遺傳學的前景范文
時間:2023-11-16 17:29:25
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篇1
祖國傳統醫學認為:經絡是人體運行氣血、聯絡臟腑、溝通內外、貫穿上下的路徑,腧穴是臟腑經絡之氣輸注交會于體表的部位。它們在生理、病理和治療方面有重要的意義。經絡實質的研究是現代生命科學的前沿課題,而探測發生在穴位內和經絡通道中的分子事件,識別針刺位置的組織結構,是闡明經絡實質的關鍵之一。傳感器技術是合適的選擇。國內在這方面已開展了一系列工作[2~4]。福建中醫學院許小洋利用氧分壓傳感針觀測了加壓阻滯時,經絡循行路線深部組織中氧分壓的變化情況,發現加壓阻滯對針刺時大腸經經線組織中的氧分壓下降率有顯著影響。壓迫經線外側的非經對照點對經線深部組織中氧分壓的變化無明顯影響,說明針刺時“外周”可能存在某種“循經行進的實質性過程”,為經絡阻滯現象機理研究中的“外周阻斷”觀點提供了證據。
謝遠軍用同樣的傳感針觀測了手陽明大腸經和手厥陰心包經循經上組織的氧分壓,發現在生理狀態下,經絡循行線上深部組織的氧分壓顯著高于其左右旁開的對照線,具有循經的特性。如喻鳳蘭等[5]應用溫度傳感針刺入穴位和非穴位進行對比,發現81•6%的穴位溫度高于非穴位,提示了穴位的特異性。郭義等[6]人研制成功了離子選擇性“針灸電極”,可以探測Ca2+、Na+、K+、H+等離子的動態變化。用于經絡研究,他們發現家兔經穴處Ca2+濃度明顯高于非經穴處,在針刺狀態下Ca2+有沿相關經絡重新分布的趨勢,而臟腑發生病變時,其相應經穴上存在Ca2+濃度的變化。更值得注意的是,當用結合劑去掉“內關”穴的Ca2+時,針刺治療家兔實驗性心律失常的效應不復存在,提示Ca2+可能是針效產生的關鍵因素之一。他們還發現,穴位處的K+濃度高于非經穴處,Na+濃度低于非經非穴處,針刺本經穴位可使本經其他穴位的Na+、K+濃度升高。
成柏華等[7]人也發現,針刺穴位后可使穴位處的K+濃度降低,Na+濃度升高,或K+濃度升高,Na+濃度降低的負相關現象,提示針刺后可促進和加強細胞膜上“鈉泵”的后效應。匈牙利Eory博士利用CO2傳感裝置[8],發現人體穴位的CO2呼出量高于非穴位,沈安華[9]等用氧分壓傳感針對經絡與非經絡組織中氧分壓進行了測試,發現了它們之間的差異規律,并以氧分壓傳感針作為探測器,用“三點對比法”測定經絡寬度,厚度和深度。武漢市針灸醫院,利用pH傳感針對經穴與非經穴的pH進行了檢測,也得到了許多有意義的結果[10]。以上的一些研究說明:傳感針在經絡研究中具有許多其它傳感器無法比擬的優勢,它的特點在于能刺入所需觀察的經絡和腧穴中,直接提取信息,減少干擾信號的影響。
2針刺手法及治療方法的研究
針刺手法是產生針刺療效的關鍵,江琦等用pH傳感針觀測了在針刺時,患者穴位中pH值發生了變化,變化幅度達0•2pH。在用電針治療過程中,pH值有隨施加刺激電流強度增大而增大的趨勢,并測量出每到一個電脈沖過程中引起穴位中pH值的有序變化,曲池、昆侖可達5mV。喻鳳蘭等人[10]用同樣的傳感器對針刺治療時患者穴位與非穴位pH值進行了觀測,觀測結果,如曲池、足三里、陽陵泉及承山等穴位,其穴位pH值低于非穴位者為72%,穴位高于非穴位者28%,對穴位進行運針、提插捻轉治療后,發現運針后其穴位pH值明顯升高,并和運針前比較有顯著性差異。此結果提示針刺前穴位有代謝產物,如乳酸等酸性產物積累,反映出pH值較低。經過運針治療后,穴位受到刺激,局部血液循環改善,經絡疏通,代謝增強,酸性代謝產物排除加速,pH值迅速升高,使原來不利的影響經針刺治療后形成良性循環,從而達到減輕疼痛,恢復功能的治療目的。朱達義等用溫度傳感針觀測了用不同的方法,如梅花針、溫針治療炎癥病人時,從患側穴位的溫度及癥狀改善狀況來看,發現梅花針比溫針治療效果要好些。從而提示對同一患者應考慮選用不同的治療手法,以達到最佳的治療效果。
3運動生理學的研究
體內氧分壓的傳輸、消耗、代償是運動生理學中的一個極為重要的研究課題。沈安華[9]等用氧分壓傳感針對中長跑運動員在腳踏式測功計上模擬運動的過程中進行了氧分壓變化的在體監測,獲得了運動部位肌肉組織中氧分壓變化的信息。還同步監測了遠離運動部位的組織中的相關氧分壓信息,測得了運動員安靜狀態———準備運動———逐級加載———運動停止后過量氧耗發生———恢復的全過程中氧分壓的變化曲線,從不同運動員的氧分壓———T曲線可以準確地分析出運動員競賽成績的優劣及體能素質的差距。用pH傳感針對女子舉重運動員進行運動中在體監測,針刺部位左股四頭肌,舉重過程中pH值明顯下降,幅度最大可達0•4pH。停止運動后,pH值恢復到原來水平,但恢復時間與訓練方法很有關系,高強度少次數舉重恢復很快,低強度多次數重復之后恢復較慢,原地高抬腿跑30s,pH值下降約0•36pH,2min后還未恢復到初始水平,以上結果提示我們氧分壓和pH參數可作為教練確定科學訓練方案的依據,以便運動員盡可能快的提高運動成績。
4在現代醫學科研和臨床工作的應用
用氧分壓傳感針對小白鼠左腋下接種腹水癌細胞制作癌腫模型,一周后與自體左腋組織對照作氧分壓測試,發現癌組織的氧分壓數值僅為非癌組織的36%,說明癌組織中的氧代謝存在差異,對照作pH測試發現患側pH值比正常一側偏高約0•4pH,這些結果與其它方法測得的結果一致。用大白鼠的窒息實驗觀察窒息對組織中氧分壓的影響,發現大白鼠大腿肌中氧分壓可降為窒息前的10%以下,在解除壓迫后,大鼠復蘇,3•5min后能完全恢復到窒息前的氧分壓水平。用氧分壓傳感針在連續監測Co60照射過程中小白鼠心骨骨髓中氧分壓變化,隨著照射劑量的增加而下降,每只小鼠照射劑量由0Gy增加到8Gy,下降幅度為50%左右。用溫度傳感針對門診患者在針刺治療時,對穴位溫度進行觀測,發現療效與穴位溫度改變成正相關[11]。
篇2
(一)建立民俗文化村
民俗文化村源于主題公園,強調以盈利為目的的企業運轉模式,為美國迪斯尼樂園的全球化翻版。[1]民俗文化村是集中保存、保護、傳承、展示、發展或經營特定地域或群體民俗我恩華的村落。民俗文化村可分為兩種類型:異地集錦型和實地展示型。前者為博覽、旅游等目的,通過濃縮、模仿、移植等方式,異地向人民集中活態展示民俗文化的模型博物館,如北京的中華民族園、深圳的中華民俗文化村、昆明的云南民族村等;后者是指在原居地選擇有典型代表性的村寨。集中保存、傳承、展現和發展其民俗文化的村落,如貴州黔東南的郎德寨、南花,湖南的德夯苗族民俗村等。[2]
以檔案學的視角觀之,檔案不是單一的,民族檔案不僅僅指某一份單一的文獻、石刻等,而是還包括與此文獻、石刻相關的一切事物、活動等民族文化事象,一份具體的民族檔案文獻和與該份文獻相關的所有民族檔案事象共同構成了民族檔案這一整體,民俗文化村就是將各地區典型的民俗習慣、儀式風俗、節日慶典等集中于一個主題景區內表現出來,其就是中國各民族文化的一個縮影,其不僅保存了民族檔案的本體,還保留了與之緊密相關的民族檔案事象,民俗文化村使保存分散的、不完整的民俗文化實現了體系化、集成化管理,有效地整合了民俗文化或民俗檔案。
(二)建立民俗文化博物館
所謂民俗博物館,就是依托豐富多樣的民俗文物、收藏品等,為弘揚民族文化精神,將民間傳承下來的物質和非物質文化遺產,采用有形和無形的陳列手段,以達到實現地域民俗風味的效果,從而也兼具對民俗文物的研究保護,最大限度的成為一個民俗文化展示、研究和傳播的產所。[3]民俗博物館不同于歷史類、自然類或其它類博物館,它是以收藏、演講、展示民俗文物為主要職能,并以此作為對公眾進行民俗知識教育的產所。
從檔案學的視角來看,民俗博物館保存了有形的民族檔案實物和無形的民俗文物,檔案是歷史的記憶者,在民俗博物館中所保存的文物可以看出民族檔案的發展歷程,并且民族檔案實物與民族檔案文獻相結合就構成了完整的民族檔案,因此,民俗博物館中的民俗文物是紙質型民族檔案文獻的重要補充,對于完善民族檔案體系和實現民族檔案集中統一管理具有重大的意義與價值。
(三)進行參與式保護
民俗文化的傳承與保護需要人的自覺、自愿、積極地參與,然而在我國的保護實踐中,由于主位觀點與客位觀點的歧義異、對參與的膚淺化理解、政府角色的定位失誤等原因,導致對民俗文化傳承與保護的“保護性破壞”。[4]因此,在對民俗文化的傳承與保護過程中,就需要基于對主位觀點的尊重和了解,充分汲取草根智慧與地方性知識,激發文化承載者的文化自覺,使其真正參與民俗文化的挖掘、保護、開發、監測和評估,實現參與式的保護。對正在消失的民族文字、風俗習慣等民俗文化進行參與式保護,通過與民俗文化的原始產生地的民俗文化傳承人或是當地居民交流,能夠記錄民俗文化的起源、社會發展歷程等具體的信息,能對民俗文化的傳承起到積極的作用,是一種對民俗文化進行有效保護的方式。在民俗文化的傳承與保護過程中,因思維定勢的緣故,人們較為重視非物質文化遺產作者所創的作品,而容易忽視民俗文化作者所持有的那套技術或技藝。關注民間工藝的現狀,以現代田野作業的理念調查民間工藝,以種種現代手段保存技藝、建立檔案,無疑是很重要的,但更應注意對于民間工藝傳承人的人文關懷,創造條件讓他們走入現代社會的前臺,更直接地參與到現代社會的發展與運作的過程之中。[5]因此,在建立民俗文化博物館的同時,還應進行參與式保護工作,參與到民俗文化的原始產生地,加強與民俗文化傳承人之間的互動。
從檔案學的視角觀之,參與式保護從源頭保護了民俗文化的原始形成地,保證了民俗文化的純真性,明晰了民俗文化的傳承途徑、模式和形式等等,對民俗文化的傳承具有重大的意義。
二、檔案學視野下民俗文化傳承途徑探討
民俗文化的傳承從各個不同學科領域視之,都有不同的有效地途徑,從檔案學學科視角解讀民俗文化的傳承,就可以實現民俗文化檔案化。民俗文化檔案化是指依據檔案學原理,通過文字、錄音、攝影、錄像及數字化等記錄手段將民俗文化轉化成檔案予以保存,并以之為依托加以再現、復原和創造的過程。[6]即把有歷史文化價值、科學研究價值等具備一定的檔案屬性的民俗文化當作檔案來對待,運用檔案學的學科理論、知識對其進行有效地保護與傳承,最終的目的是拯救瀕臨滅絕的民俗文化。使民俗文化以檔案的形式展現出來,并以檔案管理的操作要求來進行后續的管理,把民俗文化納入到檔案管理的范圍之中,以檔案管理的系統要求來對它進行保管、保護和提供利用,以達到民俗文化永續相傳下去的目的。民俗文化檔案化管理使民俗文化在開始形成時就處于受控狀態,并及時糾偏、糾錯,使民俗文化在形成、收集、整理、歸檔等環節中實現標準化、規范化管理。
實現民俗文化檔案化的具體實施程序包括以下幾個方面:
(一)廣泛搜集民俗文物和民俗文化事象
民俗文物和民俗文化事象搜集的類型可以是文字型、石刻碑文型的古籍文獻,也可以是宗教典籍文獻、民族節日儀式以及舉行宗教儀式活動時使用的物品等等。對于民族古籍文獻而言,具體來說,國家可以成立專門的民俗文化保護工作組,由民族地區的檔案管理部門和文化管理、文物管理部門一起,做好民俗文化的普查、登記工作,對各種不同類型的民俗文化的數量、種類、價值、保管狀況進行登記;對于民族節日和宗教儀式活動等而言,就可以采用錄音、錄像的方式真實地記錄整個儀式活動過程。對于價值難以判斷的,可以組織專家,成立專門的民俗文化鑒定小組進行鑒定,以便對有價值的民俗文化重點保護。另外,針對以往普查不全的情況,可以在全社會進行廣泛宣傳,除了派工作人員走訪登記外,可以利用互聯網,建立專門網站,鼓勵群眾自己通過網絡來進行登記,進行“鑒寶”。普查的結果,要形成民俗文化管理狀況分布圖、形態樣式表、有價值的民俗文化登記表,使人們對所尋找的民俗文化資源有比較詳細的了解和掌握。
(二)對民俗文化進行界定并歸檔保存
