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分子生物学论文普林斯顿

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分子生物学论文普林斯顿

至今单身,颜宁认为,即使没有结婚自己也很幸福,幸福感从来和是否完婚没有关系。

该文的一些背景可以参考我此前关于提高英文写作能力的博文: 如何提高英文的科研写作能力】 从小到大,我感性思维多一些,不善于读书。85 至89 年在清华生物系读本科期间,从未读过任何一种英文专业期刊。我受到的与英文阅读相关的训练一共只有两个。一是我在1986 年暑假期间选修的时任系主任的蒲慕明老师开设的《生物英语》系列讲座,隐隐约约记得蒲先生让我们阅读一些诸如DNA 双螺旋发现之类的科普性英文文章,很有意思。但时间较短,暑假过后也没有养成读英文文章的习惯。二是《生物化学》这门课。与现在的清华生命学院形成鲜明对比,我上大学期间的所有基础课和专业课都是采用中文教材、中文讲课,只有郑昌学老师讲授的《生物化学》采用了Lehninger 的《Principles of Biochemistry》,而且郑老师要求我们每个学生每次课后阅读 10-20 页教材。我们同学大多感觉到专业英文阅读有所提高。 1990 年4 月至7 月初,我在依阿华州Ames 小镇的Iowa State University 度过了初到美国的前三个月,其中大部分时间在Herbert Fromm 教授的实验室做轮转(rotation),跟随刘峰和董群夫妻两人做研究(刘峰现在University of Texas Health Science Center 做教授)。当时感觉最困难的就是读专业论文。有一次,Fromm 教授要求我在组会上讲解一篇《Journal of Biological Chemistry》的文章,我提前两天开始阅读,第一遍花了足足六个小时,许多生词只能依靠英汉词典,文章中的有些关键内容还没有完全读懂,当时的感觉是JBC 的文章怎么这么长、这么难懂?!真有点苦不堪言。为了能给Fromm 教授和师兄师姐留下好印象,第二天又花了好几个小时读第二遍,还做了总结。第三天我在组会上的表现总算没有给清华丢脸。但是,前前后后,真搞不清楚自己为了这一篇文章到底花了多少时间! 90 年7 月我转学到约翰霍普金斯大学以后,与本科来自北大的虞一华同在IPMB program。虞一华大我一岁,来巴尔地摩之前已经在夏威夷大学读了一年的研究生,对于科研论文的阅读比我强多了。他常常在IPMB 的办公室里拿着《科学》和《自然》周刊津津有味地阅读,看得我很眼馋,也不理解其中那些枯燥的文章有什么意思。他告诉我:他在读很有意思的科学新闻。科学新闻能有什么意思?虞一华给我讲了好几个故事:洛克菲勒大学校长诺贝尔奖得主David Baltimore 如何深陷泥潭、人类基因组测序如何争辩激烈、HIV 病毒究竟是谁发现的,等等。我还真没有想到学术期刊上会有这么多我也应该看得懂的内容!从那时起,每一期新的《科学》和《自然》一到,我也开始尝试着阅读里面的新闻和研究进展介绍,这些内容往往出现在“News & Comment”“Research News”“News & Views”“Perspectives”等栏目,文笔平实,相对于专业的科研 论文很容易读懂。有时,我还把读到的科研新闻讲给我的同事朋友们听,而同事的提问和互动对我又是更好的鼓励。除了《科学》和《自然》,我也常常翻看《科学美国人》(“Scientific American”)。 与《细胞》(Cell)、《生物化学期刊》(JBC)等非常专业的期刊不同,《科学》和《自然》里面有相当一部分内容是用来做科普教育的。《科学》周刊的 “Perspectives”和《自然》周刊的“News & Views”栏目都是对重要科学论文的深入浅出的介绍,一般1-3 页,读起来比较通俗易懂,较易入门。读完这些文章后,再读原始的科学论文,感觉好多了!而且可以把自己的体会与专家的分析比较一下,找找差距,有时甚至也能找回来一点自信! 从1998 年在普林斯顿大学任职到现在清华大学做教授,我总是告诉自己实验室的所有年轻人(包括本科生、硕士生、博士生、博士后)下面这几点读科研论文的体会,也希望我的学生跟我学: 1.请每位学生每周关注《科学》和《自然》。(生命科学界的学生还应该留心《细胞》)。如果时间有限,每周花一个小时读读这两种周刊里的文章标题以及与自己研究领域相关的科研论文的 abstract,即可!这样做可以保证一个学生基本上能够跟踪本领域最重要的发现和进展,同时开阔视野,大概知道其它领域的动态。 2.在时间充足的情况下,可以细读《科学》和《自然》里的新闻及科研论文。如果该科研论文有“News & Views”或“Perspectives”来介绍,请先读这些文章,这类导读的文章会提炼问题,就好比是老师事先给学生讲解一番论文的来龙去脉,对学生阅读原始论文有很大帮助。 3.在读具体的科研论文时,最重要的是了解文章的主线逻辑。文章中的所有Figures 都是按照这个主线逻辑展开描述的。所以,我一般先读“introduction”部分,然后很快地看一遍Figures。大概知道这条主线之后,才一字一句地去读“results”和“discussion”。 4.当遇到一些实验或结果分析很晦涩难懂时,不必花太多时间深究,而力求一气把文章读完。也许你的问题在后面的内容中自然就有解答。这与听学术讲座非常相似!你如果想每个细节都听懂,留心每一个技术细节,那你听学术讲座不仅会很累,而且也许会为了深究一个小技术环节而影响了对整个讲座逻辑推理及核心结论的理解。 5.对个别重要的文章和自己领域内的科研论文,应该精读。对与自己课题相关的每一篇论文则必须字斟句酌地读。这些论文,不仅要完全读懂,理解每一个实验的细节、分析、结论,还必须联想到这些实验和结论对自己的课题的影响和启发,提出自己的观点。 6.科学论文的阅读水平是循序渐进的。每个人开始都会很吃力,所以你有这种感觉不要气馁。坚持很重要,你一定会渐入佳境。当你有问题时或有绝妙分析时,应该与师兄师姐或找导师讨论。 7.科研训练的一个重要组成部分就是科研论文的阅读。每一个博士生必须经过严格的科研论文阅读的训练。除了你自己的习惯性阅读外,你应该在研究生阶段选修以阅读分析专业文献为主的一至两门课,在实验室内也要有定期的科研论文讨论(Journal Club)。如果你的实验室还没有这种 讨论,你们学生可以自发地组织起来。 8.前面几条都是讨论如何提高科研论文的阅读能力,但是一旦入了门,就要学会critical reading。不要迷信已发表的论文,哪怕是发表在非常好的期刊上。要时刻提醒自己:该论文逻辑是否严谨,数据是否可靠,实验证据是否支持结论,你是否能想出更好的实验,你是否可以在此论文的基础上提出新的重要问题?等等。 天外有天,读科研论文是一件很简单、但也很深奥的事情。一般的学生常常满足于读懂、读透一篇好的论文,优秀的学生则会举一反三、通过查找references 纵深了解整个领域的历史、现状,并展望该领域未来的可能进展。 我从1990 年对学术论文一窍不通到96 年博士后期间的得心应手,还常常帮助同事分析,自以为水平了得。但是有一件事让我看到了自己的严重不足,颇为羞愧。1996 年,是SMAD 蛋白发现及 TGF-b 信号转导研究的最激动人心的一年,哈佛医学院的Whitman 实验室在十月份的《自然》杂志上以 “Article”的形式发表了一篇名为“A transcriptional partner for MAD proteins in TGF-b signaling”的文章。读完之后,正好遇到TGF-b 领域的著名学者Joan Massague,我对Joan 评论说: I’m not so sure why this paper deserves a full article in Nature. They just identified another Smad-interacting protein, and the data quality is mediocre. 完全出乎我的意料,Joan 马上回应我:I disagree! This paper links the cytoplasmic Smad protein into the nucleus and identifies a transcription factor as its interacting protein. Now the TGF-b signaling pathway is complete. It is a beautiful Nature article! 