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在當今世界各國紛紛建立以基因為核心的知識產(chǎn)權保護,搶占21世紀國際生物技術制高點的新形勢下,參加北京“國際周”現(xiàn)代農(nóng)業(yè)高層論壇的專家呼吁,要密切關注現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生物技術領域日益顯現(xiàn)的研究成果商品化、研究方式規(guī)?；突蛸Y源爭奪白熱化的趨勢,在即將到來的生物世紀里,真正占據(jù)自己的位置。
農(nóng)業(yè)生物技術的主要研究內(nèi)容包括:增強農(nóng)作物以及畜禽魚的抗性、品質改良、提高產(chǎn)量和生產(chǎn)具有特殊用途的物質等。其中以轉基因作物的研究和運用最為重要,發(fā)展最快。根據(jù)統(tǒng)計資料,到2000年,全世界轉基因作物推廣面積達4420萬公頃,比1996年增長了25倍;種植轉基因作物的國家從1996年的6個增加到2000年的13個。這其中美國的轉基因作物種植面積最廣,達到了3030萬公頃,占68%;其次為阿根廷,1000萬公頃,占23%;加拿大300萬公頃,占7%;我國為50萬公頃,占1%。
根據(jù)有關專家的看法,現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生物技術的最新發(fā)展趨勢表現(xiàn)為:
——研究成果商品化產(chǎn)業(yè)化進程加速。目前,農(nóng)業(yè)生物技術作為一項高新技術產(chǎn)業(yè)在發(fā)達國家業(yè)已形成,并處于一個高速發(fā)展時期。有關專家預測,本世紀生物技術產(chǎn)品在國際貿(mào)易中的份額將達到10%以上,而現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生物技術又將占相當?shù)谋戎亍Ｊ澜玢y行下屬機構預測世界范圍內(nèi)轉基因作物產(chǎn)業(yè)的交易額為2000年20億美元,2005年60億美元,2010年200億美元;國際農(nóng)業(yè)生物技術應用機構(ISAAA)的預測則分別為30億美元、80億美元和280億美元。
——研究方式集約化、規(guī)模化明顯。在政府以及公共機構對現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生物技術進行投資研究的同時,眾多私有企業(yè)也開始注意到這一領域將是繼計算機和網(wǎng)絡技術之后的又一個潛力巨大的經(jīng)濟增長點,私人公司已逐步成為農(nóng)業(yè)生物技術的研究主體。以美國為例,民營機構1992年對這一領域的投資為5.95億美元,而1999年則達到15億美元。與此同時,世界范圍內(nèi)出現(xiàn)了生物技術企業(yè)領域的兼并和收購狂潮,并購金額從1997年的12.37億美元陡然升至1999年的138億美元。一些資產(chǎn)過百億美元的巨型跨國公司由此形成,過去分散的研究基地也隨之向集中化規(guī)?；l(fā)展。
據(jù)業(yè)內(nèi)人士分析,促成公司并購的原因,一方面是為合理利用資源、降低生產(chǎn)成本、優(yōu)化人員組合,而更重要的原因,則是因為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生物技術產(chǎn)業(yè)是一個高技術、高投入、高風險、長周期的產(chǎn)業(yè),小公司在資金、技術、以及抗風險能力上均難以獨立對農(nóng)業(yè)生物技術產(chǎn)品進行研發(fā)和推廣。只有強強聯(lián)手的大型現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生物技術企業(yè)才能有效占領市場,與其它企業(yè)抗衡。
——基因資源爭奪呈白熱化。在商業(yè)利益驅使下,發(fā)達國家各主要生物技術公司對生物資源及其知識產(chǎn)權展開了激烈爭奪,其核心就是對基因的爭奪。誰掌握了基因,誰就掌握了生物技術的制高點,就掌握了未來競爭的主動權。有專家稱,轉基因植物技術知識產(chǎn)權很可能就是未來國際貿(mào)易中市場準入、貿(mào)易壁壘問題產(chǎn)生的主要原因。
有報道表明,為了獲取我國豐富的生物基因組資源,國外公司已在我國境內(nèi)悄悄地開展活動。中國農(nóng)科院的專家指出,基因資源是有限的、可視專利的戰(zhàn)略資源,是可持續(xù)發(fā)展的重要保障。不建立自己的生物信息技術平臺,指望在別人的公益性研究完成后撿便宜的想法,會對我國生物技術產(chǎn)業(yè)和可持續(xù)性發(fā)展帶來不可估量的隱患。加快生物資源信息化的研究,保護、利用和開發(fā)我國豐富的生物多樣性資源是當務之急。
【摘要】 生物技術已經(jīng)深入中藥研究和開發(fā)的各個領域,在高質量中藥天然藥物原料的研究生產(chǎn)及中藥材資源可持續(xù)利用中發(fā)揮著極大的作用。
【關鍵詞】 生物技術;中藥現(xiàn)代化;應用;綜述
中醫(yī)藥學是我國在自然科學領域最有特色的學科之一,中藥現(xiàn)代化就是將傳統(tǒng)中醫(yī)藥的優(yōu)勢和特色與現(xiàn)代科學技術相結合,把中藥推向國際化。生物技術作為一種綜合了生命科學與多種現(xiàn)代科學理論與研究手段的高技術,在21世紀將對生命科學的各個領域產(chǎn)生十分深遠的影響。
1 生物技術在高質量中藥天然藥物原料的研究生產(chǎn)及中藥材資源可持續(xù)利用中的應用
生產(chǎn)具有國際競爭力的現(xiàn)代中藥,其前提是有高質量的中藥原料。現(xiàn)代中藥必須嚴格保證所用的藥材原料無污染,農(nóng)藥殘留和重金屬含量在十分安全的范圍內(nèi),藥效物質基礎的含量穩(wěn)定、可靠并有嚴格的質量標準。我國中藥資源達1.2萬余種,這些中藥材中部分涉及到珍稀瀕危物種,因此對珍稀瀕危中藥材的挽救、保護與合理利用迫在眉睫。遷移珍稀瀕危動、植物至飼養(yǎng)地和植物園是保存物種的重要方法,建立相應的基因庫用于保存動植物的基因,考察物種的變異具有重要意義。
就中藥材栽培而言,GAP的實施已成為業(yè)內(nèi)共識。基因技術在這方面正在逐漸發(fā)揮重要作用,如中藥材優(yōu)良品種選育、道地性藥材遺傳特征分析、抗性基因的轉基因藥用植物等。
應用RAPD技術對南北蒼術間的差異進行了分析,認為蒼術的道地性是在遺傳和生態(tài)兩因素長期復雜作用下形成的遺傳和化學成分有穩(wěn)定差異的居群[1];李萍等將5srRNA基因間區(qū)序列的變異用于對金銀花藥材道地性的分析[2]。有報道用轉基因植物可生產(chǎn)外源基因編碼的產(chǎn)物(如a栝蔞素、干擾素等),隨著表達效率的提高和受體植物范圍的不斷擴大,將有可能在傳統(tǒng)中藥材中加入有用的新遺傳特性,增加植物的抗病能力等,這將為中藥材的綠色栽培奠定良好的基礎[3]。
2 細胞工程技術為中藥人工資源的開發(fā)提供了有效途徑
作為中藥和天然藥物發(fā)揮藥效活性的物質基礎,天然活性成分往往含量很低,而天然野生資源隨著藥物的開發(fā)利用儲存量不斷下降,其原料來源能否滿足批量化生產(chǎn)的需求,是所有天然創(chuàng)新藥物開發(fā)所面臨的重大難題,也是高水平中藥能否廣泛應用并走向世界的瓶頸。因此,針對特定有效成分或組分生產(chǎn)的中藥人工資源開發(fā)生產(chǎn)技術引起了研究者的極大關注。為合理利用其資源,可利用生物技術的方法和手段進行一些珍稀瀕危品種的快速繁殖,研究其在自然或人工控制條件下個體更新的速率及規(guī)律等,如石斛試管苗的快速繁殖。
