分子生物學(xué)概述精選(九篇)

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第1篇：分子生物學(xué)概述范文

關(guān)鍵詞：教學(xué)方法；分子生物學(xué)；實(shí)驗(yàn)教學(xué)

Discussion about educational reform on teaching of molecular biology for undergraduate major in biotechnology

Shen Xin

Beijing Forestry University， Beijing， 100083， China

Abstract： In this paper， teaching approach was probed in regards of content， method and experiment on the course of molecular biology for undergraduate major in biotechnology. In the reform of course content， we had reduced the content overlaid with other courses for instance the knowledge on genetic information transmission and meanwhile increased the content on updated knowledge. In reform of teaching method， we introduced guiding type educational approach. In reform of course experiment， open type experiment was established. Through the presented reform， students become more active in studying the correlated knowledge and become more capable on experiment. The teaching effect get improved.

Key words： teaching method； molecular biology； experiment teaching

分子生物學(xué)是生物類本科教育中一門主要的基礎(chǔ)課，它以探究生命過程中生物大分子的結(jié)構(gòu)與功能為主要內(nèi)容，以解析基因組和蛋白組中生物大分子在各個(gè)生命過程中的作用、基因表達(dá)調(diào)控機(jī)制以及信號(hào)傳遞網(wǎng)絡(luò)為主要研究目標(biāo)[1-3]。生物大分子結(jié)構(gòu)與功能的研究滲透于生理學(xué)、發(fā)育生物學(xué)等各學(xué)科研究中，相關(guān)的知識(shí)構(gòu)成了基因組、轉(zhuǎn)錄組和蛋白組研究的重要基礎(chǔ)。掌握分子生物學(xué)的原理和實(shí)驗(yàn)技術(shù)對(duì)生物類學(xué)生認(rèn)識(shí)生命的本質(zhì)，培養(yǎng)生命科學(xué)研究能力至關(guān)重要，也有助于后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)，為將來(lái)進(jìn)一步深造奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。從學(xué)科特點(diǎn)而言，分子生物學(xué)是一門新興學(xué)科，理論體系處在一個(gè)不斷發(fā)展和完善的階段，研究方法也在不斷創(chuàng)新。分子生物學(xué)課程知識(shí)點(diǎn)多而分散，實(shí)驗(yàn)涉及的內(nèi)容較為復(fù)雜，要求我們?cè)诮虒W(xué)中一方面要適時(shí)地更新教學(xué)內(nèi)容，滿足學(xué)生掌握分子生物學(xué)發(fā)展動(dòng)向的需要，另一方面要充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和從事科學(xué)研究的能力。我們?cè)诙嗄攴肿由飳W(xué)課程的教學(xué)改革和課程建設(shè)中，針對(duì)生物技術(shù)專業(yè)的分子生物學(xué)教學(xué)分別從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和實(shí)驗(yàn)教學(xué)等方面進(jìn)行了探索，具體情況如下。

1 加強(qiáng)新知識(shí)點(diǎn)教學(xué)內(nèi)容，深化對(duì)生命本質(zhì)的認(rèn)識(shí)

知識(shí)更新快是分子生物學(xué)一個(gè)鮮明的特點(diǎn)，如何將經(jīng)典的基礎(chǔ)知識(shí)與新知識(shí)點(diǎn)結(jié)合起來(lái)是分子生物學(xué)教學(xué)中需要探討和解決的問題。在前期分子生物學(xué)教學(xué)中，我們以經(jīng)典的遺傳信息傳遞過程為主線，側(cè)重對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的介紹，新知識(shí)點(diǎn)雖有涉及，但遠(yuǎn)不能反映學(xué)科的發(fā)展。近年來(lái)，隨著生命科學(xué)研究的不斷深化，真核生物基因表達(dá)調(diào)控機(jī)制、信號(hào)傳遞網(wǎng)絡(luò)、生物大分子在生命過程中的作用等方面科研成果不斷涌現(xiàn)，轉(zhuǎn)錄調(diào)解因子的組合調(diào)控機(jī)制、組蛋白修飾與DNA甲基化、異染色質(zhì)化、轉(zhuǎn)錄后基因沉默、細(xì)胞對(duì)環(huán)境信號(hào)的感知及信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)制等已經(jīng)成為發(fā)育生物學(xué)、生理學(xué)及其他學(xué)科研究的熱點(diǎn)[4-9]。了解和掌握這些知識(shí)對(duì)學(xué)生認(rèn)識(shí)生命過程的本質(zhì)具有重要意義。在已往的教學(xué)中，我們用較多的課時(shí)講解以中心法為基礎(chǔ)的遺傳信息流的基本原理，但在教學(xué)實(shí)踐中我們發(fā)現(xiàn)這部分內(nèi)容與其他課程存在較大的重疊，一個(gè)主要的困惑是學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中重復(fù)學(xué)習(xí)相同的知識(shí)點(diǎn)，這在很大程度上影響了學(xué)習(xí)的積極性。另一方面，在經(jīng)典教材中真核生物組合調(diào)控、表觀遺傳學(xué)、基因轉(zhuǎn)錄后調(diào)控等內(nèi)容篇幅明顯偏低，而這些內(nèi)容正是目前分子生物學(xué)發(fā)展的熱點(diǎn)，對(duì)學(xué)生認(rèn)識(shí)生命過程的本質(zhì)尤為重要。如何更合理地安排學(xué)時(shí)，兼顧基礎(chǔ)知識(shí)與科學(xué)發(fā)展新動(dòng)向，是我們教學(xué)改革的重要環(huán)節(jié)。通過摸索，我們?cè)诮虒W(xué)實(shí)踐中適當(dāng)減少遺傳信息傳遞的課時(shí)，壓縮與其他學(xué)科重復(fù)的內(nèi)容，增加了對(duì)真核生物組合調(diào)控機(jī)制、DNA甲基化修飾、組蛋白N端修飾、真核生物信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)等內(nèi)容。通過對(duì)教學(xué)效果的評(píng)估，我們觀察到，教學(xué)內(nèi)容的調(diào)整增強(qiáng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，提高了他們對(duì)課程重要性的認(rèn)識(shí)，同時(shí)也使學(xué)生對(duì)生命過程的本質(zhì)有了更深刻的認(rèn)識(shí)，為后續(xù)生理學(xué)和發(fā)育生物學(xué)的學(xué)習(xí)奠定了基礎(chǔ)。

2 調(diào)整教學(xué)方法，培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)

興趣是學(xué)習(xí)的動(dòng)力，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性是教好這門課的關(guān)鍵。多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)告訴我們，灌輸式教育不利于學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng)，容易導(dǎo)致學(xué)生形成死記硬背的不良學(xué)習(xí)習(xí)慣。在灌輸式教育模式下，學(xué)生處于被動(dòng)學(xué)習(xí)狀況，學(xué)習(xí)的積極性不高，思考問題的意識(shí)和分析問題的能力不強(qiáng)。為改變學(xué)生被動(dòng)學(xué)習(xí)的現(xiàn)狀，克服灌輸式教育帶來(lái)的不利影響，我們需要對(duì)教學(xué)方法進(jìn)行改革，為此，我們?cè)谡n程建設(shè)過程中嘗試了導(dǎo)向性教學(xué)。在教學(xué)過程中，我們指定適量的文獻(xiàn)作為課外閱讀材料，以知識(shí)獲得過程為主線，引導(dǎo)學(xué)生分析討論前人發(fā)現(xiàn)問題與解決問題的過程，并幫助他們分析、總結(jié)相關(guān)實(shí)驗(yàn)方案。通過教學(xué)方法的改革，學(xué)生不僅學(xué)到了相關(guān)的基礎(chǔ)知識(shí)，還學(xué)到了科學(xué)家發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的思路和方法以及科學(xué)家為科學(xué)獻(xiàn)身的精神。另外，搜集獲取科學(xué)文獻(xiàn)的能力是從事科學(xué)研究能力的重要方面。專業(yè)外語(yǔ)閱讀能力對(duì)學(xué)生獲取知識(shí)非常重要，我們?cè)趯?dǎo)向性教學(xué)中采取了雙語(yǔ)教學(xué)的方式，結(jié)合導(dǎo)向性教學(xué)給學(xué)生布置英語(yǔ)閱讀任務(wù)，讓學(xué)生自己搜集資料，使學(xué)生既培養(yǎng)了創(chuàng)新意識(shí)也提升了搜集文獻(xiàn)的能力。通過教學(xué)方法的改進(jìn)，學(xué)生增強(qiáng)了對(duì)分子生物學(xué)的學(xué)習(xí)興趣，也提高了他們的綜合分析能力，更重要的是，通過導(dǎo)向性教學(xué)，學(xué)生逐步養(yǎng)成了獨(dú)立思考的習(xí)慣并提高了創(chuàng)新意識(shí)。

3 強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)，注重能力培養(yǎng)

分子生物學(xué)研究策略被廣泛應(yīng)用于當(dāng)今的生物學(xué)研究中，分子生物學(xué)方法在科學(xué)研究創(chuàng)新中扮演著越來(lái)越重要的作用，分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)技能的培養(yǎng)對(duì)發(fā)展學(xué)生潛能，提高畢業(yè)生質(zhì)量至關(guān)重要，在加強(qiáng)學(xué)生素質(zhì)教育與培養(yǎng)創(chuàng)新能力方面有不可替代的作用。相對(duì)于理論教學(xué)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)具有實(shí)踐性、綜合性和創(chuàng)新性的特點(diǎn)，對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和科研能力的培養(yǎng)有很大幫助。為培養(yǎng)具備較強(qiáng)科研能力的生物科學(xué)專業(yè)和生物技術(shù)專業(yè)畢業(yè)生，我們?cè)诜肿由飳W(xué)教學(xué)實(shí)踐中設(shè)置了開放性實(shí)驗(yàn)，內(nèi)容包括核酸的提取與純化、電泳分離與鑒定、分子克隆、PCR擴(kuò)增、原核表達(dá)及蛋白質(zhì)親和層析等實(shí)驗(yàn)。這些實(shí)驗(yàn)在當(dāng)今生物學(xué)研究中被廣泛應(yīng)用，掌握這些研究方法對(duì)學(xué)生科學(xué)研究能力的培養(yǎng)大有益處，我們期待學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)掌握分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本原理和基本技能。為配合實(shí)驗(yàn)課開展，在教學(xué)中我們用較大篇幅介紹基本實(shí)驗(yàn)的原理和新技術(shù)，包括生物大分子的制備技術(shù)、PCR技術(shù)、雜交技術(shù)、RNAi技術(shù)等。在教學(xué)實(shí)踐中我們發(fā)現(xiàn)學(xué)生對(duì)分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)表現(xiàn)出濃厚的興趣，參與實(shí)驗(yàn)的積極性很高。通過實(shí)驗(yàn)，學(xué)生對(duì)科學(xué)研究過程有了深刻的感性認(rèn)識(shí)，這對(duì)學(xué)生了解知識(shí)獲得的途徑和方法有很大幫助。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，我們發(fā)現(xiàn)，前期的實(shí)驗(yàn)課存在明顯的不足，主要表現(xiàn)為實(shí)驗(yàn)原理的相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)不足和實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備環(huán)節(jié)的欠缺。在前期教學(xué)實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備由教師完成，學(xué)生用教師配好的緩沖液、培養(yǎng)液進(jìn)行操作，雖然能夠獲得不錯(cuò)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，但對(duì)學(xué)生能力的培養(yǎng)不利，學(xué)生常常不了解緩沖液中各成分的作用，對(duì)培養(yǎng)液配制中需要注意的問題也缺乏了解，我們認(rèn)為這些問題涉及學(xué)生的基本素質(zhì)，關(guān)系到能力的培養(yǎng)，為此在教學(xué)中我們采取了一些針對(duì)性的措施。一方面在理論課中增加了與實(shí)驗(yàn)技術(shù)相關(guān)的基礎(chǔ)知識(shí)的介紹，如對(duì)核酸提取緩沖液、蛋白提取中的細(xì)胞裂解液等作了詳盡介紹[10-12]，通過講解使學(xué)生對(duì)變性劑、抗氧化劑、緩沖劑、離子型與非離子型表面活性劑等成分的作用有了充分的認(rèn)識(shí)與了解，對(duì)蛋白質(zhì)和核酸純化原理有了全面的掌握。另一方面，在教學(xué)環(huán)節(jié)中，我們將實(shí)驗(yàn)改為開放性實(shí)驗(yàn)，要求學(xué)生自己準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)，教師做必要的指導(dǎo)，通過這些措施使學(xué)生將分子生物學(xué)論課上學(xué)到的知識(shí)與實(shí)際操作過程相互印證。開放性實(shí)驗(yàn)使學(xué)生分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)技能得到了顯著提高，為學(xué)生獨(dú)立操作實(shí)驗(yàn)和培養(yǎng)良好的科研能力打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