從檔案學的視角解讀民俗文化的傳承與保護,就必須從檔案學的學科視角出發對廣泛搜集而來的不同載體類型的民俗文化進行界定,看其是否具備檔案屬性,如原始記錄性等,具體來說,要看其內容信息的原始性、真實性,也就是了解某份文獻是否是當時當地直接形成的,需要強調的是盡管有些文獻是事后形成的,但是這些文獻與有關社會活動是緊密聯系的,是相關社會活動的一部分,類似這樣的文獻也應視為檔案,就需要進行歸檔保存。待界定工作完成后,就把古籍文獻和錄音、錄像資料進行分門別類地歸檔,考慮到民俗文化分布分散、殘缺不全和有些民俗文化還正在產生等原因,可以采用區別于“官方歸檔”的“自然歸檔”方法進行歸檔以便在日后的工作中繼續補充,實現民俗文化的體系完整、種類齊全。
篇3
〔論文摘要]在中國傳統的美學思想中,不僅富有獨特的民族審美命題與范疇,而且也貫穿著以人為本的人本主義精神。在這種美學思想影響下的文藝創作,無不充滿了對人的關注、對人之生命價值意義的關切與肯定。
縱觀我國美學思想的發展歷程,其中有一個非常突出的特點,即一以貫之的人本主義傳統。無論是孔子的“興觀群怨”說、莊子的“大道為美”說,還是鐘嶸《詩品》中的“詩唯性情”論、陸機《文賦》中的“詩緣情”,以及后來的“妙悟”說、“意境”說等,都是圍繞著人、人的性情、人格精神等方面進行的。其中的“意境”說、“神韻”說、“風骨”說、“妙悟”說等,都屬于我國民族傳統的美學范疇,體現了我國古典美學中自然主義與人格主義的兩大品格。在這種美學思想引導下的文藝創作,充滿了對人的情感精神的關注和人之生命價值的肯定。
孔子曰:“詩三百,一言以蔽之,曰‘思無邪”,,詩的作用是“可以興、可以觀、可以群、可以怨。”即可以激發人的情緒,體察民情民意,抒發其怨憤之情。其詩論始終圍繞著人的情緒,所以他編定的《詩三百》將人的感情的抒發放在了首位,這種情感也構成了該詩集的精華部分,充分體現了其藝術價值。此外,孔子的“盡善盡美”說、孟子的“沖實之謂美”以及荀子的“美善相樂”說等范疇和命題對中華民族追求美好品德的審美理想和審美情趣具有深遠影響,并奠定了中國古代美學思想重視文藝審美教化作用的審美原則。
道家提出了一系列有關審美思維方式和審美本體論方面的范疇和命題,為中國古代文藝美學思想奠定了理論基礎。如“天地有大美”、“坐忘”、“物化”、“齊物我”等思想在我國美學思想史上產生了深刻影響。以道家的代表人物莊子為例,他高度重視人的生命價值,以人為本是其思想的核心。莊子論美也是以人為核心,其“重生”、“養生”、“保身”等思想影響下的美學思想呈現出鮮明、突出的人本精神。莊子把“道”視為美的最高境界,提出了“道至美至樂”的美論主張,即美是從“道”的范疇中衍生出來的,因而“道”與美密切相關。在莊子看來“道”是一種絕對的自由,既是“美”的根本所在,也是人所缺乏、并且是人應效仿追求的。“物物而不物于物”、“勝物而不傷”、“不以物挫志”、“不以物害己”,人不要被功名利祿所累,不應為物所奴役,而應成為物的主宰,把物我、生死、貴賤、窮達、禍福、得失等都看成相對的東西,從而追求一種心靈精神的絕對無限自由。只有如此,人才能獲得“美”。
在《逍遙游》中莊子為我們描繪了一個“神人”的形象:在形體方面其具有健全之美,精神方面具有高尚的品德之美,有著絕對的自由和廣大無邊的神力,而這種“神人”其實就是人的本質的一種人格化。同時,在莊子的審美思想中也論及了審美主體的自由心態。在《田方子》中,莊子描繪了一個“真畫者”在畫圖時的獨特的自由行動和神態:“宋元君將畫圖,眾史皆至,受揖而立;敵筆和墨,在外者半。有一史后至者,值值然不趨,受揖不立,因之舍。公使之視之,則解衣般礴裸。君日:‘可矣,是真畫者也。’”莊子在這里旨在說明真正的畫家要按照自然之性去創作,敢于表現自己的真情實感和獨特個性。莊子的這種審美態度使其美學思想帶有了鮮明的人本精神特征。而且,在他的美學思想中,真與美密切相關,提出了“法天貴真”的審美命題。此“真”乃一種出于主體心靈的純真之情,是審美主體的一種天然感性的東西.其富有感人的巨大力量,因而具有獨特的審美價值和作用。在莊子的“法天貴真”思想中強調人之生命精神的自由,生命自由就是美的根本所在。莊子對人的感情、精神美的充分肯定.不僅體現了其對人之生命的熱切關注.具有鮮明的人本主義精神,而且對后世的文學創作及文藝理論產生了深遠的影響。
我國第一部詩論專著—六朝鐘嶸的《詩品》發展了孔子的“興觀群怨”說,莫定了“詩唯性情”的理論。《詩品》以詩人個人的風格為品評對象,分上、中、下三品.以曹植的詩為一品,“為建安之杰”。在藝術手法上.進一步解釋了“興”為言已盡而意無窮,把審美范疇擴展到詩文以外。用詩的風格立品,是自覺的美學追求的開始。(詩品)所體現出的美學觀的核心便是“詩唯性情”,即由于自然和社會現象的影響,使人的性情發生波動,便以詩歌的形式加以表現。正如《詩品·序》所寫:“嘉匯寄詩以親,離群托時以怨—凡斯種種,感蕩心靈,非陳詩何以展其義?非長歌何以騁其情?故日’可以群.可以怨’,使窮踐易安,幽居靡悶,莫尚于詩矣。詩歌的創作無不與社會人事、人的情感密切相關。
唐代.禪宗興盛.形成一種新的美學思想。禪宗是從印度佛學發展起來而又能充分表現中華民族思想與性格的佛教流派。其追求超脫人世煩惱、達到心靈絕對自由的境界。但在這一過程中并不否定個體生命價值,不主張完全脫離世俗生活,因而希望通過個體心靈、直覺、頓悟,達到這種絕對自由的人生境界。禪宗重視主體的內心體驗.尊重其內心思考的權威.提倡“我心即佛”.排除了外在偶像、教條的束縛.開拓了個性解放的天地。這種思想理論圍繞著人、人的生活.讓人看到生命的本質.且將主體心靈的體驗放在首位.強調人的本性.充分肯定人的心靈的實在性.從人的某種人生境界的體驗中去追求美、尋找美,在一種心靈自由的境界中去獲得審美滿足。這種思想無意中激發了當時的詩人及理論家們的思維方式,促使禪思轉化為藝術思維、藝術機趣,禪宗佛理便被直接引人到詩歌美學理論的研究和創作之中。特別是唐朝經過“安史之亂”后社會由盛轉衰.嚴重的社會危機使當時的士大夫們的審美興趣發生了巨大變化。
在創作理論上.皎然獨標性情,引發哲理思考。他在詩論專著《詩式》中說道:“級者嘗與諸公論康樂(謝靈運號)為文,真于性情,尚于作用,不顧詞彩.而風流自然。”又說:“兩重意以上.皆文外之旨。若遇高手.與康樂公,覽而察之,但見性情,不睹文字,蓋詩道之極也。”可見其仍不脫離性情說。所謂“性情”指人類本性所具有的喜怒哀樂。他強調詩人在構思時要善于引發人性的率直真情,為此需要排斥名言、概念等中介,即不睹文字、不顧詞彩,從而達到情真意切、超逸美妙的效果。這種詩學觀是道家“得意忘言”和禪宗“離言”的發揮。司空圖則綜合儒釋道三家學說,撰《二十四詩品),論述詩歌的風格美.分為雄渾、沖淡、洗練、勁健、綺麗、自然、含蓄、豪放等二十四目,各用四言韻語形象地描述了每種風格的特征.從而表達了中國人獨有的民族審美觀,其中“含蓄”一目,要求“不著一字.盡得風流”。的確,不盡之意,見于言外,是獨有的一種民族審美風格。他在皎然“文外之旨”的基礎上還提出了詩之“韻味”說。這種“韻味美”的營構.不僅需要創作主體的“妙造”,還需通過作品審美主體—鑒賞者的閱讀、接受、想象和認同。從這時候的詩歌創作來看,士大夫們以追求自我精神解脫為核心的人生哲學使其審美情趣趨向清幽、平淡、寧靜。其中自然適宜、渾然天成乃是士大夫們所追求的最高境界。面對靜謐的自然、空寂的宇宙,他們抒發著內心淡淡的情思,領略著人生的哲理.并把這些融化在心靈深處。其中王維的詩歌創作最具代表性。如他的“空山不見人.但聞人語響。 返景人深林,復照青苔上”(《鹿柴》}“人閑桂花落.夜靜春山空。月出驚山鳥,時鳴春澗中。”舊(《鳥鳴澗))詩很短,但禪意充盈。王維深得禪意、禪趣,故營造了獨特的淡遠含蓄、玲瓏澄澈之意蘊。他說:“空居法云外,觀世得無生”(《登辨覺寺》),這便是其禪悟心態的表現。“木末芙蓉花,山中發紅粵。澗戶寂無人,紛紛開且落。”(《辛夷塢》)芙蓉花自開自落,物態天趣,自然天成。“安史之亂”使許多士大夫都經歷了一段慘痛的生活,對王維的心靈也產生了很大的傷害,從此他在精神上真正投向了“空門”。“獨坐悲雙翼.空堂欲二更。雨中山果落,燈下草蟲鳴。白發終難變,黃金不可成。欲知除老病,惟有學無生。”《(秋夜獨坐)》“無生”.在這里指代佛門“真諦”。涅架境界無生無滅,簡稱“無生”。可見,由于社會的變動以及禪宗思想的影響滲透,使文人們的思想發生了巨大變化。在這種思想影響下的文學創作始終將關注的目光放在審美個體心靈的寧靜曠達與超然適意上,使其逐漸悟得在短暫的生命中獲得人生意義和價值的途徑。
宋代是文字禪的時代。由于時局的動蕩.禪與文人的關系更加密切.禪宗那種“一切本空”的世界觀、自然適宜的人生態度和超凡脫俗的生活志趣,正好同宋代文人內向封閉的心理需求相吻合,禪的廣泛滲透,改變了文人們的價值觀和審美心態.促進了文人們思維模式的改變。禪家“心生則種種法生,心滅則種種法滅”的思想.使宋代文人產生了“不以物喜.不以己悲”的平常心態.使宋代詞風多以冷清、平淡為美.追求空靈、疏淡的意境。如蘇軾的《卜算子·黃州定惠院寓居作·缺月掛疏桐》:“缺月掛疏桐,漏斷人靜初。誰見幽人獨往來,縹緲孤鴻影。驚起卻回頭.又恨無人省。揀盡寒枝不肯棲,寂寞沙洲冷。”詞中鴻、人互見,語語相關,營造了一種幽緲、清冷、安謐的意境。蘇軾吸收莊子齊物論的哲學觀而形成曠達的人生態度.反映在其文藝創作中是一種通達不執的審美理想。而且,由于蘇軾一生中的坎坷經歷,使其在創作中,在思維方式上常常融進禪思佛理,形成一種清幽空靈的藝術境界。如他的(前赤壁賦》中,由個體生命的有限之悲上升到宇宙時空的無極之壯,借用自然界的江水、明月、清風等景物,暗含著佛禪思想,抒發遺世獨立的曠達之情,闡明事物具有變與不變的兩重性,表達了他雖然身處逆境仍然忘懷得失、處之坦然的人生態度,啟迪人們要在體悟人與宇宙冥合的境界中獲得一種寧靜、淡泊的樂趣。其中寫道:“且夫天地之間,物各有主,茍非吾之所有,雖一毫而莫取。惟江上之清風,與山間之明月,耳得之而為聲,目遇之而成色;取之無禁,用之不竭。是造物者之無盡藏也,而吾與子之所共適。”其中浸透著禪思理趣,暗含著人生哲理、人生的價值意義,融會著人本主義的思想。
在文藝創作理論中,宋代嚴羽的(滄浪詩話》以禪論詩,其見解更豐富,更有啟發性,創立了“妙悟”說、“興趣”說。他說:“大抵禪道惟在妙悟,詩道也在妙悟。詩有別才,非關書也,詩有別趣,非關理也……盛唐詩人,惟在興趣,羚羊掛角,無跡可求。故其妙處,透澈玲瓏,不可湊泊。如空中之音,象中之色,水中之月,鏡中之象,言有盡而意無窮。”揭示了古典詩歌的含蓄之美。
以禪論詩,包藏了無限的機趣,使詩話進人到更高的審美價值境界,體現了一種自然天成的審美理想、審美情趣。禪宗的意義就在于它是一種人類性靈的自由抒發,將其引人到詩話當中,就充分表現了人的靈感與活躍的情慷,從而使其具有了人本主義的精神。以禪心點化詩心,通過神思,領悟詩的意境美,使主體內心體驗與宇宙生命脈動相連,從而達到物我兩忘,自身獲得徹底解脫。
篇4
關鍵詞:微課;教學模式;教學設計
自2009年起,微博以互動性、參與性強、傳播速度快等特征迅速地掀起了一場轟轟烈烈的微熱潮:微博、微信、微電影。隨著微時代的來臨,微課應運而生。微課又稱短期課程,是一個簡化、細分的教學,圍繞某一問題或某一情景,可使學生和教師有可能集中解決某一特定的教學行為。由于醫學生學制長、課程多、知識點多,如果每門課拍成一段視頻,則時間顯得過長,學生沒有那么多時間看完,更難找到想要了解的知識點,難以達到所要發揮的作用。如果把一門課的每個疑問和知識點制成微課,學生完全可以很充裕地看完,所需時間不長,十幾分鐘足夠講透一個知識點,學生可根據自己的需要選擇知識點、疑點學習,微課將知識進行碎片化、情景化、可視聽化,使之為各種便捷顯示終端(平板電腦、智能手機等)的自主學習者提供簡短、全方位、立體化服務內容的完整課程教學,可隨時隨地使用零碎時間學習,微型學習作為一種非正式化的學習方式,為微時代人們獲取知識提供全新的學習體驗[1-2]。
