转座因子的遗传学效应篇1
关键词：LtR反转录转座子；马铃薯（Solanumtuberosum）；基因组；系统发育树
中图分类号：S532文献标识码：a文章编号：0439-8114（2013）17-4235-03
analysisonLtRRetrotransposonsinpotatoGenome
LiZhi-fei1，Liwei-tao2，YaHui-yuan1
（1.LifeScienceDepartment，LuoyangnormalUniversity，Luoyang471022，Henan，China；
2.HenanKeyLabofionBeamBioengineering，ZhengzhouUniversity，Zhengzhou450052，China）
abstract：LtRretrotransposonsinpotato（Solanumtuberosum）genomewereanalyzedbyLtR-FinDeRsoftware.Resultsshowedthattherewere4725full-lengthLtRretrotransposonswithaveragelengthof7393bp，accountingforabout4.95%ofpotatogenomebases.thelengthofLtRinLtRretrotransposonswas786bp.phylogenetictreeshowedthatLtRretrotransposonsofpotatohadhighgeneticdiversityandhighheterogeneity.
Keywords：LtRretrotransposons；potato（Solanumtuberosum）；genome；phylogenetictree
收稿日期：2012-11-09
基金项目：国家自然科学基金项目（30800204）
作者简介：李智菲（1989-），女，河南商丘人，（电话）15527824736（电子信箱）；通讯作者，押辉远（1977-），男，河南禹州人，
副教授，博士，主要从事分子遗传学与生物物理学研究，（电子信箱）.cn。
马铃薯（Solanumtuberosum）为茄科茄属一年生草本植物，是世界第四大粮食作物，它营养全面、适应性广、用途多、产业链长，是全球重要的粮食作物，也是农业生产中加工产品最丰富的原料作物[1]。遗传多样性是生物多样性研究的核心问题之一，在一定程度上决定了物种的分布以及数量多样性[2]。对马铃薯的遗传多样性进行研究有助于认识马铃薯的进化过程或适应机理，以及马铃薯种群的地理分布格局、数量增长、优良品种选育、资源鉴别和利用以及病害检测和防治等方面的问题。目前分子标记技术作为研究植物遗传多样性、作物品种纯度鉴定、种质资源分类、遗传图谱构建等方面的重要方法已经得到广泛应用[3-5]。
植物基因组中反转录转座子的大小随植物种类的不同和反转录转座子类群的差异而变化很大，具有高拷贝数、高异质性和广泛存在于植物基因组中等特点[6]。大量证据表明反转录转座子是植物基因组进化和物种多样性形成的主要来源，因此成为研究基因克隆、基因表达及其功能、生物多样性以及生物进化机制研究的重要工具[7]。iRap（inter-retrotransposonamplifiedpolymorphism，逆转录转座子插入位点间扩增多态性）和Remap（Retrotransposon-microsatelliteamplifiedpolymorphism，逆转录转座子微卫星扩增多态性）[8]均是基于反转录转座子的分子标记方法，已在茄科作物的遗传多样性研究领域得到应用，其中Remap是根据反转录转座子两端的LtR保守序列和微卫星序列设计引物，检测反转录转座子与简单重复序列之间的多态性，iRap是一种检测反转录转座子插入位点间多态性的分子标记[8，9]。反转录转座子两侧翼具有长末端重复序列（Longterminalrepeat，LtR），其长度从100bp到5kb不等，以Rna为中间体通过复制—粘贴的模式进行复制[6]，在植物中拷贝数多，且散布于各染色体，非常利于分子标记的开发[10]。本研究利用LtR反转录转座子快速检索软件LtR-FinDeR分析马铃薯基因组中LtR反转录转座子成分，为利用iRap和Remap分子标记研究马铃薯遗传多样性奠定基础，为进一步开展马铃薯品种鉴定和遗传多样性分析提供借鉴。
1研究方法和数据来源
1.1马铃薯LtR反转录转座子分析
本研究所用马铃薯基因组序列均引自nCBi数据库中上传的采用鸟枪法测定的马铃薯全基因组序列（http：//ncbi.nlm.nih.gov/nuccore/347326461？report=fasta），共包括705779115个碱基。根据LtR反转录转座子的一些基本特征运用LtR-FinDeR软件（http：///ltr_finder/）进行马铃薯基因组的LtR反转录转座子含量分析，计算LtR反转录转座子平均长度、频数和转座子序列在基因组中的比例，LtR-FinDeR软件的参数均为默认值。
1.2聚类分析
从发现的马铃薯反转录转座子中随机挑取446个，并以烟草（nicotianatabacum）的4个反转录转座子作为外参，利用软件Dnaman6.0对其进行聚类分析，构建系统发育树。
2结果与分析
2.1马铃薯基因组LtR反转录转座子分析
采用LtR-FinDeR软件，对获得的数据进行整理计算，发现马铃薯全基因组中共含有4725个LtR反转录转座子，长1239～54777bp，平均长度为7393bp，频数为149371，其中LtR长100～3498bp，平均长度为786bp，LtR反转录转座子的总碱基数占马铃薯全基因组碱基数的4.95%。为了能更好地了解马铃薯基因组上反转录转座子的含量，将数据与其他物种[11]进行比较，结果见表1。从表1可以看出，马铃薯基因组中LtR反转录转座子含量虽然达到了4.95%，但相对于禾本科植物来说，含量还是相对较低的。
2.2反转录转座子系统进化树
从马铃薯基因组LtR反转录转座子序列中随机挑取446个，并从nCBi数据库中下载4个烟草反转录转座子序列，转座子名称分别是tnt1（eU048874.1）、tnt2（eF437960）、tto1（D83003.1），tnd1（aF059674.1），先采用Dnaman6.0软件对烟草反转录转座子序列进行聚类分析，结果见图1，从图1可以看出，烟草的这4个反转录转座子聚为3类，其中tto1和tnt2的遗传距离较近，聚为1类，另外两个反转录转座子各自单独聚为1类。
图2为以烟草反转录转座子为外参构建的马铃薯LtR反转录转座子系统发育树。从图2可以看出，446个马铃薯反转录转座子具有较高的异质性，聚为多个类群，且4个烟草反转录转座子也分别属于不同的类群，这表明马铃薯的LtR反转录转座子具有较高的遗传多样性，可能是在进化过程中发生突变引起的。
3小结与讨论
遗传多样性和系统发育研究可为有效利用和保护现有栽培植物种质资源及其野生种提供理论依据。反转录转座子广泛分布于生物基因组中，具有丰富的多态性，在植物基因组进化中起着重要作用[12，13]。基于反转录转座子发展起来的Remap和iRap等分子标记技术可用于系统进化及生物多样性的分析、种质资源的分类演化、植物基因组分析、遗传图谱的构建、基因的分离测序、作物品种及纯度的鉴定、杂交育种等方面[7，8]。
据文献报道，水稻、玉米和小麦中LtR反转录转座子的含量分别为18%，50%～80%和90%[11]，LtR反转录转座子在植物基因组中拷贝数多。本研究发现马铃薯基因组中LtR反转录转座子的总碱基数占全基因组碱基数的4.95%，说明马铃薯基因组中的LtR反转录转座子含量比较丰富。另外，本研究只针对基因组上的全长LtR反转录转座子进行了分析，而实际上反转录转座子在进化过程中会大片段地缺失从而形成非全长的LtR反转录转座子，如片段LtRs、soloLtRs等[14]，因此，马铃薯基因组中LtR反转录转座子的含量很可能高于4.95%。
本研究从筛选的4725个马铃薯LtR反转录转座子中随机挑取了446个，以4个研究较多的烟草反转录转座子作为外参构建系统发育树，结果显示马铃薯LtR反转录转座子具有较高的多态性和异质性，这为研究马铃薯种质资源和品种间的亲缘关系、构建遗传图谱提供了很好的参考。此外系统发育树显示马铃薯基因组中存在与4个烟草反转录转座子相似的序列，对烟草的这几个反转录转座子的研究丰富，资料详尽，可以为马铃薯的反转录转座子相关研究提供参考。
参考文献：
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转座因子的遗传学效应篇2
关键词数量遗传学;分子遗传学;动物育种;研究进展
自20世纪80年代以来，随着现代分子生物技术和信息技术的迅速发展，动物育种计划和动物分子遗传学研究取得了大量的突破性成果，国际上的动物育种已逐渐进入分子水平，从传统的育种方法朝着快速改变动物基因型甚至是单倍体型的方向发展。
1数量遗传学与动物育种
数量遗传学选择原理充分考虑了环境因素对微效多基因控制的数量性状的影响力，从表型方差中剖分出基因型方差，通过运用资料设计和统计模型估计有关的遗传参数，最后达到选种的目的[1-2]。数量遗传学主要应用于估计遗传参数、通径分析和动物育种估计的模型方法等几个方面。
1.1遗传参数估计
从统计学上讲，遗传参数的估计可归结为方差或协方差组分估计。从亲子回归、同胞分析到方差分析法;到了20世纪50年代，CRHenderson提出了针对非均衡资料的Henderson方法Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ;之后出现了极大似然法约束极大似然法、最小范数二次无偏估计法和最小方差二次无偏估计法以及贝叶斯估计等方法。目前，约束最大似然法是世界各国育种学家采用的主要方法。
1.2育种值估计
畜禽遗传评定即评估畜禽种用价值的高低，是畜禽育种工作的中心任务。畜禽种用价值的高低是用育种值来衡量的，影响数量性状表型值的是微效多基因的加性效应值(a)、等位基因之间的显性效应值(D)和非等位基因间的上位效应值(i)。其中，只有基因的加性效应值即育种值能够稳定的遗传给后代，但是育种值不能直接测量，只能使用一定的统计学方法通过表型值对其间接加以估计，所以遗传评定的主要工作就是对育种值的估计。畜禽的估计育种值是选择种畜的主要依据，育种值估计的准确性在很大程度上影响着畜禽育种效果的好坏。用于育种值估计的方法概括起来主要有选择指数法、群体比较法和混合线性模型法。
2分子数量遗传学与动物育种
分子数量遗传学是分子生物技术与数量遗传学相结合的一门发展中的新的交叉学科，目前仍属于数量遗传学范畴[3-6]。现代分子生物技术的发展，使得从分子水平上研究数量性状的基因成为可能。
2.1对QtL作出遗传标记
目前对决定数量性状的多基因还不能准确定位，但如果能找到一个可以识别的基因或基因组的Dna多态，或是一个染色体片段与这一目标性状有密切的关联，就可作为对目标性状选择的遗传标记。遗传标记还可应用于基因转移、基因定位和基因作图等研究。
2.2QtL的分离和克隆
分子数量遗传学的目标是要分离和克隆决定数量性状的基因，研究其结构和功能，最终达到从分子水平上改良数量性状的目的。虽然在理论上可以将分子生物学领域发展的各种基因克隆技术用于QtL，但是数量性状的遗传表达一般涉及多个基因座位。例如，奶牛的产奶量既受繁殖和泌乳的内分泌系统基因的控制，又受消化酶系统基因的控制，情况相当复杂，很难把这些基因一一分离和克隆。但也可以根据已有的知识，通过对候选基因的筛选找出一个或几个对某个数量性状有较大效应的QtL，就可以对这个QtL用一般的基因克隆方法进行克隆，作为数量性状的一个重要基因来研究。例如，有资料报道猪的雌激素受体基因可影响产仔数1.0~1.5头。
3动物育种方法前景
动物分子育种是依据分子数量遗传学理论，利用分子生物学技术来改良畜禽品种的一门新型学科，是传统的动物育种理论和方法的新发展。从目前发展状况来看，它应包含两方面内容:以基因组分析为基础的标记辅助选择和以转基因技术为基础的转基因育种。由于动物分子育种是直接在水平上对性状Dna的基因型进行选择，因此其选种的准确性会大大提高;同时转基因技术的应用还能根据人们的需求创造出一些非常规性的畜牧产品[7-8]。可以说，动物分子育种是动物遗传育种学科发展的必然，它将是21世纪动物育种的一种重要方法，对21世纪世界畜牧业产生巨大的影响。
4参考文献
[1]俞英，张沅.畜禽遗传评定方法的研究进展[J].遗传，2003，25(5):607-610.
