《遗传学实验A》教学大纲

一、基本信息

二、课程简介

遗传学是生物科学中一门十分重要的理论科学，实验课教学是遗传学教学中的重要环节。遗传学实验内容包括两个方面：一是遗传学的基本规律的验证，例如果蝇伴性遗传，基因的独立分配、互作和连锁。二是与遗传学有关的基本实验操作技术，可分两类：一类是沿用已久，但目前仍广泛应用的基本实验技术，如植物制片技术等；另一类内容较新，是在遗传学及相关学科应用较广泛的技术，如PCR扩增技术、连锁作图和QTL分析等。

三、课程目标

课程目标1：加深学生对遗传学基本理论和基础知识的掌握和理解；

课程目标2：学会且较熟练地掌握遗传学研究中的一些实验技术手段和操作方法，以及基本的遗传分析方法；

课程目标3：提高学生的动手能力、创新能力和独立观察问题、分析问题、解决问题的能力，培养学生严谨的科学精神和创新精神。

四、先修课程

《遗传学》

五、教学内容

1.实验项目：

植物花粉母细胞减数分裂观察与制片技术  3学时

1.1实验类型：

验证性实验

1.2实验目的：

（1）掌握使用光学显微镜的使用方法。

（2）观察并熟悉高等植物性母细胞的减数分裂过程及其染色体的动态变化。

（3）掌握制备减数分裂玻片标本的技术和方法。

1.3实验内容：

玉米、小麦、蚕豆、棉花等植物花粉母细胞制片与观察。

玉米、麦类等植物花粉母细胞永久制片的观察。

1.4教学目标：

加深对遗传理论课知识的理解，掌握高等植物性母细胞的减数分裂过程及其染色体的动态变化，学习减数分裂制片方法。

2.实验项目：

植物根尖压片技术                        3学时

2.1实验类型：

验证性实验

2.2实验目的：

（1）熟悉细胞有丝分裂过程中染色体的形态特征和动态变化。

（2）掌握根尖压片技术，为学习细胞遗传学奠定基础。

2.3实验内容：

圆葱、大蒜等植物的根尖压片与观察。

2.4教学目标：

加深对遗传理论课知识的理解，掌握细胞有丝分裂过程中染色体的形态特征和动态变化，学习根尖压片技术。

3.实验项目：

独立分配、基因互作和连锁遗传规律的验证    3学时

3.1实验类型：验证性实验

3.2实验目的：

（1）验证孟德尔分离和独立分配规律。

（2）了解基因互作的几种方式。

（3）验证基因连锁和交换的基本规律。

3.3实验内容：

玉米果穗籽粒性状的分离、自由组合、互作与连锁。

3.4教学目标：

加深对遗传理论课遗传三大定律知识的理解，学会卡方分析和连锁值计算方法。

4.实验项目：

果蝇的形态鉴别和伴性遗传分析             3学时

4.1实验类型：

验证性实验

4.2实验目的：

（1）了解果蝇生活史及各发育阶段的形态特征，区别雌雄果蝇的主要性状。

（2）掌握果蝇的饲养管理和杂交实验的处理方法。

（3）掌握伴性遗传和常染色体遗传的区别。

4.3实验内容：

果蝇的饲养、形态鉴别和伴性遗传现象的观察分析。

4.4教学目标：

加深对遗传理论课知识的理解，了解果蝇生活史及各发育阶段的形态特征，区别雌雄果蝇的主要性状。

5.实验项目：

植物染色体组型分析                      3学时

5.1实验类型：

综合设计性实验

5.2实验目的：

掌握染色体组型分析方法，为细胞遗传学研究奠定基础。

5.3实验内容：

大麦、黑麦、蚕豆等植物的染色体组型分析和模式图绘制。

5.4教学目标：

加深对遗传理论课知识的理解，掌握染色体组型分析方法。

6.实验项目：

植物DNA的提取与检测                    3学时

6.1实验类型：

综合设计性实验

6.2实验目的：

（1）了解不同DNA提取技术。

（2）掌握植物不同组织的DNA提取方法。

6.3实验内容：