这件事对我触动极大:原来大师的视野和品位远远在我之上。从那以后,我也开始从整个领域的发展方面来权衡一篇文章的重要性,这件事对我今后为国际重要学术期刊审稿、自己实验室选择研究课题都起到了相当重要的作用。 如今,我阅读一篇本领域内的科研论文,非常顺利,而且常常可以看出一些作者没有想到或分析到的关键点。回想从前,感慨万千,感谢蒲慕明、郑昌学、虞一华、 John Desjarlais、Jeremy Berg、 Joan Massague 等一批老师和同事对我的帮助。我很留心,也很用心。 希望所有的学生也能通过努力和坚持对英文科研论文的阅读得心应手! 如何提高英文的科研写作能力 精选 已有 57273 次阅读 2010-8-4 14:58 |个人分类:未分类|系统分类:科研笔记 作为一个科研工作者,在国际学术期刊上发表科研论文是与同行交流、取得国际影响的必经之路。有些国内的科学家,实验做得很漂亮,但常常苦恼于论文的写作力不从心,成为国际交流的一大障碍。本文从博主的亲身体验出发,给博士生、博士后、以及年轻的 PI 提供一个借鉴。文章最后做简短总结。 我大学时的同班同学都知道,那时我的英语不算好(英语四级考试仅为“良”),写作尤其糟糕。初到美国之时,对英文环境适应得很差,读一篇 JBC 的文章要五、六个小时,还常常不理解其中一些关键词句的意思,心里压力极大。 很幸运,我在约翰霍普金斯大学(Johns Hopkins University)攻读博士学位时,1991 年 4 月遇到了学兄和启蒙老师John Desjarlais。听了我的苦恼后,John 告诉我,“Spend 45 minutes every day reading Washington Post, and you will be cruising with your written English in two years”(每天花45 分钟读《华盛顿邮报》,两年后你的写作能力会得心应手)。这条建议正合我意 - 我原本就对新闻感兴趣!于是,我每天上午安排完第一批实验后,都会在十点左右花一小时的时间阅读《华盛顿邮报》,主要看 A 版(新闻版)。刚开始,我一个小时只能读两、三个短消息或一个长篇报道,中间还不得不经常查字典看生词。但不知不觉间,我的阅读能力明显提高,1992 年老布什与克林顿竞选总统,我跟踪新闻,常常一个小时能读上几个版面的消息或四、五个长篇报道,有时还把刚看到的新闻绘声绘色地讲给师兄师姐听。 阅读直接提升了我的英文写作能力。看完一些新闻后,我常常产生动笔写自己感想的冲动。92 年巴塞罗那奥运会,中国游泳队取得了四金五银的好成绩,美国主要媒体纷纷指责这是中国运动员服用违禁药物,但没有任何检测的证据,完全凭美国运动员的感觉。此事让我很气愤,我生平第一次给《华盛顿邮报》和《巴尔的摩太阳报》(The Baltimore Sun)各写了一封信,评论报道的不公平。没想到两天后《巴尔的摩太阳报》居然原封不动的把我的信刊登在“读者来信”栏目,同事祝贺,我也洋洋得意。受到此事鼓励,我在此后三年多的日子里,常常动笔,有些文章发表在报刊上(大部分投稿石沉大海),也曾代表中国留学生写信向校方争取过中国学生的利益。有时还有意外的惊喜。95 年的一天,一位朋友打电话告诉我:今天出版的《巴尔的摩太阳报》上有我的评论文章!我急匆匆赶到街头买来5 份报纸,果然,在 A 版的倒数第二页,以 15x15 厘米的篇幅发表了我一个多星期前寄给报社、本以为不会发表的一篇抨击吴宏达的文章。 以上是简述我个人英文写作提升的一段过程。但是,科研论文不同于读者来信,有其专业特点、甚至是固定格式。1994 年,我第一次完整地写科研论文,感觉很差。好不容易写完的文章,连我自己都不愿意读第二遍;勉强修改之后,交给了老板Jeremy Berg。他拖了三周没看我的文章,我实在忍不住了、去催他,上午 9 点,Jeremy 告诉我:今天看!11 点,我去他办公室催,秘书拦住我,说 Jeremy 正在办理重要事务,两点前不得打扰。我心里惴惴,不知Jeremy 在干什么。下午一点半,Jeremy 急匆匆过来找我,拿了一叠纸, “This is the draft. Please let me know what you think. We can aim for a Science report.”(这是初稿,你 看看如何,我们可以试试《科学》)我仔细一看,天啊!一共7 页,四个多小时Jeremy 已经把文章的整体写完了,只是缺少 Method 和 references。让我郁闷的是,他根本没有用我的初稿。 【其实,写文章贵在一气呵成。我也沿袭了Jeremy 的风格。2006 年10 月,在我们处于劣势的激烈竞争中,有两个课题面临被 scoop 的危险,我曾经两次、一晚上赶一篇文章。 10 月15 日,傍晚8 点左右开始写、通宵,第二天早晨 10 点完成一篇按照《细胞》杂志格式的论文,包括abstract, introduction, results, discussion,仔细阅读一遍后于下午4 点半完成网上投稿。这篇文章最终发表在12 月份《自然》的子刊《结构与分子生物学》上(电子版于 11 月10 日发表)。另一篇,10 月18 日,晚6 点开始写、通宵,第二天早晨8 点完成,上午 9 点半完成投稿,最终发表在12 月15 日的《细胞》上。当然,能通宵完成一篇文章,还有一个重要前提,就是对研究领域非常熟悉,对文章整体的大概思路已经深思熟虑,所有的 Figures 都事先做好了。这些前期工作即使全身心投入也需要3-4 天。】 从1994 年自己写第一篇科研论文的艰难到现在写起来得心应手、驾轻就熟,我总结出如下经验: 1.要写好科研论文,必须先养成读英文文章的习惯,争取每天30-60 分钟。刚开始可以选择以读英文报纸、英文新闻为主,逐渐转为读专业杂志。我会在近期专门写一篇博客文章介绍一套行之有效的增强读专业杂志能力的办法。 2.写科研论文,最重要的是逻辑。逻辑的形成来自对实验数据的总体分析。必须先讨论出一套清晰的思路,然后按照思路来做图(Figures),最后才能执笔。 3.具体写作时,先按照思路(即 Figures)写一个以 subheading 为主的框架,然后开始具体写作。第一稿,切忌追求每一句话的完美,更不要追求词语的华丽,而主要留心逻辑(logic flow),注意前后句的逻辑关系、相邻两段的逻辑关系。写作时,全力以赴,尽可能不受外界事情干扰(关闭手机、座机),争取在最短时间内拿出第一稿。还要注意:一句话不可太长。 4.学会照葫芦画瓢。没有人天生会写优秀的科研论文,都是从别人那里学来的。学习别人的文章要注意专业领域的不同,有些领域(包括我所在的结构生物学)有它内在的写作规律。科研文章里的一些话是定式,比如 “To investigate the mechanism of …, we performed …”, “These results support the former, but not the latter, hypothesis …”, “Despite recent progress, how … remains to be elucidated …” 等等。用两次以后,就逐渐学会灵活运用了。在向别人学习时,切忌抄袭。在美国一些机构,连续7 个英文单词在一起和别人的完全一样,原则上就被认为抄袭(plagiarism)。 5.第一稿写完后,给自己不要超过一天的休息时间,开始修改第二稿。修改时,还是以逻辑为主,但对每一句话都要推敲一下,对abstract 和正文中的关键语句要字斟句酌。学会用“Thesaurus”(同义词替换)以避免过多重复。第二稿的修改极为关键,再往后就不会大改了。 6.第二稿以后的修改,主要注重具体的字句,不会改变整体逻辑了。投稿前,一定要 整体读一遍,对个别词句略作改动。记住:学术期刊一般不会因为具体的语法错误拒绝一篇文章,但一定会因为逻辑混乱而拒绝一篇文章。 这套方法行之有效,我对所有的学生和博士后都会如此教导。我的第一个博士后是柴继杰,1999 年加入我在普林斯顿大学的实验室。继杰当时的英文阅读和写作能力很差。我对他的第一个建议就是,“每天花半小时读英文报纸”。难能可贵的是:他坚持下来了!经过几年的努力,2004 年继杰已经能写出不错的grant proposal,2006 年他的第一篇独立科研论文发表在《Molecular Cell》上,随后相继在《自然》发表两篇、在其它一流学术期刊发表十多篇论文。写作能力开始成熟。 发表论文是一件值得高兴的事情,但要明白:论文只是一个载体,是为了向同行们宣告你的科研发现,是科学领域交流的重要工具。所以,在科研论文写作时,一定要谨记于心的就是:用最简单的话表达最明白的意思,但一定要逻辑严谨!其实,中文和英文论文皆如此!

