分子昆蟲學(xué)課程教學(xué)大綱

/《分子昆蟲學(xué)》課程教學(xué)大綱一、課程基本信息課程代碼：課程名稱：分子昆蟲學(xué)英文名稱：MolecularEntomology課程類別：專業(yè)選修學(xué)時：36學(xué)分：2適用對象:植物保護專業(yè)考核方式：考查先修課程：普通遺傳學(xué)、普通昆蟲學(xué)、農(nóng)業(yè)昆蟲學(xué)二、課程簡介分子昆蟲學(xué)主要講述昆蟲分子生物學(xué)學(xué)科的概況、分子系統(tǒng)學(xué)和進化、昆蟲生殖、激素、免疫分子生物學(xué)、昆蟲抗藥性分子機制、昆蟲病毒分子生物學(xué)、轉(zhuǎn)基因昆蟲及害蟲防治的分子生物學(xué)策略。主要通過理論內(nèi)容的講授，培養(yǎng)學(xué)生從分子生物學(xué)的角度認識和了解昆蟲內(nèi)在機理以及蟲害發(fā)生的分子機制。通過學(xué)習(xí)昆蟲的分子生物學(xué)研究歷史和現(xiàn)狀，引導(dǎo)學(xué)生運用已學(xué)的普通遺傳學(xué)、普通昆蟲學(xué)和農(nóng)業(yè)昆蟲學(xué)的基本原理去思考分子生物學(xué)知識在在生態(tài)農(nóng)業(yè)、無公害生產(chǎn)和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展中的重要性。引導(dǎo)培養(yǎng)學(xué)生用綜合的方法解決農(nóng)業(yè)中蟲害防治實際問題的能力。三、課程性質(zhì)與教學(xué)目的分子昆蟲學(xué)是為植物保護專業(yè)本科開設(shè)的專業(yè)選修課。學(xué)生在學(xué)習(xí)了遺傳學(xué)、普通昆蟲學(xué)等基礎(chǔ)課和專業(yè)課之后，學(xué)習(xí)本課程。分子昆蟲學(xué)主要是一門理論教學(xué)課程，是運用分子生物學(xué)的基本原理，研究昆蟲進化、發(fā)育及危害農(nóng)業(yè)的內(nèi)在機制和發(fā)生發(fā)展規(guī)律，以及防治的學(xué)科。因此在理論知識教學(xué)方面，自始至終都要將具體分子生物學(xué)與基本的昆蟲行為學(xué)等結(jié)合在一起，啟發(fā)學(xué)生的思維和創(chuàng)造力，主要掌握一下知識點：分子生物學(xué)技術(shù)在昆蟲的分類和鑒定中的作用昆蟲種群生態(tài)學(xué)分子機制與昆蟲危害規(guī)律的關(guān)系昆蟲的生殖、發(fā)育、激素與免疫的分子生物學(xué)與昆蟲行為的關(guān)聯(lián)昆蟲的病原物寄生性分子生物學(xué)與生物防治的關(guān)系昆蟲抗藥性分子機制與化學(xué)防治及農(nóng)業(yè)防治之間的關(guān)系制定防治策略措施的理論依據(jù)。培養(yǎng)學(xué)生綜合分析和解決問題的能力，結(jié)合分子生物學(xué)知識，利用具體的分子水平方法和技術(shù)，建立以生態(tài)農(nóng)業(yè)為基礎(chǔ)，無公害生產(chǎn)為目標，蟲害綜合防治為保障，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的總體思路。四、教學(xué)內(nèi)容及要求第一章課程簡介與昆蟲分子生物學(xué)發(fā)展史目的與要求掌握課程的教學(xué)計劃和進度，合理安排學(xué)習(xí)時間和計劃。了解昆蟲分子生物學(xué)的發(fā)展歷史，重點了解我國昆蟲分子生物學(xué)研究的研究現(xiàn)狀和發(fā)展前景。