分子遗传学综述(6篇)

分子遗传学综述篇1

关键词：遗传算法优化水质模型参数估值

遗传算法(SGA)应用于环境科学领域的研究主要集中在对各种非线性水质模型的参数估计［1］、水质及水污染非线性规划的求解［2］等，但简单的遗传算法在求解中存在不少问题［3］，尤其对类似水质非线性规划等复杂的多变量优化问题则效率并不高，有时并不收敛或者出现“早熟现象”［4］，故提出一种综合性遗传算法(MAGA)。

1遗传算法和综合遗传算法

在利用遗传算法求解问题时，问题的每个可能的解都被编码成一个“染色体”，即若干个体构成了群体(所有可能解)。算法开始时总是随机地产生一些个体(即初始解)，根据预定的目标函数对每个个体进行评价后得出一个适应度值；基于此适应度值选择个体用来复制下一代，选择操作体现了“适者”生存的原理，“好”的个体被复制，“坏”的则被淘汰；然后选择出来的个体经交叉和变异进行再组合生成新一代，这一群新个体由于继承了上一代的一些优良性状，因而在性能上要优于上一代，这样逐步朝着更优解方向进化5］。基本流程见图1。

尽管传统遗传算法可以找到全局最优，但在求解许多实际问题时其收敛速度还不尽人意，且操作参数的选取对结果影响巨大，故许多学者对简单的遗传算法进行了改进［6、7］，在此提出一种效率较高的综合遗传算法。

①选择操作的改进

利用基于马尔科夫链的定量的数学证明认为，简单的遗传算法不是全局收敛的，而带有最优个体保留的遗传算法则是全局收敛的［6］，故在选择操作中采用杰出个体保护策略。

根据目标函数值决定将被复制的数字串，设种群中有N个个体，将这N个个体解码得N个适应性函数值fi(i=1，2，3，…，N)，按下述步骤复制：

a.令P=随机数×∑fi

则复制第k个数字串。

将N个个体f值先按从大到小的顺序排列，复制出N/2个个体到匹配池中等待交叉操作，将选出的N/2个个体进行交叉操作后放回到匹配池中，顶替排在后面的N/2个个体(即将排在后面的N/2个个体清除掉)。对匹配池中的N个个体重新按大到小的顺序排列，采用杰出个体保护策略，即将父代中最优个体放回到匹配池中顶替重新排列后的最后一个个体以保持种群中优秀个体的存在。

②适应值函数调整

在遗传进化初期，通常会出现一些超常的个体，为避免“早熟现象”，应将适应函数值进行适当调整以降低选择强度，在此采用PaulL.Stoffa提出的模拟退火法对适应值函数进行拉伸［7］：

式中fi——第i个个体适合度

N——种群个体总数

g——遗传代数序号

T——温度

T0——初始温度

从式(1)、(2)可以看出，在温度高时(即进化前期)，适合度相近的个体产生后代的概率相近，而当温度不断下降后，拉伸作用加强使得适合度相近的个体适合度差异放大，从而使优秀的个体优势更明显。

③交叉操作的改进

以单点交叉、两点交叉和交叉位置的非等概率选取相结合作为交叉操作。当染色体位串长度较短时，可采用整串的两点交叉操作；而当染色体位串长度较长时，特别是子串位数较多时可采用各个子串分别进行单点交叉操作，并引进交叉位置的非等概率选取。

④自适应调整Pc和Pm

在简单遗传算法中，交换概率Pc和变异概率Pm一般取为恒定值，在进行复杂多变量优化问题时，效率并不高，主要是因为Pc越大个体被破坏的可能性就会增加，使得具有高适应值的个体结构很快被破坏，Pc过小会使搜索缓慢而停滞不前；Pm过大遗传算法就变成了纯粹的随机搜索算法，Pm过小又不易产生新的个体，因此如何选择Pc和Pm是保证算法成功的关键。

有学者提出Pc和Pm随适应度值自动改变的方法。对于高于平均适应值的解，令Pc和Pm取值小一些，使解受破坏的可能性小，而对低于平均适应值的解，令Pc和Pm取值大一些以防止遗传算法陷入局部解。因此按参考文献［8］提出的方法进行调整：

式中Pc1=0.9，Pc2=0.7，Pm1=0.01，Pm2=0.001。

⑤变量区间优化(动态变量编码)

一般来说，自变量参数(即所求未知参数)的范围越小搜索的速度就越快，也就更加容易确定最优解。设新求出的优化变量值为x′，将-｜x′｜以及｜x′｜值作为下一次x求解的取值区间的上下限，重新进行计算。

⑥终止条件的选择

经典的方法是固定遗传代数，到达后即终止，本文采用改进的方法，即根据连续几代个体平均适合度不变(其差小于某个极小的阈值)作为终止的条件。

2实例验证

利用文献［9］中水质模型的参数估值一实例来比较综合遗传算法与简单遗传算法优化性能的不同。

某河流各断面溶解氧实测值如表1所示。

表1某河流各断面溶解氧实测值项目断面(j)1234x(km)8283656t(h)2.07.09.014Cj(mg/L)8.57.06.17.2

水质参数为：饱和溶解氧浓度Cs=10mg/L，初始段面浓度C0=Cs，初始断面BOD浓度L0=20mg/L，流速u=4km/h要求估计BOD衰减系数K1、大气复氧系数K2，使得下式的优化准则函数取得极小值：

