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緒論：在尋找寫作靈感嗎？愛發(fā)表網(wǎng)為您精選了8篇生物學(xué)博士論文，愿這些內(nèi)容能夠啟迪您的思維，激發(fā)您的創(chuàng)作熱情，歡迎您的閱讀與分享！
植物學(xué)家不養(yǎng)植物么？鐘揚笑著解釋道：“這是對植物學(xué)家的誤解，我平時不養(yǎng)植物，那是因為在工作時我已經(jīng)最大程度地與植物親密接觸了！”鐘揚與植物親密接觸的地方正是號稱“世界屋脊”的。內(nèi)地干部一般是兩三年時間，而鐘揚入藏工作已經(jīng)十多個年頭。
鐘揚算得上是復(fù)旦大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院的一個傳奇人物。他初中剛剛畢業(yè)就考上了中科大少年班，學(xué)了5年信息科學(xué)。“畢業(yè)時我被分配到了中科院武漢植物研究所，在植物園待了15年，覺得還真找到了我喜歡的方向。但是我們當時的植物研究所只能在華中地區(qū)轉(zhuǎn)悠，于是2000年我跑到了復(fù)旦，雖說只能當一名普通教授，但畢竟在高校搞研究，想去哪兒就能去哪兒。”那時候，鐘揚原本已經(jīng)當上研究所副所長，算是干到了“副局級”，但是到復(fù)旦大學(xué)，他只能當一名普通的教授。
在復(fù)旦大學(xué)干了沒多久，鐘揚被聘為生命科學(xué)學(xué)院常務(wù)副院長。但是上海的生物多樣性在全國排名最末，作為植物學(xué)家，擁有超過兩千種特有植物的青藏高原深深吸引著鐘揚。2001年，他自己聯(lián)系上大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)，表示愿意到藏大來進行高原生物信息學(xué)研究。就這樣，鐘揚放棄在復(fù)旦的副院長職務(wù)，開始在大學(xué)兼任教授，沒有任何額外的待遇。
一段時間后，鐘揚發(fā)現(xiàn)，在做科研，不能采取一般的學(xué)院式研究方法，僅靠夏季一個季節(jié)的工作是不可能取得高水平研究成果的。鐘揚得出了自己的結(jié)論：“我們要做的，應(yīng)該是開展長期性的、系統(tǒng)性的野外調(diào)查與室內(nèi)試驗相結(jié)合的研究。”
2003年，鐘揚和大學(xué)瓊次仁副教授合作申報的國家自然科學(xué)基金項目――“大花紅景天的居群分布、化學(xué)成分變化及地理信息系統(tǒng)研究”獲得成功。那時，整個大學(xué)都沸騰了，這是這所大學(xué)歷史上第一次獲得國家自然科學(xué)基金項目！
扎西次仁是鐘揚在復(fù)旦指導(dǎo)的一個藏族植物學(xué)博士生，在確定了“巨柏保護的遺傳學(xué)研究”博士論文課題后，師徒倆用三年時間在藏東南地區(qū)沿雅魯藏布江兩岸調(diào)查巨柏的分布與生存狀況，直至將現(xiàn)存的3萬余棵巨柏登記在冊，并對其野生種群――標記分析。鐘揚說：“我時常教育自己的學(xué)生，最好的植物學(xué)研究一定不是坐在邯鄲路的辦公室里做出來的。”
如今，鐘揚每年在大學(xué)工作至少150天。十多年來，從藏北高原到藏南谷地，從阿里無人區(qū)到滾滾流淌的雅魯藏布江邊，到處都留下了鐘揚忙碌的身影。不管多么危險，只要能對科研有幫助，他都會去。
辛彥和大多數(shù)同齡人一樣，有著上山下鄉(xiāng)的經(jīng)歷，廣闊天地的錘煉造就了她敢于面對困難和百折不撓的性格。天資聰穎的她1978年參加高考，幸運地來到了中國醫(yī)科大學(xué)臨床醫(yī)學(xué)專業(yè)學(xué)習(xí)。入學(xué)后，她格外珍惜學(xué)習(xí)的機會，以飽滿的熱情如饑似渴地學(xué)習(xí)著，為后來在事業(yè)上的成功打下了堅實的基礎(chǔ)。1982年，她以優(yōu)異成績畢業(yè)留校。在選擇專業(yè)方向時，辛彥選擇了基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)。由于辛彥在校學(xué)習(xí)成績突出，學(xué)校推薦她到第一臨床學(xué)院腫瘤研究所工作。當時的腫瘤研究所胃癌研究室的學(xué)科帶頭人是著名腫瘤病理學(xué)專家張蔭昌教授，他正承擔(dān)著國家“六五”攻關(guān)課題的研究。胃癌是我國高發(fā)的惡性腫瘤，每年大約有16萬人死于胃癌，死亡率高居我國惡性腫瘤之首，對人民的身體健康造成巨大的危害。學(xué)校的信任，學(xué)科建設(shè)的需要和自己對研究工作特有的濃厚興趣，辛彥來到胃癌研究室開始了研究工作。從那時起至今，一干就是25年，為腫瘤病理生物學(xué)研究和臨床病理診斷，奉獻了自己的青春年華和聰明才智。
辛彥虛心地向張蔭昌教授和其他老師學(xué)習(xí)，不懂就問，踏踏實實地學(xué)瘤病理學(xué)的專業(yè)知識和臨床病理診斷技術(shù)。從常規(guī)病理診斷人手，不斷豐富著自己知識的積累。為適應(yīng)研究工作的需要，辛彥先后于1984和1991年考取了中國醫(yī)科大學(xué)腫瘤病理學(xué)專業(yè)醫(yī)學(xué)碩士研究生和醫(yī)學(xué)博士研究生。并以優(yōu)異成績畢業(yè)，獲得了相應(yīng)的學(xué)位。她所完成的畢業(yè)論文被專家認為達到國內(nèi)領(lǐng)先水平。1993年、1995年連續(xù)被破格晉升為副教授、副主任醫(yī)師和教授、主任醫(yī)師。
1993年。辛彥考取了世界衛(wèi)生組織獎學(xué)金(WHO Fellowship)。赴英國倫敦大學(xué)Chafing Cross&
Westminster
Medical
School(CXWM)組織病理學(xué)系留學(xué)，師從國際著名病理學(xué)家K?Henry教授進行胃惡性腫瘤病理生物學(xué)行為的研究，1994年11月學(xué)成回國。1995年9月，應(yīng)愛爾蘭皇家外科學(xué)院病理系主任Mary Leader教授邀請，赴都柏林在該院病理系進行胃癌相關(guān)國際合作研究工作1年。因為胃癌研究室的工作需要，她放棄了已經(jīng)再次與愛爾蘭皇家外科學(xué)院病理系簽署的工作協(xié)議，1997年回國工作。
校、院領(lǐng)導(dǎo)的支持，辛彥組建了自己的研究室――腫瘤所第四研究室，帶領(lǐng)全室同志和研究生忘我地投入到科研工作之中。經(jīng)驗的積累和不斷的學(xué)習(xí)，使她承擔(dān)起了學(xué)科帶頭人的工作，站在更高層次的辛彥沿著老一輩科學(xué)家開創(chuàng)的道路，開始了新的征程。中國醫(yī)科大學(xué)腫瘤研究所是教育部腫瘤學(xué)博士點學(xué)科和省重點學(xué)科，肩負著為我國抗腫瘤事業(yè)培養(yǎng)高層次人才的使命。辛彥教授多年來一直負責(zé)中國醫(yī)科大學(xué)碩士／博士研究生專業(yè)基礎(chǔ)課《腫瘤病理學(xué)》的全程教學(xué)工作并出色完成教學(xué)任務(wù)。
辛彥身體力行，兢兢業(yè)業(yè)，長期的工作實踐，使她深深懂得大學(xué)老師的教學(xué)是建立在科學(xué)研究的基礎(chǔ)上的，沒有深入的研究工作，就不可能有好的教學(xué)水平。因此，她在講授專業(yè)知識的同時，總是以嚴謹?shù)目茖W(xué)態(tài)度，教導(dǎo)研究生要樹立誠信、實事求是的科學(xué)作風(fēng)，注意培養(yǎng)鍛煉專業(yè)基本技能和獨立完成科學(xué)實驗的能力，結(jié)合自己的研究課題，教授同學(xué)們研究方法，以及如何選擇研究方向等問題。每年2-3月份是辛彥教授最忙的時候，為了指導(dǎo)當年畢業(yè)的研究生撰寫和修改學(xué)位論文，辛彥教授經(jīng)常在實驗室伏案工作到深夜，直到把論文修改到滿意為止。在辛彥指導(dǎo)的研究生中有2人獲得中國醫(yī)科大學(xué)優(yōu)秀碩士論文和優(yōu)秀博士論文獎勵，4人獲得中國醫(yī)科大學(xué)優(yōu)秀研究生和優(yōu)秀畢業(yè)研究生榮譽稱號。在辛彥的教授下，她的學(xué)生在科學(xué)研究方面取得了令人驕傲的成績。多年來辛彥教授指導(dǎo)的研究生在國內(nèi)外本專業(yè)核心雜志共60余篇，其中SCI收錄10篇；2名研究生獲得國家自然科學(xué)基金青年基金課題的資助；1名博士研究生作為第一負責(zé)人獲得遼寧省科技進步一等獎；2名出站的博士后目前都擔(dān)任所在科室的主任，成為學(xué)有所成、脫穎而出的中青年學(xué)科帶頭人。目前辛彥指導(dǎo)的已畢業(yè)的研究生均在國內(nèi)腫瘤臨床、腫瘤病理診斷及科研工作中努力工作，積極為我國癌癥的防治事業(yè)奉獻著他們的青春和汗水，不斷成長進步。看到自己培養(yǎng)的研究生們已經(jīng)成才，辛彥由衷地感到欣慰。
近年來，作為研究生導(dǎo)師，辛彥招收指導(dǎo)腫瘤病理學(xué)專業(yè)碩士研究生20名、博士研究生15名、博士后2名，為我國抗癌事業(yè)培養(yǎng)了一批優(yōu)秀的腫瘤病理學(xué)專業(yè)人才。辛彥常這樣說，“我非常幸運，搞研究是我的興趣，我能從事自己喜愛的工作，剛一畢業(yè)就能跟隨張蔭昌老師這樣的國內(nèi)外著名專家學(xué)習(xí)和一起工作，有一個明確的科研方向和國內(nèi)外很高起點的專業(yè)平臺，多么令人羨慕。”她還說“我今天所取得的成績，是站在前輩的肩膀上走過的，也是我對前輩培養(yǎng)自己的一個報答。”