[2]李善如.遗传标记及其在动物育种中的应用[J].国外畜牧科技，1997(1):29-33.
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[6]盛志廉，陈瑶生.数量遗传学[m].北京:科学出版社，1999.
转座因子的遗传学效应篇3
关键词：药用模式；生物研究；策略分析
对某种特定的生物学现象进行研究时而对物种进行的选择即为模式生物，其中药物模式就是对药物进行选择来构成的研究模式，近些年来，这种模式在生物研究中得到了有效的应用，并且对于促进我国相关行业的发展也带来了极大的推动作用。
一、特征及选择方法
1、具备模式生物的特征分析
应该具有模式生物的共同特征存在于药用模式生物中，以模式生物的相关生物学特征进行分析，一般具有子代多、周期短的特性，世代短能够将实验的观察周期有效的节省下来，子代多，能够保证有效的发现突变表型。在展开生物学研究的时候，基因组序列为捷径和基础，所以，基因组易于进行全基因组测序和相对较小名字的现代生物模式药物研究中得到了广泛的应用。
2、具备代表性次生代谢产物和典型的次生代谢途径
在大多数药用生物药效中次生代谢产物为其中的基础，所以，应该具有典型的次生代谢途径和代表性的药用活性成分存在于药用模式生物中。依据不同的起始分子，生物碱、脂肪酸、苯丙烷、萜类等为次生代谢的主要类型，2-甲基-D-赤藻糖醇-4-磷酸、甲戊二羟、丙二酸途径、莽草酸等为主要的合成途径，不同途径可能会将同一次生代谢产物生成出来，一些时候可以利用多种方式一同生成，生物不同，对次生代谢物合成的能力和种类也会存在着差别，所以，我们有必要将不同的药用模式生物应用到不同的途径中，在对次生代谢物进行研究时代表性是绝对不能缺少的，便于检测和提取。
3、前期研究基础一定要到位
比较别的生命科学研究，在研究药用生物学时还处于发展阶段，所以，研究良好的前期工作，也是药用生物模式的需要重点突破的瓶颈，遗传转化、遗传信息、效活性分析与制备、室内栽培等为研究基础是所包含的主要内容，室内培养能够将生物环境的稳定因素提取出来，在基因功能验证中，遗传转化为其中非常重要的内容，现阶段，在室内已经能够栽培多种类型的药用生物，通过对这样方式进行使用，也开始深入的研究了一些具备重要经济价值的药用生物。当前已经将高密度遗传图谱建立了起来，因此，对今后的研究和发展必将带来巨大的帮助。
二、建立药物模式生物研究系统的对策分析
1、绘制基因组图策略
需要较为清晰的遗传背景信息作为模式物种的依托，绘制全基因组图谱就为其中最为直接的方法，主要包括：获取材料、构建物理图谱和遗传图谱，构建测序文库等。海量数据库的涌现和新的测绘技术的引入将更高的要求抛向了生物信息，拼接序列为一些基因组项目的阻碍，图论为主流拼接程序的基础，组装、定位和拼接应该借助物理图谱和遗传图谱，也可以对近缘物种进行参考，应该系统的去验证那些完成的基因图谱。
2、建立遗传化体系
早在七十年代中，在生物领域中，遗传转化技术就成为了一项受到重点关注的技术项目，也是对基因功能进行研究的重要方式。现阶段，已将数十种的基因转化方法报道了出来，因为有着转化率高、单拷贝随机插入、转化子稳定和体型多样的优越性存在于农杆菌中，因此，被广泛的应用到了真菌和植物的转化中，当前，有出现了一种更为新颖的转化方法，入人工微小染色体转化、叶绿体转化等，这些全新的转化方法，能够将很多个基因一次性转入进去，并且能够防止插入点位造成的基因沉默情况出现，在次生代谢的改造和研究中非常适合对这种方式进行使用，包括对报告基因和标记基因的选择，报告和选择标记两种功能会一同存在于多标记基因中。
3、构建突变体库
在对基因功能进行研究中这种方式非常直观，理化诱变方法来生成早期的人工突变体，插入突变时，对转座子标签和转移标签向受体基因中进行插入来实现的，会有抑制作用于插入位点的基因中，进而将基因敲除突变体进行生成出来，t-Dna这种突变就是转化某种农杆菌介导，进而向着突变中插入的一种方法，对根癌农杆菌的ti质粒进行使用，就能够将植物基因组中的t-Dna有效的表达出来，向着植物基因组中将外源基因随机的插入进去，在拟南芥、水稻及模式生物酿酒酵母中都得到了有效的应用，将转座子激活子系统进行利用，向着诱导的突变体库中转移，这种方法在建立突变体库中也发挥着非常重要的作用，利用分离插入标签，能够将插入点位在基因里面的具置有效的确定出来，而且利用表型对有关的基因功能进行鉴定。
4、建立辅助研究系统
一些药用生物有着较长的生长周期，活性成分通常也在特定的部位或者特定的发育阶段中存在，所以，在研究药用模式生物时，建议将除全株外的辅助研究系统建立起来，对合适的培育方式和恰当的发育阶段进行选择，将优化的研究系统建立起来，确保能够生产出最优化的产物，也能够将平稳的实验条件提供出来，将实验背景噪音降低下来，减少实验周期，常用的次生代谢产物研究系统为毛状根培养和发酵。并且将基因等手段应用到毛状根上，进而对转录因子功能和药用植物的关键酶基因进行研究，也有着非常重大的意义所在，因此，也受到了广泛的应用和推广。
结语：
在对药材地道性进行阐述中，药用模式生物体系在其中发挥着非常重要的作用，在发展合成生物和解决医药传统问题时也取得了重大的突破，因此，对于这种模式进行更加深入的研究是一件非常重要的工作内容，需要引起相关单位及工作人员的高度重视。
参考文献：
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[2]孙超，胡鸢雷，徐江，罗红梅，李春芳，宋经元，郭红卫，陈士林.灵芝：一种研究天然药物合成的模式真菌[J].中国科学：生命科学.2013（06）.
转座因子的遗传学效应篇4
论文关键词：品种鉴定，亲缘关系，芽变，逆转座子分子标记，UpGma
植物基因组40％-60％为逆转座子，其在纵向和横向传递中能产生高度的异质性和拷贝数，且易被生物和非生物因素差异激活，成为植物遗传多样性的重要来源。基于逆转座子的分子标记是检测基因组变异的手段之一亲缘关系，尤其是Kalendar等[1]开发的逆转座子间扩增多态性（inter-retrotransposonamplifiedpolymorphism，iRap）技术，操作简单、多态性丰富、检测效率高，已在种质鉴定[2,3,4,5]、遗传多样性检测和系统发育重建[6]、基因作图以及重要农艺性状基因的标记[7]等方面得到成功应用。
芽变是多年生木本果树植物新品种选育的重要变异来源，许多主栽柿品种来自芽变[8]。‘磨盘柿’原产我国，分布最广、面积最大，长期的营养繁殖可能已经积累许多变异类型，但早期采用的形态学鉴定由于环境条件和技术人员的主观因素等原因往往影响鉴定结果的真实性。常规分子标记一般难以准确鉴定芽变单株[9,10,11]。基于逆转座子的分子标记技术可能对变异微小的单株鉴别更为有效[2,12,13]。因此亲缘关系，本研究对来自北京市房山区‘磨盘柿’产区的系列变异单株进行iRap分析，以期为明晰其变异性质提供科学依据。
表1本研究所用20份试材
table1Listof20Diospyrosspp.usedinthisstudy
编号
Code
基因型
Genotype
学名
Scientificname
来源地
origin
样品采集地
Collectionlocation
备注
note
1
BZDmp
Diospyroskakithunb.
China
a
‘磨盘柿’标准品
StandardDamopan
2
Dmp2
D.kakithunb.
China
b
‘磨盘柿’芽变
mutationfromDamopan
3
Dmp3
D.kakithunb.
China
b
‘磨盘柿’芽变
mutationfromDamopan
4
Dmp4
D.kakithunb.
China
b
‘磨盘柿’芽变
mutationfromDamopan
5
Dmp5
D.kakithunb.
China
b
‘磨盘柿’芽变
mutationfromDamopan
6
Dmp6
D.kakithunb.
China
b
‘磨盘柿’芽变
mutationfromDamopan
7
Dmp7
D.kakithunb.
China
b
‘磨盘柿’芽变
mutationfromDamopan
8
Dmp8
D.kakithunb.
China
b
‘磨盘柿’芽变
mutationfromDamopan
9
Dmp9
D.kakithunb.
China
b
‘磨盘柿’芽变
mutationfromDamopan
10
Dmp10
D.kakithunb.
China
b
‘磨盘柿’芽变
mutationfromDamopan
11
Dmp11
D.kakithunb.
China
b
‘磨盘柿’芽变
mutationfromDamopan
12
Dmp12
D.kakithunb.
China
b
‘磨盘柿’芽变
mutationfromDamopan
13
罗田甜柿
Luotian-tianshi
D.kakithunb.
China
a
14
富有
Fuyuu
D.kakithunb.
Japan
a
15
松本早生
matsumoto-wase
D.kakithunb.