如同电影《模仿游戏》中,“计算机科学之父”图灵在二战期间带领团队协助盟军破译德国密码系统“英格玛”一样,清华大学生命科学学院教授施一公也带着他的团队,用6年时间,试图破译世界结构生物学公认的两大难题之一——剪接体的密码。 北京时间8月21日凌晨,施一公研究组在著名的《科学》杂志在线同时发表两篇论文——《埃的酵母剪接体结构》和《前体信使RNA剪接的结构基础》,宣布得到了高分辨率的剪接体三维结构和剪接体对前体信使RNA执行剪接的基本工作机理。 “施一公实验室向这个生命科学领域中几乎不可能完成的任务发起挑战,并在世界舞台上取得了成功。”美国科学院院士、著名结构生物学家丁绍·帕特尔这样评价。更重要的是,“剪接体结构是完全由中国科学家利用最先进的技术在中国本土完成的,这是中国生命科学发展的一个里程碑。” 美国加州大学圣地亚哥分校细胞与分子医学系教授付向东则认为,该研究是“近30年中国在基础生命科学领域对世界科学作出的最大贡献”。在科研领域沉浸了25年的施一公,已经在《自然》《科学》《细胞》3大杂志上以通讯作者的身份发表了将近50篇论文,在他看来,这个发现可能是自己迄今最重要的研究成果。 不可能完成的任务 1956年,英国生物学家克里克在分子生物学领域提出一个中心法则,描述所有生物的过程就是从DNA到RNA再到蛋白质的信息流动。 多个诺贝尔奖的产生源于中心法则的发现与阐述,比如说,RNA聚合酶和核糖体的结构解析曾分别获得2006年和2009年的诺贝尔奖。作为一个巨大而又复杂的动态分子机器,剪接体的结构解析难度被普遍认为高于RNA聚合酶和核糖体,同时,也因为许多人类疾病都可以归咎于基因的错误剪接或针对剪接体的调控错误,所以,剪接体的结构解析也一直被认为是最热门也是最值得期待的结构生物学研究之一。 1995年,施一公去耶鲁大学面试,他的老板就是因为与另外两位科学家解析核糖体结构而获得2009年化学奖的汤姆·斯泰茨。斯泰茨当时正在从事后来令他获得诺贝尔奖的研究。他的一名博士后告诉施一公:“斯泰茨本人最想做的研究是剪接体。” 剪接体这颗分子生物学皇冠上的明珠,是很多生物学家的终极梦想。可是这个“淘气的家伙复杂,动态,多变”,在当时的技术条件下,没有科学家能清晰地“捕捉”它。 1998年,施一公去普林斯顿大学任教,这个梦想也被他藏在了心中。随着资历和经验的积累,2004年,施一公开始从事膜蛋白领域的研究。但是剪接体他还是不敢碰,“那是一个梦想”。 2005年,中国科学院院士、著名生物学家饶子和与人合作在《细胞》杂志上发表了一篇论文。他出乎意料地接到了另外一名著名生物学家、美国 西北大学 教授饶毅的电话。饶毅提了个建议:你下一步应该做剪接体的研究。 饶子和的回答很实在:不敢碰。这是当时很多生物学家的想法。施一公说:“没有办法做,也没有手段去做。” 小字辈向老字号发起挑战 但是,梦想之火从未熄灭。 2007年,施一公美国回到清华大学生物系工作。他的实验室开张了,依然没有去碰这个梦想:不能用这样的课题去训练学生,否则只会让他们失望,甚至丢掉科研兴趣。 “太危险了,可能一无所获,不能让学生做炮灰。”他直言。 当时,他有更现实的问题需要担心:在国外时间长了,不知道用国内的水和试剂能不能做出东西来? 这样的情况在回国之初经常发生:培养的细菌一不小心就被污染了;在实验台上铺板,第二天各种杂菌都有。 施一公还把更多的精力放在对学生们进行分子生物学、生物化学的训练上。 经过了一年的建设,2008年施一公回清华任教后的第一篇文章发表,尽管不是发表在最顶尖的杂志上,但是,已经训练有素的学生们有了自信。 此时,能够捕捉到剪接体的技术性革命也已经在萌芽之中。 结构生物学的研究有三大利器:X射线晶体衍射、核磁共振以及单颗粒冷冻电子显微镜(冷冻电镜)。而冷冻电镜被认为分辨率不够高,是3种利器中最弱的一种技术手段。 2007年,冷冻电镜技术还远未成势,清华选择了重点发展冷冻电镜技术。2009年,尽管当时各方条件都还不够完善,施一公已经决定启动通往梦想之路。“如果等到条件都具备了,黄花菜都凉了”。他的一名博士后和两名博士生就此进入剪接体领域。 在这个领域里,施一公的团队是实实在在的小字辈:世界上有7个实验室在引领着该领域的研究方向,其中就包括现代结构生物学和分子生物学的奠基之处、曾走出14名诺贝尔奖得主的英国剑桥大学分子生物学实验室。 面对这些国内外强有力的竞争对手,也曾有博士生有过疑问:我们真的能做好这个课题吗? 所以一开始,他们就选择了从小处着手,试图从解析剪接体复合物中的一些重要组成蛋白的结构开始,逐步接近目标。这个过程并不容易,“我们一直做得很苦”。施一公说,甚至中间有很长时间,学生们什么成果都没有,压力都非常大,让施一公欣慰的是,他们都能“沉得住气”。 2013年,冷冻电镜技术在照相技术和软件分析的图像处理技术方面取得突破性进展。“原来冷冻电镜和X射线晶体衍射对结构生物学的的贡献是1∶10,过去一年这个比例几乎倒了过来。”施一公说,“如果没有冷冻电镜技术的革新,就完全不可能得到剪接体近原子水平的分辨率。” 一起在成长的还有生命科学领域的研究条件。2007年,清快车时的生物系只有43个独立实验室,现在达到140个。大量的年轻人加入生命科学大军,为清华大学生命科学带来勃勃生机。此次以第一作者身份发表论文的30岁的清华大学生命科学学院博士后闫创业、清华大学医学院26岁的博士研究生杭婧和25岁的博士研究生万蕊雪就是其中的一员。 年初,团队首次报道了剪接体复合物中重要组成蛋白Lsm七聚体及其在RNA结合状态下的晶体结构,文章发表在《自然》杂志上,但是这离他们的目标还很远。 “我们要布局,也要方法。不能只用工具做事情,自己要懂这些工具。”施一公说。 这一等待实在太久了 6月24日,在此领域最有发言权的剑桥大学分子生物实验室的Nagai研究组的一篇论文在《自然》网站在线发表。其结果一度引起轰动:他们将剪接体组装过程中所涉及的一个中心复合物tri-snRNP的分辨率提高到埃。而此前人类对基因剪接体的认识精度只有29埃。 1埃相当于十亿分之一米。Nagai的这项工作较之以前有了飞跃,但只能看到蛋白质的二级结构,看不到氨基酸。 而施一公团队此次得到的结果不仅将精度由埃提高到埃,可以把许多氨基酸看得清清楚楚。更重要的是,其解析对象是真正的剪接体,而不是Nagai团队所取得的参与剪接体组装过程的复合物。这是第一次在近原子分辨率上看到了剪接体的细节。 2009年诺贝尔生理与医学奖得主、哈佛大学医学院教授杰克·肖斯德克对此的评价是“剪接体是细胞内最后一个被等待解析结构的超大复合体,而这一等待实在已经太久了”。 实际上,这是施一公也没有想到的突破。 之所以如此,一个关键是万蕊雪和杭婧对于样品的百般驯化,让它们适合电镜观察;另外一个原因就在于闫创业巧妙地革新了计算软件,可以让所有重要的颗粒都被再挑选出来。这篇论文在科学在线发表的当天,施一公接到的第一封电邮是来自冷冻电镜领域的一位大牛,索要这个程序脚本。 实际上,今年4月,施一公“整月都像做梦一样”。最开始,他对闫创业说,我们做到15埃就可以了,如果做到10埃就找个地方把文章发出去,先告诉这个领域我们来了。没想到,这个极限一再被打破:先是12埃,然后是8埃,再到埃,后来是埃,最后埃。 这种重大科研突破的喜悦完全不能用任何奖项来替代。而这次的论文写作也创造了施一公25年科研生涯史上的首次:第一次写文章写到晚上睡不着觉。 就在两个多月前,在研究的最后冲刺阶段,施一公带着3名同学“玩命地写论文”。那段时间他每天写论文写到凌晨,有时6点多回家,躺下睡到8点接着起来写。在送孩子回河南老家的火车上,4小时的车程,施一公就写了4个小时论文。以至于有一天凌晨3点,还在办公室写论文的施一公突然尾椎抽筋,一动不能动。这吓坏了同样也在实验室写论文的学生。休息过来后,快走了几圈,施一公才恢复过来。 美国杜克大学药理学院讲席教授王小凡认为,施一公团队的这项研究解决了“无数科学家都向往的生物学的基础问题”。在他看来,施一公取得的这项成就“将得到诺贝尔奖委员会的认真考虑”。 媒体纷纷揣测,这是否会是中国自然科学领域在诺贝尔奖的突破? 中国科学院院士、中国疾病预防控制中心副主任高福希望媒体手下留情,“他们为全世界的科学家指明方向,诺贝尔奖不是一公团队要做的事情。对科学来说,没有最好,只有更好。对他们来说,最重要的是有兴趣去探索,继续发现未知的好奇心”。 施一公团队对剪接体密码的探索才刚刚开始。“这项工作的核心意义是让人类对生命过程和机理有了更进一步的了解。”施一公下一步的工作重点是把不同剪接体相互间不同的地方看清楚,从而阐述内含子被去除、外显子被接在一起的分子机制。(本报北京8月23日电记者原春琳)

