计算机类毕业论文-matK和rbcL序列在半夏属中的应用-上虞论文网

第一篇：计算机类毕业论文-matK和rbcL序列在半夏属中的应用-上虞论文网

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半夏是一味传统的中药材，广布于长江流域，在华北、东北等地也有分布。临床上多用于治疗痰多咳喘，痰饮眩悸，风痰眩晕，痰厥头痛，呕吐反胃等[1-2]。半夏属（Pinellia）是天南星科（Araceae）一个重要的属，该属共9种，其中7种为中国特有[3]。该属被认为是天南星科的一个进化类群[4]。近年来用很多方法对该属以及其他物种的种间亲缘关系进行了研究[5-8]。matK序列是植物叶绿体trnK基因的内含子中的一个开放阅读框,功能与RNA转录体中Ⅱ型内含子的剪切有关，进化速率较快，在科、属级水平能提供较多的进化和系统发育信息[9]。rbcL基因编码核酮糖1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶（ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenas）大亚基，其序列高度保守[10]，郑思浩等[11]研究matK+rbcL联合序列能够鉴别半夏及其混伪品，但对matK序列和rbcL序列在半夏属的应用尚未见报道。本研究拟利用matK+rbcL联合序列分析半夏属植物的系统发育亲缘关系，在一定程度上为半夏药材及其近缘种的种间分子鉴定提供参考依据。1 材料和方法 1.1 材料来源

部分半夏样品采自陕西商洛，部分来自genbank下载，其余物种的matK序列和rbcL序列均从genbank下载。经比对剪切后共21条序列，见表1。

提取、PCR扩增及序列测定 1.2.1 半夏总基因组DNA提取

2015年5~6月份，半夏植物生长盛期内，在商洛学院校园及二龙山采集其新鲜叶片，迅速用硅胶干燥，保存备用。实验室中采用改良CTAB 法[12]提取基因组总DNA后，溶解于少TE溶液中。-20 ℃保存备用。1.2.2 matK和rbcL序列扩增及测序

参考赵月梅等[13]中的matK序列和rbcL序列的所用的PCR引物、扩增条件及扩增体系。扩增的PCR产物经琼脂糖凝胶电泳检测合格后，送往上海生物工程有限公司进行测序。1.3 数据处理

用ClustalX 2.0对测序获得的半夏的matK序列进行查看和比对。同时，在GenBank数据库中下载其同属植物闽半夏、盾叶半夏、大叶半夏、心叶半夏、掌叶半夏及三裂半夏的matK序列和rbcL序列，共21条用于后续分析。用MEGA5.0计算种间遗传距离，并用matK序列和rbcL序列及二者联合matK+rbcL序列分别构建NJ树分析各物种之间的关系。结果与分析

2.1 种内、种间序列比对分析

将半夏属半夏等7种植物的matK序列及rbcL序列测序或下载获得的序列进行查看和比对后，组成二者联合序列（表2），其中matK序列比对后总长度为418 bp，无插入缺失序列。其中变异位点20个（4.78%），T、C、A、G的含量分别为36.9%、16.8%、29.3%、17.0%；

序列比对后的长度为638 bp，无插入缺失序列，变异位点12个（1.88%），T、C、A、G的含量分别为28.1%、20.7%、28.4%、22.9%。二者相比，matK序列变异较大。二者的变异多位于种间，种内变异较少。

2.2 半夏及其伪品的K2P遗传距离分析

表3及图1均显示了matK序列在种内及种间的K2P距离分布。由表3可知：种间距离最大的为心叶半夏和闽半夏之间，为0.019，种间距离最小为半夏与盾叶半夏之间，盾叶半夏与大叶半夏之间，均为0.001。值得注意的是，闽半夏与其余6个种之间的遗传距离均较大，表明该物种与半夏属其他物种之间亲缘关系较远。2.3 聚类分析

