《分子生态学》教学大纲

一、基本信息

课程名称

分子生态学

课程编号

ECOL4110

英文名称

Molecular Ecology

课程类型

专业选修课

总学时

54

理论学时

54

实验学时

实践学时

学分

3

预修课程

生态学

适用对象

生态学专业

课程简介

（200字左右）

生态学研究的是生物体与其周围环境互作的科学，而分子生物学则是侧重于在分子水平上研究生命现象的科学。本课程将向学生介绍现代分子生物学研究已经探明的生物体与环境互作的分子机理，讲解内容将侧重于微生物，植物与其周围的有机和无机环境互作的分子机理。本课程为生态学专业选修课程，将介绍分子生态学的基本理论，分子生物学、微生物分子生态学、海洋分子生态学，植物分子生态学，以及应用生物技术治理环境污染的分子机理。

二、教学目标及任务

掌握分子生态学发展史与基本原理；掌握分子生物学基础知识；掌握微生物、植物和海洋分子生态学的研究内容和主要分子生物学技术；了解应用生物技术治理环境污染的分子机理；了解分子生物学和分子生态学基本手段。通过本课程的教学使学生掌握分子生态学的基本理论和基础、以及分子生物学技术和研究方法在不同方向生态学领域的应用，并了解分子生态学与生物信息学的前沿，从思想上明确认识分子生态学在生态学科发展过程中的重要性，通过各教学环节的实施注重培养学生思考、分析、解决分子生态问题和主动获取知识的能力，树立实事求是、严谨治学的学风。

三、学时分配

教学课时分配

章节

章节内容

讲课

实验

实践

合计

第一章

分子生态学的发展史

4

4

第二章

分子生态学的基本原理

4

4

第三章

分子生物学

10

10

第四章

微生物分子生态学

8

8

第五章

植物分子生态学

8

8

第六章

海洋分子生态学

6

6

第七章

应用生物技术治理环境污染的分子机理

6

6

第八章

分子生物学和分子生态学基本手段

8

8

合计

54

54

四、教学内容及教学要求

第一章分子生态学的发展史

第一节生态学与分子生态学

第二节分子生态学的主要内容与任务

第三节分子生态学的科学地位

第四节分子生态学的起源与发展

第五节分子生态学的发展轨迹

第六节当今分子生态的发展

第七节分子生态学的研究方法和发展方向

第八节分子生态学的新方向

本章教学要求：了解分子生态学发展、研究内容和方法

第二章分子生态学的基本原理

第一节分子生态学概念的提出

第二节分子生态学系统概念

习题要点：分子生态学的概念、与微观和宏观生态学的联系

第三节分子生态系统的结构组成

习题要点：分子生态学的研究对象

第四节生态学中的遗传学

习题要点：分子进化的中性论和选择论；生态遗传学的概念；基因型、表现型和表型可塑性的概念

本章教学要求：掌握分子生态学的概念、研究对象；掌握生态遗传学、基因型、表现型和表型可塑性的概念；理解分子进化的中性论和选择论；

第三章分子生物学

第一节生命与核酸的共同起源

第二节DNA和RNA的结构

第三节蛋白质组信息学

习题要点：蛋白质组学的概念和分类、相关技术

第四节分子生态方法

习题要点：分子生态学的研究内容及常用技术

第五节免疫学

第六节遗传密码基因表达

习题要点：遗传密码的特性及基因工程的应用

第七节基因组信息学

习题要点：遗传图谱、物理图谱、序列图谱和基因图谱的定义

第八节  DNA

习题要点：DNA的结构和种类

第九节基因芯片

习题要点：基因芯片的分类、特点、基本流程和应用

本章重点、难点：DNA、RNA的结构；分子生态学的研究内容及常用技术；遗传密码特性及基因工程应用；基因组信息学的应用；基因芯片

本章教学要求：掌握DNA、RNA的结构，DNA的种类；掌握基因组信息学的应用；理解基因芯片的分类、特点、基本流程和应用。

第四章微生物分子生态学

第一节微生物分子生态学的理论基础

第二节外界环境对微生物的影响

习题要点：不同环境因子对微生物的分子生态性的影响

第三节微生物在环境生物修复中的分子生态学

习题要点：生物修复的概念、类型、优点和局限性；参与生态修复的微生物种类，微生物法基本原理和特点、优缺点；微生物生态法基本原理和特点、局限性；生物修复的影响因素；土壤生物修复工程技术种类、地下水生物修复工程技术种类。

