全 文 ：植物生理学通讯 第42卷 第4期，2006年8月 725
谈谈如何结合分子标记技术的发展培养学生的创造性思维能力
王永飞*
暨南大学生物工程学系，广州 510632
收稿 2005-11-18 修定　 2006-03-06
*E-mail: wyfmsm@163.com, Tel: 020-38897606
在生物学教学中，有许多事例可以作为创造
性思维教学(creative thinking instruction)的内容。
结合这些事例进行创造性思维教学，不但有利于
学生掌握生物学的知识和技能，而且有利于培养
具创新能力的人才。本文以分子标记技术的发展
为例谈谈如何培养学生的创造性思维能力。
1 分子标记的概念及其种类
遗传标记(genetic marker)是指与目标性状紧密
连锁，同该性状共同分离且易于识别的可遗传的
等位基因变异。组成 DNA 分子的 4 种核苷酸在排
列次序或长度上的任何差异都会产生 DNA 分子的
多态性。分子标记(molecular marker)就是指根据
基因组 DNA 存在丰富的多态性而发展起来的可直
接反映生物体在 DNA 水平上的差异的一类新型的
遗传标记(方宣钧等 2001)。
Botstein等(1980)首先提出DNA限制性片段长
度多态性(restriction fragment length polymorphism,
RFLP)可以作为遗传标记，开创了直接应用 DNA
多态性作为遗传标记的新阶段。Mullis等(1986)发
明了聚合酶链式反应(polymerase chain reaction,
PCR)，于是直接扩增DNA 的多态性成为可能。近
30年来，分子标记技术得到长足发展，相继出现
了多种分子标记技术。依据多态性检测手段，大
致可将目前已有的分子标记分为 3 大类：第一类
为基于Southern分子杂交技术的分子标记如RFLP
等；第二类为基于 PCR 技术的分子标记如随机引
物扩增多态性DNA (random amplified polymorphic
DNA, RAPD)等；第三类为结合 PCR 和 RFLP 技
术的分子标记如扩增片段长度多态性(amplified
fragment length polymorphism, AFLP)等。另外，
还有以 DNA 序列分析为核心的分子标记如表达序
列标记(expressed sequence tag, EST)和单核苷酸多
态性(single nucleotide polymorphism, SNP)等(方宣
钧等 2001)。
2 结合分子标记技术的发展培养学生的创造性思维
每种分子标记技术的发现就是一个科学创新
过程。因此，在讲授分子标记时，应结合分子
标记的发展过程进行创造性思维教学，启发学生
向科学家们学习如下的创造性思维：
第一，联想思维。联想可以使人从过去的知
识中获得启示，激发灵感，加速创新活动的进
程，扩大创新活动的成果。例如在 PCR 技术的基
础上，从短的引物联想到长的引物，从随机引物
联想到在随机引物的末端加上几个重复的核苷酸，
通过对引物进行改变，就产生了许多新的分子标
记技术。采用长度为 5~8 个碱基的随机寡核苷酸
序列为引物，对基因组 DNA 进行 PC R 扩增，是
DNA扩增指纹(DNA amplification fingerprinting,
DAF)标记(Caetano-Anolles等1991) ；以10个碱基
的随机寡核苷酸序列为引物，对基因组 DNA 进行
PCR扩增就成为RAPD标记(Williams等1990) ；采
用长度为 18~24 个碱基的随机寡核苷酸序列为引
物，对基因组 DNA 进行 PCR 扩增就是随机引物
PCR (arbitrary primed PCR, AP-PCR)标记(Welsh和
McClelland 1990) ；为了检测2个简单序列重复
(simple sequence repeat, SSR)之间的DNA序列的
多态性，Ziethiewicz等(1994)在随机引物的5或3
端接上 2~4 个重复的嘌呤或嘧啶碱基，就发明了
简单序列重复区间DNA (inter-simple sequence re-
peat DNA, ISSR)标记技术。
为了提高某一理想 RAPD 标记的稳定性，首
先将其克隆并对其末端测序后，在原来 RAPD 所
用的10个碱基引物上增加合成末端序列，以此为
引物对基因组 DNA 再进行 PCR 扩增就是序列特征
扩增区域(sequenced characterized amplified region,
教学园地 Teaching
植物生理学通讯 第42卷 第4期，2006年8月726
S C A R )标记。它的稳定性比 RAPD 增强了许多，
并且 DNA 之间的差异可直接通过有无扩增产物来
显示(Paran和 Michelmore 1993)。因此，从随机
引物联想到特异引物既产生新的分子标记，也增
加了分子标记的稳定性和简便性。
第二，组合思维。善于进行组合思考是导致
创新成果的一种重要的思维方法。不同技术的组
合并不是简单的机械相加，而往往可以形成一个
具有独特结构和独特内容的新技术。例如把已知
的 RFLP 和 PCR 技术联合起来，按照不同的顺序
就产生了AFLP和切割的扩增多态性序列(cleaved
amplified polymorphic sequences, CAPS) 2种分子标
记。AFLP 标记是先将样品 DNA 用限制性内切酶
进行酶切，再对其酶切片段进行PCR 扩增(Vos 等
1995) ；CAPS 标记则是先对样品 DNA 进行 PCR
扩增，再用限制性内切酶对扩增产物进行酶切
(Konieczny 和 Ausubevl 1993)。因此，AFLP 和
CAPS 就是在 PCR 和 RFLP 技术的基础上，经过组
合和改进而导致的创新成果，并使 PCR 和 RFLP
技术得到不断的补充和发展。
第三，求异思维。要有意识地设计与前人不
同的试验。求异思维可以引导人们从不同的方面
去思考，进而提出独具特色、另辟蹊径的创新性
设想。例如每一种新类型分子标记的发现都是求
异思维的结果，在引物的长短上进行改变，导致
了对 P C R 技术的再发现和再创造，从而发明了
RAPD、DAF、AP-PCR、ISSR 和 SCAR 等标记；
将已知的 RFLP 和 PCR 技术联合起来，按照不同
的顺序就产生了AFLP 和 CAPS 2 种不同的分子标
记。
3 小结
联想、组合和求异思维都在于一个“思”
字。如果不在“思”字上下功夫，怎会有创造
性发现呢？作为生物学教师，应该用上述生动的
事例让学生明白思考的重要性，启发学生在掌握
了已有的知识和方法后，创造性地提出下一步研
究的思路和改进的方法。更应该让学生明白，只
有善于思考，才会有创造性的研究成果。
总之，在创造性思维教学中，应注重介绍获
得创新性成果的方法，让学生在获得知识的同
时，学会创造性思维。这样，学生不但可以掌
握生物学的知识和技能，而且可以培养自己的创
新意识，使创造性思维能力得到提高。
参考文献
方宣钧, 吴为人, 唐纪良(2001). 作物DNA标记辅助育种. 北京:
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Botstein D, White RL, Skolnik M, Davis RW (1980). Construction
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Caetano-Anolles G, Bassam BJ, Gresshoff PM (1991). DNA am-
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