發(fā)酵工程利用生物細胞在人工條件下的快速增殖與次生代謝產(chǎn)物的產(chǎn)生,為人工資源的生產(chǎn)提供了技術平臺。目前,以冬蟲夏草菌發(fā)酵生產(chǎn)的菌絲體及產(chǎn)物已形成產(chǎn)業(yè)化規(guī)模,并有相應的下游產(chǎn)品暢銷。
以微生物、植物、動物細胞為反應器,進行天然活性物質的生產(chǎn)和加工,也已引起研究者的極大興趣,以此推動的天然產(chǎn)物的生物轉化和生物合成研究與開發(fā),在國內(nèi)中藥研究和開發(fā)中的作用正為更多的研究和生產(chǎn)部門所重視。許建峰[4]等利用高山紅景天培養(yǎng)細胞生物轉化外源酪醇生產(chǎn)紅景天苷。紫杉醇作為一種作用機理獨特的天然抗癌藥物,自發(fā)現(xiàn)以來受到了人們的廣泛重視,但其在植物紅豆杉中的含量極低,而紅豆杉生長緩慢,資源匱乏,因此嚴重限制了紫杉醇的進一步開發(fā)應用。為此,近年來各國科學家在尋找及擴大紫杉醇的藥源途徑上進行了大量的工作。甘煩遠等對紫杉醇的研究進行了綜述,通過兩篇綜述所反映出的研究內(nèi)容可以看出為解決紫杉醇的資源問題。全世界的科學家分別從篩選高產(chǎn)紅豆杉栽培品種、微生物生物合成、化學合成、生物合成途徑探索、生物合成關鍵酶的發(fā)現(xiàn)及其基因表達等多途徑進行資源研究,而這些研究中生物合成與生物轉化技術起著極為重要的作用。
3 酶工程是中藥活性成分生產(chǎn)追求的最佳技術手段之一
就療效確切的單一天然活性成分而言,能夠通過工業(yè)化生產(chǎn)獲得天然結構復雜的單一產(chǎn)物是人們追求的目標,但天然化合物結構復雜,常有多個不對稱碳原子,合成難度較大或合成條件苛刻;而酶工程為這類成分的獲得提供了新的途徑。如金東史等利用酶轉化方法將人參中的主要皂苷成分轉化成含量只有十萬分之幾的人參皂苷Rh2,并達到了月產(chǎn)30kg的生產(chǎn)規(guī)模[5]。
4 生物技術為提高中藥品質評價水平提供了新的實驗方法
中藥材是中藥研究開發(fā)的基礎,基礎的質量標準無法控制,以后的研究和開發(fā)均屬無本之木,其質量標準的制定也就失去了意義。中藥材的質量控制主要應包括兩個方面的內(nèi)容,一是品種的控制,主要是解決真?zhèn)蔚膯栴}。其二中藥材的有效物質是次生代謝產(chǎn)物,其積累主要與其合成關鍵酶的表達及表達量等有關。因此建立合理中藥材的生產(chǎn)和質量評價體系將對中藥現(xiàn)代化尤為重要。
基因分子標記技術在中藥品質評價中的應用,使中藥材鑒定的方法從傳統(tǒng)的形態(tài)表征分析推進到對生物遺傳物質的分析。在中藥的分子鑒別研究中目前主要有以下一些方面:(1)基于PCR方法的DNA分子標記技術,如RAPD、AFLP等;(2)基于分子雜交的DNA分子標記技術,如RFLP;(3)基于DNA序列分析的分子標記技術,如DNA直接測序法、PCRRFLP法[6]。利用這些基因鑒別方法對了解和分析藥用動(植)物的遺傳特性、基因與藥材產(chǎn)地、化合物積累的相關性等均具有重要意義。
5 生物技術為中藥和天然藥物新藥研究與開發(fā)提供了新的工具和途徑
中藥新藥的研發(fā)是中藥現(xiàn)代化和國際化的關鍵,要研制符合國際標準規(guī)范的現(xiàn)代中藥,應用現(xiàn)代先進的科學技術勢在必行。
5.1 生物芯片為中藥新藥分子水平的機理研究提供依據(jù):中藥鑒定基因芯片,可以對中藥材的產(chǎn)地、質量進行鑒定;可以搞清楚中藥作用的分子機理,篩選出中藥有效成分。
5.2 生物轉化及生物組合化學為以天然活性成分為先導化合物發(fā)現(xiàn)新藥提供了新的思路與方法:生物轉化技術可以彌補化學合成的不足,1997年Khmelnitsky利用鹽活化生物催化劑脂酶,成功地在有機相中進行了紫杉醇系列衍生物的生物合成。由此可見,生物轉化技術在以天然活性成分為基礎的創(chuàng)新藥物研究與開發(fā)中具有重要的意義。
5.3 生物技術為天然微量活性成分的生產(chǎn)提供了新的技術平臺:中藥中微量高效成分的研制開發(fā)一直是困擾醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)界的核心問題,利用定向生物轉化技術可將天然藥物中的高含量成分轉化成微量高活性成分,因此大大提高微量成分的含量,使其達到產(chǎn)業(yè)化的要求。如研究發(fā)現(xiàn)多種微生物能定向地將含量較高的喜樹堿轉化為10羥基喜樹堿。丁家宜等利用人參毛狀根成功地實現(xiàn)了對羥基苯醌生物合成天然熊果苷。
5.4 物技術實現(xiàn)天然結構復雜活性化合物的結構修飾:天然活性成分的研發(fā)中還有一個
難以解決的問題,即天然活性成分常常體內(nèi)外藥效學活性差異較大,其中一個重要因素是其在體內(nèi)吸收不好,導致生物利用度太低。利用生物技術實現(xiàn)天然結構復雜活性化合物的結構修飾,對提高這類成分的生物利用度,進而實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)開發(fā)具有重要意義。
綜上所述,生物技術已經(jīng)深入中藥研究和開發(fā)的各個領域,雖然大多數(shù)研究尚處于起步階段,但其影響正在不斷擴大,所顯示出的潛在社會價值和經(jīng)濟效益也日益得到重視,生物技術將深入到中藥新藥研制的各個環(huán)節(jié)。正確利用現(xiàn)代生物技術合理地解決中醫(yī)藥現(xiàn)代科學研究和產(chǎn)業(yè)開發(fā)中的重要問題,必將有力地推動我國的中醫(yī)藥現(xiàn)代化和國際化進程,為加入WTO后的中國民族產(chǎn)業(yè)的國際競爭注入活力。
一、生物技術給農(nóng)業(yè)帶來的益處
廣義上講，生物技術是利用有機體、死細胞、活細胞以及細胞內(nèi)含物，采用特殊的過程生產(chǎn)出特殊的產(chǎn)品應作到農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥以及環(huán)境修復治理中，尤其是70年代基因工程的出現(xiàn)，它能改變、取代物種的基因。
生物技術在農(nóng)作物中已有廣泛的應用。最初通過遺傳工程獲得而進入市場的作物是：玉米、大豆和棉花。它們經(jīng)轉基因后具有抗除草劑和棉鈴蟲的能力。這種玉米、大豆和棉花從Bt細菌獲得基因，經(jīng)遺傳改良后具有防蟲害的能力。利用Bt細菌獲得經(jīng)遺傳改良的作物的潛力是相當大的。例如：美國有200萬hm2的Bt棉花，澳大利亞有40萬hm2，兩者各相當于2.5億美元價值。如果將Bt玉米引種在美國1000萬hm2的土地上，只要增產(chǎn)5%，就意味著能增加3.5億美元收入。這項技術進一步促進了Bt制劑控制蟲害在商業(yè)上的應用。除此之外，還有許多經(jīng)轉入特定基因的玉米品種，這些品種能同時抗除草劑和一些蟲害。
生物技術在畜牧業(yè)上應用所獲得的益處與在農(nóng)作物上相似。一方面，生物技術有助于提高畜禽的生命力以及消滅競爭者。促進畜禽生長的物質有生長激素以及促進其生長的調節(jié)劑，這些物質可由基因工程而獲得。如利用鼠類基因（該基因能促進角蛋白的形成）能獲得了經(jīng)遺傳改良的綿羊，這種綿羊比普通棉羊產(chǎn)毛量能提高6%左右。另一方面，生物技術在提高農(nóng)作物產(chǎn)量、質量的同時，有助于提高畜牧業(yè)的生產(chǎn)力發(fā)展水平。例如，通過控制飼料作物體內(nèi)碳水化合物含量可提高畜牧業(yè)生產(chǎn)力；利用基因調控技術可以提高包括豆科作物在內(nèi)一些作物的蛋白質含量，減少飼料作物中難消化的木質素含量等。達比等人已生產(chǎn)出一種轉基因三葉草，可應用于澳大利亞綿羊牧場。該基因來自向日葵，經(jīng)轉基因的三葉草能制造富含氨基酸的蛋白質，該蛋白質經(jīng)食物鏈進入綿羊體內(nèi)，進而能提高產(chǎn)毛量。
