反向遗传学研究方法
反向遗传学研究方法范文第1篇
摘要人格的行为遗传学研究，是以研究遗传和环境的差异来解释人格的个体差异的程度为目的，为探讨遗传和环境在个体发展中的作用提供了新的研究途径。该文以天性和教养为突破口，紧紧围绕行为遗传学在人格研究领域的发展脉络：遗传力、环境、特定基因的研究，进一步探讨在个体人格发展过程中遗传和环境的交互作用的关系。
关键词行为遗传学，人格，遗传，环境，基因。
分类号B848
1引言
行为遗传学是在遗传学、心理学、行为学和医学等学科发展基础上形成的一门交叉学科。它是以解释人类复杂的行为现象的遗传机制为其研究目标，探讨行为的起源，基因对人类行为发展的影响，以及在行为形成过程中遗传和环境之间的交互作用[1]。目前，人格的行为遗传学研究比较盛行。人格的行为遗传学研究的目的就是在分析人格特质的个体差异时，能够说明在何种程度上用遗传和环境的差异来解释人格差异。
人格的行为遗传学是研究个体差异的生物基础，即研究每一个人所遗传的特定的基因组合怎样使其在后天具有表现型的个体差异。所谓的表现型是指可以直接观察到的个体的行为和生理特征；与其相对的概念就是基因型，它是指个体或群体通过生命繁衍继承下来的遗传特征。行为遗传学假定个体的表现型差异主要来源于遗传和环境两方面的影响[2]。具体来说，人格的行为遗传学强调研究每一个体从亲代遗传中继承的一系列不同的基因，鉴别对人格产生重要影响的特定遗传因子，探讨这些基因的特定组合怎样影响着个体的气质、人格和心理健康。人格的行为遗传学研究，除了证明遗传因素的重要作用外，还为说明环境的作用提供了最有力的证据，因为，环境和经验也影响着个性特质从基因型到表现型的实现过程。换句话说，人格的行为遗传学研究既证实了“人格是由遗传和环境决定”的观点，同时，又为解决遗传和环境决定论之间的矛盾冲突提供了新途径。
目前，行为的遗传学研究主要采用遗传力、共享与非共享环境、基因与环境交互作用的研究思路，探讨天性与教养（即遗传与环境）在人格形成中的作用，揭示行为遗传学在人格研究领域中的发展趋势。
2人格的行为遗传学研究趋势及其发展
20世纪70年代席卷行为遗传学研究的争议已经消退，80年代特别是90年代以来，行为科学越来越接受遗传影响这一观点，表现为越来越多的行为遗传学的文章出现在主流行为学杂志和研究领域中。这是行为遗传学在现代行为科学中极大的转变。行为遗传学是研究行为遗传的，人格的行为遗传学的早期研究就是通过遗传力、环境来比较双生子和收养研究，寻找遗传和环境影响人格差异的证据。目前的研究试图发现并确定使行为和心理特质具有遗传性的特殊基因。
2.1人格的遗传力研究
遗传力是一个描述遗传影响程度的统计值，指观测到的（表现型的）变异中能被遗传变异解释的百分比。它是衡量遗传在多大程度上能解释心理特质差异的指标，也就是说，某一群体或个体的表现型差异能够归因于遗传差异的比例。由于同卵双生子有100％相同的遗传物质，异卵双生子有50％相同的遗传物质，而养子与养父母之间没有相同的遗传物质，因此，人格的遗传力研究以 双生子与养子为研究对象，来比较人格的个体差异中能够用遗传差异解释的比例。这类研究采用人格自陈问卷或其它测量手段，外向性与神经质是在此类研究中被测量得最多的两种特质[3]。
基于人格自陈量表及其他测量手段的研究都表明，双生子人格有中等程度的遗传力。在一项对24000对涉及五个国家的儿童双生子研究中，同卵双生子与异卵双生子在外向性上的平均相关分别为0.51和0.18，在神经质上的平均相关分别为0.46和0.20。根据遗传作用的加法式模型，将同卵与异卵双生子相关系数的差值乘以2，分别得出外向性的遗传力为62％，神经质的遗传力为52％。许多人格量表的研究结果表明，除外向性与神经质之外的其他特质上，同卵双生子的相关也总是大于异卵双生子[4]。一项以近1000对德国和波兰成年双生子的研究比较了自陈问卷与同伴评定法在大五因素上的得分情况。其中，每个双生子的人格都由两名同伴对其进行他评。结果发现，同伴评定的平均相关为0.61，表明一致性信度较高。同伴评定与自我评定分数之间的平均相关为0.55，说明自我评价具有中等的效度。有研究已证明，自评得分与其他研究基本相同[5]。
与双生子研究相比，收养研究则表明，个体的人格发展受遗传作用的影响要小。双生子与收养研究结果的这种差异主要集中于两点：一种是相同的生活环境可能会增强同卵双生子之间的相似性，对分开抚养的同卵双生子的研究在一定程度上支持了这一假说。收养研究中低遗传力的另一种可能的解释是非加法遗传效应。所谓加法遗传效应指的是各种独立的遗传作用会“加在一起”影响某种人格特质，而非加法遗传效应则指的是它们之间的交互作用。无论遗传效应是否为加法，同卵双生子在各个方面都完全相同，但异卵双生子彼此之间在加法效应因子上只有50％的共同性，非加法遗传效应对他们及其他直系一代亲属彼此的相似性影响更小[5]。
人格的行为遗传学研究一直仅限于考察遗传因素在多大程度上会影响人格的个体差异。采用自陈问卷研究人格差异的结果表明，遗传因素对于人格差异具有重要影响，每一种人格特质在用自陈问卷测评时都表现出遗传的作用。因此，目前人格的行为遗传学研究已经超出遗传力的界限，其中一个重要的发展方向就是研究遗传与教养两者的关系，即从环境角度对人格进行考察。
2.2人格的环境研究
2.2.1人格的共享环境和非共享环境研究
双生子与收养研究表明，家庭成员之间具有某些相似性主要源于他们之间具有共同的遗传特征而非共同的家庭环境[6]。著名的行为遗传学家普洛明（R. Plomin）认为，家庭经验是很重要的，但是环境因素的影响是针对某一个子女，并不是被家庭成员所共享。也就是说，影响人格发展的环境对于同一家庭的成员来说并不比不同家庭的成员更为相同。普洛明提出了人格的共享环境和非共享环境[7]。共享环境指生活在同一家庭的子女在平均水平上所享有的相同环境，包括通常意义上的家庭背景（家庭社会经济地位、父母职业、受教养程度、等）、学校状况、共同伙伴、邻里情况、民族情况等。非共享环境则指子女在家庭内外获得的独特经验，来源于仅仅被一个子女经历的事件，可以分为系统影响和非系统影响[2]。系统的非共享环境包括家庭地位（出生顺序、性别差异）、子女间的相互作用、父母对某个子女的独特教养行为等家庭内的经验，以及独特的同伴经历、朋友、教师、运动、其他活动和兴趣、教育、职业经历、配偶、家庭生活等。非系统的非共享环境则往往无法预期，常见来源有意外事故、疾病、精神创伤等其他特异的经历。
共享家庭环境的影响可用遗传无法解释的相似性来估计，如收养子女之间的相似性。非共享环境的影响则用遗传和共享环境都无法解释的方差分量来表示，一起成长的同卵双生子之间的差异就代表了非共享环境的影响。研究发现：共享环境对人格的影响极小，平均只有5%变异可归因于共享环境，可归因于非共享环境的变异则有35％[2]。也就是说，非共享环境对人格特征的影响，使得生长在同一家庭的子女彼此不同。以普洛明为代表的一些学者非常强调非共享环境的作用，即强调后天教养及个体在家庭内外的独特经验对人格发展的重要作用[8]。因此，共享环境和非共享环境的提出，为研究者在环境中考察人格提供了新的视角。
目前，行为遗传学家正试图确定非共享环境的具体来源以及它们与心理特质之间的关系。研究者认为应从评估每个儿童所经历的特殊环境入手来确定具体的非共享环境因素，即采取特殊的环境测量方法。这类研究起步较晚，其中以一项名为“非共享环境与青少年发展”（nonshared environment and adolescent development，NEAD）的研究最为著名[9]。研究发现，非共享环境并不仅限于家庭环境。当人们开始步入社会时，家庭之外的环境更可能成为非共享环境。例如，工作环境、社会支持、离婚都可能成为非共享环境的根源。其他非系统性的因素，如意外事故、疾病等也会导致子女之间的差异。随着时间的发展，此类经历的微小差异也会逐渐积累并导致行为结果上的显著差异。
2.2.2环境的测量显示遗传对人格的影响
近年来，一些心理学家在对环境的测量中发现：基因变化发生在环境的测量之中，即环境因素也具有可遗传性。教养行为表现出遗传的影响有以下两方面的原因：父母的人格等遗传特征可能会反映在他们的教养行为中；教养行为也可能会反映子女人格方面的一些遗传特征。换句话说，环境测量所以会表现出遗传的作用是因为人们会部分地由于遗传的影响而形成其个人的生活经历。这种情况被称为“教养中的先天影响”。这种影响与遗传倾向密切相关，因而在人格的行为遗传学中被称为 “基因型―环境相关”[6]。基因型―环境的相关并非指独立于个体之外的环境受到遗传的影响,而是指个体卷入经验的程度或个体接受环境影响的程度具有一定的遗传性。遗传的影响是通过被其作用着的心理特质来传递的：遗传影响着个体的心理特质，心理特质影响着个体的环境。