4 結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)過幾年的教學(xué)實(shí)踐，我們逐漸摸索出分子生物學(xué)教學(xué)的一些方法和技巧，并通過教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法的改革激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和主動(dòng)性，不僅使他們掌握了分子生物學(xué)的基礎(chǔ)理論，更重要的是培養(yǎng)了他們發(fā)現(xiàn)問題的意識(shí)和解決問題的能力，養(yǎng)成了獨(dú)立思考的習(xí)慣，教學(xué)改革顯示出良好的效果。今后，我們還將繼續(xù)探索，讓分子生物學(xué)理論和實(shí)驗(yàn)教學(xué)在生物科學(xué)與生物技術(shù)本科生培養(yǎng)過程中發(fā)揮更大的作用。

參考文獻(xiàn)

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第2篇：分子生物學(xué)概述范文

分子生物學(xué)概述

生命是不分貴賤的，所以在食品安全這一關(guān)系到全人類的問題上，每個(gè)人都對(duì)它有特別的關(guān)注。有些不該在食品中出現(xiàn)的東西或者過量的東西，導(dǎo)致了人類或者其他生物受到了嚴(yán)重的損害，甚至影響了社會(huì)秩序的正常發(fā)展。作為一個(gè)發(fā)展中國(guó)家和一個(gè)人口大國(guó)，產(chǎn)品的制造加工是不可避免的的，食品安全問題就顯得更加重要。以往傳統(tǒng)的檢測(cè)方法不僅過程冗雜繁瑣，而且還保證不了它的安全性能，使安全檢測(cè)問題變得更加突出，應(yīng)運(yùn)而生的就是分子生物學(xué)調(diào)控下的全新技術(shù)，并被廣泛傳播。

分子生物學(xué)概念。分子生物學(xué)是通過研究生物大分子（核酸、蛋白質(zhì)）的結(jié)構(gòu)、功能和生物合成等方面來(lái)闡明各種生命現(xiàn)象的本質(zhì)。研究?jī)?nèi)容包括各種生命過程。比如光合作用、發(fā)育的分子機(jī)制、神經(jīng)活動(dòng)的機(jī)理、癌的發(fā)生等在分子水平上的展開研究的科目。

分子生物學(xué)的應(yīng)用意義。在如今的各種領(lǐng)域內(nèi)，人們合理運(yùn)用分子生物學(xué)提出了各類問題相對(duì)應(yīng)的解決方法，利用酶對(duì)底物的催化作用，利用仿生學(xué)原理，提出了各種新的想法，加快了工業(yè)生產(chǎn)的時(shí)間，提高了工業(yè)生產(chǎn)的效率，給工業(yè)的道路注入了新的方向。另外分子生物學(xué)在食品檢測(cè)方面的運(yùn)用，使食品質(zhì)量問題有了更大的進(jìn)步空間。

常見的分子生物方法在食品微生物檢測(cè)中的應(yīng)用

核酸雜交法。核酸雜交法是利用互補(bǔ)的核苷酸序列，通過沃森_克里克堿基配對(duì)形成非共價(jià)鍵，從而形成穩(wěn)定的同源或異源雙鏈分子的過程。通過各種雜交技術(shù)，以同位素標(biāo)記法標(biāo)記一段堿基序列為引導(dǎo)，帶領(lǐng)我們尋找它們獨(dú)特的性質(zhì)，去發(fā)現(xiàn)一個(gè)全新的世界。

質(zhì)粒 DNA 圖譜分型技術(shù)。該方法原本是對(duì)細(xì)菌病毒噬菌體等原核生物進(jìn)行調(diào)查研究。第一步先通過堿裂解法、煮沸法、牙簽法等各種方法抽提DNA，并通過瓊脂糖凝膠電泳的方法分離純化DNA，還要提前對(duì)不同的電泳在質(zhì)粒圖譜的引導(dǎo)下進(jìn)行觀察。如果兩個(gè)相差很大的質(zhì)粒有一樣的相對(duì)分子質(zhì)量，但限制性內(nèi)切酶具有特異性，不會(huì)造成二次傷害。質(zhì)粒存在于許多細(xì)菌以及酵母菌等生物中，是細(xì)胞染色體外能夠自主復(fù)制的很小的環(huán)狀DNA分子，可以通過雜交、結(jié)合轉(zhuǎn)移、轉(zhuǎn)導(dǎo)等方式轉(zhuǎn)移遺傳物質(zhì)，像細(xì)菌中的F因子就是一種質(zhì)粒。有一些基因位于轉(zhuǎn)座子上，即跳躍基因，是存在于染色體DNA上可以自主復(fù)制和移位的基本單位，是完全隨機(jī)的。凝膠電泳通常用于分析用途，但也可以作為制備技術(shù)，在采用某些方法檢測(cè)之前部分提純分子，

染色體 DNA 限制性內(nèi)切酶分析技術(shù)。限制性核酸內(nèi)切酶是可以識(shí)別特定的核苷酸序列，并在每條鏈定部位的兩個(gè)核苷酸之間的磷酸二酯鍵進(jìn)行切割的一類酶，經(jīng)它們切下來(lái)的DNA前段在經(jīng)過分離純化，從而得到很多線狀DNA分子，把兩個(gè)或者多個(gè)基因圖譜進(jìn)行對(duì)比觀察，就會(huì)得到結(jié)果。大部分的病原體微生物都能適用這種方法，但是一個(gè)細(xì)菌中有很多堿基序列，數(shù)量眾多且繁瑣，導(dǎo)致工作進(jìn)行的很艱難，而且有些會(huì)有一些無(wú)用的堿基序列。脈沖場(chǎng)凝膠電泳（PFGE）是一種分離大分子DNA的方法。在普通的凝膠電泳中，大的DNA分子（>10kb）移動(dòng)速度接近，很難分離形成足以區(qū)分的條帶。在脈沖場(chǎng)凝膠電泳中，電場(chǎng)不斷在兩種方向（有一定夾角，而不是相反的兩個(gè)方向）變動(dòng)。DNA分子帶有負(fù)電荷，會(huì)朝正極移動(dòng)。相對(duì)較小的分子在電場(chǎng)轉(zhuǎn)換后可以較快轉(zhuǎn)變移動(dòng)方向，而較大的分子在凝膠中轉(zhuǎn)向較為困難。因此小分子向前移動(dòng)的速度比大分子快。脈沖場(chǎng)凝膠電泳可以用來(lái)分離大小從10kb到10Mb的DNA分子。它能很好地適用于各種途徑。

第3篇：分子生物學(xué)概述范文

【關(guān)鍵詞】分子生物學(xué)技術(shù)；中藥；作用機(jī)理

中藥自古以來(lái)就是我國(guó)人民防治疾病的主要武器，對(duì)中華民族的生存與繁衍起著不可忽視的作用，長(zhǎng)期的醫(yī)療實(shí)踐累積了寶貴而豐富的經(jīng)驗(yàn)，并與中醫(yī)學(xué)共同形成了一套完整獨(dú)特的理論體系。但如何用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)語(yǔ)言闡釋其作用機(jī)理，提供科學(xué)依據(jù)，使其廣為世界接受是一重大難題。近年來(lái)，分子生物學(xué)技術(shù)的發(fā)展，不僅根本性地改變了生命科學(xué)的研究方式，也為中藥的作用機(jī)理研究提供了有力工具和良好的發(fā)展契機(jī)，使得中藥基因轉(zhuǎn)錄水平的機(jī)理研究成為可能。筆者對(duì)近10年來(lái)有關(guān)分子生物學(xué)技術(shù)在中藥基因轉(zhuǎn)錄水平作用機(jī)理研究中的應(yīng)用綜述如下。

1核酸分子雜交技術(shù)

核酸分子雜交技術(shù)是分子生物學(xué)的基本技術(shù)之一，基本原理是具有一定同源性的2條核酸單鏈在一定的條件下按堿基互補(bǔ)原則退火形成雙鏈。雜交的雙方是待測(cè)核酸序列及探針。其中將核酸提取分離后在體外與探針雜交的是印跡雜交，直接在組織細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行的是原位雜交。

中藥作用機(jī)理研究中較早常用的有RNA印跡雜交(Northernblot),點(diǎn)雜交（dotblot）和原位雜交。二仙湯是治療婦女更年期綜合征、抗衰老的名方，具溫補(bǔ)腎陽(yáng)、瀉相火、調(diào)沖任功能。廖柏松等［1］采用Northernblot對(duì)18月齡雌性大鼠下丘腦內(nèi)阿片肽的基因表達(dá)水平進(jìn)行研究，結(jié)果表明，二仙湯組β內(nèi)啡肽前體阿黑皮素原和腦啡肽原的mRNA水平明顯升高，達(dá)到未衰老前水平。沈小珩等［2］則從衰老過程抗氧化酶活性降低，且酶活性降低與其蛋白質(zhì)基因表達(dá)水平降低平行的現(xiàn)象出發(fā)，采用分子雜交等技術(shù)考察二仙湯及其拆方對(duì)超氧化物歧化酶、過氧化氫酶基因表達(dá)水平及其活性的影響。結(jié)果表明，抗氧化酶活性顯著升高，且與其mRNA表達(dá)水平升高呈平行關(guān)系,提示二仙湯抗衰老是通過增強(qiáng)抗氧化酶基因表達(dá)水平而實(shí)現(xiàn)的。海風(fēng)藤有祛風(fēng)除濕、通經(jīng)活絡(luò)的功效。韓恩吉等［3］采用Northernblot觀察它對(duì)人類神經(jīng)母細(xì)胞瘤細(xì)胞系列淀粉樣前體蛋白(βamyloidprecursorprotein,βAPP)基因表達(dá)的抑制作用。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，海風(fēng)藤選擇性地抑制βAPP基因表達(dá),為其防治阿爾茨海默病提供了一定依據(jù)。鄭欽岳等［4］應(yīng)用dotblot研究了補(bǔ)血和血方四物湯對(duì)白細(xì)胞介素6（interleukin6，IL6）mRNA表達(dá)的影響，實(shí)驗(yàn)表明,四物湯在0.01～1.00ng/mL濃度內(nèi)可使IL6mRNA的表達(dá)明顯增加。保心丸具有降脂、降低血漿內(nèi)皮素、抑制血小板聚集等作用。為進(jìn)一步闡明保心丸抗實(shí)驗(yàn)性動(dòng)脈粥樣硬化（artherosclerosis，AS）的機(jī)理,樊永平等［5］用原位雜交技術(shù)研究?jī)?nèi)皮素（endothelin，ET）和一氧化氮合酶(Nitricoxidesynthase,NOS)在AS家兔主動(dòng)脈壁的基因表達(dá)。結(jié)果證實(shí)，保心丸組ET1mRNA的表達(dá)較模型組低,而NOSmRNA較模型組高,提示保心丸調(diào)節(jié)血管內(nèi)源性NO和ET之間的平衡可能是其抗實(shí)驗(yàn)性AS的機(jī)理之一。精制血府膠囊是血府逐瘀湯的化裁精簡(jiǎn)方，其抗心肌缺血療效明顯優(yōu)于原方，為揭示其作用機(jī)制，證實(shí)其療效，王偉等［6，7］分別采用Northernblot和原位雜交等技術(shù)，研究其對(duì)于心肌缺血密切相關(guān)基因表達(dá)的影響，前者結(jié)果表明精制血府膠囊顯著提高缺血缺糖心肌細(xì)胞NOSmRNA表達(dá)水平，后者的精制血府膠囊組，ET1和內(nèi)皮素轉(zhuǎn)換酶（endothelinconvertingenzyme，ECE）1的mRNA表達(dá)較其它組明顯減少，且心肌細(xì)胞損傷也較其它組顯著減輕。因而推測(cè)精制血府膠囊可能是通過提高NOS表達(dá)、促進(jìn)NO生成及抑制ET1、ECE1的基因表達(dá)，減少ET1生成，減輕其對(duì)心肌細(xì)胞的直接損傷，發(fā)揮保護(hù)心肌細(xì)胞的作用。