生物技術給人類帶來的益處也包括在生態(tài)和環(huán)境兩個方面。利用生物技術提高現(xiàn)有農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)力可以減低農(nóng)業(yè)向原始的、自然、半自然生態(tài)系統(tǒng)擴張的要求，因此，它有助于有人類保存、保護地球上僅有的自然生態(tài)系統(tǒng)及其資源，有助于人們未來再利用其中的基因資源開發(fā)新的產(chǎn)品。
生物技術已用于生產(chǎn)抗蟲害、抗除草劑作物。正如前面所述，一些轉基因棉花、玉米、大豆等具有抗蟲害、抗除草劑的能力。1995年人們可以在市場上購買到轉基因馬鈴薯，這種馬鈴薯能產(chǎn)生水晶蛋白，而水晶蛋白對科倫那多馬鈴薯甲蟲有毒害作用。這些轉基因作物能減少殺蟲劑的用量，降低殺蟲劑及其殘留物對食物鏈、水體造成污染，從而有利于保護生態(tài)環(huán)境。
在許多農(nóng)業(yè)生產(chǎn)區(qū)，土壤氮素可利用量是制約農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力提高的一個重要因子。而一高科技農(nóng)業(yè)生產(chǎn)區(qū)使用人造氮肥是以犧牲生態(tài)環(huán)境為代價的。制造氮肥要利用大量能源，據(jù)統(tǒng)計，英聯(lián)邦農(nóng)場平均投入的能源大約有50%來自肥料。由施用肥料而產(chǎn)生的溫度氣體（二氧氣化碳、氮氧化合物等）不可避免地促進地球氣候變暖。除此之外，農(nóng)業(yè)土壤的氮素流失是水體富營養(yǎng)化的主要原因。
生物技術的利用能為這些問題的解決提供潛在的、真正有價值的幫助。
同樣，人們可以利用真菌來提高土壤養(yǎng)分的有效性。溫萊指出：特定的真菌類能促進土壤養(yǎng)分的釋放，從而促進作物生長；真菌也能通過分解有機物質（例如纖維素等）釋放出糖類，促進固氮菌的生長。進一步提高土壤養(yǎng)分有效性的可能，包括獲得轉基因細菌和真菌，以進一步增強它們制造養(yǎng)分和釋放土壤養(yǎng)分的能力。轉基因作物的最終目標是使作物本身能夠自行固氮，避免、減少使用人造肥料，從而減少對生態(tài)環(huán)境的破壞。這在目前尚不可能，但在將來卻有望實現(xiàn)這個目標。
二、生物技術帶來的不利
從經(jīng)濟角度上講，生物技術帶來的不利并不明顯，然而，它會引起發(fā)達國家與發(fā)展中國家貧富差距進一步擴大。因為，生物技術公司主要集中在發(fā)達國家，發(fā)達國家可以通過輸出生物技術產(chǎn)品而獲得利潤。與此同時，發(fā)展中國家由于技術、及其產(chǎn)品還遠沒有被廣泛接受。
生物技術可能引起生產(chǎn)方式和人類健康的退變。這種情獎品可能會隨著需要特定處理的轉基因作物的出現(xiàn)而產(chǎn)生，特別是抗除草劑的轉基因作物出現(xiàn)。農(nóng)民必須從同一公司購買種子和除草劑，否則除草劑起不了作用。同樣的問題也可能在需人造肥料的轉基因作物上出現(xiàn)，這些轉基因作物會取代傳統(tǒng)的依靠有機肥的作物，后者在發(fā)展中國家是很普遍的，并且也有利于環(huán)境保護。生物技術在食品上的應用對發(fā)展中國家的農(nóng)民也會造成許多困難。生物技術也會對人類的健康制造麻煩。近年來在英國已有這方面的報道。特別是當能引發(fā)人體過敏反應的基因轉入農(nóng)作物時，例如，堅果能引發(fā)人體過敏反應，若它的基因被導入其他作物，則有可能其他作物也會引起人體過敏。為了預防起見，轉基因作物產(chǎn)品必須經(jīng)免疫測定篩選后才能利用。
生物技術也可能引發(fā)環(huán)境問題。人們利用生物技術生產(chǎn)出抗旱、耐鹽、抗病蟲害作物同時，也導致生物多樣性遭受嚴重破壞，甚至導致一些物種滅絕。這一結果是由于生物技術促進農(nóng)作物向它原本不適應的地域擴張而造成的。生物技術同樣加速土壤侵蝕和沙漠化。農(nóng)業(yè)，尤其是耕作農(nóng)業(yè)的擴張會增加除草劑、殺蟲劑、人造肥料的使用，農(nóng)業(yè)中不斷投入的能源促進全球變暖。與此同時，氮素生物化學循環(huán)的改變也加劇了水體的富營養(yǎng)化，直接影響人類和動植物的生存。
另一個令人擔心的是：轉基因植物、動物、微生物脫離當?shù)剞r(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)所造成的危害。許多有意或無意的動植物引起當?shù)貒乐氐纳鷳B(tài)問題。最明顯的例子是澳洲引進的兔子。1500年以來，世界各國動植物的交流，有些已成為當?shù)氐挠泻又参?。至于轉基因作物脫離當?shù)剞r(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)后有可能引發(fā)：第一，轉基因作物使自生作物成為嚴重的雜草問題；第二，轉基因作物通過雜交后產(chǎn)生雜種；第三，轉基因作物影響食物安全。任何一種轉基因作物都存在對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生沖擊的可能性。
未來20年，隨著世界人口的增長，農(nóng)業(yè)將經(jīng)歷具有重大意義的革新。毫無疑問，生物技術作為科學和技術在這場變革中將起到關鍵性的作用。原則上講，生物技術本身有能力幫助人們提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力和保護環(huán)境，但在實踐中，生物技術作為環(huán)境保護的人其作用相對來說是微乎其微的。人們對它在環(huán)境保護以及促進人類進步中的作用仍將拭目以待。
生物技術是一門由多學科綜合的新興科學,就生物科學而言,它包括了微生物、生物化學、細胞生物學、免疫學、育種學等幾乎所有與生命科學有掛的學科,特別是現(xiàn)代分子生物學的最新理論和成果更是生物技術發(fā)展的基礎。隨著生物技術的發(fā)展,人們可以對生物體進行不同層次的設計、控制、改造或模擬,產(chǎn)生巨大生產(chǎn)力的同時,也帶來了生物物種倫理的問題,引起了人們的高度關注和深思。
論文關鍵詞:生物技術;倫理問題;思考
21世紀是生命科學的世紀,生物技術的發(fā)展對人類和社會的影響深遠。而生物技術引發(fā)的倫理問題,已成為世界的焦點議題。如何合理的應用生物技術造福人類和社會,是眾多學者和科學家急需解決的問題。
一、現(xiàn)代生物技術研究的新進展
進入21世紀,生物技術正處于發(fā)展成熟階段,生物技術的應用已經(jīng)滲透到我們生活中許多與生物無關的角落。生物技術的發(fā)展至今已經(jīng)揭示了許多生命現(xiàn)象的本質及其規(guī)律,但生命現(xiàn)象極其復雜,目前仍有許多課題有待深入研究和探索。目前在克隆、胚胎干細胞、轉基因食品、人類基因組計劃、組織工程等研究和實際應用等領域取得了成果。
(一)克隆技術?？寺≡馐菬o性繁殖,即由同一個祖先細胞分裂繁殖而形成的純細胞系,該細胞系中每個細胞的基因都是相同的?？寺〖夹g首先用于動物,動物克隆就是通過無性繁殖方式,由動物細胞產(chǎn)生的遺傳形狀相同的動物個體?？寺⊙蚨嗬蚴鞘桌寺〕晒Φ膭游?。動物克隆為我們進一步揭示生命的奧妙及人類的自我認識展現(xiàn)了全新的視野。
(二)胚胎干細胞。干細胞是生物體在生長發(fā)育過程中起“主干”作用的高度未分化細胞,它具有自我更新、高度增殖和多向分化的潛能。干細胞分為三大類:全能干細胞、多能干細胞和專能干細胞。全能干細胞之所以全能,是指它可以分化成人體全部細胞類型,進而構建心、肝、腎、肺等多種組織和器官,最終發(fā)育成一個完整的個體。全能干細胞再進一步分裂、分化中又形成了各種多能干細胞。多能干細胞具有分化為多種細胞組織的潛能,但是卻失去了發(fā)育成完整個體的能力。