醫學遺傳學是現代醫學中一個十分活躍的領域,并迅速向醫學各學科滲透。不僅與生物化學與分子生物學、微生物學及免疫學、生理學、病理學、藥理學、組織胚胎學、細胞生物學等基礎課程密切相關,而且與臨床上研究各種遺傳病密切相關。我院五年制臨床醫學、四年制醫學檢驗和五年制預防醫學三個本科專業醫學生的專業基礎課中,醫學遺傳學是一門重要專業基礎課程,實踐性很強,也是基礎醫學與臨床醫學之間的橋梁課程。該課程的理論較抽象,課時少、內容多;實驗部分由于客觀限制,不能與理論教學有機結合,有些遺傳典型病例可遇不可求很難獲取;學生在學習過程中普遍反映有較大難度。如果把理論、實驗部分知識點的重點、難點以視頻的形式與多媒體課件很好地結合,編輯制作成微課視頻用于教學活動,無疑有助于加深學生對知識點的正確理解和把握。
為充分利用教學資源,根據醫學遺傳學教學實際和課程特點,我們精心制作一系列醫學遺傳學的微課教學視頻在教學中試用,同時配合其他教學模式取得不錯的教學效果。主要步驟有:選題(選擇教學內容)、教學設計(教學方案、策略、組織、特色等構思設計)與準備(教學課件、實驗設備器材等準備)、攝像(視頻采集)、編制(后期編輯制作)與審核(審核修改)、(上傳校園網)和評價等環節[3-4],根據我們的經驗在制作過程中注重以下技術環節。
1 教學內容選擇
選取教學環節中某一知識點、常見有代表性的問題或內容、實驗內容作為選題,選題盡量小而精,圍繞某個具體的知識點,而不是抽象、寬泛的。具備獨立性、完整性、示范性、代表性,能夠有效解決教與學過程中的重點、難點問題。教學內容嚴謹充實,無科學性、政策性錯誤,理論聯系實際,反映社會和學科發展。結合教學大綱要求和教學實際,我們篩選醫學遺傳學的知識點或內容如下:
1.1理論部分
1.1.1遺傳的細胞與分子基礎 染色體的包裝模型、動態突變(亨廷頓舞蹈癥)、堿基替換(鐮形細胞貧血病)。
1.1.2單基因遺傳病 5種基本遺傳方式(AD、AR、XD、XR、Y連鎖遺傳)及其遺傳特征、常見術語概念(延遲顯性、共顯性、交叉遺傳、遺傳印記、遺傳異質性、限性遺傳、從性遺傳等)及遺傳病例。
1.1.3多基因遺傳病 閾值假說、多基因遺傳病的遺傳特征與再發風險的估計。
1.1.4染色體遺傳病 染色體結構畸變類型(缺失、倒位、易位、重復)與傳遞機制、常見染色體病(唐氏綜合征、貓叫綜合征、克氏綜合征、特氏綜合征、兩性畸形)。
1.1.5人類生化遺傳病 血紅蛋白病、血友病、家族性高膽固醇血癥、苯丙酮尿癥、白化病、半乳糖血癥、糖原貯積累癥。
1.1.6免疫遺傳學 輸血、器官移植、新生兒溶血癥和親子鑒定。
1.2實驗部分
1.2.1 染色體分析 細胞培養、染色體標本制備、顯帶技術、核型分析。
1.2.2遺傳病診斷 臨床診斷、蛋白質水平診斷、細胞學診斷和基因診斷。
2 教學設計與準備
醫學遺傳學教學設計的內容及要求:①方法手段設計:充分調動學生的學習積極性和創造性思維;根據教學內容選用適當的教學方法;正確選擇使用各種教學媒體(圖片、視頻、音頻、流媒體等),教學輔助效果好;②組織編排設計:教學組織與編排要符合學生的認知規律;教學過程條理清晰、重點突出,邏輯性強,明了易懂;注重突出學生的主體性以及教與學活動有機結合;③教學特色設計:教學形式新穎,深入淺出,形象生動,趣味性和啟發性強,教學氛圍的營造有利于提升學生學習的積極主動性,有效解決實際教學問題。
準備工作包括教學方案設計 Word文稿、醫學遺傳學教學課件PPT、實驗準備等。教學方案設計反映教師教學思想、課程設計思路和教學特色,Word 格式;教學課件要求圍繞教學大綱要求的教學內容,與教學視頻合理搭配,PPT格式;實驗準備應該準備好實驗場地、設備、器材、物品等,以保證順利錄像。
3視頻采集
醫學遺傳學微課對拍攝的要求不高,拍攝設備可用專業級或家用攝像機。攝像遺傳病例的基本要求是圖像清晰穩定、構圖合理、聲音清楚,能較全面真實反映臨床特征。
根據教學內容,可采用不同的編制軟件進行后期的聲音畫面同步及知識點編排處理。常見的編輯軟件有繪聲繪影、Promiere、Flash等。根據課程的內容需要,將主講教師的講解錄像、PPT、屏幕操作錄像及相關的視音頻素材有序的組織到一起,形成完整的視頻結構。
編輯制作完成后,要進行全面的審核,主要是:①審核畫面,無黑屏、無搖晃鏡頭、整體色調基本保持一致,合理安排主講畫面,畫面大小和在屏幕中的位置,達到美觀合理的展示效果;②審核解說,對解說的基本要求是,每屏只有一行解說文字;要求遺傳學的專業術語、基因名稱要統一使用國際標準。
總之,由于微課時間短,導入和結尾要干脆利落、緊扣主題、語言精練、準確明晰、條理清晰,切忌冗長繁瑣。
例如在染色體遺傳病例中選取貓叫綜合征[5-6],通過視頻采集獲得的典型臨床病例(新生兒),制作微課視頻的主講畫面包括:①臨床表現:出生體重低,生長發育遲緩,小頭畸形,嬰兒呈滿月臉,面部不對稱;眼距寬,內眥贅皮,外眥下斜,白內障,鼻梁扁平,小頜,唇腭裂;嬰兒期有微弱、悲哀、似貓叫樣哭聲;常有通貫手,手指弓形紋增多;患者常并發先天性心臟病;嬰兒期肌張力降低,極度智力障礙(IQ
又如在遺傳的細胞與分子基礎章節選取染色體的包裝模型[5],該部分內容抽象、理論性強,學生不易理解。我們利用Flash軟件設計編輯,依次顯示從線性DNA分子到染色單體的全過程,即DNA分子長度被逐級壓縮:從線性DNA形成核小體(一級結構)被壓縮7倍;形成螺線管(二級結構)時,每圈螺旋由6個核小體組成,縮短了6倍;螺線管無規則螺旋盤繞形成超螺旋管(三級結構)時又被壓縮近40倍;超螺旋管進一步盤曲折疊形成染色單體(四級結構)又壓縮5倍,從線性DNA分子核小體螺線管超螺旋管染色單體共壓縮約8400倍,每一過程設置同步聲音解說,編輯后輸出為Swf文件。本微課視頻使本來抽象枯燥的理論知識具體形象呈現。學生很易理解人體細胞中每條染色體上平均長度為5cm的線性DNA分子壓縮在只有5m的細胞核中需要有序組裝和壓縮,從而保證遺傳物質的穩定和準確表達,教學效果反映很好。
5 應用前景與意義
現代社會人們追求快節奏高效率,大學生更是如此,冗長的課程視頻很難吸引學生的眼球。微課有別于傳統的教學內容、教學課件、教學設計等資源類型,又是在其基礎上發展起來的一種新型教學資源,全國眾多教育機構院校都在嘗試這種新的教學方法,推廣這種教學模式。微課能更好地滿足不同學習者的個性化學習需求,微課亦將成為熱愛教育的人們在微時代提升教學水平、拓展自己的受眾范圍和課堂界限的最佳選擇。因此微課讓學生有更大的自和擁有感,微課的開放性與開發潛力也為教學應用帶來了巨大的靈活性,所以將微課教學模式應用在高校的教學中具有廣闊的應用前景。
雖然看起來微課時間縮短,內容集中,但實際上需要教師投入更大的時間和精力,醫學遺傳學的微課教學模式也不例外。盡管我們在醫學遺傳學教學中應用微課教學模式取得了一定的效果,學生反響不錯,但在使用過程中也會出現個別問題,如某些章節的知識點難提煉,特別是零碎、抽象、理論性強的內容;教師選擇適合制作微課的教學內容,課前要做好充分的準備;微課的設計制作對教師的信息化處理能力要求較高。無論是對于學生還是對教師而言,微課無疑都是一次思想改革,它促成一種自主學習模式,同時為提供教師自我提升的機會。醫學遺傳學既是一門重要的基礎醫學課程,也是基礎醫學與臨床醫學之間的橋梁課程,只有打好堅實基礎,將來的專業學習才會迎刃而解。
參考文獻:
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篇5
關鍵詞數量遺傳學;分子遺傳學;動物育種;研究進展
自20世紀80年代以來,隨著現代分子生物技術和信息技術的迅速發展,動物育種計劃和動物分子遺傳學研究取得了大量的突破性成果,國際上的動物育種已逐漸進入分子水平,從傳統的育種方法朝著快速改變動物基因型甚至是單倍體型的方向發展。
1數量遺傳學與動物育種
數量遺傳學選擇原理充分考慮了環境因素對微效多基因控制的數量性狀的影響力,從表型方差中剖分出基因型方差,通過運用資料設計和統計模型估計有關的遺傳參數,最后達到選種的目的[1-2]。數量遺傳學主要應用于估計遺傳參數、通徑分析和動物育種估計的模型方法等幾個方面。
1.1遺傳參數估計
從統計學上講,遺傳參數的估計可歸結為方差或協方差組分估計。從親子回歸、同胞分析到方差分析法;到了20世紀50年代,C R Henderson提出了針對非均衡資料的Henderson方法Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ;之后出現了極大似然法約束極大似然法、最小范數二次無偏估計法和最小方差二次無偏估計法以及貝葉斯估計等方法。目前,約束最大似然法是世界各國育種學家采用的主要方法。
1.2育種值估計
畜禽遺傳評定即評估畜禽種用價值的高低,是畜禽育種工作的中心任務。畜禽種用價值的高低是用育種值來衡量的,影響數量性狀表型值的是微效多基因的加性效應值(A)、等位基因之間的顯性效應值(D)和非等位基因間的上位效應值(I)。其中,只有基因的加性效應值即育種值能夠穩定的遺傳給后代,但是育種值不能直接測量,只能使用一定的統計學方法通過表型值對其間接加以估計,所以遺傳評定的主要工作就是對育種值的估計。畜禽的估計育種值是選擇種畜的主要依據,育種值估計的準確性在很大程度上影響著畜禽育種效果的好壞。用于育種值估計的方法概括起來主要有選擇指數法、群體比較法和混合線性模型法。
2分子數量遺傳學與動物育種
分子數量遺傳學是分子生物技術與數量遺傳學相結合的一門發展中的新的交叉學科,目前仍屬于數量遺傳學范疇[3-6]。現代分子生物技術的發展,使得從分子水平上研究數量性狀的基因成為可能。
2.1對QTL作出遺傳標記
目前對決定數量性狀的多基因還不能準確定位,但如果能找到一個可以識別的基因或基因組的DNA多態,或是一個染色體片段與這一目標性狀有密切的關聯,就可作為對目標性狀選擇的遺傳標記。遺傳標記還可應用于基因轉移、基因定位和基因作圖等研究。
2.2QTL的分離和克隆
分子數量遺傳學的目標是要分離和克隆決定數量性狀的基因,研究其結構和功能,最終達到從分子水平上改良數量性狀的目的。雖然在理論上可以將分子生物學領域發展的各種基因克隆技術用于QTL,但是數量性狀的遺傳表達一般涉及多個基因座位。例如,奶牛的產奶量既受繁殖和泌乳的內分泌系統基因的控制,又受消化酶系統基因的控制,情況相當復雜,很難把這些基因一一分離和克隆。但也可以根據已有的知識,通過對候選基因的篩選找出一個或幾個對某個數量性狀有較大效應的QTL,就可以對這個QTL用一般的基因克隆方法進行克隆,作為數量性狀的一個重要基因來研究。例如,有資料報道豬的雌激素受體基因可影響產仔數1.0~1.5頭。
3動物育種方法前景
動物分子育種是依據分子數量遺傳學理論,利用分子生物學技術來改良畜禽品種的一門新型學科,是傳統的動物育種理論和方法的新發展。從目前發展狀況來看,它應包含兩方面內容:以基因組分析為基礎的標記輔助選擇和以轉基因技術為基礎的轉基因育種。由于動物分子育種是直接在水平上對性狀DNA的基因型進行選擇,因此其選種的準確性會大大提高;同時轉基因技術的應用還能根據人們的需求創造出一些非常規性的畜牧產品[7-8]。可以說,動物分子育種是動物遺傳育種學科發展的必然,它將是21世紀動物育種的一種重要方法,對21世紀世界畜牧業產生巨大的影響。
4參考文獻
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[6] 盛志廉,陳瑤生.數量遺傳學[M].北京:科學出版社,1999.