教學(xué)內(nèi)容第一節(jié)課程介紹－教學(xué)目標和方法，教學(xué)內(nèi)容和安排掌握第二節(jié)昆蟲分子生物學(xué)發(fā)展史了解重點：從名人的研究經(jīng)歷學(xué)法則、長智慧第三節(jié)我國昆蟲分子生物學(xué)研究的研究現(xiàn)狀和發(fā)展前景了解課后練習(xí)到國內(nèi)外網(wǎng)站閱讀與昆蟲分子生物學(xué)研究相關(guān)的重大事件，了解世界頂尖科學(xué)家對研究的評價，自己也嘗試發(fā)表觀點，小組討論，提升自我的科學(xué)視野。教學(xué)方法與手段通過多媒體教學(xué)和課堂討論、使學(xué)生更直觀地了解國內(nèi)外昆蟲分子生物學(xué)研究的研究現(xiàn)狀和發(fā)展前景。第二章模式昆蟲基因組，昆蟲的分子系統(tǒng)學(xué)和進化目的與要求了解昆蟲基因組學(xué)等研究概況，分子系統(tǒng)學(xué)和進化研究的一些基本論點，昆蟲分子系統(tǒng)學(xué)的研究技術(shù)教學(xué)內(nèi)容第一節(jié)模式昆蟲基因組研究概況掌握果蠅的染色體分子遺傳學(xué)果蠅基因組蚊子基因組家蠶基因組農(nóng)業(yè)昆蟲基因組研究計劃概況第二節(jié)分子系統(tǒng)學(xué)和分子進化了解分子系統(tǒng)學(xué)分子進化同源分析和相似分析分子鐘中性進化理論第三節(jié)昆蟲分子系統(tǒng)學(xué)的研究技術(shù)了解基因組DNAmtDNA、rRNA、衛(wèi)星DNA和微衛(wèi)星DNA分子標記技術(shù)分析分子雜交技術(shù)蛋白質(zhì)電泳分子細胞學(xué)常用的分析軟件包第四節(jié)昆蟲的系統(tǒng)發(fā)育了解節(jié)肢動物系統(tǒng)發(fā)育的分子分析系統(tǒng)發(fā)育組建昆蟲綱各目的系統(tǒng)發(fā)育昆蟲分子分類和進化研究舉例分子遺傳學(xué)和物種形成課后練習(xí)熟悉各個模式昆蟲基因組數(shù)據(jù)庫的國際網(wǎng)站，復(fù)習(xí)各種分析軟件包的功能，選取分類地位上已明確昆蟲和未知的昆蟲進行深入分析和比較，利用所學(xué)的方法對昆蟲進行系統(tǒng)分類，并評估結(jié)果的正確性。同時評價這些方法在目前的應(yīng)用及解決實際問題的優(yōu)缺點。教學(xué)方法與手段通過多媒體教學(xué)和課堂討論、使學(xué)生更直觀地了解昆蟲分子系統(tǒng)學(xué)發(fā)展概況及我國昆蟲分類學(xué)研究的新動態(tài)。昆蟲生殖、發(fā)育、激素與免疫的分子生物學(xué)教學(xué)目的和要求通過學(xué)習(xí)昆蟲生殖、激素與免疫的分子生物學(xué)，從分子水平揭示昆蟲生理現(xiàn)象的本質(zhì)，了解昆蟲細胞活動、通訊和適應(yīng)環(huán)境的分子機理、昆蟲生殖調(diào)控分子機理、生殖特異性蛋白基因結(jié)構(gòu)與基因表達調(diào)控，昆蟲激素基因結(jié)構(gòu)、表達及其分子機理、昆蟲免疫的分子機理，昆蟲性外激素的行為生物學(xué)和釋放接受的分子生物學(xué)的知識體系，為以后應(yīng)用這些理論進行分子水平的昆蟲防治研究打下基礎(chǔ)。