基因型―环境相关的发展过程有三种类型：被动的（passive）、唤起的（evocative）和主动的（active）[10]。被动的基因型―环境相关是指，当父母和子女拥有相同的遗传倾向时，提供的环境会强化这一遗传倾向。例如经常参加文体活动并且又鼓励这种活动的父母倾向于抚养喜欢文体活动的孩子。因为，孩子不仅拥有鼓励其参加文体活动的抚养环境，而且遗传了父母倾向于对这种环境做出反应的基因。唤起的基因型―环境的相关指环境对个体受遗传影响的行为所做出的反应。例如，积极的婴儿比忧郁的、消极的婴儿受到更多的注意和社会性刺激。主动的基因型―环境的相关是指个体选择能够强化自己遗传倾向的环境和伙伴的程度。例如，一个具有社交性基因的儿童愿意参加社交活动，并会选择具有社交性儿童作为伙伴。所以，不同基因类型的人会为他们自己选择不同的环境，这些环境对他们将来的个性、社会性发展有很大的影响。以上事实表明，当个体有能力选择自己的环境时，具有不同遗传基因的个体就会寻求、改变和创造不同的环境，即遗传因素会影响个体对环境的选择和改造。
总之，人格的遗传力和环境的研究使我们认识到，遗传与环境在个体人格发展中的独特作用，但后来的行为遗传学研究更强调“非共享环境”对人格发展的重要而独特的影响，这恰恰是传统的人格研究中未能涉及的方面。
2.3人格的特定遗传基因研究
人格的行为遗传学在遗传力和环境的研究中，主要探讨的是遗传―特质―环境之间的关系。但是，近年来的研究却发现，基因的变化可能是导致人类个体差异的主要原因，也就是说，应该进一步探讨基因―特质―环境之间的关系。因此，当前的任务是通过确定与人格有关的特定基因，并通过基因与环境的交互作用来了解特定基因与人格特质之间的关系，即要确定遗传基因是如何对行为产生影响的。这就是人格的行为遗传学研究最激动人心的方向之一，即运用分子遗传技术来寻找影响人格的特定遗传基因[11]。人格基因的发现将使研究者可以直接地测量个体的遗传型，从而推进对人格作更深入的遗传学分析。
遗传基因对人格所起的影响可能涉及多基因，但它们对人格的影响幅度有差异。目前，研究者运用DNA标记来寻找与复杂人格特质有关的基因（这类基因被称为定量化特质点，quantitative trait loci，简称QTLs），这些标记位于与某种特质有关的基因内部或附近。研究的目的不是要找到负责某种特定人格特质的单个基因，而是要找到能够解释该特质中某些差异的多个基因。试图将某些基因特别是那些与具有生理作用的DNA标记有关的基因与人格联系起来的做法是很有道理的。行为遗传学家采用连锁研究（lingkage studies）和关联研究（association studies）的方法来寻找与特定行为或人格特质有关的基因。连锁研究采取从行为水平到基因水平的自上而下的方法，以携带某种疾病或性状的家系为研究对象，分析几代人的DNA样本，以确定对人格特质影响较大的基因。而关联研究（也称作QTLs分析）则是自下而上的方法，即从确定与某种行为特质可能有关的基因入手，观察具有或者不具有某种行为特质的两类人群携带该基因的情况，目的是确定这些有关的或可能的侯选基因与行为特征或人格特质之间的因果关系。相对于连锁研究，关联研究更能找出只有微弱作用的基因。但由于复杂行为的侯选基因数目较多，因此，要对所有的侯选基因的意义和作用进行判断也是一件复杂而艰巨的工作。最近有研究发现[12,13]，儿童的行为与单胺氧化酶（MAOA）基因有较高的相关；而5-羟色胺转运体（5-HTT）基因和应激刺激的交互作用对抑郁具有影响。
人格特定遗传基因研究的进展使得我们可以预测，未来的人格研究者将能够利用DNA标记作为研究工具。人格特定遗传基因的研究不是去发现与人格有关的DNA标记，而是要利用DNA标记作为研究工具，对与人格有关的基因进行心理水平的分析。这样才能在探讨人格的因素结构、人格与精神病的关系以及归因问题时，考察特定基因与有关心理现象是否有关联。目前，在研究方法上，行为遗传学已从传统的家系研究、连锁与关联法开始向以动物（主要是与人类基因有99%相同的老鼠）和人类为被试的多基因数量性状位点分析、模式调试生物测定（biometric model fitting）、基因调控和基因工程等方面发展。这些新的技术与方法使得研究者能够直接在动物身上操纵基因、观察基因改变对其行为的影响，并进而推测人类行为的遗传基因。实际上，许多关于人类行为的遗传学研究结果都是基于对动物的研究，包括智力、新颖寻求、攻击、成瘾行为、抑郁和神经质等异常行为。
人格的特定基因研究涉及的范围很广，包括发展问题、多变量问题、遗传―环境相互作用的问题、伦理问题等。个体差异的发展问题回答了人格差异的起源以及人格随时间的变化和连续性等问题。多变量问题是研究多特质间的共同变异，包括人格特质彼此之间及内部的关系、基因与人格之间的生物机制、人格与心理病理学之间的联系等问题。寻找并确定与人格有关的基因就是探讨本性和教养（即基因与环境）在个体人格发展中的相互作用。虽然心理学家倾向于从心理社会因素的角度考察环境的作用，但我们肯定还可以从基因的角度来探讨它。不论结果如何，正像DNA双螺旋理论的创立者沃森所说的那样：我们的命运已不存在于我们的星座中，而是存在于我们的基因中[1]。
基因―环境的交互作用是指对经验敏感性上的遗传差异。它是心理病理学的素质―应激模型（diathesis-stress model）所提出的最一般的交互作用模式：具有某种遗传风险（素质）的个体对环境因素（应激）以及环境中的机会都非常敏感[10,14]。例如，有遗传问题的人受心理社会危险性影响的可能更大。但是，到目前为止，我们对特定基因与导致行为的环境应激源之间交互作用的了解还远不及对人与环境交互作用的了解。与复杂人格特质有关的基因能够提供关于遗传素质的信息，从而有助于我们对基因―环境之间的交互作用的判断与了解。
3结束语
人格的行为遗传学研究，为传统的人格研究提供了一个新的研究方向，也为人格的遗传与环境决定论提供了新的研究途径。虽然如此，在人格的行为遗传学研究中，遗传和环境的相关和交互作用如何、遗传怎样作用于人格发展，遗传对不同人格特质之间的相互影响有怎样的作用，怎样寻找影响人格的特定遗传基因，怎样认识这些基因，怎样揭示基因作用于人格的根本机制等，这些问题都是行为遗传学在未来人格研究中必须加以回答和解决的。
参考文献
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13 Caspi A, Sugden K, Moffitt T E, et al. Influence of life stress on depression: moderation by a polymorphism in the 5-HTT gene. Science, 2003, 301: 386～389
14 O′Connor T G, Caspi A, DeFries J C, et al. Genotype-environment interaction in children′s adjustment to parental separation. Journal of Child Psychology and Psychiatry, 2003, 44(6): 849～856
ON THE STUDY OF BEHAVIORAL GENETICS IN PERSONALITY
Zhang Lihua1,2, Song Fang2, Zou Qun2
(1 Research Center of Psychology and Behavior in Tianjin Normal University, Tianjin 300074; 2 School of Tian Jiabing Education，Liaoning Normal University，Dalian 116029）
Abstract
反向遗传学研究方法范文第2篇
关键词：软件测试；蚁群算法；遗传算法；信息素
中图分类号：TP311.52；TP18
作为软件质量保证的重要手段，软件测试在这方面越来越发挥着其他方法不可替代的作用。
