直接引起偏头痛，而是增加了偏头痛病发的几率。与正常人群相比，偏头痛患者的基因多态的分布普遍较高。在很多研究中都发现了多巴胺β水解酶、胰岛素受体、5-经色胺等基因多态病变与偏头痛的发病存在着密切的关系[4]。关于这些基因多态的实际作用还需要做进一步的研究来确定其作用模式。

三、先兆性偏头痛的治疗

偏头痛是现代人最为常见的慢性疾病之一，其发病时剧烈的头疼，以及反复长时间发作的特点都严重影响了患者的身心健康与生活动作质量，因此对于偏头痛的有效治疗措施极为重要。对于偏头痛的治疗包括急性发作期的治疗与预防性治疗。

1.预防性治疗

预防性治疗用于偏头痛发病的之前，它的作用是减少偏头痛的发病概率，降低发病时的疼痛程度，以及提高发病期间使用药物的功效。它作为偏头痛的一种辅助治疗方式，在偏头痛的治疗过程中发挥着重要的作用。预防性治疗的实施有几个原则性的点需要注意的：①不提倡使用止痛型药物；②使用药物时，计量从小到大慢慢增加；③预防性治疗需要保证一定的疗程时间，一般在三个月到六个月之间；④选择的药物要有明确的疗效且没有副作用；⑤树立患者对预防性治疗的正确价值观，让患者认识到预防性治疗在偏头痛治疗中的重要性，提高期望值，有利于药效的发挥。

1.1预防性治疗适用条件

预防性治疗适合在以下情况下使用：月经型偏头痛；其他特殊类型的偏头痛；当患者在最近的三个月内平均每个月发病次数在2次以上或者发病时间持续在4天以上的；当由于各种因素无法对患者进行急性治疗，或者急性治疗的药物对患者没有效果[5]。

1.2预防性治疗常用药物

普蔡洛尔，目前研究对于普蔡洛尔的偏头痛预防效果还未得出一致的结果，在一项儿童患者的实验中，有81%的儿童在服用该药物后头痛的症状再也没有出现，或者其程度得到了减轻。证实了普蔡洛尔对于偏头痛的治疗确实是有效的。而在另外一项研究中，并没有发现普蔡洛尔对偏头痛的治疗效果。

氟桂利嗦循，在许多研究中它对于偏头痛的预防效果都得到了验证。在一项对照实验中使用了氟桂利嗦循的偏头痛患者比未使用该药物的对照组患者其发病的概率出现了显著的降低，发病时的持续时间也出现了减短。但是这种药物也有一定的副作用，使用了该药物的患者经常出现犯困、体重升高的症状；

丙戊酸，在一项儿童患者临床实验中发现，让患者停止使用偏头痛发作期治疗药物，改服丙戊酸，也可使大部分的偏头痛患者的症状得到减轻甚至完全消失。证实了丙戊酸对于偏头痛的治疗效果。但是该药物也会出现一些副作用，即出现眩晕、嗜睡、肠胃不适等不良反应。

阿米替林，在对青年患者的一次回访研究中，发现使用阿米替林的患者发病的次数从一个月10次以上降低为了一个月4次。阿米替林的主要副作用是有轻微的镇定作用。

2.发作期治疗

发作期治疗是指偏头痛在发病期内采用药物对病情进行干预。其主要目的是缓解病情，防止其进一步恶化，减少患者的痛苦，使患者更快地得到恢复，并减少之后的发病频率。偏头痛发作期的治疗是偏头痛的治疗的主要环节，其疗效对于偏头痛急性发作的患者极为重要。治疗偏头痛急性发作的药物包括特异性药物与非特异性药物。

2.1特异性药物

曲坦类药物，它是偏头痛急性发作的特异性药物。它的作用原理是通过使血管发生收缩，从而减少神经元释放神经递质从而减少患者的疼痛感。最近一些新研发的曲坦类药物具有较长的效用时间与较好的药效，能有效地减轻患者的头痛感，减少发病的时间。相对于其他偏头痛治疗药物，曲坦药物更为有效及安全。但是曲坦类药物也不是对所有的患者都能发挥作用，而由于曲坦类药物能收缩血管，因此患有冠状动脉等血管类疾病的患者不能使用该药物。

麦角制剂，它被广泛地用于偏头痛的治疗。麦角制剂能作用于肾上腺与5HT受体，抑制三叉神经，从而发挥治疗效果。临床上使用得较多的麦角制剂有麦角胺与DHE，一般适用于在发病前期未出现呕吐的患者。麦角胺的用方法有口服与栓剂，其副作用表现主要是容易发生呕吐，同样也不能给患有心血管疾病的患者使用；DHE的使用方法有筋脉注射与肌肉注射，它的副作用较少，但是不能用于孕妇，或心血管类疾病的患者。

2.2非特异性药物

NSAID，它适用于一些患有中等强度的偏头痛患者。NSAID相对来说较为安全，且可以和其他偏头痛药物一同使用获得更好地疗效。NSAID的使用方法有口服与注射，当患者在就医之前已口服过该药物，医师可采用注射的方式来给药。NSAID对肠胃消化功能不好或是肾功能较弱的患者有较强的伤害性，因此，不能给这类患者用此药。