辛彥從一名初出茅廬的大學(xué)生，成長為在我國腫瘤病理生物學(xué)行為及侵襲轉(zhuǎn)移機理的研究領(lǐng)域內(nèi)，科研成績突出的優(yōu)秀中青年腫瘤學(xué)專家和學(xué)科帶頭人，她付出了怎樣的努力。參加工作以來，對辛彥來說幾乎沒有節(jié)假日，實驗室就是她最衷情的“家”。她把自己所從事的研究工作當作是自己生命和生活的一部分，每天都工作在10小時以上。熟悉她的人，深深感受到她的毅力、持之以恒的韌性；不熟悉她的人，無論如何也不會相信眼前這位瘦弱的女子竟會是拿了國家大獎的科學(xué)家。
天道酬勤。辛彥用智慧和心血培育出了累累碩果，除與其他同志合作的課題外，辛彥共主持了國家自然基金《胃癌功能分類方案的確立與評估》等5項、美國CMB基金《胃癌亞臨床轉(zhuǎn)移預(yù)測的研究》、衛(wèi)生部青年基金《胃癌極其癌前病變組化功能酶譜的確立與應(yīng)用研究》等21項課題，120余篇，《scI》收錄18篇，引用75次，多篇被《BA》《CA》《IM》等國際著名檢索期刊收錄并被同行引用，參編《胃癌》專著1部。這些課題有的已經(jīng)完成，有的尚在研究中。
生物界面是指細胞與固體材料表面接觸所形成的有生物和化學(xué)活性的界面，所進行的研究是化學(xué)、生物學(xué)、材料科學(xué)與醫(yī)學(xué)等交叉的前沿學(xué)科。有科學(xué)家指出，“與細胞相互作用的材料的表面化學(xué)工程是一個極具挑戰(zhàn)且迫切的世界性難題”。細胞與人造材料之間的生物界面科學(xué)的發(fā)展將密切關(guān)系著人類的健康和持續(xù)發(fā)展，將能夠顯著的降低與生物技術(shù)、組織工程及細胞基診療相關(guān)的醫(yī)學(xué)應(yīng)用中的危險。
近年來中科院化學(xué)研究所王樹濤教授一直從事細胞粘附生物界面化學(xué)的研究，在生物界面的構(gòu)筑原理與方法、細胞與固體表面特異性識別與可控粘附取得了一系列有影響的成果，并在惡性腫瘤診斷上的應(yīng)用研究方面獲得了重大突破。
出奇制勝――界面的構(gòu)筑
循環(huán)腫瘤細胞作為重要的癌癥標志物之一，它的識別檢測近年來倍受關(guān)注，然而其在血液中極低的含量（億分之一），因此通常用于細胞分選的流式細胞分選儀的靈敏度（萬分之一）遠遠不能滿足檢測的需求。當前的領(lǐng)先技術(shù)是基于免疫磁珠的細胞分離技術(shù)，但是其靈敏度低，設(shè)備昂貴，費時等缺陷，仍然不能滿足惡性腫瘤血液檢查的需求，因此細胞檢測新材料與技術(shù)的出現(xiàn)顯得尤為迫切。
基于硅納米線陣列
通過制備識別抗體修飾的硅納米線陣列，以乳腺癌細胞作為靶向細胞，王樹濤開發(fā)了特異性識別、粘附腫瘤細胞的三維微納米界面。識別抗體使得硅納米線陣列對目標癌細胞具有特異性的識別功能，同時納米線能與細胞表面的微納米偽足相互作用，二者具有相似的尺度，從而獲得了比平面結(jié)構(gòu)更強的作用力。這一工作利用微納米尺度效應(yīng)對生物界面上的細胞粘附特性進行調(diào)控，結(jié)合特異性抗體和界面納米結(jié)構(gòu)，大幅提高了界面對循環(huán)腫瘤細胞識別粘附的有效性，實現(xiàn)了腫瘤細胞的高靈敏的特異性捕獲。后來，受生物界中免疫系統(tǒng)的高選擇性識別粘附現(xiàn)象的啟發(fā)，王樹濤進一步提出了納米尺寸選擇和生物分子的識別協(xié)同效應(yīng)，建立了結(jié)構(gòu)選擇和分子識別的新的生物界面識別粘附模型。
王樹濤在此方面的研究是國際上第一個利用多尺度粘附可控的功能界面識別捕獲腫瘤細胞的例子，選擇性得到了3―4個數(shù)量級的提高。自2009年發(fā)表在Angew. Chem. Int. Ed.雜志以來，得到國內(nèi)外同行的廣泛關(guān)注，被Science Daily及國內(nèi)多家媒體進行專題新聞報道，同時被Nanomedicine做了題為“硅芯片上的納米柱增加了檢測靈敏性”專題新聞評述，指出“該技術(shù)在癌癥診斷上很有潛力，它能給醫(yī)生提供患者病情的相關(guān)信息和檢測治療的效果”。王樹濤因此獲得了2010年世界科技獎材料類提名，這在之前中國只有兩位教授獲此殊榮。
基于聚合物納米簇
自2010年回國后，與日本理研及美國加州大學(xué)的合作者合作制備了腫瘤細胞特異性抗體修飾的導(dǎo)電聚合物納米簇表面代替相對硬的硅納米線表面。研究結(jié)構(gòu)表明，相對較矮的聚合物納米簇（1―2微米）仍然取得了與較高的硅納米線（8―10微米）相當?shù)募毎禺愋宰R別粘附的結(jié)果。結(jié)果發(fā)表之后，被Science Daily等以“診斷工具：負載抗體的聚合物薄膜能捕獲腫瘤細胞”為題作了亮點介紹。
重磅出擊――粘附的研究
血液中的痕量循環(huán)腫瘤細胞的捕獲問題通過我們發(fā)展的細胞粘附界面可以解決，而如何在捕獲后將痕量的腫瘤細胞無損的釋放是難題的關(guān)鍵。通常，生物實驗室用胰蛋白酶將細胞與基底間的蛋白水解，使細胞從基底上去粘附。但是這個過程，不可避免對這些痕量的腫瘤細胞造成損壞。
針對以上問題，王樹濤設(shè)計了一個用核酸外切酶來完成高效快速釋放的細胞粘附去粘附三維納米生物界面。研究中選擇了對癌變淋巴細胞特異性識別的核酸適配體作為細胞識別和捕獲分子，將之修飾到硅納米線陣列表面。與平的表面相比，這個界面提供了一個三維的細胞接觸模式（多點接觸），酶可以多點同時切斷核酸適配體，細胞去粘附的過程變得更容易、更快速，且不對細胞本身產(chǎn)生傷害。相關(guān)結(jié)果在Adv. Mater.上發(fā)表并選為封面文章。審稿人高度評價“這一結(jié)果是非常振奮人心的，……，將引起細胞材料的相互作用領(lǐng)域的研究者極大的興趣”。之后又被Wiley出版社的MaterialViews中國等新聞報道，稱該研究提供了一個“高粘附易釋放”的細胞檢測平臺。因此，王樹濤也受到Science Publishers出版社邀請為納米醫(yī)學(xué)專著《Nanomedicine in Diagnostics》上撰寫題為“Emerging Nanotechnology for Efficient Capture of Circulating Tumor Cells”的章節(jié)。
美妙福音――腫瘤的檢測
研究表明，惡性腫瘤的死亡率與各國的國民收入成反比，低收入國家的惡性腫瘤患者死亡率一直高居不下。一個重要的原因，是癌癥診療的費用非常高，除了藥物外，其中很大一部分是檢測的費用。如何發(fā)展一個高效、便宜、簡單的腫瘤細胞檢測器件成為世界各國的關(guān)注熱點。
鑒于以上的問題，王樹濤發(fā)展了廉價、易操作的第一代基于細胞粘附界面的腫瘤細胞檢測器件――將細胞特異粘附硅納米線界面，做成尺寸規(guī)范化的檢測芯片試劑盒。操作流程非常簡單，不需要另外昂貴的設(shè)備，絕大多數(shù)的生物實驗室或醫(yī)院的檢測中心都具備檢測條件；這種簡單的檢測器件在全血中的細胞識別捕獲效率在有40%左右；重要的是其細胞識別檢測時間從4―6小時縮短到2小時左右。這些優(yōu)點基本上可以滿足發(fā)展中國家普通患者做細胞基的癌癥檢測和術(shù)后監(jiān)測的需求。該成果已申請國際專利。因為其特異高效的細胞粘附特點，被Science Daily等稱作“捕蠅紙”式腫瘤細胞檢測器件。
為了進一步實現(xiàn)惡性腫瘤早期預(yù)警的目標，在第一代器件的基礎(chǔ)之上，王樹濤將微流控技術(shù)與硅納米線細胞粘附界面結(jié)合，構(gòu)筑了第二代腫瘤細胞檢測器件，實現(xiàn)了高于97%的細胞識別捕獲效率。該成果被選為當期的封面文章，同時被Nature Medicine做了題為“將癌癥從人體循環(huán)中取出的新技術(shù)”的新聞評述。目前，這種新型芯片已開始癌癥病人的臨床血液檢測嘗試，有望為癌癥早期診療提供參考。
【關(guān)鍵詞】紅樹林；內(nèi)生真菌；代謝產(chǎn)物；生物活性
Abstract:ObjectiveToisolateandscreenfungalendophyteswithantibacterialandantifungalactivitiesfrommangroveplants.MethodsTheantibacterialandantifungalactivitiestestoffungalendophytesfrommangroveplantswereusedbypaperdiscmethod.ResultsSixtystrainsofendophyticfungiwereisolatedfromAegicerascorniculatum,Excoecariaagallocha,Kandeliacandel,Bruguieragymnorrhiza,Avicenniamariana,Heritieralittoralis.Theresultoftheantibacterialandantifungalassayshowsthatthirtyfivestrainsoftheendofungi(58.3%oftotaltestedstrains)haveantibacterialactivities,theactivestrainsmostlybelongtosterilegroups(51.4%ofactivestrains),Penicillium(8.6%),Aspergillus(8.6%),Fusarium(8.6%);fortyninestrains(81.7%oftotaltestedstrains)haveantifungalactivites,mostofthembelongtosterilegroups(44.9%ofactivestrains),andGloeosporium(17.1%).ConclusionMangrovefungalendophyteswerepotentialandrichresourcesofantimicrobialcompounds,whichneedtoexplorefurther.
