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学术堂整理了十五个植物景观设计方向的论文选题,供大家参考:1.郑州紫荆山公园植物群落美景度评价2.多肉植物在景观园林绿化中的应用3.南宁市彩叶植物研究概况4.合肥滨湖国家森林公园植物配置研究5.浅析园林植物病虫害现状及综合防治6.佳木斯市园林木本植物多样性与应用调查研究7.基于层次分析法的宁夏职业技术学院校园植物景观美学评价8.塔里木盆地园林工程提高植物成活率的途径9.地锦育苗及园林绿化栽培技术10.陕西关中主要城市观花树种花的观赏性状分析11.城市园林植物病虫害的特点及生态控制策略12.广西地区15种典型园林观赏植物的耐阴性及光合特性13.上海常绿树种固碳释氧和降温增湿效益研究14.南京市不同园林植物根际土壤养分和重金属富集特征15.园林道路绿化种植的配置方法探索
城市湿地植物群落构建与景观设计研究~~~~各种语言论文代写、发表、翻译、现存论文提供~~~~一、立项的背景和意义湿地(Wetland)，是地球上独特的生态系统，是陆地生态系统与水生生态系统之间的过渡性生态系统，是一种特有的土地资源和生境，是重要的物种基因宝库。国际《拉姆萨尔湿地公约》(Ramsar Converntion，伊朗1971)给地球表层湿地下的定义是：湿地(Wetland)系指不论其为天然或人工、长久或暂时之沼泽地、湿原地、泥炭地或水域地带，带有或静止、或流动、或为淡水、半咸水或咸水水体者，包括低潮时水深不超过6m的水域，并以水成土和土壤水分饱和为其主要特征。1992年1月,中国加入联合国《拉姆萨尔湿地保护公约》(LWWPC)。同时在同年6月制订的《中国21世纪议程》中,将湿地保护和合理利用列入议程并为优先项目。2000年3月,国家林业局编制并公布了《中国湿地保护行动计划》。湿地保护与利用的概念,已经从“湿地作为水禽及其栖息地”上升到新的高度,即“保护湿地,更是为了保护其独特的生态、社会和经济功能,特别是保护湿地在提供淡水资源、蓄洪防旱、控制环境污染等方面的功能和效益。”湿地由于其特殊的水文条件，支持了独特的适应此条件的生物系统，具有丰富的生物多样性和很高的自然生产力。植被(Vegetation)是湿地的显著标志，沼泽(Marshland)是湿地的主要类型。湿地与森林、海洋并称为地球的三大生态系统，是自然界最重要的生态系统之一，由湿生、沼生和水生植物、动物、微生物及其与上述生命形成有关的非生命的水、光、热、无机盐等组成，这些要素互相联系、互相制约，形成了一个动态平衡的生态系统，它具有涵养水源、调节气候、均化洪水、促淤造陆、降解污染物的功能，被称为地球之“肾”；同时由于湿地生态系统特殊的水、光、热等条件，其初级生产力高，能量积累快，成为许多重要野生水生动植物的生长栖息之地，尤其是鱼类和珍稀水禽的栖息与繁衍区域，它对保护生物多样性和为人类提供生产、生活资源方面发挥了重要作用。城市与水、城市与湿地有着不解之缘，大凡世界上的绝大多数城市都有湿地（水系），如北京的海（北海、中海和南海），上海的江（黄浦江），济南的湖（大明湖），而杭州兼具江（钱塘江）、湖（西湖）、河（运河）和溪（西溪），世界上的著名城市如纽约、东京、日内瓦、巴黎和堪培拉也是如此。但是,正由于湿地具有多种生态功能和社会经济价值以及诱人的吸引力，湿地正越来越受到人们的关注和影响。随着我国人口的增长、城市化加速和经济的快速发展,为了追求短期效益,许多地区的湿地，特别是城市湿地（Urban Wetland）正受到严重地影响，主要表现在对城市湿地盲目地开垦和侵占、工业和生活污水随意排放、湿地面积急剧减少、湿地动植物逃离和死亡、湿地生态系统严重干扰、湿地景观的破坏。城市（Urban）和城市边缘(Suburban)湿地,受城市化、工业化影响最深,破坏程度最大。如何在搞好城市建设、实现城市经济的可持续发展同时，保护、恢复和改善城市湿地的生态系统，还湿地之本来面貌，已成为城市湿地生态恢复的当务之急，也是城市规划中的当务之急，而在城市湿地生态恢复中，植被的恢复和湿地植物群落构建是最基础的，也是最被关注的，从一定意义来讲，植物群落能否得到科学地营造，直接关系到城市湿地建设和城市湿地景观构建的原动力。浙江省是我国东南沿海经济发达的省份，经济发展和人民生活水平在全国都处于前列，浙江省委、省政府提出，要提前基本实现现代化，实施“蓝天、碧水、绿地、清净”工程，建设“绿色浙江”，全面进行生态省建设，建立全面小康社会，这给园林绿化建设提出了更高的要求，生态省建设首先是绿化建设，城市湿地的绿化建设是生态省建设的客观要求和重要组成部分，本课题立足浙江，面向全国，通过对我省重要城市湿地植物群落构建的研究，提出城市湿地植物景观营造的方法和途经，保护、恢复和改善城市湿地的生态系统，改善城市湿地的景观，为中国城市边缘湿地的可持续利用做出了有益的尝试，为生态省建设和“绿色浙江”建设服务，为城市化推进服务，为全面建设小康社会服务。二、国内外研究现状和发展趋势湿地是目前国际众多学者关注的前沿研究领域，还没有形成完整的科学体系，但近年来发展得非常迅速，国内外对湿地的研究主要集中在湿地水文、湿地植物资源调查、湿地水污染、湿地分类、湿地鱼类、湿地鸟类等方面的研究。在湿地水文学研究方面：1869年，湖泊学创始人福艾专著《湖泊学专长概论》，奠定了湿地研究的开始；1923年，瑞士全国水文局领导人、日内瓦大学理学院院长兼地质学教授高莱写就的权威性《湖泊学》专著，主要对湿地水文学进行研究，专著中记载了距今100年前后的湿地水文研究深度。在湿地土壤研究方面：1979年，Cowardin等专家开始将“水成土”（hydric soil）术语引入到湿地土壤研究，20多年间，专家们对水成土的理化性质特别是其生物地球化学过程进行了深入研究。著名的有Mausbach and Richardson(1994)；Richardson et al.(1994)；Vepraskas(19994)；Hurt et al.(1998)；and Vepraskas and Sprecher(1997)；杨青、吕先国（1998）研究了湿地基底呼吸活动；白军红、余国营等（2001）利用统计学定量研究湿地土壤养分的空间异质性等。在湿地植物研究方面：1999年，朗惠卿主编《中国湿地植被》，比较全面地介绍了我国湿地植被的专著，首次全面、系统地记述了我国湿地植被的植物区系、植物生态、植物群落，并对植被分类、分布、区划以及形成、结构、演替过程、生产力与营养物循环深入探讨；2001年美国学者朱莉K.克朗克和M.修伯翰芬尼斯(Julie K.Cronk和M.Sibhan Fennessy)合作出版了《湿地植物――生物学和生态学》(Wetland plants: biology and ecology)，对湿地植物群落生态学、湿地生物化学和植物作为湿地生态完整性的进行研究；陈吉泉研究了河岸植被特征及其在生态系统和景观中的作用（1996）；汤庚国、李湘萍、谢继步等对江苏湿地植物的区系特征及其保护与利用进行研究（1997）；李湘萍、汤庚国、王定胜等研究了江苏湿地植物群落学特征及其分布和演替规律91998）；顾长明等对安徽湿地与生物多样性保护开展研究（2003）。在城市湿地研究方面：还刚刚开始，1999，陈运生对浙东湿地的古地理环境研究作了研究；杨学军、唐东芹提出了城市地区湿地生境类型的生态绿化与对策（2001）；2002，陈久和以杭州西溪湿地为例对城市边缘湿地的可持续利用进行研究。人类对城市湿地研究较迟，作为现代城市湿地生态设计的研究却是上个世纪才开始，1925年荷兰生物学家蒂济（Jaques P. Thijsse）和园艺师西普克斯（C.Sipkes）在布罗门代尔（Bloemendaal）2公倾土地上创造了一座乡土植物的的园林，种植了一些湿地植物。随着经济快速发展和城市化的加剧，环境的迅速恶化，迫使人们在考虑对于自然湿地索取同时，开始重视如何保护湿地，增加城市生物多样性，于是在上个世纪90年代初，上海率先开展了生态园林的研究，其中有一部分专门研究城市湿地。上个世纪90年代末，北京市园林科研所的陈自新和北京林业大学苏雪痕等园林专家开始进行北京城市园林绿化生态效益的研究，课题科学地分析了植物景观的生态效益，测定了近百种植物的环保效应和环境适应性，并提出了不同环境下的多种植物种植结构方式，达到了世界先进的水平，为园林环境生态设计的科学化作出了新的贡献。在理论研究突破同时，实践上也进行了大胆地尝试，广东中山岐江公园、北京土城遗址公园、杭州西湖西进等城市湿地公园建设正如火如荼地开展。但从国内外城市湿地研究来看，对城市湿地植物群落构建和定量化设计还未见报道，而这却是丰富城市生物多样性，特别是城市水生植物和城市水生动物最直接也是最基础的，我们希望通过对城市湿植物群落构建进行研究，进一步丰富城市生物多样性，改善城市湿地景观，让“地球之肾”发挥健康机能，为人类服务。参考文献1、中国花经，陈俊愉，程绪珂主编，上海文化出版社，1990╱82、中国高等植物，傅立国等主编，青岛出版社， 2000╱103、陈久和：《试论城市边缘湿地的可持续利用———以杭州西溪湿地为例》，浙江社会科学2002年第6期，第181－183页。4、余国营:《论湿地研究的若干基本科学问题》,《地理学报》2002年第2期,第25～26页。5、陈运生:《浙东湿地的古地理环境研究》,《地理科学》1999年第3期,第35～36页。6、陈桥驿．浙江地理[M]．杭州：浙江教育出版社，2001．116．7、顾长明等，安徽湿地与生物多样性保护研究，安徽农业大学学报，2003，30(3)：323－3288、汤庚国，李湘萍，谢继步，等,江苏湿地植物的区系特征及其保护与利用，南京林业大学学报，1997.21(4):47-529、江苏植物研究所．江苏植物志．南京：江苏人民出版社，197710、刘昉勋，等．江苏海岸沙生植被的研究．植物生态学与地植物学学报、1986。10（2）：115-12311、刘昉勋，等．江苏海滩植被演替的研究．植物资源与环境，1992，1(1)：13-1712、林文棣．中国海岸带林业．北京：海洋出版社、199313、陈宜瑜．中国湿地研究．长春：吉林科学出版社，199514、刘厚田．湿地生态环境．生态学杂志，1996，15(1)：75—7815、殷康前,倪晋仁.湿地研究综述.生态学报,1998,18(5):439～545.16、国家林业局等编制.中国湿地保护行动计划.北京:中国林业出版社,2000.17、陈吉泉.河岸植被特征及其在生态系统和景观中的作用.应用生态学报,1996,7(4).18、许木启,黄玉瑶.受损水域生态系统恢复与重建研究.生态学报,1998,18(5).19、李湘萍,汤庚国,王定胜等.江苏湿地植物群落学特征及其分布和演替规律.