Japan
a
‘富有’芽变
BudsportfromFuyuu
16
上西早生
Uenishi-wase
D.kakithunb.
Japan
a
‘松本早生’芽变
Budsportfrommatsumoto-wase
17
次郎
Jirou
D.kakithunb.
Japan
a
18
前川次郎
maekawa-Jirou
D.kakithunb.
Japan
a
‘次郎’芽变
BudsportfromJirou
19
阳丰
Youhou
D.kakithunb.
Japan
a
‘富有’ב次郎’
offspringofFuyuu×Jirou
20
君迁子
Dateplum
D.lotusL.
China
a
转座因子的遗传学效应篇5
仍将是法医应用的重要遗传标记。等位基因分型标准物是str检测试剂盒的组成部分，能够保证各等位基因分型的准确性。本文对
等位基因分型标准物的出现、在法庭科学上的应用以及目前制备方法进行了综述，并对各种制备方法进行比较，以期对各实验室按
照实际需要自行制备相关str的等位基因分型标准物在方法选择上有所帮助，从而更好地进行法医物证鉴定。
【关键词】短串联重复序列；等位基因分型标准物；法医学应用
【中图分类号】q78
【文献标识码】a
【文章编号】1007—9297(20__j03—0231—04
studyontheforensicapplicationsandtheconstructionofallehcladder．yuanli，ludi．(beijinginstituteofforensicmedicineand
science，beijing]ooo4o,china)
【abstact】shoatandemrepeats(strs)aleimportantgeneticmarkersandwidelyusedinforensiccommunitybecauseoftheirs
characteristicsandadvancedexaminetechniques．allelicladderisimportantpartofstrkitandensuretheprecisegenotypeofallelic．
thisarticlestatestheappearanceandforensicapplicationofallelicladder，andalsostudyonthemethodsofconstructionofallelicladder
currently、throughthecomparisonsofthoseconstructionmethods，thisissuetobesolvedthelaboratorytoselectwhichmethodtoconstruc—
tionallelicladderaccordingitsneedsandconditionandtomakethemostoftheforensicjudge．
【keywordslshorttandemrepeats；allelicladder；forensicapplication
一
、等位基因分型标准物的出现
pcr—str分型技术具有高效、快速、灵敏等优点，
在个人识别、亲子鉴定、基因绘图上发挥了重要作
用．【l】已经成为法医物证鉴定的主流技术。虽然单核苷
酸多态性(singlenucleotidepolymorphism，即snp)
被广泛称为第三代dna遗传标记，但由于其成本高，
实际操作困难等．推广使用还需要很长一段时间。目
前和今后相当长的时期内str仍是主要使用的遗传
标记。
当使用以pcr为基础的str多态性的分析技术
时。为了各基因座的等位基因命名，需要一个能比对
的标准物。早先测试str的等位基因命名曾采用片断
长度bp值方法，是与已知分子量标准物同步电泳并
进行比较。这种分子量标准物虽然在本质上也是
dna但经多次实验发现这种方法存在较严重的缺
陷：相同分子量的dna片段和分子量标准在同一介
质电泳时会出截然不同迁移率的条带。【31dna在介质
中的电泳迁移率在其他条件相同的情况下不仅与其
分子量有关，还受dna自身的序列结构影响。序列不
同的dna片断在电泳动力学上存在差异，即使片断
长度相同．它们的电泳迁移率却不一致。这样就不能
准确进行str分型。
最早记载有等位基因分型标准物的是budowle
等[41建立的。他们从100名无关个体中找出d1s80的
16个等位基因．经测序命名后把它们混合作为“lad．
der”．检测未知样品时．只需与该基因座的“ladder”比
较即可得出这个基因座的基因型．当时用的是聚丙烯
酰胺凝胶电泳分离和银染显色。这种检测方法与在此
之前的斑点杂交和southeyn印迹技术来检测限制性
片段长度多态性方法相比有很多优点。在节约时间和
降低错误率上尤为明显。margaretc等在1996年通过
不同分型标准物的比较．进一步证明使用等位基因分
型标准物(allelieladders)才能对等位基因进行正确分
型，其数据才可以在实验室之间进行交换。圈
二、等位基因分型标准物的概念及法医学
应用
等位基因分型标准物(allelieladder)是人群中常
见的等位基因混合物，用来与未知样品比对确定基因
【作者简介】袁丽(1971一)，女，硕士研究生，江西九江人，主要从事法医dna检验工作。tel：+86—10-68621174；e—mail：yuanliw—
cy@yahoo．com．cn
·232·
型。同一检材用不同的引物序列进行扩增(不同作者
设计的引物、退火位置不同，可能会出现同一靶座位
上相同等位基因长度不同)或者用不同的探测平台来
分析，那么出现的结果可能不一致。这时我们可以将
该结果与对应的allelicladder相比较，等位基因峰值
就可以准确地转换成基因分型。而后者是最广泛地进
行str图谱比较的表达方式，基因分型结果可在实验
室内部及实验室之间进行比较。
为了保证实验室之间的数据重复性和可比性．国
际法医血液遗传学会(internationalsocietyofforensic
haemogenetics，isfh)在1994年【6】和1997年对等
位基因提出了命名原则．一般是根据它的重复单位的
重复次数来命名的。[811997年会议针对等位基因分型
标准物的应用提出具体要求：等位基因分型标准物中
的所有等位基因应按规则进行测序和命名；无论是购
买商业化试剂盒还是实验室自己制备，等位基因分型
标准物应涵盖所有常见的等位基因，并尽可能拥有罕
见的等位基因，以便可以得到未知样品准确的基因分
型。
str遗传标记的地位决定了allelicladder在法庭
科学中的重要作用。allelicladder保证了对应str基
因座的等位基因正确命名。由于str位点的某一等位
基因在片段大小及序列上是惟一的，其在同等条件下
电泳的迁移率也是一致的。对未知样本进行基因分型
有人工和自动化方式两种：用银染显色方法检测未知
样品的dna时，与其旁边泳道的allelicladder比对即
可进行基因分型；如用毛细管电泳(capillaryelec—
trophoresis，简称ce)检测，将结果与该特异基因座的
等位基因分型标准物相比较，等位基因峰值就可以自
动准确地转换成基因分型。
三、等位基因分型标准物的制备
虽然市场上有商品化的str试剂及其对应的al—
lelicladder可供选择，但很多情况下实验室需要自己
制备。目前分型标准物主要依靠外国几家大公司进
口，其制备技术保密，价格昂贵，并且提供的str基因
座有限，有些在中国群体中识别率和非父排除率高的
str基因座没有纳入商品化试剂盒。
筛选等位基因是制备ladder的首要步骤．通过群
体调查，筛选、分离出所有目的str基因座的等位基
因dna。然后对靶座位等位基因片段进行测序，根据
str等位基因命名原则，确定每个样品基因型后．选
取纯合子；在有相应基因座的商品化的ladder或标准
片段长度后，则用标准物从人群中筛选相应的等位基
因。如果遇见罕见基因只有杂合子时．可用分辨率高
法律与医学杂志20__年第l2卷(第3期)
的聚丙烯酰胺凝胶电泳分离，【91选取含有目的基因的
凝胶进行胶回收以获得单个的罕见等位基因。制备
allelicladder方法如下
(一)混合各dna，pcr扩增，产物为alleliclad—
der
筛选出所有等位基因片段的dna，调整各dna
终浓度达到一致，取等体积混合，扩增混合物，其产物
作为allelicladder。这种方法优点是作为模板的
dna混合物易保存，缺点是不适合于大量生产，一旦
模板dna用完，需再次调配混合dna。
(二)单个扩增dna．混合pcr扩增产物作为
allelicladder
单个扩增各等位基因dna，pcr扩增，产物混合
浓度调平衡后直接作为allelicladder。该方法特点是
可通过单个的扩增，增强信号强度、扩大体积，将所有
等位基因混合基因座ladder时．如同调制“鸡尾酒”一
样来达到各成分之间的平衡。该方法与上述方法有同
样的缺点
(三)以混合好的等位基因扩增产物为模板．再扩
增制备allelicladder
将含有str基因座上的各个等位基因的样品单
个进行扩增，扩增产物按比例混合，当达到各等位基
因之间平衡后利用混合物作为模板，稀释1／1000—1／
1000000倍后再次扩增。将再次扩增的产物作为等位
基因分型标准物。⋯l该方法操作简便，只需一次性调
平衡，是一种常用的制备方法，但也有诸多缺点：作为
模板的扩增产物容易降解，不如以dna为模板能长
期保存稳定；其次，再次扩增产物中非特异带增多，影
响ladder的判读；再者，当稀释倍数不够高时，可能会
出现优先扩增现象，等位基因峰值呈现梯度下降趋
势，这样就难以达到等位基因之间的最终平衡。
(四)采用克隆技术大量制备str基因座的allehc
ladder
中国学者张林等率先在国内外报道采用分子克