Keywords:mangroveplants,fungalendophytes,metabolites，bioactivity
內(nèi)生真菌(endophyte)指生活于健康植物組織內(nèi)部、不引發(fā)植物產(chǎn)生明顯病癥的一類真菌。但在植物衰老或外界刺激條件下，植物自身免疫力下降，也可能出現(xiàn)某些病癥。它們?nèi)炕虿糠稚钪芷谏钤谥参锝M織內(nèi)。這類真菌生活在植物體這一特殊生境中，不但能促進植物的生長發(fā)育［1］，提高宿主植物對生物脅迫和非生物脅迫的抵抗能力［2］，還能產(chǎn)生多種具有生物活性的次生代謝產(chǎn)物，在醫(yī)藥業(yè)、農(nóng)業(yè)的生物防治方面都顯示出重要的應(yīng)用價值［3］。
1993年,Strobel等［4］等從短葉紅豆杉(Taxusbrevifolia)的韌皮部中分離到一株能產(chǎn)紫杉醇（Taxol)的內(nèi)生真菌（Taxomycesandreanae)，受此啟發(fā),國內(nèi)外學(xué)者也相繼在其他陸生植物開展此方面的研究，并從中分離具有多種具有抗腫瘤活性、抗真菌活性、免疫抑制活性的內(nèi)生真菌［5,6］。紅樹林作為生長在熱帶和亞熱帶海灣河口潮間帶的一種特殊的生態(tài)系統(tǒng)，一直處于高鹽、頻繁的潮汐、強風(fēng)、高溫、強紫外輻射和缺氧污泥的海陸潮間帶環(huán)境［7］，其生境非常特殊，研究發(fā)現(xiàn)它們自身許多成分也具有抗菌、抗病毒和抗腫瘤等藥用價值［8］。它們的內(nèi)生真菌同時又具有海洋微生物的特點，這也使得紅樹林內(nèi)生真菌具有獨特的代謝途徑和遺傳背景，其種類和產(chǎn)物化學(xué)類型多樣性也比較豐富，因此有可能從中發(fā)現(xiàn)一些新的真菌種類和新的代謝產(chǎn)物。本研究對深圳福田紅樹林自然保護區(qū)的6種紅樹林的內(nèi)生真菌進行了較為系統(tǒng)的分離，并從中篩選具有抗菌活性的菌株，為開發(fā)新的抗菌藥物提供基礎(chǔ)。
1材料與方法
1.1植物樣品來源
在深圳福田紅樹林保護區(qū)采集桐花樹（Aegicerascorniculatum）、海漆（Excoecariaagallocha）、秋茄（Kandeliacandel）、木欖（Bruguieragymnorrhiza）、白骨壤（Avicenniamariana）、銀葉樹（Heritieralittoralis）的葉、莖、根、樹皮、氣生根等樣品，采集后放于冰盒中保存,4h內(nèi)處理樣品，進行內(nèi)生真菌的分離。
1.2培養(yǎng)基
1.2.1PDA培養(yǎng)基
馬鈴薯200g,葡萄糖20g,瓊脂15g,50％人工海水1000mL。
1.2.2真菌發(fā)酵培養(yǎng)基
2％葡萄糖，1％蛋白胨，0.5％酵母膏，50％的人工海水，pH6.5。
1.2.3LB培養(yǎng)基
稱取10g蛋白胨、5g酵母膏、10gNaCl，加蒸餾水溶解后，調(diào)pH至7.4，定容至1000mL。
1.2.4促孢培養(yǎng)基
KH2PO41g,KNO31g,MgSO4·7H2O0.5g,KCl0.5g,淀粉0.2g,葡萄糖0.2g,蔗糖0.2g,瓊脂15g,水1000mL。
1.3拮抗試驗菌株
1.3.1試驗細菌
金黃色葡萄球菌(StaphylococcusaureusNICPBP26112)，枯草芽孢桿菌(BacillussubtilusMIG1.22)、大腸桿菌(EscherichiacoliATCC8739)、青枯菌（Ralstoniadolaanacearum）分離于番茄植株。
1.3.2試驗真菌
假絲酵母菌(CandidaalbicansATCC10231)，釀酒酵母(SaccharomycescerevisiaeMIG2.34)均購自廣東省微生物研究所。新月彎孢霉(Curvularialunata)由本實驗室保存；茄絲核菌（RhizoctoniasolaniK）分離于患病番茄植株；葉枝霉(Cladosporiumherbarum)分離于患病番茄植株；尖孢鐮刀菌(Fusariumoxysporum)分離于香蕉植株。
1.4植物內(nèi)生真菌的分離
葉、葉脈、莖、樹皮（韌皮部）等樣品用自來水沖洗掉泥土，然后進行嚴格的表面消毒程序：依次浸泡在75％酒精1min，3%～5%有效氯的次氯酸鈉溶液3min，75%的酒精0.5min，然后再用無菌水沖洗3遍。晾干后，在超靜臺將其剪成約0.5cm×0.5cm左右小片。將處理好后剪成的小片鋪于PDA平板上，加入氯霉素與鏈霉素各50μg/mL抑制細菌的生長，在26℃培養(yǎng)培養(yǎng)2～3周分離內(nèi)生真菌。這些平板在第1周要每天檢查1次，然后可以3、4d檢查1次。一旦發(fā)現(xiàn)有菌絲從組織小塊長出，應(yīng)馬上將其轉(zhuǎn)接到另一新的平板上，經(jīng)幾次純化保存于PDA斜面。
1.5表面消毒效果檢查
參考文獻［9］方法觀察表面消毒效果。
1.6內(nèi)生真菌的鑒定
使用PDA培養(yǎng)基,采用載玻片法培養(yǎng)內(nèi)生真菌,根據(jù)《真菌鑒定手冊》［10］中描述的真菌形態(tài)特征進行鑒定。不產(chǎn)孢子的菌株，需使用催孢培養(yǎng)基或紫外線照射來誘導(dǎo)孢子的產(chǎn)生。仍不產(chǎn)孢者歸不產(chǎn)孢類。
1.7內(nèi)生真菌發(fā)酵及代謝物提取
分離到的紅樹林內(nèi)生真菌斜面培養(yǎng)物經(jīng)活化后分別接種至20mL真菌發(fā)酵培養(yǎng)基，26℃搖床上以190r/min的轉(zhuǎn)速培養(yǎng)7～10d，發(fā)酵結(jié)束后將發(fā)酵物冷凍干燥，再用10mL甲醇浸泡抽提1d。取甲醇提取液清液，揮發(fā)干后，用2mL甲醇溶解配成10倍濃縮液。
1.8內(nèi)生真菌代謝物抗細菌、抗真菌活性檢測
采用濾紙片法進行抗菌活性檢測:活化后的大腸桿菌、枯草芽孢桿菌、金黃色葡萄球菌與青枯菌培養(yǎng)液用無菌水稀釋至10-4，取0.1mL菌懸液（約105cfu/mL）涂布于LB平板上。用濾紙片（直徑5mm）吸取內(nèi)生真菌代謝產(chǎn)物粗提物溶液，放置于平板上，37℃培養(yǎng)1～2d，觀察抑菌圈的大小及有無。白色念球菌除取10-3稀釋液200μL涂布PDA平板外，其余均與細菌相同，并用空白濾紙片吸取甲醇溶液作為空白對照；將絲狀病原真菌接種于PDA培養(yǎng)基平板中央，在病原菌周圍放置用粗提物浸過的濾紙片，培養(yǎng)3～5d后觀察病原菌菌落生長情況，并用空白濾紙片吸取甲醇溶液作為空白對照。
2結(jié)果
2.1紅樹林內(nèi)生真菌的分離
本研究從深圳福田紅樹林保護區(qū)的6種紅樹林多個部位共分離到60株內(nèi)生真菌作為抗細菌活性和抗真菌活性的待篩菌株，并對它們進行了分類鑒定，結(jié)果見表1。從表1可以看出，分離到60株紅樹林內(nèi)生真菌包括11個屬和不產(chǎn)孢類，其中以不產(chǎn)孢類、盤長孢屬、鐮孢屬、曲霉屬為主要類群，分別占45.0％、11.7％、8.3％、8.3％。
表160株待篩菌株種類及來源（略）
Tab.1Thetaxaandoriginof60endophyticfungiwhicharescreened
2.2紅樹林內(nèi)生真菌的抗細菌活性
從表2可以看出，在60株待篩紅樹林內(nèi)生真菌中，有35株內(nèi)生真菌的代謝產(chǎn)物對一種或多種指示細菌有抑制活性，占待篩菌株的58.3％，這說明紅樹林內(nèi)生真菌存在著豐富的抗細菌資源。
2.3紅樹林內(nèi)生真菌的抗真菌活性
紅樹林內(nèi)生真菌對細菌的拮抗實驗結(jié)果見表2。從表2可以發(fā)現(xiàn)，60株待篩紅樹林內(nèi)生真菌甲醇代謝產(chǎn)物有49株（占81.7%）的代謝產(chǎn)物具有抗真菌活性；其中有42株內(nèi)生真菌的代謝產(chǎn)物對絲狀真菌具有抗性，占待側(cè)菌總數(shù)的70.0％；有22株紅樹林內(nèi)生真菌的代謝產(chǎn)物對人類皮膚深部感染病菌－假絲酵母菌有抗性，占待側(cè)菌總數(shù)的36.7％。實驗結(jié)果表明，紅樹林內(nèi)生真菌蘊藏著豐富的抗真菌活性物質(zhì)產(chǎn)生菌，是開發(fā)抗真菌藥物的潛在資源。
2.4內(nèi)生真菌抗菌活性菌株屬的分布
從表3可以看出：紅樹林內(nèi)生真菌中具抗細菌活性的菌株分布在9個屬中，其中以不產(chǎn)孢類、青霉屬、曲霉屬、鐮孢屬為主，各占活性菌株總數(shù)的51.4％、8.6％、8.6％、8.6％；紅樹林內(nèi)生真菌具抗真菌活性的菌株分布在12個屬中，以不產(chǎn)孢類（44.9％）和盤長孢屬（17.1％）為主。以上結(jié)果表明，內(nèi)生真菌抗菌活性菌株的種屬分布具有多樣性。
3討論