从是否需要执行被测软件的角度出发，可以将软件测试分为静态测试和动态测试两种。动态测试在软件测试实际中占比例较大，是软件测试的重要环节，其关键是测试数据的生成。动态测试又可根据是否针对系统的内部结构和具体算法进行测试而划分为黑盒测试和白盒测试两种。白盒测试要求对被测程序的结构特性做到一定程度的覆盖。其中，路径覆盖是一种相对比较强的覆盖标准，即要求生成的测试数据尽可能地覆盖所有程序路径。但是，实际中往往会出现这样的情况：多个测试用例执行的是同一条程序路径，而有的程序路径则从未被执行过。因此，探讨一种有效的面向路径的测试数据自动生成的方法，有着很现实的意义。
目前，常见的面向路径的测试数据生成方法可以分为四类：随机法、试探法、静态法和动态法。由于试探法和动态法具有极大的优越性，因此，目前己经成为人们的研究热点。遗传算法是试探法的一种，作为一种强健的搜索方法，它在解决大空间、多峰、非线性、全局优化等高复杂度问题时显示了独特的优势和高效性，受到软件测试研究人员的重视。
遗传算法在实际应用中，容易产生早熟收敛的问题，切在进化后期搜索效率较低。蚁群算法却可以摆脱局部最优点，抑制遗传算法的早熟现象，但由于初期信息素匮乏，导致搜索效率较低，遗传算法的变异操作能够增加搜索的随机性、快速性和全局收敛性。为了研究其适应性，选择三角形类别判定程序作为测试实例予以仿真实验，实验结果证明本文提出的算法可以在一定程度上提高测试数据生成的效率和质量。
1 混合算法分析与设计
遗传算法（Genetic Algorithm）是模拟达尔文生物进化论的自然选择和遗传学机理的生物进化过程的计算模型，是一种通过模拟自然进化过程搜索最优解的方法。其主要缺陷是容易产生早熟收敛问题。蚁群算法是一种基于群体的启发式算法，可以抑制遗传算法的早熟现象，缺少初始信息素是其主要缺点。近年来，一些学者尝试将遗传算法与蚁群算法相融合，提出混合遗传蚁群算法（Genetic Algorithm and Ant Algorithm，GAAA）。GAAA算法针对蚁群算法初始信息素缺乏的缺点，采用遗传算法生成初始信息素分布，利用蚁群算法求得精确解。然而，该算法需要进行多次实验以确定以何规则将遗传算法的求解结果转换为蚁群算法的信息素初值。GAAA应用于面向路径的测试数据生成有一定限制。
蚁群系统算法是蚁群算法的改进。在蚁群算法中加入局部信息素的更新，可以对信息素产生一种负反馈机制，即蚂蚁所走的路径上，信息素反而在衰减，这样就增加了其他路径在下一次循环中被选择的机会，有效的避免算法进入局部最优。将遗传算法引入蚁群系统算法，形成混合蚁群遗传算法（Ant Colony System-Genetic Algorithm，ACSGA），可以兼顾两个算法的优缺点，提高优化时间效率和精确度。
本研究将混合蚁群遗传算法应用到面向路径测试数据自动生成领域。算法流程如如图1所示：
ACSGA模型描述如下：
（1）遗传算法一般采用二进制编码规则，但由于测试数据经常是多个输入值，因此采用基于二进制规则改进的多参数级联编码规则，即：
解码时，只需将原始总码切为n段、长度为m的码组，然后再进行反算即可。
（2）状态转移规则如式（1）所示： （1）
2 模拟实验
勾股定理判断三角形问题是一个经典的路径判别实例，描述如下：
该实例很容易改造成路径测试程序，如图2所示：
该程序的控制流图如图3所示：
ACSGA算法中，根据经验，遗传参数均匀杂交率设定为0.8，每个参数的变异率为0.1，种群规模设为60，遗传最大代数20000，蚂蚁数m=30，其他参数：α=1，β=2，ρloaclupdate=0.1，为了进行对比，采用同样的参数，用遗传算法和蚁群算法进行迭代计算。由结果可知，蚁群算法要比遗传算法优秀很多，混合遗传算法的平均迭代次数最少，但是混合遗传算法并不比蚁群算法优秀太多，这可能跟参数设置有关。进一步研究中，可以分析参数设置对于结果的影响。
3 小结
本研究将蚁群算法引入遗传算法，混合成遗传蚁群算法。进行必要的改造后，将遗传蚁群算法用于面向路径的测试数据生成。以经典的勾股定理判别三角形问题作为测试程序，检验算法的优劣。
仿真实验中，通过限制迭代次数的方式，观察混合遗传蚁群算法在生成测试数据时，与普通遗传算法和蚁群算法的对比，结果表明混合遗传蚁群算法平均迭代次数最少，并能够较早的生成目标路径测试数据，但可能由于参数设置的问题，并不比蚁群算法优秀太多。进一步研究中，可以分析参数设置对于结果的影响。
参考文献：
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反向遗传学研究方法范文第3篇
关键词：林木遗传育种；研究生培养模式改革；创新能力
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）23-0192-02
林木遗传育种学科是为研究利用森林遗传学基础理论和林木遗传改良技术、培育和繁殖林木良种的林学二级学科。如何准确把握国家、行业发展的新需求，深化研究生培养改革，积极适应学科发展的国际前沿动态，成为今后一段时期林木遗传育种学科建设和高层次人才培养的重点任务和迫切需求。
一、林木遗传育种学科研究生培养面临的新形势、新需求
林木良种是现代林业优质、高效、稳定、安全经营的基础保障。发展现代林木种业，关键在科技创新，核心在科技人才。当前，我国现代林业种业正面临新一轮大发展的重要机遇。2013年，国务院办公厅关于深化种业体制改革提高创新能力的意见，明确提出加强种业相关学科建设，加大种业人才培养力度，支持科研院所和高等院校重点开展常规作物、林木育种理论、共性技术、种质资源挖掘、育种材料创新等基础性和公益性研究，构建现代育种新技术、新方法，创制突破性的抗逆、优质、高产的育种新材料。2016年实施的新修订《种子法》，鼓励科研院所及高等院校与林木种苗企业开展育种科技人员交流，提升种业发展创新能力，明确要求加大培养种业发展所需人才的力度。目前，我国种业存在复合型、创新型人才少以及国际战略型人才匮乏，从事种业教学、研究人员严重不足等问题。研究生培养是林木遗传育种学科服务现代林木种业人才建设的源头工程，从国家种业发展的长远布局考虑，必须突出产业发展需求导向，加强产学研用相结合，创新研究生培养模式，全面提升研究生创新能力，提升为产业发展输送人才和服务能力。重视对优良种质资源的深度发掘、收集保护和培育，向开发多层次遗传变异方向推动林木遗传改良，基因组学、生物化学与分子生物学等学科理论与技术最新成就与林木遗传育种学科的深度融合等，成为林木遗传育种领域的科技创新的阶段特征。我们需要及时将学科发展的需求和最新前沿反馈到研究生培养全过程，在人才培养中努力促进基础性、前沿性的理论和技术与现代种业发展的结合与创新，以此为突破口带动研究生创新能力的提升。
二、北京林业大学林木遗传育种学科研究生培养改革的主要实践
北京林业大学林木遗传育种学科是国家重点学科，拥有林木育种国家工程实验室和林木花卉遗传育种教育部重点实验室，在森林遗传学、多倍体育种、生物技术育种以及良种选育和繁殖等方面形成了研究优势和人才培养特色。近年来，学科以提升研究生实践创新能力为重点，不断深化研究生培养机制改革，研究生培养质量显著提升。2011至2015年，学科培养研究生111名，其中授予博士学位36人，硕士学位75人。共有4人获校级优秀博士学位论文，1人获全国百篇优秀博士论文提名。此外，有21名博士、硕士研究生获全国博士生论坛、中国林业青年学术年会和中国林业大会学术论文一等奖等奖励。本学科研究生培养改革的主要做法如下：
1.对接国家需求，明确研究生培养目标定位，优化培养方案设置。学科根据现代林木种业以及国家发展需求，结合学科研究前沿，进一步明晰了研究生的培养目标定位，即培养具有扎实宽广的专业基础以及自主学习能力，掌握林木遗传育种学科发展需求以及前沿与动态；能独立承担林木遗传育种相关科研、教学以及管理、开发等工作的高水平专业人才。这一培养定位涵盖了学术创新要求，有利于学科导师和研究生准确把握培养方向，保证培养质量。学科围绕人才培养定位，优化完善和出台了2014版研究生培养方案，推动培养方式的创新。其一，对学科研究方向进行凝练、调整，突出学科研究前沿、优势和特色，明确提出按照研究方向组建导师组，采取导师负责与导师组联合指导的方式培养研究生，有利于聚合学科内的不同团队优势，在导师之间形成互补交流，形成有利于学科创新人才培养的团队氛围。其二，重点考虑课程设置在研究生知识面拓展和创新能力培养方面的作用，整合遗传与分子基础、基因工程、细胞工程等方面的研究优势，开发建设了一批优质的专业基础课、公共平台课、学科前沿专题课程；设置跨学科课程，增加研究方法类、研讨类和实践类等课程，其中开设的研究方法类课程包括高级遗传学综合大实验、林木遗传育种研究法、统计遗传学、试验设计等，初步实现不同培养阶段课程体系的整合、衔接；同时，针对研究生不同专业来源的特点，增加补修课以及专著和论文阅读量，注意本科、硕士、博士阶段专业知识储备的合理衔接。其三，加强培养环节过程管理，规定了学科组织方式、实施时间节点以及考核数量要求等，促进自主学习，有效避免以往培养环节形式化问题等。