中文名:颜宁

出生日期:1977年(丁巳年)11月

外文名:Nieng Yan

出生地:山东济南章丘普集博平村[1]

国籍:中国

职业:教育科研工作者

性别:女

民族:汉族

毕业院校:清华大学、普林斯顿大学

代表作品:《尿嘧啶转运蛋白UraA的结构和机制》

主要成就:2011年国家杰出青年科学基金获得者2015年赛克勒国际生物物理奖

研究内容:膜蛋白的结构与功能研究

研究领域:结构生物学

普林斯顿大学学报

中国地质大学北京,还有个南京什么工程地质

Kaehler流形上Kaehler度量恰是其Ricci曲率的常数倍,则称为Kaehler-Einstein度量。Kaehler-Einstein度量存在性的基本问题是要确定Kaehler流形上存在这一度量的充分必要条件。一个明显的必要条件是第一陈示性类是正定、负定、或者为零,而在第一陈示性类正定时,更需要全纯向量场的李代数是约化的。Calabi猜测这个必要条件也是充分条件。第一陈示性类负定时,Calabi猜测被法国数学家Aubin和美籍华裔数学家丘成桐分别独立解决。第一陈示性类为零时,Calabi猜测由丘成桐解决。由于上述成果有广泛应用,因此人们希望在第一陈示性类正定时也有所突破。但是,这一问题非常困难。在田刚的研究以前,这方面所知甚少,所获甚微。例如,当时还没有已知的没有非平凡全纯向量场,第一陈示性类正定的Kaehler-Einstein 流形。1987年,田刚引入了一个全纯不变量,给出了Kaehler-Einstein度量存在性的充分条件。作为应用,他给出了第一组没有非平凡全纯向量场,第一陈示性类正定的Kaehler-Einstein 流形。利用这个新的不变量以及田刚发展起来的其他工具,他彻底解决了复曲面上的Calabi猜测。这是非常重要的研究成果。高维的情形更加困难。他首先给出例子说明,此时即使全纯向量场的李代数是约化的,也有可能不存在Kaehler-Einstein度量。利用他与丁伟岳合作引入的广义Futaki不变量,田刚首先提出K稳定概念,证明若Kaehler流形上存在Kaehler-Einstein度量则是K稳定的,并且猜测Kaehler流形上存在Kaehler-Einstein度量与K稳定等价。田刚的思想引发了广泛而深入的研究。随后的研究者中包括Donaldson,Mabuchi等。K稳定概念现已推广到极化的Kaehler流形,成为几何不变理论中重要的稳定概念之一。 田刚与阮勇斌合作,建立了量子上同调理论的严格数学基础,首次证明了量子上同调的可结合性。这是具有里程碑意义的研究工作。它使得原来形式上的计算有了严格数学意义。在现代数学物理领域做出杰出贡献的Fields奖获得者Witten,从物理学的观点提出了拓扑σ模型,它在弦论、量子上同调、镜对称等领域都有重要应用。在田刚与阮勇斌的研究工作之前,拓扑σ模型及其应用在数学上是不严格的。田刚与阮勇斌的主要贡献是提出了一个新的不变量,这个不变量包含了已知的Gromov不变量,以及Witten的拓扑σ模型在数学上隐含的不变量,现称之为Gromov-Witten不变量。他们并且给出了Gromov-Witten不变量所诱导的量子上同调乘积的结合律的严格数学证明。田刚与李骏合作,用代数方法,在具有0特征或充分大特征的代数闭域上的非异射影子族中定义了类似的不变量;并给出了一般的紧辛流形上Gromov-Witten不变量的严格定义(推广了田刚和阮勇斌的工作)。田刚还与刘刚合作,解决了辛几何Arnold猜想的非退化情形。Arnold猜想起源于 Poincare有关环面保面积映射的固定点定理(这一定理由Birkhoff证明),在辛几何的发展中有重要影响。 田刚在高维规范场数学理论研究中做出了很大贡献,建立了自对偶Yang-Mills联络与标度几何间的深刻联系。著名数学家Donaldson,利用规范场论中的Yang-Mills联络模空间定义了四维流形新的拓扑不变量,得到令人惊喜的成果,这一不变量被称为Donaldson不变量。该理论的解析基础是Uhlenbeck有关四维Yang-Mills联络模空间的紧化及可去奇点定理。田刚建立了高维Yang-Mills联络模空间的紧化定理。实际上,他研究了包括自对偶Yang-Mills联络,Hermitian-Yang-Mills联络等经典场方程在内的一般自对偶联络,导出了单调不等式,证明能量集中集是m-4维可求长集合,而且由广义的极小闭链组成。特别地,Hermitian-Yang-Mills联络能量集中集是全纯闭链,Spin(7)方程能量集中集是Cayley闭链。他还与陶哲轩(Terence Tao)证明了高维Yang-Mills方程的可去奇点定理。 紧Einstein流形及其模空间的研究在微分几何中占有重要地位。二维和三维Einstein流形一定具有常曲率,因而是空间形式的商空间。但是,四维流形中,Einstein度量比常曲率度量多得多。无论是研究Einstein度量的存在性还是研究Einstein度量的模空间,都要理解它的退化情况。田刚与Cheeger在这方面做了开创性的研究。他们利用“能量”(曲率平方积分)控制度量退化点数,证明了小能量正则性,给出了流形塌缩时体积的下阶估计。这些结果以及他们在研究中提出的克服流形倒塌所带来巨大困难的新技术在四维Einstein流形的研究中具有重大意义。 复流形上具有相同上同调类的所有Kaehler形式所成的空间是无穷维流形。Mabuchi在其上引入了一种自然的黎曼度量,使之成为无穷维黎曼流形,其测地线方程为退化的复Monge-Ampere方程。与有限维黎曼流形不同,无穷维黎曼流形中的测地线问题极其困难。因而,退化复Monge-Ampere方程的研究不仅是Kaehler几何中新的极具挑战性的问题,也是无穷维黎曼流形中测地线问题的例子。田刚与陈秀雄合作,利用全纯圆盘的叶化,建立了退化复Monge-Ampere方程部分正则性的理论,利用之证明了Kaehler极值度量的唯一性。这项研究在Kaehler几何,非线性偏微分方程,与无穷维黎曼流形中都有非常重要的意义。 1904年,法国数学家庞加莱提出猜想:单联通、闭的三维微分流形微分同胚于三维圆球。这就是著名的“庞加莱猜想”,被认为是几何学和拓扑学中最重要的问题。1982年,Hamilton开始了Ricci流的研究,近二十年后,Perelman利用Ricci流解决了这一世纪难题。实际上,Perelman的工作比较顺利地得到公认,田刚起了非常重要的作用。Perelman发布自己的第一篇文章以后,又通过电子邮件将文章寄给一些最好的专家,包括Hamilton、丘成桐和田刚。田刚经过研读觉得文章有新的思想,于是邀请Perelman来MIT访问,介绍他的工作,并且自己对Perelman的工作做了系统研究。Hamilton的Ricci流理论在20世纪90年代就遇上了瓶颈,最大的困难是处理那些可能随Ricci流演化出来的奇点,而这一障碍被Perelman克服了。2003年春,Perelman应田刚之邀来MIT讲解自己的工作,继而在美国东岸的各大学演讲,遂使他的工作受到更为广泛的注意。其后受克雷数学研究所的赞助,田刚参与组织了2004年9月在普林斯顿大学举行的庞加莱猜想及几何化猜想证明的研讨会。2005年夏天,克雷研究所又委托田刚主持在伯克利举行的关于Ricci流与Perelman工作的暑期学校。田刚与J. Morgan的专著帮助验证和解释了Perelman一些细节问题,也阐述了一些他们自己的思想。例如,Perelman用7页纸,仅给出了Ricci 流有限时间消没的证明思路,而田刚和Morgan则以八十几页纸给出了详细的证明,其中处理了带边极小曲面和边界沿曲线流运动等奇点问题。无疑,这是对庞加莱猜想的重要贡献。此外,田刚提出了Kaehler-Ricci流奇点理论分析研究纲领,指出它与代数流形分类的紧密联系。田刚及其合作者在Kaehler-Ricci流,Kaehler-Ricci孤立子唯一性,调和映射紧性,高余维平均曲率流等方面都做出了根本性的贡献。 除去自己的研究,田刚还担任一些国际一流数学刊物的编委,其中包括公认的数学界顶级杂志《数学年刊》(Annals of Mathematics)以及Advances in Mathematics。中国数学会主办的《数学学报》是一份比较新的杂志,自1998年创刊以来,田刚一直对之悉心提携,有时候也往上面投文章,在增强杂志的国际影响力和吸引力方面,发挥了很大作用。在一些有影响力的学术委员会里,田刚积极发挥自己的作用,如美国国家科技委员会主办的科学前沿论坛组委会(1995)、2002年北京第二十四届国际数学家大会学术委员会、加拿大Banff国际数学研究所的科学顾问委员会(2001-2005)、2003-2004年伯克利MSRI几何年项目主席等。在2006年的马德里第二十五届国际数学家大会上,田刚是几何方面的演讲者选委会主席。田刚还是阿贝尔奖(The Abel Prize)评委 。

60年代后期,中国的数学研究基本停止,教育瘫痪、人员丧失、对外交流中断,后经多方努力状况略有改变。1970年《数学学报》恢复出版,并创刊《数学的实践与认识》。1973年陈景润在《中国科学》上发表《大偶数表示为一个素数及一个不超过二个素数的乘积之和》的论文,在哥德巴赫猜想的研究中取得突出成就。此外中国数学家在函数论、马尔可夫过程、概率应用、运筹学、优选法等方面也有一定创见。 1978年11月中国数学会召开第三次代表大会,标志着中国数学的复苏。1978年恢复全国数学竞赛,1985年中国开始参加国际数学奥林匹克数学竞赛。1981年陈景润等数学家获国家自然科学奖励。1983年国家首批授于18名中青年学者以博士学位,其中数学工作者占2/3。1986年中国第一次派代表参加国际数学家大会,加入国际数学联合会,吴文俊应邀作了关于中国古代数学史的45分钟演讲。近十几年来数学研究硕果累累,发表论文专著的数量成倍增长,质量不断上升。1985年庆祝中国数学会成立50周年年会上,已确定中国数学发展的长远目标。代表们立志要不懈地努力,争取使中国在世界上早日成为新的数学大国 1949年11月即成立中国科学院。1951年3月《中国数学学报》复刊(1952年改为《数学学报》),1951年10月《中国数学杂志》复刊(1953年改为《数学通报》)。1951年8月中国数学会召开建国后第一次全国代表大会,讨论了数学发展方向和各类学校数学教学改革问题。 建国后的数学研究取得长足进步。50年代初期就出版了华罗庚的《堆栈素数论》(1953)、苏步青的《射影曲线概论》(1954)、陈建功的《直角函数级数的和》(1954)和李俨的《中算史论丛》(5辑,1954-1955)等专着,到1966年,共发表各种数学论文约2万余篇。除了在数论、代数、几何、拓扑、函数论、概率论与数理统计、数学史等学科继续取得新成果外,还在微分方程、计算技术、运筹学、数理逻辑与数学基础等分支有所突破,有许多论著达到世界先进水平,同时培养和成长起一大批优秀数学家。 60年代后期,中国的数学研究基本停止,教育瘫痪、人员丧失、对外交流中断,后经多方努力状况略有改变。1970年《数学学报》恢复出版,并创刊《数学的实践与认识》。1973年陈景润在《中国科学》上发表《大偶数表示为一个素数及一个不超过二个素数的乘积之和》的论文,在哥德巴赫猜想的研究中取得突出成就。此外中国数学家在函数论、马尔可夫过程、概率应用、运筹学、优选法等方面也有一定创见。 1978年11月中国数学会召开第三次代表大会,标志着中国数学的复苏。1978年恢复全国数学竞赛,1985年中国开始参加国际数学奥林匹克数学竞赛。1981年陈景润等数学家获国家自然科学奖励。1983年国家首批授于18名中青年学者以博士学位,其中数学工作者占2/3。1986年中国第一次派代表参加国际数学家大会,加入国际数学联合会,吴文俊应邀作了关于中国古代数学史的45分钟演讲。近十几年来数学研究硕果累累,发表论文专著的数量成倍增长,质量不断上升。1985年庆祝中国数学会成立50周年年会上,已确定中国数学发展的长远目标。代表们立志要不懈地努力,争取使中国在世界上早日成为新的数学大国1949年11月即成立中国科学院。1951年3月《中国数学学报》复刊(1952年改为《数学学报》),1951年10月《中国数学杂志》复刊(1953年改为《数学通报》)。1951年8月中国数学会召开建国后第一次全国代表大会,讨论了数学发展方向和各类学校数学教学改革问题。 建国后的数学研究取得长足进步。50年代初期就出版了华罗庚的《堆栈素数论》(1953)、苏步青的《射影曲线概论》(1954)、陈建功的《直角函数级数的和》(1954)和李俨的《中算史论丛》(5辑,1954-1955)等专着,到1966年,共发表各种数学论文约2万余篇。除了在数论、代数、几何、拓扑、函数论、概率论与数理统计、数学史等学科继续取得新成果外,还在微分方程、计算技术、运筹学、数理逻辑与数学基础等分支有所突破,有许多论著达到世界先进水平,同时培养和成长起一大批优秀数学家。 60年代后期,中国的数学研究基本停止,教育瘫痪、人员丧失、对外交流中断,后经多方努力状况略有改变。1970年《数学学报》恢复出版,并创刊《数学的实践与认识》。1973年陈景润在《中国科学》上发表《大偶数表示为一个素数及一个不超过二个素数的乘积之和》的论文,在哥德巴赫猜想的研究中取得突出成就。此外中国数学家在函数论、马尔可夫过程、概率应用、运筹学、优选法等方面也有一定创见。1978年11月中国数学会召开第三次代表大会,标志着中国数学的复苏。1978年恢复全国数学竞赛,1985年中国开始参加国际数学奥林匹克数学竞赛。1981年陈景润等数学家获国家自然科学奖励。1983年国家首批授于18名中青年学者以博士学位,其中数学工作者占2/3。1986年中国第一次派代表参加国际数学家大会,加入国际数学联合会,吴文俊应邀作了关于中国古代数学史的45分钟演讲。近十几年来数学研究硕果累累,发表论文专著的数量成倍增长,质量不断上升。1985年庆祝中国数学会成立50周年年会上,已确定中国数学发展的长远目标。代表们立志要不懈地努力,争取使中国在世界上早日成为新的数学大国.