過去篩選產(chǎn)生抗菌物質(zhì)微生物的重點一直是土壤微生物，特別是鏈霉菌。但自20世紀60年代以來，從鏈霉菌中被重復(fù)發(fā)現(xiàn)的抗生素高達95%，篩選得到的有價值的抗生素比率逐年下降。于是人們將篩選抗菌物質(zhì)的注意力逐漸集中于其他生態(tài)系統(tǒng)的生物，尤其是那些特殊生境的微生物如海洋微生物、植物內(nèi)生菌等。近年來的研究表明,海洋微生物是新物質(zhì)的巨大寶庫，人們在海洋中找到了大量結(jié)構(gòu)新穎，且活性很強的生物活性物質(zhì)，如抗菌、抗病毒、抗腫瘤等物質(zhì)［11］；植物內(nèi)生菌作為一種特殊生境的微生物也同樣具有豐富的生物功能多樣性，在生物控制、無公害農(nóng)業(yè)和醫(yī)藥開發(fā)方面有著很好的開發(fā)前景。紅樹林作為生長在熱帶和亞熱帶海灣河口潮間帶的特殊生態(tài)系統(tǒng)，其生境非常特殊，其體內(nèi)的內(nèi)生真菌既是植物內(nèi)生菌，又具有海洋微生物的特點，這也造就了紅樹林內(nèi)生真菌具有獨特的代謝途徑和遺傳背景，因此對它們的代謝產(chǎn)物進行研究可能會有可喜的發(fā)現(xiàn)。本研究結(jié)果表明，紅樹林內(nèi)生真菌具有廣泛的抗菌活性：抗細菌活性菌株占58.3％；抗真菌活性菌株占81.7％，其中70%菌株的代謝產(chǎn)物對絲狀真菌具有抗性，36.7％對人類皮膚深部感染病菌－假絲酵母菌有抗性。內(nèi)生真菌的屬種分布和拮抗作用具有多樣性：分離到60株紅樹林內(nèi)生真菌除不產(chǎn)孢類外，分布于11個屬，其中不產(chǎn)孢類、盤長孢屬、鐮孢屬、曲霉屬為主要類群；紅樹林內(nèi)生真菌中不產(chǎn)孢類抗微生物活性所占比例明顯較高，不同屬種的菌株對同一指示菌的抗菌作用有較大差別,對金黃色葡萄球菌和茄絲核菌有拮抗作用的菌株種類較多，同屬的內(nèi)生真菌對的病原菌拮抗作用及抗菌效果也各不相同。植物內(nèi)生真菌及其抗微生物活性的多樣性為人們開發(fā)抗菌藥物提供了重要的資源保證。
在對紅樹林內(nèi)生真菌的抗真菌活性研究發(fā)現(xiàn)，其抗真菌活性菌株比例比從水稻、香蕉等分離到的內(nèi)生真菌和其他陸生植物內(nèi)生真菌（特別是抗絲狀真菌）都要高［12-14］。這說明紅樹林內(nèi)生真菌可能比其他環(huán)境中的真菌蘊含著更為豐富的抗真菌活性的資源。由于真菌感染是人類面臨的一個越來越嚴重的一個健康問題，特別是對于艾滋病人和其他免疫力低下的患者，開發(fā)出新的抗真菌感染的藥物顯得尤為重要。植物真菌致病菌如茄絲核菌、尖孢鐮刀菌、新月彎孢霉等都能引起多種植物的病害，而且目前沒有有效又環(huán)保方法防治，而植物內(nèi)生真菌作為生物農(nóng)藥的生物防治方法為此提供了一個新途徑。本研究結(jié)果表明，許多紅樹林內(nèi)生真菌產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物不僅對植物絲狀病原真菌表現(xiàn)出有著抗性而且對人類致病真菌也存在抗性，它們?yōu)殚_發(fā)新的抗真菌感染的藥物以及植物真菌病的生物防治提供了重要的資源庫，表現(xiàn)出良好的應(yīng)用前景，值得進一步深入的研究。
表2紅樹林內(nèi)生真菌代謝物的抗細菌活性和抗真菌活性（略）
Tab.2Antibacterialandantifungiactivitiesofendophyticfungifrommangroveplants
根據(jù)抑菌圈直徑比較活性,0：無抑制活性；+：≤10mm；++：10～20mm；+++：≥20mm
表3紅樹林內(nèi)生真菌抗菌活性菌株屬的分布（略）
Tab.3Proportionoftaxaofmangroveendophyticfungiofantimicrobialactivities
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關(guān)鍵詞：乒乓球；運動生物力學(xué)；研究方法；研究領(lǐng)域
中圖分類號：G804.6文獻標識碼：B文章編號：1007-3612(2007)10-1381-03
隨著現(xiàn)代科技水平的不斷提高，運動生物力學(xué)研究手段與方法也不斷地更新，研究內(nèi)容和層次不斷深入、系統(tǒng)，運動生物力學(xué)的研究方法在許多運動項目中有了廣泛的應(yīng)用，對于認識運動項目技術(shù)的規(guī)律和提高運動技術(shù)水平，起到了重要的作用。
對于運動生物力學(xué)的原理和方法在乒乓球運動項目中的應(yīng)用，國內(nèi)外已進行了許多研究，但已有的研究不夠系統(tǒng)和深入，所用的運動生物力學(xué)研究方法比較單一，乒乓球?qū)ｍ椈倪\動生物力學(xué)儀器很少，對于乒乓球與球臺或球拍碰撞的原理、乒乓球飛行的運動狀態(tài)、乒乓球動作技術(shù)原理等有些方面揭示得還不夠全面或尚未揭示，對于運動器材、服裝的研究很少。
近年來，國際乒聯(lián)對乒乓球競賽規(guī)則的三大改革，以及現(xiàn)代世界乒乓球技術(shù)的迅猛發(fā)展，都要求我們要借助于科技的力量和手段，更加全面地、深刻地認識乒乓球運動的規(guī)律，不斷地更新觀念，技術(shù)上不斷創(chuàng)新進步，訓(xùn)練方法上要更加科學(xué)合理，以促進乒乓球運動的發(fā)展。本文根據(jù)乒乓球運動專項運動生物力學(xué)研究的現(xiàn)狀、運動生物力學(xué)學(xué)科發(fā)展趨勢、以及乒乓球運動發(fā)展的實際需求，對運動生物力學(xué)在乒乓球運動中應(yīng)用的研究領(lǐng)域和研究方法的發(fā)展趨勢進行展望，以期對乒乓球運動規(guī)律有更加深刻而全面的認識，為運動生物力學(xué)如何更好地結(jié)合乒乓球?qū)ｍ椞攸c為乒乓球運動實踐服務(wù)提供借鑒。
1運動生物力學(xué)在乒乓球運動中應(yīng)用的研究領(lǐng)域的展望
從運動生物力學(xué)角度來看，乒乓球運動是通過乒乓球和球拍位置的變化（平動和轉(zhuǎn)動）與運動員機體的活動相結(jié)合的一項運動。運動員的擊球動作使球拍和球碰撞后，擊出的球以一定的動量、動量矩落到對方臺面，與臺面發(fā)生碰撞，反彈后再與對方的球拍相碰撞。歸納起來，乒乓球項目中的運動包括：運動員的運動（動作技術(shù)）、乒乓球在空中的運動（速度、旋轉(zhuǎn)、弧線）、乒乓球的碰撞運動（乒乓球與球臺或球拍碰撞）。對乒乓球這三個方面的運動生物力學(xué)研究分析需要一定的設(shè)備儀器與方法。與乒乓球運動相關(guān)聯(lián)的還有球、球臺、球拍等器材以及運動員的服裝。
以往對乒乓球運動的運動生物力學(xué)研究在上述方面已進行過一定的研究，但對于乒乓球與球臺或球拍碰撞的原理、乒乓球飛行的運動狀態(tài)、乒乓球動作技術(shù)原理等有些方面尚未揭示，或揭示得還不夠全面，對于運動器材、服裝的研究很少。根據(jù)運動生物力學(xué)和乒乓球運動的發(fā)展趨勢，運動生物力學(xué)在乒乓球運動中應(yīng)用的研究領(lǐng)域，可以預(yù)計運動技術(shù)研究仍將會占較大比例，同時，在全民健身、運動醫(yī)學(xué)、康復(fù)醫(yī)學(xué)、運動器材、服裝及實驗儀器設(shè)備等方面也會開展研制。具體可以開展以下幾個方面的研究：
1） 動作技術(shù)診斷；
2） 乒乓球與球拍碰撞、與球臺碰撞的研究；
3） 對乒乓球拍運動的研究；
4） 乒乓球拍、乒乓球運動鞋的研制與優(yōu)化；
5） 乒乓球運動員肌肉、骨骼力學(xué)特性的研究；
6） 乒乓球?qū)ｍ棞y試儀器的開發(fā)；
7） 乒乓球運動員損傷機理和預(yù)防的研究。
2運動生物力學(xué)研究方法在乒乓球運動中的應(yīng)用與展望
按研究方法劃分，運動生物力學(xué)應(yīng)用在乒乓球運動中的研究大體可分為兩類: 一是力學(xué)理論研究方法，二是實驗研究方法。兩者應(yīng)當緊密結(jié)合，才能使運動生物力學(xué)更好地在運動實踐中應(yīng)用。
2.1運動生物力學(xué)的力學(xué)理論研究方法在乒乓球運動項目中的應(yīng)用與展望該研究方法因為是通過模擬手段對人體運動仿真，一般包括5個步驟：1) 確定運動恃征，建立目標函數(shù)；2) 選擇模型確定剛體的自由度；3) 建立動力學(xué)模型（拉氏方法、Kane方法、雅各賓法等）；4) 實測已知數(shù)據(jù)并求解；5) 根據(jù)求解結(jié)果解釋運動規(guī)律，這一步驟是將求得的數(shù)學(xué)規(guī)律化為體育運動語言對運動技術(shù)進行合理的指導(dǎo)。
縱觀運動生物力學(xué)在乒乓球運動中應(yīng)用的現(xiàn)狀，可以看到，以往用的最多的是運用力學(xué)原理對一些現(xiàn)象進行解釋。而利用力學(xué)理論研究的方法卻很少。根據(jù)此研究方法，可以對乒乓球中許多問題進行研究。
如對于乒乓球運動員的傷病的研究，至今還沒有在擊球過程中對腕、肘、肩關(guān)節(jié)、頸椎、腰椎等的關(guān)節(jié)力和力矩的定量分析，而對其認識有助于對乒乓球運動員運動損傷的認識和預(yù)防。可以利用力學(xué)理論研究的方法對關(guān)節(jié)力和力矩進行推算。以計算上肢各關(guān)節(jié)的關(guān)節(jié)力和力矩為例。首先確定乒乓球運動員擊球過程中上肢的運動特征。二、建立上肢模型，整個上肢可分為上臂、前臂和手（包括器械）三個部分，根據(jù)上肢實際的生理結(jié)構(gòu)和以往生物力學(xué)建模的經(jīng)驗，可將人體上肢簡化為3剛體7自由度的物理模型。三、運用多剛體系統(tǒng)動力學(xué)理論中的Kane方法，建立系統(tǒng)運動學(xué)和動力學(xué)方程，四、通過攝像的方法獲取上肢的運動學(xué)參數(shù)以及鄭秀媛公布的人體環(huán)節(jié)參數(shù)，求出腕、肘、肩關(guān)節(jié)的關(guān)節(jié)力和力矩。五、根據(jù)關(guān)節(jié)力和力矩對乒乓球運動員的傷病進行認識。