篇6
表觀遺傳學(epigenetics)是與遺傳學(genetic)相對應的概念,是對經典遺傳學的有益補充;其認為在不改變基因序列的條件下,生物體從基因到基因表型之間存在一種調控,這種機制即“表觀遺傳學”的含義。盡管已被提出70余年,但直到近10余年,隨著科學家們對這種“獲得性遺傳”的進一步認識,才成為生命科學界最熱門的研究之一。因此,研究者們轉換思維,從表觀遺傳學角度對AD發病及治療進行了研究,發現了一系列表觀修飾的關鍵酶類,以及對這些酶類發揮影響的藥物,從而為AD藥物研發提供了新的思路和研究方向。本文擬就AD的表觀遺傳學治療研究綜述如下。
1阿爾茨海默病(AD)概況
阿爾茨海默病(AD)是一種以進行性認知障礙和記憶力損害為主的中樞神經系統退行性疾病。它是最常見的癡呆類型,西方國家[中50%?70%的癡呆屬于AD。其病因及發病機制復雜,涵蓋了遺傳和環境的危險因素,涉及成千上萬個基因表達的改變,以及多種信號途徑的上調,如P淀粉樣肽W-amyloidpeptide,Ap)的沉積、Tau蛋白過度磷酸化、炎癥、氧化應激、能量代謝、血管因素及細胞凋亡周期異常等。ad的典型病理改變包括突觸喪失、某些神經遞質水平下降、神經元內異常物質沉積以及選擇性腦神經細胞死亡,使大腦受累區域廣泛萎縮,導致記憶力喪失伴行為改變和人格異常,嚴重者可影響工作及社會生活。受累區域常會出現A沉積、老年斑(senileplaques,SP)、神經原纖維纏結(neurofibrillarytangles,NFT)及Tau蛋白過度磷酸化等。疾病逐漸進展惡化,甚至累及生命。遺憾的是目前尚缺乏延緩或阻礙疾病進展的治療手段。
在AD中,涉及神經元退行性改變的基因達200余個,越來越多的研究數據發現在沒有基因序列改變的情況下,某些機制也可以決定致病基因何時或怎樣表達,最終導致AD發病。因此,AD基因組并不能完全解釋發病機制[14]。已知編碼APP、PSEN1和PSEN2的基因僅可導致家族性早發型AD(early-onsetAD,EOAD);而大多數(約95%)AD均為晚發型AD(late-onsetAD,LOAD)或散發型。因此可以推斷,表觀遺傳現象或環境因素參與了LOAD的致病。這就部分解釋了為什么同一家族中有的家庭成員發病而另一些不發病;而且,在年輕的同卵雙胞胎中基因組無實質上的差異,而在同一老年雙胞胎中其基因表觀遺傳學上存在顯著差異。
大量研究數據證實,基因-環境相互作用在AD的病理生理過程中發揮了關鍵作用營養物質、毒素、環境暴露及人的生活行為,都可以在不改變基因組序列的條件下使基因激活或沉默。目前已知的可調控基因轉錄和表達的表觀遺傳學機制主要分兩大類:①基因選擇性轉錄的調控:包括基因組DNA甲基化,多種組蛋白甲基化及乙酰化等修飾;②基因轉錄后的調控:包括微小RNA(microRNA,miRNA)和小干擾RNA(smallinterferingRNA,siRNA)等非編碼RNA的調節,以及沉默的核糖體RNA(ribosomalRNA,rRNA)基因。除此之外,染色體重塑、基因印記、X染色體失活也屬于表觀遺傳學范疇。
2表觀遺傳學
表觀遺傳學的涵義即在DNA序列不發生改變的情況下,基因的表達與功能發生改變,并產生可遺傳的表型。基本機制即:通過多種基因修飾,影響基因轉錄和(或)表達,從而參與調控機體的生長、發育、衰老及病理過程。至此,表觀遺傳學的發現極大豐富了傳統遺傳學的內容,使人們認識到遺傳信息可以有兩種形式:即DNA序列編碼的“遺傳密碼”和表觀遺傳學信息。它和DNA序列改變不同的是,許多表觀遺傳的基因轉錄和表達是可逆的,這就為許多疾病的治療開創了樂觀的前景。
2.1組蛋白修飾
組蛋白在DNA組裝中發揮了關鍵作用,利用核心組蛋白的共價修飾傳遞表觀遺傳學信息。這些修飾主要包括組蛋白甲基化、乙酰化、磷酸化、泛素化、ADP-核糖基化及特定氨基酸殘基N-末端的SUMO化;其中組蛋白氨基末端上的賴氨酸、精氨酸殘基是修飾的主要靶點,這些組蛋白翻譯后修飾(post-translationalmodifications,PTMs)對基因特異性表達的調控,是其表觀遺傳學的重要標志。正常機體內,組蛋白修飾保持著可逆的動態平衡。一般而言,組蛋白乙酰化是在組蛋白乙酰轉移酶(histoneacetyl-transferase,HATs)的催化下,從乙酰輔酶A上轉移乙酰基到組蛋白N-末端的賴氨酸殘基上;由于乙酰化中和了組蛋白的正電荷,使組蛋白末端和相關DNA帶負電荷磷酸基團之間的作用減弱,降低了組蛋白和DNA之間的親和力,這種染色質構象的放寬有助于轉錄因子向靶基因片段聚集并利于轉錄的進行。而去乙酰化則是組蛋白去乙酰化酶(histonedeacetylases,HDACs)將乙酰基從乙酰化組蛋白轉移到乙酰輔酶A上,形成了致密的染色質狀態,從而使基因轉錄下降或沉默。
2.2DNA甲基化
DNA甲基化較組蛋白修飾更進一步,是表觀遺傳學的又一重要機制。DNA甲基化主要是在DNA甲基轉移酶(DNAmethyltransferase,DNMTs,包括DNMT1、2、3a/b和4)催化下,將同型半胱氨酸(homocysteine,Hcy)-甲硫氨酸循環中S-腺苷甲硫氨酸(SAM)中的甲基,由四氫葉酸轉移到胞嘧啶的第5位上形成5-甲基胞嘧啶(5-methylcytosine,5-mC)。其中,相鄰的胞嘧啶-鳥嘌呤二核苷酸(CpGs)是最主要的甲基化位點。在人類基因組中,CpG以兩種形式存在:一種分散存在于DNA中,其CpG70%?90%的位點是甲基化的;另一種CpG呈密集分布于一定區域,稱之為“CpG島”(CpGislands),通常位于或接近基因啟動子區(promoterregions),在正常人體基因組中處于非甲基化狀態。CpG島中的胞嘧啶甲基化可以阻礙轉錄因子的結合,從而可致基因沉默。一般而言,高度甲基化的基因可致表達抑制,而低甲基化的基因可增強基因表達或過表達。
2.3非編碼RNA
表觀遺傳學調控機制涉及RNA的主要包括:miRNA、siRNA以及維持細胞周期的沉默rRNA基因的一部分。
miRNA是較短的雙鏈RNA分子,約有22個核苷酸,來源于機體自身基因即細胞核及細胞質中較大的RNA前體,有自己的啟動子和調控元件。人類基因組中有約700?800個miRNA。這些小分子RNA在轉錄后通過綁定靶mRNA,從而抑制轉錄或誘導mRNA分裂降解。大多數miRNA具有高度保守性和組織特異性,可以調控機體中30%?50%的蛋白質編碼基因。siRNA長短與miRNA相似,作用方式也有很多相同之處,區別在于siRNA可以體外合成,多由外源性導入或感染誘導產生。
重復rRNA基因的復制為真核生物核糖體提供了初始活性位點,在基因表達中是蛋白質合成的熱點區。不同細胞類型可表現不同的活性rRNA比率,提示隨著細胞發育分化,rRNA基因拷貝數比例會發生改變。沉默rRNA的表觀遺傳學方式在這個過程中發揮了重要作用,使活性和非活性rRNAs保持了動態平衡。
2.4染色質重塑、基因印記和X染色體失活
染色質重塑(chromatinremodeling)指基因復制、轉錄和重組等過程中,核小置和結構及其中的組蛋白發生變化,引起染色質改變的過程;主要機制即致密的染色質發生解壓縮,暴露基因轉錄啟動子區中的特定結合位點,使轉錄因子(transcriptionfactor,TF)更易與之結合。基因印記(geneticimprinting)指來自親本的等位基因在發育過程中產生特異性的加工修飾,導致子代體細胞中兩個親本來源的等位基因有不同的表達方式,即一個等位基因有表達活性,另一等位基因沉默。X染色體失活指雌性哺乳動物細胞中兩條X染色體的其中之一失去活性的現象,即X染色體被包裝成異染色質,進而因功能受抑制而沉默化,使雌性不會因為擁有兩個X染色體而產生兩倍的基因產物。
3AD的表觀遺傳學3.1組蛋白修飾
研究顯示,在AD中存在組蛋白的PTMs。組蛋白3(histone3,H3)磷酸化作為激活有絲分裂的關鍵步驟,可使AD海馬神經元呈過磷酸化狀態。對APP/PS1突變小鼠和野生型小鼠進行條件恐懼訓練,結果顯示前者乙酰化H4較野生小鼠組降低50%;之后對突變組進行HDAC抑制劑(histonedeacetylasesinhibitors,HDACIs)曲古抑菌素A的治療,顯示前者乙酰化H4水平出現了上升。在一項皮層神經元培養模型研究中,APP過度表達則可導致H3和H4乙酰化降低,以及c-AMP反應元件結合蛋白(cAMP-responseelementbindingprotein,CREB)水平下降;而CREB則是腦神經元中激活記憶相關基因,形成長期記憶的關鍵蛋白。總之,盡管在AD患者、AD動物模型及AD培養模型中,都出現了組蛋白修飾,但這個過程是極其復雜的,特異性位點會因功能狀態不同而出現組蛋白乙酰化增加或減少。
3.2DNA甲基化
3.2.1相關基因的甲基化研究顯示,盡管很難判
斷AD中甲基化程度是升高還是下降,但12個甲基化的AD特異性基因表現出了顯著的“表觀偏移”;同時研究還發現,在DNMT1啟動子內一些CpG位點也表現出年齡相關的表觀偏移。研究還發現,葉酸、甲硫氨酸及Hcy代謝與DNA甲基化機制顯著關聯。例如,人類及動物模型葉酸缺乏將導致基因組整體低甲基化,而補充葉酸則可部分逆轉甲基化程度。Smith等研究發現,衰老及AD人群中都出現了葉酸缺乏和甲硫氨酸-Hcy周期的改變。另一研究發現AD患者腦脊液(cerebro-spinalfluid,CSF)中葉酸顯著下降,同樣下降的還有CSF及腦組織中SAM。同時還觀察到AD患者腦組織中S-腺苷同型半胱氨酸(SAH)及血漿中Hcy的升高,后者可抑制DNA甲基化。
