時間:2023-08-17 18:04:39
開篇:寫作不僅是一種記錄,更是一種創造,它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感,將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇生物技術進展,希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友,陪伴您不斷探索和進步。
關鍵詞:醫藥生物技術;產業化;措施
近年來,醫藥生物產業的飛速發展,為各行各業帶來了較為廣闊的發展空間,將生物技術應用于醫藥產業,不僅使得醫藥生物產業發展迅速,也使得其成為相對活躍的產業之一。雖然醫藥生物產業目前發展的態勢良好,但仍然存在著大大小小的問題,需要我們去探索和解決,才能使得醫藥生物技術產業跨向一個更高的臺階。
1醫藥生物技術發展的總趨勢
從全球醫藥生物技術發展的狀況來看,生物技術在醫藥行業的運用,正在引發著醫藥產業的重大變革。在2000年,全球生物技術產業的銷售額高達500多億美元,而醫藥生物技術產業的銷售額就占去了60%,實際上自90年代以后,全球生物技術藥品的銷售額以年均30%的速度增長著。
2我國醫藥生物技術產業的發展狀況
我國的醫藥生物技術產業的發展,相較國外的發展情況而言起步相對較晚,但是隨著國家在醫藥生物技術產業的支持力度的加大,使得醫藥生物技術產業有了較快的發展,縮短了與西方先進國家的差距,在全球醫藥生物技術產業中占有了一席之地。
3我國醫藥生物技術與產業發展所面臨的問題
隨著我國社會的不斷向前發展,醫藥生物技術及其產業取得了很大的進步,但是其發展過程中,不斷的涌現出了許多問題,如在醫藥生物技術領域的資金投入不足;生物醫藥產品的自主創新不足,產品的研發能力有限等問題,這些問題在很大程度上阻礙了我國醫藥生物技術及其產業的更好發展。
3.1自主研發產品能力有限,創新性不足
在我國現有的生物技術藥物中,只有少數部分是自主研發,擁有產品的自主產權,而絕大部分則是依靠國外的醫藥生物技術進行產品的仿制,真正的自主創新其實很少,以至于出現藥品研制上的重復,藥品生產的過量等多種問題,再加上國內缺乏對醫藥生物技術知識產權保護的意識,使得部分的醫藥生物技術及產業的發展停滯不前,導致藥品生產企業之間的競爭壓力增大,企業的利潤不斷減少,嚴重的出現虧損現象,最終血本無歸。有的藥品生產商為了避免出現這種情況,選擇企業著重于仿制藥品的生產,因為仿制藥品可以減少自主研發的資金投入,相對來說費用較少,而且盈利較快,風險也就相對較低,這種思想的循環使得我國的醫藥生物技術難以實現突破性的創新。
3.2醫藥生物技術的研究成果難以轉化為醫藥產品
這些年經過醫藥生物技術研究方面專業人才的努力,我國的醫藥生物技術在研究方面較以前取得了很大的進展,但現實是很難將這種研究上的成果轉化為醫藥產品。
3.3在醫藥生物技術及產業的投資不足
從我國在醫藥技術研究中的投入資金來看,是遠少于國外在醫藥領域的資金投入的,這也是為什么我國的醫藥生物技術的研究難有創新性的發展。醫藥生物技術產業本就是高風險、高投資、高回報的產業,醫藥生物產業得不到充足的資金支持,勢必會阻礙其研發過程的進展,從而影響我國醫藥生物技術產業的健康發展。
3.4我國醫藥企業規模相對較小,競爭力較弱
隨著近些年我國醫藥生物技術產業的不斷發展,涌現出了較多的生物制藥企業,但是這些企業普遍的特點就是規模較小,經濟實力較弱,自主研發新產品的能力較低,因此在醫藥行業的國際競爭中的競爭能力較差,抗風險能力弱,這顯然對我國的醫藥生物技術產業的發展十分不利。
4解決我國醫藥生物技術及其產業發展問題的措施
隨著經濟、政治、文化、科技全球化趨勢的不斷增強,每個國家、各個行業都面臨著機遇與挑戰,對醫藥生物技術產業來說也不例外。在競爭如此激烈的大環境中,要加快我國醫藥生物技術的自主研究與產業發展,可以采取以下措施:
4.1端正態度,客觀認識到我國醫藥生物技術的發展與世界先進國家的水平。
在擺正態度的同時,總結我國醫藥生物技術發展過程中的經驗教訓,同時加強與先進國家的交流,積極吸取、引進國外的先進醫藥生物技術,自主研發創新醫藥產品,形成我們自己的國際競爭優勢。
4.2加大在醫藥生物技術產業的資金投入。
從醫藥生物技術產業的性質可以看出,想要實現我國醫藥生物技術及產業的發展,就需要我們集中人力、物力、財力,加大在醫藥生物技術產業的投入,有重點、有針對性的扶持醫藥生物技術項目,提高我們的醫藥生物技術水平。同時,還應該注重培養醫藥生物技術方面的專業人才,提高醫藥生物技術人才的專業素養,為我國醫藥生物技術的研究與發展注入新生力量。
4.3注重醫藥生物技術研究成果向產品的轉化,實現上下游技術的完美銜接。
在加強醫藥生物技術的研究的同時,注重研究成果的轉化,建立好高校的醫藥生物技術研究和藥品生產企業的溝通、合作橋梁,實現雙方的完美銜接。
5結語
綜上所述,我國的醫藥生物技術的研究與產業發展取得了很大的進步,雖然在這一過程中仍有些許問題有待解決,但是我國醫藥生物技術產業的發展仍然勢不可擋,相信在其未來的發展過程中,必將實現創新性飛躍。
參考文獻:
[1]田玲,張宏梁,孟群.我國醫藥生物技術發展戰略與措施[J].中國生物工程雜志,2008,S1:331-335.
[2]茍仕金,茍鴻鷹.現代醫藥生物技術發展現狀與展望[J].中國藥業,1998,02:12-14.
隨著農業革命、手工業革命、工業革命、商品國際化革命、信息產業化革命的推進,許多科學家們預言21世紀必將產生一次生物技術革命,而這一革命的主戰場就是農業。現代生物技術可有效提高農作物產量、改善農作物的營養品質。因此,現代生物技術必然會成為未來農業發展的重要趨勢。
1現代生物技術在農業領域的應用
1.1基因工程在農業領域的應用
基因工程即利用分子生物學和微生物學技術,設計好不同來源的基因順序,在體外成功構建雜交DNA分子后導入受體細胞,使受體細胞表現出人們需要的表現型,產生出人們需要的物質。在農業領域應用基因工程技術,獲得的農作物優質、高產、抗性強,還可獲得畜、禽新品種及具有特殊作用的動、植物。例如,經過7年的努力攻關,2011年勝利突破了大面積示范(即6.67hm2示范)平均產量為13500kg/hm2的超級雜交稻第3期目標,達到了13899kg/hm2[1];運用轉基因技術將相應的基因導入油菜中有望培育出轉基因抗病油菜新品種[2];運用基因工程技術可將抗除草劑基因導入農作物中,使農作物能夠不受除草劑的影響,目前已生產出多種抗除草劑作物品種,應用廣泛[3]。
1.2細胞工程在農業領域的應用
細胞工程是指在體外培養細胞,以改變細胞某些生物學特性為目的將不同作物或動物進行細胞雜交,使植物或動物個體繁殖速度加快,以獲得優良品種或新品種及某些具有特殊作用的物質的一門技術[4]。細胞工程技術在植物快速繁殖、植物新品種選育等方面發揮著重要作用。目前植物體細胞雜交應用較多,如可以將馬鈴薯細胞和番茄細胞進行雜交,可獲得上結番茄下結馬鈴薯的“番茄馬鈴薯”;將豆科植物與向日葵進行細胞雜交,可培育出具有高營養價值的“向日豆”[5]。
1.3發酵工程在農業領域的應用
發酵工程即利用微生物具有的特殊作用生產出對人類生產有用的產品,或直接將微生物應用到工業生產過程的一門新的技術。發酵工程主要可應用在農業領域的2個方面,一是生產傳統的發酵產品,如果酒、茯磚茶、食醋等;二是生產一些食品添加劑。如茯磚茶的制作過程中就運用到了發酵工程技術,通過調控渥堆時間、使用接種劑、發酵劑等方法可以改進茯磚茶的加工工藝,進而可生產出“金花”飽滿、品質優良的茯磚茶。
1.4酶工程在農業領域的應用
酶工程,簡單來說就是利用酶的生物催化功能,借助工程手段將相應的原料轉化成有用物質。酶工程可應用在農業領域中的制酒、制醬等方面。例如,隨著我國糧食的不斷增產,一些地區出現了粗糧過剩的問題,需要解決粗糧的淀粉利用。解決辦法之一是生產葡萄糖,但由于葡萄糖甜度不大,難以在市場上應用。最有效的辦法還是運用酶工程技術的手段,將葡萄糖轉變為甜度大的果糖,果糖不僅比葡萄糖甜度大,其比蔗糖的甜度還高50%以上。
2微生物肥料在農業領域的應用
2.1微生物肥料的特點
微生物肥料是含有活的微生物的特殊的肥料,在農業生產中應用該種肥料可獲得特定的肥料效應[6]。生物肥料的定義分為2個方面,從狹義上講,生物肥料就是指微生物肥料,是由具有特殊作用的大量有益微生物發酵產生的,活性高。施入該種肥料能夠產生活性物質,能夠增加作物的固氮作用,改善土壤的理化性質,使作物的生長環境變得更好,使作物生長更優、產量更高。從廣義上講,生物肥料泛指各種具有特定肥效的生物制劑,包括特定的活的生物體、生物體的代謝物或基質的轉化物等,此種生物體不限定,既可以是微生物,也可以是動、植物組織和細胞[7-8]。
2.2生物肥料的應用優勢