教學(xué)內(nèi)容第一節(jié)昆蟲生殖了解昆蟲卵黃蛋白及其受體昆蟲卵殼蛋白及其基因昆蟲雄性附腺分泌物第二節(jié)昆蟲的發(fā)育和激素掌握蛻皮激素保幼激素促前胸腺激素蛻殼激素滯育激素性信息素合成激活肽脂激動素第三節(jié)昆蟲免疫了解體液免疫因子寄生蜂防御寄主免疫系統(tǒng)的策略課后練習(xí)在國際網(wǎng)站上下載各種激素的基因序列和蛋白序列，進一步了解基因及激素多肽分子的功能。教學(xué)方法與手段通過多媒體教學(xué)和課堂討論使學(xué)生更直觀地了解與昆蟲生殖發(fā)育緊密相關(guān)的激素的功能，并初步了解昆蟲的免疫機制。第四章昆蟲分子種群生態(tài)學(xué)教學(xué)目的和要求了解昆蟲分子生態(tài)學(xué)在分子水平上如何探索生物、種群及其與環(huán)境的關(guān)系，了解各種分子生物學(xué)技術(shù)在昆蟲分子種群生態(tài)學(xué)的理論發(fā)展和應(yīng)用方面的研究。教學(xué)內(nèi)容第一節(jié)分子種群生態(tài)學(xué)技術(shù)及數(shù)據(jù)分析了解等位基因酶及其數(shù)據(jù)分析限制性長度多態(tài)性DNA隨機擴增多態(tài)性可變數(shù)量串聯(lián)重復(fù)序列DNA測序昆蟲分子種群生態(tài)學(xué)常用技術(shù)比較第二節(jié)昆蟲分子種群生態(tài)學(xué)研究范例了解美洲“非洲化蜜蜂”草地貪夜蛾的遺傳變異周期蟬的種群隔離和漸滲褐飛虱屬的系統(tǒng)發(fā)育及水稻褐飛虱的地理變異和“生物型”課后練習(xí)課后復(fù)習(xí)各種分子種群生態(tài)技術(shù)及數(shù)據(jù)分析的要點，進一步熟悉各種研究范例的分析過程及自由討論。教學(xué)方法與手段通過多媒體教學(xué)和課后練習(xí)使學(xué)生初步掌握分子種群生態(tài)學(xué)的研究技術(shù)。第五章昆蟲與植物相互關(guān)系的分子基礎(chǔ)教學(xué)目的和要求了解植食性昆蟲與受害植物之間相互依賴相互制約的分子機制。掌握植物次生代謝物概念、種類及其對昆蟲行為的影響，昆蟲的化學(xué)感覺機理，昆蟲與植物之間的化學(xué)通訊及化學(xué)適應(yīng)性變化。教學(xué)內(nèi)容第一節(jié)植物的次生代謝物了解次生代謝物的主要途徑次生代謝物的化學(xué)多樣性和可變性次生代謝物的主要生態(tài)學(xué)功能第二節(jié)昆蟲的化學(xué)感覺機理掌握化學(xué)感覺器嗅覺機理味覺機理第三節(jié)植物的蟲害誘導(dǎo)反應(yīng)掌握基本特性植物的蛋白酶抑制素蟲害誘導(dǎo)的植物揮發(fā)物第四節(jié)昆蟲與植物相互關(guān)系的化學(xué)通訊掌握信息化合物網(wǎng)化學(xué)通訊的協(xié)同進化課后練習(xí)課后自己搜索目前國內(nèi)外利用植物次生代謝物對農(nóng)業(yè)害蟲進行防治的成功實例，探討利用次生代謝物對農(nóng)業(yè)害蟲進行行為調(diào)控的意義，與化學(xué)防治、生物防治之間的異同。教學(xué)方法與手段通過多媒體教學(xué)和課后討論使學(xué)生初步掌握植物次生代謝物在農(nóng)業(yè)害蟲防治中的作用。昆蟲性別決定的分子生物學(xué)教學(xué)目的和要求了解昆蟲性別決定的分子生物學(xué)研究進展，熟悉目前國內(nèi)外利用不育相關(guān)的具體技術(shù)對農(nóng)業(yè)害蟲的防治思路和策略。