南京林业大学学报,1998,22(1).20、杨学军，唐东芹，城市地区湿地生境类型的生态绿化与对策，林业科技通讯，2001•721、Kenneth D.Konyha, Douglas T. Shaw, Kurt W. Weiler. Hydrologic design of a wetland:advantages of continuous modeling. Ecological Engineering 4(1995)99-11622、Richardson,J. L. 2001. Wetland soils:genesis,hydrology,landscapes and classification23、Cronk,J. K. and M. Siobhan Fennessy. 2001.Wetland plants:biology and ecology24、Gopal, Brij. 2000.Bo\iodiversity in wetlands:assessment,function and conservation.三、研究开发内容和技术关键1、研究内容①、城市湿地类型和湿地植物调研现状进行分析，对国内（以长江三角地区为主）主要城市湿进行较为系统的调查研究，通过目前城市湿地的景观现状、生态特色和植物应用，分析城市湿地类型的多样性和可应用湿地植物的丰富性。②、城市湿地植物群落构建研究构建城市湿地植物群落模型，研究湿地群落的安全性、稳定性、景观丰富性和美感可变性。总结出不同类型城市湿地的植物群落特色。③、城市湿地生态效益评价选择不同类型的城市湿地，测定湿地植物的生长量、光饱和点、光补偿点，建立光响应曲线，建立绿量回归方程，对城市湿地进行生态效益进行评估。④、城市湿地植物景观设计选育适合长江三角洲地区的特色湿地植物30－50种，根据测定的生长指数、光响应曲线和绿量回归方程，初步定量地开展湿地植物景观设计，克服城市湿地植物应用的随意性和设计的模糊性。⑤、城市湿地植物快繁技术研究结合长江三角洲地区，选育城市湿地特色植物8－10种，利用现代先进植物繁育技术和设施，进行快繁技术研究和产业化开发。2、技术关键①城市湿地植物群落构建。自然界的植被群落是植物经过长期自然选择和演替的结果，而人工湿地植物群落不仅受湿地植物“装配式”地模仿自然构建，还受到水位、城市负载的影响，使得群落构建可变性和复杂性。②城市湿地植物景观设计。通过生长、生态因子测定，利用生态位的原理进行城市湿地植物定量设计，因受环境影响，测定数据会有偏差，导致设计的非唯一性和不确定性，富有挑战性。目前，我们已经制定了初步研究计划和方案，吸取森林植被群落和城市陆地植物定量设计的经验，从我省城市湿地的实际出发，吸收国内外各种先进经验，通过认真测定、科学分析，结合不同类型湿地实际，解决好我们的城市湿地群落的不稳定性和景观丰富性，攻克技术难关。四、预期目标（主要技术经济指标、应用或产业化前景）1、主要技术经济指标①发表湿地相关学术论文3-5篇，城市湿地专著1本②选育城市湿地特色植物30－50种，并进行扩繁；③测定20－25种湿地植物光响应曲线和绿量回归方程；④城市湿地植物设计样板工程（示范湿地）1－2处。2、应用或产业化前景① 可以整体改善城市湿地景观的单调性和生态脆弱性；② 提高城市湿地生物多样性和功能可持续性；③ 增加城市湿地经济效益、生态效益和社会效益；④ 改善城市环境，减缓城市矛盾，提高城市的品位。本研究的产业化主要是利用湿地植物素材、造景技术、设计品牌、模型指标等进行城市湿地的植物景观设计，推广湿地植物素材、群落模型、数据指标，引导城市湿地开发和生态建设。五、研究方案、技术路线、组织方式与课题分解1、研究方案本课题根据群落理论和生态原理开展城市湿地植物群落构建，其研究方案主要包括以下三方面：①、城市湿地植物调查和指标测定②、城市湿地植物群落构建和景观设计③、城市湿地植物快繁技术研究生态效益评价2、技术路线3、组织形式(1)、项目研究体系结构和组成本项目的主要研究人员由浙江林学院园林、植物、生态等专业科研人员组成，为了使学科完整性和利于工作开展，适当邀请校外协作单位人员参加研究和样板湿地建设，共同团结、高效、严谨的课题研究组，其构成简单示意如下：城市湿地植物群落构建研究项目组织方式示意图(2)、项目实施的组织、管理、方法及步骤成立课题组，由浙江林学院蔡建国博士主持，北京林业大学博士生导师苏雪痕教授担任顾问。课题组在项目下达以后，首先召开课题组会议，明确分工、落实任务、各司其职、分头执行。在项目执行中，做到月月互通情况，半年一次汇报，一年一次汇总检查。项目研究中期全面检查，找出问题，及时寻求解决办法，保证项目研究顺利进行。项目结题，通过技术验收鉴定，达到预定的技术目标。4、课题分解子课题一：城市湿地类型和湿地植物子课题二：城市湿地植物生态效益评价子课题三：城市湿地植物群落构建和设计子课题四：城市湿地植物快繁技术研究计六、计划进度安排在项目实施年限为2005年1月－2008年12月，共3年。分步实施：1、2005年1－10月：城市湿地调研分析；湿地植物选育和引种栽培。2、2005年11月-2006年10月，城市湿地植物选择和指标测定；城市湿地植物群落模型研究。3、2006年11月-2008年5月，城市湿地植物群落构建和试点；城市湿地植物景观设计；城市植物快繁技术研究。4、2008年6月－12月，材料总结和论文撰写；课题结题和验收。七、现有工作基础和条件课题组具有较强的技术力量和基础条件。◆浙江林学院具有较强的科研力量，课题组成人员从事科研工作多年，曾主持和参与研究的项目有省科委重点课题，国家自然科学基金、省自然科学基金、省教委、省林业厅种苗站等研究项目10多项，并有多项成果获奖。浙江林学院现已有试验湿地和苗木基地，并有组织培养设备和设施齐备的温室。园林植物与观赏园艺学科是重点学科，设备先进，基础好。◆主持人蔡建国博士：师从我国园林植物开发和园林植物造景权威苏雪痕教授，从事园林植物研究10余年，曾先后主持和参与省科委、浙江省自然科学基金、省教委、省林业厅种苗站项目多项，并如期完成研究任务，主持和参加研究的成果多次获奖，先后发表论文多篇，并主持和参与安排及参与了多个良种基地、花木基地的建设工作，并使这些场均能成功建成并取得良好效果。近几年开展城市植物配置、植物优化、城镇绿化技术集成与示范等方面的科研项目，并主持完成多项城市绿化规划设计任务。◆课题组主要成员都是从事湿地植物、园林植物育种、景观生态、园林效益评估、园林设计和试验分析等教学、科研多年，对城市湿地和湿地植物较为了解。◆已完成的相关课题和成果已发表相关论文多篇，已完成和在研相关课题5个（“浙江省城市林业结构调整及优化技术研究”、“杭州市道路行道树及公共绿地树种规划”、“城市绿化观赏花木新优品种引繁与开发研究”、“滨海特色园林植物引繁与开发研究”和“农村小城镇绿化工程集成技术应用与示范研究”），完成有关规划设计项目多项。◆仪器设备城市湿地植物群落构建研究项目仪器一览表仪器名称 型 号 数 量 价格（元） 备 注照度计 ST-85 2 1860 租用负氧离子测定仪 1 16000 租用叶面积测定系统 AM-100 1 52705 租用温、湿、光照记录仪 HOBO H8系列 3 6000 租用数码相机 CANON 1 7000 已有笔记本电脑 NEC 1 15000 已有手持GPS定位仪 2 4000 已有八、经费预算预计所需的研究经费为15万元，具体见下表。城市湿地植物群落构建研究项目经费预算经费开支预 算（万元） 设备费 能源材料费 试验外协费 资料印刷费 会议及调研费2．4 1 2.8 1.2 3.6租赁费 鉴定验收费 人员经费 管理费 其他费用1 1 0 1 1
1.引言景观设计是环境设计的组成部分，大到绵延几十公里的风景区规划，小到十几平方米的庭院设计，都属于景观设计的范畴。本文的景观设计定位于城市景观设计的层次上，选择城市景观设计作为切入点，从中研究分析一般的设计要素和方法，是比较适宜的。近年来，我们生活的城市发生了很大的变化，大批的广场绿地、商业步行街、主题公园、街头小品出现在我们的视觉以内，影响着我们的感观和行为方式。而新建的住宅小区都以景观优美的园林作为卖点，影响着人们的思维和购买心理。景观设计已经不知不觉中走到了我们的周围，走近了我们的身边，并对我们施展着潜移默化的作用。你可以不到美术馆去欣赏艺术品，但你不得不在城市环境中行走，不得不在居住小区的环境中活动，它的景观视觉美感、造型形态、色彩、材质、以及在阳光下灯光下呈现出来的效果，时时会刺激你的目光，影响你的行为和心理的变化。一个有良好景观的城市环境、居住环境，为人们提供了物质功能和精神功能双重价值。“诗意的栖居”始终是人们内心的向往，而景观设计正式通过提高生活品质，提升生活品位，以人为主体，以空间环境为客体，构架着现实通向理想的桥梁。2.景观的概念景观（Landscape），什么是景观，无论是在西方还是在东方，都是一个美丽而难以说清的概念。哪怕是同一景象，不同的人都有不同的理解。景观是人类的栖息地，景观是人类的工艺品，景观是需要科学分析方法能被理解的物质系统，景观是有待解决的问题，景观是可以带来财富的资源，景观是反映社会伦理、道德和价值观念的意识形态，景观是历史，景观是美。我们可以从景观与人的物我关系与景观的艺术性、科学性、场所性及符号性入手，来认识景观。2.1 景观的视觉美的含义：外在人眼中的景象景观作为城市景象景观的设计与创造，实际上也就是创造城市、造建筑的城市。景观作为视觉审美对象的含义，经历了一些微妙的变化。第一个变化来源于文艺复兴时期对乡村土地的贪欲，即景观作为城市的延伸；其二则来源于工业革命中后期对城市的恐惧和憎恶，即景观作为对工业城市的对抗。景观作为城市的延伸和附属 人们最早注意到的景观是城市本身，“景观的视野随后从城市扩展到了乡村，是乡村也成为景观”。文艺复兴之前的欧洲封建领主制度将人束缚在君权之下，人被束缚在土地之中，大自然充满神秘和恐怖，且又为人类生活之母，对土地的眷恋和依赖，使得人如母亲襁褓之中的婴儿。城市资本主义的兴起使人从土地中解放出来，土地的价值从生活和生存所必须的使用价值，转变成为可以交换的商品和资源，人与土地第一次分离而成为城里人。新兴的城市贵族通过强大的资本勾画其理想的城市，同时不断的向乡村扩展，将其作为城市的附属。1420年前后发明的ts原理，使理想城市的模式成为一个完全几何、数学的围有围墙的图案。在几何中心是一个大的开放空间，被行政建筑所包围：国王的宫殿，法院的大楼，主教堂，监狱，财务大楼和军事中心。这样的理想城市是为行政办公及法律公正而设立的，是为了城市生活而设计的，是纯粹理想化的。理想城市模式与文艺复兴时期的绘画一样，遵循了严格的比例关系和美学原则。而景观作为城市的延伸，也被同样的审美标准来设计和建造，因此有了凡尔塞为代表的巴洛克造园。