微生物肥料具有其他化肥和農藥沒有的優勢,可有效改善土壤的理化性質,提高土壤肥力。目前微生物肥料已應用在綠色有機食品生產、農業生態環境保護以及高產、優質、高效農業的持續發展中,并發揮著極其重要的作用[9-10]。微生物肥料本身無毒害作用,對環境幾乎無污染;同時,施用量一般不大,在其生產過程中所消耗的能量也很少,因而可節約農民的施肥成本。此外,微生物肥料還可改善土壤的理化性質,減少土壤營養流失和富營養化的產生,實現土壤的可持續化利用。
中圖分類號:R19
文獻標識碼:B
生物技術是一門應用生物科學研究成果增加生物制品數量、提高質量,從而滿足人類日益增長需求的技術。近年來,生物技術在農業、醫藥衛生等領域均取得了突飛猛進的進展,特別是在制藥產業中的應用已成為最活躍、發展最快領域。這就要求藥學專業學生要有生物技術制藥相關的知識,而中醫藥院校藥學專業有自身特點,如何提高生物技術制藥課程的教學效果,培養具有生物技術理論和實踐能力的藥學人才是我們所需要解決的問題。筆者在教學過程中進行了一些探索,并取得了一定的效果。
1 中醫藥院校藥學專業特點對《生物技術制藥》課程教學的要求
中醫藥院校藥學專業在生物技術相關課程的設置上相對較為薄弱,如基因工程、細胞生物學、遺傳學等。而生物技術制藥課程涉及到這些相關的基礎課程,著重討論的是應用基因工程、抗體工程、細胞工程、酶工程、發酵工程等技術研制新藥。所以需要在教學過程中補充相關的生物技術的基本理論,同時還要突出“生物技術”和“藥學”的結合,如生物技術藥物制劑、質量控制的方法和特點。這就要求教師在教學過程中既需要深入淺出的闡述生物技術相關原理,更需要強調藥學的相關內容,重點是生物技術在藥物研發和生產中的應用。
2 在教學內容方面的探索
2.1加強生物技術基本理論的內容:如何在較短課時限制下加深學生對生物技術基本理論的理解是教師面臨的一個難題。筆者在教學過程中以生物技術制藥的具體實例為線索,在其中穿插介紹涉及的相關基本理論。如在基因工程制藥中以干擾素生產為例,介紹引物設計的方法、聚合酶鏈式反應原理、限制性內切酶以及和表達調控相關的操作子等相關理論。通過這種方法,加強了學生對整個基因工程藥物生產過程的理解。
2.2加強和藥學相關學科的聯系Ⅲ:生物技術制藥的目的是最終獲得用于疾病治療和預防的藥物,這就需要藥學相關學科的支持,如藥劑學、藥理學、藥物分析、藥物化學等。因此,筆者在教學過程中,結合通過生物技術獲得醫藥品的特點,引導學生復習相關學科知識,加深學生對本課程內容的理解,提高教學效率。如在講解基因工程藥物穩定性考察時,聯系藥劑學中藥物常用的穩定性考察方法,通過對比基因工程藥物和化學藥物結構特點,引出基因工程藥物穩定性需從其純度、生物活性等多方面綜合考察,而不能簡單采用藥劑學中介紹的Arrhenius動力學方程測定。
2.3結合中醫藥院校特點加強部分內容的講解:結合本校藥學專業特點,學生有中藥學基礎且對中藥普遍感興趣,而利用生物技術保護中藥材以及大量獲得中藥中活性成分也是生物技術制藥的一個研究方向。在本課程教學過程中,加強植物細胞工程制藥部分的講解,使學生掌握利用植物細胞,組織培養物獲得有用次級代謝產物原理及生產過程,學生反應良好。
3 教學方法的探索
3.1營造互動式教學環境:在教學過程中,通過給與學生預留與課程相關的題目,引導學生復習藥學相關內容以及生物技術相關背景知識,讓學生帶著問題進入課堂。在課堂上給予學生更多的機會參與教學過程,使課堂氣氛活躍。調動學生學習的積極性和主動性。在此過程中及時掌握學生對知識點的理解程度及其薄弱點,在此基礎上調整教學內容,教學效果良好。
3.2采用多媒體方式使教學內容生動、形象:生物技術制藥是一門綜合性和實踐性很強的學科,涉及多門基礎學科。然而,在傳統教學過程中,僅用傳統的板書教學手段難以提供足夠的信息量,同時講解過程缺乏直觀性和形象性。而多媒體教學可將圖片、文字、影像等整合在一起,將原本抽象、枯燥的講授變成生動有趣、圖文并茂的講授,從而加深學生的理解。在備課過程中收集各種生物技術制藥相關的素材,如圖片、動畫、影像資料。如在介紹RT-PCR法獲得目的基因時,通過播放Flas,加深學生對此知識的理解。
3.3將實驗教學融入理論教學中:生物技術制藥的實驗具有時間長、聯系性強等特點,而目前完全開展相關實驗有一定的難度。如在基因工程制藥這一章,試驗內容包括目的基因的獲得、DNA重組、重組質粒的轉化、目的蛋白的表達純化。筆者嘗試將實驗教學融入理論教學,在課程中播放實驗的多媒體錄像,并在此過程中穿插對學生的提問,引導學生聯系相關基本理論,使這些抽象的理論變得形象化,加深學生對理論的理解,同時也培養了學生的觀察、分析和解決實踐問題的能力。
關鍵詞:生物技術;發展;生物教育;創新
中圖分類號:G633.91文獻標識碼: A 文章編號:
前言
隨著我國教育體制的改革與完善,在生物教學中注重對學生動手能力、實踐能力的培養, 注重對學生復合能力、適應能力和創新能力的培養, 是生物教學追求的總目標。然而, 目前生物學教學仍然處于“強調學習結果, 忽視探索問題; 以閱讀科學代替了做科學; 一味要求學生獨立思考, 不鼓勵學生研究問題和討論結果”等教學狀況。生物技術是以生物體系和生物工程原理來生產生物產品, 提供社會服務的綜合性生物科學技術, 是由多學科交叉形成的理論與實踐并重, 以細胞工程、酶工程、發酵工程和基因工程等技術體系為主的新興學科。它的發展已經對人類生活產生了重大的影響, 其理論和技術并重的學科體系, 給生物學教育創新以及課程結構、教學內容和教學方法等方面提供了良好的素材, 并奠定了堅實的基礎。
1、生物技術的概念、分類與發展
1.1 生物技術的概念與分類
什么是生物技術? 從字面上來說可解釋為在分子、細胞水平上定向操縱或改造生物體的技術。但這個概念的外延很容易被人為地擴大, 即認為“生物技術”可方便地用于對所有利用生物體本身、代謝產物及功能等技術的泛指, 只不過是操作的物質層次不同。
對于生物技術的分類, 在學術界存在著兩種觀點: ①按照生物學科發展的大致歷程, 把生物技術也分為傳統生物技術、近代生物技術和現代生物技術; ② 從產業發展的角度, 把 20 世紀 70 年代以前包括有機溶劑、維生素、工業用酶制劑和抗生素等在內的老工業, 稱為“傳統生物技術”; 而把 DNA 重組和單克隆抗體兩大技術建立以后的工業, 稱為“現代生物技術”。顯然, 生物技術的發展與科學和技術的發展是同步的, 與生物學科的發展更是密不可分。現代生物技術是在傳統生物技術基礎上發展起來的, 包括基因工程、酶工程、細胞工程、發酵工程和蛋白質工程等, 它們是互相聯系、互相滲透的, 其中以基因工程技術為核心。
1.2 生物技術的發展
1.2.1 傳統生物技術階段。傳統生物技術是指 19 世紀末到20 世紀 30 年代前, 以發酵產品為主干的工業微生物技術體系。這一時期的生物技術主要是通過微生物的初級發酵來生產食品, 其應用僅僅局限在化學工程和微生物工程的領域, 通過對粗材料進行加工、發酵和轉化來生產純化人們需要的產品, 如乳酸、酒精、面包酵母、檸檬酸和蛋白酶等。
1.2.2 近代生物技術階段。近代生物技術是以 20 世紀 40年代抗菌素的提取, 50 年代氨基酸的發酵到 60 年代酶制劑工程為線索, 仍以微生物發酵技術為技術特征的。這一時期抗生素工業、氨基酸發酵和酶制劑工程相繼得到發展, 細胞工程相關技術日臻完善, 但從技術特征上看還不具備高新技術諸要素, 因此只能被視為近代生物技術。
1.2.3 現代生物技術階段。現代生物技術以 20 世紀 70 年代 DNA 重組技術的建立為標志, 以世界上第一家生物技術( Genetech, 遺傳技術) 公司的誕生( 1976) 年為紀元。此后, 越來越多的科學家投身于分子生物學研究領域, 并取得了許多重大的進展。至此, 以基因工程為核心的技術上的革命帶動了現酵工程、酶工程、細胞工程以及蛋白質工程的發展, 形成了具有劃時代意義和戰略價值的現代生物技術。
2、生物技術發展與生物教育創新
隨著基因操作技術不斷完善、基因工程藥物和疫苗研究與開發突飛猛進、轉基因植物和動物取得重大突破, 闡明生物體基因組及基因編碼蛋白質的結構與功能成為當今生命科學發展的一個主流方向, 生物技術將在人類生活中扮演更為重要的角色。為了鼓勵和推動生物技術的發展, 許多國家制訂和采取了一系列政策及措施。如為了保持生物技術的領先地位, 刺激生物技術產業快速發展, 美國食品和藥物管理局在 1995 年底決定放寬對生物技術公司的限制,對用生物技術方法生產出來的藥品與傳統藥品一視同仁;日本提出了“生物技術立國”的戰略思想, 政府從一開始就介入了生物技術的組織與協調, 建立了“產、學、研”三位一體的聯合研究與開發體制; 英國政府發表了“生物技術制勝2005 年的預案和展望”報告; 新加坡設立了“生命科學部長委員會”, 制定了 5 年躋身生物技術頂尖行列的計劃。這些重大舉措顯現了外國政府欲搶占生物產業制高點的魄力和決心。我國也將生物技術擺在了重要的位置, 在國家“863”和“973”計劃、“攀登計劃”、國家自然科學基金和國家政策計劃中也已將生物技術方面的項目列為重大項目, 以此推動生物技術的蓬勃發展。