2.2運動生物力學(xué)的實驗研究方法在乒乓球運動中的應(yīng)用和展望運動生物力的實驗研究方法在乒乓球運動項目中應(yīng)用現(xiàn)狀是，動力學(xué)研究幾乎沒有，運動學(xué)測試也不多，所運用到的生物力學(xué)儀器很少。所以實驗研究方法在乒乓球運動項目中有極大的發(fā)展空間。
2.2.1常用的生物力學(xué)儀器將在乒乓球項目中的廣泛應(yīng)用許多已經(jīng)在其他專項中運用較為廣泛的生物力學(xué)儀器在乒乓球運動項目中尚未廣泛使用。比如，三維測力臺，肌電儀，足底壓力鞋墊。
三維測力臺可以反映地面對人體的反作用力。運動員擊球的力最終是通過人體蹬地面，同時地面給人體的反作用力而實現(xiàn)的。而對乒乓球運動員地面反作用力的動力學(xué)特征的描述至今尚無。
通過在運動員的鞋子里放上壓力鞋墊，可以得出在移動過程中，腳底壓力的分布圖，可以為乒乓球運動員鞋子的設(shè)計提供參數(shù)。
通過肌電儀可對完成某動作所參與的肌肉活動的強度和時間進行描述，確定主要的參與肌群。用在乒乓球運動員身上，就可以很清楚的知道完成某動作的肌肉用力順序是什么，哪些是主動肌，哪些是被動肌，可為力量訓(xùn)練提供參考。
2.2.2開發(fā)乒乓球?qū)ｍ椈⒎答伩焖倩倪\動技術(shù)測試儀器這是運動生物力學(xué)測試儀器的發(fā)展趨勢，至今為止，在乒乓球界中尚無有此類測試儀器的研發(fā)成功。近年來其他運動項目共用運動學(xué)、動力學(xué)及生物學(xué)指標，測試儀器的質(zhì)量、功能、效率不斷提高，同時，某些運動項目專用的測試儀器不斷出現(xiàn)。例如，體操項目單杠、雙杠、高低杠、跳馬、吊環(huán)的測力系統(tǒng)、賽艇多參數(shù)遙測分析系統(tǒng)、起跑蹬力測試系統(tǒng)、蹬冰力測試系統(tǒng)、游泳出發(fā)測力系統(tǒng)等。
其他專項的研究可為乒乓球?qū)ｍ椈臏y試儀器提供借鑒，比如考慮是否可以在乒乓球拍上安裝加速度傳感儀。隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，加速度傳感器體積和質(zhì)量都可以做到非常小，精度可以達到很高，此儀器可以實時監(jiān)控球拍三個方向上的速度、加速度和角速度，并可據(jù)此推算球拍的受力情況，以及擊打乒乓球后，球體獲得的初速度。而對乒乓球拍的運動情況的所做的研究非常之少。
如果這些設(shè)想可以實現(xiàn)的話，將豐富乒乓球理論知識，對乒乓球運動的實踐將會有快捷的幫助。
2.2.3多機同步測試的研究多機同步測試研究是運動生物力學(xué)研究的發(fā)展趨勢。人體運動十分復(fù)雜，因此，多機同步測試方法對各項運動技術(shù)研究十分重要。由于多機同步測試研究需要的儀器多、經(jīng)費多、時間長、技術(shù)人員多，而且多數(shù)動力學(xué)指標和生物學(xué)指標的測試在正式大賽中很難進行，所以，多機同步研究的報道較少。隨著科學(xué)技術(shù)的進步和對運動技術(shù)研究的深入，多機同步測試研究將會得到較快發(fā)展。
對于乒乓球這項精密的運動，以往的研究多是從一維的視角來進行的，對乒乓球運動的生物力學(xué)的研究應(yīng)朝著多維的研究視角發(fā)展。比如，將攝像系統(tǒng)和測力臺系統(tǒng)同步的測試方法，綜合運動學(xué)和動力學(xué)的數(shù)據(jù)對乒乓球運動進行更加深入、全面的認識。
2.2.4生物反饋技術(shù)將在乒乓球運動技術(shù)訓(xùn)練中應(yīng)用運動生物力學(xué)測試中提供給運動員、教練員的技術(shù)動作的速度、幅度、方向、力量等指標數(shù)據(jù)，運動員在訓(xùn)練中很難掌握，如將測試的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成聲、光信號直接提示給運動員，表示其當前的動作是否達到了要求或某個范圍，運動員接收到聲、光信號后，便馬上做出反應(yīng)，調(diào)整動作的幅度、強度、速度等就容易得多。這方面研究在其他專項中已經(jīng)取得了一定進展，例如北京體育大學(xué)金季春教授指導(dǎo)其博士生閆松華所研制的用于短跑訓(xùn)練的“測試鞋”，對每一步的著地時間和騰空時間進行實時監(jiān)控，正朝著生物反饋的方向發(fā)展。
生物反饋技術(shù)在乒乓球運動技術(shù)訓(xùn)練中的應(yīng)用也是乒乓球運動項目生物力學(xué)發(fā)展的趨勢。
2.3將力學(xué)理論研究方法和實驗研究方法緊密結(jié)合是運動生物力學(xué)在乒乓球運動中應(yīng)用的研究方法的發(fā)展趨勢力學(xué)理論研究方法的基礎(chǔ)是經(jīng)典力學(xué)理論，并應(yīng)用它解釋分析生物體運動及探索其運動規(guī)律。力學(xué)理論研究方法優(yōu)點是能使研究工作更加嚴謹和深人，但由于模擬研究目標和對運動數(shù)學(xué)化描述的困難，這類研究難度很大，且研究結(jié)果與運動實踐尚有一定的距離。所以力學(xué)理論研究方法必須輔之實驗和經(jīng)驗，才能使它在實際應(yīng)用方面的作用得以發(fā)揮，力學(xué)理論方法與實驗測試方法兩者應(yīng)當緊密結(jié)合。前者提供了運動普遍規(guī)律，對分析有理論指導(dǎo)意義，后者是理論研究與實際應(yīng)用的橋梁，能使研究更好地為運動實際服務(wù)。實驗研究方法，通過各種實驗手段，測試記錄體育運動過程，并以此作為依據(jù)，結(jié)合經(jīng)驗，對運動技術(shù)進行分析對比，從而提出改進技術(shù)的意見和建議。這種研究方式是以具體運動員的具體動作作為研究對象。
實驗通常用高速攝影、錄像、測力臺測得運動學(xué)和外力參數(shù)，用肌電測試儀測得人體內(nèi)力參數(shù)，然后通過數(shù)據(jù)處理和分析，來診斷運動技術(shù)的優(yōu)劣及動作的合理性。這種方法以實驗手段為主，與運動實踐聯(lián)系緊密，能對運動員的技術(shù)訓(xùn)練直接施加影響。但由于該方法研究和實驗的對象是具有個體特征的人，不可避免地造成對共性的運動規(guī)律研究的困難，從而使研究結(jié)論難以達到理論升華。因此實驗方法必須和力學(xué)理論研究共同發(fā)展、相輔相成，才能使運動生物力學(xué)學(xué)科漸趨深入完善。
用理論力學(xué)理論研究方法和實驗研究的方法對乒乓球運動進行運動生物力學(xué)的研究，將提供認識乒乓球運動規(guī)律的多維視角，會對乒乓球運動規(guī)律有更加深刻而全面的認識，進而可使運動生物力學(xué)更好地為乒乓球?qū)嵺`服務(wù)。是運動生物力學(xué)在乒乓球運動中應(yīng)用的發(fā)展趨勢。
3總結(jié)
根據(jù)乒乓球運動專項運動生物力學(xué)研究的現(xiàn)狀、運動生物力學(xué)學(xué)科發(fā)展趨勢、以及乒乓球運動發(fā)展的實際需求，運用多種運動生物力學(xué)的理論力學(xué)和實驗研究相結(jié)合的方法，對乒乓球運動中的多個領(lǐng)域進行分析和研究，是運動生物力學(xué)在乒乓球運動項目中的研究發(fā)展趨勢。
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關(guān)鍵詞：材料研究方法與測試技術(shù)；材料科學(xué)名人；教學(xué)
中圖分類號：G632 文獻標識碼：B 文章編號：1002-7661（2015）23-166-01
一、課程的任務(wù)及性質(zhì)
《材料研究方法與測試技術(shù)》是為適應(yīng)材料科學(xué)進步而開設(shè)的一門課程，是材料科學(xué)一門專業(yè)課程。其目的和任務(wù)是通過教學(xué)使學(xué)了解無機非金屬常用近代測試方法的物理原理和應(yīng)用范圍；掌握相關(guān)儀器的結(jié)構(gòu)，功能，基本操作和維護知識；理解如何結(jié)合專業(yè)知識選用測試方法，進行研究和檢測材料性能，為今后從事材料專業(yè)的研究和生產(chǎn)奠定必要的基礎(chǔ)。二、教學(xué)現(xiàn)狀與問題
《材料研究方法與測試技術(shù)》教材中包含了豐富的專業(yè)知識與概念，涵蓋有關(guān)材料成分、結(jié)構(gòu)及組織形貌等的現(xiàn)代分析、測試技術(shù)、內(nèi)容涉及衍射學(xué)、光譜學(xué)，電子能譜學(xué)、顯微學(xué)及色譜、電化學(xué)分析和熱分析等方法。為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)及畢業(yè)論文實驗提供必要的知識面和分析技術(shù)方法，而且是提高實踐技能和全面綜合分析能力的一個重要教學(xué)環(huán)節(jié)。通過對吉林建筑大學(xué)《材料研究方法與測試技術(shù)》課程的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，大部分學(xué)生認為這門課程涉及的微觀現(xiàn)象難以表述、儀器原理抽象，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。不少學(xué)生在課堂學(xué)習(xí)中產(chǎn)生厭倦感，認為是一門難學(xué)的課程，課堂教學(xué)秩序也會受到影響！
