三秦都市报-三秦网讯(张宇军 记者 赵丽莉)8月14日—15日,一场以“植物基因克隆”为主题的科学实践活动在陕西省西安植物园(陕西省植物研究所)开展。本次活动聚焦分子生物学基础技术,依托植物园优势学科人才资源和专业化科研团队,将高中课程中涉及的基因工程原理系统转化为可操作的科研实践,完成了从植物核酸提取到原核转化的完整实验流程,真正让学生在实践中加深对基因工程原理的理解。

实验前期,植物园科研导师围绕DNA复制、PCR扩增、引物设计、大肠杆菌转化等开展专题授课,结合示意图拆解体外基因扩增、A-T 载体连接等核心原理,结合抗逆育种、药用植物改良等实例,讲解基因克隆在种业创新、粮食安全领域的应用价值,让学生走出课堂,以实践指导理论学习再上新台阶。

实操环节采用分组教学,本次实验的核心目标是克隆植物中的特定功能基因。在指导老师的带领下,学生们首先挑战了实验的“第一步”就是从新鲜的植物叶片中(拟南芥)提取高质量的基因组DNA。

在液氮低温环境中,学生们将植物叶片研磨成粉末,随后通过盐析粗提法获得了澄清的植物总DNA溶液。这一过程让学生们直观理解了DNA提取的核心逻辑:破碎细胞、去除蛋白质与多糖等杂质,最终获取纯净的遗传物质。


获得DNA模板后,实验进入核心环节:利用聚合酶链式反应(PCR)技术特异性扩增目标基因。学生们在冰上小心翼翼地配制反应体系,加入模板DNA、特异性引物和PCR预混液,并设定了精确的PCR扩增程序。在随后的琼脂糖凝胶电泳检测环节,当学生们在紫外线灯下看到凝胶上出现清晰、明亮的特异性条带时,标志着PCR扩增成功,也让学生们深刻理解了DNA半保留复制原理在体外技术中的精妙应用。实验的最后,学生们将目的基因与T载体连接,构建重组质粒,并将其导入大肠杆菌感受态细胞中,完成基因的体外克隆与保存。

本次探究活动不仅注重理论与操作,更将“安全”置于首位。活动全程贯彻了严格的分子生物学安全规范。严谨的安全教育,让学生们明白了科学探索必须以敬畏生命、遵守规则为前提。同时,此次探究活动也是一次成功的“所校协同”科学实践。它将高中阶段抽象难懂的基因工程知识与具体的科研操作无缝衔接,让学生在解决真实科研问题的过程中,锻炼了科学思维与动手能力。今后,西安植物园也将持续依托自身资源优势,开发适配中学生的标准化分子生物实训课程,常态化开展科创实践活动,为培育生物领域创新后备人才搭建实践平台。