2.狠抓培养过程和重点，将自主学习贯穿研究生培养始终。突出促进自主学习为研究生培养的突破口和重点。学科修订规范了每一门研究生课程的教学大纲，重点反映学术最新动态，体现研究式、互动式教学特点。如林木遗传育种专题学位必修课的教学方式包括重点和难点讲授、专题讲座、课堂讨论、学生报告和讨论等，要求主讲教师和专家专题讲授林木遗传育种基本理论、发展动态、新的技术方法等，促进理论和实践结合，激励学生的创新思维；同时充分发挥研究生的主观能动性，要求每位研究生选择乡土树种提出详细的遗传改良策略并进行报告，同学和老师针对其中的独特观点和存在的问题进行提问和讨论，鼓励自主思考和创新，纠正错误和认识偏差，增强学习能力和学习效果。
学科注重研究生课程学习和科研训练的整合，推动科研训练贯穿研究生培养的全过程。规范和强化了互动式学术研讨与学术报告等必修环节，组织了一批学科前沿性专题讲座课程，提出学科每学年统一组织学术研讨12次以上，高层次专家学术报告、专题讲座5次以上，明确要求了各年级研究生参加专题学术报告的数量考核标准，并坚持由学科统一组织考核，强化研究生自主学习、自主思考和学术创新能力的提高。
3.依托创新平台和实践基地，强化研究生科研实践和创新能力培养。高层次创新平台多、实践基地多，是北京林业大学林木遗传育种学科的特色之一。学科充分利用林木育种国家工程实验室等优势平台，坚持“面向行业重大需求，引领行业技术发展”，实行“开放、流动、联合、创新”的运行机制，定期组织实验技术培训，注重在自主研究和成果转化应用过程中提升研究生的创新素质。研究生成为国家科技支撑项目、“973”项目、“863”项目等国家级重要科技课题研究的主力军，在一系列高水平科技期刊上发表原创性科研论文，取得了一大批创新性成果。学科全面加强了试验、示范和推广实践基地建设，在全国形成了30余处林木育种科研实践基地。研究生随着相关科研项目进驻实践基地、深入“试验田”，强化基于实践的科研训练模式，在导师指导下深度参与遗传育种科研工作。这一做法深化了研究生对现代种业发展和学科知识体系的理解，促进理论知识与实践的有机结合，实现学术创新与生产发展、产业发展的有效对接。
三、深化林木遗传育种学科研究生培养模式改革的思考
林木遗传育种学科的实践性很强，其人才培养具有周期长、连续性强等特点。因此，研究生培养必须遵循林学教育规律和人才成长规律，对接产业需求，持续深化培养模式改革，充分体现学以致用的特色。笔者提出两个方面的思考：
1.面向林木种业产业需求，推动产学研有机结合的研究生培养模式。国家提出“十三五”期间每年造林9000万亩的任务，这需要有数量足够、质量优良、结构合理的林木种苗做基础保障。林木遗传育种学科应在支撑育、繁、推一体化的过程中，通过建立稳定规范的联合培养基地，鼓励行业企业全方位参与，加强研究生的复合创新能力培养。要加强与国家和省级重点林木良种基地的合作，建立长期育种综合科研和实践基地，引导研究生加强林木良种选育的科技创新，实现与产业发展的深度融合。学科应充分借鉴农业产业化发展的先进经验，发挥学科现有的科研平台和基地优势，吸纳林木种苗产业的领军人物加入导师团队，探索产学研结合的研究生培养模式，合作搭建上下游互通的拔尖创新人才培养创新链，更好地提升研究生培养质量。
2.强化课程建设和科研训练，优化完善研究生培养体系。强化课程建设和科研训练是研究生培养的核心环节。美国学者克拉克指出，研究生教育以科研为首要。适应现代种业发展需求的高级科技人才既要有雄厚的学科基础，又要接受系统的科研训练和创新实践。需要把对接产业发展和科技创新需求的培养目标和学位要求作为学科核心课程体系设计的根本依据，突出课程内容的前沿性、系统性，整体优化课程体系，增加互动式的前沿研讨性讲座。积极适应慕课发展需求，引入现代生物技术研究方法类等国外优质课程，加大与国内知名生物良种公司的资源和技术合作，通过科研实践训练研究生的实验技术和创新能力。同时，针对研究生的批判精神、发现问题和提出问题的能力培养不足等短板，结合林木种业创新创业需求，增强研究生科研训练的系统性，探索跨学院、跨校的多学科融合培养新模式等。
参考文献：
[1]国务院办公厅关于深化种业体制改革提高创新能力的意见[J].种业导刊，2014，（2）：5-6.
反向遗传学研究方法范文第4篇
关键词：遗传学；课堂教学；实验教学；改革
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）16-0150-02
遗传学是一门探索生命起源和生物进化的科学，对于推动整个生物科学和有关科学的发展都有着巨大的作用[1]。遗传学是我院各专业不可或缺的专业基础课，学好遗传学将会为后续专业课程的学习打下坚实的基础。本文根据多年来的教学经验，在遵循遗传学教学规律的基础上有利于提高该课程教学质量的各个环节进行了探索。
一、课堂教学
课堂教学是教学施过程中最基本的一种教学形式，教师是课堂教学的组织者和引导者，在课堂教学中具有主导作用。课堂教学是教师讲授知识、培养学生能力的主要方式。好的课堂教学能够使学生在轻松、有趣的课堂氛围中掌握理论知识，使知识的掌握不再成为枯燥的乏味的单纯的知识灌输。通过多年的教学，总结出了以下课堂教学经验及体会。
1.教学内容。①根据不同专业合理安排教学内容，突出重点和难点，遗传学是我校农学、种子工程与科学、生物技术、园艺、植物保护等专业必修的一门专业基础课。因不同专业教学内容的侧重点有所不同，授课学时也不同，所以教学内容的安排也不应该按统一的标准一概而论。比如，对生物技术专业来说，除了讲解遗传的基本概念、基本定理和研究方法外，还需详细地讲解现代分子遗传学概念、理论、技术以及它们在实践中的应用。②在课堂教学当中适当结合国内外学科前沿，在课堂教学中融入相关领域中最新研究成果，是提高教学水平和质量的手段之一[2]。现代科技的迅猛发展，遗传学中的理论和技术也在迅速不断更新。在进行遗传学课堂教学时，教师不能只讲授教材中的内容，应以教材为基础，补充和完善遗传学学科的新概念、新理论、新技术、新成果等新的教学内容，与时俱进，注重把本领域最新的研究成果与进展引入课堂教学当中，激发学生的学习兴趣，满足学生的不同需求[3]，从而达到提高教学质量的目的。
2.灵活应用多媒体教学方法。随着科学的进步，教学手段的现代化已成为当前实施素质教育、提高教学效率的一个重要方式。教师在课前要充分准备，注重多媒体的正确使用。同时使用的课件要灵活、内容丰富，再复杂的内容也要想方设法用简单的途径和方法展示、通过具体例子很生动的表达，善于归纳总结，并注重与教学内容的结合。
3.安排单元测验，提高教学效果。目前遗传学课程的考核方式还是以期末考试成绩为主，而过程考核没有量化。为了帮助学生注重平时的学习过程，提高学习质量和及格率，培养学生的遗传学综合应用能力。每个单元之后应安排一次小测验，测验内容反映教学目标及突出教学重点，同时要注重遗传学综合应用能力。题型包括，选择题、判断题、名词解释、填空题、问答题及计算题等。每次对测验成绩进行认真、深入的分析，实时掌握学生对该门课程的学习和掌握状态，并总结教学中存在的问题，从而提高教学效果。
4.适时安排讨论课，加深对知识点的理解。为了加深学生对理论知识的理解，启发学生独立思考和解决问题的能力，每个教学单元讲授后安排讨论课。在教师的指导下开展讨论，由全班或小组成员围绕某一中心问题发表自己的看法，达到相互学习的目的。首先要拟定讨论题目，题目应该难易适度、面向大多数学生。题目应该是教学内容的重点、难点或具有不确定性和不一致性的问题。按题目的要求写出发言提纲，在此基础上进行讨论。教师注意倾听和发现典型的、代有普遍性的问题，并重点记载学生发言的优缺点，以便更好地引导学生。最后针对学生讨论过程中存在的问题进行讲解，把学生理解不深刻、不正确的问题给予纠正和深化。学生做报告和参与讨论有助于增强学生的独立科研能力，有利于提高学生灵活运用知识的能力和独立思考的能力。
二、实验教学