Northernblot是用來(lái)測(cè)量真核生物RNA的量和大小及估計(jì)其豐度的實(shí)驗(yàn)方法，并可從大量RNA樣本中同時(shí)獲得這些信息，但需要大量的材料，受RNA降解影響大，敏感性低。dotblot的不足之處在于點(diǎn)于同一張膜上同樣的樣品雜交信號(hào)有時(shí)不穩(wěn)定，且一般要用純化的RNA樣品。原位雜交的優(yōu)勢(shì)在于可對(duì)組織細(xì)胞中的核酸進(jìn)行精確定位。核酸分子雜交是分子生物學(xué)基本技術(shù)，隨著反轉(zhuǎn)錄聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（reversetranscriptionpolymerasechainreaction，RTPCR）技術(shù)、差異顯示PCR（differentialdisplayPCR，DDPCR）、DNA陣列等優(yōu)勢(shì)技術(shù)的出現(xiàn)、逐漸成熟而應(yīng)用漸增，近5年應(yīng)用基本的分子雜交技術(shù)研究中藥作用機(jī)理的報(bào)道已少見。

2RTPCR技術(shù)

PCR是美國(guó)科學(xué)家Mullis于1983年發(fā)明的一種在體外快速擴(kuò)增特定基因或DNA序列的方法，RTPCR是從RNA擴(kuò)增cDNA拷貝的方法，即先將RNA反轉(zhuǎn)錄成cDNA，再用PCR擴(kuò)增，使其敏感性大大提高，解決了dotblot或Northernblot中目的mRNA含量太低的問題，是目前中藥機(jī)理研究中最常用的分子生物學(xué)技術(shù)，從發(fā)表的文獻(xiàn)數(shù)量可以反映出來(lái)。

這方面的研究報(bào)道包括有Gumiganghwaltang(GMGHT)抗炎機(jī)制的研究，KIMSJ等［8］研究其在小鼠腹膜巨噬細(xì)胞中的抗炎機(jī)制，結(jié)果顯示，GMGHT以劑量依賴的方式降低了脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）誘導(dǎo)的腫瘤壞死因子α（tumornecrosisfactoralpha，TNFα）,IL6和環(huán)氧酶2mRNA表達(dá)水平，推測(cè)這是GMGHT減少炎癥的重要分子機(jī)制之一。為了闡釋二仙湯治療腎陽(yáng)虛證的作用機(jī)理，鄭小偉等［9］考察了二仙湯不同時(shí)間對(duì)腎陽(yáng)虛大鼠垂體促腎上腺皮質(zhì)激素(adrenocorticotrophichormone，ACTH)基因表達(dá)的影響。結(jié)果是二仙湯可以上調(diào)垂體組織ACTH基因表達(dá)，且表達(dá)量隨用藥時(shí)間延長(zhǎng)而增加，提示上調(diào)ACTHmRNA表達(dá)是二仙湯治療腎陽(yáng)虛證的作用機(jī)理之一。β地中海貧血是一種遺傳性溶血性貧血病，補(bǔ)腎生血方具有補(bǔ)腎、益髓、生血作用，用于治療雜合子患者療效明顯。為揭示其分子機(jī)理，吳志奎等［10］采用RTPCR等技術(shù)考察了用藥者的α、β和γ珠蛋白mRNA轉(zhuǎn)錄水平。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，補(bǔ)腎生血膠囊能明顯提高β地中海貧血患者血紅蛋白（hemoglobin，Hb）和抗堿血紅蛋白（hemoglobinF），Hb珠蛋白鏈比增加，γ珠蛋白mRNA轉(zhuǎn)錄水平相應(yīng)升高，說(shuō)明補(bǔ)腎生血藥具有促進(jìn)γ珠蛋白轉(zhuǎn)錄和表達(dá)，誘導(dǎo)HbF合成作用，代償了β珠蛋白基因的缺陷。益髓生血顆粒是補(bǔ)腎生血方的顆粒劑，易杰等［11］研究了其對(duì)β地中海貧血患者造血刺激因子干細(xì)胞因子（Stemcellfactor，SCF）及人紅細(xì)胞生成素受體（erythropoietinreceptor，EPOR）mRNA表達(dá)的影響。結(jié)果顯示，治療后,外周血EPOR、SCFmRNA表達(dá)明顯增強(qiáng)，因此推測(cè)益髓生血顆粒可能是通過影響SCF以及EPORmBNA表達(dá)來(lái)促進(jìn)骨髓造血,提高Hb、紅細(xì)胞的水平,達(dá)到治療β地中海貧血的目的。陳智松等［12-14］從此方的抗衰老及中醫(yī)腎生髓理論的角度出發(fā)，分別研究其對(duì)骨髓有核細(xì)胞中誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡、促使機(jī)體衰老的原癌基因cmyc、抑制細(xì)胞凋亡的原癌基因Bcl2和造血刺激因子粒細(xì)胞巨噬細(xì)胞集落刺激因子(granulocytemacrophagecolonystimutaingfactor，GMCSF)基因表達(dá)的影響。結(jié)果表明，衰老時(shí)高表達(dá)的骨髓cmyc，明顯降低的Bcl2和GMCSF，用藥后，前者表達(dá)水平明顯下降甚至不表達(dá)，后兩者表達(dá)明顯提高。因此認(rèn)為補(bǔ)腎生血方通過抑制cmyc的表達(dá)，促進(jìn)Bcl2表達(dá)，從而抑制骨髓細(xì)胞凋亡，延長(zhǎng)細(xì)胞壽命，延緩了衰老，并結(jié)合有關(guān)的醫(yī)學(xué)成果，認(rèn)為Bcl2和GMCSF是腎生髓的本質(zhì)相關(guān)基因。凌云彪等［15］研究清熱活血補(bǔ)益方(肝纖方)對(duì)大鼠肝臟Ⅰ型前膠原mRNA的表達(dá)和膠原酶活性的影響。結(jié)果表明,以清熱活血補(bǔ)益方制備的含藥血清抑制了Ⅰ型前膠原mRNA的表達(dá)，膠原酶的活性增加。提示此方抑制Ⅰ型前膠原mRNA的表達(dá),減少膠原的合成,同時(shí)提高膠原酶的活性促進(jìn)膠原的降解,可能是其抗肝纖維化的部分機(jī)制。此外，蔡晶等［16］通過檢測(cè)雌激素受體(estrogenreceptor，ER)α和βmRNA表達(dá)量，考察了補(bǔ)腎陽(yáng)中藥羊藿和補(bǔ)腎陰中藥女貞子對(duì)雄性大鼠杏仁核和皮質(zhì)頂葉ERmRNA的調(diào)節(jié)表達(dá)差異,結(jié)果顯示，兩用藥組大鼠杏仁核、皮質(zhì)頂葉ERαmRNA表達(dá)量無(wú)明顯變化,ERβmRNA表達(dá)量都上調(diào)，且羊藿組高于女貞子組，說(shuō)明補(bǔ)腎中藥可能是通過對(duì)ERβ的調(diào)節(jié)來(lái)發(fā)揮作用。

RTPCR的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)在于RNA純度不必很高，僅少量RNA模板即能滿足實(shí)驗(yàn)所需，盡管實(shí)踐中RTPCR還遠(yuǎn)達(dá)不到理論上能檢測(cè)到單一拷貝的RNA樣品的敏感度，但遠(yuǎn)高于Northernblot。尤其適用于可獲得的mRNA數(shù)量有限和目的基因表達(dá)水平很低時(shí)測(cè)定基因表達(dá)的強(qiáng)度。只是擴(kuò)增步驟中樣品間擴(kuò)增效率的微小差異將極大地影響信號(hào)強(qiáng)度，使用內(nèi)參照可以減少這一問題，但無(wú)法徹底排除［17］。總的來(lái)說(shuō)，RTPCR是測(cè)量RNA樣品中低豐度mRNA時(shí)的最佳方法。

3DDPCR技術(shù)

1992年，梁鵬等建立了一種對(duì)不同來(lái)源的mRNA樣品用PCR技術(shù)對(duì)其中許多的cDNA基因一起進(jìn)行擴(kuò)增和顯示的實(shí)驗(yàn)方法，即DDPCR。該方法依賴2套不同類型的合成寡核苷酸引物：一套錨定反義引物與一套隨機(jī)正義引物。最后通過比較不同來(lái)源的擴(kuò)增cDNA產(chǎn)物的電泳帶譜，能夠發(fā)現(xiàn)差異表達(dá)的基因。

中藥作用機(jī)理研究中應(yīng)用DDPCR的報(bào)道有唐發(fā)清等［18］對(duì)有抗鼻咽癌作用的益氣解毒片干預(yù)鼻咽癌細(xì)胞基因表達(dá)的研究，旨在從基因選擇性表達(dá)水平探討其抗鼻咽癌的機(jī)理。結(jié)果表明,益氣解毒片在體外能抑制鼻咽癌細(xì)胞基因的表達(dá),同時(shí)誘導(dǎo)一些特異基因的表達(dá),從而抑制鼻咽癌細(xì)胞的增殖。

相比以往的方法，DDPCR技術(shù)提供了幾方面理論上的優(yōu)勢(shì)，如理論上能夠靈敏地檢測(cè)組織或細(xì)胞中表達(dá)量極低的mRNA樣品的差異表達(dá)，能鑒別特定組織或細(xì)胞來(lái)源樣品之間轉(zhuǎn)錄水平的mRNA定性和定量變化。這種優(yōu)勢(shì)同樣可體現(xiàn)在中藥機(jī)理研究中，可同時(shí)顯示中藥作用后對(duì)多種基因轉(zhuǎn)錄的不同影響，將有影響的靶基因條帶回收，再擴(kuò)增、克隆、測(cè)序，查詢確定是什么基因，是已知或未知序列，這樣就可以確定中藥起效可能源于影響那些基因轉(zhuǎn)錄。但這些優(yōu)勢(shì)目前部分還停留在理論上，還有許多技術(shù)問題有待解決，如經(jīng)DDPCR鑒定出來(lái)的超過半數(shù)的cDNA是假陽(yáng)性條帶，靶細(xì)胞的總mRNA中的一部分不能被高水平擴(kuò)增、造成丟失等［17］。盡管目前DDPCR應(yīng)用在中藥基因轉(zhuǎn)錄水平的機(jī)理研究報(bào)道還很少，但毋庸置疑，其潛力巨大。

4DNA陣列技術(shù)

DNA陣列技術(shù)是新發(fā)展起來(lái)的可同時(shí)分析數(shù)千個(gè)基因表達(dá)譜的技術(shù)。其原理同核酸分子雜交。在不同的文獻(xiàn)中的稱謂不盡相同，如基因芯片、DNA芯片、微陣列等，目前沒有明確區(qū)分，通常混用。

目前有零散的采用商用或自制微陣列研究中藥基因表達(dá)水平的報(bào)道。如周聯(lián)等［19］采用含2048個(gè)基因的小鼠基因表達(dá)譜芯片檢測(cè)黃連解毒湯及其成分黃芩苷和鹽酸小檗堿對(duì)LPS造型的小鼠脾細(xì)胞基因表達(dá)的影響，結(jié)果復(fù)方的作用明顯優(yōu)于有效成分的作用，但對(duì)具體基因表達(dá)影響的分析存在一定難度。王廣良等［20］用自制的包含24個(gè)細(xì)胞周期相關(guān)基因的cDNA微陣列，對(duì)抑制肝癌細(xì)胞增殖的4種中藥烏藥、青蒿、紫草和黃芪的抗腫瘤分子機(jī)制研究表明，4種中藥對(duì)細(xì)胞周期基因和損傷檢測(cè)點(diǎn)基因均有不同程度改變,表現(xiàn)為部分上調(diào),部分下調(diào),通過分子生物學(xué)技術(shù)進(jìn)一步驗(yàn)證了用其治療癌癥的合理性。