由matK序列构建的系统发育树只有掌叶半夏，大叶半夏和三裂叶半夏的几个个体各自聚成了一支；同理，由于rbcL序列构建的系统发育树只有半夏、掌叶半夏、三裂叶半夏三个物种的个体能聚在一起。由matK+rbcL联合片段构建的系统发育树（图1）可知：半夏属这7种植物均能独立聚为一支。半夏的7个个体聚在了一起，支持率为65，盾叶半夏与半夏亲缘关系较近，聚在一起，支持率为78。掌叶半夏6个个体聚在一起，支持率为90，三裂叶半夏3个个体聚在了一起，支持率为55，闽半夏与其他种之间亲缘关系较远，最先形成一个独立的枝，支持率为89。3 结论与讨论

matK和rbcL联合序列分析了半夏（Pinellia ternata）及其同属物种共7个种，包括序列特征、种间遗传距离及种间的亲缘关系。从实验方法上来看，采集自商洛市的半夏植物的matK序列和rbcL序列的PCR反应条件及通用引物应用情况均表现良好，且在采样不足的情况下，在genbank中也有丰富的序列信息可供参考。欧阳钟鸣等[6]研究了掌叶半夏与盾叶半夏、心叶半夏、半夏和石蜘蛛等4个种呈姐妹类群，张乐荣等[8]研究了滴水珠与盾叶半夏聚在一起，石蜘蛛，半夏亲缘关系较近，虎掌与上述几个物种距离较远，形成一个独立的枝。由于这几个研究中所涉及的物种种类和分子标记都不同，因此在进化树的结果上存在较大差异。本文用matK与rbcL联合数据分析半夏属7个物种的亲缘关系发现：闽半夏与其余6个物种之间亲缘关系最远，半夏与盾叶半夏亲缘关系较近，由于缺乏石蜘蛛和虎掌等物种的数据，因此无法判断这两个物种与这7个物种之间的关系。本研究结论能将这7个物种各自聚类，对于半夏属种内之间的物种鉴定有参考意义，但要探讨本属的所有物种之间的亲缘关系，则需要联合更多的基因片段才能提供的足够的变异信息来进行系统分化分析。参考文献：

[1] 杨虹,侴桂新,王峥涛,等.半夏的化学成分研究[J].中国药学杂志,2007(12):313-321.[2] 赵永娟,王蕾,侯琳,等.半夏多糖抗肿瘤作用研究[J].中国药理学通报,2006,22(3):368-371.[3] 中国科学院中国植物志编辑委员会.中国植物志(第十三卷第二分册)

北京:科学出版社,1979.[4] 李恒.从生态地理探索天南星科的起源[J].云南植物研究,1996,18(1):1-3.[5] 成玉,陈成彬,薛梅,等.应用AFLP技术探讨半夏属五个种的亲缘关系[J].云南植物研究,2006,28(6):559-564 [6] 欧阳钟鸣,赵静,彭正松,等.中国半夏属植物亲缘关系的SRAP分析[J].植物科学学报,2012,30(2):116-121.[7] 赵月梅,韩冰.ITs序列鉴别三七及其伪品[J].商洛学院学报,2016,30(2):61-64.[8] 张乐荣,杨在君,欧阳钟鸣,等.半夏属药用植物trnL-F序列与种间遗传关系分析[J].中国农学通报,2012,28(21):81-85.[9] 郑红建,张安世.苔藓植物matK基因PCR反应体系的建立和优化[J].安徽农业科学,2012,40(4):1961-1962,2069.[10] ANDERSSON I, BACKLUND A.Structure and function of Rubisco[J].Plant Physiol Biochem,2008,46:275-291.[11] 郑思浩,魏文龙,任伟光,等.基于DNA条形码的半夏属及其伪品分子鉴别[J].植物学报,2014,49(6):710-719.[12] 赵月梅,胡枝子属部分植物的ITS序列分析[J].商洛学院学报,2014,28(6):68-72.[13] 赵月梅,张玲.蒟蒻薯属(薯蓣科)植物DNA条形码研究[J].植物分类与资源学报,2011,33(6):674-682.学校地址： 联系人：方老师