遗传学实验教学是遗传学课程的重要组成部分，对培养学生的综合素质起着无可替代的作用，遗传学的快速发展给遗传学实验教学提出了更高的要求。遗传学实验教学不仅应注重学生对理论知识的掌握和科学思维的训练，而且还应加强应用技术和实际操作的训练，特别是近代遗传学新兴技术的训练。
1.实验教学内容。①注重遗传学实验的先进性，改革和创新实验教学内容，瓦特森（Watsen，J.D.）和克里克（Crick，F.H.C.）于1953年提出DNA分子结构模式理论后，遗传学的研究进入了分子水平。20世纪70年代初，分子遗传学已成功的进行了人工分离基因和人工合成基因，开始建立了遗传工程这一个新的研究领域。90年代后，遗传学的研究进入了基因组学。由于遗传学广泛应用近代化学、物理学、数学的新成就、新技术和新仪器设备，因而由宏观到微观逐步深入到研究遗传物质的结构和功能。从事遗传学研究首先要掌握遗传学研究方法、技术理论基础、应用等内容。传统遗传学教学中，实验内容安排大都以经典遗传学和细胞遗传学为主，在实验安排上跟不上遗传学教学内容的更新。因此，为解决这种现象，应根据教学内容，从简单到复杂逐步的安排分子遗传学研究技术，帮助学生了解遗传学研究方法，同时要侧重于培养学生的理论联系实际的能力、创新能力。比如讲授完DNA复制时就安排PCR（聚合酶链式反应扩增）技术；在真核生物表达调控时，讲解从真核生物体内如何提取不同RNA的方法、DNA微阵杂交等内容。②实验课内容要凸显高校遗传学研究方向，不同高校在同一个领域的研究材料和方法都有一定的区别。比如，以拟南芥为实验材料，在“核算测序”中测定拟南芥热休克转录因子的核苷酸序列。实验课内容的这种安排，一方面有助于学生通过实验掌握当前的遗传学研究方法、技术，另一方面也能够帮助学生了解高校的研究方向，如果学生在本校继续深造，就会很容易的进入研究工作。
2.教师和学生的充分准备，保证顺利完成实验教学任务。因为实验课是理论联系实际的教学活动，实验教学内容也是当前的遗传学研究技术方法。由于实验的内容先进，因而也具有一定的难度，这就要求教师和学生要有充分的准备。实验课的主要准备内容包括：一是实验教师的准备，教师提前在学生做实验的同样条件下，从头到尾把实验做一遍。二是学生的准备，教师应在第一次上课时让每一位学生准备一个实验记录本，每次新的实验开始前一周让学生预习，了解实验内容并将相关问题记录在实验记录本上。学生必须在做实验前要了解每个实验的目的、方法、操作步骤、作业等内容。有了教师和学生的充分准备，实验教学效果就能够得到有效提高。
3.撰写高质量的实验报告，培养学生从事科研及科研论文写作能力。实验报告是实验结果的总结和反映，也是实验课的继续。实验报告的书写情况是学生学习态度、思维能力及教师教学成果的综合体现。加强实验报告的书写能力，不仅利于实现实验教学目标，提高学生本身的专业素质，而且也能促进学生理论系实际的学风和实事求是的科学态度。传统的实验报告格式不利于学生分析问题和论文写作能力的培养。为此，要求学生的实验报告的书写按论文格式进行写作，包括引言、实验目的、实验方法、步骤、实验结果、讨论、结论等部分。这样有利用于学生用所学的理论知识对实验结果进行分析总结，加强学生的逻辑推导和理论联系实际的能力。这就要求教师认真地批改实验报告，如果实验报告有不清楚、错的部分，教师应该书写自己的要求并还给学生，要求学生在固定的时间内按照教师的要求更改。从而，学生也就会很重视从实验课的准备、进行、到实验报告的书写等部分，这对培养学生对提高实验教学质量具有积极促进作用。
反向遗传学研究方法范文第5篇
关键词： 遗传学实验 教学改革 实验教学
遗传学是生物科学中最基本的、发展最迅速的，并与其他分支学科都有密切联系的基础学科，是一门主要研究各种生物的遗传信息传递及遗传信息如何决定各种生物学性状发育的学科[1]。经过一百多年科学技术水平的发展和几代科学家的艰苦努力，遗传学已从个体水平向细胞、细胞核、染色体和基因层次纵深发展，向家族的、群体的、进化的横向水平进行研究[2]。它的每一步发展都以实验作为基础，在仔细观察原有的生物现象条件下，发现现象中存在的问题，结合当时生物学知识大胆提出引起该现象的新理论，科学设计实验验证理论，认真观察实验现象、分析实验数据验证理论是否成立。遗传学实验显得十分重要。目前，各高校所开设的遗传学实验课，不仅能使学生对遗传学的基本理论和基本概念有更深刻的认识，还能使学生初步掌握遗传学研究的基本方法和手段，更重要的是能培养学生观察问题、分析问题、解决问题和理解问题的能力，提高实际操作水平[3]-[4]。本文分析了遗传学实验课存在的问题，结合我校实际，改革遗传学实验课程。
1.遗传学实验课程普遍存在的问题
1.1轻视实验课。
根据我国长期的传统教学模式和思维，形成重视理论教育，轻视实验程教育的现象。结合多年教学经验，我们发现一些教学工作者把实验课仅仅视为验证和加深理解课堂讲授的理论，没有把实验课当做培养学生发现问题、分析问题、解决问题能力的环节。实际上，实验课是培养具有创新能力的高素质人才不可缺少的一个重要环节[5]。随着现代遗传学的飞速发展，新的遗传学现象和理论不断增加，新的遗传学研究方法和手段不断涌现。为了多给理论课时间，许多高校不断修改实验内容、实验时间、实验课时，大大违背了实验设立的初衷。
1.2硬件设备较落后。
由于重理论，轻实验的思想和经费不足等诸多原因，导致遗传学实验的设备老化，数量不足。随着新的实验技术和研究手段不断涌现，更使遗传学实验的硬件设施显得落后。在很多高校，由于仪器设备的限制，只能开展一些相对简单的实验。
1.3实验内容不利于学生发展。
受传统教学理念的影响，一些高校设置的遗传学实验内容不符合遗传学发展要求。实验内容的总体情况可总结为三多三少[6]：一是经典遗传实验内容多，分子遗传实验内容少；二是验证性实验多，综合设计实验少；三是课外补助的实验多，课堂计划学时的实验少。
1.4教学方式较为单一化。
受传统的教学模式和硬件设备等各方面因素的影响，教师将实验课的教学方式设置得较为单一，一般模式为，老师在上课前把实验试剂、实验材料等事先一应俱全地准备好，然后讲解实验目的、实验原理、实验步骤、注意事项、结果的预测等，学生按照步骤往下做。这样的教学方式，学生几乎是机械、被动完成实验内容，不能发挥主观能动性，实验做完后脑中一片空白，收获甚微。
1.5成绩评定需多样化。
实验课成绩是评定学生实验质量的直接体现，也是检验所设立遗传学成功与否的直接方式。传统的实验考核方式过于单一，仅凭书面实验报告和预习报告作为评定实验成绩的依据，没有突出实验操作，不能全面真实地反映学生的实验水平和教师的实验教学质量。
2.遗传学实验课程改革的探索
针对当今遗传学实验课程存在的普遍问题，结合多年教学经验，我对遗传学实验课程提出以下改革措施，由教学实践来看，教学质量大大提高，取得了较好的成绩。
2.1提高实验地位，改善实验条件。
针对当前遗传学实验课依附于理论课，课时数较少且科研经费、实验经费匮乏的情况，我们采取以下改革措施：首先，修改了本科生培养方案。根据调增后的培养方案，遗传学一共72学时，实验课20学时，增加了实验课的比重和课时数，能够较好地满足要求。其次，高水平的实验室不仅是科学研究的基地，而且起着提升办学水平和加强人才培养的重要作用。过去我校遗传学实验室设备极其简陋，场地极其有限，很多想开展的实验都无法进行。经过多年努力，并与其他实验室相结合，现在情况得到较大改善。一些分子遗传学的实验相继开展，比如，PCR扩增实验、RNA提取，等等。
2.2改革实验内容，培养学生能力。
实验内容是育人理念的直接反映，我们本着适应学科发展，结合自身实际，培养学生能力的态度和思想，逐渐建立了逐层递进的实验教学体系，即基础性实验――综合性实验――研究型实验。
2.2.1基础性实验
主要目的是使学生认识实验室常用仪器设备，并正确规范使用，熟悉遗传学常用的实验方法，等等。该阶段主要以验证性实验为主，实验时间安排方面要与理论课相协调。实验课前要让学生预习，上课初检查学生预习情况，只有很好地熟悉实验内容，才能做好实验。在上课过程中，着重强调实验重点和注意事项，及时纠正错误和不规范的操作。课后认真批改实验报告，检查实验效果。
在很多实验改革意见文献中，认为该部分对提高学生能力没有太大作用。实际上，学生们掌握好基本的实验操作技术，在后续的实验中就能得心应手，较顺利进行。比如显微镜的使用，很多学生不知道显微镜实验结束后哪个目镜对着通光孔。又如，很多学生在使用移液管时，不知道哪个手指进行调节，等等。为了避免上述情况出现，这一模块，老师更应该认真对待。
2.2.2综合性实验