調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在教學(xué)中適當?shù)匾肱c理論知識相關(guān)的材料科學(xué)名人典故的授課方式，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和效率相應(yīng)提高，專業(yè)知識理解更加深入。
二、材料科學(xué)名人科研典故與課程結(jié)合
愛因斯坦說過“科學(xué)的不朽榮譽，在于它通過對人類心靈的作用，克服了人們在自己面前和在自然界面前的不安全感。”名人典故的引入，不僅能引起一部分學(xué)生的興趣、深化學(xué)生的記憶，同時也是一個對于課本知識的很好的引導(dǎo)，可成為啟動學(xué)生思維的鑰匙[1]！ 嘗試材料科學(xué)名人科研典故與課程結(jié)合，能很好地啟發(fā)學(xué)生步入專業(yè)領(lǐng)域，并達到如下幾點效果：
1、提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣
材料科學(xué)的發(fā)展歷史上，相關(guān)的科學(xué)名人在科研歷程中，遇到過很多很有意思的事件，體現(xiàn)出了材料專業(yè)的趣味性！而這與學(xué)生們對于專業(yè)知識普遍反應(yīng)的復(fù)雜、乏味形成鮮明對比！
2、強化對知識的記憶與理解
無論什么人，都能對自己感興趣的事情表現(xiàn)出非凡的記憶力。為了提高記憶力，很有必要使自己對所要記憶的對象產(chǎn)生興趣。很多相關(guān)的名人典故都是一些值得借鑒的成長歷程，或者是值得回味的有趣事件！在這些材料科學(xué)名人典故中，很多都包涵了基本的專業(yè)知識的提出，定理的發(fā)現(xiàn)或者相關(guān)實驗的證明！這對于強化學(xué)生對專業(yè)知識的記憶與深入理解都是非常有效的！
3、進一步培養(yǎng)創(chuàng)新意識，提高自我修養(yǎng)
現(xiàn)在科學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，創(chuàng)造力是可以學(xué)習(xí)的。英國劍橋大學(xué)分子生物學(xué)實驗室（MRC）出了大概14個諾貝爾獎得主，他們是通過互相學(xué)習(xí)來提高創(chuàng)造力。通過材料名人與課程相結(jié)合，不僅可以促使學(xué)生們更深入地掌握相關(guān)理論和創(chuàng)新思路，而且可以為學(xué)生培養(yǎng)材料領(lǐng)域創(chuàng)新思維能力提供更豐富、更直接的借鑒。
三、名人典故與課程學(xué)習(xí)聯(lián)系舉例
通過了解科學(xué)工作者的科研經(jīng)歷，不僅使學(xué)生更深入、生動地掌握相關(guān)理論和創(chuàng)新思路，而且為學(xué)生培養(yǎng)材料領(lǐng)域創(chuàng)新思維能力提供更豐富、更直接的借鑒！下面列舉了一些學(xué)生閱讀《材料研究方法與測試技術(shù)》課程中對相關(guān)名人資料的總結(jié)認識：
勞厄（Laue，1879-1960）（第一章，X射線基礎(chǔ)礎(chǔ)，倒易點陣）利用晶體作為天然光柵成功觀察到了X射線衍射現(xiàn)象。從而證實了 X 射線的波動性，開辟了利用 X射線研究晶體結(jié)構(gòu)的方法。這個具有里程碑意義的發(fā)現(xiàn)使人們可以通過觀察衍射花紋研究晶體的微觀結(jié)構(gòu)，并且對生物學(xué)“化學(xué)”材料科學(xué)的發(fā)展都起到了巨大的推動作用！勞厄的生平事跡還啟發(fā)我們，在做科研工作時要持之以恒、專心致志，注意觀察和分析事物的內(nèi)在規(guī)律，才能有所發(fā)現(xiàn)和創(chuàng)造！
路易?維克多?德布羅意（Louis Victor de Broglie，1892――1987） （第二章，電子光學(xué)基礎(chǔ)）法國著名理論物理學(xué)家， 1910年獲巴黎索邦大學(xué)文學(xué)學(xué)士學(xué)位，1913年又獲理學(xué)士學(xué)位，1924年獲巴黎大學(xué)博士學(xué)位，在博士論文中首次提出了"物質(zhì)波"概念。1929年度諾貝爾物理獎，成為第個以學(xué)位論文獲得諾貝爾獎的人。德布羅意早年對歷史研究的興趣也許還有某種潛移默化的影響，促進了德布羅意物質(zhì)波假設(shè)的提出。物質(zhì)波的提出使得人們對微觀世界的認識統(tǒng)一起來了。
拉曼（1888-1970）（第四章，激光拉曼光譜）拉曼是印度人，是第一位獲得諾貝爾物理學(xué)獎的亞洲科學(xué)家。1928年，在研究光的散射過程中發(fā)現(xiàn)在光的散射現(xiàn)象中有一特殊效應(yīng)，光的頻率在散射后會發(fā)生變化。頻率的變化決定于散射物質(zhì)的特性，這就是拉曼效應(yīng)。拉曼為第三世界的科學(xué)家作出了榜樣，他大半生處于獨立前的印度，竟取得了如此突出的成就，實在令人欽佩。特別是拉曼是印度國內(nèi)培養(yǎng)的科學(xué)家，他一直立足于印度國內(nèi)，發(fā)憤圖強，艱苦創(chuàng)業(yè)，建立了有特色的科學(xué)研究中心，走到了世界的前列。
四、結(jié)束語
從與科學(xué)技術(shù)和人類文明社會發(fā)展相適應(yīng)的角度上說，教育教學(xué)改革也是永無止境[2]。為提升學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，我們把名人典故與課程相結(jié)合。今后，我們要進行更多有效的探索和調(diào)研，總結(jié)其中的教改效果和經(jīng)驗。相信通過不斷地實踐、不斷地認識、不斷地完善，我們定會對課程學(xué)習(xí)有長足的進步。
參考文獻：
1第一階段TCEM
醫(yī)學(xué)教育的第三階段在法語中叫做LeTroi⁃sièmeCycledesÉtudesMédicales，簡稱TCEM。在第三階段的醫(yī)學(xué)教育中，醫(yī)學(xué)生實際上是已經(jīng)具有執(zhí)業(yè)醫(yī)師執(zhí)照、有處方權(quán)的醫(yī)生，并全日制在醫(yī)院從事住院醫(yī)生的工作。他們通常在更高年資醫(yī)生的監(jiān)護下獨立完成診斷、檢查、處方、治療病人的全過程。根據(jù)專科的不同，TCEM為期3~5年。全科醫(yī)學(xué)教育的TCEM為3年，目標是培養(yǎng)家庭醫(yī)生，除了在醫(yī)院各科室間輪轉(zhuǎn)外，也可以去私人診所行使家庭醫(yī)生的職能，并需要完成一定數(shù)量的理論課程的學(xué)習(xí)。其他專科，如內(nèi)科、外科等的TCEM通常為期5年，醫(yī)學(xué)生同樣在教學(xué)醫(yī)院的相關(guān)專科進行輪轉(zhuǎn)，并完成相關(guān)理論課程的學(xué)習(xí)。TCEM結(jié)束時，醫(yī)學(xué)生必須通過醫(yī)學(xué)博士論文答辯，從而正式獲得國家醫(yī)學(xué)博士學(xué)位，為其醫(yī)學(xué)教育過程劃上一個圓滿的句號。
2法國醫(yī)學(xué)教育特點分析
2.1國家統(tǒng)籌計劃
法國醫(yī)學(xué)教育具有很強的計劃性，這個計劃性主要體現(xiàn)在兩個方面。第一，由衛(wèi)生部根據(jù)當年全國對醫(yī)生的需要，決定全國醫(yī)學(xué)院的招生數(shù)量，即能夠通過PAES學(xué)年的考試進入P2的醫(yī)學(xué)生數(shù)量。這一計劃保證了通過數(shù)年艱苦學(xué)習(xí)的醫(yī)學(xué)生成為醫(yī)生以后，能夠有一份穩(wěn)定的工作和有保障的收入；同時也決定了醫(yī)學(xué)教育是一個淘汰率很高、競爭很激烈的學(xué)科。第二，根據(jù)DCEM4的醫(yī)學(xué)生人數(shù)和全國各地區(qū)對不同專科醫(yī)生的需求情況，制定當年進入TCEM的不同專科人數(shù)。這一計劃使得各地區(qū)各專科的執(zhí)業(yè)醫(yī)生人數(shù)相對平衡；且醫(yī)學(xué)生想要選到心儀的專科就必須要考到好的名次，保證了醫(yī)學(xué)教育的高競爭力。
2.2重視臨床實踐
