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遗传学大实验教学大纲(2016)
 

遗传学大实验
Experiment of Genetics

 

一、课程基本信息
    学  时:45
    学  分:1.5
    考核方式:考查,平时成绩占总成绩的30%
    中文简介:遗传学是研究基因的结构和功能以及基因从亲代传递到子代过程中遗传与变异的科学,随着“人类基因组计划”的进行和深入遗传学已成为21世纪生命科学领域发展最为迅速的学科之一,是生命科学各门学科的核心,它的分支几乎扩展到生物学的各个研究领域,遗传学课是生命科学学院以及相关学院本科生的基础必修课。本课程的任务是系统地讲授遗传学的基本原理和遗传分析的基本方法,同时介绍现代遗传学发展的最新成就,使学生对遗传物质的本质、遗传物质的传递、遗传物质的变异以及遗传信息的表达与调控有一个较为全面和深入的认识和了解。
    遗传学与生命科学其他分支学科一样,是一门实验性很强的学科。遗传学本身的发展离不开大量而设计周密的实验研究,因此遗传实验课程是开展遗传学研究的重要基础。通过实验教学,不仅可以使学生加深对遗传学现象和规律的认识,最重要的是培养学生进行遗传学及相关学科研究工作的能力。为了更好更系统的培养学生在遗传学实验操作方面的能力,我们独立开设了遗传学实验。
    Genetics, the science of heredity, is primarily concerned with understanding biological properties that are transmitted from parents to offspring. Genetics is central to biology because gene activity underlies all life processes, from cell structure and function to reproduction. Genetics is an important basic course which has close links with applied researches because it is used not only in the improvements of plants, animals and microorganisms, but also in the public healthy protection and medicine. Therefore, the basic requirements of genetics teaching is in terms of theory,to expound the phenomenon of heredity and variation as well as the law of expression, find out the cause and material basis of heredity and variation so as to reveal the inherent law, and in terms of practice,to grasp the basic methods and techniques of genetic research so as to pave the way for learning plant breeding and other related applied subjects. Furthermore, since the course is to be taught by bilingual teaching method, the relation between learning specialized knowledge and improving English level should be appropriately handled.
    Like other branches of life sciences, genetics is a highly experimental subject. The development of genetics depends on a large number of well-designed experimental study and the experiment of genetic is an important basis for carrying out genetic research. The students’ understanding to the genetics laws and phenomenon will be deepened through experiments teaching, that is to say, the genetics laboratory experiments is to help the students integrate theories with practices, and the most important is that the students’ operational capability to conduct research in genetics and related disciplines will be trained. In order to train students’ capacity of genetic operational experiments better and more systematically, the independent course for genetics experiments is offered for students. 
   