目前已知的AD相關基因主要包括:p淀粉樣蛋白前體(APP)基因、早老素1(PS1)和早老素2(PS2)基因、載脂蛋白E(ApoE)基因、p-分泌酶(BACE)基因、sortilin相關受體基因(sortilin-relatedreceptor1gene,SORL1)以及白介素1a(IL-1a)和白介素6(IL-6)基因等。其中,APP基因、BACE基因或PS1基因均存在可調控的CpG甲基化位點。有研究顯示,一例AD尸檢的大腦皮層中APP基因發生了完全去甲基化,而正常樣本或匹克氏病(Pick’sdisease)患者樣本則沒有這種變化。實驗發現,葉酸缺乏所致的BACE和PS1基因表達增強,可通過補充SAM而恢復正常。同樣,體內實驗發現,給予APP過度表達的轉基因小鼠缺乏葉酸、B12及B6的飲食,可以使SAH升高并上調PS1和BACE的表達,以及促進A的沉積和出現認知障礙。在LOAD尸檢標本中,研究者發現了著名的“年齡依賴的表觀遺傳學漂移”(age-dependentepigeneticdrift);對CpG島異常的表觀遺傳學控制,可能促成了LOAD的病理變化,因此,“表觀遺傳學漂移”可能是LOAD個體易感的重要機制。
3.2.2Tau蛋白相關的甲基化Tau蛋白是一種微管結合蛋白(microtubulebindingprotein,MAP),它能與神經軸突內的微管結合,具有誘導與促進微管形成,防止微管解聚、維持微管功能穩定的功能。對記憶和正常大腦功能起重要作用。然而,在AD中,Tau蛋白不僅不再發揮正常功能,還會因異常磷酸化或糖基化等改變了Tau蛋白的構象,使神經元微管結構廣泛破壞,形成以Tau蛋白為核心的NFT,最終導致神經元功能受損或神經元丟失。
人體在正常條件下,Tau蛋白啟動子的AP2結合位點是非甲基化的,但SP1和GCF結合位點則被甲基化。而隨著年齡的增加,SP1作為一種轉錄激活位點甲基化程度升高,GCF作為啟動子抑制位點則逐漸去甲基化,因此總體而言Tau蛋白的基因表達是下調的。尤其在額葉及海馬區域,正常Tau蛋白也出現了年齡相關的下降。蛋白磷酸酶2A(PP2A)是一種針對磷酸化Tau蛋白的去磷酸化酶,PP2A催化亞基的甲基化可以激活該酶。研究顯示,在APP及PS1基因突變的轉基因小鼠中,PP2A的甲基化程度顯著下降,結果顯示Tau蛋白磷酸化增高。對培養的神經元添加葉酸拮抗劑甲氨蝶呤,也可導致PP2A去甲基化,從而增加Tau蛋白的磷酸化程度。另外,還有研究顯示,Hcy可以使PP2A的甲基化程度及活性下降,而添加葉酸和B12則可以逆轉這個過程。總之,Tau蛋白的磷酸化和脫磷酸化間平衡是維持微管穩定性的關鍵因素;而其中磷酸化相關酶類的甲基化程度,成為影響Tau蛋白磷酸化的重要因素。
3.2.3異常的細胞周期和神經元凋亡研究證實,細胞周期異常和神經元凋亡是AD神經退行性變的常見機制。AD神經元中細胞周期及凋亡途徑關鍵因子受DNA甲基化影響并發生上調。包括細胞周期素B2基因、caspase-1基因、caspase-3基因等。這些相關基因的低甲基化使細胞進入異常細胞周期。同樣,高Hcy可使培養神經元凋亡,也間接證實了低甲基化導致異常細胞周期;而使用SAM還可起到拮抗細胞凋亡的效果。
3.3A與miRNA
研究發現,miRNA可以調節APP的表達、APP處理、A聚積以及BACE1的表達,從而導致A毒性改變或影響神經再生。因而,miRNA失調可使APP表達及處理過程發生改變,最終引起神經元存活率和神經再生程度的改變。針對全球AD人群和正常老年人群的對比研究發現,特異性miRNA水平存在顯著差異。研究顯示,在AD中APP相關miRNA顯著下降,而APPmRNA水平則保持平穩,提示miRNA影響APP表達是通過抑制轉錄而不是促進APPmRNA的裂解;同時,在AD皮層中miRNA-106b出現顯著下降。具體機制還有待進一步研究。
3.4AD與一碳代謝
葉酸代謝又稱為一碳代謝,需要SAM提供甲基。諸多研究表明,AD患者常存在血漿及CSF中Hcy升高(兩者濃度升高常呈正相關),血漿葉酸和B12水平下降,以及腦組織中SAM減少。早期暴露于缺乏葉酸及B族維生素飲食的動物,其AD相關基因在腦組織中發生了表觀遺傳學修飾。SAM作為甲基化過程最重要的甲基來源,其產生及循環依賴于甲硫氨酸循環的正常進行[11]。研究顯示,AD患者CSF中SAM出現顯著下降,口服SAM(1200mg,qd)4?8個月,可以使CSF中SAM濃度升高。同時,維生素B12缺乏可使SAM產生減少,從而影響甲基化。前瞻性隊列研究表明,高Hcy與AD高風險顯著相關,而較高的葉酸攝入量可以降低老年人的AD風險。葉酸缺乏導致的SAM缺乏以及Hcy升高,使甲基化水平下降;并且,Hcy影響SAM和SAH水平,后兩者可調節DNA甲基化活性以及蛋白翻譯后修飾。另外,研究還發現Hcy可通過抑制甲基化,降低PP2A甲基化程度,從而導致Tau蛋白過磷酸化、NFT及SP形成。因此,最關鍵機制即:葉酸/同型半胱氨酸代謝異常導致AD相關基因啟動子的表觀遺傳修飾(CpG區域甲基化狀態的改變),使基因沉默(高甲基化)或過度表達(低甲基化),最終發生AD。
4表觀遺傳學在AD診療中的應用研究
近年來,隨著表觀遺傳學在AD研究中的不斷進步,研究者已逐漸將其應用于AD的診斷及治療中,盡管多數還處于臨床前試驗階段,但表觀遺傳學應用于AD臨床的前景是樂觀并值得期待的。
4.1表觀遺傳學診斷手段
利用亞硫酸氫鈉進行甲基化測序是檢測DNA甲基化的金標準。該方法利用鹽析法從血液中提取基因組DNA,經過亞硫酸氫鹽處理后,變性DNA中胞嘧啶轉換為尿嘧啶,而5-mC則不發生轉換,因此在經過PCR擴增和DNA測序后,胸腺嘧啶則代表非甲基化胞嘧啶,而5-mC(主要為CpG二核苷酸)仍為胞嘧啶。繼而由該方法延伸出多個DNA甲基化分析法,例如:甲基化特異性PCR(methylationspecificPCR,MSP)、結合亞硫酸氫鹽限制性分析(combinedbisulfiterestrictionanalysis,COBRA)以及甲基敏感性單核苷酸引物(methylation-sensitivesinglenucleotideprimerextension,MS-SNuPE)等。然而,由于目前對AD相關基因甲基化的研究還不完善,只能在臨床前研究中應用甲基化測序,用于對比分析AD中基因甲基化的真實狀態。
實時基因成像(real-timegeneticimaging)技術是另一種判斷基因表觀遺傳修飾的手段;該技術避免了尸檢或動物研究,是一種新型的非侵入性的可視化基因調控檢測。磁共振波譜(MRspectroscopy,MRS)即是這樣一種特殊的磁共振成像,該技術可掃描到特定的蛋白,將來可使我們能夠實現對基因表達變化的可視化實時檢測,理論上而言可以追蹤到DNA甲基化或組蛋白修飾的責任蛋白;因此,在一定程度上,將為AD的表觀遺傳學診斷和治療提供新的手段[39]。
此外,另有研究發現,脂肪酸酰胺水解酶(fattyacidamidehydrolase,FAAH)參與了AD的發病,同時還發現FAAH易于從外周血中檢出,并可作為一個新的潛在的AD生物標志物(biomarker),繼而用于AD的預測或診斷。然而,由于一些AD相關蛋白或酶類在外周血中易降解,穩定的miRNA檢測已成為反映疾病的重要手段。由于大多數AD患者外周血單核細胞中存在各種miRNA的表達上調(如miR-371、miR-517等),且與其在AD腦中高表達相對應,提示通過測定血漿及血單核細胞的miRNA譜變化,可作為AD診斷和病情評估的重要方法。
4.2AD的表觀遺傳學治療
表觀遺傳學對研究AD的發病機制和病程轉歸,以及研發新的藥物等方面開拓了廣闊的空間。表觀遺傳學藥物進入體內后,可充當基因轉錄或表達的“開關”,通過不同的基因修飾及調控基因表觀修飾相關酶類的活性,繼而達到在未改變DNA序列的情況下影響基因表型。因此,正是表觀遺傳學改變的“可逆性”,使與之相關藥物的研發成為AD治療研究的新方向和重點。
4.2.1HDACIs近年來,科學家們研發了多種新的HDACIs。根據化學形態主要分為4類:①短鏈脂肪酸類:如丁酸鈉、苯丁酸鹽和丙戊酸(valproicacid,VPA);②異輕肟酸(hydroxamicacid)類:如曲古抑菌素A(trichostatinA,TSA)、辛二酰苯胺異輕肟酸(suberoylanilidehydroxamicacid,SAHA);③環氧酮類:如trapoxinA和trapoxinB;④苯甲酰胺類:如MS-275。這些HDACIs與鋅依賴性HDAC蛋白(zinc-dependentHDACprotein,I、II及IV類組蛋白亞型)相互作用;煙酰胺作為NAD+前體,可以抑制III類HDAC蛋白。其中,研究最廣泛的是丁酸鈉、苯丁酸鹽、VPA、TSA和SAHA。
目前FDA批準上市的是SAHA,-種治療T細胞淋巴瘤的新型化合物,不僅可增加組蛋白乙酰化水平,同時還可提高認知。在神經系統中,VPA具有抗驚厥和穩定情緒的作用,因此這些作用可能與引起組蛋白乙酰化改變有關;VPA還可以通過抑制GSK-3#介導的y-分泌酶裂解APP,從而抑制Ap的產生,減少A斑塊,最終緩解AD模型鼠的認知功能障礙。Ricobaraza等研究顯示,4-苯基丁酸乙酯(PBA)可通過降低GSD-3#來降低AD大鼠腦內Tau蛋白磷酸化,并可清除突觸間A沉積,減輕內質網壓力,從而恢復記憶并逆轉學習障礙。而煙酰胺則可選擇性降低Tau蛋白磷酸化并增加乙酰化的a微管蛋白。Fischer等也研究發現,非特異性HDACIs如VPA、TSA、4-苯基丁酸鈉及伏立諾他等,都可以通過不同的表觀遺傳機制影響Ap沉積和Tau蛋白過磷酸化,并可改善學習和記憶力。另外,HDACi丙戊酸可以降低APP的表達,減輕大腦中的A肽斑塊負擔;研究還證實,HDACI治療還可誘導樹突發芽,增加突觸數量,以及恢復學習行為和形成長期記憶。Zhang等報道,口服HDACIMS-275可改善神經炎癥和腦淀粉樣變,以及改善AD模型動物的行為能力。這些研究提示,HDACIs可通過調節HDAC蛋白活性和Tau蛋白磷酸化水平,從而用于AD的治療.