多巴胺超敏，它的作用原理是通过阻碍受体的运作来达到限制三叉神经元向大脑传递神经冲动，防止丘脑形成疼痛感的目的，从而能在很大程度上降低患者在偏头痛发病时的疼痛感。多巴胺超敏在使用过程中不会产生呕吐副作用，因此适应于伴有呕吐的偏头痛患者。它的副作用主要是嗜睡。

巴比妥酸盐，它的作用效果是通过降低中枢神经敏感度来达到止痛的效果。但是它一般只作为镇痛药来服用，对偏头痛不具有治疗的效果。由于巴比妥酸盐具有较为有效的止痛效果，很多患者会私自用药，导致药物的滥用。

抗组胺药，主要用于患有中度以及重度的偏头痛的患者，在曲坦类药物不能发挥效用或是患者不能使用曲坦类药物时，抗组胺药能作为替代药物。

另外，非特异性偏头痛治疗药物还包括糖皮质激素、阿司匹林、阿片类药物、丙戊酸钠等，这些药物也会用于偏头痛的治疗的是疗效不如前面的一些药物，而且它们还存在着较多的不良反应，因此一般不会用在片头痛的临床治疗中[6]。

参考文献

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[5] 刘香君. 标本理论指导透刺法治疗无先兆型偏头痛的临床研究[D]. 广州中

医药大学, 2011.

第7篇：基因遗传学原理范文

[关键词]微卫星；群体遗传学；道地药材；遗传成因；栽培起源；产地鉴别

[收稿日期]2013-07-01

[基金项目]国家自然科学基金面上项目（81274027）；国家自然科学基金重点项目（81130070）；中国中医科学院中药研究所基本科研业务费自主选题项目（2011ZDXK-01）；北京市共建项目专项

[通信作者]袁庆军，Tel：（010）64014411-2956，E-mail： 中药的道地性是自古延用至今评价中药材质量的一项独特标准，道地药材就是指在特定自然条件、生态环境的地域内所产的药材，且生产较为集中，栽培技术、采收加工也都有一定的讲究，以致较同种药材在其他地区所产者品质佳、疗效好、为世所公认而久负盛名者称之[1]。黄璐琦等指出道地药材的生物学本质是同种异地，即同一物种因其具有一定的空间结构，能在不同的地点上形成大大小小的群体单元，如果其中某一群体单元产生质优效佳的药材，即为道地药材[2]。这个同一物种在不同地点上形成的群体单元，在生物学上称为居群。因此，道地药材在生物学上就是指某一物种的特定居群，是在特定时间和空间里生长的自然或人为的同种个体群，居群水平的遗传分化是道地药材形成的遗传基础，遗传分化越明显，道地药材与同种其他居群药材的差异越明显[3]，由此他对道地药材的形成机制提出了“道地性越明显，其基因特化越明显”的模式假说[4]。

目前关于道地药材遗传基础的研究多停留在遗传多样性的基本分析和描述，难以揭示道地药材遗传分化和遗传成因的深层次问题，如①道地药材居群是如何进化形成的，与非道地药材居群的遗传分化程度有多大？这种遗传分化与道地性的形成是否相关？②道地栽培居群是否起源于道地野生居群，它们的种质是否存在差异？这种差异是否产生种质混杂而引起远交衰退最终影响药材的道地性？③道地药材是否可能实现产地的分子鉴别（种内鉴别）？如何筛选道地药材的分子地理标识？这些问题的解决必须深入了解道地居群形成的进化历史，掌握影响道地居群遗传分化的现代因素（如基因流、自然选择或人工选择等）和历史性事件（如片断化、快速扩展和拓殖现象等），这些属于群体遗传学范畴，需要将群体遗传学的理论和方法引入道地药材的研究。

群体遗传学（population genetics）又称种群遗传学，是根据遗传学原理，采用数学、统计或其他方法研究生物居群的遗传结构及其演化规律的一门学科，即研究种内进化（微进化microevolution）的科学。种内进化促成了等位基因在居群水平的空间分布和不断改变，从而引起居群间的遗传分化。20世纪90年代以来，随着PCR技术的广泛应用，RAPD，RFLP，AFLP等指纹技术[5]为群体遗传学的研究提供了有效手段，而微卫星与这些指纹技术相比又具有突出的优势。由于微卫星具有高度多态性、在基因组中含量丰富且分布均匀等优点，这一技术很快便发展为一种分子标记，成为群体遗传学研究的有力工具，本文旨在介绍微卫星群体遗传学基本理论和研究方法的基础上，将其引入道地药材的研究，为赋予道地药材现代科学内涵提供新的研究手段。

1微卫星的概念、分布及优点

1.1微卫星的概念及在真核生物基因组中的分布

微卫星（microsatellites），又称简单序列重复（simple sequence repeats，SSR），是指以少数几个核苷酸（一般为1～6个）为重复单位组成的简单的串联重复序列，由于重复的次数不同以及重复的程度不一致而造成这些序列的多态性[6]。微卫星上不同长度的等位基因按简单的孟德尔方式遗传。