(三)轉基因食品。轉基因食品是利用生物技術將某些生物的基因轉移到其他物種中去,從而改造生物的遺傳物質,使其在性質、消費品質等方面向人類所需要的目標轉變。以轉基因生物為直接食品或以這種生物為原料,加工出來的食品都被稱為轉基因食品。轉基因食品在歐美應進入人們的日常生活中。有資料表明,在歐洲,玉米鉆心蟲每年要毀壞4000萬噸玉米,占世界玉米總產(chǎn)量的7%,但是如果把分離出來的抗鉆心蟲基因植入玉米中去,就可培育出抗蟲害的玉米,這種玉米就是轉基因食品。
二、現(xiàn)代技術發(fā)展引發(fā)的倫理問題
(一)關于克隆人的爭議。從“多莉”羊的克隆成功,待幾年來其他克隆動物的嘗試,克隆技術正不斷發(fā)展。目前科學界把對人體的克隆分為治療性克隆和生殖性克隆。科學界和倫理界對治療性克隆普遍支持。但生殖性克隆,即克隆完整的人則遭到很大的抵制。克隆人給倫理道德方面帶來了巨大的沖擊,對現(xiàn)有的社會關系、家庭結構造成了巨大的沖擊。另外,克隆人的身份難以認定,使人倫關系發(fā)生模糊、混亂乃至顛倒,進而沖擊傳統(tǒng)的家庭觀以及權利與義務觀。
(二)胚盤干細胞研究中的生命倫理問題。由于胚盤干細胞的制備是離不開人類卵子、胚盤以及克隆技術的,而卵子與胚盤在一些不同的國家和宗教界被視為是生命的起源,與活著的嬰兒沒有什么不同,所以在許多國家是被嚴格禁止的。堅持認為可以用人類胚胎做實驗的人認為:1、早期胚胎僅是一團細胞,尚難稱其為人的一條生命,從胚泡內(nèi)細胞培養(yǎng)成人的胚胎干細胞,并沒有殺死細胞,只是改變細胞的命運;2、培養(yǎng)胚盤干細胞是用于治療現(xiàn)在還無法治愈的組織壞死性疾病,讓病人恢復健康,完全是合乎人類倫理道德。
(三)轉基因食品的潛在危險。對轉基因食品發(fā)展有兩種態(tài)度:支持者極力宣傳其帶給人類充足的糧食和新型抗病蟲策略;反對者則強調人為地用基因技術改變神武,會給人體健康和環(huán)境帶來危害。基因表達調控是個復雜的生命現(xiàn)象。目前,人類對基因的活動實施了解還不夠透徹,還沒有十足的把握控制基因中組后的結果。1993年英國的一份報告列出了一些人們對于轉基因食品應用的來努力方面的主要擔憂:1、人類基因轉入食品動物,如將人類基因因子與凝血的蛋白質的基因轉入綿羊中;2、某些宗教團體禁止食用的動物基因轉入他們通常食用的動物中,這可能觸怒猶太人和穆斯林,列入將豬的基因轉入綿羊;3、動物基因轉入植物中,可能會引起一些素食者的特別關注。
三、現(xiàn)代生物技術發(fā)展存在的倫理問題對策
現(xiàn)代生物技術的飛速發(fā)展,引發(fā)諸多倫理問題,發(fā)人深思。為了促進生物技術的和諧發(fā)展,應采取相應對策和措施。科學預言,21世紀是生物技術發(fā)展的黃金時期,全國普及大眾倫理學知識尤為重要,設置倫理學咨詢機構,利用各種媒體宣傳倫理學知識,增強大眾的倫理學意識,提高全民族的整體倫理水平。同時,我們還應改變傳統(tǒng)倫理觀念,發(fā)展中國特色的生命倫理學?？傮w上,生命倫理學應和國際生命倫理學保持一致,但又要保持中國的特色。另外,培養(yǎng)生命倫理專業(yè)人才,解決人才匱乏的局面。生命倫理學的發(fā)展任道重遠,生命倫理學人才匱乏問題需要解決,設置生命倫理學專業(yè),加快專業(yè)人才培養(yǎng)規(guī)模勢在必行,特別應注重研究生、博士生的培養(yǎng)。
四、結語
現(xiàn)代生物技術的高速發(fā)展再給人類和社會帶來積極影響的同時,必然會出現(xiàn)各種各樣的問題。其中,導致的倫理問題尤其受人們的重視。我們應該正確看待這些問題的發(fā)生,并應用學習的科學知識盡力將其引導到好的方面發(fā)展。因此,我們?nèi)蔚蓝剡h,希望通過我們的努力使現(xiàn)代生物技術應用給人類帶來更多的實惠。
1功能性生物材料
組織損傷的情況不同,使用的膠原材料也有較大的區(qū)別,如骨組織損傷進行修復時,一般使用脫鈣的骨膠原(DBM);肌肉、皮膚或者外周神經(jīng)損傷,進行修復時一般使用膠原膜(CM);如果屬于中樞神經(jīng)損傷需要修復,則應使用有序的膠原材料(LOCS)。
另外功能性膠原生物材料對于不同的組織損傷的再生有良好的效果,包括CBD-PDGF,其能夠活化膠原膜,使得皮膚組織能夠再生修復;CBD-BMP-2的作用在于活化脫鈣骨膠原DBM,使得骨損傷得到修復;CBD-BDNF對于有序的膠原材料LOCS有著良好的活化作用等。
2生物技術運用于心血管器械方面
生物技術運用于心血管方面,主要是利用天然的組織修復身體的病變部位,或者使用選擇性的合成材料代替病變組織,具體的運用分為以下幾點:
(1)在生物技術研究的初期,醫(yī)療器械的的適用范圍較小,一般是人體生命垂危時才會使用。近年來醫(yī)療領域在植入性合成聚合物的研究方面逐步深入,且研發(fā)了各種心臟的輔助器材;
(2)心臟瓣膜的發(fā)展,使得生物瓣膜、機械性的修復瓣膜得到了廣泛的使用,每年將瓣膜植入身體的人群數(shù)量逐年增加,常見的瓣膜類型包括嵌入盤、嵌入球、傾斜盤等;
(3)永久性植入心臟的輔助裝置、臨時性植入心臟的輔助裝置、人造心臟等,也逐步獲得了較好的效果,該類裝置能夠使得衰竭的循環(huán)系統(tǒng)或者心臟保持基本的正常功能,且能夠有效減少心臟負擔,優(yōu)化心臟的供氧情況;
(4)血氧發(fā)生器也屬于該類器械,其主要分為膜型、鼓泡型、空心纖維型等不同類型。
在氧發(fā)生器的開發(fā)方面,模型氧發(fā)生器是最為關鍵的技術,該氧發(fā)生器與人體吸氣過程中的生理條件極為接近。如果人體的血液的功能由于疾病而減低,可以利用相應的的PVC、PTFE玻璃紙等生物材料制作成膜式氧合器沒維持機體的功能正常。
3生物酶的運用
生物酶在醫(yī)療器械的運用主要是清洗器械,在自動清洗劑中添加適量的生物酶,其對于醫(yī)療器械上多種污漬生物酶的清潔效果十分明顯,包括血漬、蛋白質污漬生物酶等。由于上述物質會限制微生物與滅菌因子的接觸,需要該類技術進行徹底的清潔。利用生物酶將醫(yī)療器械進行浸泡,時間為三分鐘,其即會將把污漬分解成細小的碎粒,脫離物品的表面,醫(yī)療器械得到徹底的清洗。該生物酶清潔醫(yī)療器械,優(yōu)點在于清潔效果良好,不會對器械產(chǎn)生腐蝕,且能夠使得器械的使用壽命更長。
【摘要】生物技術制藥是一門發(fā)展日新月異的綜合性應用學科。本學科實驗技術要求較高、但是實驗教學相對滯后,尚需改進。教師在實驗教學過程中通過突出理論教學中的實驗內(nèi)容、預習以往的實驗技術、重點突出制藥工藝密切相關的實驗、以及加強各種實驗技術的相互結合等多種改進方法,可以達到加強實驗教學、提高學生專業(yè)素質的目的。本文介紹上述幾種實驗教學改進方法在生物技術制藥教學中的應用以及一些個人體會,從而提高教學質量。
【關鍵詞】實驗教學 生物技術制藥
生物技術制藥是一門集生物學、醫(yī)學、藥學基礎理論和先進技術為一體綜合性學科,同工業(yè)生產(chǎn)聯(lián)系緊密。自1971年世界第一家生物技術制藥公司(Cetus)成立至今,現(xiàn)代生物技術制藥已走完了近四十年的路程,已有近百種生物技術藥品陸續(xù)完成臨床試驗,投產(chǎn)上市。二十一世紀又將是生物技術制藥蓬勃發(fā)展的重要歷史時期。但是,同生物技術制藥產(chǎn)業(yè)形成巨大反差的是生物技術制藥的基本知識普及較差,教學活動相對滯后。雖然國內(nèi)已有數(shù)十家高校開展生物技術制藥課程,普及相關的基本知識,培養(yǎng)生物技術制藥專業(yè)人才,但是教學效果并不十分令人滿意。造成上述問題的主要原因是由生物技術制藥學科本身的特點所造成的。生物技術制藥是一門綜合應用學科,實驗技術所占比重較大。而相關技術,像分子生物學、免疫學、藥物化學等基本技術已在上述學科教學中有所涉及。這就造成相應的實驗技術在生物技術制藥教學中的脫節(jié)。學生相關的基本技術已經(jīng)了解,但是同生物技術制藥的具體內(nèi)容聯(lián)系不上,更無法談到后期的產(chǎn)業(yè)化應用。所以,在生物技術制藥教學中應該重視實驗教學,在實驗教學中應該重視同藥物生產(chǎn)的聯(lián)系。為了實現(xiàn)上述目標,我們可從如下方面著手。