隆技术制备str基因座的allelicladder．㈣目前，在国
内有几家实验室开展了这项工作，均采用t—a连接、
蓝白斑挑选方法。[13．14]首先对筛选出的纯合子进行
pcr扩增，扩增产物进行聚丙烯酰氨凝胶电泳分离，
银染或eb显色，回收胶dna，稀释后再次pcr扩增，
产物纯化后将其插入质粒载体中。将重组质粒导人大
肠杆菌，培养大肠杆菌，从而获得单一dna分子的大
量拷贝。筛选正确的阳性克隆并用质粒通用引物对重
组质粒进行dna测序分析证实插入片段的结构大
小，按重复单位的重复次数对插入的等位基因片段进
法律与医学杂志20__年第l2卷(第3期)
行命名。需要制备等位基因分型标准物时，提取质粒，
进行pcr扩增。混合并调平衡所有的等位基因即可。
挑选正确克隆的大肠杆菌。其培养液与甘油混合后一
70℃保存。
allelicladder的制备是试剂制备工作的难点，综
观上述方法，各有优缺点。前3种方法操作相对简便，
对实验室要求不高，制备量一般能满足实验室内部需
求。适合于普通实验室的制备。在保质、保量、长期供
应方面，显然前3种方法有缺陷。长期保存pcr产物
容易降解，稳定性差；需要大量制备时，如果用于制备
等位基因分型标准物的模板用完．由于每个样品dna
的浓度和含量不同，那就必须从头开始寻找模板。再
次优化反应条件，这样既费时又增加了工作量。而克
隆方法在克隆成功后。可以通过培养细菌来大量制备
等位基因，对保留罕见等位基因尤为方便。而且，可以
长期冷冻保存细菌，随时制备等位基因分型标准物。
但困扰大家的是该方法对实验室装备要求高。前期实
验费用大，对实验过程操作和防污染更加严格。
无论哪种方法制备。等位基因分型标准物中的等
位基因一般要经dna测序确定这些等位基因的片段
长度与序列(重复序列重复次数)，明确等位基因分
型。在这点上，克隆方法有优势。利用克隆的方法制备
allelicladder．对重组质粒进行测序，用的是质粒通用
引物，测序的片段延长，按国际命名原则进行命名，有
效解决了统一命名的问题。而前3种制备方法，各实
验室对同一个基因座进行测序的引物可能不同．再者
目前对小片段的等位基因进行测序比较困难。这就有
可能导致命名混乱的问题。
目前制备好的allelicladder的保存是个难点。等
位基因分型标准物作为dna的扩增产物，其本身不
易于长期保存，而且标记的荧光染料基团随时间的推
移与dna片段结合力下降，以致荧光检测信号降低
而影响基因分型，而成熟的试剂公司技术保密，目前
尚未见到有良好的方法来稳定ladder。
四、制备等位基因分型标准物的质控
试剂的质量控制是基因正确分型的关键。等位基
因分型标准物的质控占有举足轻重的地位。首先在标
准对照体系的构建上，应当包含该基因座所有常见等
位基因，并且每一等位基因均经序列测定准确无误。
对该标准对照的电泳迁移率应作充分的研究．最终确
定其自动分析所需数据。其次，在如何控制质量方面。
应当贯彻分批生产、分批控制、抽样检测的原则。由于
荧光标记str复合扩增检验试剂有一定的有效期．现
实可行的是分批生产，同时分批控制其质量．并且进
·233·
行抽样检测和出厂前检测。每批试剂的质量必须均
一
，并且留样可查。对于整个试剂制备流程来说，分步
骤、分组地细化进行质量控制是有效的方法。并对整
个制备的流程进行了功能分区。再者，要建立严格的
质量责任制度。从程序和制度上来保证荧光标记str
复合扩增检验系统的质量。对质控检测全过程具有完
整的实验记录。
等位基因分型标准物是str试剂盒中的重要成
分，其大规模制备是实现str试剂国产化的前提和条
件，对打破进口试剂的垄断、制备适合中国人群的
str试剂、降低办案科研以及建立dna数据库经费
大有意义。
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转座因子的遗传学效应篇6
药物基因组学是伴随人类基因组学研究的迅猛发展而开辟的药物遗传学研究的新领域，主要阐明药物代谢、药物转运和药物靶分子的基因多态性及药物作用包括疗效和毒副作用之间关系的学科。
基因多态性是药物基因组学的研究基础。药物效应基因所编码的酶、受体、离子通道作为药物作用的靶，是药物基因组学研究的关键所在。基因多态性可通过药物代谢动力学和药物效应动力学改变来影响物的作用。
基因多态性对药代动力学的影响主要是通过相应编码的药物代谢酶及药物转运蛋白等的改变而影响药物的吸收、分布、转运、代谢和生物转化等方面。与物代谢有关的酶有很多，其中对细胞色素-p450家族与丁酰胆碱酯酶的研究较多。基因多态性对药效动力学的影响主要是受体蛋白编码基因的多态性使个体对药物敏感性发生差异。
苯二氮卓类药与基因多态性：咪唑安定由CYp3a代谢，不同个体对咪唑安定的清除率可有五倍的差异。地西泮是由CYp2C19和CYp2D6代谢，基因的差异在临床上可表现为用药后镇静时间的延长。
吸入与基因多态性：RYR1基因变异与mH密切相关，现在已知至少有23种不同的RYR1基因多态性与mH有关。氟烷性肝炎可能源于机体对在CYp2e1作用下产生的氟烷代谢产物的一种免疫反应。
神经肌肉阻滞药与基因多态性：丁酰胆碱酯酶是水解琥珀酰胆碱和美维库铵的酶，已发现该酶超过40种的基因多态性，其中最常见的是被称为非典型的（a）变异体，与用药后长时间窒息有关。
镇痛药物与基因多态性：μ-阿片受体是阿片类药的主要作用部位，常见的基因多态性是a118G和G2172t。可待因和曲马多通过CYp2D6代谢。此外，美沙酮的代谢还受CYp3a4的作用。儿茶酚o-甲基转移酶(Comt)基因与痛觉的产生有关。
局部与基因多态性：罗哌卡因主要由CYp1a2和CYp3a4代谢。CYp1a2的基因多态性主要是C734t和G2964a，可能影响药物代谢速度。
一直以来麻醉科医生较其它专业的医疗人员更能意识到不同个体对药物的反应存在差异。的药物基因组学研究将不仅更加合理的解释药效与不良反应的个体差异，更重要的是在用药前就可以根据病人的遗传特征选择最有效而副作用最小的药物种类和剂型，达到真正的个体化用药。
能够准确预测病人对麻醉及镇痛药物的反应，一直是广大麻醉科医生追求的目标之一。若能了解药物基因组学的基本原理，掌握用药的个体化原则，就有可能根据病人的不同基因组学特性合理用药，达到提高药效，降低毒性，防止不良反应的目的。本文对药物基因组学的基本概念和常用的药物基因组学研究进展进行综述。
一、概述
二十世纪60年代对临床麻醉过程中应用琥珀酰胆碱后长时间窒息、硫喷妥钠诱发卟啉症及恶性高热等的研究促进了药物遗传学（pharmacogenetics）的形成和发展,可以说这门学科最早的研究就是从麻醉学开始的。
药物基因组学(phamacogenomics)是伴随人类基因组学研究的迅猛发展而开辟的药物遗传学研究的新领域，主要阐明药物代谢、药物转运和药物靶分子的基因多态性及药物作用包括疗效和毒副作用之间的关系。它是以提高药物的疗效及安全性为目标，研究影响药物吸收、转运、代谢、消除等个体差异的基因特性，以及基因变异所致的不同病人对药物的不同反应，并由此开发新的药物和用药方法的科学。
1959年Vogel提出了“药物遗传学”,1997年marshall提出“药物基因组学”。药物基因组学是药物遗传学的延伸和发展，两者的研究方法和范畴有颇多相似之处，都是研究基因的遗传变异与药物反应关系的学科。但药物遗传学主要集中于研究单基因变异，特别是药物代谢酶基因变异对药物作用的影响；而药物基因组学除覆盖药物遗传学研究范畴外，还包括与药物反应有关的所有遗传学标志，药物代谢靶受体或疾病发生链上诸多环节，所以研究领域更为广泛[1,2,3]。
二、基本概念
1．分子生物学基本概念
基因是一个遗传密码单位，由位于一条染色体(即一条长Dna分子和与其相关的蛋白)上特定位置的一段Dna序列组成。等位基因是位于染色体单一基因座位上的、两种或两种以上不同形式基因中的一种。人类基因或等位基因变异最常见的类型是单核苷酸多态性(single-nucleotidepolymorphism,Snp)。目前为止，已经鉴定出13000000多种Snps。突变和多态性常可互换使用，但一般来说，突变是指低于1%的群体发生的变异，而多态性是高于1%的群体发生的变异。
2．基因多态性的命名法：
(1)数字前面的字母代表该基因座上最常见的核苷酸(即野生型)，而数字后的字母则代表突变的核苷酸。例如：μ阿片受体基因a118G指的是在118碱基对上的腺嘌呤核苷酸(a)被鸟嘌呤核苷酸(G)取代，也可写成118a/G或118a>G。
(2)对于单个基因密码子导致氨基酸转换的多态性编码也可以用相互转换的氨基酸的来标记。例如：丁酰胆碱酯酶基因多态性asp70Gly是指此蛋白质中第70个氨基酸－甘氨酸被天冬氨酸取代。
三、药物基因组学的研究内容
基因多态性是药物基因组学的研究基础。药物效应基因所编码的酶、受体、离子通道及基因本身作为药物作用的靶，是药物基因组学研究的关键所在。这些基因编码蛋白大致可分为三大类:药物代谢酶、药物作用靶点、药物转运蛋白等。其中研究最为深入的是物与药物代谢酶CYp45o酶系基因多态性的相关性[1,2,3]。
基因多态性可通过药物代谢动力学和药物效应动力学改变来影响药物作用，对于临床较常用的、治疗剂量范围较窄的、替代药物较少的物尤其需引起临床重视。
（一）基因多态性对药物代谢动力学的影响
基因多态性对药物代谢动力学
的影响主要是通过相应编码的药物代谢酶及药物转运蛋白等的改变而影响药物的吸收、分布、转运、代谢和生物转化等方面[3,4,5,6]。
1、药物代谢酶
与物代谢有关的酶有很多，其中对细胞色素-p450家族与丁酰胆碱酯酶的研究较多。
（1）细胞色素p-450（CYp45o）