微卫星序列普遍存在于大多数真核生物的核基因组中。据估计，人类基因组中每6 kb就存在一个微卫星位点[7]。在不同分类群的物种之间以及同一分类群的不同物种之间微卫星的平均密度差异很大，例如，植物基因组中的微卫星约比动物基因组中的少5倍[8]，而鸟类约比人类少6～7倍[9]，目前尚无法解释这种现象[10]。微卫星的重复单位以1～2个核苷酸为主，也有一些微卫星的重复单位为3个核苷酸，极少数为4个或4个以上核苷酸[8]。在以双核苷酸为重复单位的微卫星中，人和动物 （CA）n含量最高[7]，植物中（尤其是作物中）以 （GA）n和 （AC）n为主[11]。

1.2微卫星作为遗传标记的优点

用微卫星作为遗传标记与其他DNA分子标记（如RAPD，RFLP，AFLP，小卫星DNA等）相比具有以下优点：①作为一种高度多态性的分子标记，微卫星DNA具有丰度高、共显性标记、选择中性的特点；②微卫星采用单位点DNA指纹技术，检测容易，重复性较好；③微卫星DNA扩大了取样范围，减轻了取样工作的困难和对研究对象的影响；④微卫星DNA的出现为群体遗传学家提供了空前丰富的遗传信息资料，同时也促进了相应的统计分析方法的发展[12]，包括最大似然性法（maximum likelihood）、凝聚法（coalescent methods）和bayesian法（bayesian methods）。

2微卫星在群体遗传学研究中的应用

2.1居群遗传多样性和遗传结构分析

居群的遗传多样性是长期进化的产物，也是种质资源创新和品种改良的物质基础。一个居群遗传多样性越高或遗传变异越丰富， 对环境变化的适应能力就越强， 越容易扩展其分布范围和开拓新的环境。物种的遗传多样性往往与物种本身的特性相关，如生活史的长短、系统和繁殖方式、地理分布及遗传变异水平高低等[13-15]。遗传结构是指基因或基因型在空间和时间上的非随机分布，居群的遗传结构包括居群内的遗传变异和居群间的遗传分化。对遗传结构及其影响因子的研究是探讨生物适应意义、物种形成过程及其进化机制的基础，也是保护生物学的核心之一。一个物种的遗传结构是长期进化的产物，许多物种独特的遗传结构反映了进化历史上的一些特殊事件[16-17]。生物多样性保护的关键之一是保护物种，更具体地说就是保护物种的遗传多样性或进化潜力，制定有效的保护策略和措施必须建立在对遗传结构充分了解的基础上。微卫星是进行居群遗传多样性和遗传结构研究的有效分子标记，目前已对草本植物[18-19]、花卉[20]、树木[21-24]等进行了研究，而对药用植物，特别是道地药材遗传多样性和遗传结构的深入研究还很缺乏。

2.2基因流分析

基因流是指生物个体从其发生地分散出去而导致不同居群之间基因交流的过程。植物的基因流主要靠花粉和种子的传播来完成[25-29]，基因流的大小直接影响着居群间遗传物质是否均质化以及遗传分化的程度，因此基因流是决定居群遗传结构的重要因素[30]，通过基因流可以了解居群过去的进化历史、掌握居群现在的遗传结构并预测居群将来的演化趋势，由此作出保护和可持续利用的有效策略。基因流的传统测定方法是通过收集器或染色跟踪花粉和种子的运动，但这些方法常常低估居群的基因流，而且也无法计算有效基因流的大小[31]。基因流可以通过亲本分析来测定[32]，采用亲本分析方法确定种子或幼苗的双亲之后，可以根据双亲之间的距离精确地测定花粉的传播距离，幼苗与母本间的距离（雌雄异株）或种子与双亲之间的平均距离（雌雄同株）即为种子散布距离。当花粉或种子从一个居群扩散到另一个居群，就形成居群间基因流，这种基因流是阻止居群遗传分化的重要进化因子。在后代的亲本分析中，有些后代的亲本不能由居群内的个体形成，根据这些后代的比率可以估算出居群间基因流与居群内基因流的相对强度。微卫星高度的多态性、共显性等特点，在亲本分析中具有突出的优势，目前利用微卫星对基因流进行的研究有很多[33-34]，但对药用植物基因流的研究基本没有，特别是药用植物在栽培过程中人为引起基因流改变而影响其进化潜能的研究还属空白，这直接关系到中药资源是否能可持续利用。