设立综合性实验的目的是结合遗传学理论课程的多个知识点和本专业相关课程，对学生实验技能和方法进行综合训练。该模块旨在培养学生的综合分析能力、实验动手能力、数据处理能力、查阅资料能力和运用多学科知识解决问题的能力[7]。我们设计了果蝇遗传学综合实验，涉及果蝇的野外采集，培养和生活史观察，果蝇唾腺染色体的观察，以及果蝇同工酶的分析实验。通过该综合实验，学生较详细地掌握了果蝇遗传学方面的知识[8]-[9]。
2.2.3研究型实验
结合课程教学或独立于课程教学而进行的一种探索性实验，主要特点是整个实验由学生独立设计、独立操作、独立创新。实验指导老师制定几个指导性研究题目（方向），让学生自己选择题目（方向），自己完成实验材料的选择和准备、实验方案的设计（实验流程、影响实验结果的因素等）、实验操作和实验结果的分析，并撰写研究论文（报告）。
我们结合自身实际和学生感兴趣的话题，对人体手部皮纹进行遗传学分析。指纹的遗传特征十分突出，被用作个人身份调查取证的重要线索，根据个体差异分析，产生了“DNA指纹”。通过常见染色体患者皮肤纹理的分析，学生展开了充分讨论，进一步理解了遗传的复杂性。如此，不仅加深了学生对所学知识的印象，拓宽了知识面，而且增强了学生分析问题、解决问题的能力。
2.3改变教学手段，激发学习兴趣。
传统的授课模式，不利于学生兴趣的激发和能力的培养。针对这种情况，我们分模块进行教学改革，对于基础性实验，任课老师利用多媒体，先让学生观看有关实验的录像片，对实验形成生动而清晰的直观认识。课堂上教师负责解决实验过程中出现的问题和纠正不规范操作。对于综合实验课程，老师多用启发式授课方式，多问学生为什么，引导和鼓励学生发现疑难，提出问题，积极思维，寻求答案。另外，采取开放式教学模式，学生设计好实验方案，在老师的监督下，把实验室交给学生，让学生自行配置实验试剂，准备实验材料，等等，使其真正参与科研中。对于研究型实验课程，我们结合我院大豆育种科研项目的优势，积极组织学生参与课题，培养学生能力。
2.4完善评定形式，提高教学质量。
以往，实验考核方式过于单一，仅凭书面实验报告和预习报告作为评定实验成绩的依据，没有突出实验操作，不能全面真实反映学生的实验水平和教师的实验教学质量。因此，遗传学实验课程考试成绩应由以下几部分组成：首先，学生课前的预习情况，通过课前预习报告和老师上课前的提问给分。其次，看学生的课堂表现，由于人数比较多，多数情况老师不能一一打分，针对这种情况，我们设立操作考核和平时考勤记录，真实反映学生的掌握水平。再次，通过实验报告给学生打分，要求学生用确切简明的形式，将实验结果完整、真实地表达出来。对实验总结报告，要求文字通顺、简明扼要、字迹端正、图表清晰、分析合理、结论正确。
3.结语
实验课程不仅是加深理论课的知识点，更是学生发现问题、提出问题、解决问题的重要途径，是培养学生科研素养的必经之路。高校老师应充分重视实验课程。
参考文献：
[1]杨业华.普通遗传学[M].北京：高等教育出版社，2000.
[2]张飞雄.普通遗传学（第二版）[M].北京：科学出版社，2010.
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[4]李雅轩，赵昕，胡英考，等.遗传学实验教学改革的实践与探索[J].实验技术与管理，2006，23（4）：99-101.
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[6]林娟，郭滨，蔡新中，等.综合性大学遗传学实验教学内容的改革[J].高等理科教育2008，80（4）：88-91.
[7]肖爱萍.综合性和设计性实验教学浅谈[J].中山大学学报论丛，2006，26（7）：229-2311.
[8]杨大翔.遗传学实验[M].北京：科学出版社，2004.9.
反向遗传学研究方法范文第6篇
传因素的影响（P
[关键词] 双生子研究； 下颌； 头影测量； 6～12岁女童
[中图分类号] R 783.5 [文献标志码] A [doi] 10.7518/hxkq.2013.03.011
随着混合牙列期开展的早期矫治越来越普遍，这一时期的颅面生长发育规律对临床的指导意义也越来越重要。头影测量是研究颅面结构变化的有效工具，而采用头影测量方法对国内儿童颅面部纵向生长发育的研究还很少[1-2]。本研究选取混合牙列期双生子女童的头颅侧位片进行研究，评估混合牙列期下颌位置的遗传变化规律，为正确设计矫治方案提供理论依据。
1 材料和方法
1.1 研究对象和分组
选取89对北京地区未进行正畸治疗的双生子女童，通过DNA卵型鉴定，61对为同卵双生子，28对
为异卵双生子；采用混合纵向观察，从6岁观察到12岁，最终有效双生子对达183对，其中同卵110对，异卵73对；按照双生子统计方法[3]，分为测量误差
（measurement error，ME）组、同卵（monozygous，MZ）组、异卵（dizygous，DZ）组以及随机（random，RD）组，她们在6～12岁各年龄组中的分布情况见表1。所有检查项目均通过北京大学医学部伦理委员会的审核。
1.2 头影测量方法
采用德国西门子公司开发的Orthophos CD系统拍摄头颅侧位片，然后于透明硫酸纸上描片，扫描入计算机，确认和测量解剖标志点。随机挑选一定数目的X线片，采用同样的方法对同一张X线片进行第2次测量，将前后两次测量的结果用于评估测量误差。
本研究所用的头影测量标志点[4]见图1。解剖标志点包括：蝶鞍点S，鼻根点N，解剖耳点P，眶点Or，颅底点Ba，关节点Ar，后鼻棘点PNS，前鼻棘点ANS，下齿槽座点B，下颌联合中心点D，颏前点Po，颏下点Me，颏顶点Gn，下颌角点Go、Go’；测量平面包括：眼耳平面FH（解剖耳点P与眶点Or的连线），腭平面PP（前鼻棘点ANS与后鼻棘点PNS的连
线），下颌平面MP（通过颏下点Me与下颌角下缘相切的线）。测量项目共18项。1）L1：Ar点和Ba点在FH平面上的垂足间距离；2）L2：Go点和Ba点在FH平面上的垂足间距离；3）L3：Po点和Ba点在FH平面上的垂足间距离；4）H1：S点和Ar点在FH垂线上的垂足间距离；5）H2：Ar点和Ba点在FH垂线上的垂足间距离；6）H3：S点和Go点在FH垂线上的垂足间距离；7）H4：N点和Me点在FH垂线上的垂足间距离；8）NSAr：直线NS和SAr所形成的交角；9）SArGo’：直线SAr和ArGo’所形成的交角；10）SNB：直线NS和NB所形成的交角；11）SNP：直线NS和NP所形成的交角；12）SND：直线NS和ND所形成的交角；13）NSGn：直线NS和SGn所形成的交角；14）SGn-FH：直线SGn和FH所形成的交角；15）PP-MP：直线PP和MP所形成的交角；16）SN-MP：直线NS和MP所形成的交角：17）FH-MP：直线FH和MP所形成的交角；18）ArGo’Me：直线ArGo’和Go’Me所形成的交角。
图 1 头影测量解剖标志点及测量项目示意图
Fig 1 Landmarks and linear dimensions used in cephalograms
1.3 双生子研究中环境因素和遗传因素的统计学分
析方法
由于同卵双生子的遗传物质相同，他们之间的差异是由不同的环境因素引起的，但是在实际测量中，测量误差不可避免，会对环境因素的作用造成干扰。在检测环境因素的作用时，应比较ME和MZ组的平均差异，如果二者的差异有统计学意义，说明同卵双生子之间的差异是由环境因素造成的，而不是误差所致[5]。
DZ与MZ组进行比较，其结果可以用来评估遗传作用的大小。当双生子具有生物学同源性时，同卵和异卵的平均环境差异是比较接近的，再加上相同水平的误差，同卵与异卵双生子间存在的有统计学意义的差异是由遗传因素造成的[5]。
比较DZ与RD组间的平均差异，可以预测某一性状是否具有家族遗传性[6]，原因是异卵双生子可以被
看成与同血缘的兄弟姊妹相同的群体，如果他们间的差异与随机个体存在不同，那么某一性状在子代中存在相似性的可能性就较大[5]。
2 结果
2.1 环境因素作用的分析结果
比较ME和MZ组的差异来分析环境因素的作用，其结果见表2：下颌角度（ArGo’Me、SArGo’、SN-
MP、FH-MP、PP-MP）、长度（L1、L2、L3）、高度（H1、H3）能够检测到环境因素的影响（P
2.2 遗传因素作用的分析结果
比较MZ与DZ组的差异来分析遗传因素的作用，比较DZ与RD组的差异来分析家族遗传因素的作用，其结果见表3：角度（NSAr）、高度（H1、H2、H3、H4）检测到遗传因素的影响（P