为运用综合遗传算法，参数设定如下［7］：

串长L=20；

种群个数N=50；

初始温度T0=50℃；

简单遗传算法Pc=0.6，Pm=0.003；

综合遗传算法Pc1=0.8，Pc2=0.5，Pm1=0.005，Pm2=0.001。

文献［9］计算结果为Fmin=0.49，K1=0.056h-1，K2=0.2095h-1，本题将适应值函数的平均值不再变化作为算法的收敛判据。两种算法的计算结果见表2，收敛率与遗传代数的关系曲线见图2。

表2SGA、SGA-1、MAGA法计算结果计算次数3030303030303030遗传代数510152025303540收敛次数SGA366912101518SGA-1613151822241821MAGA318242730303030注：SGA-1为带最优个体保护的SGA。

由图2可见，经过25次迭代MAGA的收敛率达到100%，而SGA仅为40%，可见综合遗传算法既发挥了最优个体保护的优势，又克服了异常个体充斥群体的弊端，同时还进行了交换变异概率的自适应调整，收敛效率要高得多。另外为验证综合遗传算法的准确性，还与文献［6］中梯度法的计算结果进行了对比(见表3)。

表3计算结果对比项目梯度法SGA算法MAGA算法K1(h-1)0.05600.05300.0560K2(h-1)0.20950.20850.2096

从表3看出MAGA算法的精度非常高。

3结论

综合性遗传算法在交叉、变异、适应值函数等方面都对简单遗传算法的相关操作进行了改进，具有精度更高、收敛更快的特点。在水环境模型参数估值的应用实例中，其优势得到了验证。

参考文献：

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分子遗传学综述篇2

1黄瓜耐低温性遗传

1.1农艺性状的遗传

低温下发芽率是衡量黄瓜耐低温性的重要指标,有报道黄瓜低温发芽率的遗传力是0.15～0.20[1]。纪颖彪等[2]研究表明黄瓜低温发芽能力的广义遗传力为87%,狭义遗传力为31%,说明该性状主要由非加性效应决定。顾兴芳等[3]的研究结果表明,低温下相对发芽率的遗传不符合加性-显性模型,控制该性状显性基因的组数可能有两个,并存在上位作用。控制黄瓜低温下相对发芽势、相对发芽指数、相对胚根长度这些性状的遗传符合加性-显性模型,以显性效应为主,各性状的广义遗传力分别为98.1%、96.9%和98.6%,狭义遗传力分别为24.0%、28.6%和37.9%,控制各性状的显性基因可能为寡基因或寡基因组。Cai等[4]认为黄瓜幼苗时期耐低温性的广义遗传力为93.61%,狭义遗传力为70.33%,主要由加性基因控制。由此可见黄瓜低温发芽能力和幼苗的耐低温性可能是由不同的基因控制的,要准确鉴定黄瓜的耐低温性需要从这两个方面综合进行。

朱其杰等[1]研究了黄瓜4个耐低温性状(叶面积、全株干重、冷害指数、低温发芽指数)及由这4个性状导出的综合选择指数配合力的遗传参数估计,各指标的广义遗传力达98%以上,说明黄瓜耐低温性受环境影响很小,主要由基因型决定。苗期耐低温性状(叶面积、全株干物重、冷害指数)的狭义遗传力高达60%,加性基因效应占较大比重。耐低温性综合指数的狭义遗传力为66%,因此综合看黄瓜耐低温性以加性基因效应为主,显性基因效应也不容忽视。

1.2生理指标的遗传

有关黄瓜生理指标的遗传报道较少,闫世江等[5]报道,低温下MDA含量的遗传受2对加性-显性-上位性主基因+加性-显性多基因控制,2对主基因的加性效应均为负向效应,其显性效应也均为负向,差异不大。总加性效应与总显性效应均为较大的负向效应。

1.3配合力分析

配合力分析表明,耐冷性亲本各性状的一般配合力效应值高于冷敏感亲本,亲本组合间各性状的特殊配合力效应值差异极显著。通过耐冷×耐冷的方法提高杂交一代的耐冷性,其效果是有限的,即使用耐冷性亲本回交1次对耐冷性提高也不大。不耐冷×不耐冷组合中,各指标均表现了较大的特殊配合力效应值,具有较强的杂种优势。但其实际值未达到耐冷性水平而对耐冷性育种无实际意义。耐冷×不耐冷组合中多数表现了很大的特殊配合力效应值,其F1的耐冷性明显高于双亲的平均值,普遍表现离中优势,个别组合存在超亲优势。朱其杰等[1]、闫世江等[6]由此提出育种过程中,在综合考虑抗病性、丰产性等性状的同时,只要保证亲本之一(一般为父本)的耐冷性较强,就有可能保证F1耐冷力强且具有优良的综合性状。

1.4相关分析

闫世江等[6]的研究结果表明,黄瓜耐寒指数与株高、节数、茎粗、干物质重等形态学性状相关系数较大,通径分析表明株高、干物质重对耐寒指数的直接通径系数分别为0.324、0.510,均达显著水平。而节数、茎粗对耐寒指数的直接通径系数未达显著水平,干物质重对耐寒指数的直接通径系数最大,达0.510,达显著水平。株高对耐寒指数的直接通径系数达显著水平,但它通过其他的性状对耐寒指数有负向的影响,使其对耐寒指数的影响有一些减弱。节数对耐寒指数的直接作用不大,这个性状对耐寒指数的作用主要是间接作用,其中节数通过干物质重对耐寒指数的间接通径系数为正向,达到显著水平。茎粗的直接通径系数、间接通径系数均不大,故这个性状对耐寒指数的作用较小。