2.3进化显著单元ESU的划分

进化显著单元（evolutionarily significant unit，简称ESU）是地理上离散的、历史上被隔离的居群组，因而具有独特的进化潜力。定义ESU的遗传标准包括由遗传距离反映的等位基因频率的显著分化和基于某些基因的系统分化程度。定义ESU的主要目的是要确保进化的产物被认识并受到保护和有效利用，使不同ESU固有的进化潜能得以保持[35]，最终真正达到保护物种和可持续利用的目的。1986年，Ryder首次提出了进化显著单元的概念，用作保持生物遗传完整性和进化潜能的一种可操作方法，对地理上有显著变异的居群组进行分别管理[36]。然而，正如物种的概念一样，ESU在定义它的组成和界定它所要求的变异类型也还存在争议[35]。Moritz（1994）定义ESU为历史上被隔离的且独立进化的居群组[35]，这些居群组在动物中线粒体DNA（mtDNA）或植物叶绿体DNA（cpDNA）等位基因表现为交互单系，并在核等位基因上有显著分化。根据这一定义，在获取具有正确拓朴结构系统树的基础上可确定ESU。对于有显著遗传分化、同时在线粒体或叶绿体基因组和核基因组上都是单系的居群，应属独立的ESU。而对于与其他居群遗传分歧度并非很高、在线粒体或叶绿体基因组上又是单系的居群，如果其核等位基因的频率与其他居群有显著的差异，也应视为一个ESU；相反，如果其核等位基因的频率与其他居群没有显著的差异，则不能视为一个独立的ESU[37]。微卫星作为一种多态性很高的核基因分子标记，在界定显著遗传结构和定义进化显著单元具有其他分子标记不可替代的优势。进化显著单元ESU的研究目前主要集中在动物的保护遗传学研究[38]，在植物中也开始借鉴动物的研究方法进行一些进化显著单元的划分[39]，而在道地药材的保护、分子鉴定和可持续利用的研究中尚未深入到进化显著单元的划分。

3微卫星在道地药材群体遗传学研究中的应用展望

3.1微卫星在道地药材群体遗传学研究中的应用

近年来微卫星群体遗传学被生物科学界所重视，对于道地药材的研究主要集中在遗传结构和遗传多样性方面。如Chen等利用微卫星群体遗传学对唐古特大黄进行了遗传多样性和遗传结构分析，阐明了其濒危机制[40]；肖冬长等利用研究了铁皮石的遗传结构，揭示了品种间的亲缘关系[41]；郭银萍等研究了22份薏苡种质的遗传多样性，反映了供试材料的亲缘关系，从而为薏苡种质改良提供理论依据[42]；闫伯前等研究发现华中五味子具有较高的遗传多样性水平和较丰富的等位基因，可作为人工种植时优先选用的种质资源[43]。陈子易等应用微卫星标记实现了人参与西洋参的种间鉴别[44]。这些研究初步揭示了微卫星群体遗传学在道地药材研究中的优势，但前人的研究仅仅停留在遗传多样性和遗传结构方面，未能从根本解释道地药材的遗传变异和形成机制等问题，亟待在理论和方法上有所突破。

3.2微卫星在道地药材群体遗传学研究中的展望

3.2.1道地药材的遗传成因研究生物的表型是由遗传因素和环境因共同决定的，然而对于同一性状中的控制可能只是其中某一因素占主导作用引起的，比如欧洲人的平均身高要高于亚洲人是由遗传决定的，而中国北方人高于南方人的平均身高是由环境引起的。那么，道地药材的优质性究竟是由遗传因素还是环境因素所决定呢？这一直是道地药材研究争论的焦点。黄璐琦等提出了道地性形成的“边缘效应” [4]，他认为物种分布区边缘的极端环境有利于次生代谢产物的积累，因而物种分布区的边缘往往成为道地产区。其他的一些研究也表明次生代谢产物（如黄酮）含量的差异取决于药材的地理来源[45]。同时黄璐琦等又提出了“道地性越明显，其遗传分化越明显”的模式假说[4]，认为道地药材的生物学本质是同一物种特定居群与其他居群由于地理上的隔离而发生遗传分化的结果。这些争论一直没有直接的科学证据，使道地药材的生产和质量控制缺乏明确的标准。

在植物居群中，影响居群遗传变异地理分布的重要因素是基因流或溯祖关系[46]。植物的基因流是靠种子和花粉的传播来完成的，不同植物由于种子和花粉传播方式不同而各自具有独特的基因流模式，其顺畅与否，直接影响居群间的分化程度及遗传物质是否均质化[47-49]。溯祖关系是建立谱系分选（lineage sorting）现象的学说[50]，即祖先居群原始的基因型多态性由于遗传漂变逐渐消失，最终居群内仅存单一基因型而形成单系群，不同的单系群在相互隔离的情况下基因会因突变的积累而逐渐发生遗传分化。因此，现代基因流和谱系分选历史决定了一个物种居群的遗传结构，不同的遗传结构决定了居群表型（包括化学表型）的地理变异程度，从而在药材上反映出道地性的明显程度。因此，应用微卫星群体遗传学对居群遗传结构的研究，对道地居群与非道地居群间的遗传分化程度能够作出定量判断，结合化学表型地理变异进行相关性分析，能有效揭示遗传因素对道地性的影响程度，如果道地居群与非道地居群存在显著的隔离分化，那么道地性很可能是由遗传的因素所引起；反之则可能是由环境的因素所决定。

3.2.2道地药材的栽培起源研究药用植物的栽培是满足人们目前和将来对药用植物需求、缓解野生药用植物资源压力的有效途径，同时某些栽培方式，如传统小规模的就地引种，能够很好地保存植物的遗传多样性[51-52]。然而，栽培对药用植物资源的保护作用要从多方面来理解[53]，通过栽培而进行大规模的药用植物生产，对药用植物资源的保护也可能带来负面影响[54]，例如，奠基者效应和为了高产优质而进行的人工选择可能导致栽培药用植物狭窄的遗传背景，出现类似农作物驯化过程中出现的遗传瓶颈现象[55]。同时，在现代条件下的药用植物栽培，由于高度发达的交通和药材贸易市场，使得不同产地之间药用植物种子的交流变得更加容易，种子从原产地流入其他环境可能导致栽培药用植物远交衰退[56]，衰退的基因流可能从栽培居群流入附近的野生居群，从而引起野生居群对本地环境适应性的下降[57]。