景观作为城市的逃避 景观作为视觉美的含义的第二个转变，源于工业化带来的城市环境的恶化。工业化本身是文艺复兴的成果，但是至少从19世纪下半叶开始，在欧洲和美国各大城市，城市环境极度恶化。城市作为文明和高雅的形象被彻底破坏。相反成为了丑陋和恐怖的场所，而自然原野和田园成为了逃避的场所。因此。作为审美对象的景观也从欣赏和赞美城市，转向爱恋和保护田园。因此才有以Olmsted为代表的景观设计师的出现和景观设计学的诞生。一般来说，这个诞生的时间被确认为是1863年5月；因此才有以倡导田园风光为主调的美国城市公园运动，和以保护自然原始美景为主导的美国国家公园体系；因此也才有霍华德那深得人心的田园城市和随后的田园郊区运动。2.2 景观的栖息地含义：内在人的生活体验景观是人与人、人与自然关系在大地上的烙印 每一景观都是人类居住的家，或者说是潜在的家。中国古代山水画把可居性作为画境和意境的最高标准。所谓的“山水有可行者，有可望者，有可居者，有可游者……但可行可望不如可居可游之为得”（郭熙、郭思《林泉高致》）。无论是作画还是赏画，实质上都是一种卜居的过程。也就是场所概念（place）的深层含义。这便又回到哲学家海得歌尔的栖居概念。栖居的过程实际上与自然的力量与过程相互作用，以便取得和谐的过程，大地上的景观是人类为了生存和生活而对自然的适应、改造和创造的结果。同时，栖居的过程也是建立在人与人和谐相处的过程。因此，作为栖息地的景观，是人与人，人与自然关系在大地上的烙印。景观是内在人的生活体验 景观作为人在其中生活的地方，把具体的人和具体的场所联系在一起。景观是由场所构成的，而场所的结构又是通过景观来表达的。与时间和空间的概念一样，场所是无处不在的，人离不开场所，场所是人于地球和宇宙中的立足之处，场所使无变为有，使抽象变具体，是人在冥冥之中有了一个认识和把握外界空间和认识及定位自己的出发点和终点。2.3 景观作为系统的含义：科学、客观的解读在一个景观系统中，至少存在着五个层次以上的生态关系：第一是景观与外部系统的关系，如哈尼族村寨的核心生态流是水。哀劳山中，山有多高，水有多深，高海拔将南太平洋的暖湿气流截而为雨，在被灌溉，饮用和洗涤利用之后，流到干热的红河谷地，而后蒸腾、蒸发回大气，经降雨又回到本景观之中，从而有了经久不衰的元阳梯田和山上茂密的丛林，这是全球及区域生态系统科学研究的对象。根据Lovelock的盖娅理论，大地本来是一个生命体：地表、空气、海洋和地下水等通过各种生物的物理的和化学的过程，维持着一个生命的地球。第二是景观内部各个元素之间的生态关系，即水平生态过程。来自大气的雨、雾，经过村寨上丛林的截流、涵养，成为终年不断的涓涓细流，最先被引入寨中人所共饮的蓄水池；再流经家家户户门前的洗涤池，汇入寨中和寨边的池塘，那里是耕牛沐浴和养鱼的场所，最后富含养分的水流，被引入寨子下方的层层梯田，灌溉着他们的主要作物——水稻。这种水平生态过程，包括水流、物种流、营养流与景观空间格局的关系，正是景观生态学的主要研究对象。第三种生态关系，是景观元素内部的结构与功能的关系，如丛林作为一个森林生态系统，水塘作为一个水域生态系统，梯田本身作为一个农田系统，其内部结构与物质和能量流的关系，这是一种在系统边界明确情况下的垂直生态关系，其结构是食物链和营养阶，功能是物质循环和能量流动，这是生态系统生态学的研究对象。第四种生态关系则存在于生命和环境之间，包括植物与植物个体之间与群体之间的竞争、共生关系，是生物对环境的适应，及个体与群体的进化和演替过程，这便是植物生态、动物生态、个体生态、种群生态所研究的对象。第五种生态关系则存在于人类与其环境之间的物质、营养及能量的关系，这是人类生态学所要讨论的。当然，人类本身的复杂性，包括其社会、文化、政治性以及心理因素都使得人与人、人与自然的关系变得十分复杂。已远非人类生态本身所能解决，因此又必须借助社会学、文化生态、心理学、行为学等学科对景观进行研究。城市景观作为一个生态系统，几乎包含了所有上诉生态过程，而成为城市生态学的研究对象。2.4 景观作为符号的含义：人类理想和历史的书人类是符号动物，景观是一个符号传播的媒体，是有含义的，它记载着一个地方的历史，包括自然和社会历史；讲述着动人的故事，包括美丽的或者是凄惨的故事；讲述着土地的归属，也讲述着人与土地，人与人，以及人与社会的关系，因此行万里路，如读万卷书。这本书是由符号和语言写成的，“景观具有语言的所有特征，它包含着话语中的单词和构成——形状图案、结构、材料、形态和功能。所有景观都是由这些组成的。如同单词的含义一样，景观组成的含义是潜在的，只存在于上下文中才能显示。景观语言也有方言，它可以是实用的，也可以是诗意的。海得歌尔把语言比喻成人们栖居的房子。景观语言是人类最早的语言，是人类文字及数字语言的源泉。“河出图，洛出书”固然是一个神话传说，但它却生动的说明了中国文字与数字起源于对自然景观中自然物及现象的观察和启示的过程。同文字语言一样，景观语言可以用来说，读和书写，为了生存和生活——吃、住、行、求偶和生殖，人类发明了景观语言，如同文字语言一样，景观语言是社会的产物。景观语言是为了交流信息和情感的，同时也是为了庇护和隔离的，景观语言所表达的含义只能部分地为外来者所读懂，而有很大部分只能为自己族群的人所共享，从而在交流中维护了族群内部的认同，而有效的抵御外来者的攻击。景观中的基本名词是石头、水、植物、动物和人工构筑物，他们的形态、颜色、线条和质地是形容词和状语。这些元素在空间上的不同组合，便构成了句子、文章和充满意味的书。一本关于自然的书，关于这个地方的书，以及关于景观中人的书。当然，要读懂，读者就必须要有相应的知识和文化。不同的社会文化背景的人，如同上下文关系中的景观语言一样，是有多重含义的，这都是因为人是符号的动物；而景观符号，是人类文化和理想的载体。3.景观设计的概念景观设计是指通过对环境的设计使人与自然相互协调，和谐共存。她是大工业时代的产物、科学与艺术的结晶，融合了工程和艺术、自然与人文科学的精髓，创造一个高品质的生活居住环境，帮助人们塑造一种新的生活意识，更是社会发展的趋势。3.1 景观设计所涵盖的领域景观设计具有广泛的领域，大到国土与区域规划设计，小到庭院，甚至室内的绿色空间设计；从纯自然的生态保护和恢复，到城市中心地段的空间设计，都是景观设计多涵盖的领域。以下就初步的谈一下景观设计所涵盖的领域：3.1.1城镇规划景观设计师很早就开始担当城市物质空间的规划角色，城镇规划是城市空间的中心规划。城镇规划是针对城市与乡镇的规划与设计。规划者运用区域规划技术与法规、常规规划、概念规划、土地使用研究和其他方法来确定城市地域内的布局与组织。城镇规划也涉及到“城市设计”内容，如广场、街道景观等开放空间与公共空间的发展。3.1.2场地和社区规划环境设计是景观设计专业的核心问题。涉及到居住区、商业、工业、各机构的室内空间以及公共空间等室外空间的细部设计。它把场地作为艺术研究的对象来看待，综合平衡室内与室外的软、硬表面，建筑物与植物的材料选择以及灌溉、栽培等基础设施建设和详细的构筑物的规划说明与准备等。场地规划以某一地块内的建筑和自然元素的协调与安排为基础，场地规划项目涉及单幢建筑的土地设计、办公区公园设计、购物中心或整个居住社区的地块设计等。从更大的职业范围讲，基地设计还包括基地内自然元素与人工元素的秩序性、效率性、审美性以及生态等敏感性的组织与整合。其中，基地的自然环境包括地形、植物、水系、野生动物和气候。敏感性的设计有利于减少环境压力与消耗，从而提高基地的价值。(接下面！)
多年来致力于资源环境经济学、区域经济学和人居环境学等领域的研究与实践。主要研究兴趣集中在人居环境学、旅游规划、区域经济及高等教育等领域。长期从事自然科学与社会科学之间的交叉领域研究。 2001年以来，先后主持完成国家自然科学基金项目、国家社会科学基金项目、全国教育科学基金项目、教育部人文社科项目以及湖南省杰出青年基金项目等10余项。[1] 2001年-2004年，主持完成国家自然科学基金项目“南方传统聚落景观的区域比较研究”[2] 2001年-2003年，主持完成教育部科技项目“中国传统村落景观的经济学价值研究”[3] 2003年-2005年，主持完成教育部科技项目“城镇化背景下的古镇名村保护性规划方案示范研究”[4] 2003年-2005年，主持完成国家社会科学基金项目“湘西多民族地区古城镇的历史地理学研究”[5] 2003年-2005年，主持完成中-加政府间合作项目“沿海地区生态城市社区建设与可持续发展研究[6] 2007年-2010年，主持完成国家自然科学基金项目“中国传统聚落景观群系及其景观基因图谱研究”[7] 2008年-2011年，主持完成国家重大科技支撑计划子项目“历史文化村镇保护性规划技术标准示范研究”[8] 2012年-2014年，主持湖南省自然科学基金创新群体项目——“传统聚落景观基因识别及其资源数字化开发与管理” 刘沛林先后主持完成国家自然科学基金项目、国家社会科学基金项目、全国教育科学基金项目、教育部人文社科项目以及湖南省杰出青年基金项目等10余项。主持完成昆明、衡阳、郴州、衡东、宁冈、长沙等地的区域形象策划和旅游发展规划10余项；担纲策划完成“景观规划与环境设计”方案的长沙市颐美园小区，被评为2003年长沙市优秀景观楼盘。倡议并推动了“中国历史文化名镇名村”保护政策的出台；策划并推动了中国古村镇保护与发展的《碛口宣言》的颁布；相继在国内外重要学术期刊发表资源开发、房地产策划、地区形象设计和区域管理方面的论文80余篇；获得过省部级二等以上科技成果奖4项；并获得“全国青年地理科技奖”、“湖南省青年科技奖”等学术荣誉。先后主持完成国家社会科学基金项目2项、国家自然科学基金项目2项、全国教育科学规划重点课题1项、教育部人文社科规划项目2项、省部级科研项目10余项。出版《古镇名村遗产保护与旅游开发》、《风水--中国人的环境观》等著作10部。发表中英文学术论文90余篇，其中，被《新华文摘》全文转载论文4篇、摘要1篇。研究成果获得省部级一、二等社科成果奖和教学成果奖共10项、“五个一”工程奖3项。 先后应邀到加拿大、英国、法国、德国等地讲学；香港、台湾、新加坡、日本、英国、加拿大等海内外媒体对刘沛林教授的学术成就，均有过报道与介绍。香港的《中国可持续发展》杂志2004年第5期，将刘沛林教授作为 “封面人物”，并以《刘沛林：探索诗意的栖居》为题，对其学术成就进行了介绍。
基因编辑技术，可以用于编辑动植物甚至病毒的基因。通过改变基因让其改变性状，对人来说当然是有益的，不过目前这个技术并不完善。如果人类真正的掌握了基因编辑技术，那么就相当于掌握了任何物种的生物源代码，可以随意改变其性状向人类有益的地方发展。
什么是基因编辑技术？