二、教学目的与要求
    教学目标和要求:主要培养学生的遗传学实验技术的基本操作和技能,提高学生的动手能力、独立工作能力、分析能力和创新能力,同时也要使他们初步了解和掌握先进的技术和方法。通过遗传学实验的学习,要求学生掌握遗传学研究的基本技能,熟悉有关的研究方法技术,培养科学务实的精神。在实验过程中,要求学生认真预习实验指导,每个同学都亲自动手操作,作好实验记录,然后进行统计、分析实验结果,写出实验报告。培养学生端正、严谨的科学态度和独立思考、分析、解决问题的能力。
    The teaching goal and requirements is to train the students’ basic operational skills in genetics experiments, to improve their operational ability, independently working ability, analysis ability and innovation ability, and to make them understand and master the advanced techniques and methods, to require the students to master the basic skills of genetics research, familiar with the related research methods and train the students’ scientific and pragmatic spirit. During the experiment, the students are required to operate personally, records the experimental results, and t count and analyze the experimental results, and then writing the experimental report .
   实验一  减数分裂
    1.学习花粉母细胞涂抹制片技术。
    2.观察植物减数分裂各期染色体形态特征和动态变化。
   实验二  染色体组型分析  
    1.理解组型分析的基本原理。
    2.学习和掌握植物染色体组型分析的基本方法。 
   实验三  果蝇生活史和形态特征观察
    1.掌握果蝇培养的基本过程。
    2.了解果蝇的生活史和各阶段的形态特征。
    3.掌握区别果蝇雌雄的基本方法。
    实验四  果蝇的杂交
    1.通过果蝇的单因子和两对相对性状遗传的杂交实验,分别验证分离定律和自由组合定律。
    2.通过果蝇红眼野生型和白眼突变型遗传杂交实验,了解由性染色体上基因控制的性状分离规律以及伴性遗传正、反交的差别。
    3.学习和掌握记录杂交结果和统计处理方法。
   实验五  染色体结构变异
    辐射诱变产生的各种染色体结构变异在减数分裂中的细胞学特征。
   实验六  植物多倍体的人工诱发
    1.了解人工诱发植物多倍体的原理及其在植物育种上的意义。
    2.掌握用秋水仙素诱发多倍体植物的方法。
    3.观察鉴别植物多倍体形态特征及其细胞学特征。
   实验七  水稻“三系”形态观察与雄性不育性的鉴定
    1.学习和了解水稻“三系”的植物学形态特征。
    2.初步掌握水稻雄性不育系的植物学形态特征和花粉育性鉴定技术。
   实验八  细胞内DNA分布的定性鉴定
    1. 学习应用孚尔根染色法,定性鉴定细胞核内脱氧核糖核酸(DNA)的存在。
   实验九  数量性状的遗传分析
    1.学习统计分析数量性状遗传试验的数据。
    2.估算遗传率和杂种优势表现的程度。
   实验十  植物DNA的抽提
    1. 学习从高等植物组织中抽提核DNA的方法。
   实验十一  限制性内切酶酶切与琼脂糖凝胶电泳
    1.掌握使用限制性内切酶酶切DNA的基本过程。
    2.掌握琼脂糖凝胶电泳分离酶切片段的基本原理和方法。
    3.根据已知分子量marker估算酶切片段的大小。

 

三、教学方法与手段
    采用讲授、提问、演示、学生自己动手实验进行验证以及总结与讨论等教学方法与手段。

四、教学内容及目标

  

  教学内容

教学目标

学时

分配

实验一  减数分裂

3

重点与难点: 减数分裂的概念;减数分裂各期染色体形态特征和动态变化 花粉母细胞涂抹制片技术;显微镜的使用。

衡量学习是否达到目标的标准: 能获得较好花粉母细胞涂片;能否判断减数分裂各时期的细胞及分析各期染色体形态特征。

了解减数分裂过程的整体和细节;理解减数分裂在生物遗传中的作用;掌握花粉母细胞涂抹制片技术;了解植物减数分裂各期染色体形态特征和动态变化。

实验二  染色体组型分析

3

重点与难点: 组型分析的概念和重要意义;植物染色体标本制备;核型分析。 

衡量学习是否达到目标的标准:能正确分析出某物种的核型

了解染色体沿线性的各部分特征;掌握植物中期染色体标本制备技术;掌握植物染色体组型分析的基本方法

实验三  果蝇生活史和形态特征观察

3

重点与难点: 果蝇的科学研究价值;培养基的配置过程和果蝇的培养方法;果蝇发育的基本过程和各阶段的形态特征果蝇雌雄的区别。

衡量学习是否达到目标的标准: 能成功配制果蝇培养基;正确判断果蝇形态特征以及果蝇的性别

了解果蝇的生长和遗传特性;理解利用果蝇进行遗传分析的方法;掌握果蝇培养的基本方法和发育的基本过程;掌握果蝇的基本形态、果蝇的遗传特征和遗传方式;掌握区别果蝇雌雄的基本方法