教學(xué)內(nèi)容第一節(jié)黑腹果蠅的性別決定了解劑量補償和體細胞分化種系分化性別決定和剪接第二節(jié)昆蟲性別決定的一般模型了解第三節(jié)正常性比的胞質(zhì)扭變了解螺原體L型細菌產(chǎn)雌孤雌生殖微生物沃爾巴克氏體第四節(jié)實夜蛾屬的雜交不育了解課后練習(xí)重點掌握微生物導(dǎo)致昆蟲不育的分子機制，了解國際上利用沃爾巴克氏體使伊蚊雄性不育的技術(shù)等實際案例，以及野外釋放雄性不育昆蟲對野生昆蟲的種群替代研究成果，積極討論雄性不育技術(shù)在農(nóng)業(yè)昆蟲危害防治中的優(yōu)缺點。教學(xué)方法與手段通過多媒體教學(xué)和課后討論使學(xué)生初步利用寄生微生物導(dǎo)致昆蟲雄性不育的原理以及在農(nóng)業(yè)害蟲防治中的應(yīng)用。第七章殺蟲劑代謝抗性和靶標抗性的分子生物學(xué)教學(xué)目的和要求了解昆蟲抗藥性發(fā)生的內(nèi)在機理，熟悉與昆蟲抗藥性相關(guān)的基因的研究歷程，基因的功能及其發(fā)揮作用的模式。了解近十年的我國的主要害蟲的抗藥性發(fā)展歷程，相應(yīng)化學(xué)防治中農(nóng)藥的施用情況，分析其使用不當之處，探討抗藥性發(fā)展的各種人為因素和自然因素。教學(xué)內(nèi)容第一節(jié)農(nóng)業(yè)害蟲抗藥性的現(xiàn)狀掌握第二節(jié)代謝抗性的分子生物學(xué)研究掌握酯酶基因及其擴增P450基因及其表達調(diào)控谷胱甘肽S－轉(zhuǎn)移酶的基因及其調(diào)控第三節(jié)靶標抗性的分子生物學(xué)研究掌握乙酰膽堿酯酶的基因結(jié)構(gòu)、進化和突變擊倒抗性與鈉離子通道基因的關(guān)系r-氨基丁酸受體氯離子通道與昆蟲的抗藥性課后練習(xí)自己查詢相關(guān)資料加深了解國內(nèi)外昆蟲抗藥性分子生物學(xué)研究的新進展，強化對抗性相關(guān)基因分子生物學(xué)水平研究內(nèi)容的掌握，為今后實際開展蟲害防治措施的應(yīng)對奠定知識基礎(chǔ)。教學(xué)方法與手段通過多媒體教學(xué)和課后討論使學(xué)生了解昆蟲抗藥性發(fā)生的原因、分子機理以及目前國內(nèi)外的應(yīng)對措施。第八章昆蟲桿狀病毒的分子生物學(xué)和基因工程教學(xué)目的和要求了解目前研究較多的專門寄生昆蟲的病原微生物，重點掌握桿狀病毒的生物學(xué)特性以及對宿主昆蟲的相互作用。了解利用寄生的病原微生物研發(fā)殺蟲劑的概況，及目前此類殺蟲劑在害蟲的生物防治策略中的意義。了解生物反應(yīng)器的兩大類型，即以桿狀病毒為載體的瞬間表達生物反應(yīng)器和能整合到宿主基因組中的調(diào)節(jié)型生物反應(yīng)器；了解生物反應(yīng)器與是其他行業(yè)之間，如傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)、生命科學(xué)、醫(yī)學(xué)、藥學(xué)、食品科學(xué)、綠色化工、環(huán)境科學(xué)、新能源和新材料等領(lǐng)域之間相互關(guān)系的重要科學(xué)問題。教學(xué)內(nèi)容第一節(jié)昆蟲桿狀病毒的生活史及基因組了解桿狀病毒結(jié)構(gòu)蛋白基因桿狀病毒復(fù)制、調(diào)控有關(guān)基因桿狀病毒復(fù)制非必需功能基因第二節(jié)桿狀病毒基因的表達調(diào)控了解基因類型和啟動子結(jié)構(gòu)極早期基因的反式調(diào)控重疊RNA與轉(zhuǎn)錄調(diào)控晚期表達因子第三節(jié)桿狀病毒為載體在昆蟲細胞和蟲體表達外源基因了解原理簡介桿狀病毒表達系統(tǒng)的優(yōu)缺點啟動子的開發(fā)和