举个非常简单的例子，夏天的蚊子非常惹人讨厌，赶也赶不走，杀也杀不尽，而且一咬一个包，奇痒无比。那么人类就可以通过基因编辑技术，对公蚊子进行基因编辑，比如让公蚊子不孕不育，这样就会减少文字的出生率。或者利用基因编辑技术制造一种病毒，只在蚊子之间传染，感染后蚊子便不吸食人血。
再比如说基因编辑技术运用于人类，在婴儿出生前就可以采用基因编辑技术对其性状进行改变，比如说改变它的毛发基因。想要什么颜色的头发？棕色还是黑色，或者改变其皮肤的基因，黑皮肤还是黄皮肤都可以随意进行改变。只不过这项技术有违伦理道德。而且目前基因编辑技术并不成熟，并不知道经过编辑之后该物种会不会产生突变或变异从而产生不可估量的后果，所以目前人类并不敢滥用基因编辑技术。
这次获诺奖的新型基因编辑技术是什么？它的终极用途其实是医学
基因编辑技术，可以用于编辑动植物甚至病毒的基因。通过改变基因让其改变性状，对人来说当然是有益的，不过目前这个技术并不完善。如果人类真正的掌握了基因编辑技术，那么就相当于掌握了任何物种的生物源代码，可以随意改变其性状向人类有益的地方发展。
1、优点：由于基因技术在生物工程中的特殊作用，基因技术革命是继工业革命、信息革命之后对人类社会产生深远影响的一场革命。
它在基因制药、基因诊断、基因治疗等技术方面所取得的革命性成果，将极大地改变人类生命和生活的面貌。同时，基因技术所带来的商业价值无可估量。
从事此类技术研究和开发企业的发展前景无疑十分广阔。前期美国股市基因技术类股票的大幅上涨表明投资者对此类公司前途看好。我国的基因技术研究取得了不少成果，相关上市公司值得关注。
2、缺点：基因工程产品的技术含量非常高，从目的基因的取得到表达载体的构建都是十分烦琐而艰巨的工作，必须在实验室中进行大量的工作。
因此，基因工程产品的前期研究和开发投入（R&D）非常高，尤其是对细胞因子和重组药物的生产只要取得了具有高表达量的生产菌株，掌握分离和纯化技术，利用普通的发酵罐就能生产。
如大举介入生物医药领域的日本麒麟株式会社原来是啤酒生产企业，掌握了生产技术后，利用原有的发酵设备便很快在细胞因子的生产领域占有了一席之地。
扩展资料：
基因编辑已经开始应用于基础理论研究和生产应用中，这些研究和应用，有助于生命科学的许多领域，从研究植物和动物的基因功能到人类的基因治疗。下面主要介绍基因编辑在动植物上的应用。
基因编辑和牛体外胚胎培养等繁殖技术结合，允许使用合成的高度特异性的内切核酸酶直接在受精卵母细胞中进行基因组编辑。
CRISPR-Cas9进一步增加了基因编辑在动物基因靶向修饰的应用范围。CRISPR-Cas9允许通过细胞质直接注射（CDI）从而实现对哺乳动物受精卵多个靶标的一次性同时敲除（KO）。
参考资料来源：百度百科-基因技术
参考资料来源：百度百科-基因编辑
即便当前不能，以后会能的。基因编辑技术指能够让人类对目标基因进行“编辑”，实现对特定DNA片段的敲除、加入等。在过去几年中, 以ZFN (zinc-finger nucleases)和TALEN (transcription activator-like effector nucleases)为代表的序列特异性核酸酶技术以其能够高效率地进行定点基因组编辑, 在基础研究、基因治疗和遗传改良等方面展示出了巨大的潜力。而CRISPR/Cas9技术自问世以来，就有着其它基因编辑技术无可比拟的优势，技术不断改进后，更被认为能够在活细胞中最有效、最便捷地“编辑”任何基因。
基因工程技术有哪些 核酸提取和纯化凝胶电泳 分子杂交 序列分析技术 RNA干扰技术等。。。。 高中生物基因工程一共有哪些技术 基因工程又叫DNA重组技术 PCR技术 2.将目的基因导入受体细胞的技术 3.目的基因检测与鉴定的技术 其实每个操作过程都会用到一些技术，这块主要掌握基因工程的详细操作步骤，及操作注意问题 基因工程的主要应用在哪些方面 农牧业、食品工业 运用基因工程技术，不但可以培养优质、高产、抗性好的农作物及畜、禽新品种，还可以培养出具有特殊用途的动、植物。 1.转基因鱼 生长快、耐不良环境、肉质好的转基因鱼（中国）。 2.转基因牛 乳汁中含有人生长激素的转基因牛（阿根廷）。 3.转黄瓜抗青枯病基因的甜椒 4.转鱼抗寒基因的番茄 5.转黄瓜抗青枯病基因的马铃薯 6.不会引起过敏的转基因大豆 7.超级动物 导入贮藏蛋白基因的超级羊和超级小鼠 8.特殊动物 导入人基因具特殊用途的猪和小鼠 9.抗虫棉 苏云金芽胞杆菌可合成毒蛋白杀死棉铃虫，把这部分基因导入棉花的离体细胞中，再组织培养就可获得抗虫棉。 环境保护 基因工程做成的DNA探针能够十分灵敏地检测环境中的病毒、细菌等污染。 利用基因工程培育的指示生物能十分灵敏地反映环境污染的情况，却不易因环境污染而大量死亡，甚至还可以吸收和转化污染物。 基因工程做成的“超级细菌”能吞食和分解多种污染环境的物质（通常一种细菌只能分解石油中的一种烃类，用基因工程培育成功的“超级细菌”却能分解石油中的多种烃类化合物。有的还能吞食转化汞、镉等重金属，分解DDT等毒害物质。） 医学 基因作为机体内的遗传单位，不仅可以决定我们的相貌、高矮，而且它的异常会不可避免地导致各种疾病的出现。某些缺陷基因可能会遗传给后代，有些则不能。基因治疗的提出最初是针对单基因缺陷的遗传疾病，目的在于有一个正常的基因来代替缺陷基因或者来补救缺陷基因的致病因素。 用基因治病是把功能基因导入病人体内使之表达，并因表达产物——蛋白质发挥了功能使疾病得以治疗。基因治疗的结果就像给基因做了一次手术，治病治根，所以有人又把它形容为“分子外科”。 我们可以将基因治疗分为性细胞基因和体细胞基因治疗两种类型。性细胞基因治疗是在患者的性细胞中进行操作，使其后代从此再不会得这种遗传疾病。体细胞基因治疗是当前基因治疗研究的主流。但其不足之处也很明显，它并没前改变病人已有单个或多个基因缺陷的遗传背景，以致在其后代的子孙中必然还会有人要患这一疾病。 无论哪一种基因治疗，处于初期的临床试验阶段，均没有稳定的疗效和完全的安全性，这是当前基因治疗的研究现状。 可以说，在没有完全解释人类基因组的运转机制、充分了解基因调控机制和疾病的分子机理之前进行基因治疗是相当危险的。增强基因治疗的安全性，提高临床试验的严密性及合理性尤为重要。尽管基因治疗仍有许多障碍有待克服，但总的趋势是令人鼓舞的。据统计，截止1998年底，世界范围内已有373个临床法案被实施，累计3134人接受了基因转移试验，充分显示了其巨大的开发潜力及应用前景。正如基因治疗的奠基者们当初所预言的那样，基因治疗的出现将推动新世纪医学的革命性变化。 医药卫生 1.基因工程药品的生产： 许多药品的生产是从生物组织中提取的。受材料来源限制产量有限，其价格往往十分昂贵。 微生物生长迅速，容易控制，适于大规模工业化生产。若将生物合成相应药物成分的基因导入微生物细胞内，让它们产生相应的药物，不但能解决产量问题，还能大大降低生产成本。 ⑴基因工程胰岛素 胰岛素是治疗糖尿病的特效药，长期以来只能依靠从猪、牛等动物的胰腺中提取，100Kg胰腺只能提取4-5g的胰岛素，其产量之低和价格之高可想而知。 将合成的胰岛素基因导入大肠杆菌，每2000L培养液就能产生100g胰岛素！大规模工业化生产不但解决了这种比黄金还贵的药品产量...... 请问基因工程的核心技术有哪些 所谓基因工程是在分子水平上对基因进行操作的复杂技术。它是用人为的方法将所需要的某一供体生物的遗传物质——DNA大分子提取出来，在离体条件下用适当的工具酶进行切割后，把它与作为载体的DNA分子连接起来，然后与载体一起导入某一更易生长、繁殖的受体细胞中，以让外源物质在其中“安家落户”，进行正常的复制和表达，从而获得新物种的一种崭新技术。它克服了远缘杂交的不亲和障碍。 比如： 核酸凝胶电泳技术 核酸分子杂交技术 细菌转化转染技术 DNA序列分析技术 寡核苷酸合成技术 基因定点突变技术 聚合酶链反应技术 基因工程包括哪些 是，基因工程又称基因拼接技术和DNA重组技术，是以分子遗传学为理论基础，以分子生物学和微生物学的现代方法为手段，将不同来源的基因按预先设计的蓝图，在体外构建杂种DNA分子，然后导入活细胞，以改变生物原有的遗传特性、获得新品种、生产新产品。基因工程技术为基因的结构和功能的研究提供了有力的手段。 基因工程包括哪些主要内容？ 5分 基因工激分为上游技术和下游技术 上游技术：基因重组、克隆和表达的设计与构建（即重组DNA技术） 下游技术：涉及到基因工程菌或细胞的大规模培养以及基因产物的分离纯化过程。 基因工程技术包括哪些基本步骤 目的基因的提取、基因表达载体的构建、把目的基因导入受体细胞、目的基因的鉴定与检测 基因工程技术包括哪些基本步骤 基因工程的主要操作步骤包括：⑴目的基因的制备,所谓目的基因就是按照设计所需要转移的具有遗传效应的DNA片段.目的基因可以人工合成,也可以用限制性核酸内切酶从基因组中直接切割得到.⑵目的基因与克隆载体的重组,所谓克隆载体就是承载和保护目的基因带入受体细胞的运载者,如质粒,λ噬菌体,病毒等.⑶重组体转入受体细胞,所谓受体细胞就是接受外源目的基因的细胞,大肠杆菌是用得最多的原核细胞受体,另外,动物细胞、植物细胞都可作为受体细胞,把带有目的基因的重组体转入受体细胞要用到各种物理的、化学的和生物的方法.⑷克隆子的筛选和鉴定,带有目的基因的克隆子有没有组合到受体细胞的基因组中去,目的基因有没有在宿主细胞中通过转录、翻译表达出预先设计中想要得到的产物和表达产物如何分离、纯化等技术内容.
基因编辑又称基因组编辑或基因组工程是一种新兴的比较精确的能对生物体基因组特定目标基因进行修饰的一种基因工程技术。
1、针对不同
转基因技术是指利用DNA重组、转化等技术将特定的外源目的基因转移到受体生物中，并使之产生可预期的、定向的遗传改变。
基因编辑是一种新兴的比较精确的能对生物体基因组特定目标基因进行修饰的一种基因工程技术。
2、作用不同
基因编辑技术指能够让人类对目标基因进行定点“编辑”，实现对特定DNA片段的修饰。
人们通常将植物基因工程称之为“转基因技术”，所获得的产品被称为转基因植物或转基因作物，有时也使用“遗传修饰生物”或“工程作物”等名称。
3、技术不同
转基因即将人工分离、修饰后的D N A、基因导人生物细胞基因组，在导入基因表达的影响下，原有生物体的性状也会发生变化。
基因编辑依赖于经过基因工程改造的核酸酶，也称“分子剪刀”，在基因组中特定位置产生位点特异性双链断裂（DSB），诱导生物体通过非同源末端连接（NHEJ）或同源重组（HR）来修复DSB，因为这个修复过程容易出错，从而导致靶向突变。这种靶向突变就是基因编辑。
参考资料来源：百度百科-转基因技术
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细胞生物是指所有具有细胞结构的生物。这是我为大家整理的关于细胞生物学术论文，仅供参考!