在中藥作用機(jī)理研究中，DNA陣列技術(shù)可以同時(shí)對(duì)使用中藥前后的數(shù)千個(gè)基因表達(dá)情況進(jìn)行比較和差異分析；且具有所需樣品的用量極少、自動(dòng)化程度高、被測(cè)目標(biāo)DNA密度高的優(yōu)點(diǎn)。但目前微陣列技術(shù)也存在許多問題，如其小型化和高通量的特點(diǎn)使得對(duì)外界和內(nèi)部的變動(dòng)都很敏感，因此宜采用取平均值并標(biāo)準(zhǔn)化操作的辦法，但目前尚無(wú)普遍認(rèn)可的規(guī)則和標(biāo)準(zhǔn)來(lái)指導(dǎo)微陣列實(shí)驗(yàn)，數(shù)據(jù)采集和分析方法及操作系統(tǒng)也存在很大不同［17］。此外，基因表達(dá)與調(diào)控研究的滯后，使得中藥機(jī)理研究中獲得的很多信息難于解釋；昂貴的制作費(fèi)用也是一個(gè)限制因素。

5展望

總體來(lái)講，中藥的作用機(jī)理研究應(yīng)是多水平的，不僅包括基因轉(zhuǎn)錄水平，也包括轉(zhuǎn)錄后、蛋白質(zhì)翻譯及翻譯后水平的調(diào)控上，對(duì)每個(gè)特定的中藥/中藥復(fù)方，可能不一定在各水平上都有影響，基因轉(zhuǎn)錄水平的機(jī)理研究主要就是考察對(duì)相關(guān)靶基因mRNA水平的改變，也是目前分子生物學(xué)技術(shù)在中藥機(jī)理研究中的主要應(yīng)用范疇。中藥尤其是中藥復(fù)方的多成分多功效決定了其很可能對(duì)基因轉(zhuǎn)錄水平有影響，已完成的研究結(jié)果已證明了這一點(diǎn)。

中藥的機(jī)理研究通過應(yīng)用分子生物學(xué)技術(shù)已深入到幾乎是最根本的基因轉(zhuǎn)錄水平，并在該水平上對(duì)中藥的療效獲得了一定解釋，但整體上還處于探索階段。已有的研究主要是應(yīng)用如核酸分子雜交、RTPCR技術(shù)等考察“單基因”的技術(shù)，應(yīng)用如DDPCR、DNA陣列等研究多基因的技術(shù)的報(bào)道較少。中藥調(diào)節(jié)機(jī)體平衡的特點(diǎn)決定了對(duì)基因轉(zhuǎn)錄的影響很可能是對(duì)多基因的協(xié)同影響，如對(duì)補(bǔ)腎生血方的系列研究已表明此方的功效與影響EPOR、SCF、cmyc、Bcl2、GMCSF基因表達(dá)有關(guān)。因此，應(yīng)用研究多基因表達(dá)的技術(shù)考察對(duì)多基因的協(xié)同影響將是未來(lái)中藥基因轉(zhuǎn)錄水平作用機(jī)理研究的主要方向。相信隨著現(xiàn)有技術(shù)的不斷發(fā)展和完善、新技術(shù)的出現(xiàn)及多種技術(shù)相結(jié)合加上疾病細(xì)胞分子水平研究的深入，復(fù)雜的中藥作用機(jī)理會(huì)逐步得到闡釋，中藥的療效和可能發(fā)現(xiàn)的新功效將從機(jī)理上獲得科學(xué)依據(jù)，為中藥獲得像西藥一樣的市場(chǎng)準(zhǔn)入權(quán)提供有力的支撐。

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第4篇：分子生物學(xué)概述范文

關(guān)鍵詞：結(jié)直腸癌；化療；新輔助化療

Progress in Chemotherapy for Colorectal Cancer

WANG Bao-hua

(Taikang People's Hospital of Henan Province,Zhoukou 461400,Henan,China)

Abstract：Chemotherapy for unresectable and postoperative recurrence and metastasis of colorectal cancer treatment is important.In recent years,with the development of modern pharmacology and modern molecular biology,chemical treatment in treating colorectal cancer is gradually improved.Chemotherapy drugs affect the mechanism of tumor cells gradually become the focus of academic circles.The essay focuses on the chemotherapy of colorectal cancer progress and overview of neoadjuvant chemotherapy.

Key words：Colorectal cancer;Chemotherapy;Neoadjuvant chemotherapy

結(jié)直腸癌是我國(guó)較常見的惡性腫瘤，近年來(lái)，隨著環(huán)境、生活方式、飲食習(xí)慣等的改變，發(fā)病率呈逐年不斷增長(zhǎng)的趨勢(shì)。化療作為治療腫瘤的主要方法，可有效地殺死或者抑制結(jié)直腸癌患者的腫瘤細(xì)胞，對(duì)于減少術(shù)后的復(fù)發(fā)率，防止腫瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)移具有重要意義。通過目前的化療方案治療，75%的結(jié)直腸癌患者術(shù)后3年無(wú)復(fù)發(fā)，50%晚期結(jié)直腸癌患者生存期達(dá)2年[1]。在進(jìn)展性結(jié)直腸癌中，各種有效的新藥已進(jìn)入了輔助治療的領(lǐng)域。卡培他濱與放射治療的聯(lián)合使用作為局部進(jìn)展期低位直腸癌的新輔助治療,可使腫瘤達(dá)到降期，從而提高手術(shù)切除率和保肛成功率，并使局部復(fù)發(fā)率降低且無(wú)腫瘤進(jìn)展的發(fā)生。總之，化學(xué)治療在結(jié)直腸癌的綜合治療中已占有越來(lái)越重要的地位。

1結(jié)直腸癌化療進(jìn)展

1.1結(jié)直腸癌化療變遷近幾年來(lái)，隨著對(duì)腫瘤生物學(xué)認(rèn)識(shí)的不斷增加和治療手段的不斷創(chuàng)新，結(jié)直腸癌的化療從過去單一的FAM方案轉(zhuǎn)變成現(xiàn)在以5-FU/CF為主的多方案及多途徑的治療方法，包括介入治療、腹腔灌注治療等區(qū)域性治療。5-FU/CF方案被證明是目前較為有效的治療方案[2,3]，而且化學(xué)治療的副作用明顯減輕。近幾年，由于新藥的不斷問世，單獨(dú)使用5-FU藥物進(jìn)行輔助化療的機(jī)會(huì)已經(jīng)越來(lái)越少。奧沙利鉑為第三代鉑類藥物，與5-FU聯(lián)合使用有協(xié)協(xié)調(diào)作用。5-FU/LV方案中加入奧沙利鉑輔助治療結(jié)直腸癌能夠明顯改善Ⅱ期結(jié)腸癌的預(yù)后，復(fù)發(fā)率下降20%。

1.2結(jié)直腸癌的靶向藥物治療以細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)過程中各種生物酶、受體、基因?yàn)榘悬c(diǎn)，篩選出有效抗癌組分，通過"轉(zhuǎn)譯性研究"，轉(zhuǎn)化為臨床應(yīng)用的分子靶向治療藥物，已成為當(dāng)下腫瘤治療的熱點(diǎn)[4]。近年來(lái)，隨著分子生物學(xué)技術(shù)的不斷提高和對(duì)發(fā)病機(jī)制從細(xì)胞、分子水平的進(jìn)一步認(rèn)識(shí)，新的靶點(diǎn)治療藥物不斷出現(xiàn)，包括表皮生長(zhǎng)因子受體（EGFR）抑制劑、環(huán)氧合酶（COX-2）抑制劑和血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子抑制劑（VEGF）等，其中EGFR和VEGF是重要的血管形成抑制因子，也是近年來(lái)的研究熱點(diǎn)，在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中顯示了強(qiáng)有力的抗腫瘤活性而不產(chǎn)生耐藥[5]。前期研究發(fā)現(xiàn)內(nèi)皮抑素能抑制大腸癌新生血管形成，誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡，使殘存腫瘤細(xì)胞進(jìn)入休眠狀態(tài)。隨著癌癥分子生物學(xué)的深入研究，可供臨床研究和應(yīng)用的分子靶點(diǎn)藥物越來(lái)越多，對(duì)這些新藥以及新藥與傳統(tǒng)化療、放療合用的療效及不良反應(yīng)必須進(jìn)行嚴(yán)格的觀察和評(píng)價(jià)。遵照詢證醫(yī)學(xué)的原則進(jìn)行臨床篩選，從中找出理想的藥物及其最佳用法，以開辟結(jié)直腸癌治療的新途徑。

2新輔助化療

新輔助化療也稱術(shù)前化療或早期化療，指惡性腫瘤在局部治療（手術(shù)或放療）之前給予的全身化療。新輔助化療的應(yīng)用，使得有可能通過特定的根治手術(shù)對(duì)不可切除的原發(fā)癌進(jìn)行治療，或者可能縮小可切除癌灶的手術(shù)切除范圍。新輔助化療是綜合治療策略的新進(jìn)展，主要采取介入化療和配合術(shù)前放療使腫塊縮小，減少周圍組織黏連，提高中下段直腸癌保肛手術(shù)的成功率。術(shù)前接入的方法是股動(dòng)脈穿刺，插入導(dǎo)管靜茹腸系膜動(dòng)脈，越過乙狀結(jié)腸動(dòng)脈，到達(dá)直腸上動(dòng)脈后注射5-FU(1g)、CDDP(80mg)、ADM(60mg)、絲裂霉素（MCC 10mg）。介入治療后可以緩解患者癥狀，腫塊縮小、變軟，從而提高手術(shù)的可行性和安全性。從而提高RO切除率并降低局部復(fù)發(fā)率。也有研究表明，與新輔助放療相比，新輔助化療的病理學(xué)完全緩解率更高[6]。隨著直結(jié)腸癌的治療的研究與發(fā)展，新輔助化療手段逐漸在近些年來(lái)的直結(jié)腸癌治療中嶄露頭角，并且在直腸癌的預(yù)后中顯示出極大的作用，效果顯著[7]。

3結(jié)論

綜上所述，數(shù)十年來(lái)在結(jié)直腸癌化療領(lǐng)域的取得了長(zhǎng)足的發(fā)展。化療不僅有效減少Ⅱ、Ⅲ期患者術(shù)后的復(fù)發(fā)率，而且延長(zhǎng)了晚期患者的生存期、改善了生活質(zhì)量。后期的治療研究仍將以優(yōu)化化療方案、提高治療效果、減輕化療導(dǎo)致的毒副作用為主，并針對(duì)各個(gè)患者的具體情況施以治療。新一代藥物的不斷研發(fā)及新的聯(lián)合應(yīng)用方案的試用為結(jié)直腸癌患者的治療提供了更多的希望，也明顯的提高了化學(xué)治療在大腸癌治療中的地位。相信不久的將來(lái)，隨診腫瘤基礎(chǔ)理論的不斷進(jìn)步和腫瘤分子生物學(xué)的不斷發(fā)展，結(jié)直腸癌的治療將會(huì)走向更加具有針對(duì)性與預(yù)見性的個(gè)性化治療時(shí)代。

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第5篇：分子生物學(xué)概述范文

本書以2004年9月在倫敦帝國(guó)理工學(xué)院舉辦的“干細(xì)胞修復(fù)與再生專題研討會(huì)”講義為基礎(chǔ)，內(nèi)容涵蓋了當(dāng)今在基礎(chǔ)干細(xì)胞生物學(xué)、干細(xì)胞操作以及干細(xì)胞治療的臨床應(yīng)用等領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。