实验四  果蝇的杂交

9

重点与难点: 孟德尔遗传规律;独立分配定律的基本内容;X连锁遗传的概念;果蝇杂交的基本方法;处女蝇收集的方法;遗传学实验中数据记录和统计处理方法。

衡量学习是否达到目标的标准: 能根据果蝇的形态特征以及果蝇的性别特征进行单因子、双因子和X连锁分析的杂交组合能否掌握正确的统计学方法,对统计结果进行统计分析。

了解果蝇的基本遗传学规律;了解利用果蝇进行遗传分析的方法;果蝇的培养和基本实验体系建立,果蝇杂交实验的设计与操作。掌握果蝇杂交实验的全部过程和注意事项。

 

实验五  染色体结构变异

3

重点与难点: 染色体结构变异的概念;染色体结构变异的类型和不同结构变异类型的染色体特征。

衡量学习是否达到目标的标准: 能通过镜检观察判断辐射处理后的各种染色体畸变类型。

了解同结构变异类型的染色体特征。

 

实验六  植物多倍体的人工诱发

3

重点与难点: 植物染色体的组成人工诱发植物多倍体的原理及方法;人工诱发植物多倍体在植物育种上的意义。

掌握用秋水仙素诱发多倍体植物的方法;鉴别植物多倍体其细胞学特征。

衡量学习是否达到目标的标准: 能知道多倍体的诱发方法;能否根据形态鉴定、叶片气孔、保卫细胞大小、染色体数目等判断多倍体

实验七  水稻“三系”形态观察与雄性不育性的鉴定

 

3

重点与难点: 水稻“三系”的组成和育种重要意义;水稻雄性不育系的植物学形态特征;水稻花粉的涂片和染色技术;不同育性花粉的形态和着色差异

掌握水稻雄性不育系的植物学形态特征和花粉育性鉴定技术。

    衡量学习是否达到目标的标准: 能通过镜检花粉鉴定不育系、保持系。

实验八  细胞内DNA分布的定性鉴定

3

重点与难点: 孚尔根(Feulgen)染色法的基本原理;试剂的配制。

衡量学习是否达到目标的标准: 能成功制作经孚尔根染色的临时片。

掌握孚尔根染色法定性鉴定细胞核内脱氧核糖核酸(DNA)的存在的方法

实验九  数量性状的遗传分析

3

    重点与难点: 数量遗传性状的特征;数量遗传性状与质量遗传性状的区别;遗传率和杂种优势的估算

掌握遗传率和杂种优势表现度的估算方法.

    衡量学习是否达到目标的标准: 能根据所测得的玉米果穗数据,分别估算该性状的广义遗传率、狭义遗传率、平均优势、超亲优势、优势指数、平均显性度。

实验十  植物DNA的抽提

6

重点与难点: 植物DNA抽提的基本原理和方法;DNA抽提的基本步骤;DNA纯化、含量和纯度分析的方法;DNA抽提的注意事项。    

衡量学习是否达到目标的标准: 能通过SDS或CTAB等获得完整的纯度高的DNA。

掌握植物DNA抽提的基本方法。

实验十一  限制性内切酶酶切与琼脂糖凝胶电泳

6

重点与难点: 限制性内切酶的概念和种类限制性内切酶的种类和切割位点;限制性内切酶的应用和意义;琼脂糖凝胶电泳的原理和方法

衡量学习是否达到目标的标准:能通过不同酶将完整DNA切成不同大小的DNA片段,能通过标准DNAmarker判断酶切所获得的DNA片段大小。

掌握使用限制性内切酶酶切DNA的基本原理和方法;掌握琼脂糖凝胶电泳的基本原理和方法;掌握酶切片段大小的估算方法;过程掌握植物DNA抽提的基本方法。

 

  

五、推荐教材和教学参考资源 
    1.刘祖洞.遗传学实验[M].北京:高等教育出版社,1987,11.
    2.李凤霞.遗传学实验指导及图谱[M].长春:吉林人民出版社,2006,11
    3.郭善利.遗传学实验教程[M].北京:科学出版社,2004,11
    4.周玲艳.遗传学实验指导[M].仲恺农业工程学院,2004.1

  
        
大纲修订人:周玲艳                       修订日期:2016.10.12

大纲审定人:                             审定日期: