张远莉， 庞延军

(南京大学 生命科学学院， 南京 210093)

遗传学是生命科学、医学、农学等相关领域的核心课程，是一门理论与实践相结合的课程，遗传学实验是遗传学课程教学的重要组成部分[1-4]。遗传学实验教学不仅要完成传统的以验证性和示范性实验为主的课程，还需要培养学生严谨的科研思维，提高主观能动性[5-8]。因此我们在遗传学实验的教学中紧密结合科学研究，设计一些综合性实验，将科研成果引入课堂，培养具有创造力的科研人才。

本次综合性实验选择对植物抗病基因Pib的片段进行人工合成与进化，指导学生从不同的水稻品种中克隆出抗病基因的片段，利用现存的自然变异，采用DNA改组(DNA shuffling)技术进行重组，人工进化得到新的基因片段。DNA 改组是目前最常用的人工合成与进化基因的技术之一，它是由Stemmer于1994年首次提出并在美国Affymax研究所的实验室取得成功[9-10]，也称为有性PCR(sexual PCR)、分子育种(Molecular Breeding)。DNA改组主要包括以下几步：1)模板准备。单个基因或一组同源基因为模板。2)酶切：用化学方法(如脱氧核糖核酸酶I：DNaseI酶切)或物理方法(如超声破碎法)将基因切割成一系列随机大小的小片段。3)无引物PCR。这些DNA小片段间具有一定同源性，可互为引物，在不加引物的情况下通过PCR法将小片段组装成大片段。4)有引物PCR。以无引物PCR产物为模板，稀释后，加入合适的引物将大片段相连，得到一个重组基因文库。5)筛选和测序。将此基因文库导入合适质粒，筛选、测序重组子基因。也可将得到的重组子基因，与初始的同源基因混合在一起，作为第二轮DNA改组的模板，重复上述步骤，直至得到所需的突变基因。……