1 理論教學中強調相應實驗方法的基本原理、影響因素及注意事項
生物技術制藥是一門應用學科,所以在理論教學中也要體現(xiàn)“實用”這個原則。生物技術制藥主要分為基因工程制藥、抗體制藥、酶工程制藥以及后期的發(fā)酵工藝和純化工藝。由于是一門產(chǎn)業(yè)化的綜合工程,所以涵蓋內(nèi)容多、涉及面廣,每個分支工程都可以作為一門獨立學科。在實際的教學中,對于剛剛入門的大學本科藥學專業(yè)學生,讓他們在較短時間內(nèi)掌握一門制藥工藝的基礎理論和基本技術不切實際。所以在實際教學中,我們可以從浩如煙海的基礎理論中精選出同各種主要工藝密切聯(lián)系的實驗方法作為教學重點,結合多媒體手段主要闡述相應方法的基本原理、影響因素及注意事項。比如講述基因工程制藥的基礎知識時,我們可以重點講述基因工程制藥的基本原理、影響因素及注意事項。其基本原理可以用分、切、接、轉、篩這五個字進行概括,簡單明了、便于記憶。同時結合動態(tài)的flash課件加深學生的感官印象,便于理解。學生會在短時間內(nèi)對基因工程制藥的基本原理有一個簡明的概念。當講述基因工程制藥的影響因素和注意事項時,我們可以聯(lián)系平時藥物的生產(chǎn)過程。比如闡述誘導程序對基因工程藥物產(chǎn)量的影響時,我們可以介紹工業(yè)生產(chǎn)中采用高熱氣體瞬時升溫,這樣可以避免大量熱休克蛋白的產(chǎn)生,利于提高目標蛋白的產(chǎn)量和后期純化。同時結合常人洗澡時,高溫造成體內(nèi)熱休克蛋白增加這一事實加深學生的理解。這樣既可以使學生從浩如煙海的枯燥理論知識中擺脫出來,增加學生的學習興趣,還可以為后期的實驗教學做好鋪墊,一舉兩得。
2 實驗教學前預習已往的實驗技術
預習是諸多教學中的基本環(huán)節(jié),生物技術制藥實驗教學中的預習尤其重要。由于生物技術制藥所涉及的很多技術,比如分子克隆操作、雜交瘤制備、細菌發(fā)酵培養(yǎng)等都是分子生物學、免疫學或者細胞生物學的基本技術,所以在生物技術制藥的實驗教學中其基本原理和基本技術將不會贅述。但是很多學生對其相關內(nèi)容掌握不夠,這就造成在講述生物技術制藥實驗時,學生對以往知識未免生疏,而對新知識又疏于理解。所以在進行生物技術制藥的實驗教學前,應該對以往學過的相關技術的基本內(nèi)容進行簡要復習,鞏固學生對相關知識的理解,同時也起到導課的作用,利于后續(xù)藥物生產(chǎn)相關實驗教學的開展。比如當講授發(fā)酵工藝這一部分時,我們可以預先復習一下細菌的基本特性、生長周期、生長代謝特點等一系列微生物學知識,這樣既引起學生的共鳴、復習以往知識,還可以很自然的過渡到發(fā)酵工藝學教學部分,講述發(fā)酵工藝學的基本原理以及諸多對細菌發(fā)酵的影響因素?？梢婎A習對生物技術制藥的實驗教學至關重要。
3 重點學習同各種制藥工藝密切相關的實驗技術
同理論內(nèi)容一樣,生物技術制藥涉及的實驗內(nèi)容同樣龐大。在平時的實驗教學中同樣需要精挑細選,重點突出。介紹每一分支的制藥工藝時,精選1到2個主干的實驗技術,這樣既為學生理清生物技術制藥實驗教學的脈絡,還可以使絕大部分學生在有限的教學時間內(nèi)對生物技術制藥的實驗操作有一基本了解,達到教學目的。而素質較好的學生還可以此實驗教學為主干,繼續(xù)進行擴充學習。
4 注意各種實驗在生物技術制藥中的橫向聯(lián)系,相互結合
實驗教學的最終目的是為了加強對相關知識的理解,從而更好的應用于實踐。而實際的生物制藥往往是眾多生物制藥技術的有機結合,單獨的一門技術無法完成從藥物生產(chǎn)到后期的鑒定這一綜合過程[4]。這就需要我們在掌握各種實驗技術的基礎之上,了解各項技術的適用范圍、優(yōu)勢和劣勢,從而能夠在實際的藥物生產(chǎn)過程中將各項技術有機結合、靈活應用。這一概念我們在實驗教學之初就應灌輸給學生,使他們在掌握知識過程中有針對性的思考,去發(fā)現(xiàn)問題、解決問題,加深對知識的理解。比如進行生物藥物純化工藝的實驗教學時,我們重點介紹各種純化技術的原理、適用條件以及操作技術,同時提醒學生高質量的純化效果需要各種純化技術的有機結合。常規(guī)實驗教學完成之后,我們將會增加各種純化技術的結合應用這一部分。讓學生合理應用已經(jīng)學過的各種純化技術設計實驗,分離相同的目標蛋白。最后對比不同設計方案的純化效果,組織學生進行討論。這樣既能培養(yǎng)學生的動手能力和統(tǒng)籌能力,又能加強學生對相關純化技術的理解和應用,使其在未來工作中更有競爭力?？梢姼鞣N實驗技術的相互結合是生物技術制藥從實驗教學到實際應用的一個重要環(huán)節(jié),是培養(yǎng)學生實際動手能力的一個必備手段。
總之,生物技術實驗在生物技術制藥教學中占有十分重要的地位,通過突出理論教學中的實驗內(nèi)
容、預習已知的實驗技術、重點學習制藥工藝密切相關的實驗、以及加強各種實驗技術在生物技術制藥中的相互結合等多種方法,可以達到培養(yǎng)基礎牢、素質高、能力強的生物制藥專業(yè)人才的目的。
1材料與方法
1.1主要試驗材料江蘇洋河酒廠股份公司制曲車間提供的已粉碎的成品大曲。1.2主要試驗設備恒溫振蕩搖床;霉菌培養(yǎng)箱;離心機;恒溫振蕩水浴鍋;圓盤制曲機;PCR擴增儀;智能蛋白質多維純化系統(tǒng);分子篩;凝膠成像分析系統(tǒng)。1.3試驗培養(yǎng)基培養(yǎng)基:細菌培養(yǎng)基、放線菌培養(yǎng)基、酵母培養(yǎng)基、霉菌培養(yǎng)基。微生物的分離參照文獻[5]的方法進行。1.4蛋白質的純化、酶活參照文獻[6-8]的方法。
2結果與討論
2.1洋河傳統(tǒng)大曲中的微生物體系經(jīng)過多級富集、分離、純化與鑒定,并將從洋河傳統(tǒng)包包曲中分離得到的主體微生物與文獻報道的傳統(tǒng)濃香型大曲中的主體微生物進行了比較,結果見表1由表1可知,洋河包包曲中的主體微生物與報道的濃香型大曲主體微生物存在一定差異。這主要歸結于傳統(tǒng)濃香型大曲,其制曲“頂火溫度”一般不超過60℃;洋河大曲雖然是濃香型大曲,但為了達到突出綿柔風味的目的,釀酒使用的不是嚴格意義上的濃香型中溫大曲,而是中高溫大曲,其制曲“頂火溫度”可高達58~62℃。當然,這也與洋河酒廠當?shù)靥厥獾淖匀画h(huán)境有一定關系。2.2洋河傳統(tǒng)大曲中的主體水解酶系通過對本廠傳統(tǒng)大曲進行多樣檢測分析,確定其主體酶———糖化酶、液化酶和酸性蛋白酶的活力,并與檢索得到的醬香型與清香型酒用曲進行比較[9-11],結果見表2。表2將洋河酒廠傳統(tǒng)大曲主體水解酶系與報道的醬香、濃香與清香酒所用大曲進行了比較?？梢?3種類型大曲隨著制曲品溫的升高,成品曲的糖化酶和液化酶活力明顯降低,而酸性蛋白酶活力具有明顯上升的趨勢,濃香型曲的酶活均位于清香型大曲和醬香型大曲之間。由于洋河酒廠大曲“頂火溫度”在60℃左右,占頂火時間可達6~8d,最終使成品曲糖化酶活力大大降低,液化酶和酸性蛋白酶活力也較濃香型大曲低。本廠大曲總體水解酶活力低于濃香大曲的平均水平,尤其是糖化力與酸性蛋白酶。與此同時,前期的大量研究表明,酸性蛋白酶活力對酒體有顯著影響。所以,進一步提高與優(yōu)化大曲水解酶活力是下一步研究的重點。2.3現(xiàn)代大曲工藝主體微生物的確定通過對傳統(tǒng)大曲主體微生物和酶系的研究,本研究確定了3株霉菌、3株細菌、2株酵母作為主體微生物,表3列出了所使用的8株菌及其生理學特征。大曲是一個含有多菌系、多酶系與復雜香氣物質的整體。正如之前報道的一樣,大曲中的微生物常常是一種菌產(chǎn)多種酶、多個菌產(chǎn)一種酶、多個菌產(chǎn)多種復合香氣。