全書共16章。第1章概述干／祖細(xì)胞生物學(xué)的基本觀點(diǎn)與最新研究進(jìn)展；第2章介紹不對(duì)稱分裂原理在成體干細(xì)胞的鑒別與擴(kuò)增方面的應(yīng)用；第3章介紹造血干細(xì)胞的形成與定向分化的轉(zhuǎn)錄調(diào)控；第4章介紹出生后新血管形成過程中內(nèi)皮祖細(xì)胞、生長(zhǎng)因子和細(xì)胞外基質(zhì)分別發(fā)揮的作用；第5章介紹干細(xì)胞的位點(diǎn)特異性重組基因工程改造；第6章從動(dòng)力學(xué)角度介紹造血干細(xì)胞自我更新、分裂以及植入體內(nèi)后發(fā)生的變化，同時(shí)概述了實(shí)驗(yàn)血液學(xué)和造血干細(xì)胞移植的發(fā)展歷程；第7章介紹干細(xì)胞與組織工程已取得的成就和面臨的挑戰(zhàn)；第8章介紹人胚胎間充質(zhì)干細(xì)胞的特性，以及在產(chǎn)前診斷和基因治療等方面的應(yīng)用；第9章介紹基因修飾間充質(zhì)干細(xì)胞在再生治療方面的應(yīng)用；第10章介紹源于胚胎干細(xì)胞的心肌細(xì)胞的藥理學(xué)特性表征；第11章介紹成體干細(xì)胞在心臟細(xì)胞替代治療方面的應(yīng)用；第12章介紹胰臟與肝臟的再生；第13章介紹肝外干細(xì)胞在肝臟再生與修復(fù)方面的應(yīng)用；第14章概述胚胎干細(xì)胞誘導(dǎo)分化β胰島細(xì)胞的研究歷程；第15章概述干細(xì)胞移植臨床應(yīng)用前的審核步驟與標(biāo)準(zhǔn)以及主要應(yīng)用領(lǐng)域；第16章介紹應(yīng)用于移植后干細(xì)胞體內(nèi)示蹤的核磁共振成像技術(shù)與對(duì)比劑。

本書的內(nèi)容以研究進(jìn)展和存在的問題為主，沒有對(duì)基礎(chǔ)理論與概念做系統(tǒng)講解，貼近干細(xì)胞研究領(lǐng)域的前沿，可供對(duì)干細(xì)胞領(lǐng)域有一定了解的基礎(chǔ)生物學(xué)、分子生物學(xué)、發(fā)育生物學(xué)、生物醫(yī)學(xué)工程、臨床醫(yī)學(xué)等相關(guān)專業(yè)的研究人員、教師、研究生和高年級(jí)學(xué)生參閱。

第6篇：分子生物學(xué)概述范文

[摘 要] 為了能快速、有效、準(zhǔn)確地克隆出有意義的基因,本文就常用的三種基因克隆方法,即差異顯示PCR、抑制性消減雜交、PAP-PCR,從其原理、應(yīng)用、優(yōu)越性、主要缺陷等幾方面進(jìn)行了簡(jiǎn)要概述。這些方法為中醫(yī)、針刺治療各種疾病過程中有關(guān)的基因差異表達(dá),以及有關(guān)基因分子克隆提供有效的分子生物學(xué)工具。

[主題詞] 針灸原理;基因表達(dá);克隆,分子;聚合酶鏈反應(yīng)ComparisonamongThreeDifferentialExpressionGeneCloningMethodsZhangXue

chao,SunGuojie(HubeiCollegeofTCM,Wuhan430061)[Abstract] Theprinciple,application,advantagesanddisadvantagesofthecommonlyusedthreecloninggenemethods,i.e.,differentialdisplayreversetranscriptasePCR(DDRTPCR),suppressionsubtractivehybridization(SSH)andRNAarbitrarilyp

rimedPCR(RAPPCR)arebrieflyintroductedinordertoclonesignificantgenesrapidly,effectivelya

ndaccurately.Thesemethodsprovideeffectivemolecularbiologictoolsfordifferent

ialexpressionofgeneandmolecularcloningofgeneintreatmentofdiseaseswithtraditional

Chinesemedicineandacupuncturemoxibustion.

[Keywords]AcupMoxMechanism;GeneExpression;Cloning,Molecular;PolymeraseChainReaction

高等生物大約有100000個(gè)不同的基因,但在生物體內(nèi)任一細(xì)胞中只有15%的基因得以表達(dá)。而這大約15000個(gè)基因的表達(dá)是按時(shí)間和空間順序有序地進(jìn)行著,這種表達(dá)方式即為基因的差別表達(dá)(differentialexpression)[1]。生物體表現(xiàn)出各種各樣的特性,主要是其基因表達(dá)的差異引起的。基因差異表達(dá)的變化有兩種,即新出現(xiàn)的基因表達(dá)與表達(dá)量差異的基因表達(dá)。由于基因表達(dá)的變化是調(diào)控細(xì)胞生命活動(dòng)過程的核心機(jī)制,通過比較同一類細(xì)胞在不同生理狀態(tài)下或在不同生長(zhǎng)發(fā)育階段的基因表達(dá)差異,可為分析生命活動(dòng)過程提供重要信息。當(dāng)前,人類基因組研究的重心正在由“結(jié)構(gòu)”向“功能”轉(zhuǎn)移,一個(gè)以基因組功能研究為主要內(nèi)容的所謂“后基因組時(shí)代”(postgenomics),即功能基因組(functionalgenomics)時(shí)代即將到來(lái),這就決定了尋找差異表達(dá)基因成為分子生物學(xué)的研究熱點(diǎn)之一。

目前已有針灸科研工作者從分子生物學(xué)水平探討針灸治療各種疾病的可能機(jī)理。有實(shí)驗(yàn)[2]報(bào)道針刺翳風(fēng)等穴位面神經(jīng)組織中NT3及TrKCmRNA表達(dá)增加;針刺后癲癇大鼠海馬內(nèi)nNOSmRNA和iNOSmRNA增加[3];針刺可調(diào)節(jié)CCK8mRNA、THmRNA、SOMmRNA、cfos\cjunmRNA、CGRPmRNA的增減[4]。為適應(yīng)當(dāng)前醫(yī)學(xué)的發(fā)展,為滿足針灸科研工作者分子生物學(xué)研究的需要,本文對(duì)差異顯示PCR、抑制性消減雜交及RNA任意引物PCR三種常用的差異基因篩選法,分別從其基本原理、過程、應(yīng)用范圍及優(yōu)缺點(diǎn)等作一個(gè)簡(jiǎn)介。

1 差異顯示PCR(differentialdisplayreversetranscriptasePCR,DDRTPCR)

該方法是自1992年由Liang和Pardee建立起來(lái)的[1],后經(jīng)多年改進(jìn),目前已被廣泛的使用。它已較成功地用于胚胎發(fā)生[5]、腦發(fā)育[6]、生長(zhǎng)因子激活與抑制、信號(hào)傳導(dǎo)[7]、癌癥[8]等有關(guān)的基因的鑒定與克隆。其主要原理是:利用mRNAs結(jié)尾處的多聚腺苷酸[poly(A)]結(jié)構(gòu),在其3｀端設(shè)計(jì)如5｀T11CA排列樣的錨定引物,該引物可與mRNAs總數(shù)的十二分之一[即poly(A)前面2個(gè)堿基為TG的mRNA]結(jié)合,從而使這部分基因得到逆轉(zhuǎn)錄;而一套(即T11MN,N代表任意堿基,M為除T外的其他三種堿基,共12條)引物可將全部mRNA得到擴(kuò)增。在其5｀端再設(shè)計(jì)一些任意堿基序列的引物,就可使不同長(zhǎng)度的基因得到擴(kuò)增。

DDRTPCR包括3個(gè)基本步驟:①用一套錨定引物反轉(zhuǎn)錄樣本mRNA為cDNA;

②用一套隨機(jī)圖1DDRT-PCR過程引物和錨定引物擴(kuò)增cDNA;③電泳分離產(chǎn)生PCR片段。由圖1可知,條帶2、5分別為不同組織A、B所特有。將差別表達(dá)條帶進(jìn)行回收、鑒定分析,即可獲得差異表達(dá)的目的基因。

DDRTPCR具有簡(jiǎn)便、快捷、所需起始材料少;由于PCR技術(shù)的應(yīng)用,使得低豐度mRNA的篩選成為可能;可同時(shí)對(duì)多個(gè)樣本進(jìn)行比較;可檢測(cè)基因的上游調(diào)節(jié)和下游調(diào)節(jié)。但其缺點(diǎn)是假陽(yáng)性條帶太多,有時(shí)甚至高達(dá)85%[9],而且重復(fù)性差;獲得的差異片段較短,因而在Northernblot檢測(cè)時(shí)往往得不到雜交信號(hào)。

2 抑制性消減雜交(suppressionsubtractivehybridization,SSH)

消減雜交最早由Lamar和Palmer于1984年報(bào)道[10],后經(jīng)多年的改進(jìn),它已發(fā)展為許多基因克隆方法的基礎(chǔ),SSH就是其中之一[11]。該方法運(yùn)用雜交動(dòng)力學(xué)原理,即豐度高的單鏈cDNA在退火時(shí)產(chǎn)生同源雜交速度快于豐度低的單鏈cDNA,并同時(shí)利用鏈內(nèi)退火優(yōu)先于鏈間退火的特性,從而選擇性地抑制了非目的片段的擴(kuò)增。其基本過程(見圖2)為將tester(樣本)mRNA和driver(參照)mRNA分別逆轉(zhuǎn)錄為cDNA,用4堿基識(shí)別酶(RsaI)酶切兩種cDNA產(chǎn)生平端片段;testercDNA分別接上adapter(接頭)1及adapter2并與過量的經(jīng)RsaI酶消化的driver樣本雜交。引物設(shè)計(jì)在adapter上,這樣僅使具有差異表達(dá)的片段成為PCR的模板,同時(shí)接頭上含有啟動(dòng)子序列及限制性內(nèi)切酶識(shí)別位點(diǎn),為以后連接克隆載體和測(cè)序提供方便。經(jīng)過重復(fù)消減雜交以便減少非特異性片段的擴(kuò)增,使得差異表達(dá)的目的基因片段得到大量富集。

該方法具有高度的靈敏性、假陽(yáng)性率低、分離的差異條帶多。然而其僅能比較成對(duì)RNA群體間差異表達(dá)的基因,起始材料要求較多、對(duì)小片段缺失的樣本無(wú)法檢出,由于稀有mRNA不適合雜交動(dòng)力學(xué)而使這部分基因漏掉,通過使用driver序列和tester序列徹底雜交的扣除方法可以避免非差異表達(dá)的序列,但副作用是使那些不按“全或無(wú)”模式表達(dá)的基因之間的明顯差異變化變得模糊,并還存在adapter與cDN段的連接效率問題等。但SSH仍不失是目前較有效的克隆目的基因的方法之一[12,13]。

3 RNA任意引物PCR(RNAarbitrarilyprimedPCR,RAPPCR)

RAPPCR方法與DDRTPCR同時(shí)報(bào)道[14],其基本原理也較為一致。但其具體使用方法與DDRTPCR不同。首先,用任意引物在RNA模板和其配對(duì)最好的位點(diǎn)進(jìn)行反轉(zhuǎn)錄合成第一鏈cDNA或者在反轉(zhuǎn)錄的第一步即加入5｀隨機(jī)引物與3｀錨定引物,如果RNA具有6～8個(gè)堿基與該5｀引物的3｀端相匹配,則該隨機(jī)引物同樣能引導(dǎo)cDNA第一鏈的合成。這樣,通過兩種引物的反轉(zhuǎn)錄即可以研究所有RNA,包括開放閱讀框(openreadingframe,ORF)。第二鏈?zhǔn)窃谌我庖锼业降淖罴雅鋵?duì)位點(diǎn)起始合成。在擴(kuò)增序列引物和模板配對(duì)比較差的一端,可以由極好配對(duì)的另一端得到補(bǔ)償。以上的結(jié)果是收集了在3｀和5｀端側(cè)翼有和任意引物相同的序列(互補(bǔ)的序列)的基因片段。這些片段可作為模板進(jìn)行謹(jǐn)性的PCR擴(kuò)增,最終得到與基因組DNA指紋(DNAfingerprinting)相似的指紋。因此該方法也稱為RNA指紋技術(shù)(RNAfingerprintingtechnique)。凝膠電泳可以顯示全部PCR產(chǎn)物,再?gòu)闹谢厥詹町惐磉_(dá)的基因片段,進(jìn)行克隆、測(cè)序及功能分析。其基本步驟如圖3。圖中條帶A、C為組織1或2特有的,B為不同組織表達(dá)量差異的條帶。圖3RAP-PCR基本過程