国内的北大、地大(武汉、北京)、石油大学、矿大、西北、南大、兰大、吉大、成都理工、中科大。美国的哈佛、MIT、斯坦福、伯克利、德州奥斯丁、宾州州大、哥伦比亚、加州理工、密歇根、亚利桑那、威大麦迪逊、科罗拉多。欧洲的剑桥、牛津、帝国理工、UCL、爱丁堡、格拉斯哥、布里斯托、ETH、莱比锡、哥廷根、博洛尼亚、柏林洪堡、隆德、乌特勒支其他的还有东京大学、澳洲科庭理工、阿德莱德、卡尔加里、阿尔伯塔、麦吉尔、UBC、智利大学

动物分子生物学论文

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21世纪生命科学的研究进展和发展趋势 20世纪后半叶生命科学各领域所取得的巨大进展,特别是分子生物学的突破性成就,使生命科学在自然科学中的位置起了革命性的变化。很多科学家认为,在未来的自然科学中,生命科学将要成为带头学科,甚至预言21世纪是生物学世纪,虽然目前对这些论断还有不同看法,但勿庸置疑,在21世纪生命科学将继续蓬勃发展,生命科学对自然科学所起的巨大推动作用,决不亚于19世纪与20世纪上半叶的物理学。假如过去生命科学曾得益于引入物理学、化学和数学等学科的概念、方法与技术而得到长足的发展,那么,未来生命科学将以特有的方式向自然科学的其他学科进行积极的反馈与回报。当21世纪来临的时候,一些有远见的科学家、思想家与政治家将日益严重的诸多人类社会问题,如人口、地球环境、食物、资源与健康等重大问题的解决,莫不寄希望于生命科学与生物技术的进步。 2· 08·生命科学将成为21世纪自然科学的带头学科 20世纪50年代DNA双螺旋结构模型的发现,随后遗传信息传递“中心法则”的确立与DNA重组技术的建立使生命科学的面貌起了根本性的变化。分子生物学与遗传学的结合将用10一15年测定出人类基因组30亿个碱基对(遗传密码)的全序列,人体细胞约有10万个基因。人类基因组的“工作草图”迄今20%的测序已达的准确率和完成率,今后将要继续发现与阐明大量新的重要基因,诸如控制记忆与行为的基因,控制细胞衰老与程序性死亡的基因,新的癌基因与抑癌基因,以及与大量疾病有关的基因。将利用这些成果去为人类健康服务。 70年代后,分子生物学的发展,以基因工程为代表的生物工程的出现,生物技术通过对DNA链的精确切割与有目的地重组,使有目的地改良生物的性状与品质成为可能。迄今生物工程所取得的成就已在生产上显示出诱人的前景,尽管还存在有不少争议的问题,但很有可能成为21世纪的新兴产业。 发育生物学将要快速地兴起,它将要回答无数科学家100多年来孜孜以求而未解决的重大课题,一个受精卵通过细胞分裂与分化如何发育成为结构与功能无比复杂的个体,阐明在个体发育中时空上有条不紊的程序控制机理,从而为人类彻底控制动植物生长、发育创造条件。 RNA分子既有遗传信息功能又有酶功能的发现,为数十年踏步不前的难题“生命如何起源”的解决提供了新的契机。在21世纪,人们还要试图在实验室人工合成生命体。人们己有可能利用生物技术将保存在特殊环境中的古生物或冻干的尸体的DNA扩增,揭示其遗传密码,建立已绝灭生物的基因库,研究生物的进化与分类问题。 神经科学的崛起,预示着生命科学又一个高峰的来临。脑是含有1011细胞的无比复杂的高级结构体系,21世纪初从分子到行为水平的各个层次对脑功能的研究都将有重大突破,在阐明学习。记忆。思维。行为与感情机理等方面也将有重大进展。脑机能在理论上的进展将会促进新一代智能计算机的研制,这可能成为未来生命科学对自然科学与技术科学回报的最好例子。 生态学可能是最直接为人类生存环境服务并对国民经济持续与协调发展起重要作用的科学。生态学的理论与实践为中国三峡水库建设提供的决策依据就是一个例证。保护生物的多样性是当前生命科学最紧迫的任务之一。据可靠的数据说明每天约有100多种生物在地球上绝灭,很多生物在没有被人类认识以前就已消亡,这对人类无疑是一种灾难。生态学与生物多样性保护与利用的研究成果将指导人类遵循自然规律积极保护自己生存环境,否则人类的物质文明与精神文明都要受到灾难性影响。 顺应生命科学迅速发展的形势,发达国家政府及一些国际组织先后提出了《国际地圈及生物圈计划》、《人类基因组作图与测序计划》、《人类前沿科学计划》、《脑的十年》及《生物多样性利用与保护研究》等投资巨大的生命科学研究计划。其中仅《人类基因组作图与测序计划》,一项预算就高达30亿美元。 由于生命科学的发展,人才的需求量激增,近年除越来越多的物理学家,化学家与技术科学家被吸引到生物学研究领域外,以美国为例,近年统计48万博士学位获得者中从事生命科学的占51%。优秀青年科学家流向生命科学前沿,这是21世纪生命科学欣欣向荣的动力与源泉。 2. 08. 2 21世纪初生命科学的重大分支学科和发展趋势 80年代有远见的生物学家把分子生物学(包括分子遗传学)、细胞生物学、神经生物学与生态学列为当前生物科学的四大基础学科,无疑是正确地反映了现代生命科学的总趋势。遗传学(主要是分子遗传学)不仅当前是生物科学的带头学科,在今后多年还将保持其在生命科学中的核心作用。 有些科学家早就预测到,由于分子生物学、细胞生物学与遗传学的结合,必然促进发育生物学的蓬勃发展,从而提出发育生物学将成为21世纪生命科学的“新主人”,这种预测已逐渐变为现实。 分子生物学(包括分子遗传学)在生命科学中的主流地位,以及它在推动整个生命科学发展中所起的巨大作用是无可争辩的。细胞是生命活动基本的结构与功能单位,细胞生物学作为生物科学的基础学科地位必须给予重视。 很多生物科学家认为神经科学或脑科学的崛起将代表着生命科学发展的下一个高峰,然后将促进认知科学与行为科学的兴起。 生态学可能是最直接为人类生存环境服务,井对国民经济持续与协调发展起重要作用的学科。 A.分子生物学 分子生物学是在分子水平上研究生命现象本质与规律的学科。核酸与蛋白质(有人认为还有糖)是生命的最基本物质,因此核酸与蛋白质结构与功能的研究今后仍然是分子生物学研究的主要内容。蛋白质是生命活动的主要承担者,几乎一切生命活动都要依靠蛋白质(包括酶)来进行。蛋白质分子结构与功能的研究除了要阐明由氨基酸形成的并有一定顺序的肽链结构外,今后将特别重视肽链拆叠成的特定的三维空间结构,因为蛋白质生物功能与它的空间构型关系极为密切,核酸是遗传信息的携带者与传递者,遗传信息由DNA~RNA一蛋白质的传递过程,称为遗传信息传递的“中心法则”,是分子生物学(分子遗传学)研究的核心。其基本问题己比较清楚,当前研究的重点是: ①约经10一15年,人类基因组30亿个碱基对全序列(遗传密码)可以测出,这是具有里程碑意义的工作; ②真核生物基因表达过程在各层次上调节的研究仍然是今后相当长一段时间的任务。 分子生物学的概念、方法与技术和各学科的渗透,正在形成很多新的学科,诸如分子遗传学、细胞分子生物学、神经分子生物学、分子分类学、分子药理学与分子病理学等等。因此分子生物学在生命科学中的主导作用还将要持续下去。 B.遗传学 遗传学比分子生物学更具有自己独立的学科体系。但现代遗传学与分子生物学是不可分割、相互交叉的两个学科,且很难截然分开。 