通過本文對法國醫(yī)學(xué)教育的介紹，不難看出在法國醫(yī)學(xué)教育中，臨床實踐所占的比重非常大。從P2學(xué)年前的4周護理實習(xí)開始，P2、D1學(xué)年有1周1~2次的床邊教學(xué)及暑期的2個月實習(xí)，D2、D3、D4學(xué)年的每天早上都在醫(yī)院實習(xí)，直至最后TCEM階段的全日制醫(yī)院工作。所以法國的醫(yī)學(xué)生接觸臨床時間非常早，且直接接觸臨床的時間隨著年級增加不斷增長。這種理論教育與實踐教育緊密結(jié)合的方式，使得學(xué)生能夠?qū)⒗碚撝R直接運用到臨床實踐中，提高了醫(yī)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和學(xué)習(xí)效率，有利于培養(yǎng)醫(yī)學(xué)思維模式，增進臨床技能的掌握。
2.3理論課程綜合性強
在法國的3階段醫(yī)學(xué)教育設(shè)置中，第一階段以理論授課為主，第二階段中理論課程與臨床實踐相結(jié)合。觀察這兩個階段的理論課程表不難發(fā)現(xiàn)，所有的核心課程都是綜合性的課程，以第一階段的課程單元（UE）、第二階段的跨學(xué)科單元和系統(tǒng)課程的方式表現(xiàn)出來。在P2和D1這兩個學(xué)年中，課程單元作為核心課程在4個學(xué)期中教授了人體解剖學(xué)、組織學(xué)與胚胎學(xué)、生理學(xué)和診斷學(xué)，并根據(jù)人體解剖結(jié)構(gòu)將這4個學(xué)科的內(nèi)容整合在一起，分別以胸部、腹部、頭頸部和四肢的形式進行講授。在D2至D4的3個學(xué)年中，核心課程包括跨學(xué)科單元和系統(tǒng)課程這兩種。這種綜合課程的呈現(xiàn)方式更形象易懂，方便學(xué)生集中理解記憶，并提高學(xué)習(xí)效率。但是這種課程方式對授課教師要求比較高，需要4個學(xué)科的教師密切配合，進行集體備課，并且將相關(guān)內(nèi)容融會貫通。
2.4醫(yī)學(xué)生的學(xué)習(xí)自主性高
法國的高等教育都是由國家制定教學(xué)大綱，但是沒有專門教材，醫(yī)學(xué)教育也不例外。醫(yī)學(xué)生上課的時候必須認真聽講，詳細記錄筆記，以供課后復(fù)習(xí)。授課教師一般會根據(jù)自己的授課內(nèi)容，給出自編講義或大綱，附上參考書目，由學(xué)生課后自行查閱。由于理論授課時間有限，很多內(nèi)容只進行提綱挈領(lǐng)的介紹，學(xué)生在課后自己鉆研參考書是十分必要的。教師通常會要求學(xué)生以小組為單位完成相關(guān)課程論文的撰寫，在寫論文的過程中往往需要參考大量醫(yī)學(xué)書籍。此外拓展課程中的醫(yī)學(xué)論文分析、還有醫(yī)院定期舉行的病例討論，都可以培養(yǎng)醫(yī)學(xué)生的自學(xué)能力，要求他們能夠獨立理解問題、分析問題和解決問題。作為醫(yī)生，即使從學(xué)校畢業(yè)后也必須要不斷學(xué)習(xí)更新知識，因此法國的醫(yī)學(xué)教育過程中，有意識地培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)自主性，為執(zhí)業(yè)后的終生學(xué)習(xí)打下了良好的基礎(chǔ)。
2.5重視全科醫(yī)生的培養(yǎng)
為了最大限度地提供方便、經(jīng)濟、有效、全面的醫(yī)療服務(wù)，并避免過度醫(yī)療，法國非常注重全科醫(yī)生的培養(yǎng)，并立法規(guī)定全科醫(yī)學(xué)教育是醫(yī)學(xué)教育的基本任務(wù)之一。每年通過國家執(zhí)業(yè)醫(yī)師考試的醫(yī)學(xué)生中，有一半以上進入第三階段的全科醫(yī)學(xué)教育中。以2011年國家提供的7692個執(zhí)業(yè)醫(yī)師職位為例，其中的3930個職位是留給全科醫(yī)生的，其他的10個專科包括內(nèi)科、外科、婦科、兒科等共3762個職位。在全科醫(yī)學(xué)的第三階段教育中，醫(yī)學(xué)生被要求在教學(xué)醫(yī)院的各專科進行輪轉(zhuǎn)以掌握各系統(tǒng)疾病包括疑難雜癥的診斷和治療，此外還必須到家庭醫(yī)生診所進行6個月的學(xué)習(xí)。選擇了全科醫(yī)學(xué)的學(xué)生在完成第三階段的學(xué)習(xí)后會成為全科醫(yī)生即家庭醫(yī)生，可以自己開辦診所或與他人合辦診所。家庭醫(yī)生是醫(yī)療服務(wù)中相對基礎(chǔ)的一部分，直接面對普通患者并提供衛(wèi)生保健服務(wù)，并將需要專科治療的病人分診到不同專科進行后續(xù)醫(yī)療服務(wù)。
2.6不斷改革中的法國醫(yī)學(xué)教育
隨著人類壽命的延長、生命科學(xué)的研究發(fā)展和醫(yī)療手段的不斷進步，法國的醫(yī)學(xué)教育也在與時俱進，教育體制包括考核方式都在不斷進行改革。近期的重要改革分別出現(xiàn)在2004年和2011年。在2004年以前，選擇全科醫(yī)學(xué)的醫(yī)學(xué)生在第二階段即DCEM4學(xué)年后，不用參加考試，直接成為住院醫(yī)生，經(jīng)過2年半的TCEM階段培訓(xùn)后進行醫(yī)學(xué)博士論文答辯，答辯通過即可成為全科醫(yī)生。自2004年起，所有醫(yī)學(xué)生都必須參加全國執(zhí)業(yè)醫(yī)師考試，考試后再根據(jù)自己的意愿和考試排名決定是否選擇全科專業(yè)；且全科專業(yè)的TCEM階段延長到了3年；此舉是為了促進全科醫(yī)學(xué)的發(fā)展，提高家庭醫(yī)生的職業(yè)素養(yǎng)。2010年的醫(yī)學(xué)教育改革設(shè)置了“健康教育第一年（PAES）”，這個改革合并了臨床醫(yī)學(xué)、藥學(xué)、口腔醫(yī)學(xué)和助產(chǎn)科學(xué)的第一年基礎(chǔ)教育，使得醫(yī)學(xué)生的基礎(chǔ)課程又增加了藥學(xué)等相關(guān)專業(yè)的知識。通過以上的兩個實例不難看出，法國的醫(yī)學(xué)教育改革從來都不是一步到位的劇烈變更，而是比較頻繁的小的改版，相對靈活且易于適應(yīng)不斷變化的醫(yī)療環(huán)境。
3對我國醫(yī)學(xué)教育制度的思考和啟示
在對于醫(yī)學(xué)生的選擇上，法國與我國類似，高中畢業(yè)生可以直接進入醫(yī)學(xué)院校。因此相比美國等國家的僅僅允許大學(xué)畢業(yè)生（具有學(xué)士學(xué)位）進入醫(yī)學(xué)院學(xué)習(xí)的制度來講，更適合作為參考對象。了解法國醫(yī)學(xué)教育制度后，結(jié)合我國醫(yī)學(xué)教育的現(xiàn)狀，會產(chǎn)生一些思考和啟示。我國的醫(yī)學(xué)教育制度一直延續(xù)建國以來制定的模式，沒有經(jīng)歷過大型的變革，雖然比較貼近我國的社會、經(jīng)濟、文化、教育的特點，但是在某些層面確實與現(xiàn)代的醫(yī)療環(huán)境不相適應(yīng)。如果能從法國的醫(yī)學(xué)教育制度中吸取一些經(jīng)驗、得到一些有益的啟示，作用應(yīng)該會比較可觀。
3.1醫(yī)學(xué)課程改革
法國的高等教育一貫很注重培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、終生學(xué)習(xí)的能力，醫(yī)學(xué)教育也不例外。其中的核心課程以課程單元和跨學(xué)科課程的形態(tài)為主，具有很強的學(xué)科綜合性。學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中，沒有科書，所以一門核心課程的學(xué)習(xí)需要查閱不同的理論書籍，并綜合閱讀才能全面掌握。此外，在拓展課程當中的醫(yī)學(xué)文獻分析等科目的設(shè)置，一方面培養(yǎng)了醫(yī)學(xué)生閱讀和寫作醫(yī)學(xué)論文的能力，另一方面也可以訓(xùn)練學(xué)生的批判性思維。在我國，為了更好地適應(yīng)目前的社會經(jīng)濟形式和臨床醫(yī)療的現(xiàn)狀，目前許多醫(yī)學(xué)院校正在進行不同規(guī)模的課程改革，其中以PBL（Problem-BasedLearning）教學(xué)為主流思想。PBL教學(xué)的形式是將一個復(fù)雜、有意義的問題交給學(xué)生，以小組討論的形式讓學(xué)生通過自主探討和合作來解決問題，從而學(xué)習(xí)和掌握隱含于問題背后的醫(yī)學(xué)知識。這種形式以學(xué)生為中心、以問題為導(dǎo)向，讓學(xué)生早期接觸臨床，主動進行知識整合并鼓勵批判性思維。以江漢大學(xué)醫(yī)學(xué)院為例，經(jīng)過這樣的課程改革后，PBL內(nèi)容占到學(xué)生總課時數(shù)的20%左右。雖然這樣的課程設(shè)置方式還在試驗探索階段，但是從短期效果來看，已經(jīng)很好地調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，提高了學(xué)習(xí)效率。
3.2醫(yī)學(xué)教育模式改革