细胞因子的生物学活性
关键字： 细胞因子
细胞因子具有非常广泛的生物学活性，包括促进靶细胞的增殖和分化，增强抗感染和细胞杀伤效应，促进或抑制其它细胞因子和膜表面分子的表达，促进炎症过程，影响细胞代谢等。
一、免疫细胞的调节剂
免疫细胞之间存在错综复杂的调节关系，细胞因子是传递这种调节信号必不可少的信息分子。例如在T-B细胞之间，T细胞产生IL-2、4、5、6、10、13，干扰素γ等细胞因子刺激B细胞的分化、增殖和抗体产生;而B细胞又可产生IL-12调节TH1细胞活性和TC细胞活性。在单核巨噬细胞与淋巴细胞之间，前者产生IL-1、6、8、10，干扰素α，TNF-α等细胞因子促进或抑制T、B、NK细胞功能;而淋巴细胞又产生IL-2、6、10，干扰素γ，GM-CSF，巨噬细胞移动抑制因子(MIF)等细胞因子调节单核巨噬细胞的功能。许多免疫细胞还可通过分泌细胞因子产生自身调节单核巨噬细胞的功能。许多免疫细胞还可通过分泌细胞因子产生自身调节作用。例如T细胞产生的IL-2可刺激T细胞的IL-2受体表达和进一步的IL-2分泌，TH1细胞通过产生干扰素γ抑TH2细胞的细胞因子产生。而TH2细胞又通过IL-10、IL-4和IL-13抑制TH1细胞的细胞因子产生。通过研究细胞因子的免疫 网络调节，可以更好地理解完整的免疫系统调节机制，并且有助于指导细胞因子做为生物应答调节剂(biologicalresponsemodifier’BRM)应用于临床 治疗免疫性疾病。图4-1 细胞因子与TH1、TH2的相互关系(略)
二、免疫效应分子
在免疫细胞针对抗原(特别是细胞性抗原)行使免疫效应功能时，细胞因子是其中重要效应分子之一。例如TNFα和TNFβ可直接造成肿瘤细胞的凋零(apoptosis)’使瘤细胞DNA断裂’细胞萎缩死亡;干扰素α、β、γ可干扰各种病毒在细胞内的复制，从而防止病毒扩散;LIF可直接作用于某些髓性白血病细胞，使其分化为单核细胞，丧失恶性增殖特性。另有一些细胞因子通过激活效应细胞而发挥其功能，如IL-2和IL-12刺激NK细胞与TC细胞的杀肿瘤细胞活性。与抗体和补体等其它免疫效应分子相比，细胞因子的免疫效应功能，因而在抗肿瘤、抗细胞内寄生感染、移植排斥等功能中起重要作用。
三、造血细胞刺激剂
从多能造血干细胞到成熟免疫细胞的分化发育漫长道路中，几乎每一阶段都需要有细胞因子的参与。最初研究造血干细胞是从软琼脂的半固体培养基开始的，在这种培养基中，造血干细胞分化增殖产生的大量子代细胞由于不能扩散而形成细胞簇，称之为集落，而一些刺激造血干细胞的细胞因子可明显刺激这些集落的数量和大小因而命名为集落刺激因子(CSF)。根据它们刺激的造血细胞种类不同有不同的命名，如GM-CSF、G-CSF、M-CSF、multi-CSF(IL-3)等。目前的研究表明，CSF和IL-3是作用于粒细胞系造血细胞，M-CSF作用于单核系造血细胞，此外Epo作用于红系造血细胞，IL-7作用于淋巴系造血细胞，IL-6、IL-11作用于巨核造血细胞等等。由此构成了细胞因子对造血系统的庞大控制 网络。某种细胞因子缺陷就可能导致相应细胞的缺陷，如肾性贫血病人的发病就是肾产生Epo的缺陷所致，正因如此，应用Epo 治疗这一疾病收到非常好的效果。目前多种刺激造血的细胞因子已成功地用于临床血液病，有非常好的 发展前景。
四、炎症反应的促进剂
炎症是机体对外来刺激产生的一种病理反应过程，症状表现为局部的红肿热痛，病理检查可发现有大量炎症细胞如粒细胞、巨噬细胞的局部浸润和组织坏死，在这一过程中，一些细胞因子起到重要的促进作用，如IL-1、IL-6、IL-8、TNFα等可促进炎症细胞的聚集、活化和炎症介质的释放’可直接刺激发热中枢引起全身发烧’IL-8同时还可趋化中性粒细胞到炎症部位’加重炎症症状.在许多炎症性疾病中都可检测到上述细胞因子的水平升高.用某些细胞因子给动物注射’可直接诱导某些炎症现象’这些实验充分证明细胞因子在炎症过程中的重要作用.基于上述理论研究结果’目前已开始利用细胞因子抑制剂治疗炎症性疾病’例如利用IL-1的受体拮抗剂(IL-1receptor antagonist’IL-lra)和抗TNFα抗体治疗败血性休克、类风湿关节炎等，已收到初步疗效。
五、其它
许多细胞因子除参与免疫系统的调节效应功能外，还参与非免疫系统的一些功能。例如IL-8具有促进新生血管形成的作用;M-CSF可降低血胆固醇IL-1刺激破骨细胞、软骨细胞的生长;IL-6促进肝细胞产生急性期蛋白等。这些作用为免疫系统与其它系统之间的相互调节提供了新的证据。
细胞衰老的分子生物学机制
摘要：细胞衰老(cellular aging)是细胞在其生命过程中发育到成熟后，随着时间的增加所发生的在形态结果和功能方面出现的一系列慢性进行性、退化性的变化。细胞衰老是基因与环境共同作用的结果，是细胞生命活动过程的客观规律。为研究细胞衰老分子生物学机制，本文就此展开研究。
关键词：细胞衰老;分子生物学;机制研究
细胞的衰老和死亡与个体的衰老和死亡是两个不同的概念，个体的衰老并不等于所有细胞的衰老，但是细胞的衰老又是同个体的衰老紧密相关的。细胞衰老是个体衰老的基础，个体衰老是细胞普遍衰老的过程和结果。
细胞衰老是正常环境条件下发生的功能减退，逐渐趋向死亡的现象。衰老是生界的普遍规律，细胞作为生物有机体的基本单位，也在不断地新生和衰老死亡。生物体内的绝大多数细胞，都要经过增殖、分化、衰老、死亡等几个阶段。可见细胞的衰老和死亡也是一种正常的生命现象。我们知道，生物体内每时每刻都有细胞在衰老、死亡，同时又有新增殖的细胞来代替它们。
衰老是一个过程，这一过程的长短即细胞的寿命，它随组织种类而不同，同时也受环境条件的影响。高等动物体细胞都有最大增殖能力(分裂)次数，细胞分裂一旦达到这一次数就要死亡。各种动物的细胞最大裂次数各不相同，人体细胞为50～60次。一般说来，细胞最大分裂次数与动物的平均寿命成正比。通过细胞衰老的研究可了解衰老的某些规律，对认识衰老和最终找到延缓或推迟衰老的方法都有重要意义。细胞衰老问题不仅是一个重大的生物学问题，而且是一个重大的社会问题。随着科学发展而不断阐明衰老过程，人类的平均寿命也将不断延长。但也会出现相应的社会老龄化问题以及呼吸系统疾病、心血管系统疾病、脑血管病、癌症、关节炎等老年性疾病发病率上升的问题。因此衰老问题的研究是今后生命科学研究中的一个重要课题。
1 细胞衰老的特征
科学研究表明，衰老细胞的细胞核、细胞质和细胞膜等均有明显的变化：①细胞内水分减少，体积变小，新陈代谢速度减慢;②细胞内酶的活性降低;③细胞内的色素会积累;④细胞内呼吸速度减慢，细胞核体积增大，核膜内折，染色质收缩，颜色加深。线粒体数量减少，体积增大;⑤细胞膜通透性功能改变，使物质运输功能降低。形态变化总体来说老化细胞的各种结构呈退行性变化。
衰老细胞的形态变化表现有：①核：增大、染色深、核内有包含物;②染色质：凝聚、固缩、碎裂、溶解;③质膜：粘度增加、流动性降低;④细胞质：色素积聚、空泡形成;⑤线粒体：数目减少、体积增大;⑥高尔基体：碎裂;⑦尼氏体：消失;⑧包含物：糖原减少、脂肪积聚;⑨核膜：内陷。
2 分子水平的变化
①从总体上DNA复制与转录在细胞衰老时均受抑制，但也有个别基因会异常激活，端粒DNA丢失，线粒体DNA特异性缺失，DNA氧化、断裂、缺失和交联，甲基化程度降低;②mRNA和tRNA含量降低;③蛋白质含成下降，细胞内蛋白质发生糖基化、氨甲酰化、脱氨基等修饰反应，导致蛋白质稳定性、抗原性，可消化性下降，自由基使蛋白质肽断裂，交联而变性。氨基酸由左旋变为右旋;④酶分子活性中心被氧化，金属离子Ca2+、Zn2+、Mg2+、Fe2+等丢失，酶分子的二级结构，溶解度，等电点发生改变，总的效应是酶失活;⑤不饱和脂肪酸被氧化，引起膜脂之间或与脂蛋白之间交联，膜的流动性降低。
3 细胞衰老原因
迄今为止，细胞衰老的本质尚未完全阐明，难以给明确的定义，只能根据现有的认识，从不同的角度概括细胞衰老的内涵。细胞衰老是各种细胞成分在受到内外环境的损伤作用后，因缺乏完善的修复，使“差错”积累，导致细胞衰老。根据对导致“差错”的主要因子和主导因子的认识不同，可分为不同的学说，这些学说各有其理论基础和实验证据[1]。
3.1差错学派 有以下七种学说，有代谢废物积累学说、大分子交联学说、自由基学说、体细胞突变学说、DNA损伤修复学说、端粒学说、生物分子自然交联说等。其中最主要的自由基学说和端粒学说。
3.1.1自由基学说 自由基是一类瞬时形成的含不成对电子的原子或功能基团，普遍存在于生物系统。其种类多、数量大，是活性极高的过渡态中间产物。正常细胞内存在清除自由基的防御系统，包括酶系统和非酶系统。前者如：超氧化物歧化酶(SOD)，过氧化氢酶(CAT)，谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-PX)，非酶系统有维生素E，醌类物质等电子受体。机体通过生物氧化反应为组织细胞生命活动提供能量，同时在此过程中也会产生大量活性自由基。自由基的化学性质活泼，可攻击生物体内的DNA、蛋白质和脂类等大分子物质，造成损伤，如DNA的断裂、交联、碱基羟基化。实验表明DNA中OH8dG(8-羟基-2‘-脱氧鸟苷)随着年龄的增加而增加。OH8dG完全失去碱基配对特异性，不仅OH8dG被错读，与之相邻的胞嘧啶也被错误复制。大量实验证明实，超氧化物岐化酶与抗氧化酶的活性升高能延缓机体的衰老。Sohal等(1994、1995)，将超氧化物岐化酶与过氧化氢酶基因导入果蝇，使转基因株比野生型这两种酶基因多一个拷贝，结果转基因株中酶活性显著升高，平均年龄和最高寿限有所延长。
英国学者提出的自由基理论认为自由基攻击生命大分子造成组织细胞损伤，是引起机体衰老的根本原因，也是诱发肿瘤等恶性疾病的重要起因。自由基就是一些具有不配对电子的氧分子，它们在机体内漫游，损伤任何于其接触的细胞和组织，直到遇到如维生素C、维生素E、β-胡萝卜素、OPC(原花青素)之类的生物黄酮等抗氧化剂将其中和掉或被机体产生的一些酶(如SOD)将其捕获。自由基可破坏胶原蛋白及其它结缔组织，干扰重要的生理过程，引起细胞的DNA突变。此外还可引起器官组织细胞的破坏与减少[2]。例如神经元细胞数量的明显减少，是引起老年人感觉与记忆力下降、动作迟钝及智力障碍的又一重要原因。器官组织细胞破坏或减少主要是由于自由基因突变改变了遗传信息的传递，导致蛋白质与酶的合成错误以及酶活性的降低。这些的积累，造成了器官组织细胞的老化与死亡。
生物膜上的不饱和脂肪酸易受自由基的侵袭发生过氧化反应，氧化作用对衰老有重要的影响，自由基通过对脂质的侵袭加速了细胞的衰老进程[3]。 自由基作用于免疫系统，或作用于淋巴细胞使其受损，引起老年人细胞免疫与体液免疫功能减弱，并使免疫识别力下降出现自身免疫性疾病。
3.1.2端粒学说 染色体两端有端粒，细胞分裂次数多，端粒向内延伸，正常DNA受损。
3.2遗传学派 认为衰老是遗传决定的自然演进过程，一切细胞均有内在的预定程序决定其寿命，而细胞寿命又决定种属寿命的差异，而外部因素只能使细胞寿命在限定范围内变动。
参考文献：
[1]郭齐，李玉森，陈强，等.脱氧核苷酸钠抗人肾脏细胞衰老的分子机制[J].中国老年学杂志，2013，33(15)：3688-3690.
[2]胡玉萍，吴建平.细胞衰老与相关基因的关系[J].中外健康文摘，2012，09(14)：35-37.
[3]孔德松，魏东华，张峰，等.肝纤维化进程中细胞衰老的作用及相关机制的研究进展[J].中国药理学与毒理学杂志，2012，26(05)：688-691.