物绝大部分在肝脏进行生物转化，参与反应的主要酶类是由一个庞大基因家族编码控制的细胞色素p450的氧化酶系统，其主要成分是细胞色素p-450（CYp45o）。CYp45o组成复杂，受基因多态性影响，称为CYp45o基因超家族。1993年nelson等制定出能反应CYp45o基因超家族内的进化关系的统一命名法：凡CYp45o基因表达的p450酶系的氨基酸同源性大于40%的视为同一家族（Family），以CYp后标阿拉伯数字表示，如CYp2；氨基酸同源性大于55%为同一亚族（Subfamily），在家族表达后面加一大写字母，如CYp2D；每一亚族中的单个变化则在表达式后加上一个阿拉伯数字，如CYp2D6。
（2）丁酰胆碱酯酶
麻醉过程中常用短效肌松剂美维库铵和琥珀酰胆碱，其作用时限依赖于水解速度。血浆中丁酰胆碱酯酶(假性胆碱酯酶)是水解这两种药物的酶，它的基因变异会使肌肉麻痹持续时间在个体间出现显著差异。
2、药物转运蛋白的多态性
转运蛋白控制药物的摄取、分布和排除。p-糖蛋白参与很多药物的能量依赖性跨膜转运，包括一些止吐药、镇痛药和抗心律失常药等。p-糖蛋白由多药耐药基因（mDR1）编码。不同个体间p-糖蛋白的表达差别明显，mDR1基因的数种Snps已经被证实，但其对临床麻醉的意义还不清楚。
（二）基因多态性对药物效应动力学的影响
物的受体（药物靶点）蛋白编码基因的多态性有可能引起个体对许多药物敏感性的差异，产生不同的药物效应和毒性反应[7,8]。
1、蓝尼定受体-1（Ryanodinereceptor-1，RYR1）
蓝尼定受体-1是一种骨骼肌的钙离子通道蛋白，参与骨骼肌的收缩过程。恶性高热（malignanthyperthermia,mH）是一种具有家族遗传性的、由于RYR1基因异常而导致RYR1存在缺陷的亚临床肌肉病，在挥发性吸入和琥珀酰胆碱的触发下可以出现骨骼肌异常高代谢状态，以至导致患者死亡。
2、阿片受体
μ-阿片受体由opRm1基因编码，是临床使用的大部分阿片类药物的主要作用位点。opRm1基因的多态性在启动子、内含子和编码区均有发生，可引起受体蛋白的改变。吗啡和其它阿片类药物与μ-受体结合而产生镇痛、镇静及呼吸抑制。不同个体之间μ-阿片受体基因的表达水平有差异，对疼痛刺激的反应也有差异，对阿片药物的反应也不同。
3、GaBaa和nmDa受体
γ-氨基丁酸a型（GaBaa）受体是递质门控离子通道，能够调节多种物的效应。GaBaa受体的亚单位（α、β、γ、δ、ε和θ）的编码基因存在多态性（尤其α和β），可能与孤独症、酒精依赖、癫痫及精神分裂症有关，但尚未见与物敏感性有关的报道。n-甲基-D-天门冬氨酸（nmDa）受体的多态性也有报道，但尚未发现与之相关的疾病。
（三）基因多态性对其它调节因子的影响
有些蛋白既不是药物作用的直接靶点，也不影响药代和药效动力学，但其编码基因的多态性在某些特定情况下会改变个体对药物的反应。例如，载脂蛋白e基因的遗传多态性可以影响羟甲基戊二酸单酰辅酶a（HmG-Coa）还原酶抑制剂（他汀类药物）的治疗反应。鲜红色头发的出现几乎都是黑皮质素-1受体（mC1R）基因突变的结果。mC1R基因敲除的老鼠对的需求量增加。先天红发妇女对地氟醚的需要量增加，热痛敏上升而局麻效力减弱。
四、苯二氮卓类药与基因多态性
大多数苯二氮卓类药经肝脏CYp45o代谢形成极性代谢物，由胆汁或尿液排出。常用的苯二氮卓类药物咪唑安定就是由CYp3a代谢，其代谢产物主要是1-羟基咪唑安定，其次是4-羟基咪唑安定。在体实验显示不同个体咪唑安定的清除率可有五倍的差异。
地西泮是另一种常用的苯二氮卓类镇静药，由CYp2C19和CYp2D6代谢。细胞色素CYp2C19的G681a多态性中a等位基因纯合子个体与正常等位基因G纯合子个体相比，地西泮的半衰期延长4倍，可能是CYp2C19的代谢活性明显降低的原因。a等位基因杂合子个体对地西泮代谢的半衰期介于两者之间。这些基因的差异在临床上表现为地西泮用药后镇静或意识消失的时间延长[9,10]。
五、吸入与基因多态性
到目前为止，吸入的药物基因组学研究主要集中于寻找引起药物副反应的遗传方面的原因，其中研究最多的是mH。药物基因组学研究发现RYR1基因变异与mH密切相关，现在已知至少有23种不同的RYR1基因多态性与mH有关。
与mH不同，氟烷性肝炎可能源于机体对在CYp2e1作用下产生的氟烷代谢产物的一种免疫反应，但其发生机制还不十分清楚[7,11]。
六、神经肌肉阻滞药与基因多态性
神经肌肉阻滞药如琥珀酰胆碱和美维库铵的作用与遗传因素密切相关。血浆中丁酰胆碱酯酶(假性胆碱酯酶)是一种水解这两种药物的酶，已发现该酶超过40种的基因多态性，其中最常见的是被称为非典型的（a）变异体，其第70位发生点突变而导致一个氨基酸的改变，与应用肌松剂后长时间窒息有关。如果丁酰胆碱酯酶asp70Gly多态性杂合子(单个等位基因)表达，会导致胆碱酯酶活性降低，药物作用时间通常会延长3～8倍；而丁酰胆碱酯酶asp70Gly多态性的纯合子(2个等位基因)表达则更加延长其恢复时间，比正常人增加60倍。法国的一项研究表明，应用多聚酶链反应（pCR）方法，16例发生过窒息延长的病人中13例被检测为a变异体阳性。预先了解丁酰胆碱酯酶基因型的改变，避免这些药物的应用可以缩短术后恢复时间和降低医疗费用[6,12]。
七、镇痛药物与基因多态性
μ-阿片受体是临床应用的阿片类药的主要作用部位。5%～10%的高加索人存在两种常见μ-阿片受体基因变异，即a118G和G2172t。a118G变异型使阿片药物的镇痛效力减弱。另一种阿片相关效应—瞳孔缩小，在118G携带者明显减弱。多态性还可影响阿片类药物
的代谢。
阿片类药物的重要的代谢酶是CYp2D6。可待因通过CYp2D6转化为它的活性代谢产物－吗啡，从而发挥镇痛作用。对33名曾使用过曲马多的死者进行尸检发现，CYp2D6等位基因表达的数量与曲马多和o－和n－去甲基曲马多的血浆浓度比值密切相关，说明其代谢速度受CYp2D6多态性的影响。除CYp2D6外，美沙酮的代谢还受CYp3a4的作用。已证实CYp3a4在其它阿片类药如芬太尼、阿芬太尼和苏芬太尼的代谢方面也发挥重要作用。
有报道显示儿茶酚o-甲基转移酶(Comt)基因与痛觉的产生有关。Comt是儿茶酚胺代谢的重要介质，也是痛觉传导通路上肾上腺素能和多巴胺能神经的调控因子。研究证实Val158metComt基因多态性可以使该酶的活性下降3～4倍。Zubieta等报道，G1947a多态性个体对实验性疼痛的耐受性较差，μ-阿片受体密度增加，内源性脑啡肽水平降低[13～16]。
八、局部与基因多态性
罗哌卡因是一种新型的酰胺类局麻药，有特有的S-(-)-S对应体，主要经肝脏代谢消除。罗哌卡因代谢产物3-oH-罗哌卡因由CYp1a2代谢生成，而4-oH-罗哌卡因、2-oH-罗哌卡因和2-6-pipecoloxylidide(ppX)则主要由CYp3a4代谢生成。CYp1a2的基因多态性主要是C734t和G2964a。mendoza等对159例墨西哥人的Dna进行检测，发现CYp1a2基因的突变率为43%。murayama等发现日本人中CYp1a2基因存在6种导致氨基酸替换的Snps。这些发现可能对药物代谢动力学的研究、个体化用药具有重要意义[17,18,19]。
九、总结与展望
转座因子的遗传学效应篇7
遗传学是大学生物学相关专业的一门重要专业课程，对学生打下坚实的生物学基础及其未来在生物学领域的相关研究具有重要意义。大学遗传学课程的教学技术及方法日益完善，但仍有一些方面有待优化。该文以遗传学教学过程中发现的问题及积累的教学经验为基础，提出改进遗传学教学模式及策略：教材内容与科学前沿动态的整合;将生产实践中的应用及社会关注热点引入课程教学;实验课程与理论课程的合理搭配;注意培养学生归纳总结的能力。通过对教学模式的优化及教学策略的改进，可以提高学生的学习兴趣，加强学生知识扩展能力，完善学生的科学思维能力及科研创新能力。
遗传学是大学生物学及相关专业的一门重要理论课程和实验课程，是生物学分支下的一个重要二级学科，包含了微生物、动物、植物等领域的全部遗传进化相关的研究成果及研究内容，与生物学领域其它学科的知识交叉渗透并相辅相承。因此，大学遗传学是生物学相关专业本科生的一门重要理论课程。尽管近年来大学教学水平不断提高，遗传学教学方法和教学技巧在不断丰富，但在教学模式及教学策略方面仍有巨大的提升空间。本文基于在遗传学教学过程中发现的不足及积累的教学经验，通过分析学生学习特点及对知识吸收和需求等方面提出若干遗传学教学内容及策略方面的改进意见，可提高学生学习兴趣，有助于学生更好地掌握遗传学领域的知识。
1教材内容与科学前沿动态的整合
随着科技的进步和发展，科学研究在不同领域也发生着日新月异的进步，新技术和新成果如雨后春笋般的涌现，遗传学研究的发展同样突飞猛进。能被遗传学教科书收录的知识都是不同阶段遗传学研究中的精华，同时有价值的遗传学相关研究成果也不断被写入教科书。因此，对于大学遗传学的教学要做到两个方面：使学生对遗传学研究历史中的重大发现如数家珍;使学生对遗传学领域现今的科学前沿及发展动态了如指掌。为达到以上两个方面的教学效果，教师需要在教学内容上进行优化，加强遗传學研究历史的讲解并将“CnS”的重要成果及诺贝尔奖的介绍引入课堂。
遗传学的发展是一个承前启后的过程，针对同一问题介绍其前因后果，追踪发展动态有助于学生对知识整体脉络的掌握。如对《遗传学》教材第四章“孟德尔遗传”知识的讲解可以加入其研究历史和后续的发展动态，使学生对该部分内容的掌握更加深刻[1]。根据教学大纲的要求，学生在这个章节需要掌握孟德尔以豌豆籽粒形状、子叶颜色、茎的长度等7对相对性状为基础所发现的基因分离和自由组合规律的相关知识。如果在讲课过程中仅介绍基因分离和自由组合的原理及相关计算方法不足以加深学生对科学研究方法的掌握及科学实验设计思维的提升。在该部分内容可适当介绍孟德尔发表该成果的主要论文《植物杂交试验》的相关实验设计及数理统计，以达到使学生了解科学研究的具体过程，培养学生实验设计及结果分析的相关能力。同时，在该部分内容讲解完毕后要追踪该问题的发展动态，介绍后续的进一步研究成果。如该部分内容可增加部分关于孟德尔选取的不同性状背后分子调控机制的研究进展。如对于豌豆籽粒形状的表现型(圆粒豌豆、皱粒豌豆)是由那些分子机制导致的。对于这个问题，后续的研究结果已经清楚证明，皱粒豌豆是受淀粉分支酶i(SeB1)编码基因所调控的，由于淀粉分支酶基因突变使种子中的果糖不能转化为淀粉，随着失水作用而使籽粒形状表现为皱缩[2]。其它几个性状的研究进展同样可以进行简单介绍，如子叶颜色受常绿蛋白(SGR)调控，茎的长度受赤霉素3-氧化酶(Ga3ox)调控等[3]。通过围绕遗传学某一部分的内容，对其前因后果及研究动态的讲解有助于学生对知识的整体性把握，加深学生对知识的掌握程度。