栽培起源研究能够有效揭示栽培驯化过程中居群动态和遗传结构发生改变的过程，是当今国际上群体遗传学研究的热点之一。栽培植物和它们的野生祖先常常形成野生-栽培复合体并构成植物繁演的重要遗传资源[58-62]。伴随着农业上将植物从野生变为适合栽培和人类利用的引种驯化过程的开始，围绕着野生-栽培复合体的基础理论研究[60]（作为一种植物进化的模式）和应用研究也开始兴起，例如，确定驯化植物的地理起源或评价作物进化的居群动态可以为合理利用和管理遗传资源提供科学指导[61]。其中对野生和驯化两种形式下表型分化的遗传潜力研究尤为受到关注[62]，近来开始探测栽培的野生植物对附近自然居群的基因流[63]。所有这些研究是彼此相关的，例如，对居群进化历史的研究是分析人工选择作用[64]或基因流模式的前提[65]。目前栽培起源的研究多集中在对主要农作物的研究，如水稻、玉米、大豆等[66-68]，而药用植物的栽培起源研究基本上没有涉及，将微卫星群体遗传学引入道地药材的栽培起源研究，能有效揭示道地栽培居群是否起源于道地野生居群，并进一步比较它们的品质差异，最终阐明道地药材的栽培是否只有道地野生居群就地引种才能保持道地性、道地野生居群在非道地产区或非道地野生居群在道地产区异地引种对道地性的影响程度有多大、异地引种栽培居群的基因流对本地原生野生居群的种质可能产生的影响等科学问题，这些问题的解决必将把道地药材的栽培起源研究引向深入，充分掌握处于引种驯化初期的道地药材在人类干预下遗传演变的规律，为道地药材遗传资源的管理和合理利用及品种选育提供科学指导，避免在作物驯化过程中已经发生的不利于人类利用和植物进化的过程重演，有效地进行科学引种。

3.2.3道地药材的产地鉴别产地鉴别是指对不同产地的同一药材进行鉴别，道地药材具有特定的地域，寻找反映道地药材地域特征的鉴定评价标准一直是道地药材研究的关注点，然而道地药材的产地鉴别一直是药材鉴别的一大难题：一方面不同产地药材形态和组织差异很小，传统的经验鉴别和显微鉴别无能为力；另一方面不同产地药材的有效成分差异难以达到质的差别，同时受生长年限和取样时间等的影响，也很难勾画出同种药材不同产地的化学特征。那么，DNA分子鉴别能否解决这一难题呢？关于道地药材的DNA分子鉴定，肖小河等指出“目前DNA分子遗传标记技术在道地药材鉴定中受到2个方面的局限：一是来自技术本身的，如目标基因的真实性与DNA同源性，DNA分子标记结果的重现性和稳定性；二是来自研究对象的，不是所有的道地药材形成都会留下DNA差异‘烙印’，同时这种DNA差异也不见得与道地性的形成有直接或内在的相关”[69]。近来迅速发展的DNA条形码技术很好地解决了第一方面的局限，而无法解决第二方面的局限，其主要集中在物种水平的分类和鉴定，在药材鉴定方面的应用只能作真伪品的鉴别，其所依据的理论是分子系统学（phylogeny），所选用的DN段相对保守，实验也证明DNA条形码对当归这类药材的产地鉴别是无效的[70]。

道地药材的产地鉴别实质上是生物种下居群水平的遗传分化问题，所依据的理论是分子谱系地理学（phylogeography）和群体遗传学，所选用的DN段相对于用于物种水平鉴别的DNA条形码具有更快的进化速率。目前很多研究表明，叶绿体基因间序列在许多植物类群中已经显示了充分的变异，可用于植物分子谱系地理分析和进化显著单元的确定[71-72]，在药用植物的道地居群和非道地居群间也存在显著分化，具有道地居群特有的单倍型可用于产地鉴别[70， 73]。叶绿体分子谱系地理分析反映了居群间种子流的大小和母系遗传DNA的分化程度，而控制化学表型的功能基因存在于核基因中，其分化程度与道地性的相关性更大。核基因在居群间通过花粉流传递，为双亲遗传。然而由于功能基因多存在高度保守、多拷贝、杂合等特点，直接利用功能基因进行群体遗传学分析难度较大，没有可操作性。微卫星特有的优势全面反映了核基因组的遗传信息，用于群体遗传学分析能有效阐明居群间花粉流的大小、核基因的分化程度、基因型纯合或杂合程度等，从而揭示核基因的居群遗传结构。只有同时考虑叶绿体DNA和核基因的居群遗传结构，才能正确划分进化显著单元，由此判断道地居群和非道地居群是否存在隔离分化或基因流，也即道地药材的形成是否留下了DNA差异的‘烙印’，最终阐明道地药材能否实现产地鉴别。对于没有DNA差异‘烙印’的道地药材不能实现产地鉴别；对于存在DNA差异‘烙印’的道地药材，根据分子谱系地理学和微卫星群体遗传学分析的结果建立道地药材的分子地理标识，从而实现道地药材的产地鉴别。