因此,在得到理想水解酶的同時,要賦予現(xiàn)代大曲同樣復雜的香氣物質,必須采用多菌種發(fā)酵工藝。而多菌種的純種培養(yǎng)工藝還是要與傳統(tǒng)大曲生料發(fā)酵工藝相結合。2.4現(xiàn)代大曲生產(chǎn)工藝在對傳統(tǒng)制曲工藝進行深入的探索與分析后,結合現(xiàn)代生物技術,經(jīng)過多次反復的試驗與論證,最終確定采用90∶10的制曲配方,以及免壓曲、免翻動的多菌種混合生料現(xiàn)代制曲工藝,大曲培養(yǎng)時間為9d,得到了較為理想的中試結果。將中試曲樣檢驗指標與本廠傳統(tǒng)包包曲的檢測指標進行比較,結果見表4。由表4可知,現(xiàn)代制曲工藝排除了傳統(tǒng)制曲中壓曲和翻曲等繁瑣而勞動強度大的工藝,避免了環(huán)境對產(chǎn)品質量的影響,并將制曲周期縮短到9d,而且各項指標都達到或優(yōu)于傳統(tǒng)大曲。圖1是傳統(tǒng)曲與小試現(xiàn)代曲的照片。從圖1可知,生物曲菌絲相對于傳統(tǒng)曲更為飽滿,這主要是由于生物曲內(nèi)在未經(jīng)壓曲的條件下,擁有更多的空間供菌絲生長的緣故。同時,在較短的時間內(nèi),生物制曲工藝使曲香達到了令人滿意的程度。該中試的成功,使我們對傳統(tǒng)大曲的制備工藝有了更為深入的認識,也為現(xiàn)代制曲項目的推進奠定了堅實的數(shù)據(jù)基礎和理論基礎。
3總結
大曲傳統(tǒng)發(fā)酵工藝周期為4個月,消耗大量的人力物力,由于外界菌系隨季節(jié)變化較大,產(chǎn)品質量受多種因素影響,不易控制,致使大曲產(chǎn)品質量不穩(wěn)。利用現(xiàn)代生物技術,實現(xiàn)大曲生產(chǎn)機械化、自動化和信息化是目前大曲生產(chǎn)的發(fā)展方向和必經(jīng)之路。本項目在傳統(tǒng)大曲工藝的基礎上,通過對影響其品質的微生物體系、多酶體系及其成香機制的研究與驗證,將現(xiàn)代純種培養(yǎng)生物技術與傳統(tǒng)生料發(fā)酵工藝相結合,縮短了生產(chǎn)周期,實現(xiàn)了大曲生產(chǎn)的連續(xù)可控化。該項研究成果的推廣無論是對提高大曲生產(chǎn)效率,還是對推動白酒行業(yè)科技進步都具有深遠的意義。
一、生物技術給農(nóng)業(yè)帶來的益處
廣義上講，生物技術是利用有機體、死細胞、活細胞以及細胞內(nèi)含物，采用特殊的過程生產(chǎn)出特殊的產(chǎn)品應作到農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥以及環(huán)境修復治理中，尤其是70年代基因工程的出現(xiàn)，它能改變、取代物種的基因。
生物技術在農(nóng)作物中已有廣泛的應用。最初通過遺傳工程獲得而進入市場的作物是：玉米、大豆和棉花。它們經(jīng)轉基因后具有抗除草劑和棉鈴蟲的能力。這種玉米、大豆和棉花從Bt細菌獲得基因，經(jīng)遺傳改良后具有防蟲害的能力。利用Bt細菌獲得經(jīng)遺傳改良的作物的潛力是相當大的。例如：美國有200萬hm2的Bt棉花，澳大利亞有40萬hm2，兩者各相當于2.5億美元價值。如果將Bt玉米引種在美國1000萬hm2的土地上，只要增產(chǎn)5%，就意味著能增加3.5億美元收入。這項技術進一步促進了Bt制劑控制蟲害在商業(yè)上的應用。除此之外，還有許多經(jīng)轉入特定基因的玉米品種，這些品種能同時抗除草劑和一些蟲害。
生物技術在畜牧業(yè)上應用所獲得的益處與在農(nóng)作物上相似。一方面，生物技術有助于提高畜禽的生命力以及消滅競爭者。促進畜禽生長的物質有生長激素以及促進其生長的調節(jié)劑，這些物質可由基因工程而獲得。如利用鼠類基因（該基因能促進角蛋白的形成）能獲得了經(jīng)遺傳改良的綿羊，這種綿羊比普通棉羊產(chǎn)毛量能提高6%左右。另一方面，生物技術在提高農(nóng)作物產(chǎn)量、質量的同時，有助于提高畜牧業(yè)的生產(chǎn)力發(fā)展水平。例如，通過控制飼料作物體內(nèi)碳水化合物含量可提高畜牧業(yè)生產(chǎn)力；利用基因調控技術可以提高包括豆科作物在內(nèi)一些作物的蛋白質含量，減少飼料作物中難消化的木質素含量等。達比等人已生產(chǎn)出一種轉基因三葉草，可應用于澳大利亞綿羊牧場。該基因來自向日葵，經(jīng)轉基因的三葉草能制造富含氨基酸的蛋白質，該蛋白質經(jīng)食物鏈進入綿羊體內(nèi)，進而能提高產(chǎn)毛量。
生物技術給人類帶來的益處也包括在生態(tài)和環(huán)境兩個方面。利用生物技術提高現(xiàn)有農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)力可以減低農(nóng)業(yè)向原始的、自然、半自然生態(tài)系統(tǒng)擴張的要求，因此，它有助于有人類保存、保護地球上僅有的自然生態(tài)系統(tǒng)及其資源，有助于人們未來再利用其中的基因資源開發(fā)新的產(chǎn)品。
生物技術已用于生產(chǎn)抗蟲害、抗除草劑作物。正如前面所述，一些轉基因棉花、玉米、大豆等具有抗蟲害、抗除草劑的能力。1995年人們可以在市場上購買到轉基因馬鈴薯，這種馬鈴薯能產(chǎn)生水晶蛋白，而水晶蛋白對科倫那多馬鈴薯甲蟲有毒害作用。這些轉基因作物能減少殺蟲劑的用量，降低殺蟲劑及其殘留物對食物鏈、水體造成污染，從而有利于保護生態(tài)環(huán)境。
在許多農(nóng)業(yè)生產(chǎn)區(qū)，土壤氮素可利用量是制約農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力提高的一個重要因子。而一高科技農(nóng)業(yè)生產(chǎn)區(qū)使用人造氮肥是以犧牲生態(tài)環(huán)境為代價的。制造氮肥要利用大量能源，據(jù)統(tǒng)計，英聯(lián)邦農(nóng)場平均投入的能源大約有50%來自肥料。由施用肥料而產(chǎn)生的溫度氣體（二氧氣化碳、氮氧化合物等）不可避免地促進地球氣候變暖。除此之外，農(nóng)業(yè)土壤的氮素流失是水體富營養(yǎng)化的主要原因。
生物技術的利用能為這些問題的解決提供潛在的、真正有價值的幫助。
同樣，人們可以利用真菌來提高土壤養(yǎng)分的有效性。溫萊指出：特定的真菌類能促進土壤養(yǎng)分的釋放，從而促進作物生長；真菌也能通過分解有機物質（例如纖維素等）釋放出糖類，促進固氮菌的生長。進一步提高土壤養(yǎng)分有效性的可能，包括獲得轉基因細菌和真菌，以進一步增強它們制造養(yǎng)分和釋放土壤養(yǎng)分的能力。轉基因作物的最終目標是使作物本身能夠自行固氮，避免、減少使用人造肥料，從而減少對生態(tài)環(huán)境的破壞。這在目前尚不可能，但在將來卻有望實現(xiàn)這個目標。
二、生物技術帶來的不利
從經(jīng)濟角度上講，生物技術帶來的不利并不明顯，然而，它會引起發(fā)達國家與發(fā)展中國家貧富差距進一步擴大。因為，生物技術公司主要集中在發(fā)達國家，發(fā)達國家可以通過輸出生物技術產(chǎn)品而獲得利潤。與此同時，發(fā)展中國家由于技術、及其產(chǎn)品還遠沒有被廣泛接受。
生物技術可能引起生產(chǎn)方式和人類健康的退變。這種情獎品可能會隨著需要特定處理的轉基因作物的出現(xiàn)而產(chǎn)生，特別是抗除草劑的轉基因作物出現(xiàn)。農(nóng)民必須從同一公司購買種子和除草劑，否則除草劑起不了作用。同樣的問題也可能在需人造肥料的轉基因作物上出現(xiàn)，這些轉基因作物會取代傳統(tǒng)的依靠有機肥的作物，后者在發(fā)展中國家是很普遍的，并且也有利于環(huán)境保護。生物技術在食品上的應用對發(fā)展中國家的農(nóng)民也會造成許多困難。生物技術也會對人類的健康制造麻煩。近年來在英國已有這方面的報道。特別是當能引發(fā)人體過敏反應的基因轉入農(nóng)作物時，例如，堅果能引發(fā)人體過敏反應，若它的基因被導入其他作物，則有可能其他作物也會引起人體過敏。為了預防起見，轉基因作物產(chǎn)品必須經(jīng)免疫測定篩選后才能利用。