轉(zhuǎn)移載體的發(fā)展重組病毒篩選新方法昆蟲細胞培養(yǎng)昆蟲生物反應(yīng)器介紹及其研究概況以幼蟲和蛹為生物反應(yīng)器生產(chǎn)外源基因產(chǎn)物表達產(chǎn)物的下游加工第四節(jié)重組桿狀病毒殺蟲劑研究進展了解擴大寄主域插入昆蟲激素基因插入JHE基因插入BT毒素基因插入蝎子毒素基因插入植物源的線粒體蛋白酶抑制劑基因病毒毒力增強子桿狀病毒載體的殺蟲劑應(yīng)用現(xiàn)狀及商業(yè)前景課后練習(xí)自己查詢相關(guān)資料了解國內(nèi)外以桿狀病毒為載體的殺蟲劑的種類，農(nóng)業(yè)防治中的應(yīng)用效果反饋；課后了解昆蟲轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品的生物安全評價管理相關(guān)資料，廣泛閱讀國內(nèi)外對桿狀病毒載體的生物反應(yīng)器的評論和爭議；自由組合小組，積極思考和探討，嘗試提出自己對21世紀生物反應(yīng)器技術(shù)應(yīng)用前景及對人類社會影響等方面的觀點和看法。教學(xué)方法與手段通過多媒體教學(xué)和課后討論使學(xué)生了解桿狀病毒為載體的殺蟲劑的應(yīng)用概況，昆蟲生物反應(yīng)器的研究進展及商業(yè)前景。轉(zhuǎn)基因抗蟲植物與轉(zhuǎn)基因昆蟲教學(xué)目的和要求學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)基因的具體方法技術(shù)，了解轉(zhuǎn)基因抗蟲植物和轉(zhuǎn)基因昆蟲的概念，國內(nèi)外轉(zhuǎn)基因抗蟲植物和轉(zhuǎn)基因昆蟲的研究進展；了解目前轉(zhuǎn)基因抗蟲植物在農(nóng)業(yè)病害防治中的應(yīng)用及存在的問題和解決途徑。教學(xué)內(nèi)容轉(zhuǎn)基因技術(shù)的理論和應(yīng)用了解轉(zhuǎn)基因技術(shù)利與弊的國際爭論了解轉(zhuǎn)基因技術(shù)在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用概況了解轉(zhuǎn)基因抗蟲植物掌握抗蟲活性物質(zhì)及其基因抗蟲目的基因的轉(zhuǎn)化途徑轉(zhuǎn)基因抗蟲植物應(yīng)用中存在的問題靶標害蟲對轉(zhuǎn)基因抗蟲作物產(chǎn)生抗性的治理策略轉(zhuǎn)基因昆蟲掌握轉(zhuǎn)基因昆蟲的概念昆蟲轉(zhuǎn)座子轉(zhuǎn)基因昆蟲的研究實例轉(zhuǎn)基因昆蟲的應(yīng)用范疇和前景課后練習(xí)自己查詢相關(guān)資料加深了解國內(nèi)外轉(zhuǎn)基因抗蟲植物和轉(zhuǎn)基因昆蟲的新進展，重點查閱國外幾家著名的農(nóng)業(yè)領(lǐng)域公司，如孟山多公司等在轉(zhuǎn)基因抗蟲植物方向的商業(yè)動態(tài)，了解轉(zhuǎn)基因抗蟲植物的推廣對于我國農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要意義，以及國際貿(mào)易競爭力的影響。自由組隊進行轉(zhuǎn)基因倫理的辯論，寫出自己對轉(zhuǎn)基因技術(shù)的利與弊的看法，為今后實際開展轉(zhuǎn)基因抗蟲植物研究的長遠策略的制定奠定知識基礎(chǔ)。教學(xué)方法與手段通過多媒體教學(xué)和課后討論使學(xué)生了解轉(zhuǎn)基因抗蟲植物和轉(zhuǎn)基因昆蟲的概念以及目前國內(nèi)外的研究進展。