生物教育創新是一個系統工程, 包括課程標準、課程目標、課程結構、課程教學和評價創新等內容。對基層生物學教育工作者而言, 生物教育的創新, 重要的就是要把生物教學從“以破壞學生形成一些重要的思維能力為代價的死記硬背”的教學狀況中解脫出來, 重視“科學探索過程”的教學, 它反映了科學家獲得知識的思維方式和使用方法, 是學生享用終身的財富。2001 年新頒布的《生物課程標準》“,以學科體系、學生需要、社會發展”為結合點選擇課程內容, 以“人與生物圈”為框架構建課程體系, 以“提高學生的科學素養”為宗旨定位學科價值, 以“科學探究”為策略改變學生的學習方式, 以“科學、技術、社會”為切入點體現課程回歸生活, 以“滲透人文理念”培養學生的情感態度和價值觀, 以“開發與利用課程資源”為手段實現課程目標。在全國范圍內全面實施新大綱、新教材, 在原有基礎上充實了許多現代生物科學知識。如新大綱在必修課部分新增了生物科學新進展, 細胞分化與衰老、細胞癌變、人類的遺傳病與優生、環境與人體健康、綠色食品等內容; 選修課部分介紹了營養與健康、人體兩大免疫機制、生物固氮、發酵工程、細胞工程、酶工程、基因的結構和基因表達調控等內容。當然, 這些具體內容和表述方式上的改進, 給廣大教師教學過程的創新奠定了一定的基礎, 也在教學實踐中取得了一些成效, 推進了生物學教育改革的進程。
3、生物技術的發展推進生物教育改革
生物技術是當今迅速發展的高新技術, 是 21 世紀最具有發展潛力的新興產業, 它涵蓋了基因工程、細胞工程、酶工程、發酵工程和生物化學工程。其中基因工程發展迅猛,已經成為生物科學領域最有生命力、最引人注目的前沿科學, 生物技術已被廣泛應用于食品、醫藥、農業、化工、環保等工業部門, 且隨著對生物分子認識水平和改造生物遺傳物質手段的提高, 生物技術必將為有效解決長期困擾人類的糧食短缺、疑難病癥、能源危機、環境污染等問題帶來美好的前景。
生物技術又將成為21 世紀科學技術的主流。這不僅因為它所研究與開發的對象是可以再生的生物資源, 而且還因為它對當今人類面臨的人口和食物、能源和資源以及環境和健康等迫切需要解決的問題發揮重要的作用。現代生物學發展的新技術、新成就, 特別是與人類生活息息相關的技術落實到學生的課程和教材中去, 使其成為培養學生的基本素材。20 世紀末, 國外一些專家認為: 隨著科學和技術的飛速發展, 公眾的科學素養比以前任何時候都顯得重要。因而, 加強生物技術教育, 培養公民的科學素養是生物教育發展的必然趨勢。
結語
總之, 人類伴隨著生物技術發展, 親身感受著生物技術給我們帶來的生活質量的提高, 關注生物學領域學科發展的動向, 并能及時恰當地體現在生物教育中, 特別是體現在課程建設、教學內容改革、學生技能培養等諸方面, 并逐漸改變“重結論、輕過程”的教學局面, 是生物技術發展和生物教育創新永恒的主題。
參考文獻:
關鍵詞:生物技術 產學研合作教育 創新教育
中圖分類號:G64 文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2014)09(a)-0245-01
21世紀是生物技術時代,隨著科學與技術的發展,現代生物學取得了巨大進展。現代生物技術涉及的學科領域、研究對象和應用范圍都極為廣泛,對知識、技能的要求很高。而在我國,生物技術類專業不可避免地產生了實際需求與培養目標之間的脫節。不同學校之間如農業院校、師范院校、醫學院校和工科院校的生物技術類專業的培養目標差異較大。生物技術本身發展較快,社會需求不斷變化,特別是現代生物醫藥、食品和發酵等與生物技術相關的產業發展迅速,而培養目標相對滯后,這導致培養的生物技術類專業人才難以滿足社會的需求。因此生物技術專業人才培養必須建立新的模式,以適應社會發展的需求。我校生物技術專業成立于2000年,隨著社會經濟的發展,原有生物技術專業人才培養模式已不適應社會經濟的發展需求。生物技術是實踐性很強的學科,學生不僅要掌握深厚的生物學理論知識,更重要的是要具有很強的實踐能力和創新能力。近年來,產學研在各省市蓬勃發展,產學研相結合創新培養模式也越來越受到人們的重視[1-3],但生物技術所占比例較低,這和21世紀是生物技術時代還不盡符合。我們在生物技術專業理論和實踐教學中,以創新教育為主,不斷加強創新能力的培養,從2009年開始,在近五年時間把產學研活動引入生物技術人才培養當中,開拓了嶄新的人才培養模式。
1 生物技術專業產學研相結合培養模式的優點
1.1 理論和實踐結合更緊密
生物技術專業是理論和實踐都很強的專業,僅僅通過平時的實驗課程教學來提升學生的應用能力和創新能力是遠遠不夠的。各個學校生物技術專業都在不斷探索創新人才培養研究[4]。通過產學研合作,可以把企業生產中遇到問題帶到課堂教學中,學生在掌握理論知識以后,通過對問題的探索,把理論知識更好地應用到實踐中,極大地激發了學生的求知欲和對問題探索的興趣,提高了他們分析問題和解決問題的能力。
1.2 提高了學生的社會適應能力
通過產學研活動,將理論知識轉化為實踐應用,提高了學生的創新能力,強化了學生擇業的自信心,提高了他們的創新意識。我校生物技術專業與蕪湖大浦國家農業科技園、安科生物工程公司、蕪湖綠葉制藥等企業合作,建立了穩定的實習基地,通過學生到基地進行生產和畢業論文等環節的實踐,可以使學生和生產單位更好地相互了解,提高了學生的擇業競爭能力。
1.3 產學研合作有利于企業科技進步和學校科研成果的轉化
通過產學研合作教育,教師與企業可以開展多方面的合作,包括為企業解決生產中出現的問題,參與企業產品開發、技術改造、轉化相關成果以及與企業共同申報各類科研項目,促進企業的科技進步,同時也能帶動教師科研工作的展開,進一步提高生物技術專業學生的培養質量。
2 生物技術專業產學研相結合進行生產和畢業論文的教學模式
生產實習和畢業論文是本科教學中的重要實踐教學環節,通過生產實習和畢業論文活動,培養學生的綜合運用所學理論知識和基本技能,培養學生的創新能力。在生產實習過程中,通過具體操作崗位的鍛煉,更好地了解相關生產環節,并運用所學知識分析和解決出現的問題。在畢業論文實施過程中,論文選題結合企業的技改項目、企業的科研項目或者由教師、企業和學生共同商定有實際運用的課題作為畢業論文選題。我校生物技術專業學生通過這些方式進行畢業論文的立項工作,與多家企業共同開展本科畢業論文工作,取得了較好的教學效果。
在學生進行畢業論文工作期間,采用雙導師制,學生吃住在企業,由企業安排專人進行管理,保證了學生的安全。學生有問題隨時聯系校內指導教師,每周與校內指導教師交流溝通一次。每周校內指導教師和企業指導教師溝通一次,及時掌握學生學習表現和論文進展,并及時解決相關問題。對學生畢業論文的進度實行中期匯報制度,同時要求企業對學生進行考勤和評價。五年的實踐表明,上述措施能夠較好地保證學生畢業論文的質量。
3 生物技術專業產學研相結合培養效果分析
不少專業在產學研合作培養創新型人才中取得了一定成績[5]。生物技術專業產學研合作主要集中在生物制藥、園林花卉、食用菌生產等企業,通過五年的運行,取得了較好效果。主要體現以下幾個方面:(1)在師資隊伍建設方面,通過產學研合作使教師的知識結構更合理,使企業有豐富實踐經驗的生產技術人員充實到教師隊伍中,極大地提高了實踐教學質量。(2)加強了實踐教學平臺的建設,2012年我校生物技術專業在蕪湖大浦國家農業科技園建立了省級生物技術專業實習基地并獲得相關經費的支持,完善了實踐教學硬件設施。結合企業需求,和大浦農業科技園共同成立了農業生物技術研究所,進行相關科研活動,聯合申報了國家省級等攻關項目10余項,獲得經費500多萬元,拓展了實踐教學平臺,提高了學生創新能力。(3)提高了學生的創新和創業能力,五年來,通過產學研相結合,為企業解決了蝴蝶蘭的保鮮問題,病毒檢測和防治,獲得專利5項,10余篇,每年都有優秀學生留在企業工作,其中有5人自己創業成立園林花卉公司,從事園林植物花卉生產和銷售工作。
總之,產學研合作模式較好地彌補了高校在創新教育中實踐條件的缺陷,極大地激發了學生的創造欲望,提高了學生的創新能力。我們建立的生物技術專業產學研相結合的創新培養模式培養出了素質高、創新能力強的實用性人才,促進了科研創新,有利于生物技術專業的教學和學科的發展,同時也有利于教師本身教學和科研能力提高,對其他專業創新性人才的培養也有借鑒作用。
參考文獻
[1] 羅道全.國外高校產學研合作教育的經驗與啟發[J].北京教育(高教版),2007(11):62-64.