HDACIs可選擇性抑制HDACs,導致組蛋白乙酰化水平升高,恢復AD模型動物中組蛋白乙酰化水平及提高學習和記憶能力。例如:Guan等發現當腦內HDAC2過表達時,小鼠海馬神經元樹突棘密度降低、突觸形成減少、CA1區LTP形成障礙、空間記憶和工作記憶損傷;而使用HDACIs則能夠促進小鼠神經元樹突棘和突觸的形成,改善AD模型小鼠的學習和記憶減退狀態。因此,HDAC2可能是HDACIs最適宜的治療靶點之一,可能使腦神經元內合成新的蛋白以改善或恢復AD患者記憶。除此之外,HDACIs對基因表達的調節具有特異效應,可以在上調靶基因表達的同時下調其他基因;這種基因特異性常通過轉錄因子來調控,后者可以識別特定啟動子和增強子序列,并賦予靶基因特異性(gene-specificeffects),使之對HDACIs具有敏感性[44],繼而逆轉表觀遺傳改變。同時,應用HDACIs治療AD還應當考慮其是否可穿透血腦屏障,因此,最近的一項研究研發了一種可進入CNS(“CNS-penetrant”)的HDACIs(I類)EVP-0334,目前已進入I期臨床試驗用于AD治療。
眾所周知,AD大腦受累的主要區域為內側嗅皮質、海馬及杏仁核等。研究發現,與正常腦組織相比,AD患者皮質中HDAC6蛋白水平升高了52%,而海馬中則升高了92%。HDAC6與Tau蛋白共同存在于核周,并發生相互作用;其中HDAC6具有獨立的微管蛋白脫乙酰基酶的活性。使用HDAC6抑制劑Tubacin治療或敲除HDAC6,并不能影響HDAC6與Tau蛋白的相互作用,但可以減少Tau蛋白磷酸化[55]。通過結合HDAC6,Tau蛋白可抑制脫乙酰酶活性,從而導致微管蛋白乙酰化增加;在Tau蛋白過表達的細胞中也可見這種增加;說明過量的Tau蛋白成為HDAC6的抑制劑,然而AD患者中正常Tau蛋白是減少的。文獻顯示,HDAC6的減少或丟失可改善聯想和空間記憶形成[56,57],以及阻斷A誘導的海馬神經元線粒體運輸障礙。最近有研究人員還發現,HDAC6無效突變(nullmutation)可以挽救神經元中Tau蛋白誘導的微管缺陷。他們采用遺傳和藥理學方法抑制HDAC6的tubulin特異性脫乙酰基酶活性,證實這種“挽救效應”有可能是通過增進微管乙酰化所介導的。這些研究結果表明,HDAC6有可能是AD和相關Tau病的一種獨特的有潛力的藥物靶點,HDAC6抑制劑有望成為AD治療的新型藥物。
目前研究證實,HDACIs可用來治療神經變性病、抑郁、焦慮情緒、認知功能障礙及神經發育障礙,因此為AD的治療提供廣闊的前景。但現有的HDACIs存在生物利用度低、代謝快、低選擇性等缺點。因此,研究開發結構新穎、副作用小、特異性及選擇性高的HDACI具有重要的臨床意義。
4.2.2飲食因素除此之外,飲食因素,例如葉酸、維生素B2、B6、B12、蛋氨酸、膽堿等都可以影響甲基供體SAM的形成,并影響DNMTs活性;同時,一些天然化合物,如異黃酮、黃酮、兒茶素、姜黃素、白藜蘆醇等,可以改變表觀遺傳學機制,影響染色質修飾酶的活性,因此備受關注。
研究證實,傳統用于抗腫瘤、抗氧化、抗炎、抗細胞凋亡及預防高脂血癥的姜黃素,也可用于治療AD:在體外實驗中,姜黃素可抑制A聚集沉積、A#誘導的炎癥、戶分泌酶及乙酰膽堿酯酶的活性;而體內實驗則證實,口服姜黃素可抑制AD動物腦組織中Ap沉積、Ap寡聚化及Tau蛋白磷酸化,并改善行為及認知。另有研究發現,姜黃素還可加速淀粉樣斑塊的分解,繼而改善AD的空間記憶障礙。據Bora-Tatar等[65]報道,在33種羧酸衍生物中,姜黃素是最有效的HDAC抑制劑,甚至比丙戊酸和丁酸鈉更強效;另有研究也發現,姜黃素可顯著降低HDAC1、3和8蛋白水平,并可提高乙酰化H4水平。同時,姜黃素還是潛在的HAT抑制劑,2004年Balasubramanyam等[66]發現,姜黃素是p300/CREB結合蛋白HAT活性特異性抑制劑,對維持一定的CREB水平起到關鍵作用。因此,姜黃素對HDAC和HAT均有調節作用;作為已知的抗氧化劑,姜黃素可能是通過調節氧化應激,從而對乙酰化和去乙酰化具有雙重調節作用。
AD表觀遺傳學改變受環境、營養因素等諸多因素共同作用,因此自孕前保健開始,直至子代的一生,都保持機體內外生存環境的良好,保證表觀遺傳學正常修飾及表達,在一定程度上可能會預防AD的發生。同時,由于目前糖尿病、肥胖、心血管疾病、高血壓等都是公認的AD高危因素,通過表觀遺傳學機制防治這些疾病,也是降低AD的發生風險的重要手段。另外,提倡低熱量、低膽固醇和富含葉酸、B族維生素及姜黃素等的飲食,以及降低血漿Hcy值,可能對保護大腦神經元,改善老年期認知,以及預防AD發生或逆轉AD的表觀遺傳改變,起到一定的積極作用。
4.2.3其他因素由于DNA甲基化是可逆的,該過程的相關酶類也可作為AD治療的研究靶點,例如DNMT抑制劑。然而,目前對DNMT抑制劑的研究多局限于腫瘤的治療,因此對于AD的治療作用還有待進一步研究。另外,研究發現AD中與APP裂解機制相關的多個miRNA也發生了改變,因此針對miRNA的AD表觀遺傳治療成為重要研究方向。2006年,中國科學院上海生命科學研究院生物化學與細胞生物學研究所裴鋼院士研究組研究發現,腎上腺素受體被激活后,可以增強y-分泌酶的活性,進而能夠增加AD中Ap的產生。這項發現揭示了AD致病的新機制,提示腎上腺素受體有可能成為研發AD治療藥物的新靶點。
5展望
綜上所述,在AD中,表觀遺傳學機制對疾病發生發展起到了關鍵作用,尤其是散發性AD。表觀遺[8]傳學調節障礙導致相關基因轉錄異常,引起關鍵蛋白或酶類異常,繼而發生一系列病理生理改變,是AD發病的主要原因。表觀遺傳學改變可以通過表觀遺傳藥物進行逆轉,因而這不僅為AD的治療開創了一片新天地,更引導醫藥行業進入了一個嶄新的領域。
然而,使用表觀遺傳學藥物治療疾病也面臨著一系列難題。對于目前可用的表觀遺傳學化合物如HDACIs及辣椒素等而言,主要的困難即缺乏針對不同腦區、不同神經元亞型或特異基因的“選擇性”。
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關鍵詞: 聚合酶鏈式反應 醫學檢驗 應用前景
【中圖分類號】R446.6 【文獻標識碼】A 【文章編號】1672-3783(2012)05-0144-01
1 聚合酶鏈反應概述
聚合酶鏈反應(Polymerase Chain Reaction,PCR)是一項模擬DNA體內復制過程的體外DNA擴增技術,自該技術誕生以來,它在分子生物學及醫學的各個領域廣泛應用。它主要是由變性、復性、延伸三個基本步驟組成的循環反應。變性即利用加熱的方法使雙鏈DNA解鏈成兩股單鏈;復性就是降低反應溫度使這兩股單鏈按堿基互補的原則分別與引物結合成雙鏈;最后是延伸,在DNA聚合酶的作用下,按照堿基互補配對的原則合成互補鏈;三個步驟完成為一個循環,每完成一個循環完成一次級數倍增,極微量DNA經過擴增后可以達到極易檢測的水平。PCR技術其靈敏度高可以達到Pg級,同時還能保證被擴增的基因片段與原基因片段保持不變。PCR技術還具有操作快速簡便、易掌握,并且對標本要求不高等優點,使之廣泛的應用于臨床醫學檢驗。
2 聚合酶鏈式反應在醫學檢驗中的應用
經過近幾十年的研究發現,人類許多疾病的發生常與體內的遺傳物質的改變有關,比如體細胞的癌基因或抑癌基因突變引發各種腫瘤,性細胞的基因突變則引起各種遺傳病,各種病原體可以把它們特異的基因帶人人體進而引起各種傳染病。由于醫學技術的進步,PCR技術的出現為我們進行基因診斷奠定了基礎,這將改變以往對疾病的表型進行診斷的診斷方式,使得我們可以從本質上認識和診斷疾病。尤其是在感染性疾病、腫瘤、遺傳疾病等進行臨床檢驗時,PCR技術具有無可比擬的重要性。
2.1 PCR技術在感染性疾病檢驗中的應用:利用PCR技術可利用少量的核酸序列對病原體進行檢測。PCR技術在臨床檢驗中可以對疾病是否處于潛伏期進行判斷,尤其是對那些培養周期較長或缺乏穩定可靠檢測手段的病原體,PCR檢測技術可以將現癥感染和既往感染進行很好地區分,為臨床診斷提供了可靠的依據。例如,利用PCR技術檢驗乙肝病毒。實驗室檢測乙肝病毒采用的傳統檢測方法,非但其靈敏度不高,而且容易出現假陽性,但利用熒光定量PCR法檢測乙肝病毒共價閉合環狀DNA的方法較之具有更高的靈敏度,且所需樣品量少。總之, 與傳統的檢測方法相比,PCR技術不但特異性強、靈敏度高,而且節省了檢測時間,提高了檢測效率。在感染性疾病的臨床檢驗方面具有廣泛的應用前景。
2.2 PCR技術在腫瘤方面的應用:雖然目前的研究對于腫瘤發病的分子機制還不是十分明確,但已有研究表明,許多腫瘤的發生與某些腫瘤相關基因遺傳學改變關系十分密切。PCR技術作為檢測遺傳學改變最簡單有效的手段,不但可以檢測出基因的突變,還能夠準確的分析癌基因表達量,依據PCR的分析結果,可以對腫瘤進行早期的診斷、分型。目前已知的腫瘤相關基因中較為常見的即ras癌基因家族。PCR技術主要是通過研究ras基因,發現在許多常見腫瘤中該基因失活。由于基因發生突變、缺失、增加和易位等遺傳學改變,導致了癌基因激活和抑癌基因的失活,進而導致了癌變的發生。如某些泌尿系腫瘤的發生就是因為CD44基因的異常拼接表達。血行播散是腫瘤轉移的重要手段,所以檢測外周血中的腫瘤細胞對判斷腫瘤有無轉移具有重要意義。利用逆轉錄PCR技術檢測外周血中腫瘤特異性標志物mRNA,具有靈敏度高、可靠性強的特點,對于患者的復發、轉移和療效具有良好的臨床監測價值。
2.3 遺傳病的PCR檢驗:遺傳病發生是由遺傳物質發生改變或是由致病基因的表達而引起的,常為先天性的,也可后天發病。對孕婦體內的胎兒及早做出正確診斷,并采取相應措施,對于計劃生育有十分重要的意義。近年來,在遺傳病的臨床診斷方面做出了不可磨滅的貢獻,PCR技術已經能夠檢測出遺傳病基因的突變、缺失及異常表達。PCR技術應用于基因診斷,不用嚴格的要求分子的完整性,只需少量的樣本,如只需幾滴羊水或幾根胎兒絨毛便能進行分析。PCR在遺傳病診斷預防及產前基因診斷方面具有極大的應用價值,在檢測遺傳病基因突變時將PCR產物直接測序,分析測序結果,使嚴重遺傳性疾病的產前診斷成為可能,像地中海貧血、血友病、苯丙酮尿癥等這些遺傳性疾病都可利用此法進行診斷。
3 PCR技術在臨床檢驗中的不足
雖然PCR技術在臨床檢驗中有諸如上述的多個優點,但在實際應用過程中也暴露出了它的不足之處,主要是假陽性和假陰性的問題。假陽性是PCR在醫學檢驗中面臨的主要問題之一,假陽性的發生主要是由于擴增產物受到污染。近年來發展起來的熒光定量PCR技術,其反應過程和檢測過程在封閉環境中進行,從根本上解決了PCR擴增產物定量和污染的問題;造成PCR假陰性的原因主要有實驗儀器問題、試劑質量問題、模板質量問題、檢驗人員的素質問題。
4 PCR技術在醫學檢驗中的應用展望
雖然PCR可對基因分析直接檢測用于臨床進行診斷,但大部分基因突變還是難以直接檢測。自PCR技術誕生以來,隨著其深入不斷的發展與完善,許多改良的新PCR方法在不斷的問世,這些新技術的出現解決了傳統PCR的瓶頸問題。它們彌補了傳統PCR技術費時、誤診,假陽性等問題,對基因檢測和基因分型的應用范圍將進一步擴大,為PCR的臨床應用帶來曙光。因此PCR技術將有極大的發展空間和廣泛的應用前景,它將對腫瘤學、遺傳學和基因治療等進一步研究及臨床應用起著積極重要的作用。隨著醫學技術的不斷深入發展,PCR技術在醫學檢驗中將會得到更廣泛的應用,為全人類健康做出更大的貢獻。
參考文獻
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2010年諾貝爾生理與醫學獎頒給了“試管嬰兒”之父Edwards,標志著人類輔助生殖技術的成功。隨著分子生物學、遺傳學和生殖醫學的發展,第三代試管嬰兒技術時代來臨,我國輔助生殖技術也不斷邁進,胚胎凍融技術、卵泡漿內單注射(intracytoplasmicsperminjection,ICSI)技術廣泛應用,在人工助孕與顯微操作的基礎上,胚胎植入前遺傳學診斷(pre-implantationgeneticdiagnosis,PGD)正高速發展并逐漸應用于臨床,這使不孕不育的夫婦不僅能喜得貴子,并且能實現優生優育。通過復習文獻,本文就近年來胚胎植入前遺傳學診斷應用進展做一簡要綜述。
1概述