有些著名的遗传学家把遗传学概括称为基因学,因为现代遗传学主要是研究生物体遗传信息传递与表达的学科。基因携带的信息是由基因的结构所决定,信息的表达是由基因的功能实现的,因此遗传学研究的是基因的结构与功能。从遗传学的角度看,所有生命现象的机制,追根究底都会与基因的结构与功能相关。因此遗传学在今后较长时间仍然是生命科学的核心学科和推动力。 有人估计人体细胞内约有10万个基因,迄今弄清楚的不到5%,所以与重要生命活动有关与疾病有关的新基因的发现与阐明将是今后几十年的重要任务。 C.细胞生物学 著名生物学家威尔逊(Wilson)早在20世纪20年代就提出一句名言“一切生物学关键问题必须在细胞中找寻”,至今还有着很深的内涵。魏斯曼与摩尔根都曾先后试图在细胞研究的基础上建立遗传、发育与进化统一的理论,虽然当时没有找到具体解决的途径,但关于细胞的知识在生物科学中的重要性是显而易见的。细胞是一切生命活动结构与功能的基本单位,细胞生物学是研究细胞生命活动基本规律的科学,细胞的结构。细胞代谢、细胞遗传、细胞的增殖与分化,细胞信息的传递与细胞的通讯等是细胞生物学主要研究内容。虽然今后细胞生物学研究的内容是全方位的,但概括起来可能是两个基本点: 一是基因与基因产物如何控制细胞的重要生命活动,如生长、增殖、分化与衰老等,在此要涉及到一个全新的问题,细胞内外信号如何传递;二是基因产物一一蛋白质分子与其他生物分子如何构建与装配成细胞的结构,并行使细胞的有序的生命活动。 今后20多年,以下一些问题可望取得重要进展与突破: ①遗传信息的储存、复制与表达的主要执行者——染色体的结构与功能可能在不同的结构层次上得到阐明。 ②细胞骨架(包括核骨架与染色体骨架)的研究将得到全方位的进展。 ③细胞生物学与分子生物学、遗传学的结合,将在细胞分化机理研究方面有重要突破,为发育生物学快速发展奠定基础。 ④细胞衰老与细胞程序化死亡的机理将在更深层次上阐明。 ⑤以细胞分子生物学为骨干学科与其他学科结合,人工装配生命体的理想可能逐步 实现。 D.发育生物学 从一个受精卵通过细胞分裂与分化如何发育成为一个结构与功能复杂的个体,是至今未能解决的生命科学的重大课题,也是发育生物学的主课题。由于近几十年分子生物学、遗传学与细胞生物学所取得一一系歹(突破性成果与知识的积累,已为解决这一重大课题创造了条件,这也就是今后发育生物学应运而飞速发展的原因。 发育生物学当今要解决的基本问题是细胞的基因如何按一定的时空关系选择性地表达专一性的蛋白质,从而控制细胞的分化与个体发育。阐明基因在多层次水平上控制胚胎的发育就不仅是涉及到个别基因的问题,而是一系列调节基因在时空上的联系与配合,从而支配发育的程序。虽然这是难度极大的课题,但近年已初见端倪并有所突破。估计今后发育生物学将沿着这条道路深入下去,并可望取得丰硕的成果。 E.神经科学(或脑科学) 神经科学是研究人与动物神经系统(主要是脑)的结构与功能,在分子水平、神经网络水平、整体水平乃至行为水平阐明神经系统特别是脑的活动规律的学科群。脑的结构与功能是无比复杂的高级体系,含有10 11细胞。它是感觉、运动、学习、记忆、感情、行为与思维的活动基础。大脑细胞,口何指导人与动物的行为是未来生物学中最富潜力与最吸引人的领域;神经科学的崛起,预示着生命科学又有一个高峰的来临。神经科学或脑科学必然在下世纪促进认知科学与行为科学的兴起。因此各国政府投入巨资支持这一课题,包括美国总统签署的“命名1990年1月1日为脑的10年”不是没有道理的。 在今后几十年内可以预示到的神经科学突破性的进展可能包括: ①在分子到行为的各层次上阐明学习、记忆与认知等活动的基础; ②很快会发现与阐明一系列与记忆、行为有关的基因与基因产物; ③神经细胞的分化与神经系统的发育研究会有重大进展; ④脑机能在理论上的进展与突破(如模式识别、联想记忆、思维逻辑机理的阐明)会 促进新一代智能计算机与智能机器人的研制; ⑤一系列神经性疾病与精神病的病因可望在神经生物学研究中得到解释。 F.主态学(包括物种多样性保护研究) 生态学是研究有机体与周围环境——包括非生物环境与生物环境相互关系的科学。 由于生态学理论与应用是与世界环境保护。资源合理开发与保护,以至人类本身在地球上继续生存紧密相关的,尤其是地球环境日益恶化的情况下,生态学的重要性就变得十分突出。未来生态学的主要任务是协调人类活动与环境的关系。所以生态学经典学科的概念与研究内容必然要适应人类生存环境的保护与社会经济持续发展的要求而不断改变。 今后生态学研究的重点可能表现在以下方面: ①生态群落的多样性、稳定性与演变规律与人类活动的关系; ②全球气候变化对生态系统结构与功能的影响; ③生物多样性的保护和永续利用也是保护人类自身生存环境尤其是拯救濒临绝灭的 生物种类更加具有紧迫性; ④城市生态学与经济生态学将迅速发展; ⑤生态工程与生态技术将在国民经济建设中发挥作用。 G.空间生命科学 空间环境向生命科学提出了新的挑战,也为生命科学的发展提供了机遇。 21世纪人类的空间活动将要离开地球附近,探索月球及其他太阳系的大体。这就要求人在地球外各种环境中能长期地生活和工作,首先是在,长期空间飞行器中航行,月球站以及火星或火卫站等,空间医学必须有重大突破,解决长期在地外空间所遇到的宇航员骨质疏松,肌肉萎缩和兔疫功能变化等生理学难题,同时,与开拓大疆相关联的是受控生态系统,创造一个不需要外界补给,而使人们能在其中长期生活的环境。这些问题有希望在21世纪20一30年代解决,其中空间生理学问题有可能利用中医和中药的方法取得某些重大突破。 地球外层空间为研究重力生物学提供了理想的条件,重力条件对各种层次结构生物的影响仍然是21世纪重力生物学的主题,今后的研究重点将集中于细胞,绿色植物,一些微生物和小动物。特别是重力环境对哺乳动物细胞形态、结构、变异和基因表达的影响将是一个热点。重力生物学的学术意义在于揭示重力效应在生物进化过程中的作用,是自然科学的基本问题;另一方面,重力生物学的成果将是空间制药及空间生态系统等应用领域的基础,重力生物学的学术和应用都是下个世纪的重要课题,可望在21世纪20-30年代取得突破性的进展。 地外生物探索是生命起源的重大课题,其中地球以外的智能生物探索是一个长期的 课题。地球上的人类正在向外层空间发射电波和接收讯号。外星人与地球人之间可能存在的学术和技术差距不仅是一种危险,也是自然科学的重大前沿问题,将被持续地研究下去。 2. 08. 5 21世纪初生命科学最有可能突破的领域 ①人类基因组的全序列(遗传密码)将在10一15年测定完毕,为全部遗传信息的破译奠定基础。 ②与生命活动有关的重要基因与重要疾病有关的基因将被陆续发现,其中特别引人注目的是控制记忆与行为的基因、控制衰老与细胞程序性死亡的基因、控制细胞增殖的系列基因、胚胎发育多层次网络调节基因。新的癌基因与抑癌基因的发现与其生物学功能的释明将大大提高对生命本质的了解。 ③人与动物的高级生命活动:感知、思维、记忆、行为与感情的发生与活动机制在脑科学研究突破的基础上,有更深的认识。 ④癌症的治疗将有全面的突破,爱滋病的防治得到控制。 ⑤在阐明地球上原始生命起源的基础上,人类还可能在实验室合成生命体,这种生命体应具有原始细胞的基本特征。