[2] 馮玫,許曉明.亞太國家高校產學研合作教育模式比較與我國的模式選擇[J].河北師范大學學報(教育科學版),2007,9(6):99-103.
[3] 白玫,楊振峰,李瀟瀟.產學研結合是大學與企業實現共贏的有效途徑[J].集團經濟研究,2006(32):183.
[關鍵詞] 生物技術 畜牧獸醫 應用
[中圖分類號] S8-1 [文獻標識碼] A [文章編號] 1003-1650 (2014)01-0242-01
隨著DNA重組技術等生物技術的快速發展,生物技術產品被廣泛應用于飼料工業、畜禽疾病控制、動物生產等領域,并在其中發揮著巨大的作用,有效的提高了畜禽的生產能力、飼料的產量和質量,減少了畜禽疾病的發生率和死亡率,改善了環境污染。生物技術在畜牧獸醫領域中的應用主要有以下幾個方面。
一、生物技術在動物育種中的應用
動物育種中廣泛應用的生物技術主要有轉基因技術、動物克隆技術、DNA重組技術以及胚胎工程技術等等。運用現代生物技術進行分子育種可以有效的改善傳統育種方式中的培育周期長等問題,大大的加快了育種的進展,提高了育種的質量。比如,利用生物技術可以把特種功能的基因簇或者是單個基因插入某個生物品種的基因組中,并成功表達,再運用相關的生物技術進行診斷和檢測,選擇出能夠達到預期標準的小組,不僅可以有效的提高育種的準確性,加快育種的速度,還能提高畜牧品種的生產能力和經濟性狀。
二、生物技術在操縱動物生產中的應用
生物技術操縱動物生產主要表現在運用相關生物技術對動物原有的內在和環境系統進行目的性的干預,使動物機體所達到的新的代謝平衡向人類期望的方向移動。比如,通過生物技術人工合成的生長激素,可以達到和動物天然的生長激素相同的作用,可以有效的促進動物的生長,降低動物的采食量,并且對動物及人類健康都不會產生不良影響,有效的促進了畜牧業的發展。
三、生物技術在防治與診斷動物疫病中的應用
在防治動物疫病方面,運用生物技術培育的基因工程獸用疫苗與常規疫苗的生產相比生產周期更短,疫苗的種類更多,效果更強大,并且降低了由于殘毒和污染而造成的生物污染的機率。常見的有預防禽痘病毒的活病毒載體重組疫苗、基因缺失疫苗、核酸疫苗等等。在畜禽疾病診斷方面,隨著生物技術發展而產生的限制酶分析法、免疫印跡法、核酸探針法以及聚合酶鏈反應法等多種分子生物學的診斷方法都是畜禽疾病有效的診斷方法。
四、總結
生物技術是一門神奇而復雜的綜合性技術,生物技術應用在畜牧獸醫領域中,不論是在動物育種、動物生產、動物疫病的防治與診斷,還是在新生物制品和制劑的研制上,都發揮著重要的作用,生物技術為畜牧獸醫領域的發展有著巨大的推動作用。
參考文獻
關鍵詞:生物工程技術水資源保護運用
當今,環境保護已成為國際關系、經貿合作中的一個極為重要的問題,而水資源的問題更是日以得到重視,其嚴重地影響著我國國民經濟的可持續發展。在我國過去幾十年的經濟發展中,由于忽視了發展中的環境保護,目前環境狀況十分嚴峻。近年來雖采取了大量控
制措施,但水資源質量下降的趨勢仍在繼續,目前,我國社會經濟仍然保持著高度發展的態勢,合理保護水資源的壓力將進一步加重,由人類活動所造成的水污染和環境質量的惡化已成為制約我國社會和
經濟可持續發展的障礙。如何在經濟高速發展的同時控制環境污染,改善水資源質量,以實現社會經濟可持續發展之目標是我國當前亟待解決的重要問題。
1.隨著生物技術研究的進展和人們對水資源保護的認識
現代生物技術不但在凈化環境,減少污染和改造傳統產業等方面發揮出重要的作用,還可以為保護人類生存環境和社會可持續發展做出積極的貢獻,運用現代生物工程技術,可有效地減少水資源的流失及破壞。
2現代生物技術的潛力和優勢
在運用科學技術保護水資源的運用中,不難預料,生物技術將發揮最為重要的作用。現如今人們越來越認識到,運用現代生物技術是預防、阻止水資源惡化、維護生態平衡最有效措施之一。現代生物技術在水污染控制、大氣污染治理、有毒有害物質的降解、清潔可再生能源的開發、廢物資源化、環境監測、污染環境的修復等環境保護的各個方面,發揮著極為重要的作用。應用環境生物技術處理污染物時,最終產物大都是無毒無害的、穩定的物質,如二氧化碳、水和氮氣。利用生物方法處理污染物通常能一步到位,避免了污染物的多次轉移。利用環境生物技術可治理用其他方法難以處理的環境介質,即用生物修復技術凈化環境,使受污染的寶貴資源如水資源(包括地面水和地下水)、土壤等得以重新利用,同時還可進一步強化環境的自凈能力[1]。現代生物技術的發展,尤其是基因工程、細胞工程和酶工
程等生物高技術的飛速發展和應用,在水資源環境保護及污染物治理具有更高的效率。
3現代生物技術在水資源保護的應用
隨著基因工程技術新的開發到來,初步的試驗實踐和生產實踐顯示,運用基因工程消除水資源污染等污染源具有廉價、安全的特點,它正在成為研究和開發的熱點。生物固氮技術為減少化肥用量、增加作物產量、減少環境污染也提供了有效途徑。如利用基因工程,讓非豆科植物可以像豆科植物那樣可以利用空氣中游離的氮。目前,已有兩種技術取得了成效。一是運用現代生物技術的基因重組固氮功能基因導入禾本科植物根際的細菌中去,使其具有固氮能力,為作物提供氮肥。我國科學家培育的小麥根際固氮菌肥,試用于小麥拌種,可使小麥增產近20%,大大減少了氮肥的施用量,有利于農業生態環境的保護[2]。二是利用基因工程和細胞融合技術把固氮基因直接重組到作物細胞的基因組中,從而獲得自身可以固氮的農作物,從根本上解決了固氮問題。目前,實驗通過細胞融合已把豆科植物固氮基因轉導到稻、麥、玉米等細胞中,成功地把肺炎克氏桿菌的固氮基因轉導到大腸桿菌、酵母菌細胞中,把豆科植物的固氮基因導入胡蘿卜細胞內。由此,人們看到了利用現代生物技術培育人們所需要的作物和減少化肥施用保護生態環境的光明前景。
4現代生物技術在污染控制工程中已取得廣泛應用
現代生物技術的污染控制應用主要有活性污泥法、生物膜法、厭氧生物處理法、生物脫氮法、生物除磷法。城市生活垃圾的微生物處理,污泥的微生物處理,禽畜糞便處理與資源化工程,生物修復,微生物脫臭,廢棄物的微生物資源化,固定化微生物技術及其在污染控制中的應用,綠色環保產品的開發和應用[3]。以環境污染的生物治理為主,開展環境微生物學的基礎,應用基礎和應用研究,為重金屬廢水,石油廢水,印染廢水,油脂廢水,農藥廢水,生活污水等提供效果好的,成本低的生物治理技術和設備,以促進我國的環境工程建設。我國在環境污染治理中應用的技術主要有:
4.1固體廢物的生物處理技術
沼氣發酵是有機物在隔絕空氣和保持一定水分、溫度、酸堿度等條件下,微生物分解有機物的過程。堆肥是垃圾、糞便處理方法之一;堆肥是在人工控制的條件下,利用微生物的作用,將堆料中的有機物分解,產生高熱,以達到殺死寄生蟲卵和病原菌的目的;細菌冶金是利用某些微生物的生物催化作用,使礦石或固體廢物中的金屬溶解出來,從而能夠較為容易地從溶液中提取所需要的金屬。
4.2廢水的生物處理技術
生物曝氣濾池處理生活污水及資源化利用技術集生物處理和過濾兩種功能于一體,出水水質優良,是一種高效的新型生物反應器,極適用于生活污水和工業有機廢水的處理及資源化利用。生物工程技術處理油脂化工廢水利用來自于自然界又經培養馴化的功能菌株,根據廢水和污水的不同性質,組成,配制不同菌株,通過發酵培養形成多功能復合型菌液,用于油脂化工,化工有機廢水,食品,印染,生活污水,工業廢水的處理。通過對大中型油田,煉油廠廢水石油污染物樣品采集,降解微生物菌株的分離,篩選,獲得石油降解優勢微生物,針對含油廢水的不同水質特征,選用不同的微生物菌劑處理,使其穩定達標排放。
5結語
隨著大工業生產技術的飛速發展,生物方法所處理或修復的對象也在時刻不停地改變,勢必將推動現代生物技術不斷改革創新。為了使生物技術能滿足新的發展需要。我們必須真正進行探索,并且可能以過去未曾想象到的方式來使用生物或是它們的衍生物,運用現代生物技術預防和治理環境污染,有效地改善生態環境。
參考文獻
[1]曉林.生物科學和生物工程[M].北京:新時代出版社,2002.