报名地址：上虞市百官街道解放路步行街138号（原大通控股医药大楼）6楼。云飞龙商场对面，舜江商场旁边。报名日期：

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第二篇：rDNA ITS 序列分析在植物种属鉴定中的应用与研究

rDNA ITS序列分析在植物种属鉴定中的应用和研究

黄

凤

玲

遵

义 医 学 院 珠 海 校 区（广东珠海，519041）

摘要：rDNA ITS序列分析方法用于植物系统种属鉴定与进化研究有较高的可靠性。由于高等植物rRNA基因上的18SrDNA、ITS及5SrDNA片段常具有变异位点[1]，通过DNA序列测定核基因组的rDNA ITS 序列，根据测序结果进行比较就可以鉴定植物的种属关系，对于植物的鉴定有非常重要的意义和作用。

关键词：rDNA ITS序列；植物；种属鉴定

分子生物学研究发现，生物种类所依赖的资源—“物种”的多样性是由于其基因多态性的结果，而基因多态性又直接体现在DNA分子水平上的检测。21世纪以来，现代分子生物学技术在植物的研究取得突破性进展，一些分类地位不明确、亲缘关系不清楚的物种通过该技术便得到验证，为不同植物的分类、鉴定等提供了更丰富、更可靠的手段。其中，核糖体基因（rDNA）的内转录间隔区（ITS）在植物的种、属鉴定的研究得到广泛的应用。rRNA基因（rDNA）的基本结构及ITS区

高等植物中有4种rRNA,即 5.8SrRNA、18SrRNA、28SrRNA和5SrRNA，前三者的基因组成一个转录元，是高度重复的串联序列单位。近年来，随着分子生物学技术在生物系统研究等领域的广泛应用，以PCR为基础的各种分子生物学技术在植物鉴定方面的应用报道日益增多。rRNA基因（rDNA）是目前分子系统研究中普遍采用的分子标记基因之一，它是一种中等重复并有转录活性的家族。核糖体RNA及其相邻的间隔区合称为rDNA

[2]。

rDNA中存在着广泛的保守区域，可以用作引物的结合位点，它们的不同区域可反映物种不同的进化水平。真核细胞rDNA有几十甚至数千个拷贝，其中2个内部转录间隔区ITS-

1、ITS-2将18S、5.8S、28S分隔开；不同的选择压力作用于rDNA区域，造成单个重复单位序列不同的保守性。每一部分都可以用作特殊的生物系统分析。大、小亚基序列高度保守，已被用来分析物种古化的进化分支以及跨越古生代和中生代的进化时间等问题。rDNA基因簇的最小基因5.8S由于序列太短，几乎不能提供强有力的系统信息。而ITS序列是rDNA中基因进化速度最快的区域，常用于属内中间比较或种内群体比较，因其两侧的编码区具有高度保守性，便于设计通用引物。利用植物核糖体基因的内转录间隔区既具保守性，又在科、属、种水平上均有特异性序列的特性，对ITS序列进行PCR扩增、测序以及序列分析后用于鉴定植物的方法越来越广泛的应用。rRNA基因（rDNA）ITS序列分析在中药材鉴定中的应用

马小军等用银染色法测定了4个山参的ITS1和2个山参的ITS2.得出人参属的ITS1有220—221个碱基，ITS2有222—224个碱基，其中ITS1在人参种内非常稳定，4个不同地区的野山参样品在ITS1转录间隔区的序列与GeneBank中栽培参无任何碱基发生变异。但ITS2有部分变异。说明ITS2的遗传信息有助于人参种质资源分析，能为栽培参起源提供一定证据。蔡金娜等为探讨不同分布区的蛇床的ITS序列变异与其地理分布和化学成分的相关性，设计两对引物进行PCR扩增，产物纯化后用银染法或ABI310测序，得到核糖体DNA中的ITS序列及5.8SrDNA部分序列。18S和28SrDNA部分序列,共约700bp，5个地点样品的ITS-1及ITS-2的序列大小分别为210—217bp和219—224bp，ITS-1碱基序列的遗传距离0.00—1.93％，ITS-2碱基序列的遗传距离0.46—2.34％ , ITS-1较为保守。结果表明ITS2序列的变异与中国产蛇床的纬度分布有关，而与蛇床化学型的关系尚需作进一步研究。另外，近几年国内学者还对阳春砂、黄草石斛、水母雪莲及其混淆品等rDNA ITS 序列进行测序分析。结果表明