2黄瓜耐低温性育种

2.1黄瓜耐低温性亲本的筛选

为了培育耐低温的黄瓜品种,首先应筛选出优良的亲本。有学者采用发芽能力和形态学指标,如庞金安[7]报道,在13℃的低温下的发芽能力鉴别黄瓜种子萌发期耐低温能力。朱其杰[1]认为可以用低温下的叶面积(X1)和发芽指数(X2)作为黄瓜耐低温能力的鉴定指标,并提出一个耐冷性的综合鉴定指标,I=0.88X1+4.9X2。刘剑辉[8]报道不同品种在低温下浸种后36h的胚芽经(2.5±0.5)℃处理24h,恢复期的胚根伸长率可以鉴定品种间的低温耐受性。

有学者用生理指标,如刘建辉报道[9]子叶期幼苗在-3℃下处理18h,渗透90min,可用电导法鉴定黄瓜品种抗寒性。20世纪80年代日本就有许多利用荧光仪对黄瓜的低温、高温耐性进行鉴定的报道[10-13]。

还有学者两种指标均采用,如余纪柱报道[14]可把叶面积、干重、干鲜重比、MDA含量、CAT活性、POD活性、叶绿素a/b及光合速率作为黄瓜耐低温弱光的鉴定指标。于拴仓报道[15]用种子活力综合指标、超弱发光指标及胚根伸长指标构建的黄瓜芽期低温鉴定指标体系可以全面、准确地反映黄瓜的低温耐受性。闫世江等[16]报道用在低温下各形态学指标与常温相对百分率及半致死温度鉴定低温耐受性。

综上所述,各位育种工作者均提出各自的有关黄瓜耐低温性鉴定的方法,由于黄瓜的耐低温性形成是基因和环境因素长期互相作用的结果,所以笔者认为,任何单一的指标,均很难真正反映黄瓜的耐低温实际状况,应采取综合指标进行鉴定,按照生育阶段,结合各自的育种目标,以便能正确评价品种的耐低温性。同时今后的耐低温性鉴定指标应向简便直观方向发展。

2.2品种的培育

何若韫[17]指出,黄瓜的耐低温性具有遗传变异性,通过种间杂交,利用野生群体的遗传物质,可获得耐低温性。笔者认为在杂交育种中黄瓜的亲本之一应为耐低温的材料。也可以借助原生质体融合、细胞培养等生物技术培养耐低温性强的品种。

王孝琴[18]报道从引进的十几份国外耐寒黄瓜品种中筛选出3个耐寒性强的品种:日本寒春早三号黄瓜、日本春绿黄瓜、日本春崎黄瓜。我国天津黄瓜研究所也培育出耐低温较强的黄瓜品种:津优1号、津优2号、津优3号、津优5号、津优20号、津优30号。

Chen等[19]首次成功地实现了野生黄瓜(2n=24)与栽培黄瓜(2n=14)之间的远缘杂交,随后从野生种为母本的杂种体细胞变异中获得了有育性的双二倍体植株。由于亲本染色体组间功能的不协调,新种的耐冷指数较高,而回交后代的耐冷指数则较低。这表明通过染色体工程将野生黄瓜中的耐冷基因导入栽培黄瓜是培育耐冷性强的黄瓜品种的有效途径[20]。

李加旺等[21]利用23.22C/kg60Coγ射线辐射处理黄瓜自交系种子,并在其变异后代群体中,筛选出2个综合性状优良的单株,用其为亲本与另一高代自交系配制出适于日光温室栽培的耐低温、弱光杂交一代组合,表现很好。

近年来,人们开始注意应用生物技术进行耐低温育种,并初步取得了一定的成绩。张兴国等[22]报道,将冷cbf3基因和corl5a抗寒基因导入黄瓜基因组,创制出耐寒黄瓜新材料。这些研究均为今后转基因技术在黄瓜育种中的应用开辟了一条新的途径。

3展望

黄瓜耐低温遗传育种已取得一些成绩,在今后的工作中笔者认为还需在以下的几方面深入研究:①收集、筛选和引进多种材料,尤其注重野生材料的搜集,进行联合试验,培育优良品种。②加强黄瓜基础理论的研究,包括耐低温性遗传规律、鉴定方法、黄瓜主要经济性状、品质与耐低温相关性、与抗性基因连锁关系等,通过合理选择选配亲本,高效率的培育出抗病、丰产、优质的黄瓜新品种。③综合应用多种育种手段。利用现代生物学技术,将组织培养体细胞变异及抗性突变体筛选技术分子标记技术与传统育种手段相结合用于黄瓜抗病育种研究中,加快育种进程,提高育种效率。

参考文献

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分子遗传学综述篇3

关键词：混沌遗传算法；投影寻踪；农机系统；选型

中图分类号：F323.3文献标识码：ADOI编码：10.3969/j.issn.1006-6500.2013.07.011

SelectionofAgriculturalMachineryTypesBasedonCGAAlgorithmandPPCModel

ZHANGJing，YANGWAN-zhang

（XinjiangAgriculturalMechanizationDevelopmentResearchCenter，XinjiangAgriculturalUniversity，Urumqi，Xinjiang830052，China）

Abstract：ThepaperadoptedprojectionpursuitclassificationmodelofchaosgeneticalgorithmwhichbasedonthedataoffarmmachineryinBarkolcounty，Xinjiang，inordertosortnativeagriculturalmachinerysystem；andcomparedwiththetraditionalfuzzycomprehensiveevaluationmethod，furtherillustratedtheadvantagesofthismethod，satisfactoryresultswereobtained.