3 讨论
3.1 利用角度关系来研究下颌位置的遗传变化
由于下颌是咀嚼活动的功能载体，能够在一定范围进行开闭口运动。采用头影测量法记录正中位下颌与颅面的位置关系时，可将下颌看成一个三角形，三点分别是髁突、颏部、下颌角，以此为基础来研究下颌与颅底的相对位置关系的遗传变化。
下颌髁突在颅底的位置（角度NSAr）受遗传的控制作用强；下颌颏部相对于前颅底的角度关系（NSGn、SGn-FH、SNB、SND、SNP）受遗传的控制作用较强；下颌角与颅底的位置变化（SArGo’）能够检测到环境作用的证据，但变化幅度不大；这些结果说明，下颌整置关系受遗传的控制作用较强，而环境因素的作用相对较弱。将下颌平面与颅面参考平面形成的角度关系进行研究，角度SN-MP、FH-MP、PP-MP能够检测到环境因素影响的证据，虽然角度变化的幅度不大，遗传对其控制仍占主导地位，但遗传阻力相对要弱一些；因此环境因素能够改变下颌下缘的平面关系。
由于缺乏统一的参照标准，难以对不同部位的角度变化进行大小比较，因此判断下颌结构中的髁突、颏部、下颌角以及下颌平面哪个更易获得环境因素的影响较为困难；这是角度研究方法存在的不足，需要长度研究来进一步补充说明；但是角度变化的数据仍然表明，下颌的整置是不容易改变的，环境因素改变下颌的位置只能在小范围内实现。
值得一提的是，在下颌研究中，ArGo’Me、SN-MP、NSGn、SGn-FH在观察后期，异卵对间的均差与无关个体的对间均差存在统计学意义，说明下颌的形态以及生长型可能有家族遗传的倾向，这能够用于兄弟姐妹间的生长预测。
3.2 利用长度关系来研究下颌位置的遗传变化
在颅面结构中，可以将其分解成深度和高度加以研究，它不仅包含大小上的改变，而且带有方向位置的信息，这是本研究的一个特点，能反映颅面某些功能的要求，特别是在下颌[7-8]。本研究选择后
颅底的枕骨大孔Ba点作参考，来研究下颌深度的遗传变化，以前颅底的S、N点作参考，来研究下颌高度的遗传变化。同样选取下颌髁突、颏部和下颌角三点来观察其整置变化，结果发现，不论深度还是高度，下颌的位置关系都以遗传控制为主，且高度受遗传控制作用更强，环境因素对下颌高度位置改变的作用较小。以后颅底为参照，选取L3、L1、L2来研究下颌的水平深度变化，在可能存在的环境作用中，下颌颏部最易改变，其次是下颌角，较难改变的是髁突。以前颅底为参照，选取H3、H1、H4研究下颌的垂直高度变化，在可能存在的环境作用中，下颌角最易改变，其次是髁突，较难改变的是下颌颏部。
3.3 纵向观察
纵向生长观察发现，在整个颅面位置的关系中，下颌角度位置关系的变化较小，在高度和深度方面，各部位能够保持同步生长，下颌的生长型处于较稳
定状态，这与本课题组的前期研究[1]结果相符。
3.4 环境因素改变下颌深度的机制
综合下颌两部分的研究结果发现，下颌深度变化具有重要的临床意义，它是本研究中发现的最大幅度的环境变化。笔者认为，环境作用发生的机制是，除了下颌的实际长度、髁突的位置会有较小幅度的改变外，下颌旋转生长也在起作用，它受一定程度的环境影响。
在环境因素的作用下，下颌的实际长度和髁突的位置会有较小幅度的改变，这会影响到下颌深度的变化。高度H3、H1的环境作用几乎在所有年龄段都有统计学意义，而高度H4几乎在所有年龄段都难以检测到环境因素的影响，所以相对于前颅底，下颌角和髁突的高度易受环境影响，而下颌颏部的高度却难以被环境因素改变，结果是下颌的旋转生长受到了环境因素的影响。下颌有不同的生长型，其旋转生长受较多因素的影响[9]。本研究认为，除了下
颌角存在形态上的环境作用因素外，蝶枕部软骨生长也受到了环境因素显著的影响，它们共同作用是能够改变下颌的整体旋转方式的。
3.5 临床治疗对下颌生长的评估
以McNamara[10]为首的学者提出的假设认为，在上颌扩弓后，下颌的生长能自动得到调节，从而有效地改善Ⅱ、Ⅲ类错。一些学者[11]对此进行了长
期观察，但并未达到预期的效果。另一个假设是对Ⅱ类错的治疗，只是增加下颌的水平生长，而不是限制上颌的发育，这样可简化固定矫治的治疗程序。尽管目前没有支持这一假说的证据，但它促进了功能矫治的广泛开展[12]。与传统的口外牵引加固
定矫治来矫正Ⅱ类错的方法相比，功能矫治器并没有促使下颌额外生长的功效[13]。下颌在功能矫治
过程中，大多数生长效应更多的是在垂直方向，而不是水平方向[14]，而且上颌的反应比下颌要好[15-16]。
有研究[16]观察到，早期功能矫治获得的效果，往往会在以后的长期观察中慢慢消失殆尽。基于这一结果，有学者[13]反对在混合牙列末期以前进行生长
干预，认为这可能是无用的，即使功能矫治有效果，但因其存在不可预知性，治疗也常常是盲目的，不是理想的生物治疗。由此可以看出，临床治疗对下颌生长发育的具体影响，目前仍然存在争议。根据本研究中这批双生子的研究结果，可以对上述临床研究的结论作出相应的推理。1）由于下颌的大小受遗传控制作用强，环境因素对其影响的效果有限，尽管功能矫治器能够对下颌的生长起调节作用，但不会造成下颌绝对大小的较大改变，想利用带有矫形力的不同矫治器去治疗下颌的大小，效果常常不会理想。2）下颌相对于整个颅面位置关系，其高度难以被临床所改变，而它的深度位置却存在改变的可能，这种变化幅度要大于下颌的绝对生长量，证实了功能矫治可以改变下颌深度的假说；因此，这种下颌生长的改变也就具备了方向上的可预测性。3）虽然本研究中的这批资料没有完全观察到生长结束阶段，但青春期后，女性儿童的生长潜能已不多，上述结论在很大程度上是可靠的，其中一些结论与国外12岁以后的双生子研究[17-18]相同，本课题组前期
发表的文章[3]对此有详尽的描述。
本研究所得到的结果，是在特定的样本中获得的，不能简单地把它们中的一些数值与临床具体治疗效果挂钩。本研究的目的是发现遗传和环境作用的力度。对早期矫治来说，最关心的是对环境因素敏感的部位，这样治疗就有存在疗效的可能性。
一方面，生活习惯的遗传会夸大双生子研究中的遗传控制效果，这是双生子研究中难以克服的缺陷；另一方面，双生子个体间的环境差异较小，这使得本研究中的环境作用的统计学差异性会下降，环境作用的幅度也会变小[19-20]；可以认为，实际工作中的治疗效果会与本研究中的环境作用存在不同，医源性的环境作用效果要更大。
利用本资料中发现的对环境作用的敏感部位，可以帮助确定早期矫治计划。具体的临床治疗效果有多大，能够治疗什么样的适应证，这需要其他研究和大量的临床实践来证实，而且具体作用在某一个人身上也会存在不同[21]，所以本研究的结论是基
础性的，可以为其他研究提供指南。
下颌位置的遗传与环境作用对正畸治疗方案的确定有重要意义。由本研究可以得出下述结论：1）下颌的整置关系受遗传的控制作用较强，环境因素所起的作用相对较弱；2）以后颅底为参照，研究下颌的水平深度变化，下颌颏部最易改变，其次是下颌角，较难改变的是髁突；3）以前颅底为参照，研究下颌的垂直高度变化，下颌角最易改变，其次是髁突，较难改变的是下颌颏部；4）比较深度与高度，高度比深度受更强的遗传控制；5）在观察后期，下颌的形态和生长型有家族遗传的倾向。
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反向遗传学研究方法范文第7篇
用遗传算法优化神经网络体现了遗传算法和神经网络结合的思想,遗传算法是基于达尔文进化论的思想,模拟生物进化过程的计算方法。同样,神经网络也是模拟生物大脑神经网络机制的计算模型,所以遗传算法的研究与神经网络的研究有若干共同点。
遗传算法和神经网络的不同点主要体现为:神经网络进行的是个体的学习,而遗传算法进行的是个体群的学习;从搜索方法看,神经网络基本上是一个局部搜索方法,每次在解空间的当前解的近邻来搜索下一个解,遗传算法总体上是一个全局搜索方法,其次在解空间设定一群体解,并经过选择淘汰,交叉和变异的方法来决定下一批搜索点。
显然,遗传算法和神经网络各有所长,两者取长补短,相互结合可以形成更优化的搜索算法,日前,国内外正在这方面展开积极的研究。
二、GA-BP模型求解算法
(一)GA-BP模型结构
(二)GA-BP算法描述:
1、编码方式
在初始编码中,采用实数进行编码。按照[WHI,WHO,BH,BO]的先后顺序进行编码,其中WHI为输入层至隐层权值向量,WHO为隐层至输出层权值向量,BH为隐层阈值向量,BO为输出层阈值向量。设定每一代染色体编码长度为2、解码方式
根据编码顺序反向分解得到最优解,并将得到权值阈值作为初始解带入神经网络.