第四节微生物生态学中的分子生物学技术和方法

1荧光原位杂交（FISH）

2核酸分子（探针）杂交法

3 PCR扩增及其产物的多态性分析与序列测定

4变性梯度凝胶电泳（DGGE）

1        分子生态学方法在微生物多样性研究中的应用

习题要点：荧光原位杂交的原理和过程；微生物生态学中PCR技术的要点；

本章重点、难点：不同环境因子对微生物的分子生态性的影响；微生物生态法基本原理和特点、局限性。

本章教学要求：掌握不同环境因子对微生物的分子生态性的影响；掌握生物修复的概念、类型、优缺点；掌握微生物生态法基本原理和特点、局限性；掌握生物修复的影响因素；理解生物修复工程技术各类、地下水生物修复工程技术种类；了解微生物生态学中的分子生物学技术和方法。

第五章植物分子生态学

第一节植物分子生态学概况

第二节植物分子生态学的研究内容

第三节植物分子生态学研究方法

2        苔藓植物分子生态学研究进展

3        分子生态学研究中常用的工具

4        植物分子行为生态

5        植物适应性的分子机制

6        植物对盐胁迫反应

习题要点：植物分子生态学主要研究方法；分子生物地理学概念；植物分子生态学研究中常用的工具；自然植物种群中有性繁殖个体的空间遗传结构的决定因素、植物基因流的两个载体；耐盐转基因研究中，生物学家如何有效分析控制高等植物胁迫反应；

第四节分子生态学数据分析工具

本章重点、难点：植物分子生态学的研究内容和方法

本章教学要求：掌握植物分子生态学的研究内容和研究方法；掌握植物分子生态学研究中常用的工具；理解耐盐转基因研究中，生物学家如何有效分析控制高等植物胁迫反应；了解分子生态学数据分析工具。

第六章海洋分子生态学

第一节海洋分子生态学导论

第二节我国的海洋微型生物

第三节海洋细菌生态学研究

第四节海洋微生物生态学研究的主要分子生物学技术

本章教学要求：掌握海洋分子生态学的概念、海洋微型生物种类、海洋单细胞浮游生物分类；了解原地绿藻和聚球藻细胞生理学；掌握海洋细菌的分类及生理生态特点。

第七章应用生物技术治理环境污染的分子机理

第一节微生物对难降解物质的降解与转化

习题要点：降解难降解物质的微生物群落的优化因子。

第二节废水生物处理的基本原理和主要微生物类型

习题要点：废水生物处理原理、废水的污染指标定义和分类（物理、化学和生物性质及对应的表示污染指标）。

第三节污染控制微生物的应用

习题要点：污水生化处理中好氧生物处理法的类型及各自的概念；废气的微生物处理方法；微生物净化土壤的机理。

本章教学要求：掌握降解难降解物质的微生物群落的优化因子；掌握废水的污染指标各个分类对应的表示污染指标；掌握污水生化处理中好氧生物处理法的类型；掌握废气的微生物处理方法和微生物净化土壤的机理。

第八章分子生物学和分子生态学基本手段

第一节      蛋白质和DNA的提取

第二节      基于DNA的方法

1        聚合酶链式反应（PCR）

2        限制性片段长度多态性（RFLP）

3        多位点小卫星DNA指纹

4        RAPD和AFLP分析

5        DNA测序

6        变性梯度凝胶电泳（DGGE）、温度梯度凝胶电泳（TGGE）和单链构象多态性（SSCP）

7        DNA微阵列

第三节      基于蛋白质的方法

1.      等位酶分析和蛋白质多态性

2.      蛋白谱（指纹）

3.      免疫学方法

本章重点、难点：PCR，RFLP, DNA指纹，RAPD，AFLP，蛋白谱

本章教学要求：掌握PCR，RFLP，RAPD，AFLP，理解蛋白谱；了解DGGE，TGGE，SSCP，DNA微阵列和免疫学方法。

五、考核方式及要求

本课程的考核主要通过闭卷考试，占总考核成绩的60％，在试卷中通过增加判断题考核学生对基本概念的掌握和理解程度；通过加强联系当代生态学问题的论述题的比重，重点考核学生利用所学生态学知识和理论综合分析和解决实际生态学问题的能力。另外，加强平时考核的导向作用和效果，如通过课堂提问充分调动学生的学习积极性，通过讨论和发言激发学生解决问题的能力。回答问题占总成绩的20％、出勤率占总成绩的20％

六、推荐教材及教学参考书

教 材：《分子生态学概论》，刘雪梅等编著，哈尔滨工业大学出版社，2012年，标准书号：ISBN 978-7-5603-3422-6。

参考书：《分子生态学》，比毕和罗编著，张军丽等译，中山大学出版社，2009年，标准书号：ISBN 978-7-306-03454-0。

大纲修订人：余玲 梁明祥 冯慧敏

大纲审定人：

修订日期：2015年5月6日