[5]

[6]

[7]

[4][3] rRNA基因（rDNA）ITS序列分析在植物鉴定中的应用

ITS 序列分析不仅可以鉴定药用植物种类，还可以为寻找新的植物来源提供分子证据。杨佩文等应用真菌核糖体基因ITS区段通用引物对十字花科蔬菜根肿病菌rDNA进行PCR扩增，其实验结果对有效追踪根肿病菌在田间的发生动态监测和预测预报提供了重要信息和手段。葛芸英等用16S和23SrDNA之间的ITS 序列的通用引物对小麦细菌性苗枯菌进行研究，并发现对多种植物病原棒形杆菌的ITS 序列进行比较研究还具有一定的分类意义。

[9][8]4 rRNA基因（rDNA）ITS序列分析在植物和中药材鉴定中的应用前景

DNA测序技术(DNA Sequencing technology)使DNA分子鉴定技术取得了突破性进展，是中药材和植物鉴定的重要方法，ITS(核糖体基因内转录间隔区)是目前用于DNA测序的重要基因，因为高等植物rRNA基因上的18SrDNA、ITS及5SrDNA片段常具有变异位点，可成为一种很好的分子标记，不仅可用于植物品种的鉴定以及与其混伪品的鉴别，还在植物或药材的地道性、植物生态多样性及寻找新植物来源等研究领域具有广泛的应用前景。同时还可以应用于各种植物病害的诊断。另外，一些重要植物的系统研究中含有大量可供参考的信息，如五味子科的ITS序列

[10]、报春花属的ITS序列

[11]

等都可在GeneBank中找到。

参考文献

[1]陈随清，王利丽，等.rRNA基因序列分析在中药品种鉴定中的应用及研究进展[J].河南中医学院学报，2003，18（105）.[2]马荣群，黄粤，岳文辉，等.核糖体rDNA ITS区在植物病害诊断中的应用[J].内蒙古农业科技，2006（6）：19-20.[3]马小军，王小全，肖培根，等.野山参与栽培参rDNA内转录间隔区序列比较[J].中国中药杂志，2000，25（4）：206.[4]蔡金娜，周开亚，徐珞珊，等.中国不同地区蛇床的rDNA ITS序列分析[J].药学学报，2000，35（1）：56.[5]潘华新，黄丰，王培训，等.阳春砂与绿壳砂的ITS1序列鉴别[J].中药材，2001，24（7）:481.[6]徐红，李小波，丁小余，等.中药黄草石斛rDNA ITS序列分析[J].药学学报，2001，36（10）：777.[7]刘健全，陈之端，路安民，等.藏药雪莲原植物水母雪莲及其混淆种类的ITS序列比较和分子鉴定[J].中草药，2001，32（5）：443.[8]杨佩文，等.根肿病菌核糖体基因ITS区段的克隆测序及其在检测中的应用[J].云南农业大学学报，2003，18（3）：228-233.[9]葛芸英，郭坚华，等.小麦苗枯病菌的ITS分析及PCR检测[J].植物病理学报，2003，33(3):198-202.[10]刘忠，王小全，陈之端，等.五味子科的系统发育：核糖体DNAITS区序列证据[J].植物学报，2000，42（7）：758.[11]朱惠芬，杨俊波，张长芹，等.应用ITS序列分析探讨偏花报春的系统位置[J].植物分类学报，2002，40（2）：133.