21世纪生命科学的研究进展和发展趋势 20世纪后半叶生命科学各领域所取得的巨大进展,特别是分子生物学的突破性成就,使生命科学在自然科学中的位置起了革命性的变化。很多科学家认为,在未来的自然科学中,生命科学将要成为带头学科,甚至预言21世纪是生物学世纪,虽然目前对这些论断还有不同看法,但勿庸置疑,在21世纪生命科学将继续蓬勃发展,生命科学对自然科学所起的巨大推动作用,决不亚于19世纪与20世纪上半叶的物理学。假如过去生命科学曾得益于引入物理学、化学和数学等学科的概念、方法与技术而得到长足的发展,那么,未来生命科学将以特有的方式向自然科学的其他学科进行积极的反馈与回报。当21世纪来临的时候,一些有远见的科学家、思想家与政治家将日益严重的诸多人类社会问题,如人口、地球环境、食物、资源与健康等重大问题的解决,莫不寄希望于生命科学与生物技术的进步。 2· 08·生命科学将成为21世纪自然科学的带头学科 20世纪50年代DNA双螺旋结构模型的发现,随后遗传信息传递“中心法则”的确立与DNA重组技术的建立使生命科学的面貌起了根本性的变化。分子生物学与遗传学的结合将用10一15年测定出人类基因组30亿个碱基对(遗传密码)的全序列,人体细胞约有10万个基因。人类基因组的“工作草图”迄今20%的测序已达的准确率和完成率,今后将要继续发现与阐明大量新的重要基因,诸如控制记忆与行为的基因,控制细胞衰老与程序性死亡的基因,新的癌基因与抑癌基因,以及与大量疾病有关的基因。将利用这些成果去为人类健康服务。 70年代后,分子生物学的发展,以基因工程为代表的生物工程的出现,生物技术通过对DNA链的精确切割与有目的地重组,使有目的地改良生物的性状与品质成为可能。迄今生物工程所取得的成就已在生产上显示出诱人的前景,尽管还存在有不少争议的问题,但很有可能成为21世纪的新兴产业。 发育生物学将要快速地兴起,它将要回答无数科学家100多年来孜孜以求而未解决的重大课题,一个受精卵通过细胞分裂与分化如何发育成为结构与功能无比复杂的个体,阐明在个体发育中时空上有条不紊的程序控制机理,从而为人类彻底控制动植物生长、发育创造条件。 RNA分子既有遗传信息功能又有酶功能的发现,为数十年踏步不前的难题“生命如何起源”的解决提供了新的契机。在21世纪,人们还要试图在实验室人工合成生命体。人们己有可能利用生物技术将保存在特殊环境中的古生物或冻干的尸体的DNA扩增,揭示其遗传密码,建立已绝灭生物的基因库,研究生物的进化与分类问题。 神经科学的崛起,预示着生命科学又一个高峰的来临。脑是含有1011细胞的无比复杂的高级结构体系,21世纪初从分子到行为水平的各个层次对脑功能的研究都将有重大突破,在阐明学习。记忆。思维。行为与感情机理等方面也将有重大进展。脑机能在理论上的进展将会促进新一代智能计算机的研制,这可能成为未来生命科学对自然科学与技术科学回报的最好例子。 生态学可能是最直接为人类生存环境服务并对国民经济持续与协调发展起重要作用的科学。生态学的理论与实践为中国三峡水库建设提供的决策依据就是一个例证。保护生物的多样性是当前生命科学最紧迫的任务之一。据可靠的数据说明每天约有100多种生物在地球上绝灭,很多生物在没有被人类认识以前就已消亡,这对人类无疑是一种灾难。生态学与生物多样性保护与利用的研究成果将指导人类遵循自然规律积极保护自己生存环境,否则人类的物质文明与精神文明都要受到灾难性影响。 顺应生命科学迅速发展的形势,发达国家政府及一些国际组织先后提出了《国际地圈及生物圈计划》、《人类基因组作图与测序计划》、《人类前沿科学计划》、《脑的十年》及《生物多样性利用与保护研究》等投资巨大的生命科学研究计划。其中仅《人类基因组作图与测序计划》,一项预算就高达30亿美元。 由于生命科学的发展,人才的需求量激增,近年除越来越多的物理学家,化学家与技术科学家被吸引到生物学研究领域外,以美国为例,近年统计48万博士学位获得者中从事生命科学的占51%。优秀青年科学家流向生命科学前沿,这是21世纪生命科学欣欣向荣的动力与源泉。 2. 08. 2 21世纪初生命科学的重大分支学科和发展趋势 80年代有远见的生物学家把分子生物学(包括分子遗传学)、细胞生物学、神经生物学与生态学列为当前生物科学的四大基础学科,无疑是正确地反映了现代生命科学的总趋势。遗传学(主要是分子遗传学)不仅当前是生物科学的带头学科,在今后多年还将保持其在生命科学中的核心作用。 有些科学家早就预测到,由于分子生物学、细胞生物学与遗传学的结合,必然促进发育生物学的蓬勃发展,从而提出发育生物学将成为21世纪生命科学的“新主人”,这种预测已逐渐变为现实。 分子生物学(包括分子遗传学)在生命科学中的主流地位,以及它在推动整个生命科学发展中所起的巨大作用是无可争辩的。细胞是生命活动基本的结构与功能单位,细胞生物学作为生物科学的基础学科地位必须给予重视。 很多生物科学家认为神经科学或脑科学的崛起将代表着生命科学发展的下一个高峰,然后将促进认知科学与行为科学的兴起。 生态学可能是最直接为人类生存环境服务,井对国民经济持续与协调发展起重要作用的学科。 A.分子生物学 分子生物学是在分子水平上研究生命现象本质与规律的学科。核酸与蛋白质(有人认为还有糖)是生命的最基本物质,因此核酸与蛋白质结构与功能的研究今后仍然是分子生物学研究的主要内容。蛋白质是生命活动的主要承担者,几乎一切生命活动都要依靠蛋白质(包括酶)来进行。蛋白质分子结构与功能的研究除了要阐明由氨基酸形成的并有一定顺序的肽链结构外,今后将特别重视肽链拆叠成的特定的三维空间结构,因为蛋白质生物功能与它的空间构型关系极为密切,核酸是遗传信息的携带者与传递者,遗传信息由DNA~RNA一蛋白质的传递过程,称为遗传信息传递的“中心法则”,是分子生物学(分子遗传学)研究的核心。其基本问题己比较清楚,当前研究的重点是: ①约经10一15年,人类基因组30亿个碱基对全序列(遗传密码)可以测出,这是具有里程碑意义的工作; ②真核生物基因表达过程在各层次上调节的研究仍然是今后相当长一段时间的任务。 分子生物学的概念、方法与技术和各学科的渗透,正在形成很多新的学科,诸如分子遗传学、细胞分子生物学、神经分子生物学、分子分类学、分子药理学与分子病理学等等。因此分子生物学在生命科学中的主导作用还将要持续下去。 B.遗传学 遗传学比分子生物学更具有自己独立的学科体系。但现代遗传学与分子生物学是不可分割、相互交叉的两个学科,且很难截然分开。 有些著名的遗传学家把遗传学概括称为基因学,因为现代遗传学主要是研究生物体遗传信息传递与表达的学科。基因携带的信息是由基因的结构所决定,信息的表达是由基因的功能实现的,因此遗传学研究的是基因的结构与功能。从遗传学的角度看,所有生命现象的机制,追根究底都会与基因的结构与功能相关。因此遗传学在今后较长时间仍然是生命科学的核心学科和推动力。 有人估计人体细胞内约有10万个基因,迄今弄清楚的不到5%,所以与重要生命活动有关与疾病有关的新基因的发现与阐明将是今后几十年的重要任务。 C.细胞生物学 著名生物学家威尔逊(Wilson)早在20世纪20年代就提出一句名言“一切生物学关键问题必须在细胞中找寻”,至今还有着很深的内涵。魏斯曼与摩尔根都曾先后试图在细胞研究的基础上建立遗传、发育与进化统一的理论,虽然当时没有找到具体解决的途径,但关于细胞的知识在生物科学中的重要性是显而易见的。细胞是一切生命活动结构与功能的基本单位,细胞生物学是研究细胞生命活动基本规律的科学,细胞的结构。细胞代谢、细胞遗传、细胞的增殖与分化,细胞信息的传递与细胞的通讯等是细胞生物学主要研究内容。虽然今后细胞生物学研究的内容是全方位的,但概括起来可能是两个基本点: 一是基因与基因产物如何控制细胞的重要生命活动,如生长、增殖、分化与衰老等,在此要涉及到一个全新的问题,细胞内外信号如何传递;二是基因产物一一蛋白质分子与其他生物分子如何构建与装配成细胞的结构,并行使细胞的有序的生命活动。 今后20多年,以下一些问题可望取得重要进展与突破: ①遗传信息的储存、复制与表达的主要执行者——染色体的结构与功能可能在不同的结构层次上得到阐明。 ②细胞骨架(包括核骨架与染色体骨架)的研究将得到全方位的进展。 ③细胞生物学与分子生物学、遗传学的结合,将在细胞分化机理研究方面有重要突破,为发育生物学快速发展奠定基础。 ④细胞衰老与细胞程序化死亡的机理将在更深层次上阐明。 ⑤以细胞分子生物学为骨干学科与其他学科结合,人工装配生命体的理想可能逐步 实现。 D.发育生物学 从一个受精卵通过细胞分裂与分化如何发育成为一个结构与功能复杂的个体,是至今未能解决的生命科学的重大课题,也是发育生物学的主课题。由于近几十年分子生物学、遗传学与细胞生物学所取得一一系歹(突破性成果与知识的积累,已为解决这一重大课题创造了条件,这也就是今后发育生物学应运而飞速发展的原因。 发育生物学当今要解决的基本问题是细胞的基因如何按一定的时空关系选择性地表达专一性的蛋白质,从而控制细胞的分化与个体发育。阐明基因在多层次水平上控制胚胎的发育就不仅是涉及到个别基因的问题,而是一系列调节基因在时空上的联系与配合,从而支配发育的程序。虽然这是难度极大的课题,但近年已初见端倪并有所突破。估计今后发育生物学将沿着这条道路深入下去,并可望取得丰硕的成果。 E.神经科学(或脑科学) 神经科学是研究人与动物神经系统(主要是脑)的结构与功能,在分子水平、神经网络水平、整体水平乃至行为水平阐明神经系统特别是脑的活动规律的学科群。脑的结构与功能是无比复杂的高级体系,含有10 11细胞。它是感觉、运动、学习、记忆、感情、行为与思维的活动基础。大脑细胞,口何指导人与动物的行为是未来生物学中最富潜力与最吸引人的领域;神经科学的崛起,预示着生命科学又有一个高峰的来临。神经科学或脑科学必然在下世纪促进认知科学与行为科学的兴起。因此各国政府投入巨资支持这一课题,包括美国总统签署的“命名1990年1月1日为脑的10年”不是没有道理的。 在今后几十年内可以预示到的神经科学突破性的进展可能包括: ①在分子到行为的各层次上阐明学习、记忆与认知等活动的基础; ②很快会发现与阐明一系列与记忆、行为有关的基因与基因产物; ③神经细胞的分化与神经系统的发育研究会有重大进展; ④脑机能在理论上的进展与突破(如模式识别、联想记忆、思维逻辑机理的阐明)会 促进新一代智能计算机与智能机器人的研制; ⑤一系列神经性疾病与精神病的病因可望在神经生物学研究中得到解释。 F.主态学(包括物种多样性保护研究) 生态学是研究有机体与周围环境——包括非生物环境与生物环境相互关系的科学。 由于生态学理论与应用是与世界环境保护。资源合理开发与保护,以至人类本身在地球上继续生存紧密相关的,尤其是地球环境日益恶化的情况下,生态学的重要性就变得十分突出。未来生态学的主要任务是协调人类活动与环境的关系。所以生态学经典学科的概念与研究内容必然要适应人类生存环境的保护与社会经济持续发展的要求而不断改变。 