应用：
一、抗虫棉花就是将苏云金芽孢杆菌中的杀虫蛋白基因转移到棉花中，从而能够专一性抑制棉铃虫发生，减少棉铃虫危害，减少农药使用，实现稳产增产、提质增效。
二、1982年，美国食品药物管理局（FDA）批准利用转基因微生物生产的人胰岛素商业化生产，是世界首例商业化应用的转基因产品。
转基因技术在工业中的应用也有长久历史，如利用转基因工程菌生产食品用酶制剂、添加剂和洗涤酶制剂等。此外，转基因技术还广泛应用于环境保护和能源领域，如污染物的生物降解以及利用转基因生物发酵燃料酒精等。
扩展资料
从转基因技术在作物育种上的应用与实践来看，随着科学技术进步，育种技术从最初的自然驯化、人工选择、人工诱变、杂交育种，逐步发展到现在的分子标记辅助育种、分子设计育种和转基因育种技术。
这一技术从一个生物体中提取结构明确、功能清楚的基因转移到另一个生物体，打破了物种界限实现基因转移，拓宽了遗传资源利用范围，更为精准、高效和可控。
参考资料来源：人民网-科普解读：转基因技术目前应用在哪些领域
基因重组 科技名词定义中文名称：基因重组 英文名称：gene recombination 定义：造成基因型变化的核酸的交换过程。包括发生在生物体内(如减数分裂中异源双链的核酸交换)和在体外环境中用人工手段使不同来源DNA重新组合的过程。 应用学科：生物化学与分子生物学（一级学科）；基因表达与调控（二级学科）基因（遗传因子）是遗传的物质基础，是DNA（脱氧核糖核酸）分子上具有遗传信息的特定核苷酸序列的总称，是具有遗传效应的DNA分子片段。基因通过复制把遗传信息传递给下一代，使后代出现与亲代相似的性状。人类大约有几万个基因，储存着生命孕育生长、凋亡过程的全部信息，通过复制、表达、修复，完成生命繁衍、细胞分裂和蛋白质合成等重要生理过程。基因是生命的密码，记录和传递着遗传信息。生物体的生、长、病、老、死等一切生命现象都与基因有关。它同时也决定着人体健康的内在因素，与人类的健康密切相关。指在生物体进行有性生殖的过程中，控制不同性状的基因重新组合 英文介绍 A gene is a set of segments of nucleic acid that contains the information necessary to produce a functional RNA product in a controlled manner. They contain regulatory regions dictating under what conditions this product is made,transcribed regions dictating the sequence of the RNA product,and/or other functional sequence regions. The physical development and phenotype of organisms can be thought of as a product of genes interacting with each other and with the environment，and genes can be considered as units of inheritance.（基因是一个包含必要的信息，在可控制的方式生产功能的RNA产物的核酸段。它们包含这个产品是在什么条件下发号施令的监管区域，转录区域发号施令RNA的产品序列，和/或其他功能序列。身体发育和生物体的表型可以想到作为一个相互交融的基因与环境的产品，可以继承的单位和基因。） 基因重组过程是由于不同DNA链的断裂和连接而产生DNA片段的交换和重新组合，形成新DNA分子的过程。 发生在生物体内基因的交换或重新组合。包括同源重组、位点特异性重组、转座作用和异常重组四大类。是生物遗传变异的一种机制。 指整段DNA在细胞内或细胞间，甚至在不同物种之间进行交换，并能在新的位置上复制、转录和翻译。在进化、繁殖、病毒感染、基因表达以致癌基因激活等过程中，基因重组都起重要作用。基因重组也归类为自然突变现象。基因工程是在试管内按人为的设计实施基因重组的技术，也称为重组DNA。 有目的的将一个个体细胞内的遗传基因转移到另一个不同性状的个体细胞内DNA分子，使之发生遗传变异的过程。来自供体的目的基因被转入受体细菌后，可进行基因产物的表达，从而获得用一般方法难以获得的产品，如胰岛素、干扰素、乙型肝炎疫苗等是通过以相应基因与大肠杆菌或酵母菌的基因重组而大量生产的。即基因重组 由于基因的独立分配或连锁基因之间的交换而在后代中出现亲代所没有的基因组合。 原核生物的基因重组有转化、转导和接合等方式。受体细胞直接吸收来自供体细胞的DNA片段，并使它整合到自己的基因组中，从而获得供体细胞部分遗传性状的现象，称为转化。通过噬菌体媒介，将供体细胞DNA片段带进受体细胞中，使后者获得前者的部分遗传性状的现象，称为转导。自然界中转导现象较普遍，可能是低等生物进化过程中产生新的基因组合的一种基本方式。供体菌和受体菌的完整细胞经直接接触而传递大段DNA遗传信息的现象，称为接合。细菌和放线菌均有接合现象。高等动植物中的基因重组通常在有性生殖过程中进行，即在性细胞成熟时发生减数分裂时同源染色体的部分遗传物 质可实现交换，导致基因重组。基因重组是杂交育种的生物学基础，对生物圈的繁荣昌盛起重要作用，也是基因工程中的关键性内容。 从广义上讲，任何造成基因型变化的基因交流过程，都叫做基因重组。而狭义的基因重组仅指涉及DNA分子内断裂—复合的基因交流。真核生物在减数分裂时，通过非同源染色体的自由组合形成各种不同的配子，雌雄配子结合产生基因型各不相同的后代，这种重组过程虽然也导致基因型的变化，但是由于它不涉及DNA分子内的断裂c复合，因此，不包括在狭义的基因重组的范围之内。 根据重组的机制和对蛋白质因子的要求不同，可以将狭义的基因重组分为三种类型，即同源重组、位点特异性重组和异常重组。同源重组的发生依赖于大范围的DNA同源序列的联会，在重组过程中，两条染色体或DNA分子相互交换对等的部分。真核生物的非姊妹染色单体的交换、细菌以及某些低等真核生物的转化、细菌的转导接合、噬菌体的重组等都属于这种类型。大肠杆菌的同源重组需要RecA蛋白，类似的蛋白质也存在于其他细菌中。位点特异性重组发生在两个DNA分子的特异位点上。它的发生依赖于小范围的DNA同源序列的联会，重组也只限于这个小范围。两个DNA分子并不交换对等的部分，有时是一个DNA分子整合到另一个DNA分子中。这种重组不需要RecA蛋白的参与。异常重组发生在顺序不相同的DNA分子间，在形成重组分子时往往依赖于DNA的复制而完成重组过程。例如，在转座过程中，转座因子从染色体的一个区段转移到另一个区段，或从一条染色体转移到另一条染色体。这种类型的重组也不需要RecA蛋白的参与。 类型基因重组是指一个基因的DNA序列是由两个或两个以上的亲本DNA组合起来的。基因重组是遗传的基本现象，病毒、原核生物和真核生物都存在基因重组现象。减数分裂可能发生基因重组。基因重组的特点是双DNA链间进行物质交换。真核生物，重组发生在减数分裂期同源染色体的非姊妹染色单体间，细菌可发生在转化或转导过程中，通常称这类重组为同源重组（homologous recombination），即只要两条DNA序列相同或接近，重组可在此序列的任何一点发生。然而在原核生物中，有时基因重组依赖于小范围的同源序列的联会，重组只限于该小范围内，只涉及特定位点的同源区，把这类重组称作位点专一性重组(site-specific recombination），此外还有一种重组方式，完全不依赖于序列间的同源性，使一段DNA序列插入另一段中，在形成重组分子时依赖于DNA复制完成重组，称此类重组为异常重组（illegitimate recombination），也称复制性重组（replicative recombination）。 自然界的基因转移和重组自然界不同物种或个体之间的基因转移和重组是经常发生的，它是基因变异和物种进化的基础。自然界的基因转移的方式有： 接合作用：当细胞与细胞、或细菌通过菌毛相互接触时，质粒DNA 就可从一个细胞（细菌）转移至另一细胞(细菌），这种类型的DNA转移称为接合作用（conjugation ）。 转化作用（transformation) 通过自动获取或人为地供给外源DNA，使细胞或培养的受体细胞获得新的遗传表型。 转导作用：当病毒从被感染的（供体）细胞释放出来、再次感染另一（受体）细胞时，发生在供体细胞与受体细胞之间的DNA转移及基因重组即为转导作用（transduction）。 转座：大多数基因在基因组内的位置是固定的，但有些基因可以从一个位置移动到另一位置。这些可移动的DNA 序列包括插入序列和转座子。由插人序列和转座子介导的基因移位或重排称为转座（transposition ）。 基因重组：在接合、转化、转导或转座过程中，不同DNA分子间发生的共价连接称基因重组。基因重组包括位点特异性的重组和同源重组两种类型。有整合酶催化的在两个DNA序列特异位点间发生的整合，产生位点特异的重组。特异重组依赖特异的DNA序列，如λ噬菌体的整和酶可识别噬菌体DNA和宿主染色体的特异靶位点，并进行选择性整合；反转录病毒整合酶识别整合反转录病毒cDNA的长末端重复序列等。另外有发生在同源序列间的同源重组，又称基本重组。同源重组依赖两分子间序列的相同或相似性，将外源DNA整合进宿主染色体。 噬菌体的基因重组历史：1936年F. M. Burnet发表了噬菌体能产生突变体的观点，其噬菌斑的外形和野生型的有明显区别，可惜未能引起重视，以致噬菌体遗传学延迟了十几年才得以建立。 1946年第11届冷泉港学术讨论会上，在宣布一基因一酶学说的胜利，及Ledernerg、Tatum细菌杂交实验报告的同时，Hershey和Luria宣布发现了噬菌体的r，h突变，Delbrück和Hershey发表了他们各自发现的噬菌体重组，这四项重大的发现分别在1958年和1969年获得了诺贝尔奖。后两项的发现有力地推动了噬菌体遗传学的发展。 噬菌体的基因重组和细菌不同，而和真核的重组十分相似。杂交是用标记不同的噬菌体之间进行。然后计算重组噬菌体占总的子代噬菌体的比例来确定重组值。一般可以选用2－4个基因差异的噬菌体来混合感染细菌。首先把不同类型的噬菌体混合起来和细菌一起涂布在固体培养基上，细菌的浓度要达到可以长成菌苔（lawn）的水平，噬菌体的浓度要很稀。每个噬菌体感染一个细菌，经过裂解周期，宿主细胞破裂后，释放出的子噬菌体又去感染周围的细菌，结果在菌苔上形成一个圆形清亮的斑，称为噬菌斑（plaque），而一个噬菌斑来自最初涂布平板时的一个噬菌体。噬菌斑的形态必须选择容易区别的，以表示噬菌体的相应表型。单个的噬菌体只能在电镜下才可观察其形态，突变引起其形态变化没有电镜是无法鉴别的，但突变影响到生活周期，会产生不同的噬菌斑，因此通过噬菌斑的观察我们很容易观察基因型的变化与重组。 Hershey等用T2噬菌体的两个不同表型特征：噬菌斑的形态和宿主范围来进行杂交。一个噬菌体的基因型是h+r，另一个噬菌体的基因型是h r+。h+表示宿主范围（hostrange），是野生型，能在E.coli B菌株上生长，r 表示快速溶菌（rapid lysis），产生的噬菌斑大，边缘清楚。h噬菌体能在E.coli B和B/2品系上生长，r+产生小而边缘模糊的噬菌斑，能产生透明的噬菌斑，而h+因只能裂解E.coli B，所以在B和B/2的混合菌上产生的噬菌斑是半透明的。 杂交时hr+和h+r混合感染E.coli B和B/2，在B和B/2混合菌苔上出现了四种噬菌斑，表明h r+ 和h+r之间有一部分染色体在B菌株的细胞中进行了重组，释放出的子噬菌体有一部分的基因型为h+r+和h r。我们利用下面的公式就可以计算出和两个位点的重组值： 重组值=（h+r++h r）/总噬菌斑数×100% 此重组值也表示两个连锁基因之间的遗传距离。 基因重组和基因突变的区别基因突变是指DNA分子发生碱基对的替换、增添和缺失而引起的基因结构的改变，从而导致遗传信息的改变。基因突变的频率很低，但能产生新的基因，对生物的进化有重要意义。发生基因突变的原因是 DNA在复制时因受内部因素和外界因素的干扰而发生差错。典型实例是镰刀形细胞贫血症。基因突变是诱变育种的理论基础。 发展基因的分离定律1866年，奥地利学者G.J.孟德尔在他的豌豆杂交实验论文中，用大写字母A、B等代表显性性状如圆粒、子叶黄色等，用小写字母a、b等代表隐性性状如皱粒、子叶绿色等。他并没有严格地区分所观察到的性状和控制这些性状的遗传因子。但是从他用这些符号所表示的杂交结果来看，这些符号正是在形式上代表着基因，而且至今在遗传学的分析中为了方便起见仍沿用它们来代表基因。 20世纪初孟德尔的工作被重新发现以后，他的定律又在许多动植物中得到验证。1909年丹麦学者W.L.