第三篇：情境认知理论在计算机类课程教学改革中的应用

摘要：当今社会对人才培养提出了新的要求。情境认知理论作为一种能促进知识与理论结合的重要学习理论，是国内外教育界的前沿研究领域。在探讨情境认知理论对人才培养模式影响的基础上，以计算机类课程为例，把情境认知理论当做教学改革的一种行之有效的方法进行教学设计，具有一定的现实意义。

关键词：人才培养；情境认知；教学改革；教学设计

《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）》指出，注重学思结合。倡导启发式、探究式、讨论式、参与式教学，帮助学生学会学习。激发学生的好奇心，培养学生的兴趣爱好，营造独立思考、自由探索、勇于创新的良好环境，注重知行统一。坚持教育教学与生产劳动、社会实践相结合。胡锦涛在庆祝清华大学建校100周年大会上的讲话中指出：要注重培养拔尖创新人才，积极营造鼓励独立思考、自由探索、勇于创新的良好环境，使学生创新智慧竞相迸发，努力为培养造就更多新知识的创造者、新技术的发明者、新学科的创建者作出积极贡献。可见，高校对人才培养模式提出了更注重学生实践能力的要求，倡导启发式、探究式、讨论式、参与式教学。随着信息社会和互联网络的高速发展，以计算机为核心的信息技术正在深刻地影响着整个社会。高校的计算机教育更要适应这种变化，改变人才培养模式，大力培养学生的创新精神和实践能力，激发学生的好奇心，使学生能够学以致用，成为符合信息时代发展要求的创造型人才。情境认知作为一种新型的学习理论，以其先进的学习理念，成为高校计算机人才培养的新方式，对于教学改革具有重要的意义。

一、情境认知理论的基本思想

情境认知理论是20世纪80年代中后期形成的重要的学习理论。1987年，瑞兹尼克在美国教育杂志《教育研究》上发表了《学校内外的学习》的论文。该论文的发表对情境认知研究具有里程碑式的意义。1989年，约翰·西利·布朗、阿伦·柯林斯与保尔·杜吉德联合发表了论文《情境认知与学习文化》，系统、完整地论述了情境认知与学习理论。

情境即context，原意为上下文、文章脉络之意，即教学应让知识成为可循之脉络，以改善学习效果。情境认知已成为一种能提供有意义学习并促进知识向真实生活情境转化的重要学习理论。该理论认为，校内学习有个体化、抽象性等特征，所学的知识是呆滞的，学习者只是知道了这些知识，出了校门却不会用。他们通过研究认为，人的知识经验离不开它产生的情境，并且受到情境中各种特征的影响。该理论不是把知识作为心理内部的表征，而是把知识视为个人、社会或物理情境之间联系的属性以及互动的产物。

知识是情境化的，通过活动不断向前发展，参与实践能促进学习和理解，而在特定情境中获得的知识比书本知识更有用。学习不仅是为了获得事实性知识，还要将学习置于知识产生的特定物理或社会情境之中，要求学习者参与真正的文化实践。学习包含着建立一个对他们在其中使用工具的世界，和对工具本身进行日益丰富的内在的理解。

二、情境认知教学理论对人才培养模式改革的影响

1.创设情境认知教学环境，将理论与实践相结合

计算机是一门理论性和实践性都比较强的课程，既需要学生学习很多理论知识，也需要学生掌握一定的实践能力。在传统的教育中，往往过于强调理论学习的重要性，这种学习存在着形式化、抽象化、简单化、记忆表征的单一化等弊病，由此产生的结果往往是只能应付考试，而不能迁移至复杂的真实情境中，这就是所谓的高分低能现象产生的重要原因之一。因此，很多用人单位都反映学生的动手能力差。哪怕很多学校采取了多种手段锻炼学生的动手能力，仍然存在学习与社会脱节的情况，学生在校期间尽可能多地接触、了解社会实际还有很多困难，这些教学环节都在不同程度上存在教育面不宽和深入度不够等问题，因此，仿真式模拟创设情境认知教学环境非常必要。