今后生态学研究的重点可能表现在以下方面: ①生态群落的多样性、稳定性与演变规律与人类活动的关系; ②全球气候变化对生态系统结构与功能的影响; ③生物多样性的保护和永续利用也是保护人类自身生存环境尤其是拯救濒临绝灭的 生物种类更加具有紧迫性; ④城市生态学与经济生态学将迅速发展; ⑤生态工程与生态技术将在国民经济建设中发挥作用。 G.空间生命科学 空间环境向生命科学提出了新的挑战,也为生命科学的发展提供了机遇。 21世纪人类的空间活动将要离开地球附近,探索月球及其他太阳系的大体。这就要求人在地球外各种环境中能长期地生活和工作,首先是在,长期空间飞行器中航行,月球站以及火星或火卫站等,空间医学必须有重大突破,解决长期在地外空间所遇到的宇航员骨质疏松,肌肉萎缩和兔疫功能变化等生理学难题,同时,与开拓大疆相关联的是受控生态系统,创造一个不需要外界补给,而使人们能在其中长期生活的环境。这些问题有希望在21世纪20一30年代解决,其中空间生理学问题有可能利用中医和中药的方法取得某些重大突破。 地球外层空间为研究重力生物学提供了理想的条件,重力条件对各种层次结构生物的影响仍然是21世纪重力生物学的主题,今后的研究重点将集中于细胞,绿色植物,一些微生物和小动物。特别是重力环境对哺乳动物细胞形态、结构、变异和基因表达的影响将是一个热点。重力生物学的学术意义在于揭示重力效应在生物进化过程中的作用,是自然科学的基本问题;另一方面,重力生物学的成果将是空间制药及空间生态系统等应用领域的基础,重力生物学的学术和应用都是下个世纪的重要课题,可望在21世纪20-30年代取得突破性的进展。 地外生物探索是生命起源的重大课题,其中地球以外的智能生物探索是一个长期的 课题。地球上的人类正在向外层空间发射电波和接收讯号。外星人与地球人之间可能存在的学术和技术差距不仅是一种危险,也是自然科学的重大前沿问题,将被持续地研究下去。 2. 08. 5 21世纪初生命科学最有可能突破的领域 ①人类基因组的全序列(遗传密码)将在10一15年测定完毕,为全部遗传信息的破译奠定基础。 ②与生命活动有关的重要基因与重要疾病有关的基因将被陆续发现,其中特别引人注目的是控制记忆与行为的基因、控制衰老与细胞程序性死亡的基因、控制细胞增殖的系列基因、胚胎发育多层次网络调节基因。新的癌基因与抑癌基因的发现与其生物学功能的释明将大大提高对生命本质的了解。 ③人与动物的高级生命活动:感知、思维、记忆、行为与感情的发生与活动机制在脑科学研究突破的基础上,有更深的认识。 ④癌症的治疗将有全面的突破,爱滋病的防治得到控制。 ⑤在阐明地球上原始生命起源的基础上,人类还可能在实验室合成生命体,这种生命体应具有原始细胞的基本特征。 回答者: monkeynobd - 高级经理 六级 5-22 18:16给楼主论文: 分子细胞基因组的研究 随着结构分析技术的发展,现在已有几千个蛋白质的化学结构和几百个蛋白质的立体结构得到了阐明。70年代末以来,采用测定互补DNA顺序反推蛋白质化学结构的方法,不仅提高了分析效率,而且使一些氨基酸序列分析条件不易得到满足的蛋白质化学结构分析得以实现。 发现和鉴定具有新功能的蛋白质,仍是蛋白质研究的内容。例如与基因调控和高级神经活动有关的蛋白质的研究现在很受重视。 蛋白质-核酸体系 生物体的遗传特征主要由核酸决定。绝大多数生物的基因都由 DNA构成。简单的病毒,如λ噬菌体的基因组是由 46000个核苷酸按一定顺序组成的一条双股DNA(由于是双股DNA,通常以碱基对计算其长度)。细菌,如大肠杆菌的基因组,含4×106碱基对。人体细胞染色体上所含DNA为3×109碱基对。 遗传信息要在子代的生命活动中表现出来,需要通过复制、转录和转译。复制是以亲代 DNA为模板合成子代 DNA分子。转录是根据DNA的核苷酸序列决定一类RNA分子中的核苷酸序列;后者又进一步决定蛋白质分子中氨基酸的序列,就是转译。因为这一类RNA起着信息传递作用,故称信使核糖核酸(mRNA)。由于构成RNA的核苷酸是4种,而蛋白质中却有20种氨基酸,它们的对应关系是由mRNA分子中以一定顺序相连的 3个核苷酸来决定一种氨基酸,这就是三联体遗传密码。 基因在表达其性状的过程中贯串着核酸与核酸、核酸与蛋白质的相互作用。DNA复制时,双股螺旋在解旋酶的作用下被拆开,然后DNA聚合酶以亲代DNA链为模板,复制出子代 DNA链。转录是在 RNA聚合酶的催化下完成的。转译的场所核糖核蛋白体是核酸和蛋白质的复合体,根据mRNA的编码,在酶的催化下,把氨基酸连接成完整的肽链。基因表达的调节控制也是通过生物大分子的相互作用而实现的。如大肠杆菌乳糖操纵子上的操纵基因通过与阻遏蛋白的相互作用控制基因的开关。真核细胞染色质所含的非组蛋白在转录的调控中具有特殊作用。正常情况下,真核细胞中仅2~15%基因被表达。这种选择性的转录与转译是细胞分化的基础。 蛋白质-脂质体系 生物体内普遍存在的膜结构,统称为生物膜。它包括细胞外周膜和细胞内具有各种特定功能的细胞器膜。从化学组成看,生物膜是由脂质和蛋白质通过非共价键构成的体系。很多膜还含少量糖类,以糖蛋白或糖脂形式存在。 高等植物的性状主要由核基因控制,其遗传遵循孟德尔规律。1900年Coorence和Baut等人就已发现影响质体表型的一些突变不符合孟德尔遗传规律;1962年里斯(Ris)和Plont证明植物叶绿体中存在遗传物质DNA。现已证明,植物细胞质中的叶绿体和线粒体都含有自己的DNA及整套的转录和翻译系统,能够合成蛋白质。高等植物的叶绿体和线粒体基因组,多数在有性杂交过程中表现为母性遗传。其机制有两种解释:一是认为雄配子不含有细胞质,因而没有胞质基因;另一种观点是雄配子含有少量的细胞质,其细胞器在受精前即已解体,失去功能。胞质基因组的母性遗传,大大限制了胞质基因的遗传研究,利用有性杂交方法难以知晓当胞质基因处于杂合状态时的遗传和生理效应及其对表型的影响。近年来发展起来的体细胞杂交技术为胞质基因的研究开辟了一条新途径。本文拟对植物体细胞杂交后代胞质基因重组的多样性,创制胞质杂种的可能途径及胞质基因组的传递等问题加以说明。 1 植物体细胞杂交后代胞质基因组重组的多样性 体细胞杂交时,核基因组、线粒体基因组和叶绿体基因组三者均既可以单亲传递又可以双亲传递,因而可以产生许多有性杂交难以产生的核-质基因组的新组合类型。Kumar等人根据已有的实验结果结合理论推导提出,植物体细胞杂交一代理论上可以产生48种类型,而相应的有性杂交一代只能产生两种类型。48种类型可分为亲型、核杂种和胞质杂种3类。胞质杂种即是具有一个亲本的细胞核和双亲细胞质的植株或愈伤组织,它是研究胞质基因组的好材料。 2 创制胞质杂种的方法 2.1 “供体-受体”原生质体融合技术 这是目前最为可行的方法,由Zelcer等(1987)提出。其原理基于生理代谢互补,利用高于致死剂量的电离辐射处理供体原生质体使其核解或完全失活,细胞质完整无损;再用碘乙酸或碘乙酚胺处理受体原生质体以使其受到暂时抑制而不分裂,这样双亲原生质体融合后,只有融合体能够实现代谢上的补偿,进行持续分裂,形成愈伤组织或再生植株,这些融合体就是各种各样的胞质杂种。此技术的优点是双亲不需任何选择标记,适用范围广,可行性强,缺点是适宜的辐射剂量难以掌握。 2.2 “胞质体-原生质体”融合法 所谓胞质体是指去核后的原生质体。该法由Maliga提出。优点是避免了电离辐射可能产生的不利影响,缺点是制备胞质体尚存在一些技术性的困难。最近Lesney等人提出了一种能够从悬浮系原生质体制备大量胞质体的方法。 2.3 其它的可能途径 (1)根据双亲原生质体形态上的差异或通过荧光染料标记来机械分离融合体,然后进行微培养。(2)利用分别由核基因组和质基因组编码的抗药性状,通过双重抗性选择获得胞质杂种。(3)原生质体直接摄取外缘细胞器。(4)通过显微注射或电激法实现细胞器转移。 3 胞质杂种中双亲胞质基因的传递遗传学 3.1 叶绿体基因组 胞质杂种中,叶绿体基因组的传递分为单亲传递和双亲传递两种。单亲传递是指胞质杂种愈伤组织及由之再生的植株只含有亲本之一的叶绿体基因组。这种分离机制目前尚不清楚。关于叶绿体基因组的分离是否随机的问题,由于研究者们采用的试验材料不同得出两种结论:一种是叶绿体基因组的随机分离,这在品种间、种间及属间原生质体融合中都被观察到;另一种是叶绿体基因组的非随机分离(即亲本之一的叶绿体基因组优先保留),如弗利克(Flick)和埃文(Evens,1982)在烟草的研究中表明,所有的N.nesophila和N.tabacum体细胞杂种都只具有N.nesophila叶绿体基因组,类似的例子很多。双亲传递是指胞质杂种中,同时含有双亲的叶绿体基因组,其在体细胞杂种以后的有性繁殖过程中能够保持稳定,既然双亲叶绿体能够共存,理论上二者就有可能发生重组。事实上,叶绿体基因组重组现象已被观察到,但频率很低。 3.2 线粒体基因组 胞质杂种中,线粒体基因组的传递方式是双亲传递,且发生活跃的重组,产生丰富的新类型。然而在分析线粒体基因组重组类型时不可忽视由于离体培养而诱发的线粒体基因组分子内重组(突变)的可能性,因为离体培养过程中不仅使核基因组产生大量变异,而且对于某些植物,也可诱发线粒体基因组发生变异。 4 植物胞质基因组控制的重要性状 目前已基本阐明的由叶绿体基因组编码的性状主要是一些抗药性状。如:链霉素抗性、林肯霉素抗性等。在与线粒体基因组有关的性状中,研究最多的是胞质型雄性不育性状。许多学者在不同植物上研究发现,雄性不育系与其同型保持系之间在线粒体DNA内切图谱或其编码的蛋白上存在明显差异。如在玉米上已发现T型雄性不育植株的线粒体基因组发生了多至7次重组,且主要发生于26s rRAN基因附近,产生一个嵌合基因,因此导致转录时阅读框架发生了改变,如果这个嵌合基因发生了缺失或小段插入,则阅读框架恢复正常,育性也随之恢复。 总之,植物体细胞杂交是胞质基因组及其所控制性状研究的有效途径,关于胞质性状的研究对于某些植物已从分子水平上深入到了与雄性不育相关的特异线粒体DNA片段及相应的特殊蛋白,但仍有许多问题有待深入研究。这些问题的阐明将会使得从分子水平上改良雄性不育性状成为可能。是真的哦

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植物分子生物学期刊

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植物学类核心期刊表 1 植物生理学报(改名为:植物生理与分子生物学学报) 2 植物生理学通讯 3 云南植物研究 4 植物分类学报 5 西北植物学报 6 武汉植物学研究 7 植物生态学报 8 植物学通讯 9 广西植物 10热带亚热带植物学报 11 植物研究

植物细胞。植物分子生物学。

易斯顿论文格式

幸会幸会 哈哈。

据说易斯顿的已经把百度知道占领了...

易斯顿的?我想问下啊,咱这个传统文化是指中国传统文化还是泛指?

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