诺贝尔奖是科学研究领域的最重要奖项之一，绝大部分获奖成果在科学研究历史上具有里程碑意义或为人类社会的进步和发展作出巨大贡献。在遗传学领域的发展史上不乏许多被授予诺贝尔奖的重要成果，支撑着遗传学的发展和生物学领域的进步。因此，在遗传学课堂上适当引入诺贝尔奖的介绍不仅可以加深学生对知识的理解程度，同时可以激发学生学习热情和科学探索精神。如在讲解遗传学第三章《遗传物质的分子基础》时可以引入1962年沃森(Jameswatson)、克里克(FrancisCrick)、威尔金斯(mauricewilkins)由于发现Dna双螺旋模型所获得的诺贝尔生理学或医学奖。在遗传学教学的第五章《连锁遗传和性连锁》的教学过程中，可以围绕摩尔根发现连锁遗传的相关内容引入1933年摩尔根(thomasHuntmorgan)由于创立遗传学说所获得的诺贝尔奖以及1946年摩尔根的学生缪勒(HermannJosephmuller)由于发现X射线照射可引发基因突变所获得的诺贝尔奖。其它部分章节均可适当向学生介绍由于转座子的发现，聚合酶链式反应体系建立所获得的诺贝尔奖的相关信息等。同时最新的诺贝尔奖获奖内容同样涉及遗传学领域，如2015年诺贝尔化学奖关于Dna修复的细胞机制方面的研究是对遗传学第十章《基因突变》的进一步丰富和发展，2016年关于细胞自噬理论的研究是对第二章《遗传的细胞学基础》中细胞膜功能的深入阐述等。使学生在遗传学的学习过程中能不断了解该领域的最新前沿有助于学生追寻科研领域重大发现者的脚步与时俱进，打下深厚的知识基础。
2将生产实践中的应用及社会关注热点引入课程教学
教师的教学活动除使学生掌握基本的理论知识外，还应联系实际，使学生在工作和生活中对所学知识运用自如。遗传学的教学同样需要在讲解理论基础知识的同时联系实际，使学生对所学的知识的应用产生切身的体会，这样不但可以提高学生学习兴趣，同时可以增强学生学以致用，提高分析问题和解决问题的能力。在遗传学课程的讲授过程中，可以适当添加一些对日常生活中的社会热点问题、公众普遍存在的争议问题等的讲解，增加以课程的吸引力和实际应用价值。如在讲解遗传学第三章《遗传物质的分子基础》这部分内容时，主要教学目标是通过几个实验证据的介绍证明Dna是主要的遗传物质。该章节可以通过中国古代的迷信思想“滴血认亲”是否具有科学依据来引入，讲授亲子鉴定方法(如Dna指纹技术)应用的理论基础，最后通过总结否定古代迷信的亲自关系鉴定方法，提出新的鉴定方法。在讲授过程中穿插这种与日常生活息息相关的内容更容易激发学生的学习热情，创造良好的课堂气氛。此外，在教学过程中还可以理论联系实际对遗传学领域社会争议的热点问题进行科普及探讨。如目前“转基因是否存在危害”这个问题是公众中存在争议的焦点之一，甚至引发崔永元和方舟子之间的争论大战，而公众对转基因的具体机理及操作知之甚少，甚至存在误读。在遗传学课程第九章《基因工程和基因组学》这部分内容的讲解过程中可以联系教科书中介绍的转基因操作流程在教学过程中做适当的扩展，深入阐述转基因的原理、田间试验的流程、目前中国可食用的转基因产品、目前中国可种植的转基因产品以及转基因真正容易引发的问题和不可能引发的问题等，使学生对类似的社会争议热点问题具有客观的认知，激发他们独立思考问题的能力。通过理论联系实际和将社会热点问题引入遗传学课程教学的方法可增强该课程的趣味性及应用性。
3实验课程与理论课程的合理搭配
遗传学是生物学领域里一门重要理论课程，同时也是一门重要的实验课程。大学遗传学课程分为理论课和实验课两个部分，实验课的教学需要与理论课的教学配合进行才能达到较好的教学效果。在遗传学的教学安排中，对于同一部分内容的理论课程和实验课程连续进行容易使学生印象深刻。如在讲解“细胞有丝分裂”这部分内容时，把实验课安排在理论课结束一周内进行效果较好。如同学们在课堂上学习了有丝分裂具体过程及细胞分裂各个时期形态特征后一周内进行实验操作，观察显微镜下真实的染色体形态，比较与教科书中的差异可使学生更牢固地掌握所学到的知识。同样，遗传学的实验设计需针对各部分所讲的理论课程内容相配合，在理论课学习完成一周内开展，可以达到良好的教学效果。
4注重培养学生归纳总结的能力
培养学生独立思考及学会学习的能力同样是大学教学活动的一个重要方面，大学的教学要求学生不仅要被动地接受知识，还要主动地归纳总结进而很好地吸收所学知识。因此，在大学遗传学的教学中同样要注重培养学生归纳总结知识的能力，训练思考问题的逻辑思维能力。在遗传学的教学活动中，教师不仅要教学生具体的理论知识内容，还需要引导学生学会学习，因此要做到以下两点：展示给学生学习的逻辑思维;引导学生归纳总结。引导学生学习的逻辑思维要求教师不仅要展示给学生具体的知识内容，还要求教师展示给学生对问题的理解及学习过程，图示教学法是实现该目标的很好方法。教师在准备教学幻灯片时应尽量以图示的方式展示每一部分的知识内容，备课过程中教师可以阅读书中的每一段主要文字，然后可通过自己的理解将学习到的以文字为主体现的内容转化为以各种图形及流程图为主来表达，在授课过程中结合图示用文字的方式再将知识点传达给学生，这样就可以是学生了解到每一段文字都可以转化为以图形表示的直观内容，引导他们采用类似方法进行知识的学习。如在讲授遗传学中“乳糖操纵子”相关内容时，为表达“乳糖乳糖水解酶基因开启乳糖分解乳糖水解酶基因关闭”这一过程时，可通过制作一个该过程动态变化的幻灯片来进行讲解，展示每一步反应及其原理，引导学生学习的逻辑思维能力。遗传学教学的第二个重要方面是引导学生对问题的归纳总結能力，通过比较相似及异同达到对不同知识点清晰掌握的效果。如在讲到“非等位基因间的相互作用”这一教学难点时，可引导学生通过归纳总结对其进行区分。在该部分内容中，学生对控制同一生物性状的两对基因间的几类相互作用容易混淆，我们做了如下总结和归纳，采用更通俗易懂的语言揭示控制同一性状两个基因的内在联系，如表1：
通过对不同相关内容的比较分析，可以提高学生归纳和总结问题的能力，找出各部分知识及内容的异同点，可提高学生学习效率。在大学遗传学的教学过程中，教师应针对教材内容与科学前沿动态的整合，将生产实践中的应用及社会关注热点引入课程教学、实验课程与理论课程的合理搭配、注意培养学生归纳总结的能力等几个方面，灵活使用不同的教学模式及教学策略，对学生进行教学引导和兴趣的激发，从而达到良好的教学效果。
转座因子的遗传学效应篇8
不同于大多数会议中心水平朝向的设置，这座耗资8200万美元、面积约25548平方米的多功能场馆有座4645平方米的无梁柱会展大厅、一座1858平方米的舞厅和20座大型的会议室，材料有铜材、玻璃和钢等。高度灵活开放的内部空间满足了各种类型会议和活动的功能需求，也尽可能利用好空间，降低了能耗。RmJm美国分部的主管peterSchuber表示，他们有着长期设计顶级会议中心的经验，因此这座中心尽可能做到高效和灵活，减少了碳足迹，穿孔的铜质包面将使这座建筑成为该地区快速增长的一个象征。
aRHiSarchitects：里加幼儿园
拉脱维亚建筑事务所aRHS最近完成了一座位于拉脱维亚首都里加的幼儿园建筑竞赛方案。教室空间被一座巨大的公园包围，让小朋友们能够与大自然亲密接触。由于幼儿园的儿童年龄不一，建筑空间被划分为不同的学习区和活动区，其中公园绿化区还和附近的城市公园相连，需要时可以向外界开放，同时也保证了必要的安全性。被弯曲的玻璃立面包裹的游泳馆、礼堂和体育活动中心沿着室外庭院边缘排列，为室内活动的人群提供了心旷神怡的自然景色。大小不同的单元教室根据儿童不同的年龄段进行特殊设计、调整，并加强了对学习过程的引导。
古格王国都城遗址大规模维修
已经启动了历史上最大规模的古格王国都城遗址维修保护工程，以期全面提升遗址的抗自然灾害能力和文物安全水平。古格王国都城遗址整体维修保护工程总投资约5，744万元，工期预计5年，工程主要内容包括遗址本体维修、山体加固和整治以及壁画修复和保护，今年5月正式开工以来进展顺利。近年来札达县降雨量增多，以土石结构为主的遗址受损较大，房屋漏雨墙体开裂，山体塌陷，文物安全面临巨大的威胁。此次维修工程将全面提升遗址的抗自然灾害能力和文物安全水平。
古格王国都城遗址位于阿里地区札达县境内，是西部的古格王国遗留下的规模最大的一处建筑群遗址，公元10世纪前后修建。古格王国都城遗址建筑在彩绘、泥塑、雕塑艺术等方面都具有很高的价值。近年来遗址日益为游客所青睐，成为西部著名旅游景点，今年上半年接待游客3500人。
CZwG设计
英国南安普顿文化中心
英国南安普顿市议会聘用CZwG事务所在市中心设计一座多功能的文化中心。这个125万平方米的工程是南安普顿文化区开发项目的一部分，位于市民中心的东部。一条新的步行道将其分为两座建筑，以Guiidhall广场和一座二级保护名录的公园相连。表演艺术中心和视觉艺术中心之间有一个6000平方米的讲堂、工作间和美术馆，下面设置了餐馆和商店等。沿街的餐馆和咖啡馆的外观做到尽可能突出，但设计的关键部分仍是进入艺术空间的入口，那里既是广场的一端，又是Guiidhall廊柱的开始。
2012年伦敦奥运会信息馆竞赛获胜方案
