一、课程的性质地位和任务 基因工程是一门重要的、前沿性的专业技术实验课程，已成为现代分子生物学研究以及生命科学研究中重要的手段.它已渗透到工业、农业、食品、医药和环保等各领域，为这些领域的快速发展提供了强有力的保障。因此，植物基因工程实验是生物技术专业、生物工程专业必修的实验课程，亦是其它生物学相关专业的重要选修课程． 植物基因工程实验是一系列分子生物学操作技术组成的技术体系，主要是培养学生的实践能力和创新能力.通过DNA重组、核酸杂交、基因文库的构建等一系列的技术操作，帮助学生加深理解与掌握基因工程原理，而且更重要的是培养学生将基因工程相关理论知识应用于生产实践，提高学生的实际操作能力.另外，通过该实验课程的教学可以培养学生在实践中发现问题、分析问题和解决问题的能力，成为培养学生开拓创新精神的有效途径. 二、实验教学目的和基本要求 通过植物基因工程实验课程的教学，使学生初步掌握基因工程实验的基本操作技能；增加感性认识，巩固理论知识；培养学生严肃认真、实事求是的科学态度和科学作风；提高学生分析问题和解决问题的能力. 在实验课的教学过程中，要求学生在每次实验前预习好实验指导中的相关内容、掌握实验目的和实验设计原理、了解实验操作的基本过程及注意事项.实验课上，教师必须认真讲解实验内容和操作要点，并正确演示操作程序，特别是有关实验仪器的操作规程；学生应仔细观察实验中出现的各种现象，如实记录实验结果和数据，并联系有关理论内容进行积极思考，认真分析实验结果；实验报告的书写要求简明扼要、字迹清楚、规范整洁、结果正确；实验过程中应注意勤俭节约、安全有序.实验结束后应及时清洗仪器、打扫实验室卫生、关闭好水电门窗；教师必须认真负责地巡视并检查实验教学中的各个环节，并认真评阅好实验报告． 三、实验考核方式及办法 考核方式：实验操作考试+平时成绩 实验操作考试（包括实际操作和笔试），占比70% 平时成绩：占比30%，考核方式：课堂考勤、实验报告等 最终成绩构成：实验操作考试+平时成绩 四、实验学时安排 65学时(20学时+1.5周) 五、实验项目一览表 基因工程实验项目一览表 序 实验项目 实验 实验 适应 学 号 名称 类型 要求 专业 时 |
1 大肠杆菌的对照培养、单菌落的 验证性 必做 生物类 4 分离及菌种保存 2 强碱法小量制备质粒DNA 综合性 必做 生物类 4 3 琼脂糖凝胶电泳 验证性 必做 生物类 4 4 植物总DNA的提取、纯化及检测 综合性 必做 生物类 4 5 DNA的PCR扩增 综合性 必做 生物类 4 6 植物总RNA的分离、纯化及检测 综合性 选做 生物类 4 7 RT-PCR技术 综合性 选做 生物类 4 8 体外重组分子的构建、筛选及检测 设计、综合性 必做 生物类 15 包括：限制性内切酶切割DNA 综合性 必做 生物类 DNA的回收与纯化 综合性 必做 生物类 DNA的重组连接 综合性 必做 生物类 大肠杆菌的转化等 综合性 必做 生物类 9 植物表达载体的构建、筛选及检测 设计、综合性 选做 生物类 15 10 植物遗传转化 设计、综合性 必做 生物类 15 |
六、实验教学内容 实验一 大肠杆菌的对照培养、单菌落的分离及菌种保存 1. 实验目的 1.1 掌握大肠杆菌的对照培养、单菌落分离和菌种保存方法； 1.2 理解单菌落分离的原理和意义. 2． 实验内容 2.1 配制培养基； 2.2 倒平板； 2.3 大肠杆菌的接种； 2.4 大肠杆菌的对照培养； 2.5 菌种的保存. 3 实验考核要求 3.1 掌握划线接种法； 3.2 掌握细菌对照培养方法及单菌落分离方法； 3.3 掌握菌种保存方法. 实验二 强碱法小量制备质粒DNA 1. 实验目的 1.1 理解基因工程载体的性质和特点； 1.2 掌握质粒DNA提取的原理； 1.3 掌握提取质粒DNA的常用方法. 2 实验内容 2.1 大肠杆菌的液体培养； 2.2 细菌的离心收集； 2.3 细菌的质粒提取； 2.4 质粒的纯化、干燥及浓度检测. 3 实验考核要求 3.1 理解基因工程载体的性质和特点； 3.2 掌握小量制备质粒DNA的方法及原理； 3.3 掌握各步骤的操作要点； 3.4 掌握相关实验仪器的操作使用. 实验三 琼脂糖凝胶电泳 1 实验目的 1.1学习并掌握水平式琼脂糖凝胶电泳技术； 1.2检测DNA的纯度，DNA的构型，含量以及分子量的大小； 2 实验内容 2.1 琼脂糖凝胶的制备； 2.2 将样品DNA与Loading buffer混合后进行点样； 2.3 打开稳压电源，调至1～5V/cm 3～4小时； 2.4 将凝胶置于凝胶成像系统观察并照相. 3 实验考核要求 3.1 学会用凝胶电泳法确定DNA分子的大小； 3.2 掌握水平式琼脂糖凝胶电泳技术； 3.3 掌握凝胶成像仪的操作使用. 