约翰森提出了基因这一名词，用它来指任何一种生物中控制任何性状而其遗传规律又符合于孟德尔定律的遗传因子，并且提出基因型和表现型这样两个术语，前者是一个生物的基因成分，后者是这些基因所表现的性状。 1910年美国遗传学家兼胚胎学家T.H.摩尔根在果蝇中发现白色复眼 (white eye,W）突变型，首先说明基因可以发生突变，而且由此可以知道野生型基因W+具有使果蝇的复眼发育成为红色这一生理功能。1911年摩尔根又在果蝇的 X连锁基因白眼和短翅两品系的杂交子二代中，发现了白眼、短翅果蝇和正常的红眼长翅果蝇，首先指出位于同一染色体上的两个基因可以通过染色体交换而分处在两个同源染色体上。交换是一个普遍存在的遗传现象，不过直到40年代中期为止，还从来没有发现过交换发生在一个基因内部的现象。因此当时认为一个基因是一个功能单位，也是一个突变单位和一个交换单位。 40年代以前，对于基因的化学本质并不了解。直到1944年 O.T.埃弗里等证实肺炎双球菌的转化因子是DNA，才首次用实验证明了基因是由DNA构成。 1955年S.本泽用大肠杆菌T4噬菌体作材料，研究快速溶菌突变型rⅡ的基因精细结构，发现在一个基因内部的许多位点上可以发生突变，并且可以在这些位点之间发生交换，从而说明一个基因是一个功能单位，但并不是一个突变单位和交换单位，因为一个基因可以包括许多突变单位（突变子）和许多重组单位（重组子）（见互补作用）。 1969年J.夏皮罗等从大肠杆菌中分离到乳糖操纵子，并且使它在离体条件下进行转录，证实了一个基因可以离开染色体而独立地发挥作用，于是颗粒性的遗传概念更加确立。随着重组DNA技术和核酸的顺序分析技术的发展，对基因的认识又有了新的发展，主要是发现了重叠的基因、断裂的基因和可以移动位置的基因。 基因诊断通过使用基因芯片分析人类基因组，可找出致病的遗传基因。癌症、糖尿病等，都是遗传基因缺陷引起的疾病。医学和生物学研究人员将能在数秒钟内鉴定出最终会导致癌症等的突变基因。借助一小滴测试液，医生们能预测药物对病人的功效，可诊断出药物在治疗过程中的不良反应，还能当场鉴别出病人受到了何种细菌、病毒或其他微生物的感染。利用基因芯片分析遗传基因，将使10年后对糖尿病的确诊率达到50%以上。未来人们在体检时，由搭载基因芯片的诊断机器人对受检者取血，转瞬间体检结果便可以显示在计算机屏幕上。利用基因诊断，医疗将从千篇一律的“大众医疗”的时代，进步到依据个人遗传基因而异的“定制医疗”的时代。 种类： ①基因的自由组合：减数分裂（减Ⅰ后期）形成配子时，随着非同源染色体的自由组合，位于这些染色体上的非等位基因也自由组合。组合的结果可能产生与亲代基因型不同的个体。 ②基因的交叉互换：减Ⅰ四分体时期，同源染色体上（非姐妹染色单体）之间等位基因的交换。结果是导致染色单体上基因的重组，组合的结果可能产生与亲代基因型不同的个体。 ③重组DNA技术 （注：对转基因生物和转基因食品的安全性问题，应该用一分为二的观点看问题，用其利，避其害。中国规定对于转基因产品必须标明。） 应用（育种）：杂交育种 应用：①为生物的变异提供了丰富的来源； ②为生物的进化提供材料； ③是形成生物体多样性的重要原因之一
生命科学是通过分子遗传学为主的研究生命活动规律、生命的本质、生命的发育规律，以及各种生物之间和生物与环境之间相互关系的科学。下面是由我整理的生命科学学术论文，谢谢你的阅读。
有机化学与生命科学的关系
摘 要：有机化学在生命科学发展中起着理论基础，研究工具，阐明本质的重要作用，它们有着密切的关系。本文从有机化学的发展与生命科学，有机化学的主要研究成果与生命科学，有机化学研究的任务与生命科学，三个方面说明有机化学课程与生命科学中的关系。
关键词：有机化学;生命科学;关系
有机化学是生命科学的基础，有机化合物是构成生物体的主要物质，生物体中各种有机化合物的结构、性质以及它们在生物体内的的合成、分解、转化、代谢无不以有机化学为基础。有机化学产品正越来越多地应用于农业。如农药(杀虫剂、杀菌剂、除草剂)、植物生长调节剂、化肥、农膜等保证了农业生产;兽医药、饲料添加剂促进了畜牧业生产。要正确地使用，必须了解这些有机化合物的组成、性质和生理功能。但是，目前有些学校的生命科学专业越来约忽视有机化学课程，课时越来越少，这样对学生的进一步学习不利，比如生物化学、分子生物学等后续课程的学习。本文将从有机化学的发展与生命科学，有机化学的主要研究成果与生命科学，有机化学研究的任务与生命科学，三个方面说明有机化学课程与生命科学中的关系。希望能引起从事生命科学专业人对有机化学的重视。
1. 有机化学的发展与生命科学有密切的关系
有机化学就其最初的意义而言，是生物物质的化学。1807年，J. F. Yon Berzilius首先把从活细胞中获得的化合物命名为有机化合物。那时人们对生命现象的本质还没有认识，因而便赋予有机化合物一种神秘的色彩，许多化学家认为有机物是不可能用人工的方法合成的，它们是“生命力”所创造的。但是1828年，F. Wohler从无机物氰酸铵制得了尿素，否定了关于“生命力”的假说，可以说是化学家第一次干预了生命科学。
随后有机化学的发展主要集中在有机物的结构研究和合成方法上，较少关心它们的生物功能。尽管如此，许多化学家的研究成果还是成为了生命科学发展过程的里程碑。比如，19世纪中叶，I. Pasteur关于左旋和右旋酒石酸经典式的研究，导致70年代Vanthof和LeBel碳原子四面体构型学说的建立，它是生命分子结构不对称性的基础。E. Fischer对碳水化合物立体化学和肽合成化学的贡献是这两大类重要的生命分子化学的奠基石。20世纪50年代，A. Todd建立的核糖核酸(RNA)和脱氧核糖核酸(DNA)的化学结构，为Vatson-Crick DNA双螺旋结构的提出铺平了道路。60年代H. G. Khorana开创的磷酸二酯法合成寡核苷酸，不但证明了DNA上每三个碱基组成一个三联体密码子编码一个氨基酸从而提出了一套遗传密码，而且也开始了人工合成DNA的研究。化学家也将用化学小分子和化学工具研究生命体系。1985年H. Smith和K. Mullis发明了聚合酶链式反应(PCR)从而使分子生物学在技术上有了一个突破和飞跃。1988年SchrEiber在做靶向合成(TOS)天然产物FK506时发现FK506的结合蛋白FKBP12。1991年他们又利用小分子探针FK506和Cyclosporin发现他们可以抑制磷酸化酶神经组蛋白Calcineuin的活性。同时发现了可以生成FKBP-12-FK506神经组蛋白复合物和cyclophilin-cyclospolin-calcineulin的复合物。这些小分子同时与两个蛋白结合，而表现出的生物活性也是细胞内信号传导通路的分子基础。1992年，SchrEIber在美国《化学与工程新闻》发表了题为“用有机化学的原理探索细胞学”的论文，确信生命的过程就是生物体中化学变化过程[1-3]。
总之，有机化学理论上和实践上的成就为现代生物学的诞生和发展打下了坚实的基础。价键理论、构象学说、反应机理等成为解释生化反应的有力手段，蛋白质和核酸的组成和结构研究，顺序测定方法的建立，合成方法的创建，酶催化机制的研究，模拟酶的合成的化学模型的建立，小分子探针技术，单分子激发的技术，单分子操作的技术等重大成就，为现代生物学及生物技术开辟了道路。有机化学与生物问题的密切结合是推动生命科学发展的有力柱，也将人们对生命过程的了解提高到一个新的层次[4, 5]。
2. 一百多年来，有机化学的最高科学成果—— 诺贝尔化学奖综览
1901-2010年共110年，除去8年未授奖外，共授化学奖102项，其中有机化学方面得化学奖65项，占整个化学奖的63.7%。碳水化合物、光合作用得研究共8项;蛋白质、酶和核酸方面得研究共18项;甾族化合物、维生素和生物碱方面研究共8项;其它方面共31项。其中与生物相关的占34项。占有机化学的52.3%。由此可以看出有机化学与生命科学有着密不可分的关系。
3. 有机化学研究的任务与生命科学的关系
有机化学研究的主要任务是分离提纯、物理有机化学、合成。分离提纯即分离、提取自然界存在的各种有机物，测定它们的结构和性质，以便加以利用。物理有机化学是研究有机物结构与性质间的关系、反应经历的途径、影响反应的因素等，以便控制反应向我们需要的方向进行。合成是在确定了分子结构并对许多有机化合物的反应有相当了解的基础上，以由石油或煤焦油中取得的许多简单有机物为原料，通过各种反应，合成我们所需要的自然界存在的，或者自然界不存在的全新的有机物[6]。
3.1 有机化合物的分离提纯与生命科学
有机化学的分离提纯与生命科学的关系主要体现在两个方面，一是天然有机化学，二是分离与分析。
天然有机化学是研究动植物(包括海洋、陆地和微生物的次级代谢产物)及生物体内源性生理活性物质的有机化学。目的是希望发掘有生理活性的天然化合物，作为发展新药先导化合物，或者直接用于临床或为农业生产服务。天然有机化学的发展与国民经济有密切的联带关系，对于开发新型药物、新型农药至关重要。我国自然资源非常丰富，又有几千年传统防治疾病的经验积累，在我国大力发展天然有机化学的研究有着非常现实的意义。对内源性生理活性物质的发现及其生理活性研究，又开辟了天然有机化学研究的新领域。充分利用开发我国动植物资源包括海洋生物资源，努力开拓新的生理活性物质，为国民经济服务是天然有机化学的重要任务。
分离提纯和分析的紧密结合是有机分析的一大特点。在生命科学中也涉及到复杂系统的痕量或微量的有机物分离分析问题，比如生物活性物质的提取和分析等。气相色谱的发展是高效分离的突破口，而高效气相色谱和高效液相色谱是现代分离技术的基础。在气相色谱中新型高选择性的耐高温固定相(如手性固定相和异构体选择性分离的固定相)仍是比较活跃的研究领域。液相色谱中选择性色谱柱和选择性流动相
的应用发展是今后若干年中的主攻方面。细径柱的合理开发，多维色谱以及以色谱为主的系统分析网络将使复杂系统有机痕量物质的分离和分析跃上新的台阶。超临界流体色谱，包括毛细管柱超临界流体色谱是正在发展中的新技术。毛细管电泳是生命科学日益发展的情况下产生的新型的高效技术，在蛋白质和核酸的分离方面已显出极大的威力，是有很强发展活力的新领域。核磁共振波谱技术在谱仪性能和测量方法上有了巨大的进步，其中二维方法的发展已成为解决结构问题最主要的物理方法。NMR今后的发展趋势是如何得到更多的相关信息、简化图谱、提高检测灵敏度和发展三维核磁共振技术。质谱技术最突出的进步是新的解析电离技术的发展。随着接口技术的进步，联用技术的应用面更扩大，效果更为提高。这将使质谱成为生命科学中的一个崭新的研究手段。
3.2 物理有机化学与生命科学
物理有机化学主要是通过现代物理实验方法与理论计算方法研究有机分子结构及其物理、化学性能之间的关系，阐明有机化学的反应机理。生命科学中的物理有机化学研究，包括主——客体化学中的模拟酶催化反应，主体分子提供的微环境可控制反应，主体分子对客体分子的识别作用以及疏水亲脂作用等都是具有重要理论意义的研究领域。量子有机化学由静态向动态方向的发展是当前物理有机化学的重要组成，分子力学方法在有机分子结构与构象的研究方面有着非常乐观的发展前景。我国化学家蒋锡夔院士等发表了题为“物理有机化学前沿领域两个重要方面——有机分子簇集和自由基化学的研究”的论文，提出了可用物理有机化学方法解决生命科学的难题。
3.3 有机合成与生命科学
有机合成也与生命科学有着密切的关系。在与生命科学的联系中，金属有机化学和元素有机化学是最为活跃的领域之一。比如，有机磷化合物在农药、医药、萃取剂等方面以及有机合成化学中都有重要的应用。开展有生物活性的有机磷化合物的研究，在生命科学研究中也具有极为重要的意义。近年生物有机硅化合物以及有机硅化合物在有机合成中的应用有新的迅速发展。在基础和应用基础研究方面，硅烯、硅宾、硅的3d空轨道化学和多硅烷的研究是当今有机硅化学重要研究课题。有机硅化合物在有机合成中特别在天然有机物的合成中占有重要的地位。
无论从有机化学的发展、有机化学的研究成果和有机化学研究的任务来看，有机化学课程在生命科学中都起着理论基础，研究工具，阐明本质的重要作用。因此在生命科学中要加强有机化学的学习。
[参考文献]
[1]SchrEiber SL. Using the principle of organic chemistry ti explore cell bidogy.C&E New，1992，70：22~ 32.
[2]周晓俊，吴晖. 有机化学与生命科学. 云南师范大学学报，1998，18(1)：93-96.
[3]张礼和. 从生物有机化学到化学生物学. 化学进展，2004，16(2)：313-318.
[4]朱光美，杜灿屏. 试谈生物有机化学研究的现状与展望. 大学化学，1994.9(4)：6-8.
[5]吴毓林，陈耀叠. 探索有机体的奥秘—谈世纪交替时代的有机化学. 中国科学院院刊，1995，10(10)：215-219.
[6]汪小兰，有机化学(第四版)，高等教育出版社，2005，1-2.