2.在情境认知教学环境中学习，激发学生的自主学习能力和学习动力

很多走上社会的毕业生都或多或少有这样的感受：当年在校学习动力不足主要是因为没有认识到所学知识在现实中的作用，而如今在工作实践中遇到问题，才让他们对当年学习的目的性有了质的感悟。在工作实践中遇到实际问题时，往往自己不知该如何解决，依赖于别人的教授。因此，要让学生的这种感悟提前来到他的脑海中，就需要为学生创设实际需求与问题情境及其问题解决过程的情境，在情境认知教学环境中学会自主学习，完成学习任务，并且能够将相似的情况应用于其他具体问题，从而激发学生以解决问题为目标的学习动力。

3.采用情境认知理论教学，促进教师职能转变

在传统教育中，教师仅仅是知识的传授者，教师习惯按照教材的思路来安排教与学，这样一来，信息的流向是呈线性的，即由教师一方灌输给学生。线性结构的优势在于一方面教学思路清楚，另一方面能够保证传授的信息量大。但是缺点也很明显：教师的教学往往面面俱到，很难避免一讲到底或一问到底的满堂灌的积习，也就是教师习惯于把知识打包填鸭式地交给学生，使教师越教越烦琐，学生越学越被动。采用情境认知理论教学，教师是学生学习的促进者、引导者、合作者和参与者，教师的作用在于提供真实的学习情境，搭建学习支架，促进学生学习能力的发展。

4.情境认知教学环境有利于科研与教学互相促动、互相渗透

在实际教学中我们发现，教师将科研中的相关项目内容引入课堂，会使学生更好地接受知识。创设接近真实的教学情境，从某种意义上说是对教师提出了更富挑战性的要求，会促进教师一方面更多地接触实践，更多地承接与教学相关的研究项目，另一方面会促使教师将企业的实际开发项目资源转化为情境认知环境教学资源，从而实现科研、教学真正意义上的互相促动、互相渗透。

三、情境认知理论在计算机教学改革中的应用

在高校计算机教育中，基于情境认知的教学改革主要体现在以下四个方面。

1.教学目标

情境认知理论认为，学习的实质是个体参与实践，与他人、环境相互作用的过程，学习者应主动利用经验和知识参与实践活动。具体地说，就是要培养学生的自学能力、研究能力、思维能力、表达能力，让学生学会认知、学会做事。计算机学科作为一门注重实践能力的学科，更要注重学生实际动手能力的培养。在课程目标的设计上，应该综合来自三个方面的信息，即对学习者自身的研究对校外当代生活的研究和来自科目专家的目标建议。教学目标的设计要有层次，不仅要有普及知识，还要开发学习者的高级思维能力和自主思维能力。

在一个丰富多元、富有多层意义的情境中学习，产生的结果也可能较为多样、多层次，因此在设计理念上要采用发展的观点，对学生可能遇到的问题进行预测，并从不同层面来逐步加深学习内容以及遇到的问题的难度。因此，学习目标的设计应有一定的弹性和可变性，不能将教学目标简单化，构造的情境除了要有足够丰富复杂的事实、问题，还要提供多角度和多层次的经验，以刺激学生不同且多样的体会，也就是让不同的学生有机会产生多样化的建构，从而在探索真实的任务中达到学习目的。

2.教学内容

可以将教学内容分为三个层次：按教材的内容和顺序讲解；归纳几本书的内容和特点讲授，条理清晰；讲课具有教师的风格特点，注重启发，因材施教，注重学生学习方法和解决实际问题能力的培养。那么，第三个层次就是所有教师都希望自己能够达到的，而这个层次也正好符合情境认知理论的要求。不把教材作为一种目的，不把教材中的知识作为唯一的教学内容，而是一种素材，教学的内容不仅包含课本知识，教师还要设计与所教课程相关的问题与环境，激发学生学习的内在动力，促进对问题进行探究，帮助学生掌握更多的知识、发展相应的能力。