葡萄牙建筑师JoseCarlosCruz、inesGuedes、miguelSantos和antonioCruz设计的方案赢得了[aC－Ca]2012年伦敦奥运会信息馆的设计竞赛。这个标志性的场馆位于伦敦特拉法加广场。蓝色、黄色、黑色、绿色、红色和白色的圆环向人群倾斜，让过往的参观者可以看到场馆内部，同时还扩展了城市公共空间。环形建筑的部分边缘升起，让路过的人群可以进到场馆内部。参观者可以在这个奥运五环空间中参观、游览，并在休息区享受周边人流、建筑和喷泉等景色。五环建筑弯曲的镜面表皮反射了广场周边的景色，为前来参观的人群提供了一个完美的拍照背景，也为持续不断的活动和生气勃勃的庆典提供了非常契合的平台。
葡萄牙锡尼什艺术中心
本案建筑坐落在一条主街的起始端，这条主街连接着城镇与大海，并标志着历史核心区域的传统入口。艺术中心内可以举办各种活动，使自身成为一座独特的建筑，其中包括多间展览室、一个图书馆、影剧院和一个文献中心。这个项目需要占据整个建筑地块，覆盖一层下面的街道，调整外部体量，以适应城堡墙体纪念碑式的尺度。四个模块以带状平行设置在上面几个楼层，模块之间插入了天井。露天平台悬挂在像桥梁一样的结构上，结构由周围的墙体单独支撑。这样的系统有助于在地下室创造宽敞的空间，适应公共区域所需的尺寸，并能保证街道层通过建筑内部的连续视线，包括城镇日常生活中艺术中心内举行的活动。
荷兰转角住宅
这座由SophieVallaarchitects和marcKoehierarchitects完成的转角住宅位于荷兰nieuwLeydenn，是mVRDV总规划纲领下由670位建筑师最新设计完成的住宅项目之一，这块用地曾经是座屠宰场。
转角住宅共有三层，首层为儿童娱乐室，再上一层是生活起居空间，顶层为卧房。各层平面都有相对差异，这样便促成了建筑立面上相互交错的效果，让这所处于转角处的住宅显得立体而生动，巧妙地化解了转角带来的生硬感。
建筑侧面为瘦高的细条窗，满足采光需求的同时提供了私密性的考虑，同时呼应了建筑立面的竖条风格。住宅朝毗邻公园的方向开设了大的落地窗，将远处的景观引入室内。建筑外墙材料采用了灰色退晕的颜色使得建筑产生立面上阴影的假象，增加立体感。
韩国首尔“水舞馆”建筑设计方案
这是一个暂未实施的设计项目，位于韩国首尔，项目名称为“水舞馆”，它有着非常优雅的建筑形态，好似一条美人鱼歇息在水面之上。外观设计采用了水波纹的元素，当阳光透射时，建筑室内室外的墙面都能呈现波光粼粼的效果。水舞馆是为公众休息空间，空间的运用是灵活的，可以举办演唱会、展览等活动。
世界上最狭窄的房子
设计师JakubSzczesny设计的这座房子是迄今为止世界上最狭窄的房屋，它位于波兰首都华沙的两座高楼的夹缝中，目前我们能够看到的仅是设计师的方案效果图，但是波兰政府已经做好准备将此设计立即付诸实践。虽然这座建筑的宽度只有大概1，5米的距离，但是普通居住空间中应该具备的东西它一样也不少，工作空间、卫生间、卧室、厨房等都被设计师合理的安排在了这个狭小的空间内，唯一遗憾的就是由于空间有限，在里边我们只能够依靠最原始的爬梯上上下下。
伦敦国王十字车站再开发工程加紧施工
伦敦卡姆登区核心位置的国王十字(King’sCross)车站的再开发工程正在紧锣密鼓地施工。
毫无疑问，最引人注目的是车站高大的钢结构管道，高达20米，跨度150米。建成后，候车西厅将成为欧洲最大的单跨车站，并把这座维多利亚时代的车站与周围环境连接起来。再开发工程将在2012年伦敦奥运会开幕之际完工。距离这一时间仅有7个月了，所以施工日程异常紧迫。目前构成原车站西部的5座建筑已经更新完毕，北附楼按照原先的设计进行重建(二战中被毁)。主要的火车棚得到修复，并已经能看到其身影。
晶莹剔透的灯笼宫殿挪威桑内斯的木建筑
Sandnes和Stavanger两个地方在2008年被选为欧洲的文化之都，挪威人举办了一个木制房子的设计竞赛，以展示创新的木建筑促进本地国际化。Sandnes要求在步行街的广场设计一个有雕塑感的木建筑作为这里的亮点，这里应该能遮蔽风雨，支持各种社交活动，能举行各种活动。它采用了过去的老房子的形象，而重新设计了所有的细节，它成为城市的标志物，利用挪威传统的木建筑概念，设计了一个当代的建筑。
转座因子的遗传学效应篇9
关键词害虫，抗药性，进化，起源，遗传，机制
害虫对化学农药的抗性进化历史不到100年，就已经有500多种害虫对一种或多种杀虫剂产生了抗性。害虫抗药性的进化导致化学防治的失效，给农业产量造成很大的经济损失，例如据palumbi估计，在美国每年由于害虫产生抗性导致的损失至少有30多亿美元，这其中包括由于抗性加大农药使用的额外消费以及抗性害虫对农产品的直接损失。
早在1951年Dobzhansky就认为，杀虫剂抗性是一种进化现象。遗传分析可以有助于研究抗性机制和制订抗性治理策略，是研究抗性的一个主要工具。本文从遗传角度对抗性进化的本质进行探讨，并归纳分析抗性基因突变的主要类型，以期对害虫抗药性的进化的有更好的理解。
1、害虫抗药性进化的遗传起源
1.1遗传变异是害虫抗药性进化的基础
由于害虫对杀虫剂的抗性是生物进化的一个特例，可以从生物进化角度对害虫抗药性进化进行分析。生物进化的基础是生物遗传结构的不稳定性即遗传的相对保守性和变异的绝对性，这种变异的绝对性结合环境的复杂性造成了生物的多样性，给生物进化带来可能。诱导变异大致分2种情况，一种是生物在自身的遗传体系中发生的变异，这种变异具有普遍性；另一种是由外在的多样化的环境条件诱导的(包含辐射诱导、化学和物理诱导等)。
在药剂选择前，害虫种群内存在着大量的变异，这其中就包括在历史进化过程中由于自身的繁殖发育而产生的遗传变异和由于外在的环境诱导的变异。这些变异是抗性进化选择的原料，故药剂首先作为抗性基因型的选择剂存在，这符合“前适应假说”的解释。最近一个研究报道很好地证明了这个假说，Hartley等研究表明在采自于杀虫剂应用前的澳大利亚羊绿蝇Luciliacuprina品系中检测到对马拉硫磷的抗性。但这不是说药剂不会诱导抗性发生，若药剂长期作用，害虫种群肯定会慢慢适应进化出对应的变异，但这类变异的进化过程很漫长，远远不及药剂的选择作用快，故药剂普遍作为选择剂。药剂除了可能对遗传变异有诱导作用的可能之外，还有可能存在对抗性变异的促进作用，如杀虫剂可以促进基因扩增，从而促进抗性进化。
通常变异是不利性，因为其干扰了在历史长河中进化而成的正常稳定的遗传结构。若无外在的定向选择作用，此变异会因随机性而以极低频率存在，甚至会被自然选择所淘汰。也就是说，只有当外在的选择对某种变异有定向的筛选作用时，此变异才呈定向性。所以说害虫抗药性的进化是定向选择，而不是定向变异的结果。
遗传变异是害虫抗药性进化的基础，原始野生害虫种群中存在大量频率极低的变异等位基因，这些基因都是杀虫剂选择的原材料。杀虫剂选择是抗性进化的主要动力，即人类是进化的最大驱动力。因此被杀虫剂选择的变异基因的频率上升就是害虫抗药性进化的本质。
1.2基因重复为遗传变异提供了原材料。是抗性进化的主要根源
突变是所有遗传变异最本质的起源，但是从短期来看，普遍认为基因重复是新基因功能的主要原材料。理论认为基因重复在初期阶段导致功能过剩，基因重复后，早期存在对保留原始功能的基因拷贝具有正向选择(positiveselection)作用，即其它重复基因有可能会简单地通过退化突变(degenerativemutations)而成为沉默基因或无功能基因，因随机漂变而生存下来。又因为大部分突变对适合度是有害的，故所有模型预测这种无功能化(non－functionalization)是最常见的情况。极少数情况下，在一个基因拷贝保留原有的功能的基础上另一个拷贝可能接受了一个新的有益的功能，通过自然选择而被保持下来也即是新功能化(neofunctionalization)过程。虽然基因重复被进化成新功能的几率很罕见，但这些重复基因的随机沉默对新物种的被动起源进化起了明显作用。
由于抗性进化是一种进化现象，基于以上理论，抗性基因变异的主要原料是基因重复，其进化实质是由原来的基因进化成具有新功能(表现为抗性相关)的基因。进一步推论，与抗性相关的变异基因在药剂选择前有2种存在可能，一种是抗性变异基因以沉默基因形式存在于害虫基因组中，即基因重复后这些无功能基因因随机漂变而生存下来。现研究证明了抗性基因家族中存在沉默基因，如冈比亚按蚊anophelesgambiae的p450家族下的5个成员是假基因，GSt家族的一个基因(GStd6)也可能是无功能基因。又如研究证明无效等位基因met调控met基因的转录水平引起保幼激素(JH)受体基因met的产物完全消失导致保幼激素类似物(JHas)抗性产生。另一种可能是抗性变异基因以功能基因形式寄存在害虫个体内随机存在，因变异基因大部分伴随着适合度的下降，其存在几率极低，也就是抗性等位基因初始频率很低。
因此，药剂对抗性基因的选择作用也可以分成2种，一是在基因组中对抗性基因的选择作用，即有利于在药剂选择压力下生存的变异的无功能等位基因渐渐取代基因组中原始基因拷贝的主导地位的过程。另一种是对抗性基因型的选择作用，即对抗性基因的寄主——表现为抗性的害虫个体的筛选。由于害虫种群中随机存在着抗性个体，而且沉默基因取代原始基因的过程很慢，故一般情况下药剂直接对抗性基因型进行筛选。但是若从田间采集昆虫在室内进行抗性筛选时采集的试虫基数很小，很可能该昆虫群体中没有抗性变异的害虫个体来配合药剂的筛选，这种情况下对抗性基因的选择作用就有可能出现，但抗性上升速度很慢。
2、害虫抗药性进化的分子机制
由于基因重复后导致的功能过剩，重复基因由于不受功能上的限制，很可能会出现丰富多样的变异类型，所以说抗性基因变异机制很丰富。但在多样化的基因变异中，又有一定的规律性，如靶标位点的点突变导致抗性的机制是靶标抗性机制的主要形式，基因扩增或基因过表达导致的代谢酶上调是代谢抗性的重要机制。这种规律性是由在自然选择下对基因变异的随机选择作用和在药剂选择压下对更适应此环境的变异的定向选择作用共同导致的。这也说明抗性基因的变异机制的存在受到其本身所伴随的适合度代价(fitnesscost)和对药剂选择压的适应能力的影响。
从现有的害虫抗药性事例来归纳，抗性基因变异主要有以下3种机制。
2.1结构基因的变化(genestructurechange)