实验四 植物总DNA的提取、纯化和检测 1 实验目的 1.1 掌握植物总DNA的提取的原理； 2.1 学习并掌握植物总DNA的提取、纯化及检测方法. 2 实验内容 2.1 植物材料的采集； 2.2 植物细胞的研磨、破碎； 2.3 植物总DNA的分离； 2.4 DNA的纯化、干燥及紫外检测. 3 实验考核要求 3.1 掌握植物总DNA的提取的原理； 3.2 掌握植物总DNA的提取的方法； 3.3 掌握各步骤的操作要点及DNA提取过程中各种试剂的作用. 实验五 DNA的PCR扩增 1 实验目的 1.1 了解PCR的基本原理； 1.2 掌握PCR实验的操作方法； 1.3 运用PCR方法检验克隆质粒. 2 实验内容 2.1 配置PCR反应体系； 2.2 PCR程序设置； 2.3 PCR程序运行； 2.4 琼脂糖凝胶电泳检测PCR扩增结果. 3 实验考核要求 3.1 掌握PCR的基本原理及应用； 3.2 掌握PCR的实验操作技术； 3.3 掌握PCR引物设计的原理及方法. 实验六 植物总RNA的分离、纯化及检测 1 实验目的 1.1 认识真核生物RNA的组成及分离的原理； 1.2 学习RNA提取过程中抑制RNA酶活性的方法. 2 实验内容 2.1 实验用所有器皿的DEPC（二乙基焦碳酸盐）处理, 保证操作过程中严格避免外源RNA酶的污染； 2.2 植物材料的采集； 2.3 植物总DNA的分离； 2.4 DNA的纯化、干燥及紫外检测. 3 实验考核要求 3.1 掌握植物总RNA的提取的原理； 3.2 掌握植物总RNA的提取的方法； 3.3 掌握各步骤的操作要点及RNA提取过程中各种试剂的作用. 实验七 RT-PCR技术 1 实验目的 1.1 了解并掌握RT-PCR技术的原理； 1.2 了解RT-PCR技术在基因工程操作中的应用； 1.3 掌握RT-PCR的过程及操作要点. 2 实验内容 2.1 模板的准备； 2.2 c-DNA的合成； 2.3 配置PCR反应体系； 2.4 PCR程序设置； 2.5 PCR程序运行； 2.6 琼脂糖凝胶电泳检测PCR扩增结果. 3 实验考核要求 3.1 要求学生掌握RT-PCR技术的原理； 3.2 要求学生掌握RT-PCR的过程及操作要点； 3.3 学会分析和解决实验中出现的常见问题. 实验八 体外重组分子的构建、筛选及检测 1 实验目的 1.1 运用基因工程操作原理，学会体外重组分子的设计、构建、筛选及检测； 1.2 掌握DNA的酶切技术； 1.3 掌握DNA的回收与纯化技术； 1.4 掌握DNA的重组连接技术； 1.5 掌握细菌的转化技术； 1.6 掌握细菌的培养技术. 2 实验内容 2.1 载体的制备； 2.2 外源插入片段的制备； 2.3 电泳检测； 2.4 DNA的回收与纯化； 2.5 载体与插入片段连接； 2.6 重组子的转化； 2.7 重组子的筛选； 2.8 重组子的检测、鉴定。 3 实验考核要求 3.1 综合考核学生学习并运用所学理论与实践知识进行综合实验设计的能力； 3.2 综合考核学生对所学知识的拓展及实际运用能力； 3.3 综合考察学生实验操作技能及分析解决问题的能力。 实验九 植物表达载体的构建、筛选及检测 1 实验目的 1.1 运用基因工程操作原理，学会植物表达载体的设计、构建、筛选及检测； 1.2 了解并掌握构建植物表达载体的必备元件； 1.3 掌握DNA的酶切技术； 1.4 掌握DNA的回收与纯化技术； 1.5 掌握DNA的重组连接技术； 1.6 掌握细菌的转化技术； 1.7 掌握细菌的培养技术. 2 实验内容 2.1 载体的制备； 2.2 外源插入片段的制备； 2.3 电泳检测； 2.4 DNA的回收与纯化； 2.5 载体与插入片段连接； 2.6 重组子的转化； 2.7 重组子的筛选； 2.8 重组子的检测、鉴定； 3 实验考核要求 3.1 综合考核学生学习并运用所学理论与实践知识进行综合实验设计的能力； 3.2 综合考核学生对所学知识的拓展及实际运用能力； 3.3 综合考察学生实验操作技能及分析解决问题的能力。 实验十 植物遗传转化技术 1 实验目的 1.1 了解植物遗传转化的方法； 1.2 学习并掌握根癌农杆菌介导的植物遗传转化方法； 1.3 了解并掌握叶盘转化法的整个过程及操作要领. 2 实验内容 2.1 转化载体系统的建立；（实验九已完成） 2.2 工程农杆菌的制备； 2.3 工程农杆菌对受体植物的转化； 2.4 后续的抗性筛选及转化植株的培养(结合细胞工程实验进行). 3 实验考核要求 3.1 综合考核学生学习并运用所学理论与实践知识进行综合实验设计的能力； 3.2 综合考核学生对所学知识的拓展及实际运用能力； 3.3 综合考察学生实验操作技能及分析解决问题的能力.
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