該技術(shù)經(jīng)過多年的應(yīng)用和改進(jìn),利用此方法有人已成功的尋找到一種新的神經(jīng)膜蛋白基因[15]、并在某些疾病相關(guān)基因[16]、信號(hào)傳導(dǎo)相關(guān)的調(diào)節(jié)基因等方面得到廣泛的應(yīng)用[17～19]。有實(shí)驗(yàn)表明,RAPPCR在一定的反應(yīng)條件下,重復(fù)性相當(dāng)好,可達(dá)90%。RNA的濃度、DNA的污染等均對(duì)結(jié)果無(wú)明顯影響;組間條帶的亮度差異在20%以上即可定為基因的差異表達(dá)[20]。與DDRTPCR、SSH比較,該方法有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn):首先,RAPPCR可以同時(shí)比較2個(gè)以上的RNA樣本,并且來(lái)自各式各樣的調(diào)控種類的基因能直接克隆。因此,對(duì)于任何被觀察到的差異片段,能分析許多因素的影響。其次,以PCR為基礎(chǔ)的RNA指紋分析方法另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是可以在幾天內(nèi)產(chǎn)生結(jié)果,而不像DDRTPCR及SSH那樣需要許多步驟,花幾周時(shí)間。再次,由于長(zhǎng)序列隨機(jī)引物的應(yīng)用大大降低了假陽(yáng)性條帶的出現(xiàn)。另外,RAPPCR靈敏高、起需起始材料少。盡管RAPPCR具有諸多的優(yōu)點(diǎn),但該方法需要較高的變性溫度和較低的離子強(qiáng)度;并且隨機(jī)引物并非選擇性擴(kuò)增的專一目標(biāo),有可能正好在某一類基因的保守區(qū)或分散的基因重復(fù)序列區(qū),這樣有可能只擴(kuò)增這一類基因。象其他方法一樣,RAPPCR電泳產(chǎn)物的回

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第7篇：分子生物學(xué)概述范文

關(guān)鍵詞 桑樹育種；研究概況；育種方法；品種；發(fā)展方向

中圖分類號(hào) S888.31 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-5739（2014）05-0289-01

桑樹優(yōu)良品種是重要的蠶業(yè)生產(chǎn)資料，桑葉產(chǎn)量及其品質(zhì)與養(yǎng)蠶收成、經(jīng)濟(jì)效益密切相關(guān)，是奪取蠶繭豐收、增加蠶業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的物質(zhì)基礎(chǔ)，要提高桑園的生產(chǎn)能力，重要的是選擇優(yōu)良品種栽培。因此，桑樹育種領(lǐng)域的研究歷來(lái)為蠶業(yè)界所重視。近30年來(lái)，我國(guó)桑樹育種研究取得了重要的成就，各蠶區(qū)已培育了一大批優(yōu)良桑品種。隨著生物工程研究的發(fā)展和多種育種手段的應(yīng)用，桑樹育種技術(shù)發(fā)展迅速[1]。現(xiàn)將近年來(lái)桑樹育種的研究概況綜述如下，并對(duì)桑樹育種未來(lái)的研究發(fā)展方向進(jìn)行初步探討。

1 我國(guó)桑樹育種研究概況

建國(guó)初期，我國(guó)即已開展了大規(guī)模的地方品種選育工作，先后育成了湖桑32號(hào)、湖桑7號(hào)、湖桑197號(hào)、桐鄉(xiāng)青、火桑、早青桑、蠶專四號(hào)等桑樹品種，其中湖桑32號(hào)、湖桑7號(hào)等系列品種由于具有產(chǎn)量高、適應(yīng)性廣的優(yōu)良特性，在全國(guó)逾20個(gè)省區(qū)得到推廣，種植面積約占全國(guó)桑園面積的40%[2]。從20世紀(jì)80 年代起，通過全國(guó)蠶桑品種審定委員會(huì)審定，農(nóng)業(yè)部批準(zhǔn)的新桑品種有紅星五號(hào)、華明桑、農(nóng)桑14、農(nóng)桑12、育711、7707等30余個(gè)，目前我國(guó)優(yōu)良桑品種普及率超過達(dá)80%，基本實(shí)現(xiàn)了桑樹品種良種化[3-4]。

1.1 雜交育種

我國(guó)學(xué)者利用有性雜交育種技術(shù)，在對(duì)豐產(chǎn)性狀遺傳規(guī)律、雜交親本選配、授粉技術(shù)以及雜交后代選擇方法等方面深入研究的基礎(chǔ)上，先后育成了育2號(hào)、育151號(hào)、育711、育721、農(nóng)桑系列、強(qiáng)桑1號(hào)、豐田5號(hào)、川981、皖桑1號(hào)、皖桑2號(hào)[5]等一系列桑樹新品種，這些品種都具有產(chǎn)葉量高、抗病性強(qiáng)的特點(diǎn)。利用種間雜交組配特殊性狀是雜交育種技術(shù)的優(yōu)勢(shì)所在；同時(shí)，應(yīng)用雜交桑F1代，可通過有性繁殖進(jìn)行桑苗繁殖，縮短育苗時(shí)間。

1.2 誘變育種

在桑樹誘變育種方面，隨著對(duì)誘變機(jī)理、誘變技術(shù)及鑒定技術(shù)的深入研究，近20年來(lái)有關(guān)人工誘變的成功報(bào)道較多。20世紀(jì)80年代以后，人工誘變多倍體與有性雜交育種相結(jié)合，在桑樹品種選育上取得了突破性的進(jìn)展，已育成了嘉陵16號(hào)、嘉陵25號(hào)、大中華 、粵桑3號(hào)等三倍體品種，這些品種不僅具有高產(chǎn)、抗病性強(qiáng)的特征，而且葉質(zhì)特別優(yōu)良。

1.3 多倍體育種

選育三倍體、四倍體等多倍體桑品種是以改良桑葉品質(zhì)、提高桑葉產(chǎn)量為主要目標(biāo)的桑品種改良的重要途徑。楊今后等[6]總結(jié)了多倍體桑的性狀、人工誘導(dǎo)四倍體的方法，有利于桑多倍體育種研究的進(jìn)行。而且近年來(lái)我國(guó)在多倍體種質(zhì)資源研究和多倍體育種等方面也有突破性進(jìn)展，常用的方法有γ射線處理、秋水仙堿處理和激光處理。利用人工誘導(dǎo)方法培育的四倍體材料逾100份，人工三倍體桑品種嘉陵16號(hào)、大中華、粵桑2號(hào)（雜優(yōu)組合）的出現(xiàn)也開創(chuàng)了我國(guó)三倍體桑品種的新紀(jì)元[7]。且這些生產(chǎn)上廣泛應(yīng)用的多倍體桑品種材料一般都高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗逆性強(qiáng)，有利于提高桑葉的產(chǎn)量和質(zhì)量。

1.4 組織培養(yǎng)快繁育種

植物組織培養(yǎng)技術(shù)為桑樹優(yōu)良品種快速繁殖、桑樹無(wú)毒苗繁殖以及桑樹遺傳工程品種改良等提供了解決方法和技術(shù)基礎(chǔ)[8-9]。桑樹組織培養(yǎng)研究雖然起步較晚，但發(fā)展迅速，也取得了很好的研究進(jìn)展[10-12]。冬芽、頂芽或腋芽均可作為培養(yǎng)材料，切取莖尖部分，經(jīng)初代培養(yǎng)、繼代增殖、生根移栽等一系列過程而再生植株[13]。桑樹組培快繁技術(shù)的發(fā)展為試管苗大量繁殖、工廠化育苗和桑種質(zhì)資源保存工作的開展奠定了基礎(chǔ)。

2 桑樹育種方法發(fā)展方向

2.1 常規(guī)雜交育種

我國(guó)桑樹品種資源豐富，通過有組織、有計(jì)劃的桑樹品種資源調(diào)查和統(tǒng)計(jì)，目前已整理出我國(guó)各類桑樹品種資源的數(shù)量與分布。可以利用資源作親本，進(jìn)行雜交育種選育新品種。目前，常用的優(yōu)良品種大多是通過常規(guī)系統(tǒng)選育或雜交選育而來(lái)的。堅(jiān)持用常規(guī)育種方法與現(xiàn)代科學(xué)育種方法相結(jié)合的方式開展桑樹育種工作，提高桑樹育種效率。

2.2 分子生物學(xué)技術(shù)育種

利用分子生物學(xué)技術(shù)通過定向?qū)胗嘘P(guān)目的基因的方法，有目標(biāo)地進(jìn)行高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)、高抗等優(yōu)良性狀的篩選，改變傳統(tǒng)的盲目雜交與大量篩選的育種方式，提高育種效率。例如利用桑樹原生質(zhì)體培養(yǎng)獲得植株，可將抗菌肽基因?qū)肷涠玫娇骨嗫莶〉纳渲仓闧8]；通過分子標(biāo)記技術(shù)輔助育種可以篩選高產(chǎn)基因、抗逆基因和抗病抗蟲基因，創(chuàng)造出高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、多抗的新品種[14]。隨著重組DNA技術(shù)、外源基因?qū)氲确肿由飳W(xué)技術(shù)在桑樹育種方面的深入應(yīng)用，使得桑樹育種和桑樹品種改良得到了突破性的發(fā)展。

2.3 細(xì)胞工程育種

我國(guó)桑的芽尖、花藥組織培養(yǎng)以及單倍體植株早在 20世紀(jì)80 年代就已培育成功，由花藥、花粉培育成單倍體，再加倍后育成桑純系[11]，今后各項(xiàng)細(xì)胞工程技術(shù)在桑樹育種方面的廣泛應(yīng)用，將進(jìn)一步推動(dòng)細(xì)胞工程桑樹育種技術(shù)的發(fā)展。運(yùn)用細(xì)胞工程育種技術(shù)完善桑樹育種過程中的染色體加倍和優(yōu)化花培技術(shù)，從而提高綠苗誘導(dǎo)效率，促進(jìn)優(yōu)良桑苗規(guī)模化發(fā)展。

雖然常規(guī)育種方法存在周期長(zhǎng)、效率低的問題，但傳統(tǒng)育種方法作為桑樹育種的基礎(chǔ)，永遠(yuǎn)無(wú)法被取代，應(yīng)處理好開展生物技術(shù)研究與常規(guī)育種之間的關(guān)系。生物技術(shù)育種方法應(yīng)與常規(guī)育種方法相互補(bǔ)充應(yīng)用，將常規(guī)育種方法與組織培養(yǎng)、分子生物學(xué)、基因工程以及細(xì)胞工程等多種生物技術(shù)相結(jié)合是桑樹育種技術(shù)發(fā)展的主要方向[15]。

3 桑樹品種發(fā)展方向

3.1 高產(chǎn)多抗品種

高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、多抗是桑樹育種工作的三大目標(biāo)，需加強(qiáng)對(duì)種質(zhì)資源的深入評(píng)價(jià)，發(fā)掘優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)抗病種質(zhì)、優(yōu)良多倍體種質(zhì)、種繭育專用種質(zhì)、優(yōu)質(zhì)抗源等特異性種質(zhì)以滿足需求。同時(shí)，為了降低生產(chǎn)成本，從栽桑工作方面考慮，應(yīng)該向密植化種植、采收機(jī)械化、多回育化等方向發(fā)展。