1.1簡介胚胎植入前遺傳學診斷主要是指采用快速遺傳學診斷方法,選擇無遺傳學疾患的胚胎植入宮腔,從而獲得正常胎兒的診斷方法,具體操作:待體外受精的胚胎發育到4~8細胞期,顯微操作下行卵裂球細胞活檢,取出1個或2個細胞,或者直接取受精前后的極體,對它們行聚合酶鏈反應或免疫熒光原位雜交分析。廣義的PGD還包括受精前配子的診斷,如:的篩選和分離、或卵子基因型的檢測、極體的活檢等。種植前遺傳學篩查(PGS)是近十幾年出現的以提高妊娠率、活產率為目的的早期產前篩查方法。通過對染色體數目異常的篩選,選擇染色體核型正常的胚胎進行移植。PGS是一種低危險度的PGD,歐洲人類生殖和胚胎學協會(ES-HRE)PGD協作組報告的PGS周期數占PGD一半以上[1],并逐年增加。PGS適用于高齡、反復種植失敗、非染色體結構異常的重復性流產等不孕不育夫婦,獲得可接受的妊娠率。但對其有效性尚存爭議[2]。應用PGD使胚胎植入子宮前的染色體分析成為可能。胚胎染色體異常不僅易導致自然流產,并且可能是導致許多不孕婦女不能解釋的多次種植失敗的原因[3]。PGD理論雛形是1967年由Edwards等率先提出的,他在小鼠胚泡期鑒定其性別并成功地將胚胎移入雌鼠體內[4]。20世紀80年代末,Handyside率先對人類胚胎進行顯微操作,為一對高遺傳風險的X-性連鎖疾病夫婦的胚胎進行卵裂球性別分析,植入女胚,并于1990年誕生了世界上首例PGD嬰兒。90年代后期,PGD逐漸普及,并可常規用于40多種遺傳病的診斷,包括:單基因疾病,如囊性纖維化;X染色體連鎖疾病,如杜氏肌營養不良;染色體結構異常,如非整倍體。
1.2優勢PGD目的是使有家族遺傳病的夫婦可以擁有一個健康的孩子。試管嬰兒(invitrofertilization,IVF)臨床上的挑戰是選出有活力的胚胎并優先將其植入子宮,目前,大多IVF實驗室采用形態學評估來確定哪些胚胎可以植入。但未能提供有關染色體復制數目的信息,而這些信息對細胞成活具有很重要的影響[5]。PGD彌補了傳統方法的不足,通過染色體基因分析,確保胚胎質量。細胞漿內注入后,經PGD出生兒與未經PGD出生兒在妊娠和出生指標上均具有可比性。PGD是避免遺傳病患兒出生的安全方法。其優點主要體現在:(1)非侵入性,可避免常規的產前檢查如絨毛取樣、羊膜腔穿刺活檢、羊膜腔穿刺的手術操作所帶來的出血、流產、宮腔感染等并發癥的危險;(2)把遺傳學疾病控制在胚胎發育的最早階段,避免了早期或中期妊娠再行產前診斷結果陽性時使孕婦面臨意愿性流產所帶來的生理和心理上的創傷;(3)可以排除患病胚胎和攜帶缺陷基因的胚胎,從而可使有遺傳風險的夫婦得到完全健康的后代;(4)相對于對胎兒進行人工流產,銷毀有遺傳缺陷的胚胎更易為輿論、倫理所接受;(5)在胚胎器官分化之前對疾病作出診斷為進行基因治療提供可能[6]。
1.3不足PGD的應用解決了部分有染色體異常或單基因疾病患者的生育問題,明顯降低了自然流產率,減少了染色體異常的畸形兒、有遺傳疾病的患兒的出生。然而這些患者的抱嬰率并沒有明顯的提高。原因主要有:(1)活檢材料的代表性不足;(2)分析技術缺陷造成誤診。PGD遇到的最大的問題是誤診的問題。迄今為止,已有2例囊性纖維化的診斷錯誤,1例性別診斷,1例強直性肌萎縮,1例地中海貧血,1例21三體的診斷錯誤,可能是由于污染或者染色體嵌合型造成誤診。許多研究發現,卵裂階段的人胚存在較高比例的嵌合體[7],等位基因脫失(alleledrop-out,ADO)是導致誤診的主要原因。此外,關于活檢的安全性也遭到了一些學者的質疑。在許多國家,PGD較產前診斷受到更多的限制,這些國家認為PGD是嬰兒設計。使用PGD技術進行性別選擇將有可能導致性別比例失調,特別在一些偏愛男孩的國家。此外,隨著人類基因組計劃的推進,人們不僅能了解致死疾病的單基因突變,同時揭開了身高、智力、長相等的遺傳奧秘。有些夫婦為了選擇一個優秀的子代,對子代的智商、身高、膚色、胖瘦、長相等進行選擇,將不可避免地導致非醫學指征胎兒的出生。倫理學方面亦有很多爭論。針對目前研究者往往僅關注胚胎的生理質量而忽視倫理選擇的現象,應考慮用倫理的視角審視實施胚胎植入前遺傳學診斷的行為,賦予生命科學行為必要的倫理思想。因此應當權衡利弊,謹慎確定PGD的應用范圍,建立適合我國國情的PGD技術及倫理操作指南[8]。
2植入前診斷的步驟
2.1活檢通過IVF結合ICSI。實際上,ICSI因其可減少父源性污染,被建議用于所有PGD周期中。可通過三種方法打開透明帶:機械法、化學法或激光法。清楚可視的細胞核將引導對卵裂球進行有選擇的活檢。第一、二極體和第三天的單細胞胚胎活檢用于評價人胚胎整倍體曾經是最常用的。最近,一些項目開始將極體活檢與第三天單細胞分析相結合運用[9];也有文獻報道運用第三天雙細胞活檢[10]或囊胚泡活檢[11]。還有學者提出了間接診斷:取材于胚胎的生化標記物或產物,如酶、蛋白質等,間接地對胚胎進行遺傳學分析。這種無創方法的優勢在于胚胎不需活檢,不存在因顯微活檢技術影響胚胎遠期發育的潛在危險性。采用此法行PGD有兩個必要條件:(1)檢測的基因在植入前胚胎發育階段轉錄及表達活躍;(2)胚胎的基因產物水平不同于卵子胞漿的基因產物水平,而且這種差異能被檢測出來。但關于體外植入前胚胎分泌的基因產物的研究甚少,此法目前仍未被用于人類胚胎[12]。
2.2分析技術
2.2.1單細胞多聚酶鏈反應(polymerasechainreaction,PCR)單細胞PCR主要用于診斷單基因性疾病和胚胎性別。PCR擴增后用于后續基因診斷的方法主要有:(1)根據有無特異性目的條帶作出診斷;(2)多態性分析;(3)等位基因寡核苷酸特異探針(allelespecificOligonucleotide,ASO)斑點雜交及反向斑點雜交(reversedotblot,ROB);(4)單鏈構象多態性(single-strandconformationpolymorphismanalysis,SSCP)及變性梯度凝膠電泳(denaturinggradientgelelectro-phoresis,DGGE)等。
2.2.2免疫熒光原位雜交(fluorescenceinsituhybridisation,FISH)目前,FISH主要應用于植入前遺傳學篩查、染色體結構異常及性連鎖遺傳疾病的性別鑒定。但是,關于PGD的遠期安全性仍存在很多爭議[13]。
2.2.3全基因組擴增(WGA)通過非選擇性擴增微量組織或單個細胞的整個基因組DNA,在反映基因組全貌的基礎上最大限度地增加其含量,以提供足量DNA模板進行后續分析。WGA發展至今形成了兩種類型:(1)以PCR為基礎,使用隨機引物或部分隨機引物通過熱循環擴增的引物延伸預擴增(primerextensionpreamplification,PEP)和簡并寡核苷酸引物PCR(degenerateoligonucleotideprimedPCR,DOP-PCR);(2)不以PCR為基礎,使用隨機引物恒溫擴增的多重置換擴增(multipledisplacementamplification,MDA)。其中,尤以MDA為PGD技術開辟了一條全新的途徑。
2.2.4比較基因組雜交(com-Parativegenomichybridization,CGH)該法可檢測待檢全染色體組各位點遺傳物質的增加和缺失,可診斷單細胞的全基因組中任何超過20Mb的染色體域的拷貝數異常,已有成功應用的報道[14]。新發展的mi-croarray-CGH可檢測到一些不能被傳統方法檢測到的微重復和缺失[15]。
2.2.5微測序技術(mini-sequencing)又稱為單核苷酸引物延伸法(singlenucleotideprimerextension,SnuPE),通過微測序技術與其他技術的結合,已經能夠診斷一些單基因疾病,如囊性纖維化、視網膜母細胞瘤等,并應用于臨床PGD中[16]。
3應用進展
3.1國外國外資料表明,可能生育患有遺傳性疾病后代的高危夫婦,在胚胎植入前行PGD,其新生兒先天畸形發生率降低為5.0%~6.0%,與人群發生率相同[17]。目前,全球已成立了40多個PGD中心。至2004年8月,全世界完成了7000多例PGD,出生了1000多個健康嬰兒[18]。在歐洲,人類生殖與胚胎協會(ESHRE)PGD協作組收集的2004年45個中心的有關數據顯示,共收集卵子3358個,1192個進行了PGD周期,2087個進行了PGS。適應證:559個周期為染色體異常,113個周期為X連鎖疾病,520個周期為單基因病。在預示染色體異常的PGD周期中,共活檢了76%的胚胎,在這些胚胎中93%給出了診斷,25%是可轉移的。在預示單基因疾病的PGD周期中,共活檢了71%的胚胎,在這些胚胎中88%給出了診斷,52%是可轉移的。總的來說,69.6%的周期進行了胚胎種植。在法國,生物醫學會(ABM)報道,70%的胚胎活檢給出了診斷,其中60%的胚胎適合種植。但有關疾病及其表達有一定的偏差。2004年,ESHRE最終報道PGD的種植率為17%,低于進行ICSI的IVF中觀察到的種植率。報道的臨床妊娠率為提取卵細胞的18%,種植胚胎的25%,最終679例成功妊娠并出生了528個嬰兒[19]。有關PGD嬰兒的后續兒科學隊列研究甚少,可獲得的資料顯示:2歲時,與行IVF-ICSI的兒童相比,PGD兒童在精神與智力發育上并無差異。[20]。目前看來,PGD嬰兒出生后并沒有因為在胚胎期移除了一兩個細胞而出現新生兒問題或者畸形[21]。
3.2國內
3.2.1必要性我國是世界上人口最多的國家,約占全世界人口總數的1/5。據2001年的調查顯示,我國每年出生的2000萬新生兒中,1.3%(約26
萬人)患有嚴重的先天畸型,其中70%~80%(約19.5萬人)和遺傳因素有關[22]。由此可知,PGD技術在我國必然有著廣闊的應用和發展前景。
3.2.2進展近年來,我國輔助生殖技術也不斷進步,1992年5月,我國首例配子子宮腔內移植嬰兒在廣州中山大學附屬醫院分娩,但技術未推廣。1992年6月12日,首例贈卵試管嬰兒誕生;1995年2月6日,首例凍融胚胎試管嬰兒誕生;1996年9月8日,首例代孕試管嬰兒誕生;上述成果均來自北醫三院。1989年,放棄腹腔鏡取卵,陰道鏡下經陰道取卵成為常規手術。經過20年的努力,臨床妊娠率由1987年6.2%(2/32)和1988年4.4%(2/45),發展到目前35%~45%,活產率25%[23]。我國首例經PGD的女嬰于1998年在中山醫科大學生殖醫學中心誕生。整體上說,我國PGD的發展相對緩慢,限制了PGD的應用,使其臨床效應未能得到充分發揮。目前,全國只有3~5家生殖中心能真正將PGD作為一種常規的診斷技術,能夠診斷的病種也非常有限,主要是染色體疾病。其原因除了PGD技術上的難度要求較高外,缺乏有關技術或程序的標準化規范也是限制PGD臨床應用的一個因素。通過文獻檢索發現,我國大陸廣東、上海、湖南、浙江、河南、山東、云南均報道了PGD周期的成功案例,所診斷的疾病有:杜氏肌營養不良、21-三體綜合征,α、β-地中海貧血,羅伯遜易位,非整倍體篩查,Y染色體微缺失及染色體相互易位等。1999年,中山大學生殖中心應用成熟的顯微操作技術進行胚胎細胞活檢,活檢的單個卵裂球用熒光定量PCR技術進行診斷,獲得國內首例α地中海貧血胚胎種植前基因診斷后妊娠成功[24]。2003年,該中心應用單細胞多重巢式PCR技術對β地貧進行植入前遺傳學診斷,達到優生目的[25]。廣西婦幼保健院生殖中心與中山大學第一附屬醫院生殖中心合作,采用跨越斷裂點PCR技術對α地中海貧血攜帶者夫婦進行PGD獲得臨床妊娠,為廣西地貧的預防提供了一個可供選擇的方法[26]。中南大學鐘昌高等采用巢式PCR分別擴增患者和攜帶者的單個淋巴細胞、行體外授精-胚胎移植治療的健康志愿捐獻者的單個卵裂球細胞的DMD基因48號外顯子缺失位點,建立穩定的經單細胞基因診斷DMD的方法;進一步對在該中心接受超排和體外授精-胚胎移植治療的DMD攜帶者的胚胎活檢后完成PGD,根據診斷結果選擇健康的優質胚胎移植入子宮,達到了阻斷DMD患兒出生的目的[27]。山東省立醫院顏軍昊等運用2l號染色體著絲粒探針熒光原位雜交技術對生育過21三體患兒的高育齡婦女的胚胎進行植入前遺傳學診斷,避免了非整倍體患兒的出生[28]。鄭州大學李剛等應用FISH方法進行PGD,預防遺傳病高危夫婦流產和染色體異常患兒出生取得了進展[29]。浙江大學徐晨明等應用探針對卵裂球進行熒光原位雜交分析,對羅伯遜易位患者進行PGD,防止了患兒出生[30]。
篇9
關鍵詞:家蠶;ISSR;遺傳研究;應用
中圖分類號:S881.2 文獻標識碼:A 文章編號:0439-8114(2015)24-6124-03
DOI:10.14088/ki.issn0439-8114.2015.24.004
Abstract: The basic principle and characteristics of Inter-simple Sequence Repeat (ISSR) was described. The application of ISSR in silkworm genetics was summarized. The application future in the study of silkworm was prospected.