4结语

目前道地药材形成规律的研究已取得阶段性成果，但在道地药材形成的演化规律以及人工驯化过程人为影响道地药材进化潜能等方面的研究需要进行种内进化（微进化）的深入研究，将微卫星群体遗传学引入道地药材研究，突破了道地药材遗传成因研究长期在理论和方法上的局限以及药材分子鉴别停留在真伪鉴别（种间鉴别）的瓶颈，有效填补道地药材栽培起源研究的空白，为揭示道地药材的遗传成因、实现道地药材栽培科学的引种和产地鉴别（种内鉴别）提供新的理论和方法。

虽然微卫星是研究道地药材非常理想的遗传标记，但在实际的应用中仍有不足之处，除了一些已知大量序列信息的研究对象以外（如人类，常规的实验动物和一些农作物），对于一个序列信息完全未知的新种，必须首先建立基因文库并筛选微卫星位点，实验工作繁琐且耗时费力。微卫星位于非编码区的概率比编码区高，因此在某些情况下不能反应出功能基因组范围内的遗传水平。总之，随着实验技术的改进，统计分析方法和检验手段的日趋完善，微卫星群体遗传学将在道地药材研究中发挥更大的作用，在具体科研中应该针对需要解决的问题，选择合适的分子标记和分析方法，才能更好的解释道地药材的本质。

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第8篇：基因遗传学原理范文

毫无疑问 癌症已成为人类的头号杀手，其高死亡率令人谈癌色变。全世界各个国家都投入了大量的人力物力进行癌症防治研究，无数的科研工作者都在争分夺秒地探寻癌症的发病机理和治疗途径。冯宝章与他带领的韦尔柏(V－erb)基因治疗公司，专门从事癌症基因治疗产品的开发和应用，已经率先取得重大突破。

韦尔柏基因治疗公司具有雄厚的科研实力，其创始人冯宝章已经从事白血病等癌症发病原理研究近40年。他是中国医学科学院，中国协和医科大学血液学研究所教授、研究员 硕士生导师政府特贴专家，香港金紫荆勋章获得者，曾担任中华医学会医学遗传学会肿瘤遗传学组组长，天津市遗传学会理事、国家医学成果评审专家等职，主编、参编专著5本，参与发表的论文多达五十余篇、

从国际经验来看，控制癌症肆虐的根本出路在于预防，如果癌症发展到中晚期再进行治疗，治愈率低，治疗成本高，对于患者，患者家庭乃至整个国家都是一件代价高昂的事情，中国每年癌症病人的医疗费用高达近千亿元，占全国医疗卫生总费用的20％以上，远高于其他慢性病的医疗费用。而预防癌症的成本远远低于治疗癌症因此“早发现，早诊断、早治疗”是抗击癌症的关键 冯宝章说，转变全民观念，将晚期治疗提前到早期预防，将大大节省癌症医治的社会和家庭成本。

但是长期以来，癌症预防存在着一个难题――癌症组织的早期标本很难获取 研究人员得到的癌症标本大多是晚期癌组织，不能很好地认识癌症的本质、冯宝章和他的研究团队注意到，由于人口迁徙流动较少，我国中西部及农村地区有着丰富的疾病家系资源，其中包括癌症家系资源。冯宝章充分利用了这些资源 以家族性白血病为研究突破口，对白血病等癌症的病因、发病和癌变原理进行了深入研究、他发现，迄今为止骨髓增生异常综合征(MDS)病人中白血病前期的诊断都是回顾性的，即待病人发生白血病时方才认识到该病人曾存在MDS时期。他还通过应用鸡原始红细胞增多症病毒癌基因V-erbB和V－erbB+A为探针进行印迹杂交，结果提示人类白血病的发病原理和病因可能与禽类红白血病相似，j在人类进化过程中，由于禽类红白血病病毒感染，其癌基因V－erbB反转和插入而成为人类内源性V－erbB。当它发生突变和扩增而激活时，导致人骨髓干/组细胞异常增生并在其他相关基因扩增的配合下发展为白血病，他的发现酮明了白血病等癌症的发病基因及其异常，这些研究成果是国内外前所未有的创新。通过潜心研究在此基础上，冯宝章发明了“反基因V－erbB寡核苷酸及其应用’(专利号ZL001090232)。这项技术是针对癌症早期致病基因异常而设计和合成的，涉及反基因V－erbB寡核苷酸，其多肽产物，萁的药物组合物及其在诊断和冶疗骨髓增生异常综合征，白血病和其他多种肿瘤中的应用 它首次证明人类癌症确实是由肿瘤病毒癌基因引起的，同时解答了癌症的共同遗传背景和发病早期。经过实地应用，在我国两个食管癌高发区――河北省磁县和涉县，这项基因治疗技术实现了将癌症早期逆转为正常，冯宝章认为在癌症高发区开展群防群治，坚持3～5年。有望将其癌症发病率和病死率降到正常水平。