生物技術也可能引發(fā)環(huán)境問題。人們利用生物技術生產(chǎn)出抗旱、耐鹽、抗病蟲害作物同時，也導致生物多樣性遭受嚴重破壞，甚至導致一些物種滅絕。這一結果是由于生物技術促進農(nóng)作物向它原本不適應的地域擴張而造成的。生物技術同樣加速土壤侵蝕和沙漠化。農(nóng)業(yè)，尤其是耕作農(nóng)業(yè)的擴張會增加除草劑、殺蟲劑、人造肥料的使用，農(nóng)業(yè)中不斷投入的能源促進全球變暖。與此同時，氮素生物化學循環(huán)的改變也加劇了水體的富營養(yǎng)化，直接影響人類和動植物的生存。
另一個令人擔心的是：轉基因植物、動物、微生物脫離當?shù)剞r(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)所造成的危害。許多有意或無意的動植物引起當?shù)貒乐氐纳鷳B(tài)問題。最明顯的例子是澳洲引進的兔子。1500年以來，世界各國動植物的交流，有些已成為當?shù)氐挠泻又参?。至于轉基因作物脫離當?shù)剞r(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)后有可能引發(fā)：第一，轉基因作物使自生作物成為嚴重的雜草問題；第二，轉基因作物通過雜交后產(chǎn)生雜種；第三，轉基因作物影響食物安全。任何一種轉基因作物都存在對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生沖擊的可能性。
未來20年，隨著世界人口的增長，農(nóng)業(yè)將經(jīng)歷具有重大意義的革新。毫無疑問，生物技術作為科學和技術在這場變革中將起到關鍵性的作用。原則上講，生物技術本身有能力幫助人們提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力和保護環(huán)境，但在實踐中，生物技術作為環(huán)境保護的人其作用相對來說是微乎其微的。人們對它在環(huán)境保護以及促進人類進步中的作用仍將拭目以待。
1植物遺傳工程
目前的植物基因工程可通過生物載體細胞注射、基因槍高速細胞子彈轟擊等技術向幾乎所有的植物輸入外來植物基因。以前導入植物體的外源基因只限于外源報告標記基因,抗卡那霉素和抗潮濕鏈霉素基因。最近已導人了BUR等抗除草劑基因、鑲嵌病毒外殼基因、雞蛋蛋白基因、豆血紅蛋白基因和谷酞胺酶合成基因。此外,抗病、抗蟲基因的導入也有所報道,對于控制單寧合成的酶基因已被克隆。
目前關于植物—病原物相互關系的分子生物學研究主要著眼于病原物基因工程,即從病原菌中或植物本身克隆制備出致病基因與調節(jié)基因,以及獲得病原物的特異性DN段用于病原分類及病害檢測。
自1986年首次獲得能抗煙草花葉病毒的轉基因煙草植株后,目前已利用基因工程獲得許多抗病毒植株,如抗花葉病毒首楷,抗花葉病毒黃瓜,抗X病毒和Y病毒馬鈴薯等。
生物誘導廣泛應用于植物對真菌、病毒及類病毒、細菌等病原物抗性的誘導,在煙草、黃瓜、西瓜、甜菜、馬鈴薯、小麥、蘋果、番茄、棉花、水稻等諸多植物中已見報道。生物誘導包括:用非病原菌誘導,用異種病原菌誘導,用弱致病力菌株誘導,用熱殺死的病原菌誘導等方法,誘導對病原菌的抗性。
生物技術創(chuàng)造了越來越多的基因植物,如消除了腐爛基因的耐貯存番茄,抗病蟲害長頸南瓜,抗蟲害轉基因土豆,抗棉鈴蟲棉花,抗白葉枯病轉基因水稻等等。
植物細胞工程包括莖尖脫毒、快速繁殖、花藥、小抱子培養(yǎng)、染色體工程、單倍體育種、原生質體培養(yǎng)、細胞融合等技術。
植物細胞融合技術可克服遠緣雜交中的不親和障礙,更加廣泛地組合起多種植物的優(yōu)良遺傳性狀,從而培養(yǎng)出理想的植物新品種。脫毒快速繁殖技術在經(jīng)濟作物、花卉、果樹上應用效益顯著,快速繁殖成功的植物已有四百多種,其中甘蔗、菊花、康乃馨、草萄、蘭花等等已投入生產(chǎn)。
在作物育種方面,用花藥培養(yǎng)和染色體工程育種等技術與常規(guī)育種技術結合的方法已培育出許多具有特殊抗性、耐性的優(yōu)良新品種,利用花藥培養(yǎng)技術獲得純合基因型已在小麥、水稻等谷類作物上廣泛應用。以原生質體培養(yǎng)再生植株方面,近幾年內(nèi)取得了突飛猛進的進展。一些作物如赤豆、大豆、刀豆、棉花、油菜等重要經(jīng)濟作物已成功地從原生質體再生成植株,特別是一直認為難以培養(yǎng)的禾谷類,如水稻、大麥、小麥、谷子、高粱的原生質體培養(yǎng)都已相繼突破。木本植物成功的例子也逐漸增加。藥用植物與真菌原生質體培養(yǎng)的進展也十分迅速。以上的成就,為利用原生質體的遺傳操作改良農(nóng)作物打下了堅實的基礎。
利用原生質體融合獲得體細胞雜種,最近又研究出了利用卡那霉素和潮濕鏈霉素的抗性互補來選擇雜種細胞的方法。中國在單倍體研究上一直處于國際領先水平,原生質體培養(yǎng)及細胞融合研究也趨于國際同類研究水平。
2動物遺傳工程
動物細胞培養(yǎng)中胚胎移植(ET)技術對提高動物的生產(chǎn)率和繁殖力有重要意義,世界范圍內(nèi)已加以多方面的研究利用。ET技術已在兔、馬、豬、牛、羊等動物上相繼成功,但只有牛的ET技術達到了非手術利用階段,所以牛胚胎移植進入商品化,在美國、加拿大、日本等國推廣較大。日本已利用ET技術擴繁可提供精子用于人工授精的種公牛,1992年全日本的奶公牛有8。%以Erf分娩育成。通過ET技術可使母牛分娩雙胞胎或多胞胎,這種一胚多產(chǎn)的核移技術在日本已獲成功。
中國的單克隆抗體研究始于八十年代,至今已研制成功幾干種單克隆抗體應用于畜禽疫病。在禽畜的性狀選擇育種上,采用DNA指紋鑒定技術識別DN段可加速選擇過程。
微生物工程的微生物農(nóng)業(yè)和微生物開發(fā),部分解決了養(yǎng)殖業(yè)的飼料問題。用微生物發(fā)酵生產(chǎn)單細胞蛋白飼料,在前蘇聯(lián)年產(chǎn)量約為130萬噸,美國年產(chǎn)80萬噸;以米糠為基礎,添加含桿菌、鏈球菌、酵母菌等微生物作為飼料添加劑喂養(yǎng)豬、牛、雞,能夠分解禽畜糞中的有害氣體,減少環(huán)境污染,提高飼料吸收率,提高肉、奶產(chǎn)量。此外,近年來通過生物技術在食用菌的遺傳育種學上獲得了廣泛的重視。通過原生質體培養(yǎng),用PEG法和電場誘導法為誘導突變體和遠緣雜交開辟了一條新的途徑,涉及的菇種有香菇、平菇、金針菇、木耳、草菇等。
3生物固氮
菌根菌對植物生育的促進作用近年來逐年受到關注。菌根菌的菌絲可以幫助作物根毛吸收范圍更大的土體中的移動速度緩慢的磷酸鹽離子和鉀離子。VA菌根菌不但可以改善土壤環(huán)境,促進作物對養(yǎng)分的吸收,而且對抗御作物的某些土傳性真菌病害具有十分重要的作用。
VA菌根真菌與根瘤菌雙接種對綠豆、蠶豆、花生、大豆等作物具有良好的生長效應。科學家對豆科植物-一根瘤菌共生固氮的研究從經(jīng)典的生態(tài)學、生理學和遺傳學研究步入了分子生物學領域。在根瘤菌方面,已確認有結瘤和固氮兩個基因組參與完成共生固氮作用。
4生物防治
由于地球環(huán)境日益惡化,生物防治植物病蟲害的方法受到重視,生物防治包括天敵防治和微生物制劑防治。微生物制劑包括細菌制劑、病毒制劑和真菌制劑。細菌制劑以蘇云金桿菌(BT)為主?，F(xiàn)在全世界已有60多種BT制劑工業(yè)化商品,能有效防治150多種鱗翅目害蟲,年產(chǎn)量達8000噸左右。BT殺蟲劑與其它微生物農(nóng)藥相比,具有選擇性高、混用性強、毒力強、速效、無污染等優(yōu)點,因而廣受歡迎。植物細菌殺菌劑是以放線菌類的鏈霉菌屬為基礎制成的,防治菜豆、大豆和其它作物的細菌病害,可使細菌病害感染率下降7。%。目前正進行基因篩選組合,以制出廣譜新菌種,獲得BT基因導入植株中培養(yǎng)出抗病蟲植株。利用目前的優(yōu)良菌種,培育出不產(chǎn)芽抱,只產(chǎn)晶體的高效菌株是正在開發(fā)的新技術。