Key words:silkworm;ISSR;genetics research; application
家蠶作為一種重要的經濟昆蟲,成為研究遺傳、發育、生理、藥代動力學等生物科學研究中理想的研究對象。常規的形態學標記在家蠶品種選育和鑒定等方面起到了一定的作用,但是很易受到內外環境條件的影響。隨著分子標記技術的迅速發展,加錨微衛星重復序列(Inter-simple sequence repeat,簡稱ISSR)分子標記技術越來越多地被應用于家蠶的遺傳多樣性分析、基因定位及系統分類研究中。本文對 ISSR 分子標記技術的基本原理和特點及其在家蠶相關領域中的研究進展進行了綜述,并展望了其在家蠶遺傳研究上的應用前景,希望能對家蠶資源的研究及保存、鑒定和利用提供一定的參考。
1 ISSR分子標記技術基本原理和特點
1.1 ISSR分子標記技術的基本原理
ISSR分子標記方法是Zietkiewicz在微衛星技術(Simple sequence repeat,簡稱SSR)的基礎上建立起來的一種新型分子標記技術[1],根據其所使用的引物是否在3′端或5′端加錨定堿基可以分為錨定簡單重復序列間擴增(Anchoredinter-simple sequence repeat,簡稱ASSR)和非錨定簡單重復序列間擴增(Nonamchored inter-simple sequencerepeat,簡稱MP-PCR)。ASSR是在微衛星寡核苷酸引物的3′端或5′端加上2~4個隨機選擇的核苷酸,引起特定位點退火,保證引物與基因組DNA中SSR的3′端或5′端結合[2],擴增重復序列間的片段。MP-PCR是直接以寡核苷酸引物進行PCR擴增,擴增重復片段和重復序列間的片段。擴增出來的條帶可通過瓊脂糖凝膠電泳或聚丙烯酰胺凝膠電泳進行分離,從而獲得指紋圖譜。
1.2 ISSR分子標記技術的特點
ISSR分子標記技術來源于SSR分子標記技術,因此具有SSR分子標記的優點,可在基因組上進行擴增,可以快速、準確和高效地檢測出位于基因組DNA上的多態性,適用物種范圍廣,可以揭示不同SSR座位個體間的變異信息,提供多位點信息[3-5],成本較低, 重復性好, 操作簡單,非常適合于對大樣本進行檢測,而且該技術相比較于SSR技術,因為采用的引物序列比較長,其遺傳多態性比較高,也同時提高了試驗結果的可靠性。目前,ISSR分子標記技術在種群遺傳學、種質資源、分類學與種系發生學等方面得到迅速應用[6-8]。
2 ISSR分子標記技術在家蠶遺傳研究上的應用
2.1 遺傳多樣性
遺傳多樣性作為生物多樣性的一個重要組成部分,是種群繁殖和更新換代的基礎,可反映出物種對不用環境的適應能力,以及在環境的變化和變遷中所具有的持續計劃的潛力[9]。ISSR分子標記能夠揭示物種基因組內的多態性位點,是一種研究種群內及種群間遺傳多樣性的理想方法之一[10]。
Li等[11]證明了ISSR分子標記能夠運用于家蠶遺傳多樣性分析,他們采用ISSR的方法,對42個家蠶品種進行擴增,有12條引物能擴增出清晰條帶108條,其中多態性條帶85個,且重復性較好,通過聚類分析,將這些品種分為7個亞群。房守敏等利用ISSR技術分析了6個家蠶品種和2個不同地域的野桑蠶群體的遺傳多樣性,6條ISSR引物共檢測到66個位點,其中65個多態性位點,并根據遺傳距離進行了聚類分析。Nagaraju等[12]采用ISSR技術對13個不同品種蠶的遺傳多態性進行了分析。Pan等[13]采用ISSR技術分析了9個家蠶細胞培養系的多態性,26條引物擴增出797條多態性譜帶,多態率為89.9%。
2.2 資源鑒定及分類
在對家蠶品種資源進行鑒定和分類時,由于其外部特征比較相像,中系一般為素蠶,日系一般為普斑蠶,雖然其大小有差異,但是僅僅根據其形態學,很難將其進行區分和鑒定,但是其個體所攜帶的遺傳信息是不同的,因此可以根據其在基因組DNA上的多態性不同,將其準確地分類鑒定,ISSR 標記技術在家蠶資源的鑒定和分類中是非常有效的,可保證試驗結果的科學性和可靠性。
Reddy等[14]以6條ISSR引物對13個滯育和非滯育家蠶品系進行了遺傳鑒定,發現多態性占總數的77%。Velu等[15]采用ISSR分子標記研究了20個家蠶突變體的遺傳變異關系,用15條引物擴增出113個標記,其中多態性的比率為73.45%,并進行了聚類分析,20個家蠶突變體可以分為6個類群,結果表明該技術是確定突變的家蠶品系之間遺傳變異的一種重要方法。
2.3 指紋圖譜的構建
許多研究已表明,ISSR分子標記技術在研究動物種間、種群間的親緣關系以及動物系統發育方面也取得了很好的效果。Chatterjee等[16]分別采用RFLP和ISSR等分子標記的方法分析了家蠶遺傳學,比較了這兩種方法在家蠶遺傳學研究上的應用,結果表明在指紋圖譜分析中,ISSR分子標記技術更具有優勢。Pan等[17]成功建立了BmE-SWU1和BmE-SU2兩個家蠶細胞系,并獲得了兩個細胞系的ISSR指紋圖譜。
2.4 家蠶分子標記輔助選擇育種
家蠶分子標記輔助選擇(Marker assisted selection,MAS)是利用了遺傳標記與控制數量性狀的基因之間的連鎖關系,在實際選擇育種過程中,利用遺傳標記和表型選擇相結合的方式來代替常規的育種方法,從而選育出具有優良性狀的家蠶實用品種,已成為家蠶優良品種選育過程中的重要方法,ISSR分析也可篩選出與優良表型性狀基因緊密連鎖的DN段,使其成為一種能夠輔助育種的分子標記[18]。
Srivastava等[19]用15對引物對15個多化性家蠶品種進行ISSR-PCR分析,聚類分析結果表明這15個品種分成5個類群和1個隔離群,利用多重回歸分析發現其中的5條帶與熱處理后的化蛹率相關,相關性最大的是標記8083000,該標記可以用于以分子標記輔助選擇熱耐受性家蠶品種的DNA標記。Chatterjee等[16]也采用ISSR分子標記的方法篩選了與家蠶發育及生產性狀相關標記。Pradeep等[20]發現有ISSR標記830.8(1 050 bp)與家蠶幼蟲體重、全繭量、繭層量顯著相關,兩個ISSR標記835.5(1 950 bp)和825.9(710 bp)與家蠶幼蟲期顯著相關。
3 ISSR分子標記技術在家蠶遺傳研究上的應用前景
隨著分子生物學的發展,ISSR分子標記技術已經是一個非常成熟的分子標記技術,它所需的設備技術簡單,結果可靠,重復性強、多態性好等,對工作人員無危害。實踐證明,該技術在很多物種例如長序榆[21]、玉米圓斑病菌[22]、石斛[23]、桑樹[24]等,在研究其遺傳多樣性、親緣關系、種質資源的鑒定等方面都得到了廣泛的應用,具有很好的適應性。
家蠶作為一種模式生物和重要的經濟動物,目前在家蠶研究中應用較多的分子標記是AFLP、SSR和RAPD,但是有關ISSR應用于家蠶研究的報道還不多。隨著家蠶基因序測序的完整和基因組數據庫的建立,很多SSR標記被發現和利用,ISSR標記是在SSR標記的技術上發展起來的,使用的引物可以是SSR引物,也可以是加錨的SSR引物,人們應該積極地拓寬該技術在家蠶遺傳研究上應用的深度,特別是在家蠶種質資源的鑒定、遺傳多樣性、親緣關系的分析、抗性育種等方面,積極借鑒在其他動物上成功應用的經驗等,促進家蠶遺傳育種的研究進展,ISSR分子標記技術將在家蠶新組合的早期鑒定中起到非常重要的作用,同時可以縮短育種年限、提高育種工作效率,促進家蠶品種的更新換代。
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篇10
1 發展條件
近年來作物育種學發展很快,并將越來越迅速。其發展壓力和動力主要有以下三個方面。
1.1 面臨生命科學的新世紀:近半個世紀以來生命科學跨越了兩個發展新階段,一是1953年發現DNA分子結構進入分子生物學階段,二是1972年發明重組DNA技術進入工程生物學階段;其中的生物工程特別是基因工程已經從實驗室走向產業化和商品化,與工業技術、信息技術并列,成為世界上的第三次技術革命。基因工程對農業、醫藥、環保等領域的影響最為強烈,在農業上首先應用于改造生物。基因工程有可能在植物、動物和微生物間進行有用基因的重組轉移,超遠緣地選育出新生物、新品種,推動作物育種學進入按照人們意愿有效改造生物的發展新階段。