[2]胡玉佳.現代生物學[M].北京:高等教育出版社,2001.
國際生物經濟大會在梅江會展中心開幕。生物技術是當前最具潛力和最富活力的科技領域之一,生物技術每前進一步,都將對科技發展乃至人類的生命健康和經濟社會發展帶來深遠影響,中國政府愿與世界各國攜起手來,為發展生物科技、推進生物產業作出不懈努力。
生命科學和生物技術的重大突破引領著新的科技革命,對推動全球經濟走向新的繁榮、改善人類生活質量發揮著越來越關鍵的作用。中國政府高度重視生物技術及其產業化的發展,明確提出把生物作為重點培育的戰略性新興產業之一,各部門和地方在投入、政策、人才等方面給予重點支持,初步形成了有利于生物產業發展的政策法規體系、研發體系、技術標準體系和生物安全保障體系,生物科技取得長足發展,創新能力明顯增強。
生物技術及其蘊含的巨大產業發展前景,不僅能夠為中國轉變經濟發展方式提供新的動力,也將為世界經濟的發展開辟新的空間。中國政府將堅持把生物科技作為中國科技發展的戰略重點,統籌規劃,系統布局,大力提升生物領域基礎研究和技術創新能力。堅持以企業為主體、市場為導向、政產學研用相結合,引導技術、人才、資金等向生物科技領域集聚,形成完善的生物產業創新體系,努力把生物產業培育成國民經濟支柱產業。堅持面向大眾、服務民生,加強生物技術在醫學、農業、生命健康、防災減災、環境保護、生態建設和應對氣候變化等領域的應用,推動生物科技成果轉化和普及。堅持深化科技體制改革,營造有利于生物科技發展的良好政策環境,最大限度地調動和激發廣大科技工作者的創新活力。堅持擴大對外開放,加強生物科技領域的國際交流與合作,分享新知識、新技術,提高生物技術的研發水平。
當今時代,生命科學和生物技術快速發展,不斷取得新的突破。全球生物經濟發展的速度已經大大超過經濟增長的速度,成為最活躍的技術創新領域。在生物技術、生物產業發展方面,取得了顯著進展,成為我國重要的生物產業基地。“十二五”期間,將進一步加大力度,加快生物醫藥產業發展,努力構建生物經濟發展新優勢。我們愿與國內外科研機構、生產企業加強合作,共同推動生物經濟的繁榮與發展。
國際生物經濟大會已經成為促進國內外生物技術合作與交流的重要平臺、溝通國內外企業投資生物產業的重要渠道、展示中國生物技術和生物產業發展成就的重要窗口。科技部將重點圍繞生物企業創新能力提升、人才培養、成果轉化應用和生物技術國際合作等,采取有力措施,推動我國生物技術的研究和產業化發展。
推進國際生物經濟發展,對于提升人類的生活水平,實現人類可持續發展,具有重要意義。國際生物經濟大會舉辦以來,影響日益擴大。聯合國糧農組織將繼續支持中國生物技術和生物產業的發展。期待世界各國的與會嘉賓在本屆大會上加強合作,結出豐碩成果。
國際生物經濟大會是我國生物經濟領域最具權威、最高規格、最大規模的專業盛會,正在發展成為具有國際影響的生物醫藥會展平臺,每兩年在津舉辦一屆。本屆大會以“發展生物經濟、促進民生改善”為主題,包括學術分會、大會展覽和專題活動等內容。學術分會包括生物技術產業化與科技金融等9個專業分會。大會展覽以我國擁有自主知識產權的醫療器械產品為主,共有來自200多個國家和地區的企業參展。專題活動包括第13屆中國醫藥高新技術交易會暨項目對接洽談會等。
【關鍵詞】 水體污染 生物治理技術研究
1 前言
隨著國內不斷推進城鎮化和工業化,人口不斷聚集和工業快速發展,河流大川等水體受到嚴重污染,整個水體的生態系統在城鎮化的步伐下不斷退化甚至逐漸消失。因此,無論是世界或是當前中國,人們在不斷發展經濟的同時,都重新開始審視人類和河流的關系,如何在發展的同時維持人類與河流的和諧和生態環境。污染水體的治理方法一直以來是國內外關心的問題,目前現有的技術主要包括化學與物理方法以及生物治理技術,其中生物治理技術,就是依靠真菌、或其他植物或微生物的新城代謝過程,去除水體污染的方法。生物治理技術以其高效,無二次污染,操作簡單等特點逐漸受到研究者的注意,越來越多的學者加入到研究生物治理技術來改善污染水體的大軍。本文將詳細介紹污染水體生物治理技術的研究進展,以及生物治理技術在治理污染水體方面的應用前景。
2 污染水體生物治理技術
污染水體的生物治理技術主要包括微生物技術、生物膜技術、水生植物凈化技術等。本文將主要介紹其中最重要的微生物技術。
2.1 微生物技術
微生物是存在于大自然中的一個極其豐富的生態種群,微生物在污染水體的凈化處理中發揮巨大的作用。污染水體主要是通過微生物的降解來清除水體內存在的污染物。因此,當水體受污染嚴重且水體內部本身微生物無法發揮降解作用時,我們可以通過改變相應的水體環境、投遞功能性菌劑等手段來催化微生物的降解作用。在某種程度上來說,通過向水體引入微生物也可以增加水體生態系統的生物多樣性,改善水體的富營養化并保持水體的平衡。微生物技術分為引入微生物技術和培養本地微生物技術。
2.1.1 引入微生物技術
引入微生物技術主要應用于水體內污染物對應的微生物數量極少,而且很難通過人為手段培養的情況,通過外來接種微生物來實現污染物的降解。此類微生物的菌種可以利用需要治理水體的自身菌落進行培養,或者采用基因工程細菌。
國內某公司研制了集中式生態系統用于治理污染水體,該生態系統可以實現可持續循環,具有多類多功能菌種,其廣泛應用于國內河流的污染治理。比較有名的案例是國內重慶和四川地區的污染河流治理,并取得了令人可喜的效果。例1,通過運用培養微生物對某污染人工景觀湖水進行水體降解,并分別研究了水中氣體含量、母體和底泥等參數對于水體治理的影響。結果證明,在有母體的情況下,水體治理效果明顯。若具有底泥,去除氨氮可以達到優良的效果。例2,通過某品種微生物制劑來治理富營養化水體,結果證明,水體富營養化程度大大降低,水體參數包括水體清澈程度、藻類含量等顯著降低。例3,通過污水凈化劑應用于上海某河流中斷,經過4個月大量投入污水凈化劑,其水體的氨氮含量保持在優異的水準,水體整體質量接近三類水。另外有研究證明,水體內存在EM菌能夠有效促進治理污染水體。
2.1.2 培養本地微生物技術
培養本地微生物技術主要是通過加強本地的微生物來達到治理污染水體的目的。通過向水體投入各類活化劑、營養劑來刺激本地微生物發揮作用,降解水體內的污染物。
(1)向水體內投入的生物激活劑是由各類礦物質等混合制備的復合制劑。有實踐證明,向水體內投遞生物激活劑可以有效改善水體的清澈程度、減少氨氮含量,并使水體氧氣溶解能力增強。
(2)表面活化劑可以通過增強微生物的活性,提高微生物降解水體的速度。目前表面活性劑廣泛應用于去除工業廢水,通過投加Fe(OH)3等物質來吸附金屬離子,并分離水體內部固液兩相,表面活化劑來減少細菌的吸附能力并促進其生長。
(3)有研究表明,電子受體可以在缺氧的條件下,強化微生物降解金屬離子的速度以及水體中的苯。
微生物技術可以在相對要求較低的環境下對污染物進行降解和處理,而且相對于其他技術,微生物技術價格便宜,降解效果顯著。微生物技術具有廣泛的適應性,通過一定程度的培養可以適應各類污染水體的環境。但是目前還存在的問題時,微生物處理技術在厭氧條件下的處理效果還不盡如人意,需要進一步來解決微生物應用方面的一些缺陷。
2.2 其他技術
水生植物凈化技術是通過在水體內栽植植物來吸附水體內的營養物、降低水流速度、加強水體內污染物沉降等。植物凈化技術具有無污染的生態環保的特點。但由于植物精華技術存在局限性,其主要用于鞏固污染水體的治理效果。
生物膜技術通過過濾材料和復合膜等載體來實現污染水體的過濾和治理。生物膜是由數量眾多的各類細菌組成的生物群落,其表面積大,可以吸附各類微生物。其主要特點在于可承受載荷大,能夠適應較大范圍的水溫,溶質,一次性投資相對較少。由于國內當前技術限制,污水處理程度低,生物膜技術在中小黑臭河流的治理中可以極大的發揮其作用。
參考文獻:
[1]薛維納,裴紅艷,楊翠云等.復合微生物菌劑處理城市污染河流的靜態模擬[J].上海師范大學學報(自然科學版),2005,34(2):91~94.