设计不同实验材料不同组织的DNA提取的方案，琼脂糖凝胶电泳检测提取DNA的纯度。

6.4教学目标：

加深对遗传理论课知识的理解，掌握DNA提取分析和检测方法。

7.实验项目：

植物DNA的PCR扩增与扩增产物检测         4学时

7.1实验类型：

综合设计性实验

7.2实验目的：

（1）了解不同PCR扩增技术。

（2）掌握基于PCR的分子标记技术。

7.3实验内容：

设计不同材料不同引物的PCR扩增方案，琼脂糖凝胶电泳检测差异。

7.4教学目标：

加深学生对遗传理论课知识的理解，掌握PCR分析方法，了解常用分子标记种类。

8.实验项目：

遗传连锁图谱构建和QTL分析               4学时

8.1实验类型：

综合设计性实验

8.2实验目的：

（1）学习遗传作图的原理与方法

（2）学习QTL分析的原理和基本步骤

（3）掌握QTL Ici Mapping软件的使用方法。

8.3实验内容：

遗传作图的原理与方法、QTL Ici Mapping软件。

8.4教学目标：

加深对遗传理论课知识的理解，掌握遗传连锁图谱构建和QTL分析方法，理解其在作物遗传改良中的应用价值。

9.实验项目：

草履虫生殖方式的观察                4学时

9.1实验类型：

验证性实验

9.2实验目的：

（1）了解草履虫不同的生殖方式，特别是有性生殖中的自体受精和接合生殖方式。

9.3实验内容：

草履虫不同的生殖方式永久制片的观察。

9.4教学目标：

加深对遗传理论课知识的理解，掌握草履虫不同的生殖方式。

10.实验项目：

洋葱多倍体的观察                4学时

10.1实验类型：

综合设计性实验

10.2实验目的：

（1）熟悉多倍体的形态和细胞学特征，学会其鉴定方法。

10.3实验内容：

洋葱正常和多倍体植株根尖细胞、叶片细胞永久制片的观察。

10.4教学目标：

加深对遗传理论课知识的理解，掌握多倍体的形态和细胞学特征，理解其在作物遗传改良中的应用价值。

11.实验项目：

果蝇唾液腺染色体的制作与观察             4学时

11.1实验类型：

综合设计性实验

11.2实验目的：

（1）了解多线染色体的特征。

（2）掌握果蝇唾液腺染色体的制作方法。

11.3实验内容：

利用合适发育阶段的果蝇幼虫，制作和观察其唾液腺染色体。

11.4教学目标：

加深对遗传理论课知识的理解，掌握多线染色体的特征。

六、课程教学内容对课程教学目标的支撑关系

七、考核评价

八、思政德育教学案例

案例1

名称：李振声先生等我国小麦细胞遗传遗传学家

育人目标：培养学生家国情怀、热爱专业

结合实验：实验1、2

案例内容：

李振声院士是山东农大杰出校友，主要从事小麦遗传与远缘杂交育种研究，同时开展农业发展战略研究。他开创了小麦与偃麦草远缘杂交育种新领域并育成了以小偃6号为代表的“小偃”系列品种，开创了小麦远缘杂交品种在生产上大面积推广的先例。小偃6号已成为我国小麦育种的重要骨干亲本，是我国北方麦区的两个主要优质源之一，其衍生品种已达79个，累计推广3亿多亩。

案例2

名称：摩尔根的果蝇杂交实验与连锁遗传

育人目标：培养学生独立思考、刻苦钻研精神

结合实验：实验4

案例内容：

摩尔根和他领导的研究小组在遗传学领域中取得的成就主要包括以下几个方面：(1 证明了基因是染色体的一部分；(2)证明了孟德尔定律，发现了伴性遗传；(3)测定了果蝇中基因的相对位置和距离，绘制了果蝇染色体图谱；(4)发现了缺失、重复、倒位和易位等染色体畸变现象。摩尔根的成就，完全可以和达尔文、孟德尔媲美。由于在染色体遗传理论上的贡献，摩尔根于1933年获诺贝尔医学和生理学奖，这是第一个遗传学领域的诺贝尔奖。

