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分子生物学课程思政教学案例

2020-11-24 08:28  点击:[]

“水稻基因组计划”的实施

                 ——讲解《分子生物学》的研究内容的教学案例

教学案例设计思路:

在《分子生物学》课程绪论部分有一个知识点就是分子生物学的研究内容,其中一个研究内容是基因组、功能基因组和生物信息学的研究。在本部分内容讲授过程中,先讲解被誉为生命科学的“登月计划”人类基因组计划”,让同学们认识到分子生物学对人类社会发展所作出的巨大贡献,同时告诉大家,中国于19999月积极参加到了这项研究计划中,承担其中1%的任务,即人类3号染色体短臂上约3000万个碱基对的测序任务。中国因此成为参加这项研究计划的唯一的发展中国家,增强学生的民族自豪感。

接着重点给学生讲解由中国科学家倡导开展的“水稻基因组计划”。通过水稻基因组计划的讲解,让同学们认识的我国在对世界科学技术发展所作出的巨大贡献,认识到祖国的日益强大,不仅是在经济方面、政治方面,在科学技术方面我们的国家也在快速成长,能够在国际舞台中扮演重要角色,做出更大的贡献。同时鼓励大家学好专业知识,在以后的工作中能够为社会做出更大贡献,服务社会,回报父母和祖国。

具体的教学案例:

水稻稻是最重要的粮食作物之一,直接关系到世界一半人口的生活质量。而决定水稻品质与产量的,则是水稻的基因。如何使水稻优质高产以及抗病抗逆性强,一直是科学家们孜孜不倦研究的课题。而现代生物学知识告诉人们,最根本的办法是破译水稻的基因之谜。解析水稻基因组序列,是改进水稻品质、提高水稻产量必不可少的前提与基础。1998年,国际水稻基因组测序计划正式启动,这是继人类基因组计划后又一重大国际合作项目。中科院国家基因研究中心承担了水稻粳稻4号染色体的测序任务,由科技部、中科院和上海市政府共同立项资助启动这一工作。在国际上率先完成水稻基因组第四号染色体序列精确测定。

1993年,基因中心以中国主要栽培品种籼稻广陆4号为水稻基因组研究品系。1996年,中国在国际上率先完成了水稻(籼稻)基因组物理图的构建。更为有价值的是,韩斌研究组在测序4号染色体的同时,还对另一个亚种籼稻广陆矮4号染色体序列进行了测定,通过对两个品种连续长度达230万个DNA碱基对相应序列的同源比较,首次报道了水稻两个主要栽培稻(籼稻、粳稻)间的基因组成、顺序及DNA基因水平上的一些异同,从而揭示了栽培稻间的一些亲缘关系和进化关系。这是中国科学家在水稻基因研究领域的独到贡献。《自然》审稿人认为:这些数据为将来整个基因水平上的比较提供了一个良好的示范。

随后,中国科学家发现,国际上同时进行的水稻基因研究不是以籼稻为主,而是以粳稻为主。所以,中国科学家在国际学术交流中一度遇到冷落。因为国际上的一些科学家估计,籼稻的基因组将比粳稻多出10%,研究成本会更大。

1998年,国际水稻基因组测序计划正式启动,中国以及台湾地区与日本、美国、法国、韩国、印度等一道,成为这一国际组织的成员。每个国家根据自身的经济实力,除日本承担6条染色体的测序外,其它国家与地区大都只承担一条染色体的测序。根据国际水稻基因组织的协议,其成员必须将测序的所得数据提供给公共基因库,同时,也可以分享他人的数据,和有关这一领域的先进技术与成果。这就意味着,中国水稻基因的测序研究,奉献了10%的工作量,却拥有了分享另外90%成果的资格基因中心已向公共数据库递交了超过5000万碱基的水稻基因组DNA序列数据。日本在水稻基因研究领域处于领先地位,而中国的第4号染色体与日本的第1号染色体工作同时刊出论文,这本身就是国际合作的结果。

在测序过程中,需要大量的探针,中国暂不具备成熟的产品。而日本从1992年就开始研究,探针的技术与产品已相当完备和成熟。根据协议,国家基因研究中心因此获得了最好的探针,提高了测序的准确性。

20021218日,国际水稻基因组测序工程结束纪念仪式在东京举行,200多位来自10个国家和地区的科学家和日本各界代表出席了会议。宣布国际水稻基因组测序结束。

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