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文中表示发布出了基于CS6的RNA荧光追踪技术，韩春雨他本人的科研能力是非常强的只要他的想法是正确的方向，通过不断的研究努力，一定能够得到真正可以借鉴的实验成果。
他在论文中主要是围绕着发明的一种新的基因编辑技术这个技术非常的强大，也非常的吸引人心，开发出了荧光追踪技术，而且与RNA有关是人体基因的一部分,可以看出他本人的科研能力还是比较强的。
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CRISPR/Cas系统是细菌和古菌特有的一种天然防御系统，用于抵抗病毒或外源性质粒的侵害。当外源基因入侵时，该防御系统的 CRISPR 序列会表达与入侵基因组序列相识别的 RNA，然后 CRISPR 相关酶(Cas)在序列识别处切割外源基因组DNA，从而达到防御目的。
根据Cas蛋白的特点，可将CRISPR/Cas系统分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型。Ⅰ型和Ⅲ型系统需要借助复杂的蛋白复合体发挥作用，Ⅱ型系统仅借助 Cas9蛋白和sgRNA即可对靶目标进行编辑，结构简单，操作容易，因此目前主要使用Ⅱ型CRISPR/Cas9 系统。
CRISPR/Cas自诞生以来，迅速发展，已经成为生命科学领域最耀眼、最有前景的技术。尤其是近两年，在全世界科学家的共同努力下，CRISPR/Cas相关新进展新突破不断涌现。
一、基因编辑技术的发展史
基因编辑可以分为三代，第一代：ZFN；第二代：TELEN；第三代：CRISPR/Cas。这三个基因编辑技术都利用了DNA修复机制，所以我们先来了解一下DNA修复机制（ 图1 ）。[图片上传失败...(image-8dab49-1625385468208)]
图1-NHEJ修复（左），HDR修复（右）
NHEJ（Non-homologous end joining）
非同源性末端接合
NHEJ修复机制不需要任何模版，修复蛋白直接将双股裂断的DNA末端彼此拉近，在DNA连接酶的帮助下重新接合（ 图1 ）。
HDR（Homology directed repair）
同源重组修复
当细胞核内存在与损伤DNA同源的DNA片段时，HDR才能发生。
NHEJ的机制简单又不依靠模版，因而NHEJ的活性相对于HDR高出许多。但NHEJ修复出错的概率较高，容易造成移码突变等，基因编辑正是利用了这一点（ 图1 ）。
1.ZFN的识别切割机制
融合锌指模块和FokI切割结构域形成ZFN ；以二聚体的形式靶向切割每个锌指结构；特异识别3个碱基 ；组装多个锌指结构(识别12-18bp)形成的ZFN对可特异切割基因组靶点 （ 图2 ）。
[图片上传失败...(image-3f1d8d-1625385468209)]
图2-ZFN基因编辑原理图
2.TALEN的识别切割机制
两个TALE靶向识别靶点两侧的序列；每个TALE融合一个FokI内切酶结构域；FokI通过TALE靶向形成二聚体切割靶点；设计灵活识别特异性强（ 图3 ）。
[图片上传失败...(image-6dcfc-1625385468209)]
图3-TELEN基因编辑原理图
3.CRISPR/Cas9的识别切割机制
crRNA通过碱基配对与 tracrRNA结合形成 tracrRNA/crRNA 复合物，此复合物引导核酸酶 Cas9 蛋白在与 crRNA 配对的序列靶位点剪切双链 DNA（ 图4 ）。
[图片上传失败...(image-c85235-1625385468209)]
图4-CRISPR/Cas9基因编辑原理图
ZFN、TELEN、CRISPR/Cas9比较
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图5-三种基因编辑的比较
二、CRISPR/Cas技术的介绍
CRISPR/Cas9 系统的发现
1987年，在大肠杆菌的基因组中首次发现了一个特殊的重复间隔序列——CRISPR序列，随后，在其他细菌和古菌中也发现了这一特殊序列。
2005年，发现这些CRISPR序列和噬菌体的基因序列匹配度很高，说明CRISPR 可能参与了微生物的免疫防御。
2011年，CRISPR/Cas系统的分子机制被揭示：当病毒首次入侵时，细菌会将外源基因的一段序列整合到自身的CRISPR的间隔区；病毒二次入侵时，CRISPR 转录生成 前体crRNA (pre-crRNA)， pre-crRNA 经过加工形成含有与外源基因匹配序列的crRNA，该crRNA与病毒基因组的同源序列识别后，介导 Cas 蛋白结合并切割，从而保护自身免受入侵。
2013年，发现CRISPR/Cas9系统可高效地编辑基因组。随后张锋等使用CRISPR系统成功的在人类细胞和小鼠细胞中实现了基因编辑。
从此开始，CRISPR/Cas9技术给生命科学领域带来了巨大冲击，CRISPR/Cas9相关研究成果频频登上CNS等顶级期刊，近两年更是成为诺贝尔奖热门候选。
CRISPR/Cas技术的原理
CRISPR/Cas9系统的工作原理是 crRNA（ CRISPR-derived RNA ）通过碱基配对与 tracrRNA（trans-activating RNA ）结合形成 tracrRNA/crRNA 复合物，此复合物引导核酸酶 Cas9 蛋白在与 crRNA 配对的序列靶位点剪切双链 DNA。而通过人工设计 crRNA 和 tracrRNA 这两种 RNA，改造成具有引导作用的sgRNA （single guide RNA ），从而引导 Cas9 对 DNA 的定点切割（图4）。
CRISPR/Cas技术的优势
设计简单，简明的碱基互补设计原则，识别不受基因组甲基化影响，能靶向几乎任意细胞任意序列，方便同时靶向多个靶点，切割效率高。
三、CRISPR/Cas的脱靶效应
PAM**** (Protospacer adjacent motif )
前间区序列邻近基序
PAM序列区是CRISPR/Cas9系统行使切割功能的基本条件。如果靶序列 3′端没有PAM序列，即使靶序列与sgRNA序列完全匹配，Cas9蛋白也不会切割该序列位点。 PAM序列主要影响CRISPR/Cas9的DNA切割效率。在细胞水平上，NGG介导的切割效率是最高的。
sgR****NA ****(Single guide RNA )
向导 RNA
sgRNA与目标基因组相结合的 20nt 序列区决定着 CRISPR/Cas 系统的靶向特异性。CRISPR/Cas9与靶位点识别的特异性其实主要依赖于sgRNA与靠近PAM区的10~12 bp的碱基配对，而其余远离PAM序列 8~10 bp 碱基的错配对靶位点识别的影响并不明显。目前研究结果均提示，可能靠近 PAM 的 8~14 bp 序列是决定特异性的关键，其他序列也均在不同程度上影响脱靶效应。
CRISPR/Cas9的脱靶效应给研究带来了一定程度上的不确定性，也是限制其发挥更大潜力的主要原因之一。
2017年5月30日， Nature 杂志子刊 Nature Methods 刊登了美国哥伦比亚大学研究人员的一篇文章，研究人员通过CRISPR/Cas9成功修复了导致小鼠失明的基因后，对小鼠进行全基因测序，发现修复后的小鼠基因组有超过1500个单核苷酸突变，以及超过100个位点发生大片段插入或缺失（ 图6 ）。文章的结论无疑引发了巨大震动，也给正在进行中的CRISPR/Cas9带来了不确定性。
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图6--动物体内实验中CRISPR/Cas9编辑后发生意想不到的突变
仔细分析后，发现该文章并不十分严谨，文章仅有两只小鼠作为实验组，一只作为对照组，数量不足以证明结论是否只是个例。而且单碱基突变是生物体内自然现象，不能全归于CRISPR/Cas9。整个实验只基于一个sgRNA数据，且该sgRNA特异性评分很低，造成脱靶效应也应该在预料之中（ 图7 ）。
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图7--针对 Nature Methods 文章的回应
经过一系列的研究和改进，目前CRISPR系统的脱靶性已经很低，当然，要想达到理想的状态，还有很长的路要走。
四、CRISPR/Cas技术的进展
2016年6月，张锋在 Science 发表文章，发现CRISPR/Cas13a能有切割细菌的特定RNA序列。
2016年9月，Jennifer Doudna在 Nature 发表文章，证实CRISPR/Cas13a可以用于RNA检测。
2017年2月22日，美国纪念斯隆.凯特林癌症中心（MSK）研究人员在 Nature 杂志发文，使用腺相关病毒（AAV）介导，将CRISPR/Cas9基因编辑技术应用于CAR-T疗法。该研究既解决了传统CAR-T疗法的随机整合可能存在的潜在危害，又大大降低了CAR-T细胞发生分化或癌化的风险，赋予了CAR-T技术全新的高效性、稳定性、安全性。
2017年8月2日，Shoukhrat Mitalipov在 Nature 发表长文，使用CRISPR/Cas9技术修正了植入子宫前的人类胚胎中一种和遗传性心脏病有关的变异。该研究证实了通过编辑人类胚胎进行治疗遗传病是安全可行的。值得一提的是，该成果受到了基因编辑领域大牛George Church等人的质疑。
2017年8月11日，杨璐菡等在 Science 发表文章，通过CRISPR/Cas9技术敲除猪基因组中的内源逆转录病毒（PERV）序列，并克隆出多只PERV失活小猪。向最终实现使用猪器官进行人体器官移植的终极目标迈进了一大步。
2017年9月，杂交水稻之父”袁隆平院士宣布使用CRISPR/Cas9技术敲除与镉吸收和积累相关基因的水稻育种成功。该研究从根本上解决了水稻镉污染的问题，将扭转我国部分农作物重金属超标的问题，进而改善部分人群重金属慢性中毒的问题。
2017年10月4日，张锋在 Nature 发表论文证实CRISPR/Cas13a能够在哺乳动物细胞中编辑特定的RNA。CRISPR/Cas13a能够达到RNAi相似的降低基因表达的效率，而且有更强的特异性，且对细胞内天然的转录后调控网络的影响更小。
2017年10月19日，Jennifer Doudna在 Nature 发表文章，设计了高精确性的Cas9变体—HypaCas9。该研究极大地降低了Cas9的脱靶效应，且不降低靶向切割效率。
2017年10月25日，张锋在 Science 发表文章介绍CRISPR新系统--REPAIR，可以高效的进行RNA的单碱基修复。因为不改变DNA序列，所以为通过基因编辑治疗遗传病而又不永久影响基因组提供了新可能。
2017年10月25日，哈佛大学Broad研究所的David Liu实验室在 Nature 发表长文，报道了新型腺嘌呤基因编辑器——ecTadA-dCas9，可以将A·T碱基对转换成G·C碱基对，该技术首次实现了不依赖DNA断裂即可进行基因编辑的技术，即单碱基基因编辑技术。该技术高于其它基因组编辑方法的效率，且几乎没有随机插入、删除或其它突变等不良副作用，因此为今后大范围治疗点突变遗传疾病提供了极大的便利。
五****、展望
近几年CRISPR/Cas基因编辑技术飞速发展，推广应用到了生物、医学、农业以及环境等多个领域，造就了一批批科研奇迹，尤其是在遗传病的治疗、疾病相关基因的筛查与检测、肿瘤治疗以及动植物的改造、病原微生物防治等领域有着巨大的潜力，也将深远地影响整个世界。
特别感谢：BioArt主编给予的帮助和意见以及吉满生物吴晨提供图1-图5的图片。
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时隔6年，韩春雨再次发表新论文，论文中有很多的信息都是值得关注的。比如说开发出了基于CAS6的RNA荧光追踪技术，这样的一个技术也让该论文可以在顶级的杂志上进行发表，并且也让人们更加关注韩春雨所作的生物科学相关的实验。
韩春雨是河北科技大学的副教授，同时也是硕士研究生导师.韩春雨在2016年的时候就发表过一个顶级的文章研究成果，是指发明的一种新的基因编辑技术，所以引发了强烈的关注，而且很多人都存在这一个技术是非常强的，而且也是非常吸引的。但是论文发表不代表就有相关的成果，一定要具有可重复性，所以有人就提出韩春雨的实验室无法重复的，有人也说是可以重复的，总而言之就是之前的实验成果备受争议。不过韩春雨并没有放弃，而是进行新技术的研发，开发出了基于CAS6的RNA荧光追踪技术，这样的一个系统其实还是属于基因上的编辑和追踪，而且是跟RNA有关的，也是人体中的基因部分，所以还是说明了韩春雨本人的科研能力是比较强的。
韩春雨本人可以说是处于舆论漩涡中，但是韩春雨自己的科研实力还是非常不错的，并且也能够体现出韩春雨的团队是能够继续的去进行相关的研发。只要韩春雨能够按照正确的方向，或者说自己想要研究的方向不断的努力，那么也是能够获得让更多人认可的实验成果，最终也能获得很多荣誉的。而且相关的知识科研性比较高，也只有同行来进行评判，才能够知道究竟是学术造假还是真正可以借鉴的实验成果。
科学研发的过程中必然会出现一些争议性的事情，这是很正常的。只要是有一定的科学证据是可以支撑的，那么都应该值得肯定。