第9篇：基因遗传学原理范文

基因在决定个体表型方面起着决定性作用，通过赋予个体对疾病的易感性或抵抗力，以及影响机体与环境因素的相互作用，基因对疾病的发生起着间接或直接作用。因此，人们希望通过识别疾病相关基因，以最终实现疾病的基因诊断和基因防治[1]。

因绝大多数疾病是多个微效基因协同作用并与环境因素共同导致，此类基因赋予患者易感性，故称为疾病易感基因(susceptibility genes)。随着分子遗传学和人类基因组计划的发展和实施，分析复杂疾病的遗传因素，定位疾病易感基因成为可能，从而为疾病的早期诊断和预警带来了希望[2]。迄今为止，对符合孟德尔规律的单基因病已经建立了一套行之有效的研究体系并定位克隆了近千个致病基因。但对于多基因病，因其不完全符合孟德尔规律，所以在其易感基因的定位和遗传分析中仍存在很多问题。多基因病易感基因的定位和遗传分析成为近年来医学遗传学研究的热点和难点。

多基因病涉及的主要为一些常见疾病，如原发性高血压、糖尿病、哮喘、银屑病、神经及精神疾病等，其群体总患病率近6 %[3]。它们虽有一定程度的家族倾向，但不遵从典型的孟德尔遗传规律，其表型与基因型之间的关系错综复杂，对其致病基因的分离尚缺乏成熟的技术，必需在人群与遗传标志的选择、数学模型的建立、统计方法的改良等方面进行不断的探索和艰苦的工作。当今国内外学者所采取的基本策略主要是从改进实验技术和遗传分析方法等方面开展研究，其中常用的方法是大规模全基因组扫描和分型的连锁分析[4，5]，即首先选定研究样本如家系、同胞对或人群，用遗传位标对样本成员针对全基因组、某染色体区段或某候选基因进行扫描，最后将所得数据用相应统计方法分析，确定哪些区段或基因与所研究的疾病间存在连锁或相关关系。

一、全基因组扫描策略

全基因组扫描(genomewide search)利用DNA多态性标记(主要是微卫星DNA)或消减杂交等策略，对基因组逐个点进行筛查，进行全基因组扫描，寻找与疾病相关的易感基因。用多态性遗传位标对样本个体进行基因扫描和分型，定出每一个体遗传位标的等位基因。用统计软件(如GENEHUNTER等)进行遗传统计分析，确定与疾病相连锁的染色体区段，通过增加扫描密度或单倍型分析等方法，将定位区域尽可能缩小。遗传位标目前大多采用微卫星多态标记(short tandem repeats， STR)，单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphisms， SNP)被认为是很有前途的新一代遗传位标。

1.样本的收集和提取DNA样本：当前全基因组扫描基因定位主要是采用以家系为基础的分析方式。

选择理想家系。所谓理想家系应符合(1)诊断准确，且为迁移较小、相对封闭的人群;(2)家系的数目及大小需达到一定要求;(3)有明确的遗传相关数据，如遗传方式、遗传度、外显率等。家系材料的收集应尽可能全面，包括血液样本、组织切片、分离的细胞株、临床检验结果等[6]。

此外，还有以患病同胞对、核心家庭或以人群为基础的分析形式，选择相对应的不同样本。

2.DNA短串联重复序列STR方法：(1)选择与制备。全基因组扫描中利用的微卫星标记，是一种广泛存在于人类基因组、以2～6个碱基为单位、串联重复排列的序列，具有高度的多态性，并以孟德尔共显性遗传，可以作为一种遗传标记。目前商品化的AB I PR ISMTM Linkage Mapping Set(PE公司出品)共包含400个STR，分辨率达

在上述区段内选择覆盖密度更高的微卫星标记，进行精细定位，尽量缩小致病基因的范围，明确基因位点。第三代遗传标志系统—单个核苷酸多态性，因其数目更多、覆盖密度更大(有可能达到人类基因组遗传多态性标志位点数目的极限)，故在基因定位研究中具有其它标志系统不可比拟的优越性和潜力，目前被大量使用。

3.SNP的发展：1990年开始启动的人类基因组计划(human genome project， HGP)揭开了人类遗传信息的秘密。随着研究的深入，人类基因组单核苷酸多态性( single nucleotide poly-morphisms， SNPs)的研究应运而生，并且得到迅猛的发展。SNPs数量大、分布广且在不同人群中的分布频率也有差异，这些差异可以代表某一种族或人群间的遗传差异[8]。SNPs是指基因组DNA序列中由于单个碱基(A、T、C、G)的变异而形成的多态性，并且这种变异人群中出现的频率大于1 %[9]。SNP的位点及其丰富，几乎遍及整个基因组。据估计基因组中大约平均每1 000 bp，就会出现一个SNP，这样SNP在整个基因组的分布就会达到300万个。

由于SNP在基因组中的高密度的特点，与以前的微卫星或其它遗传标记相比，利用SNP可以在上述的研究中对目的片段或基因作出更加精细的标定，从而使研究不断深入。目前，几个相对有前景的半自动或全自动地进行大量SNP检测的方法已经初露端倪。包括小型测序、多重反向点杂交、DNA芯片或微列阵，以及TaqMAN的方法[10]。