Keywords：chaosgeneticalgorithm；projectionpursuitclassification；farmmachinerysystem；modelselection

农业机械系统选型在农业机械配备及更新换代中占有很重要的地位，目的在于按照农艺要求确定合理的动力机械和作业机械数量，保证所选装备技术先进、生产适用和经济合理，从而高效率、高质量、低成本地完成农业生产作业任务[1-2]。目前，农业机械选型研究中主要采用模糊数学综合评判和层次分析法，在处理一些具备不确定因素的优化问题上得到了广泛的应用；但是需要多个专家汇集打分，给出权重矩阵，具有一定的主观性。为了避免人为因素对选型的干扰，本研究基于混沌遗传算法，采用投影寻踪分类建模（PPC模型），从而提高收敛速度和收敛精度，避免普通遗传算法的“早熟”现象，解决农机选型问题。

1投影寻踪分类（PPC）建模方法

投影寻踪是处理和分析高维数据的一类新兴的统计方法，其基本思想是将高维数据投影到低维子空间上，寻找出反映数据结构特征的最优投影方向，以解决高维问题的综合评价。

1.1模型样本评价指标集预处理

设投影寻踪问题的多样本指标集X={x*（i，j）|i=1，……，n；j=1，……，p}；其中，n、p分别为样本的数量和指标的个数。为了统一各评价指标值的量纲及变化范围，消除其对建模结果的影响，首先对样本评价指标集进行极值归一化预处理。

对于越大越好的指标：

x（i，j）=

对于越小越好的指标：

x（i，j）=（1）

其中：x（j）max、x（j）min为第j个指标值的最大值和最小值；x*（i，j）为样本指标特征值归一化的序列。

若在评价过程中，无法预先判断评价指标的关系，可先采用第一种越大越优的归一化方式，最后根据投影向量系数是否大于0判定指标的性质[3]。

1.2构造投影指标函数

设样本集X的投影向量为p维单位投影向量a（j），投影指标函数为Q（a），则X在该投影方向a（j）的一维投影值为：

z（i）=a（j）x（i，j）（i=1～n；-1≤a（j）≤1）（2）

投影指标函数：

Q（a）=SzDz（3）

式中：Sz，类间散开度，即样本投影值z（i）的标准差；即：

Sz=（4）

Dz，类内密集度，即z（i）的局部密度：

D（z）=[R-r（i，j）]*I[R-r（i，j）]（5）

式中：E（z），序列{z（i）|i=1～n}的均值；R，由数据特征确定的局部密度窗口半径，其值一般可取为0.1Sz；r（i，j），样本之间的距离：r（i，j）=|z（i）-z（j）|；I[R-r（i，j）]—单位阶跃函数；当R≥r（i，j）时，函数值为1；当R≤r（i，j）时，函数值为0。

1.3确定最佳投影方向

为了使样本点的投影区分开来，需要找到其最优投影方向。因此，可通过求解投影函数的最大值来计算最佳投影方向，即：

构造目标函数：maxQ（a）=SzDz（6）

约束条件：a2（j）=1（7）

1.4等级评价

按照上述步骤得到最佳投影方向后，代入（2）式即可求得各样本点的投影值，以此确定待评价样本所属的类别，进行优劣排序。

2混沌遗传算法（CGA）

遗传算法作为一种非确定性的拟自然算法，为复杂系统的优化提供了一种新的方法，但由于采用普通二进制的编码方式，存在一些问题和弊端[4]。参照文献[5]采用混沌遗传算法（CGA）将非线性约束问题转化为无约束最优化问题。其计算步骤如下：

（1）确定变量取值范围、群体规模m、混沌算子中的吸引力μi及父代间的交换率P1、P2和子代的变异率Pm；（2）利用Logistic映射，得到初始解群；（3）计算个体的适应度值，判断是否符合优化标准；（4）按照一定的交叉方法和变异方法，生成新一代种群。如果所计算的新适应度平均值与最大值之差小于预先给定的任意正数，则寻优过程结束，输出最优值；否则对其中的优化变量加一混沌扰动，返回步骤（3）。以PPC模型中投影指标函数最大为Q（a）目标函数，各个指标的投影a（j）作为优化变量，运行混沌遗传算法的上述步骤，即可求得最佳投影方向a*（j）及相应的投影值，从而求得分类与排序结果。

3应用实例

以文献[6]新疆哈密地区巴里坤县花园乡动力机械的选型评价为例。根据各动力机械的性能参数及实际生产能力和农机配备情况，建立备选机型的集合Y={Yi|i=1～6}；其中，Y1，Y2，……Y6分别代表东方红170、东方红200、福田雷沃254、福田雷沃754、东方红904和福田雷沃1204等6种机型。根据农业机械系统选型的适用性、经济性等原则，择选出8个评价指标，构成评价指标集合：F={Fj|j=1～8}；其中，F1，F2，……F6分别代表机械的动力性能、经济性能、生产性能、零件互换性能、操作方便及舒适技能、安全可靠技能、适应性能和故障维修性能。通过模糊量化处理得下表1数据。

