【摘要】有關(guān)遺傳變異的知識點始終是中學(xué)階段生物學(xué)習(xí)的難點和重點，挑選具有代表性的實驗課教學(xué)案例有助于學(xué)生更好地理解“生物學(xué)遺傳與變異”。本文以高中生物學(xué)課程“生物技術(shù)實踐”板塊中“微生物利用”為例開發(fā)了關(guān)于生物學(xué)遺傳與變異實驗教學(xué)案例，經(jīng)效果反饋該案例能幫助學(xué)生理解遺傳與變異概念，并加深對該知識點的認知和應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】生物學(xué) 遺傳與變異 實驗課 教學(xué)案例

【中圖分類號】G633.91【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2013）11-0180-01

對中學(xué)階段學(xué)生來說，學(xué)習(xí)遺傳變異知識不僅對理解生命現(xiàn)象，提高生物科學(xué)素養(yǎng)有積極的促進作用，而且對整個生物學(xué)課程學(xué)習(xí)也有著基礎(chǔ)作用。不過，有關(guān)遺傳變異的教學(xué)一直是中學(xué)階段的難點，如何擺脫抽象、刻板、概念化的講述方式，開發(fā)直觀、體驗性的實驗課教學(xué)案例，是課改后中學(xué)階段生物學(xué)教學(xué)改革與創(chuàng)新的方向[1]。本文筆者認為，從現(xiàn)代分子生物學(xué)技術(shù)角度來展示遺傳變異現(xiàn)象可作為實驗課教學(xué)案例開發(fā)的一種嘗試。

1.案例選取理論依據(jù)

選取中學(xué)生物學(xué)課程“生物技術(shù)實踐”板塊中“微生物的利用”章節(jié)，以催勉克氏菌為分析載體。催勉克氏菌系優(yōu)良的水稻根際聯(lián)合固氮菌，對羅紅霉素具有抗性。而帶有質(zhì)粒pFAJl819：：mTn59gusA-pgfp21的大腸桿菌，具有卡那霉素、氨芐青霉素抗性和綠色熒光的遺傳標記，同時也攜帶無啟動子的β-葡萄糖苷酸鎂基因（gusA），后者的表達產(chǎn)物β-葡萄糖苷酸鎂可使5-溴-4-氯-3-吲哚-B-D-葡糖苷酸（X—Gluc）分解而呈藍色。

通過接合作用，質(zhì)粒pFAJl819：：mTn59gusA-pgfp21導(dǎo)入受體菌催勉克氏菌，產(chǎn)生接合子。于接合子內(nèi)，轉(zhuǎn)座子mTn59usA—pgfg2121攜帶的葡萄糖苷酸酶基（無啟動子）、卡那霉素抗性基因（有啟動子）和2個綠色熒光蛋白基因（有啟動子）插入到催勉克氏菌DNA中，綠色熒光蛋白、gusA及卡那霉素抗性基因的表達。由于在細菌繁殖生長過程中不同基因轉(zhuǎn)錄表達強度有差異，即啟動子活性有別，有不同接合子形成的單菌落在含有單菌落在含有β-葡萄糖苷酸鎂底物培養(yǎng)基上水解底物的強度也出現(xiàn)差異，藍色深，說明mTn59gusA-pgfp21插入的基因的啟動子活性高，藍色淺，則相反[2]，即為展示細菌的遺傳與變異現(xiàn)象。

2.實驗方法

2.1實驗對象

催勉克氏菌Klebsiella oxytoca，大腸桿菌AJl819/Esch-eriehia colj DH5ae/DH5α。

2.2培養(yǎng)基、抗生素及儀器

LB培養(yǎng)基組成：酵母提取物、氯化鈉各5g，蛋白胨10g，雙蒸水1000ml，121℃滅菌20min；

抗生素：卡那霉素25μg/mL，羅紅霉素100μg/mL氨芐青霉素，4℃保存。

無痰培養(yǎng)基組成：甘露醇10g、KH2PO4 g，MgSO4·7H200.4 g，NaCl 0.2g等，蒸餾水1000ml，瓊脂15-20g，115℃殺菌30min。

2.3 儀器

試管，三角燒瓶，燒杯，培養(yǎng)皿.量筒， 1.5mL離心塑料管，玻璃棒，接種環(huán)，牛角匙，酒精燈，棉花，牛皮紙，記號筆，pH試紙（pH5.5～9.0），麻繩，紗布，簽，過濾除菌器，培養(yǎng)基分裝器等實驗室常備儀器。

2.4 親本接合方法

將FAJl819/E.coli（供體菌）和催娩克氏菌（受體菌）培養(yǎng)至對數(shù)期，按2：l比例在少量LB液體培養(yǎng)基中靜置培養(yǎng)24～48h，取適量涂布于含有50 μg/mL吖啶橙、25μg/mL卡那霉素、100μg/mL羅紅霉素的無氮固體培養(yǎng)基（篩選培養(yǎng)基）30℃下培養(yǎng)篩選接合子。將篩選出的真接合子、pFAJl819：：mTn59gusA-pgfp21/ E. colj DH5α（供體菌）、催勉克氏菌（受體菌）分別用滅菌牙簽點接預(yù)先準備好的3種培養(yǎng)基：①添加25μg/Ml Km和20μg/mL X-gluc無痰培養(yǎng)基；②添加20μg/mL X-gluc的LB；③無痰培養(yǎng)基，于30℃培養(yǎng)1-2d后觀察菌體生長及gusA、gfp基因產(chǎn)物表達情況。

3.結(jié)果

經(jīng)親本接合和篩選獲得真接合子，供體菌、受體菌和接合子在不同性質(zhì)培養(yǎng)基上的生長和顯色統(tǒng)計如下表1：

表1 不同培養(yǎng)基上供體菌、受體菌和接合子生長及標記基因表達

4.討論

正如前面所言，生物學(xué)遺傳變異教學(xué)必須更直觀、具象化，強調(diào)體驗式，重在培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和探究欲望，在此過程中加深對遺傳變異知識點的理解和掌握。從本文來說，該實驗最大特色在于操作簡單，實驗現(xiàn)象形象性突出，易觀察。實驗過程涉及到的培養(yǎng)基配置、消毒殺菌、細菌接種、震蕩、靜置培養(yǎng)、肉眼觀察等，環(huán)節(jié)清晰，各個操作均易操作。選取“微生物利用”作為案例開發(fā)對象，就是針對細菌涉及到的抗生素抗性、綠色熒光標記、gusA基因顯色具有易識別現(xiàn)象，因改變導(dǎo)致的表型和功能變化在短時間內(nèi)即可通過肉眼觀察，這對學(xué)生來說易于認知和理解。

參考文獻：

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[2]安軍.“徽生物的利用”的教學(xué)構(gòu)思[J].生物學(xué)通報，2008，43（7）：28-31

[3]夏昆梅.淺談初高中生物有關(guān)遺傳和變異的教學(xué)探索[J].民風(fēng)科學(xué)教育，2012，3（12）：45-47