4.基因芯片:基因芯片的基本原理是应用已知的核苷酸序列作为探针与标记的靶核苷酸序列进行杂交，通过对信号的检测进行定性与定量分析。它将许多探针同时固定在同一芯片上，在一次试验中，可以同时平行分析成千上万个基因[11]。因此它和传统杂交法相比具有操作简单、效率高、成本低、自动化程度高、检测靶分子种类多、结果客观性强等明显的优点。

基因芯片现已广泛使用于基因表达分析，疾病诊断与治疗等方面。例如基因芯片技术对血友病、杜氏肌营养不良症、地中海贫血、异常血红蛋白病、苯酮尿症等的检测均已取得了较大的成功[12]。随着“人类基因组计划”和“后基因组计划”的开展，越来越多的遗传病相关基因会被揭示出来，这为在基因水平上揭示遗传病，并进行早期诊断奠定了基础。

二、全基因组扫描数据分析方法

1.连锁分析:在遗传过程中，2个基因或遗传标志被一起分配到子代而不发生交换，称为连锁(linkage)。两个基因位点发生交换的可能性反映了这两个基因的遗传距离，所以由标记位点与疾病位点间的重组率可估算出两者间的遗传距离及连锁程度。根据疾病有无合适的遗传模式，可分别进行参数分析与非参数分析。(1)参数分析法。亦称模式依赖的连锁分析法，即一般所指的连锁分析法。两位点连锁分析最常用的是LODS 连锁分析，即对数优势计分法(log odds score ，LODS) 是基于最大似然比检验的参数连锁分析方法[13]，主要检测在两基因以某一重组率相连锁时，出现这种情况的似然性有多大。该分析方法利用一个家系中所有成员之间的遗传信息，适用于已知遗传方式的单基因遗传病的基因定位。目前该计算有相应软件包可供使用，如Linkage， Lipid，Vitesse，Gene， Hunter[14～17]等。(2)非参数分析法。此法不依赖于疾病的遗传模式，被认为是多基因疾病的理想分析法。其研究对象限于家系中成对的患病成员，常用的非参数分析法有患病同胞对法和患病家系成员法。但非参数分析法在检出效力及分析可靠性上较参数连锁分析低，它也不能象LODS法那样得出遗传标记和易感基因之间的距离。患病同胞对法(affected sibpair ，ASP)原理是，如同胞对均为患者，他们将共有带有致病基因的那段染色体，通过标记物确定个体的基因型，可找出染色体上共有超出理论值的区域，从而对疾病基因进行定位。患病家系成员法(affected pedigree member ，APM)原理与ASP法相同，只是把研究对象扩展到整个家系的所有成员(包括患病的成对远亲)，从而解决ASP法分析时家系资料不足的问题，其分析遗传标记和易感基因连锁的有效性则比ASP低。它只能确定致病基因与一个较大的染色体区域的连锁关系，而不能用于致病基因的精细定位[18]。目前，APM法较多用于同胞对收集较困难的晚发性多基因遗传病的遗传分析。

2.人群相关性分析:在一个群体中设立病人组和对照组，确定遗传位标频率在两组中是否存在差别，即分析遗传位标基因型与性状基因间有否连锁不平衡，进而在该遗传位标附近寻找目标基因。选用隔离人群进行连锁不平衡分析更为理想。

3.传递- 连锁不平衡检验：染色体上遗传位标与疾病位点间的距离较近，它们在传递过程中一起传递给子代，表现为共分离，即连锁不平衡(linkage disequilibrium )[19]。由于群体相关分析可能产生因群体分层而导致的假阳性，近年来有人提倡用患者核心家系成员(双亲及同胞)作为相关分析对照组，即Spielman创立的传递- 连锁不平衡检验(transmission/disequilibrium test， TDT)[20]。TDT基于连锁不平衡的分析方法，一般用于亲代的标记等位基因是杂合型，观察可能的易感标记等位基因传递给患病子代的概率。一般情况下，当通过病例-对照研究已经揭示在人群水平上某标记位点与某性状(如疾病)间存在某种关联性(无论是真实还是虚假的关联)时，进行传递/不平衡检验可排除可能的虚假关联[20]。

三、展望

多基因病的遗传模式尚未确定，性状的变异往往受众多基因与环境的共同调控，相互间又存在一定程度的互作[21]。基因与基因间、基因与环境因素间的相互作用到目前为止还无法检测，所以多基因疾病的定位结果往往不尽如人意。然而SNP和DNA芯片等新技术的出现，为多基因遗传病易感基因的定位展示了广阔的前景。多基因疾病的发病存在种族、地区差异，所以易感基因的定位应开展国际性各地区多个实验室合作研究。我国地大人稠、民族众多，由于历史、地理、传统等原因，保存着许多相对隔离群体，这是我们开发人类疾病相关基因研究一项不可多得的资源优势。充分利用我国丰富的家系资源，迅速开展多基因疾病全基因组扫描和分型的连锁分析、相关分析研究，对推动我国多基因疾病研究和提高我国人类遗传学科研水平具有极为重要的现实意义。总之，重视遗传统计学和生物信息学的发展，易感基因的定位才能有所突破。

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