由于上述评价指标均为越大越好，所以利用公式（1）将上表1中的数据进行归一化处理，得出如下矩阵X*。

根据PPC模型的计算步骤，将X*代入公式（2）～（5），求得投影指标函数，然后选用混沌遗传算法，利用Matlab7.8进行编程，选定种群个体数NP=400，交叉概率Pc=0.90，变异概率P=0.90，α=0.02，得出最大指标函数值为0.4539，最佳投影方向为：a=（0.3847，-0.3388，1.7573，0.7023，1.1247，

-1.4581，0.2229，0.4974），对应的一维投影值z（i）=（0.8357，1.3259，0.8357，1.0304，1.9228，2.1562）；将各自投影值进行大小排序得各机型的有序关系，即：Y6>Y5>Y2>Y4>（Y1，Y3）。

4选型结果分析

文献[6]利用模糊综合评判法得到的结果为：Y6>Y2>Y5>Y4>Y1>Y3；与采用PPC模型和混沌遗传算法得到的排序结果存在一定的差异，主要是因为文献[5]综合了专家意见，所得到的指标权重系数存在主观因素，一定程度上影响了最终决策的科学性。但是前几种机型的优劣排序具有一定的相似性，整体评价结果相差不大。即东方红200、东方红904和福田雷沃1204是首选机型，其次是东方红170，最后是东方红170与福田雷沃254。

5结论

在农业机械的选型评价中，基于混沌遗传算法的投影寻踪分类模型将各机型评价指标变量投影到低维空间上，最终转化为求解高维、非线性、有约束的最优化问题。采用混沌遗传算法，通过不断调整搜索方向扰动值的大小，避免搜索结果陷入局部最优解的僵局，相比模糊综合评判法而言，该方法更为精确、快捷，取得了较为满意的效果。但是样本数量和数据密集程度对PPC建模结果有一定的影响，为此，在处理实际问题上，我们要选择合理的模型和评价方法，保证评价结果的合理性和科学性。

参考文献：

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分子遗传学综述篇4

关键词：遗传学；综合性实验课；教学改革

中图分类号：G642.0文献标志码：A?摇文章编号：1674-9324（2013）33-0047-02

遗传学是研究生物遗传和变异的规律、探索生命的起源和本质的学科，是动物、植物和微生物及相关课程的理论基础，也是生物类本科专业的必修课。遗传学实验是遗传学课程的核心部分，也是生物学实验中最重要和综合性最强的实验课。它的内容涉及各个学科，渗透性很强，涉及的知识面广，加上遗传学学科发展很快，因此实验课的开设富有挑战性[1]。在综合类院校存在两大问题，一是目前所开设的遗传学实验课程，由于实验教材等因素的限制，其教学实验内容和实验技术的传授存在较大的缺欠。一是染色体操作及经典遗传学实验内容多，分子遗传、群体遗传及现代遗传学实验内容少；二是内容单一、具体的验证性实验多，具有综合性、设计性、创新性的实验少；三是课堂计划学时内进行的实验多，课外学生自主实验的内容少。从另外一个角度看，遗传学实验几乎多为传统的验证性实验，已有的所谓综合性实验也主要是几个相关的基础实验技术的拼合，创新性实验几乎没有，这些现象不利于培养创新人才；二是遗传学实验教学历来存在缺少资金，实验室面积不足等诸多问题[2]。如何利用现有条件加强实验教学，特别是新开设的遗传学综合性实验，帮助学生理解和掌握课堂所学理论，进一步培养他们的实验技能，培养他们独立思考、独立操作、理论联系实际，分析问题，解决问题的能力，适应素质教育改革的需要，这是一个普遍存在的问题。

传统的遗传学实验方法，一次实验课，实验内容只有一个，老师先讲实验原理、实验步骤、实验注意事项，然后全班学生才能进行实验。这种实验方法的特点：一是全班学生做一个实验内容，由于实验面积、实验用仪器的限制，往往几个学生同做一组实验，在实验过程中，很难让每个学生都能独立做一遍，没有机会对实验现象进行仔细地观察；二是实验在老师统一辅导之下进行，学生对课前实验预习重视不够，在实验中很难独立完成实验，大都是按部就班地进行操作。三是一个实验室不可能永远只有一个遗传学实验内容，更换实验内容，就需要更换仪器。实验仪器的经常搬动，势必无法造成不必要的仪器损坏，因此更换实验内容，实验前就需要对每一台仪器进行检查、校对，耗费人力大。一个实验室用同一型号的实验仪器，占用资金多，仪器的利用率低，不利于实验设备的更新换代，不适应教学改革的需要。针对上述问题，我们“遗传学精品课程”课题组提出了循环式的遗传实验方法。就是把所需开设的十几种实验内容分两个模块，一个模块是遗传实验，实验内容包括12个实验：果蝇生活史及形态观察；果蝇的单因子杂交；果蝇的伴性遗传；果蝇唾腺染色体的观察；植物有丝分裂染色体压片技术；植物多倍体的人工诱导；植物细胞微核检测技术；小白鼠骨髓细胞染色体制标本的制备；精巢减数分裂标本的制备及观察；染色体分带技术；人类细胞中Barr小体的观察；人类几种常见遗传性状的调查。另一个模块是综合性实验，也就是高年级专业系列实验。综合性实验是对学生综合运用所学知识解决实际问题的具体实践[3，4]。实验须由学生自己动手查阅资料拟定具体实验方案或对关键的实验步骤、剂量等对实验结果有显著影响的因素进行分析探讨，提倡学生多思多问详细观察实验现象，在实验结束后对实验内容和方法提出建议和改进意见。