[2]陳彬.加拿大微生物技術在上海市中心城區黑臭河道治理中的應用[J].上海水務,2006,22(3):45~46.
關鍵詞:生物技術;蔬菜育種;應用
自20世紀70年代初,以DNA重組技術和淋巴細胞雜交瘤技術的發明和應用為標志的生物技術誕生以來,迄今已走過了30余年的發展歷程[1]。由于生物技術在解決人類面臨的重大問題如糧食、健康、環境和能源等方面將開辟廣闊的前景,因此越來越被各國政府和企業界所關注,與信息、新材料和新能源技術并列成為影響國計民生的四大科學技術支柱,是21世紀高新技術產業的先導。生物技術即生物工程,是由基因工程、細胞工程、酶工程和發酵工程四大體系組成的現代高新技術,它以基因操作為核心,利用生物體(或生物組織、細胞及其組分)的特性和功能,設計構建具有預期性狀的新物種或新品系。在農業方面,轉基因植物于1983年問世,1986年被批準進入田間試驗,根據美國農業部動植物檢疫局(APHIS)的數據,截至1997年1月31日,美國已批準的轉基因植物田間試驗達2 584例。近年來,生物技術越來越多地應用在農業中,使農業經濟達到高產、高質、高效的目的。生物技術在蔬菜育種上的應用主要有作物組織培養技術、體細胞雜交技術、轉基因育種技術和分子標記育種技術等[2]。
1 組織培養技術在蔬菜育種上的應用
組織培養是指在無菌條件下,在人工制備的培養基上培養植物的各種離體器官、組織或細胞,這些離體部分可以不斷地、一代代地連續生長,并可再生成植株。在培養過程中也會發生變異,可通過選擇培養育成新品種。組織培養技術應用范圍較廣,如單倍體育種、克服遠緣雜交不實及雜種不育、打破種子休眠、快速繁殖植株、種質資源保存、無性繁殖植物的脫病毒培養、原生質體的培養等。我國在油菜小孢子培養技術方面進行了較為深入的研究,主要集中于影響小孢子培養效率的因素、染色體加倍技術、再生苗移栽技術等,并初步建立了高效小孢子培養技術體系,促進了小孢子培養技術在油菜育種研究如材料創新、雜交油菜親本創制及雜種后代選育等方面的應用。
體細胞雜交即原生質體融合,可獲得體細胞雜交產物,克服有性雜交中雙親不親和的現象,擴大了雜交親本和種質資源的利用范圍。其具體步驟是:原生質體分離培養、原生質體融合、雜種細胞的鑒別與選擇、誘導雜種細胞產生愈傷組織及再生植株。可應用在育種上的有核質替換、細胞質雜種的獲得、遠緣雜交創造新物種、細胞器的互作研究等方面。
2 轉基因技術在蔬菜育種上的應用
將人工分離和修飾過的基因導入到生物體基因組中,由于導入基因的表達,引起生物體性狀可遺傳的修飾,這一技術稱之為轉基因技術。轉基因技術的飛速發展不僅為基因表達、調控和遺傳研究提供了一個理想的實驗體系,更重要的是為生物定向改良和分子育種提供了一種較佳的方法,使其成為基因工程和育種最有效的途徑[3],其主要應用于:
2.1 品質改良育種
目前蔬菜品質改良已成為蔬菜品種選育的主要目標,一些有價值的外源基因的導入無疑是一條有效途徑。我國自主培育的“超油1號”和“超油2號”兩個轉基因油菜新品系,含油量高達52.82%,是目前世界上含油量最高的甘藍型油菜[4]。另外,抗腐能力強、耐貯性高的番茄以及具有高含量必需氨基酸的馬鈴薯等轉基因蔬菜也開始進入市場。
2.2 抗性育種
2.2.1 轉入抗病毒基因
利用最多的一種方式是通過遺傳轉化將病毒外殼蛋白的編碼基因轉入受體細胞中表達,目前這種技術已在番茄、黃瓜、南瓜、甜瓜、生菜等蔬菜上應用。此外,病毒復制酶基因、病毒的反義基因以及一些非病毒來源的基因轉化也均有很大發展。馬偉采用農桿菌介導法將TuMV-CP基因導入大白菜中,建立了高效的大白菜離體再生、遺傳轉化體系,并對轉基因植株進行分子生物學檢測,證實得到的再生植株為轉基因植株,目的基因已在部分植株上表達;同時,還對轉基因植株的后代進行檢測,分析該基因所控制性狀的遺傳穩定性以及基因表達情況,為大白菜基因工程抗病育種提供理論依據[5]。
2.2.2 轉入抗蟲基因
目前應用的抗蟲基因主要有兩種,即來源于蘇云金芽孢桿菌的毒素基因和來源于植物的蛋白酶抑制因子基因,其中研究最多的是毒素基因,如從蘇云金芽孢桿菌中提取出引起鱗翅目昆蟲神經中毒而死亡的內毒素基因,將其轉入番茄和馬鈴薯中,發現這些轉基因植物的殺蟲效果良好。毒素基因還能穩定遺傳,并且毒素對人畜無害。日本科研人員從蒼蠅體內分離得到一種抗菌性很強的蛋白質基因,并將這種基因轉移到作物細胞中培育出抗病的煙草、白菜[6]。
2.2.3 轉入抗逆基因
目前抗逆基因工程的研究,一方面集中于在逆境條件下才能表達的某些基因的研究,如與抗(耐)鹽堿有關的脯氨酸合成酶基因及其他與抗逆有關的基因;在一種酵母中發現了一種抗鹽堿基因,現在人們已經培育出抗鹽堿的番茄和某些瓜類。另一方面則是抗逆代謝過程中某些酶的研究,現已分離出大量與抗逆代謝相關的基因,目前應用于作物上的抗凍基因主要是魚類的抗凍蛋白基因,例如我國科學家把生活在寒溫帶的“美洲擬鰈”冷水魚的抗凍蛋白基因注入番茄的花粉管,得到轉基因的抗寒番茄,試驗表明,這種番茄幼苗與對照品種相比,致死溫度下降2 ℃,所需積溫減少125 ℃,并表現出很強的抗晚霜能力。
2.2.4 轉入抗除草劑基因
主要有兩種途徑:一是使除草劑的敏感性改變,如將除草劑所作用的酶或蛋白質的基因轉入植物,使其拷貝數增加,從而使轉基因植物中這種酶或蛋白質的量大大增加;或針對除草劑能識別酶上的位點這一特點,用基因突變的方法使該位點上的相應氨基酸發生突變,但這種基因突變不會損壞該酶的二級結構和酶的保護功能,只是使除草劑不能識別這個位點。二是導入外源基因使除草劑解毒,如草甘膦是一種廣譜除草劑,人們在一種突變細菌中發現了抗草甘膦的基因,將該基因轉入到植物中,則轉基因植物能不被草甘膦殺死。
3 分子標記技術在蔬菜育種上的應用
標記育種是利用與目標性狀基因緊密連鎖的遺傳標記,對目標性狀進行跟蹤選擇的一項育種技術[7]。分子生物學的發展為植物遺傳標記提供了一種基于DNA變異的新技術手段,即分子標記技術。它直接以DNA形式出現,在植物體的各個組織及各發育時期均可檢測到,不受季節、環境的限制,不存在表達與否的問題;數量極多,遍及整個基因組;多態性高,利用大量引物、探針可完成覆蓋基因組的分析;表現為中性,既不影響目標性狀的表達,也與不良性狀無必然的連鎖;許多標記為共顯性,能夠鑒別出純合的基因型與雜合的基因型,提供完整的遺傳信息,其主要應用于:
3.1 構建遺傳圖譜
遺傳圖譜是植物遺傳育種及分子克隆等許多應用研究的理論依據和基礎,而傳統的遺傳標記技術標記數目少,難以形成一個較為完整的連鎖圖。在蔬菜作物中,利用分子標記技術目前已構建了番茄、馬鈴薯、辣椒、蒿苣、甘藍、胡蘿卜、芥菜、豌豆、黃瓜、白菜、芹菜等約20種蔬菜作物的圖譜。
3.2 種質資源研究
許多科研工作者都借助分子標記技術進行蔬菜種質資源分類與遺傳多樣性的研究。Mc Greger等利用分子標記技術分別對白菜和馬鈴薯的不同品種進行了成功的分析鑒定。Stanb等利用分子標記技術,將來源于國家植物種質資源系統(NPGS)中的922份黃瓜種質材料與118份黃瓜栽培材料進行了分析比較,發現栽培材料的遺傳背景十分狹窄,將NPGS黃瓜中的基因通過回交的方式引入栽培黃瓜,可以進行品種改良[8]。
3.3 基因定位
大多數經濟性狀都是數量性狀,如產量、成熟期、品質等。傳統上是采用數理統計學的方法,把控制某一數量性狀的微效多基因當作一個整體研究,由于這些微效多基因易受環境條件影響,因此對這些性狀的選擇效果差、周期長,而分子標記技術的發展已可以將多個數量性狀進行分解,并進行個別研究。
3.4 分子標記輔助選擇
在作物的選擇育種中,過去對目標性狀的選擇是根據形態標記進行的,由于環境因素和生長時期對表現型有極大影響,因此這種選擇需要大量的人力、物力及很長的時間,而分子標記輔助選擇可以極大地提高選擇的效率。例如在進行回交育種時,可以在回交后代中選擇帶有目標基因、同時帶有回交親本標記的單株進行回交,以加快育種進程。
3.5 品種純度鑒定
利用分子標記技術進行蔬菜品種鑒定,可以不受環境、取材部位、時間等因素的影響,在種子或幼苗階段即可鑒定,且信息量大,可以區分出形態標記難以鑒別的細微差異,準確、快速(數小時至數天即可完成)。品種鑒定需要首先構建品種的標準DNA指紋圖譜,將需要鑒定的品種的指紋與之對比,即可知道品種的純度和真偽。嚴莉等利用生理生化方法和DNA分子標記技術,在分子水平、基因水平上根據不同品種遺傳密碼和酶譜表現不一的特征對種子進行鑒別,快速、準確、可靠[9]。
生物技術在蔬菜遺傳育種、品質改良上的應用前景十分樂觀,最近十幾年來已取得很大的進展,轉基因蔬菜成果已經在生產上得到應用[10]。目前,許多國家為了鼓勵和推動生物技術的發展,已經制定和采取了一些新的、有效的政策及措施,并被人們逐漸接受。在不斷加強基礎研究工作的同時,還要將生物技術充分融合到常規育種中去,并盡快轉化為生產力,使其為人類社會提供更多的服務,帶來更多的經濟效益和社會效益。
參考文獻
[1] 向太和,楊劍波,吳家道.我國農作物生物技術育種研究現狀和展望[J].安徽農業科學,1994(2): 104-107.