现有的害虫抗药性研究表明基因结构的变化机制主要是点突变(其中绝大部分是属于单个点突变)。
2.1.1点突变点突变有2种机制，一种是无义突变(nonsensemutation)，即某个核苷酸的突变导致了终止密码子(如att)的出现，使转录提前终止。例如昆虫对生物农药Bacillussphaericus(球形芽孢杆菌)的抗性机制就是无义突变。其抗性机制为编码毒素结合蛋白Cpm1蛋白的Cpm1基因发生点突变，导致翻译的提早终止，使Cpm1的疏水末端被切除，阻止了Cpm1蛋白与胞质膜的结合，使毒素的杀虫作用消失，但对毒素与Cpm1蛋白的结合没有影响。另外一个事例是Xu等报道由于一个提早终止密码子的出现导致一个钙粘素基因Ha-BtR的分裂与棉铃虫Helicorverpaarmigera对Bt抗性紧密联系。
另一种突变机制是错义突变(missensemutation)，即基因的编码区中的一个核苷酸被另一个不同的核苷酸取代，导致产生不同的氨基酸，使基因产物的三维结构发生变化而产生抗性。由于三维结构的改变而导致与其作用部位结合能力的降低或增加(靶标抗性机制)，或降低基因产物对杀虫剂的代谢能力(代谢抗性机制)。这种结构的改变并不改变产物的量，而是改变产物的质。大多数杀虫剂都是以一个关键蛋白作为靶标，现研究表明ace.nla.Rdl.para.met基因的点突变就可相应地导致杀虫剂靶标受体——昆虫体内的乙酰胆碱酯酶(aChe)、乙酰胆碱烟碱受体(naChR)、γ－氨基丁酸(GaBa)受体、钠通道、保幼激素(JH)受体的结构的变化，从而导致昆虫个体对相应的杀虫剂的靶标抗性产生。另外，也有研究表明代谢酶如酯酶的基因结构的改变，可导致基因产物代谢酶的质的变化，从而导致昆虫个体对相应的杀虫剂的代谢抗性产生或变化。
靶标位点的点突变所造成的变异程度相对于其他变异机制而言是较弱的，这样的基因相对保守性既保证了虫体内在机能的正常运作足以使其存活下来，又使杀虫剂结合能力下降，从而表现出对杀虫剂的抗性。因此在以靶标机制作用的杀虫剂的选择压下，靶标位点的点突变更具有生存的优势。
2.1.2基因重组一个品种中可能同时存在几个突变的组合，这样可导致更高水平的抗性产生。如mutero等将在黑腹果蝇Drosophilamelanogaster的不同抗性品系的ace基因中发现的不同点突变的组织进行表达后发现，高水平的抗性可能是由不同点突变的组合所引起，这些点突变单独存在时只表达很低的抗性；Kozaki等也证明了ace内的多点突变和基因内重组能使害虫的抗性明显增加。
基因重组增加了异常等位基因的数量和频率，因此对抗性基因进化有重要的影响。mmem等认为自然种群中存在的抗性等位基因之间的重组是害虫迅速适应新的选择压的一个机制。几个点突变的重组可产生较高的抗性水平，但同时也造成了较大的适适合度代价。当有杀虫剂选择压时，单个突变可以通过重组形成产生较高的抗性杂合子的种群而生存下来，当无选择压时，有多个点突变的个体可以和敏感个体杂交而保存抗性突变，具有这种杂合子的种群也具有一定水平的抗性，最初表现出一定的杂种优势。但随着杀虫剂选择压消退，这种杂种优势也渐渐退化。
2.1.3移码突变——基因缺失与插入染色体的缺失具有很大的致死性，这对生物个体的生存非常不利。目前在抗药性基因的研究中也发现抗性基因或基因片段的缺失机制。如morin等报道抗Bt棉红铃虫pectinophoragossypiella品系的3个钙粘素突变等位基因都发生了氨基酸的片段缺失；苏建亚报道棉铃虫抗性品系对Bt棉高水平抗性是由于钙粘素基因发生了大片段缺失突变所至。Gahan等报道的因反转座子介导的序列插入导致钙粘素基因家族的一个基因的突变是一种基因序列的插入机制。
由于移码突变相对于错义突变而言，其变异程度较大，并伴随较大的适合度代价，故在药剂选择前这些突变的存在几率就相对较低，而且药剂选择后对生物个体的生存也不利，因此发现移码突变的抗性机制的事例不是很多。
2.2基因扩增
基因扩增是生物对环境有害化学物质产生抗性的一种基本而普遍的机制。一个基因扩增的结果是在Dna中呈现该基因的许多拷贝。基因扩增和基因表达的改变导致基因产物的过表达是代谢抗性的主要机制。
对于酯酶介导的抗性，基因扩增是酯酶过表达引起抗性的主要机制。例如这些酶的产物过量在桃蚜myzuspersieae，库蚊Culicinemosquitoes以及褐飞虱等昆虫体内被证实。
然而，大部分抗性品系p450s过表达的事例不是由基因扩增引起，但nikou等报道通过southern印迹分析法，发现基因扩增是菊酯抗性按蚊a.gambiae品系的CYp621基因过表达的一个原因。
另外，目前尚未发现GSt酶系的基因扩增与杀虫剂抗性有关。这表明在GSts引起的抗性中，若不是全部但至少是大部分事例似乎与基因扩增无关。
基因扩增的机制可能有转座子(transposableelement)或可移动因子(mobileelement)的作用、跳远式重复(saltatoryreplication)、无插入序列的头尾连接式(hcad-to-tailtandemfashion)排列方式、姐妹染色体间的随机不平等交换(randomunequalcross-over)以及基因重复后误排导致串联重复(tandemrepeat)等机制。
在代谢抗性中，解毒酶的量变更有利于害虫在维持虫体的生存的基础上对毒物的不利作用的抵抗。由于中等水平的基因扩增的变异速率较高且其多效性适合度下降(Dleiotropiefitnesscost)较弱，基因扩增机制在代谢酶的上调节中很普遍。
2.3基因表达的改变
这类机制在与抗性相关的GSts和p450单加氧酶系中已被证实，但是虽然基因调节可以解释酯酶a1的产物过量，可尚未在酯酶介导的代谢抗性中发现。
基于GSts的抗性的分子基础已在家蝇muscadomestica及蚊类昆虫a.gambiae和aedesaegypti中很好地被研究。在所有的事例中，抗性昆虫的GS％上调节是由于反式上调作用引起；而在p450s的转录调节中，顺式或反式作用都有可能。
目前，许多事例研究发现了抗性品系的p450s过量表达，例如，抗DDt果蝇D.melanogaster品系的CYp6a2和CYp6G1基因的过表达、抗二嗪磷家蝇肘，domestica品系的CYp6a1基因过表达、抗菊酯棉铃虫(H.armigera)的CYp687基因过表达、抗菊酯库蚊品系的CYp6e1基因过表达、抗菊酯按蚊a.gambiae品系的CYp621基因过表达，以及抗溴氰菊酯库蚊C.pipienspallens品系的CYp6F1基因过表达等。
当药剂直接以毒物形式作用于虫体时，解毒酶的上调节导致抗性增加；而当药剂作为前体杀虫剂应用即须先被代谢成毒物，代谢酶的下调节将增加抗性。这种机制有许多事例，但分子机制尚不祥。例如，在Bt抗性中，就可以通过蛋白酶下调引起Cry毒素的活性下降从而导致抗性。
在靶标抗性中也有关于基因表达的改变导致的抗性机制的报道，如钠离子通道的para基因的反式下调作用(trans-down-regulation)机制。
另外，wilson和ashok试验证明JH受体基因met的产物完全消失(也就是基因沉默现象)导致抗性产生，并证明了是由无效等位基因met调控met基因的转录水平引起的。JH受体蛋白不是个体生存所必需的，也就是说编码JH受体蛋白的基因是无效基因(nullgene)，分子分析已证明JH抗性基因met是无效基因。因这些无效基因的缺失或沉默导致受体蛋白的消失或其功能消失从而能使抗性产生，而且适合度下降的程度也不会很大。假如这种推测被验证是正确的，那么无效基因的变异就拓宽了抗性基因变异范围，使害虫对杀虫剂选择压的适应范围加大。
另外，小幅度的缺失、插入和调控元件的转座可能会扰乱基因表达的空间和时间形态，从而导致抗性。
虽然基因表达的调控方式多样，但是代谢酶的上调机制在代谢抗性中很普遍。
转座因子的遗传学效应篇10
筛选机制与细胞衰老的Dna损伤假说陈作舟
植物碱性亮氨酸拉链(bZip)蛋白的研究进展(一)--结构、分类、分布和同源性分析路子显，常团结，刘翔，朱祯
作物抗虫基因工程及其安全性冯英，薛庆中
转基因产品的安全性及其对应策略程焉平，庄炳昌
水稻基因组测序的研究进展杨宇，陈瑞阳
苹果遗传转化的研究进展孙爱君，章镇，张新生，盛炳成
家禽数量性状基因座定位的研究进展黄银花，李宁，孙汉，黄路生
线粒体Dna用作分子标记的可靠性和研究前景牛屹东，李明，魏辅文，冯祚建
罗伯逊易位研究的进展朱必才，高焕，屈艾，张敏，郑元林，高建国，汪承润，张子峰
pit-1基因在人、鼠及猪中的研究现状李宏滨，曹红鹤，郑友民
一种新的蛋白酪氨酸磷酸酶基因的克隆、定位和组织表达谱研究瞿祥虎，翟云，魏汉东，鱼咏涛，贺福初
HiV-1融膜肽的编码Dna序列比较张闻，明洪，龙莉，陈元晓
复杂易位遗传效应的探讨--附-例罕见复杂易位核型刘京，杜可明，宗传龙，李效良，郭淼
山羊β-酪蛋白基因启动子指导人血清白蛋白基因在小鼠组织中的特异性表达曹新，曾溢滔
乌羊和小香羊的RapD分析杨家大，简承松，魏泓，朱文适，吴开平，姚家志，蔡志华
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大鼠部分肝切除前后热激处理对过氧化物酶基因表达的影响徐存拴，张为民，王莹，赵绪永
pCR扩增近交系大鼠微卫星位点Dna多态性的研究李瑞生，陈振文，宋德光，任文陟，栾蓉晖
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抗生素对大豆愈伤组织的诱导和生长的影响王萍，吴颖，季静，王罡，杨庆凯
培养基成分对东北红豆杉细胞生长和紫杉醇产量的影响司徒琳莉，李振山
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果蝇D.auraria5个姊妹种的进化方向新探陆剑，吕静，陈慧贤，张文霞，戴灼华
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