目前现行的综合性遗传实验包括四个实验：（1）果蝇野外采集及饲养管理；（2）果蝇单因子和伴性因子杂交；（3）有丝分裂根尖不同方法处理与染色体观察；（4）微生物的野外采集、分类纯化及分子鉴定。果蝇野外采集及饲养管理包括在野外野生型果蝇的采集、识别与鉴定、果蝇的培养、观察果蝇生活史和形态特征等实验；果蝇单因子和伴性因子杂交包括果蝇单因子和伴性因子的杂交、第一代、第二代个体的观察统计以及Ⅹ2检验等分析实验；有丝分裂根尖不同方法处理与染色体观察包括植物染色体的制备、核型和C带、G带以及微核监测等分析实验；微生物的野外采集、分类纯化及分子鉴定包括样品野外采集、细菌的分离纯化、16srDNA的测序及进化分析以及物种鉴定等实验。在综合性实验过程中，学生是主体，教师的任务是发放实验任务书并在方案设计、查阅资料等环节上予以指导，在师生共同研究确定可行性方案后，方可做实验。学生完成实验后，要写出有结论、有分析、有体会的实验报告，这样做可以充分调动学生的积极性，有利于培养创新性人才，更有利于培养有较强的实际动手能力的应用型人才。由于综合性实验方法的合理，管理严格，学生对此类实验教学给予很高的评价，一致反映由于综合性遗传实验是学生独立预习，独立操作独立完成，实验中遇到的问题是自己分析，加以解决，所以课前所有准备工作都很积极认真，在实验中对遗传问题的观察也很仔细。通过综合性遗传实验，真正提高独力进行实验操作技能，培养理论联系实际，大大促进学生的动手能力，独立分析问题、解决问题的能力。

综合性实验教学以学生为本，学生在实验教学中占主体地位，教师起引导作用，是以能力培养为核心，变传统的被动学习为主动学习”，全面提高学生素质的一种教学体系。综合性实验教学有效地利用实验室资源，一方面充分发挥学生的创造性思维，培养全方位、高技术、高素质的专业人才；另一方面提高师资队伍的能力与素质，对实验起到很好的促进作用。

参考文献：

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分子遗传学综述篇5

原因1：遗传异常

对于上述患者，首先要确定夫妻双方是否存在遗传问题，如染色体结构或某些基因出现异常。如果筛查出染色体结构或基因的异常，必须进行遗传咨询，计算遗传和流产概率后，再备孕。问题不严重的患者，可选择自然怀孕，加强孕期随访和监护；有的需要借助试管婴儿技术，进行移植前诊断，筛选正常胚胎移植至母体；有的染色体异常患者不能拥有自己的孩子，只能选择领养，或供卵、供胚胎技术（目前国内尚无相关立法）。

原因2：内分泌代谢紊乱

内分泌代谢紊乱是影响女性生育功能的重要原因之一，占复发性流产和不孕症病因的20%左右，特别是对女性下丘脑-垂体-卵巢轴的功能产生影响的疾病，如垂体肿瘤、高泌乳素血症、甲状腺功能异常、胰岛素抵抗、糖尿病、高雄激素血症、多囊卵巢综合征等。这些疾病会影响女性种子的质量和种子种植的“土壤”环境――子宫内膜的容受性，不仅导致怀孕困难，还会使怀孕后的胚胎不容易长得牢靠。这部分患者，不宜马上试孕，而是应积极治疗原发疾病、调整好内分泌状态再备孕，这样会达到事半功倍的效果。

原因3：子宫异常

怀孕必需具备正常形态的子宫，如果子宫出现严重结构异常，如严重纵膈子宫、宫颈机能不全，子宫黏膜下肌瘤、宫腔重度粘连等，势必会影响胚胎着床的“土壤”。这些患者需要在医生指导下进行相应的治疗，改善“土壤”环境后再备孕。

原因4：自身免疫性疾病

除了上述因素外，还有20%左右的患者极易被忽视，那就是自身免疫性疾病的存在。自身免疫性疾病主要包括系统性红斑狼疮、干燥综合征、抗磷脂综合征、类风湿性关节炎、强直性脊柱炎、桥本氏甲状腺炎等，这些患者妊娠时发生自然流产、羊水减少、早产、子痫或胎死宫内的风险较高，有些患者甚至不知道自己患有某种自身免疫疾病，当发生多次流产时才引起重视而就诊，经过医生筛查才明确诊断。其实，这些疾病在活动期不仅影响生育功能，还会影响心血管系统和肾脏、皮肤、关节、脊柱等很多组织和器官。所以，不明原因不孕或反复自然流产的女性，不要忘记去医院进行这些疾病的筛查，或许能早期诊断、早期治疗。

原因5：血凝异常

子宫内膜是早期胚胎获取营养的唯一来源，子宫内膜血供不足必然会引起胚胎枯萎或发育迟缓，而血凝异常（血栓前状态或高凝状态）会引起子宫内膜血供不足。有血栓性疾病史（下肢静脉血栓等）、遗传性蛋白C/蛋白S缺乏、抗凝血酶原缺乏、凝血和纤溶相关基因突变等血凝异常高危人群，怀孕时应在医生指导下合理进行抗凝治疗。