[2] 嚴智燕,張瑞香,黎宇.生物技術在育種中的應用[J].安徽農學通報,2008(11): 93-94.
[3] 王連峰,張軍,曾憲賢,等.轉基因技術的研究及應用進展[J].生物技術,2008(3): 86-89.
[4] 王新發,王漢中,劉貴華.現代生物技術在油菜育種中的應用及前景[J].中國油料作物學報,2002(3): 74-77.
[5] 馬偉.大白菜轉蕪菁花葉病毒外殼蛋白基因的研究[D].哈爾濱:東北農業大學,2002.
[6] 李戀.生物技術在植物育種上的新應用[J].內蒙古農業科技,2006(3): 52-54.
[7] 劉志文.人工合成甘藍型黃籽油菜的分子標記和利用研究[D].武漢:華中農業大學,2005.
[8] 汪社英,蔣學波.生物技術與蔬菜品種的改良[J].安徽師范大學學報(自然科學版),2000(2):188-189.
[中圖分類號]R97 [文獻標識碼]C[文章編號]1673-7210(2007)03(c)-098-02
生命科學隨著分子生物學,細胞生物學,生物工程,超微量分離分析技術和藥物分子設計,計算機科學等學科的迅猛發展不斷取得重大突破,同時國際藥品市場競爭日趨激化,許多跨國制藥集團加強國際合作,加強聯合及重組,使我國醫藥面臨重大的挑戰和歷史機遇。有論著[1]指出,搶奪科學制高點,催生科學生長點,實現藥學研究戰略重心轉移,將是21世紀我國藥事研究的根本出路。
1 傳統中藥研究現狀
據統計,我國藥用資源種類達12 694種,其中藥用植物383科233屬11 020種(含種下等級),藥用動物414科879屬1 590種,藥用礦物84種[2],可見我國藥用資源80%多的種類是中草藥類。當今人類回歸自然熱持續升溫,為發展我國傳統醫藥提供了廣闊前景。
“九五”期間對常用中藥材進行了質量標準規范化研究,其成果對澄清品種混亂,提高鑒定水平,保證中藥材質量,促進中藥材標準化,國際化,開發利用新資源等方面具有重要的科學意義和實用價值。但中藥材品種混亂和質量下降的局面至今仍未得到有效的遏制。我國先后對400多種中藥材做了較深入的化學成分研究,填補了一大批中草藥化學成分空白,篩選出800多個生物活性成分。目前已完成500多種中藥傳統炮制經驗的收集整理及技術規范制定,在遵守古老炮制技術的基礎上對近100種常用中藥進行現代炮制技術、工藝及其機理研究,較具民族特色和醫學體系的藏、蒙、維等民族醫藥已相繼制定了地方標準。牛黃、麝香、虎骨、犀牛角、冬蟲夏草菌絲等名貴中藥的人工制品或代用品大大緩解了對其天然野生資源需求的壓力,但中草藥品種退化依然嚴重,生產管理粗放,名貴藥材資源長期緊缺,不少品種已瀕臨滅絕。本著立中藥材國際名牌,揚中醫藥世界美譽的目的,我國已建立了一大批名優道地藥材生產基地,全國約有200個品種,中藥材道地性的系統研究已經啟動。
2 生化制藥研究
我國生化制藥,尤其是對胰島素、超氧化物歧化酶、尿激酶、肝素、低分子肝素、甲殼質、魚油多不飽和脂肪酸牛磺酸等的研究,近年來均取得明顯進展[3]。生物技術藥物是世界各國研究開發的熱點,我國生物技術的研究開發起步較晚,但跟蹤仿制發展迅速。經過10多年的努力,目前已有10多種基因工程藥物和1種疫苗批準上市,基本做到國外有的產品我國也已上市或正在研究開發中[4]。
3 制劑研究
我國制劑研究長期滯后,約有2/3的原料藥只有一種劑型,且傳統制劑和低水平重復的制劑多。據統計[4],我國氧氟沙星制劑已申請新藥證書108份,生產文號148份,其中單注射液就有40個廠家生產,而緩釋控釋等新劑型很少,許多國際上先進的劑型仍處于空白狀態。幾年來申報新藥項目中涉及制劑研究的不多,少數與制劑有關的項目也多是研究顆粒劑、膠囊、凍干劑等老劑型,個別研究脂質微囊,靶向給藥,緩控釋等新劑型,能立項研究的極少,說明藥物給藥系統研究至今尚未受到足夠重視。
4 新藥開發現狀
近年我國密切關注國際上新藥研究開發的進展,積極吸取先進的新技術、新方法,新藥研究開發水平有所提高,但創新能力差。已批準立項在研究的Ⅰ類新藥中,全新結構的化合物很少,是全新化合物又有專利保護的更少,多數是已知結構的化合物發現了新用途,或已知藥物的結構類似物,其中相當一部分因已發表或其他原因已經不能申請專利;在研究的生物技術產品,基本上是國外已進入Ⅱ、Ⅲ期臨床,我國跟蹤搶仿,無論是在下游技術還是知識產權方面,都有較大的風險;研究開發中草藥本是我國的優勢,但Ⅰ類中藥的有效單體要求純度在98%以上,在分離純化過程中遇到的技術問題較多,且往往純度與藥效不完全成正比,毒性都有可能越純越大,因此在研究的Ⅰ類中藥不多。另外在研究新藥成熟度差,進展慢。近年新藥研究開發中除繼續存在低水平重復仿制外,又出現熱門項目一哄而上,“高水平”重復研制的現象。從全國范圍看,部門之間,單位之間缺乏統一部署,及時協調和得力的管理。藥品與其他產品一樣受市場規律及臨床需求的制約,重復研制勢必造成人力、物力、財力尤其是時間上的巨大浪費。
5 國際生物技術的發展
有學者[5]認為,生物化學與現代藥學的結合,促使藥學研究模式發生了根本性轉變,加速了生物新藥的研究與先導化合物的深入發現,開創了以重組DNA技術為基礎的制藥工業新門類,發展了以分子生物學為基礎的藥物設計新途徑,生物技術廣泛應用于改造傳統制藥工業,以化學模式為主體的藥學科學已迅速轉向以生物學和化學相結合的新模式,為此,美國將“NIH藥理學科規劃”從1993年3月起改為“藥理及生命有關的化學學科規劃”,其中與生命科學相關的化學研究占到1/3以上。PHRMA主席Gerald Mossinghoff預言,再過10年,生物技術將使許多老年性疾病得到治療,是新藥“黃金時代”的新開端。開發中的生物技術疫苗迅速增加,年增加品種達40%。最近生物技術藥物還試用于普通感冒、帕金森病、遺傳性慢性舞蹈癥。有些疾病如腫瘤與心臟病是多基因性疾病,因此一種疾病一種藥物的治療模式已行不通,針對個體發病的基因型差異選用特殊治療手段將會誕生新的醫藥市場。隨著分子生物學與生物技術的發展,闡明用植物次生代謝產物或中藥有效成分的生物合成途徑及其影響因素,實現中藥品質人工調控,將在21世紀成為可能。中藥藥性理論也將在分子生物學、分子藥理學、分子生態學、細胞生物學、天然藥物化學和計算機技術的幫助下獲得實質性進展。融合人工智能技術的數量醫藥學或數量中藥學將日趨成熟,目前人工神經網絡、專家系統、模糊數學、灰色系統理論、數值分類學等技術應用也相當活躍。
6 新藥的研究開發
新藥的研究開發需要大量經費,而且時間長。發達國家仍需10~15年,成功率僅為萬分之一,但只要成功,利潤豐厚,一般2~3年便可收回投入。為加強醫藥的研究開發,一方面需要國家加大投入幅度,制定有利于制藥企業投資新藥的政策,使企業逐漸成為新藥研究開發投資的主體;另一方面要不斷加強和完善藥品專利及商標等產權的保護,保證投資新藥的企業對專利產品的生產和銷售在保護期內擁有獨占權,盡快建立市場,研究開發,生產一體化的運行體制,促使我國新藥研究開發進入良性循環。
醫藥的研究開發應以大院大所多創新,不同類型的研制單位具有相應的研究層次為架構,才能更好地提高我國新藥研究開發的總體水平。提倡組織多學科合作攻關,加快研制和推廣口服緩控釋制劑,提高制劑設計與工藝水平。
加強信息科學研究及信息技術的應用,借助計算機圖形學,計算機三維重建,體視學和圖像分析系統等手段,可使藥學研究更科學,更全面,更客觀。
改革開放后留學生中已涌現出一大批新藥研究開發的拔尖人才,吸收和幫助他們與國內學者合作,逐漸在國內形成一個穩定的研究與工作基地,既是海外留學人員能實現為祖國服務的愿望,也是國內科學研究實現與國際接軌的有效途徑。
隨著醫藥工作者的努力,不斷探索和國家的日益重視,我國醫藥將不斷規范化、標準化和國際化,將能更有效地抵御洋藥尤其是洋中藥對我國醫藥市場的沖擊,不斷豐富祖國的醫藥學寶庫。
[參考文獻]
[1]王鳳山,張天民.1996年我國生化藥物的研究進展[J].中國藥學雜志,1997,32(7):389-391.