第十章抗體技術(shù)在昆蟲學(xué)研究中的應(yīng)用教學(xué)目的和要求結(jié)合學(xué)習(xí)醫(yī)學(xué)知識和分子生物學(xué)知識，了解抗體技術(shù)等在昆蟲學(xué)研究中的應(yīng)用。教學(xué)內(nèi)容抗體的概念及基本特點了解抗體的基本結(jié)構(gòu)特點單克隆抗體的理論基礎(chǔ)單克隆抗體的應(yīng)用多克隆抗體的制備和質(zhì)量影響因素雜交瘤技術(shù)的原理和基本流程單克隆抗體和多克隆抗體的比較單克隆抗體在昆蟲學(xué)研究中的應(yīng)用了解單克隆抗體在昆蟲分類學(xué)研究的應(yīng)用單克隆抗體在昆蟲發(fā)育生物學(xué)研究中的應(yīng)用單克隆抗體在昆蟲生理學(xué)研究中的應(yīng)用單克隆抗體在昆蟲生物化學(xué)研究中的應(yīng)用單克隆抗體在昆蟲生態(tài)學(xué)研究中的應(yīng)用單克隆抗體在昆蟲病理毒理學(xué)研究中的應(yīng)用單克隆抗體在昆蟲學(xué)研究中的應(yīng)用前景課后練習(xí)復(fù)習(xí)抗體的概念，廣泛查閱資料了解抗體技術(shù)在昆蟲研究中以及其他研究領(lǐng)域的應(yīng)用，為今后開展昆蟲分子生物學(xué)水平的研究和利用分子生物學(xué)方法技術(shù)開展農(nóng)業(yè)害蟲防治奠定知識基礎(chǔ)。教學(xué)方法與手段通過多媒體教學(xué)和課后閱讀使學(xué)生了解抗體技術(shù)在昆蟲研究中的作用，開闊今后昆蟲分子生物學(xué)實驗設(shè)計的視野。五、各教學(xué)環(huán)節(jié)學(xué)時分配理論教學(xué)內(nèi)容與學(xué)時安排教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)時數(shù)課程內(nèi)容講課習(xí)題課討論課實驗其他教學(xué)環(huán)節(jié)小計第一章課程簡介與昆蟲分子生物學(xué)發(fā)展史22第二章模式昆蟲基因組，昆蟲的分子系統(tǒng)學(xué)和進化44第三章昆蟲生殖、發(fā)育、激素與免疫的分子生物學(xué)44第四章昆蟲分子種群生態(tài)學(xué)33第五章昆蟲與植物相互關(guān)系的分子基礎(chǔ)44第六章昆蟲性別決定的分子生物學(xué)333第七章殺蟲劑代謝抗性和靶標抗性的分子生物學(xué)525第八章昆蟲桿狀病毒的分子生物學(xué)和基因工程44第九章轉(zhuǎn)基因抗蟲植物與轉(zhuǎn)基因昆蟲55第十章抗體技術(shù)在昆蟲學(xué)研究中的應(yīng)用22合計3636六、推薦教材和教學(xué)參考資源（一）教材：程家安,唐振華主編.《昆蟲分子科學(xué)》.科學(xué)出版社，2001.（二）參考書目：李典謨（著）.《昆蟲學(xué)研究動態(tài)》.北京：中國農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)出版社，2007劉同先,康樂（合著）.《昆蟲學(xué)研究：進展與展望》.北京：科學(xué)出版社，2005中國科學(xué)技術(shù)協(xié)會主編；中國昆蟲學(xué)會編著.昆蟲學(xué)學(xué)科發(fā)展報告：2008-2009.北京：中國科學(xué)技術(shù)出版社，2009李典謨

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