3.2 特殊用途桑品種

隨著我國(guó)蠶桑生產(chǎn)的快速發(fā)展，對(duì)桑種質(zhì)呈多元化需求，應(yīng)積極開展特殊用途桑品種的選育工作，如飼料桑、果桑、觀賞桑等。通過研究桑樹品種間桑葉活性成分及組織結(jié)構(gòu)的差異，育成飼料效率高的新桑品種，收集培育椹多、籽少、味佳的果用種質(zhì)。

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第8篇：分子生物學(xué)概述范文

關(guān)鍵詞：榕樹與榕小蜂共生體系；線蟲；種類鑒定

中圖分類號(hào)：Q961 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-0432（2012）-04-0245-3

榕屬植物（Ficus spp.）統(tǒng)稱榕樹，俗名無(wú)花果，為被子植物門雙子葉植物綱蕁麻目桑科榕屬的植物統(tǒng)稱，廣泛分布在熱帶和亞熱帶地區(qū)，是熱帶雨林生態(tài)系統(tǒng)中一類關(guān)鍵樹種[1,2]，目前全世界大約有750種[3] ，為高等植物中最大的屬之一。我國(guó)榕樹資源豐富，有98種[4]，主要分布于華南地區(qū)和云南等省份。榕樹花序?yàn)殡[頭花序，每一種榕樹專一地由一種榕小蜂傳粉，極少例外。榕小蜂隸屬昆蟲綱膜翅目小蜂總科榕小蜂科（Hymenoptera：Chalcidoidea：Agaonidae）[5,6]。按照是否為榕樹傳粉，榕小蜂分為傳粉榕小蜂和非傳粉榕小蜂。榕樹與傳粉榕小蜂共生，榕果為傳粉榕小蜂提供生長(zhǎng)發(fā)育的環(huán)境和條件，傳粉榕小蜂為榕樹傳粉，二者的繁衍都離不開對(duì)方[6]。這種特獨(dú)的繁殖系統(tǒng)和傳粉昆蟲榕小蜂間構(gòu)成了一個(gè)十分獨(dú)特的且專一性很強(qiáng)的互利共生體系[7]，這種共生關(guān)系已發(fā)展到一對(duì)一、不可互缺的高級(jí)階段，在形態(tài)、生理、生態(tài)、行為等各方面已全面適應(yīng)[8]，是動(dòng)植物間歷史悠久，關(guān)系密切的協(xié)同進(jìn)化模式系統(tǒng)[9]。近幾十年來(lái)榕樹與榕小蜂協(xié)同進(jìn)化的研究是國(guó)際上研究植物—昆蟲相互作用的一個(gè)熱點(diǎn)。有趣的是，人們?cè)谘芯块艠渑c榕小蜂協(xié)同進(jìn)化的同時(shí)，發(fā)現(xiàn)在榕樹與榕小蜂所處的共生體系中，除榕樹和榕小蜂外還涉及線蟲，這些線蟲與傳粉榕小蜂密切相關(guān)且存在明顯的種的專化性[10]。

1 榕樹與榕小蜂共生體系中線蟲種類多樣性研究現(xiàn)狀

1864年Gasparrini首先報(bào)告了榕小蜂和線蟲之間的聯(lián)系[11]，當(dāng)時(shí)他描述了一種裂嚙滑刃線蟲Schistonchus caprifici（Gasparrini，1864）[12]，與無(wú)花果（Ficus. carica）的傳粉榕小蜂Blastophaga psenes L.（Gasparrini，1864）有某種聯(lián)系[13]。Martin等[14]在研究非洲榕樹時(shí)認(rèn)為榕樹也許與各種各樣的線蟲有關(guān)，包括Schistonchus（Cobb 1927），但缺乏分類學(xué)細(xì)節(jié)。20世紀(jì)80年代至今美國(guó)佛羅里達(dá)大學(xué)Giblin-Davis領(lǐng)導(dǎo)的研究小組對(duì)美國(guó)及中、南美洲榕樹與榕小蜂共生體系中線蟲進(jìn)行了系統(tǒng)的調(diào)查研究，發(fā)現(xiàn)相關(guān)線蟲有3個(gè)屬：Schistonchus，Parasitodiplogaster和Tylaselvia，描述和鑒定了6個(gè)種[15-17]。另外，該研究小組還發(fā)現(xiàn)處于不同生態(tài)系統(tǒng)中的北美洲與南美洲相關(guān)線蟲存在一定的相似性和差異性。澳大利亞Davies領(lǐng)導(dǎo)的研究小組的研究結(jié)果表明，澳大利亞榕樹與榕小蜂共生體系中線蟲至少有2個(gè)屬，其中1個(gè)是Schistonchus，另1個(gè)是Teratodiplogaster[18]，描述和鑒定了Schistonchus的4個(gè)種[19,28,41]，Teratodiplogaster的一個(gè)種[18]。Kumari和 Reddy[20]，Reddy和Rao[21]及Anand[22]分別描述和鑒定了1個(gè)印度榕樹的相關(guān)線蟲種。Vovlas等[23]描述和鑒定了1個(gè)非洲榕樹的相關(guān)線蟲種。曾永三、李昌輝等描述和鑒定了采自中國(guó)廣州對(duì)葉榕（F. hispida）、細(xì)葉榕（Ficus microcarpa）、粗葉榕（F. hirta）、榕果內(nèi)Schistonchus的4個(gè)種，同時(shí)對(duì)在聚果榕（F. racemosa）、筆管榕（F. wightiana）、高山榕（F. altissima）中發(fā)現(xiàn)的Schistonchus的3個(gè)種正在描述和鑒定中[24]。迄今全世界共描述了榕樹與榕小蜂共生體系中線蟲有4個(gè)屬：Schistonchus，Parasitodiplogaster，Tylaselvia和Teratodiplogaster，其中Schistonchus，Parasitodiplogaster為優(yōu)勢(shì)線蟲屬。已描述Schistonchus的12個(gè)種，分布在中美洲，北美洲，亞洲、非洲和澳洲[10,11,17,19-28]；Parasitodiplogaster的11個(gè)種[15,16,29,30]；Tylaselvia的1個(gè)種[16]；Teratodiplogaster的1個(gè)種[18]。

曾永三，李昌輝等對(duì)廣州市區(qū)內(nèi)開展的相關(guān)線蟲多樣性調(diào)查鑒定表明Schistonchus為優(yōu)勢(shì)線蟲屬，未發(fā)現(xiàn)Parasitodiplogaster，Tylaselvia和Teratodiplogaster，但發(fā)現(xiàn)了另一個(gè)正在鑒定的屬：盆咽屬Panagrolaimus，此屬描述后將為榕樹與榕小蜂共生體系中線蟲的新紀(jì)錄屬。然而目前對(duì)于攜帶粗葉榕盆咽線蟲的昆蟲寄主及其傳播途徑還不清楚，需進(jìn)行廣泛的采樣和調(diào)查研究。曾永三等還發(fā)現(xiàn)在同一種榕樹寄主上出現(xiàn)多種線蟲。例如，在同一地點(diǎn)采集的粗葉榕的榕果中陸續(xù)分離獲得三種不同的線蟲：一種是粗葉榕裂嚙滑刃線蟲，一種是未鑒定的盆咽屬線蟲，還有一種是未鑒定的滑刃類線蟲；在廣州的聚果榕上發(fā)現(xiàn)的未鑒定的裂嚙滑刃線蟲與印度學(xué)者在印度的聚果榕分離的兩種裂嚙滑刃線蟲：S.racemosa和S.osmani在形態(tài)學(xué)上有明顯差異。曾永三等[25]在中國(guó)的對(duì)葉榕上同時(shí)發(fā)現(xiàn)兩種裂嚙滑刃線蟲：S.guangzhouensis和S. centerae，但在形態(tài)上這兩個(gè)種與[20]在印度的對(duì)葉榕上分離得到的S.hispida明顯不同。有趣的是，兩個(gè)中國(guó)對(duì)葉榕線蟲種是在同一時(shí)間同一地點(diǎn)的同一棵榕樹上采集得到的，形態(tài)學(xué)及分子生物學(xué)比較的結(jié)果表明S. guangzhouensis和S. centerae這兩種生態(tài)分布區(qū)重疊發(fā)生的線蟲是不同的種類。

Schistonchus線蟲是一類植物寄生線蟲，在榕果花序的小花表皮上或者表皮內(nèi)取食和繁殖，或者寄生在它的寄主榕小蜂上從而轉(zhuǎn)移到其他榕果[10,13,31,32]。在榕果發(fā)育的雌花期（B階段），榕小蜂進(jìn)入到榕果內(nèi)，而其體腔內(nèi)攜帶的線蟲轉(zhuǎn)移到榕果的花序上，直到雄花期（D階段），榕小蜂完成其生活史離開榕果，線蟲在榕果內(nèi)繁殖，所以一般要在B階段到D階段的榕果里面采集和分離線蟲。已有組織學(xué)研究表明，絕大多數(shù)種類的榕樹與Schistonchus線蟲都有著潛在的聯(lián)系[10]，其中包括一些Schistonchus線蟲種與榕果有寄生關(guān)系。目前，從組織學(xué)上顯示Schistonchus線蟲造成榕樹榕果花序的表皮細(xì)胞壞死或腫大等病理作用的僅限于少數(shù)榕樹種，包括F. carica sylvestris L.[13,31]和六個(gè)新熱帶榕樹種（來(lái)自佛羅里達(dá)的F. laevigata Vahl和F. aurea Nutt.以及F. popenoei Standl.，F(xiàn). maxima Mill.，F(xiàn). trigonata L.，以及來(lái)自巴拿馬的F. glabrata Kunth）[32]。

例如在F. laevigata中，S. laevigatus成熟的昆蟲攜帶型雌蟲（entomophilic female）在榕小蜂Pegosapus sp.雌蟲的體腔中被攜帶到B階段的榕果內(nèi)，然后線蟲脫離榕小蜂，侵染未成熟的花粉囊，造成表皮和內(nèi)子囊層細(xì)胞腫大[10]。相比之下，F(xiàn).carica中的S.caprific造成表皮細(xì)胞腫大和雌花花梗皮層的軟組織和花粉囊細(xì)絲壞死[32]，F(xiàn).carica榕果中線蟲的卵，幼蟲和成蟲可能由榕小蜂Blastophaga psenes L.的雌蟲的體腔攜帶[13,31,32]。在F. aurea中，Schistonchus線蟲造成約1%的榕果組織腫大，其病理作用大多是造成榕果壁的壞死和腫大[31]。Schistonchus線蟲與F. laevigata以外的其他榕樹之間的病理聯(lián)系都是表面的，不會(huì)對(duì)其寄主植物或傳粉榕小蜂的繁殖延續(xù)造成真正的傷害[32]。

2 線蟲的分子系統(tǒng)發(fā)育研究概況

傳統(tǒng)上人們主要是通過對(duì)比較形態(tài)學(xué)、胚胎發(fā)育、生理特性和生態(tài)特征的研究推測(cè)線蟲的起源和系統(tǒng)發(fā)育，然而形態(tài)學(xué)和生態(tài)學(xué)等特征易隨著生態(tài)環(huán)境的不同而發(fā)生變異，對(duì)形態(tài)學(xué)特征的選取和描述，也會(huì)有人為的影響。20世紀(jì)80年代后期，以分子生物學(xué)、系統(tǒng)學(xué)、遺傳學(xué)、分類學(xué)和進(jìn)化論等為理論基礎(chǔ)的分子系統(tǒng)學(xué)（Molecular Systematics）發(fā)展起來(lái)，是在分子水平上進(jìn)行生物體間以及基因間進(jìn)化關(guān)系的研究的一門學(xué)科。