案例3

名称：孟德尔遗传学说

育人目标：培养学生独立思考精神

结合实验：实验6

案例内容：

孟德尔较早地系统利用豌豆进行杂交实验，并提出两大遗传定律。坚韧不拔也许是孟德尔这位科学家兼牧师最典型的特点。从孩提时代起，生活的严酷现实就要求他具有坚定的性格和锲而不舍的顽强精神，唯有如此，才能披荆斩棘勤奋自立。

案例4

名称：转基因和基因编辑技术

育人目标：培养学生独立思考精神

结合实验：实验6、7

案例内容：

结合当前基因编辑技术热点，举例阐述基因编辑技术在精准治病、定向改良农作物性状方面的巨大优势，让全体学生一定要领会到学好遗传学和分子遗传学的重要性。激发学生学习星期，鼓励学生要学好知识，投入科研，以拼搏之心，铸科技强国。

案例5

名称：人类遗传病与染色体变异

育人目标：培养学生关心他人、养成良好习惯

结合实验：实验5

案例内容：

教师通过对核型分析的重要性的介绍，引出人类唐氏综合征等人类遗传病和染色体结构变异、染色体数目变异等介绍，促使学生正确认识个体遗传差异性，善待身边有遗传缺陷的人群。并告诫学生养成良好的生活习惯、关心自身和他人健康。

案例6

名称：养成良好的实验习惯

育人目标：培养学生良好科学精神

结合实验：所有实验

案例内容：

实验课是遗传学教学必不可少的重要部分，也是潜移默化、润物无声培养学生的科学精神、科学思维、科研习惯的主阵地。实验教学过程中要求学生实验台面清洁、显微镜等仪器等按要求整理，勤俭节约培养学生良好的实验习惯。

在植物减数分裂和有丝分裂观察教学中，通过预习和视频学习确定实验操作细节，自然而然帮助学生树立客观、严谨的科学态度；开展小组分工协作进行植物染色体核型分析，润物无声地实现对学生团队协作精神的培养；自行优化实验操作步骤，潜移默化地完成对学生发现问题、质疑问题、探索问题的创新思维的培育；正确使用和回收各种试剂和用品，保护自己并防止环境污染，则无形中培养了学生的安全意识和环境保护意识。

九、应用型教学案例

案例1

名称：染色体核型分析与产前诊断、人类健康

育人目标：培养学生科学精神、激发学习积极性

结合实验：实验5

案例内容：

产前诊断对于降低婴儿的出生缺陷，是优生优育重要环节，其主要技术就是染色体核型分析。教师通过对核型分析内容的介绍，同时介绍各种产前诊断的最新技术，培养学生思考有关科学问题，激发学生学习积极性。

案例2

名称：人类遗传学性状调查

育人目标：培养学生独立思考、勤于动手

结合实验：实验6

案例内容：

人类的各种性状都是由特定的基因控制的。由于每个人的遗传基础不同，某一特殊的性状在不同的人体会出现不同的表现。通过特定人群的某一性状的调查，将调查材料进行整理分析，就可以初步了解某性状的遗传方式、控制基因的性质，并计算出该基因的频率。

在课堂授课时，安排同学们人类遗传学性状的调查实验内容，试图通过本实验，让大家学会调查、统计人类遗传性状（病）的基本方法；初步了解一些人类性状的遗传方式；同时培养同学们接触社会并从社会中直接获取资料或数据的能力。

十、教材及学习资料

(一)选用教材

教材类型：其他

教材使用情况：自编

教材名称：

李兴锋李剑虹，遗传学实验指导，中国农业出版社，出版日期（2018年8月）

(二)学习资料

1) 刘庆昌，遗传学，科学出版社，出版日期（2015年7月），第3版。

2) 李再云、杨业华，遗传学，高等教育出版社，出版日期（2017年2月），第3版。

3) 朱军，遗传学，中国农业出版社，出版日期（2011年11月），第3版。

4) 叶宝兴，朱新产，生物科学基础实验，高等教育出版社，出版日期（2007年7月），第1版

5) DNA learning center网站

6) genome.gov网站

7) http://learn.genetics.utah.edu/content/labs/网站