原因6：感染

分子遗传学综述篇6

[关键词]孔源性视网膜脱离；危险因素；治疗；预防；研究进展

[中图分类号]R779.6

[文献标识码]A

[文章编号]2095-0616（2016）23-41-04

孔源性视网膜脱离（rhegmatogenousretinaldetachment，RRD），也称作原发性视网膜脱离，主要以视网膜裂空形成为特征，病理解剖结构上出现视网膜神经上皮层和色素层分离。孔源性视网膜脱离是一种非常严重的致盲性的眼病，如果不及时治疗，致盲率极高。孔源性视网膜脱离的形成必须要满足以下两条件：第一，视网膜退行性变，并裂孔的形成。第二，玻璃体变形、液化，并通过视网膜形成的裂孔进入视网膜神经上皮层和色素层之间，从而致使感光细胞的营养受损，最终导致感光细胞凋亡和变性。根据上述的两个条件可知，任何影响到视网膜和玻璃体变性的病因，都可能增加患孔源性视网膜脱离的风险。检索发现，既往综述研究的重点体现在手术治疗上，而在其流行病学、危险因素、预后等的综述研究较少体现。因此，本研究系统针对孔源性视网膜脱离的流行病学、危险因素、治疗预后等进行资料回顾，以便对将来的进一步研究提供参考。

1.RRD流行病学调查

研究发现，不同地区的孔源性视网膜脱离的年患病率不同，在荷兰，2009年调查发现，RRD的年患病率18.2/10万。在苏格兰的RRD的年患病率12.05/10万。在亚洲国家中，韩国在2007年到2011年期间调查发现平均年发病率是10.39/10万。目前国内仍然缺少全国性的调查，只有部分区域性的调查，如在北京，对1999年10月到2000年9月对北京市城区和近郊区医院初诊的RRD患者进行调查，结合当时公布的人口学资料，估算出该年的RRD的年患病率是7.98/10f。在上海，Zou等人调查108，132人发现，1996年年发病率是11.3/10万，1997年年发病率是14.1/10万，1998年年发病率是14.1/10万，1999年是年发病率是17.9/10万。基于上述研究数据推断，我国的RRD的年患病率水平基本和世界其他国家基本一致。尽管不同地区的RRD的年患病率没有明显的差异，但有研究发现，不同的种族的RRD的首发年龄存在明显差异。如Chandra等研究发现，欧洲白种人的首发年龄是58.3岁，而南亚人种的首发年龄是54.5岁，对于上述的差异，可能原因是不同人种的遗传背景存在差异导致。RRD的患病率在不同性别和年龄段上也存在明显的差异。在性别上，大量的研究发现男性的患RRD稍高于女性，如韩国调查研究发现嗍，男性的RRD年患病率是11.32/10万，而女性的RRD患病率9.47/10万。荷兰的研究发现，男女的RRD患病率的比例是113：1。在年龄上，在70岁之前，基本上呈现出年龄越大，年患病率越高的特征，其中，55～69岁的年患病率最高。Mathijs等人研究也得出类似的结果，研究发现55-59岁的年龄段的RRD患病率最高，RRD的患病率是52.5/10万，明显高于其它年龄段。

2.危险因素研究

RRD的主要的病理改变在于视网膜和玻璃体变性的病因，因此只要对视网膜和玻璃体变性有影响的因素，都可能增加RRD的患病率。回顾既往的研究发现，导致RRD的危险因素主要包括年龄、近视、眼创伤和遗传因素等，因此本文主要通过以上几个方面进行分别的讨论。

2.1年龄

年龄是RRD的危险因素，主要表现为年龄是玻璃体和视网膜变性的危险因素。正常情况下，玻璃体为无色透明胶质液体，主要成分包括水、胶原、透明质酸、非胶原蛋白及玻璃体细胞，呈透明凝胶状，然而，随着年龄的增长，玻璃体发生液化的体积越大。如Balazs等研究发现，14～18岁，20%的玻璃体的体积发生液化，到80～90岁，超过一半的玻璃体的体积发生液化。另外，玻璃体后脱离与RRD发生密切相关，正常的情况下，玻璃体和视网膜内界面通过胶原细纤维的链接。当玻璃体的脱离时，产生的向前的牵引力加强，容易在格子样变性的视网膜上牵引形成马蹄裂空，裂空的形成可能导致液化的玻璃体进入视网膜，最终形成RRD。而玻璃体后脱离随着年龄的增加，发生率也逐渐增加，如刘晓瑞研究发现，玻璃体后脱离的发生率与年龄呈现正相关，40～49岁的发生率是25%，50～65岁的发生率52.9%，到65～75岁的发生高达72.7%。符敏等也报道，随着年龄的增加玻璃体后脱离的发生率越来越高，50岁以上的人群玻璃体后脱离的发生率达到50%，69岁以上的人群的玻璃体后脱离的发生率达到63%。因此综上，年龄是RRD的重要危险因素，随着年龄增加，玻璃体和视网膜均可能发生病理f生的改变，从而增加RRD的发生。