[2]中國藥材公司.中國中藥資源記要[M].北京:科學出版社,1994.19-22.
[3]張天民.1997年我國生化藥物的研究進展[J].中國藥學雜志,1998,33(11):648-650.
[4]蔡年生.我國新藥研究開發的進展與分析[J]中國新藥雜志,1999,8(6):361-362.
美國能源生物科學研究所啟動49個能源生物科研項目 小倉紅葉
丹尼斯克公司采用酶制劑技術提高DDGS飼料的消化率 小倉紅葉
全球第一臺Thermo Scientific TSQ Vantage質譜儀在中國安裝 《生物產業技術》編輯部
KL Process Design Group公司開始用纖維素生產生物乙醇 小倉紅葉
諾維信公司在酶法酯交換反應工藝開發方面受到油脂行業的表彰 小倉紅葉
荷蘭王國首相訪問在建的帝斯曼中國園區 《生物產業技術》編輯部
日本研究人員解讀白蟻腸內共生菌的全基因組取得新突破 汐田真理
云集上海的生物技術企業明確風險后再投資 增田智子
向生物技術大國進發的印度 宮田滿
組學總動員開發生物燃料 宮田滿
國際人類微生物組聯盟推進人體正常菌群基因組解析 河田孝雄
特殊生物資源的開發和利用
特殊環境微生物資源的開發利用技術
特殊生境植物資源的開發和利用 種康,鄧馨
纖維素糖化發酵工藝 林建強,曲音波
蛋白質定量 應天翼
活細胞成像
環境生物技術的發展趨勢 俞漢青
我國將出臺生物產業發展促進政策 《生物產業技術》編輯部
國際水稻研究所榮獲2007年度中國國際科學技市合作獎 戴小楓,王中秋,貢錫鋒
美國生物技術大會(BIO2008)中國展團備受關注 周婷婷
麻省理工學院和豐田汽車共同研究車用微生物電池 宮田滿
日本公司利用畜產廢棄物等原料提供生物燃氣 久保田文
日本科學家發現與癌癥轉移有關的候選蛋白質 吉村馨太
東麗公司在中國大力發展環境生物技術 楊瑜芳
新型厭氧生物技術的研發現狀與前景 陳堅,李秀芬
微米氣泡強化臭氧氧化及其在污泥減量技術中的應用 初里冰,邢新會,閆桑田,呂奉祥
我國農村分散點源污水治理技術研究及應用 張統,王守中
酵母菌在疏水性有機污染物去除方面的應用 楊敏,鄧艷芹,張昱,呂文洲
石油污染土壤的生物修復技術 劉錚,張坤,花秀夫,王君,韓慧龍
石油生物脫硫技術研發現狀與前景 劉會洲,李玉光,邢建民
化學物質的生物監測方法及其在環境管理中的應用 胡建英,黃崇
生物能源與可持續發展 《生物產業技術》編輯部
纖維素酶生產技術 劉凱,林建強,曲音波
淺析雙向凝膠電泳的樣品制備 應天翼
生物技術的第四次浪潮——環境生物技術
《跨國共生》:一位親歷者的管理筆記(第十二章) 柳永茂
中國生物醫學研究面臨的機遇與挑戰 陳竺
中澳科學家在苦瓜降糖研究方面取得新進展 《生物產業技術》編輯部
孟山都公司和波通儀器公司合作開發生物乙醇生產分析技術 小倉紅葉
有爭議的探索性臨床研究 橋本宗明
疫苗的應用領域和制造技術革新不斷 平崎誠司
諾和諾德公司捐贈化合物庫支持中國研發新藥 《生物產業技術》編輯部
美國Alnylam公司和MIT合作研究RNA干擾的癌癥治療 增田智子
我國農業生物藥物分子設計平臺建設取得可喜進展 《生物產業技術》編輯部
創新,永無止境——帝斯曼工業生物科技創新之路 歐陽少平
微生物宿主需求增加制藥廠爭相提高設備能力轉基因蛋白的受托制造 久保田文
通向商業化的橋梁生物質是焦點2008年度日本生物技術相關的預算概算要求 增田智子
默沙東公司"萬絡"賠償事件對我國醫藥產業發展的啟示 楊悅,魏晶,潘衛三
綜合機構的研究目標是建立日本版的FDA 橋本宗明,久保田文
我國生物制藥企業發展的幾點建議 黃志峰,肖健,藺勝照,李校堃
英國抗體藥物的教訓——高風險藥物Ⅰ期臨床試驗的注意事項 大西淳子
藥物基因組學對日本的影響服務企業已率先行動 河野修己
纖維素酶分子改造和酶系改造 汪天虹,秦玉琪,曲音波
血脂康高技術產業化 北京北大維信生物科技有限公司
使用胰蛋白酶進行膠內酶解 應天翼
用飛秒激光觀察胰島素的分泌過程 高橋倫子
李校堃談我國生物醫藥產業化發展 陳茁
《跨國共生》:一位親歷者的管理筆記(第七章) 柳永茂
以自主創新為推動力加強長三角地區生物和醫藥產業合作 于寧妮
浙江省生物技術工程制藥重點實驗室 楊徐一,倪春燕
世界肥胖病人持續增加Sanofi-Aventis公司的新藥引人關注 伊藤勝彥
分子靶向新藥種類繁多多靶標型的藥物也開始上市 伊藤勝彥
清掃研究用冰箱和冰柜實現其高效運行 內田忠義
世界各國干細胞治療相關政策與規劃分析 江洪波,陳大明,于建榮
我國第三代t-PA溶血栓藥物的開發 楊琴
新一代抗癌藥物的中堅——分子靶向型低分子抗癌藥物 河野修已
代謝物組開拓的生物技術產業
令人期待的食品納米技術 中野榮子
生物降解塑料袋奧運采購與行業參與 萬榮,聶聽
TEM8-Fc:一種新的抗腫瘤血管形成的人源抗體樣分子 胡顯文,段海峰,陳惠鵬
人造血干細胞因子 吳軍,趙志虎,鞏新,唱韶紅,馬清鈞
抗體藥物研發現狀與發展態勢 于建榮,陳大明,江洪波
人源性治療性抗體技術平臺 王雙,俞煒源,孫志偉
基因治療研究現狀與發展態勢 陳大明,江洪波,于建榮
長效人白細胞介素2 吳軍,劉唱韶紅,鞏新,劉波,馬清鈞
紅霉素類藥物基因工程 張部昌,黃訓端
功能糖的制備技術及應用 尹恒,白雪芳,杜昱光
層析介質的壽命與層析介質的清洗驗證 樊豐林
創新與執著,成就事業的法寶——美國欣凱公司副總裁肖飛先生訪談