法國醫(yī)學(xué)教育中注重臨床實踐的理念非常值得我們學(xué)習(xí)。以我國目前比較主流的5年制醫(yī)學(xué)教育為例，前兩年半學(xué)生在基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院進行理論學(xué)習(xí)，除了某些條件比較理想的學(xué)校設(shè)有臨床模擬實驗室可以進行模擬實踐以外，大多數(shù)的時間學(xué)生沒有任何機會接觸到醫(yī)療實踐。在后兩年半中，醫(yī)學(xué)生有1年的時間學(xué)習(xí)臨床理論課程，1年的時間進行臨床實習(xí)。所以在5年的學(xué)習(xí)過程中，中國醫(yī)學(xué)生僅有1年時間來真正接觸臨床。反觀法國醫(yī)學(xué)的教育模式，在第五年（DCEM3）結(jié)束時的醫(yī)學(xué)生已經(jīng)經(jīng)歷了一次護理實習(xí)、一次兩個月的暑期實習(xí)和連續(xù)兩年的半日制實習(xí)（包括值班），對于臨床醫(yī)療環(huán)境有了一定的了解；且他們作為醫(yī)學(xué)生的臨床培訓(xùn)還遠沒有結(jié)束。而且這種理論教學(xué)與臨床實踐相結(jié)合的方式更加直觀、容易引發(fā)學(xué)生的興趣，也更有效率。如果能夠借鑒這樣的教學(xué)模式，應(yīng)該可以增強我國的臨床醫(yī)學(xué)教育效率，提高畢業(yè)生的專業(yè)素養(yǎng)。
3.3住院醫(yī)生培訓(xùn)制度改革
【關(guān)鍵詞】DNA遺傳算法；型遺傳算子
DNA計算中的DNA是重要的遺傳物質(zhì)攜帶著生物體的所有遺傳信息，而遺傳算法也是采用生物的遺傳信息進行操作的算法，其不同是DNA計算是實驗室中進行的而遺傳算法是在計算機上編程進行的，將二者混合使用可以使遺傳算法在生物的遺傳調(diào)控機理中更深層次的進行模擬，從而使遺傳算法的計算性能得到進一步的提升。由于遺傳算法的優(yōu)越性和良好的性能，將其混合到DNA計算中可以突破其計算的局限性[1]【2】。因此學(xué)者開始對該混合的DNA遺傳算法進行深入的研究，并取得了一定的成果。本文是在前人研究的基礎(chǔ)之上，對遺傳算法和DNA計算的混合使用中的算子進行了深入的研究。
1.算法中改進的新型算子的提出
1.1 改進算子中的采用技術(shù)
受到DNA分子結(jié)構(gòu)的啟發(fā)，本文將用DNA的四種堿基對問題的潛在解進行編碼，由于DNA的編碼方式不能直接被計算機處理，本文將使用二進制表示的數(shù)0123對堿基進行編碼。在這種編碼方式中，令0與鳥嘌呤相對應(yīng)，1與腺嘌呤對應(yīng)，2與胸腺嘧啶對應(yīng)，3與胞嘧啶對應(yīng)，并且0、1、2、3四個整數(shù)將采用二進制的形式進行表示。為了在在編碼中實現(xiàn)簡易的數(shù)學(xué)和邏輯操作，將二進制數(shù)中的第一位作為區(qū)分嘌呤和嘧啶的編碼位即0代表嘌呤而1代表嘧啶。同時與互補堿基對對應(yīng)的代碼也呈現(xiàn)互補關(guān)系，如堿基對C和G互補組合由0（00）與3（11）構(gòu)成，而1（01）與2（10）構(gòu)成的A和T堿基對。這樣的互補配對關(guān)系，有助于新操作算子的設(shè)計。
下面是以上面的編碼方式為依據(jù)的一個n維的最小化問題：
示長度為的四進制數(shù)字串，單個個體的編碼長度為，每個變量編碼精度由求得。
DNA-GA與遺傳算法用二進制進行計算編碼時的解碼方式相似。其均是以n維十進制向量的形式對個體進行解碼，其中：
上公式中的為整數(shù)串中的第維第列的數(shù)字。因為變量取值范圍的不同，所以按比例將變量進行轉(zhuǎn)換，這樣就可以得到對應(yīng)問題的解。
按照這種模式進行編碼，就可以引入更多的基因操作到遺傳算法中，這樣就可以設(shè)計算法效率更高更有效的算子。
本文所采用的適應(yīng)度函數(shù)和選擇算子是原遺傳算法中所采用的，這里就不再贅述。
1.2 改進的新型算子
1.2.1 交叉算子
交叉操作是遺傳操作中的重要的生物信息遺傳操作，故本文對現(xiàn)有的交叉算子進行了改進，在其中加入了DNA計算中的生物操作技術(shù)，形成了新的算子。
（1）移位交叉算子
移位交叉的父體為一個，操作過程如圖1所示。移位操作是移換個體中的堿基子序列。設(shè)父代的基因為ATCGGTACAT，在父代中隨機選取一段子序列，這段子序列所包含的堿基數(shù)目和所選堿基的位置也是隨機選定的。然后將該段子序列移動到一個新的位置，形成一個新的個體。移位交叉算子的執(zhí)行概率為。如所選子序列是CGGT將其移動到C的后面形成新的個體。
（2）對換交叉算子
對換交叉操作在兩個隨機配對的個體之間進行，操作過程如圖2所示。首先在優(yōu)質(zhì)的群體中隨機挑選兩個個體作為對換交叉操作的父體。然后在兩個父體中分別隨機選取一段堿基序列，且命名這個堿基序列為轉(zhuǎn)座子。如圖2，在兩個父體中隨機選擇兩段個數(shù)相同的堿基序列，交換這兩個父體所選中的堿基序列，形成新的個體。對換交叉操作的執(zhí)行概率為。
（3）抽換交叉算子
抽換交叉操作是需要從種群中選取兩個個體作為父代。而抽換交叉的目的就是改變個體之間的相似性，因此該操作中所選的父代不是隨機的，而是選擇兩個相似的個體。首先在適應(yīng)度較好的優(yōu)秀種群中隨機選取一個個體作為父代之一，在隨機選取兩個個體作為候選父代。然后通過對比候選父體與已知父體的相似度，選擇與已知父體更相似的個體作為抽換交叉操作的另一個父體。操作過程如圖3所示。抽換交叉算子的執(zhí)行概率為。
以上三種算子，都可以對單個的DNA序列進行操作，而且各有特點。但是同時執(zhí)行三種算子將大大增加計算復(fù)雜度。本文將對換算子作為基本的交叉算子，移位算子和抽換算子則依據(jù)概率執(zhí)行。
1.2.2 新型變異算子
與以往的同變異算子不同，本文所提出的變異算子是以生物體內(nèi)的DNA轉(zhuǎn)錄成RNA并且通過其配對的反密碼子決定蛋白質(zhì)肽鏈的合成過程，并且計算在反密碼子中各個堿基所出現(xiàn)的概率，然后用低概率替換高概率或者高概率替換低概率的最大最小變異算子，最后形成新的DNA分子。生成一個新的個體。其變異概率為。其過程如圖4所示。
2.新提算子的運算步驟
步驟1：在運行算法之前，先對算法中所涉及到的參數(shù)進行設(shè)置，如種群大的大小、終止闕值、最大進化代數(shù)和所改進新型算子的運行概率，普通變異概率等。
步驟2：隨機產(chǎn)生size個個體，組成初始種群，并將當前的進化代數(shù)設(shè)置為1.
步驟3：對個體進行編碼串解碼，求出各個個體的適應(yīng)度值。
步驟4：按照適應(yīng)度值的大小將種群中的個體分為高適應(yīng)度個體和低適應(yīng)度個體，令交叉后產(chǎn)生的新個體數(shù)為Ncnew，并且從第一代交叉算起，不交叉時Ncnew為0。
步驟5：對種群中進行交叉操作，選擇個體為父代個體，按其隨機產(chǎn)生的概率數(shù)與交叉。
概率、，進行比較，所產(chǎn)生的隨機數(shù)小于哪個交叉算子的概率就執(zhí)行哪個交叉算子，最后產(chǎn)生新的個體，并且此時產(chǎn)生的新個體數(shù)為+1。
步驟6：對經(jīng)過交叉操作產(chǎn)生的個體以概率進行變異操作。產(chǎn)生新個體。
步驟7：對經(jīng)過交叉和變異操作產(chǎn)生的個體用精英保留選擇機制進行選擇保留，選出適應(yīng)度大的個體，此時進化代數(shù)加1.
步驟8：判斷是否終止運行，其判斷條件是最大進化代數(shù)或者是最大進化代數(shù)的闕值。滿足就結(jié)束，輸出結(jié)果；否則返回步驟3繼續(xù)進行。
3.實驗測試
為了測試出本文所提出的DNA遺傳算法的有效性和搜索性能，從以往的文獻中選取了兩個具有代表性的無約束的函數(shù)作為測試函數(shù)。本文使用改進的DNA遺傳算法求解從文獻中選取的測試函數(shù)，它們的局部最優(yōu)點較多，欺騙性很強，一般的算法不易求解到這兩個函數(shù)的全局最優(yōu)點。其中，的最優(yōu)解為3600，在點（0，0）處取得，而的最優(yōu)解在點（0，0）處取得。
將這兩個函數(shù)分別用未經(jīng)過改進的遺傳算法、基于進化策略的遺傳算法（EGA）[3]和本文所提出的新的混合DNA遺傳算法（DNA-GA）進行求解，并將所得到的結(jié)果進行比較，三種算法的種群大小均為60，當最大的進化代數(shù)時終止運算。
為了對三種算法都進行比較，在三種不同的算法下每個函數(shù)都運行了50次，三種算法的對比結(jié)果如表1、表2所示。
綜上所述，可以發(fā)現(xiàn)，本文所設(shè)計的遺傳算子對提高DNA遺傳算法的搜索性能有了很大的作用。對于和兩個函數(shù)而言，新型的變異算子在算法求解問題的收斂速度等方面提高比新型的交叉算子作用更大，因此將兩種新型的算子配合一起來使用，可以進一步提高DNA遺傳算法性能。
4.結(jié)束語
本文在前人研究的基礎(chǔ)前提之上，對已有的算法進行了改進與創(chuàng)新，通過實驗函數(shù)的驗證本文所設(shè)計的遺傳算子對提高DNA遺傳算法的搜索性能有了很大的作用。
但是本文所改進提出的新型算子還是只用于實驗研究，需要進一步的使用實踐來證明與改進。
參考文獻
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