2.2近视

近视是眼部最常见的疾病之一，也是常见的致盲的原因，近视已经是世界范围的严重的公共卫生问题。我国的近视的患病人数超过3亿人，其中有近视眼底改变的患者大于1千万。在我国广州，基于小学生的儿童近视调查发现近视的发生率38.1%。近视是RRD公认的重要危险因素，Chang等研究发现近视是RRD最普遍的因素，占所有导致RRD病因的37.5%。近视也是儿童RRD的主要的因素，Fang等在香港研究发现，高度近视占导致儿童RRD的发生病因的24.5%。近视导致眼轴延长，从而导致牵拉视网膜的牵引力增加，最终使视网膜变薄，增加视网膜变性风险。而视网膜变性是导致RRD的重要的危险因素。霍银平等人在调查大学生发现，低、中、高度近视的周边视网膜变性检出率分别是34.09%，48.09%，60.56%，而格子样变性在低、中、高度近视的大学生的检出率分别是5.30%，11.45%和11.28%。在玻璃体变形和玻璃体后脱离上，近视也是重要的危险因素。有研究发现，近视能加速玻璃体的液化，同时，近视也能导致后巩膜的扩张，导致玻璃体腔的增大，从而增加玻璃体后脱离风险。综上所述，近视是形成RRD的重要危险因素，近视能够影响视网膜和玻璃体的病理性的改变，从增加RRD的患病风险。

2.3眼外伤和白内障手术

眼外伤作用于眼球，导致眼球变形，巩膜向外扩张，同时通过玻璃体的基底部对视网膜产生牵引作用，最终可能导致视网膜的脱离，因此眼外伤的是RRD的危险因素。研究发现男性的RRD的患病率较女性的高的可能性的原因是由于男性从事的工作性质较危险，容易导致眼部受伤，从而增加男性RRD的患病率。另外，眼外伤也是儿童RRD的主要的因素。我国学者杨秀芬等人在2002到2006年收治了99例儿童RRD，分析原因发现眼外伤是儿童RRD的重要原因，占22.7%，并且男孩多于女孩。另外，白内障术后也是RRD的重要危险因素。张静研究发现，收治的150位RRD患者中，有12位患者是有白内障手术史的，约占8%。在儿童RRD中，白内障术后并发RRD的患病率为11.8%。宋雪玲研究白内障术后的RRD发现，晶状体后囊破裂是白内障手术后较常见的并发症，这并发症可能导致玻璃体的脱失，牵引周边的视网膜组织，最终导致RRD发生。

2.4遗传因素

目前，已经明确与视网膜脱离相关遗传研究报告中主要有一些全身综合症，包括Stickler综合症、Wagner综合症和Knobloch综合症等，这些综合症除了表现出全身症状以外，还有视网膜和玻璃体的变性，以及视网膜脱离。除了上述的有明显的家族遗传特征的综合症以外，遗传因素在普通人群的RRD中也有明显的影响，如Kirin等在全基因组扫描结合meta分析，发现CERS2基因rs267738多态位点的错译突变（谷氨酸一丙氨酸）与RRD有密切的关联性。另外，遗传因素也通过基因对RRD的易感因素的调控包括近视、视网膜格子化变性等的影响。研究发现，近视是具有家族遗传，Xiang等也研究发现，父母双方或者一方有近视对孩子的近视有预测作用。Wang等也研究l现，GRM6基因的多态性与高度近视有关系。除了遗传作用近视的发病风险以外，遗传因素也对近视的发病年龄和进展也有关系。在一个23年的随访研究中，发现父母的近视与孩子的近视进展情况有关系。Chathrath等也发现，近视的首发年龄和进展速度和基因和环境的交互作用。基因在玻璃体和视网膜变性上也有密切的关联性。如Meguro等研究发现COL4A4基因的nD2S0276i和rs7558081与视网膜格子样变形有密切的关系。因此，根据上述的研究，我们可以推断遗传因素也在RRD上扮演着重要的角色。

3.治疗及其预后

RRD是一种十分严重的眼科疾病，发病急，且进展快，如不及时的治疗，视网膜细胞会发生变性和萎缩，致盲率几乎是100%，其中治疗主要以手术治疗为主。手术的主要治疗原则是裂孔封闭和复位视网膜。目前常用的手术的方法是巩膜扣带术和玻璃体切害虫术。国内目前手术复位率可以达到88%-100%之间，尽管复位率较高，但是视力的恢复情况不容乐观，部分患者可能出现永久性的视力损害。张明媚等人在研究99例102眼RRD报道，复位术后52%眼的视力得到提高，32.3%眼视力不变，15.7%眼视力下降。当然，患者手术后的视力恢复情况受到多种因素的影响，如术前的PVR的分级、视网膜的脱离时间和范围、年龄等，另外，视网膜脱离是否累及黄斑区也是影响术后疗效的影响因素，研究发现累及黄斑区RRD的术后解剖复位率低于没有累及黄斑区的RRDt30J。除了手术治疗以外，其他的一些药物也起到辅助治疗的作用。如口服乙酰唑胺能有效治疗视网膜脱离术后黄斑囊样水肿。梁军等人也研究发现，使用曲安奈德染色的玻璃体切割视网膜复位手术能够降低RRD的复发率，同时使用曲安奈德并没有增加手术的并发症。另外，一些中药也对RRD有一定术后辅助作用，如马宏杰等人研究发现，网脱平复汤对孔源性视网膜脱离复位术后患者视力恢复有一定的效果。周尚坤等人也研究发现，中药联合眼底激光治疗对于部分上方孔源性视网膜脱离患者有一定的效果。

4.预防

对RRD预防应该采取三级预防的方式，一级预防主要针对高危人群，包括近视者、有RRD家族史者、中年人群、有白内障手术史者需要每年定期检查。二级预防主要针对一只眼发生过RRD的个体，需要定期检查另外一只眼，如果该眼发生视网膜周边变性，需行激光预防性治疗。三级预防主要针对出现RRD症状者，如飞蚊症、黑影遮挡、散光感等症状需要及时就诊检查，避免导致视力不可逆性的损害。