通過現(xiàn)代分子生物學(xué)技術(shù), 獲得物種特定遺傳標(biāo)記的大量數(shù)據(jù)，構(gòu)建系統(tǒng)進(jìn)化樹，是對(duì)傳統(tǒng)分類的主要佐證以及補(bǔ)充或修正。徐芬[33]采用RAPD 技術(shù)對(duì)我國(guó)索科線蟲4屬5種的親緣關(guān)系進(jìn)行了討論，但由于線蟲的種類有限，以及RAPD 技術(shù)自身存在的一些缺點(diǎn)，不能較完整地反映索科線蟲的系統(tǒng)進(jìn)化關(guān)系。真核生物的核DNA 編碼區(qū)18S rDNA（SSU）和28S rDNA（LSU）含有大量的高度保守基因序列，是探討生物高階元分類類群系統(tǒng)演化的有效分子標(biāo)記，近十多年來(lái)在線蟲的分子系統(tǒng)發(fā)育研究中得到廣泛應(yīng)用。28S rDNA的高保守區(qū)中還含有一些高變區(qū)即進(jìn)化速率較快的變異區(qū)域或者說(shuō)是擴(kuò)展區(qū)（D1、D2和D3），可以用于一些線蟲種的鑒定和系統(tǒng)發(fā)育研究。D2/D3擴(kuò)展片段是LSU上最常擴(kuò)展的片段，比較容易擴(kuò)增，可以用來(lái)研究類群之間進(jìn)化關(guān)系，已經(jīng)用于植物寄生線蟲分類和進(jìn)化研究[34,35]。線粒體DNA (mtDNA) 中蛋白質(zhì)編碼基因COI(細(xì)胞色素氧化酶I 基因) 屬于快速進(jìn)化序列，COⅠ在種內(nèi)相對(duì)保守，在種間相對(duì)變異較大，在分子系統(tǒng)學(xué)研究中主要用于近緣種類之間的比較分析。

Blaxter等及Vandergast、Roderick對(duì)線蟲動(dòng)物門52屬包括小桿科（Rhabditidae）[36]、墊刃目（Tylenchida）[37]和索科(Mermithidae)等共57種線蟲的18S rDNA 序列進(jìn)行分析，探討了它們之間的系統(tǒng)發(fā)生關(guān)系。汪江一、徐芬等通過分子生物學(xué)方法對(duì)中國(guó)常見6屬10種索科線蟲的18S rDNA、28S rDNA和COI基因序列進(jìn)行了分析，構(gòu)建了它們的進(jìn)化樹，探討了其系統(tǒng)演化關(guān)系。分析結(jié)果顯示，選用18S rDNA、28S rDNA 和COI 基因三個(gè)進(jìn)化速率不同的分子標(biāo)記對(duì)索科線蟲親緣關(guān)系進(jìn)行分析，能夠反映出不同線蟲間的遺傳差距，從而較好地進(jìn)行屬、種間的分子分類及系統(tǒng)演化等問題研究。Nicole DeCrappeo等[17]；Baris等[38]；Bartholomaeus等[29]通過LSU D2/D3區(qū)段序列與相近屬種線蟲同源序列比對(duì)來(lái)分析Schistonchus（Aphelenchida: Aphelenchoididae）的線蟲種。Ye等[39]利用rDNA LSU D2/D3、SSU及mtDNACOⅠ基因序列研究了Bursaphelenchus20個(gè)種間的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系。Zhao等采用貝葉斯系統(tǒng)分析法（Bayesian analysis）對(duì)部分滑刃科線蟲的COⅠ基因及rDNA序列進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)從枯死的輻射松（Pinus radiata）分離的2種滑刃線蟲與傘滑刃線蟲無(wú)密切關(guān)系[40]。曾永三、李昌輝等利用核糖體DNA小亞基（SSU）rRNA基因、大亞基（LSU）rRNA基因D2/D3區(qū)段及線粒體DNA細(xì)胞色素氧化酶Ⅰ（COⅠ）基因序列分別構(gòu)建了Schistonchus的種間系統(tǒng)發(fā)育樹，對(duì)其系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系進(jìn)行了分析，是首次針對(duì)該屬的分子系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系分析[24]。

3 展望

目前榕樹與榕小蜂共生體系中的線蟲與其植物寄主（榕樹）、昆蟲寄主（榕小蜂）之間的互相關(guān)系還不夠明確，需要對(duì)該共生體系中線蟲及其寄主進(jìn)行更多的取樣調(diào)查及組織學(xué)，組織病理學(xué)等方面的研究。我國(guó)有著豐富的榕樹資源，但目前我國(guó)對(duì)該共生體系中線蟲多樣性還缺乏研究，該體系中相關(guān)線蟲到底有多少種還是一個(gè)未知數(shù)。這些線蟲種間分子系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系究竟如何也尚未清楚。顯然對(duì)我國(guó)不同生態(tài)條件下該共生體系中線蟲種類多樣性開展調(diào)查，以及對(duì)相關(guān)線蟲種間分子系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系進(jìn)行分析非常必要。

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第9篇：分子生物學(xué)概述范文

關(guān)鍵詞：中藥 糖尿病 機(jī)制

中圖分類號(hào)：R587 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-9082（2016）12-0259-01

糖尿病是由于胰島素分泌缺陷及其生物學(xué)作用障礙引起的以高血糖為特征的全身代謝紊亂性疾病，近幾年呈逐年上漲并年輕化趨勢(shì)。糖尿病病程長(zhǎng)且復(fù)雜，難以根治，因而需要長(zhǎng)期用藥。西藥降血糖作用強(qiáng)，起效快，但往往不良反應(yīng)多，本文概述了近幾年研究的中藥對(duì)高糖誘導(dǎo)血管內(nèi)皮細(xì)胞的作用及其機(jī)制的研究進(jìn)展，以期對(duì)糖尿病患者提供更多藥物參考方向。

銀杏葉提取物的主要成分為銀杏黃酮甙、銀杏內(nèi)酯等，已被證明是一種有效的抗氧化物。已有研究證實(shí)氧化應(yīng)激是細(xì)胞凋亡的重要誘導(dǎo)因子，降低細(xì)胞內(nèi) ROS水平或增加細(xì)胞內(nèi)還原型谷胱甘肽GSH-PX水平，可阻斷內(nèi)皮細(xì)胞凋亡。糖尿病的高血糖狀態(tài)可通過葡萄糖的自身氧化、線粒體呼吸等使細(xì)胞內(nèi) ROS水平升高，另有研究報(bào)道高血糖狀態(tài)下細(xì)胞自身清除自由基的功能降低，使高糖狀態(tài)下內(nèi)皮細(xì)胞內(nèi) ROS的堆積更明顯。銀杏葉提取物可有效抑制細(xì)胞內(nèi)ROS生成，同時(shí)提高內(nèi)皮細(xì)胞活力，降低其凋亡率。銀杏葉提取物可通過其抗氧化功能提高內(nèi)皮細(xì)胞在高糖環(huán)境下的活力，降低其凋亡率，對(duì)血管內(nèi)皮細(xì)胞起保護(hù)作用，在糖尿病血管病變的防治中有潛在的應(yīng)用價(jià)值[1]。

橘紅、骨碎補(bǔ)、枳實(shí)、枳殼等中藥的主要有效成分為柚皮苷，具有廣泛的生物學(xué)活性。已有研究表明高糖誘導(dǎo)產(chǎn)生 ROS，ROS 活化核因子κB（ NF-κB），促進(jìn)粘附分子的表達(dá)，誘導(dǎo)白細(xì)胞粘附到血管細(xì)胞表面，啟動(dòng)血管炎癥發(fā)生，這是當(dāng)前研究高糖誘導(dǎo)血管炎癥的一條重要信號(hào)通路。NF-κB 普遍存在于各種細(xì)胞中 ，是一組重要的核轉(zhuǎn)錄因子 ，在機(jī)體防御反應(yīng) 、組織損傷和應(yīng)激、細(xì)胞分化和凋亡及腫瘤生長(zhǎng)機(jī)制過程的信息傳遞中起重要作用。已有研究表明柚皮苷可能通過抑制高糖誘導(dǎo)的活性氧產(chǎn)生，從而抑制轉(zhuǎn)錄因子NF-κB的活化，進(jìn)一步抑制細(xì)胞間粘附分子和血管內(nèi)皮細(xì)胞粘附分子的表達(dá)，影響HUVECs 細(xì)胞的粘附，從而抑制高糖誘導(dǎo)的血管炎癥過程，并提示柚皮苷可能有效地預(yù)防糖尿病并發(fā)癥的發(fā)生[2]。

梔子是茜草科梔子屬植物，其干燥成熟果實(shí)作為中藥梔子，具有瀉火除煩、清熱利尿、涼血解毒的功效。現(xiàn)代藥理研究表明梔子具有抗炎、抗氧化、抗腫瘤、降血脂等多種藥理活性，成為研究的熱點(diǎn)[3]. PPARγ（過氧化物酶體增殖激活受體）屬于核受體的超家族成員，它在脂肪細(xì)胞分化及脂質(zhì)代謝中起著重要作用。PPARγ主要表達(dá)于脂肪細(xì)胞及脾細(xì)胞，在培養(yǎng)的2型糖尿病病人的脂肪細(xì)胞中，PPARγ激動(dòng)藥增加IRS-2的基因、細(xì)胞表達(dá)。PPARγ受體是血糖調(diào)控的重要環(huán)節(jié)，介導(dǎo)胰島素對(duì)葡萄糖的吸收利用進(jìn)行調(diào)控[4]。梔子苷可激活增加 PPARγ受體活性，增強(qiáng)下游基因?qū)σ葝u素的響應(yīng)程度，減輕胰島細(xì)胞補(bǔ)償性分泌胰島素的負(fù)荷，減緩胰島細(xì)胞的凋亡，從而阻止Ⅱ型糖尿病向Ⅰ型多器官衰竭糖尿病的發(fā)展。

丹參屬活血化瘀藥，研究顯示，丹參能夠顯著提升高糖損傷的血管內(nèi)皮細(xì)胞的存活率，并改善內(nèi)皮細(xì)胞的多種功能，對(duì)丹參保護(hù)血管內(nèi)皮細(xì)胞作用，目前主要集中于丹參能通過抗氧化作用抵抗自由基造成的內(nèi)皮細(xì)胞損傷，增加超氧化物歧化酶（SOD）含量，下調(diào)丙二醛（MDA）含量。同時(shí)丹參能夠調(diào)節(jié)血管收縮舒張，維持內(nèi)皮素一l（ET一1）與一氧化氮（NO）的動(dòng)態(tài)平衡，抑制黏附因子等炎癥因子的表達(dá)，從而調(diào)節(jié)血管內(nèi)皮細(xì)胞功能，抑制血流細(xì)胞黏附，防止血栓形成，此外， 丹參的某些單體還能通過下調(diào)細(xì)胞凋亡信號(hào)通路中的重要成員Caspase一3，抑制細(xì)胞凋亡，保護(hù)內(nèi)皮細(xì)胞[5]。因此，丹參對(duì)內(nèi)皮細(xì)胞的保護(hù)作用是通過多種通路，多個(gè)靶點(diǎn)提高內(nèi)皮細(xì)胞的存活率，維持其功能完整性。

人參為五加科植物人參的干燥根和根莖，人參皂苷為其有效活性成分。現(xiàn)代藥理研究表明，人參皂苷在治療和改善糖尿病及其并發(fā)癥方面具有顯著效果。加工后的紅參能夠刺激小鼠胰島素的釋放，提示紅參對(duì)糖尿病的治療作用是經(jīng)由葡萄糖依賴性方式刺激胰島素釋放來(lái)實(shí)現(xiàn)的[6]。

綜上所述，糖尿病患者長(zhǎng)期的高血糖對(duì)血管內(nèi)皮細(xì)胞的損傷與多種細(xì)胞因子有關(guān)。中醫(yī)藥在幾千年的臨床實(shí)踐中積累了豐富的診療經(jīng)驗(yàn)，為臨床治療提供了有力的指導(dǎo)。因此，以中醫(yī)理論為指導(dǎo)，結(jié)合現(xiàn)代分子生物學(xué)技術(shù)，從分子細(xì)胞水平進(jìn)一步研究中藥有效性機(jī)制，對(duì)于中醫(yī)藥的發(fā)展及應(yīng)用，提高患者生存質(zhì)量，降低糖尿病血管并發(fā)癥具有重大意義。

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