3、选择操作指导
4、交叉操作指导
即在选择的两个染色体随机设定两个断点,交叉交换对应断点间的基因。没有进行交叉操作的个体进行直接复制。
5、变异操作指导
(Chromosome)随机选择基因位,随机产生一个[0,1]的随机数替换原染色体对应基因位上的基因;将新个体插入到下一代种群中Pi+1,并重新计算新个体的评价函数。
算法步骤如下:
Step 1:初始化种群和染色体;
Step 2:如果已达到最大迭代次数MaxIters,或在迭代过程中最优值连续不提高的次数达到Stag_times,迭代停止;否则转步骤3。
Step 3:根据网络样本输出与实际输出,计算适应值。
Step 5:按照BP算法计算输入层和中间层、中间层和输出层的权值阈值调整值。新计算新的神经网络权值阈值。根据新的权值阈值和样本数据,重新计算E。
Step 7:根据选择概率、交叉概率以及变异概率,进行复制、交叉、变异操作。根据遗传算法产生的网络权重作为神经网络模型下一次训练的初始权重值,返回到步骤2。
Step 8:训练结束,输出满足训练精度的神经网络权值阈值。
三、仿真实验
(一)数据与参数
鉴于黄金价格的波动和以下国际宏观经济指标密切相关,将美元指数、道琼斯指数、nymex原油指数、CRB指数选入神经网络的输入数据,输出数据为下一周的伦敦金价收盘价,从而形成GA-BP神经网络预测模型。
选取2005年1月2日至2008年6月8日的伦敦金价周收盘价及国际宏观经济指标,共180周的周数据作为训练学习数据。选取2008年6月15日至2009年4月26日的相应数据作为测试数据。
GA-BP算法初始染色体设置如下:从输入层至隐层的权值为0.5,隐层至输出层的权值为0.75;隐层和输出层的阈神经网络参数设置如下:隐层节点范围[3,13];最大迭代次数(Max Epochs)=500;训练误差(Setting Performance)=0.01。
(二)结果与分析
采用Matlab语言在PC Pentium4/CPU3.0GHz/RAM1.0G上编程实现上述GA-BP算法。为了测试算法的有效性,将针对伦敦金价的预测与传统BP算法预测效率及结果进行比较。
实验1: GA-BP算法与传统神经网络模型对网络优化比较
(1) 将本章所采用的GA-BP算法与传统BP算法、RBF算法进行比较结果(略)。GA-BP算法与传统的BP算法,在迭代次数还是预测精度上均优于后者;与 RBF算法相比,GA-BP的计算时间比RBF长,但是预测精度上要优于后者。
(2) GA-BP算法与其他神经网络算法相比,在训练ANN网络过时迭代次数上少,但是算法整体计算时间较长。这是因为GA收敛是依靠类似于穷举法的启发式搜索,再加之网络结构的复杂性,要运算的数据相当大。GA-BP算法的权值与阈值的个数为:5×9+5+5×1+1=56,50个种群就是56×50=280,对这些数进行编码、解码、交叉、变异等遗传操作,这样进行一代遗传操作相比BP算法的正、反向的一步操作,要处理的数据就相当大,因而不可避免会出现搜索时间长的问题。
实验2:GA-BP算法对伦敦黄金价格预测结果
(1) 利用GA-BP算法对2008年6月15日至2009年4月26日的伦敦金价周收盘价格作预测,GA算法经过大约120代的搜索后染色体的平均适应度趋于稳定。
反向遗传学研究方法范文第8篇
关键词：欧李；SRAP；正交设计；优化
中图分类号：S662.502.3文献标识号：A文章编号：1001-4942（2013）09-0009-03
1 材料与方法
1.1 试验材料
供试材料为怀柔汤河口采摘的野生欧李幼嫩叶片，液氮处理后，保存于-20℃冰箱备用。
1.2 试验方法
1.2.1 基因组DNA提取 采用改良的CTAB方法提取DNA[7]，紫外分光光度计和琼脂糖凝胶电泳检测DNA的质量。-20℃保存备用。
1.2.2 正交设计 采用L16（45）正交试验设计，对SRAP反应体系中的模板DNA、Mg2+、dNTPs、引物、Taq DNA聚合酶浓度进行正交组合方案筛选（表1、表2）。SRAP引物由英骏生物技术有限公司合成，所用引物为：正向引物me2： 5′-TGAGTCCAAACCGGAGC-3′， 反向引物em1：5′-GACTGCGTACGAATTAAT-3′[8]。
1.2.3 PCR扩增 反应体系为20 μl，扩增程序为：94℃预变性5 min；94℃变性1 min，35℃复性1 min，72℃延伸1 min，5个循环；94℃变性1 min，50℃复性1 min，72℃延伸1 min，35个循环；72℃延伸5 min。PCR产物用1%琼脂糖凝胶电泳分离，经溴化乙锭（EB）染色后于凝胶成像系统采集图像。
1.2.4 反应体系稳定性检测 选用筛选出的引物对不同的野生欧李材料进行SRAP扩增，检测优化体系的稳定性。
2 结果与分析
2.1 欧李SRAP正交反应体系优化
正交试验设计SRAP-PCR反应体系选取me2/em1为引物，以野生欧李基因组DNA为模板进行扩增，结果见图1。
2.2 优化体系验证
选用筛选出的引物组合me2/em1和优化的反应体系对不同欧李野生植物材料进行扩增。由图2可知，扩增出的条带清晰、多态性强、稳定性好，说明该正交体系适宜欧李SRAP-PCR扩增。
1～11：不同野生欧李样品
图2 11种野生欧李SRAP优化体系扩增结果
3 讨论
SRAP作为一种新型的分子标记，具有操作简单、稳定、高效等特点，适用于遗传图谱构建、基因定位、基因克隆等遗传操作，目前，已在小麦、水稻、牡丹、西瓜、苹果、棉花、柑橘、樱桃、葡萄、柿等植物中应用[13～15]。SRAP-PCR扩增一般需要参考Li和Quiros的固定程序[16]，但其扩增结果受到反应条件、扩增程序及不同物种的影响[17]，所以，SRAP在不同的物种上应用需要进行反应体系的优化。目前，在欧李分子标记的研究中尚未见SRAP应用的报道，因此，探索适合该物种的最佳SRAP-PCR反应体系至关重要。
试验结果表明，欧李SRAP-PCR扩增的最佳反应体系为2.50 mmol/L Mg2+ ，0.25 mmol/L dNTPs，0.60 μmol/L引物，Taq DNA聚合酶0.50 U， 1.00 ng/μl模板DNA，总体积为20 μl。本试验优化的SRAP-PCR反应体系稳定可靠、扩增结果多态性好，不仅适用于欧李基因组DNA的SRAP-PCR扩增，也为SRAP技术在欧李种质资源鉴定和遗传多样性分析等方面的研究奠定了基础。
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