病毒生物制劑是以核型多角體病毒(NPV)的顆粒體病毒為基礎制成的,目前已生產(chǎn)出防治甘藍夜蛾、棉鈴蟲、黃地老虎、美國白蛾等害蟲的病毒制劑。真菌生物制劑中有蠟蟻輪枝菌制劑用于防治溫室白粉虱;白僵菌制劑防治馬鈴薯甲蟲和溫室煙薊馬;座殼抱菌制劑防治黃瓜溫室白粉虱;木霉菌制劑防治根腐及其它植物病害;
單端抱霉素防治黃瓜白粉病;腔蠢盤抱劑防治白粉病等。
隨著生物技術的發(fā)展,農(nóng)業(yè)對生物技術日見倚重,到2000年,運用生物技術和其它增產(chǎn)措施將占世界糧食增產(chǎn)的5/6,農(nóng)業(yè)中出現(xiàn)的問題最終也將由生物工程來解決。
在當今世界各國紛紛建立以基因為核心的知識產(chǎn)權保護,搶占21世紀國際生物技術制高點的新形勢下,參加北京“國際周”現(xiàn)代農(nóng)業(yè)高層論壇的專家呼吁,要密切關注現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生物技術領域日益顯現(xiàn)的研究成果商品化、研究方式規(guī)?；突蛸Y源爭奪白熱化的趨勢,在即將到來的生物世紀里,真正占據(jù)自己的位置。
農(nóng)業(yè)生物技術的主要研究內(nèi)容包括:增強農(nóng)作物以及畜禽魚的抗性、品質改良、提高產(chǎn)量和生產(chǎn)具有特殊用途的物質等。其中以轉基因作物的研究和運用最為重要,發(fā)展最快。根據(jù)統(tǒng)計資料,到2000年,全世界轉基因作物推廣面積達4420萬公頃,比1996年增長了25倍;種植轉基因作物的國家從1996年的6個增加到2000年的13個。這其中美國的轉基因作物種植面積最廣,達到了3030萬公頃,占68%;其次為阿根廷,1000萬公頃,占23%;加拿大300萬公頃,占7%;我國為50萬公頃,占1%。
根據(jù)有關專家的看法,現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生物技術的最新發(fā)展趨勢表現(xiàn)為:
——研究成果商品化產(chǎn)業(yè)化進程加速。目前,農(nóng)業(yè)生物技術作為一項高新技術產(chǎn)業(yè)在發(fā)達國家業(yè)已形成,并處于一個高速發(fā)展時期。有關專家預測,本世紀生物技術產(chǎn)品在國際貿(mào)易中的份額將達到10%以上,而現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生物技術又將占相當?shù)谋戎亍Ｊ澜玢y行下屬機構預測世界范圍內(nèi)轉基因作物產(chǎn)業(yè)的交易額為2000年20億美元,2005年60億美元,2010年200億美元;國際農(nóng)業(yè)生物技術應用機構(ISAAA)的預測則分別為30億美元、80億美元和280億美元。
——研究方式集約化、規(guī)模化明顯。在政府以及公共機構對現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生物技術進行投資研究的同時,眾多私有企業(yè)也開始注意到這一領域將是繼計算機和網(wǎng)絡技術之后的又一個潛力巨大的經(jīng)濟增長點,私人公司已逐步成為農(nóng)業(yè)生物技術的研究主體。以美國為例,民營機構1992年對這一領域的投資為5.95億美元,而1999年則達到15億美元。與此同時,世界范圍內(nèi)出現(xiàn)了生物技術企業(yè)領域的兼并和收購狂潮,并購金額從1997年的12.37億美元陡然升至1999年的138億美元。一些資產(chǎn)過百億美元的巨型跨國公司由此形成,過去分散的研究基地也隨之向集中化規(guī)?；l(fā)展。
據(jù)業(yè)內(nèi)人士分析,促成公司并購的原因,一方面是為合理利用資源、降低生產(chǎn)成本、優(yōu)化人員組合,而更重要的原因,則是因為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生物技術產(chǎn)業(yè)是一個高技術、高投入、高風險、長周期的產(chǎn)業(yè),小公司在資金、技術、以及抗風險能力上均難以獨立對農(nóng)業(yè)生物技術產(chǎn)品進行研發(fā)和推廣。只有強強聯(lián)手的大型現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生物技術企業(yè)才能有效占領市場,與其它企業(yè)抗衡。
——基因資源爭奪呈白熱化。在商業(yè)利益驅使下,發(fā)達國家各主要生物技術公司對生物資源及其知識產(chǎn)權展開了激烈爭！奪,其核心就是對基因的爭奪。誰掌握了基因,誰就掌握了生物技術的制高點,就掌握了未來競爭的主動權。有專家稱,轉基因植物技術知識產(chǎn)權很可能就是未來國際貿(mào)易中市場準入、貿(mào)易壁壘問題產(chǎn)生的主要原因。
有報道表明,為了獲取我國豐富的生物基因組資源,國外公司已在我國境內(nèi)悄悄地開展活動。中國農(nóng)科院的專家指出,基因資源是有限的、可視專利的戰(zhàn)略資源,是可持續(xù)發(fā)展的重要保障。不建立自己的生物信息技術平臺,指望在別人的公益性研究完成后撿便宜的想法,會對我國生物技術產(chǎn)業(yè)和可持續(xù)性發(fā)展帶來不可估量的隱患。加快生物資源信息化的研究,保護、利用和開發(fā)我國豐富的生物多樣性資源是當務之急。
對科學和技術做整體評價，簡單地斷言它是天使或者魔鬼，都容易陷入某種片面性。對于不同境遇下具有不同需要的主體而言，科學和技術具有不同的價值和意義。對于科學和技術研發(fā)、運用的具體問題研究，無疑會豐富和加深我們對于科學和技術的全面理解。以下對現(xiàn)代生物技術倫理價值沖突的哲學思考，就是這種具體問題的分析。
現(xiàn)代生物技術，不論是異種移植、基因技術還是生命克隆，可能引發(fā)各種各樣的倫理問題。這些倫理問題的形成可以歸結為現(xiàn)代生物技術操作的幾個基本特征，這就是現(xiàn)代生物技術對自然秩序的入侵，個體的完美要求與社會平衡間的沖突，人的“非人化”或說是人成為機器，人性的技術化所致的人的身心二元論的消解。
一、現(xiàn)代生物技術，特別是人類基因組計劃的初步完成，標志著人類歷史由認識客體、改造客體的時代轉向認識主體、改造主體的新時代。 對于主體的改造不同于對客體的改造，他所引起的社會、倫理問題不再是技術應用之后的間接的漸進表現(xiàn)，而是現(xiàn)代生物技術的具體研究就直接關涉尖銳的社會倫理價值觀念沖突、社會沖突。按照基督教的創(chuàng)世說，人是上帝的造物，分享著神的靈性。但是，隨著技術的每一進步，首先是自然的“祛魅”，而后是上帝的廢黜，“上帝死了”；而今，該輪到人了。人類是大自然的自然進化結果，現(xiàn)在我們要對這自然之果進行人為的基因改造，這實際上是斬斷了人的自然進化之根。基因技術是否是上帝為人類創(chuàng)造的第二個禁果？如果說第一個禁果是“智慧之果”，那么，這第二個禁果又意味著什么呢？
二、基因技術的應用，更多的是為了彌補個體缺陷，追求個人的完美，但由此引發(fā)社會問題，社會的完善經(jīng)受考驗。我們有理由申辯，個體缺陷的彌補就是對于人類完美的提高；但是，問題在于人類基因的完美只能算是人類的生物性完美，并不一定意味著人類的社會性完美，也不意味著人類幸福水平的一定提高。隨著人們對于基因的逐漸認識，基因技術水平的不斷提高，人們不斷找到人的性格、行為背后的基因原因，犯罪、暴力、強奸似乎都有一定的基因根據(jù)，好像一切“都是基因惹的禍”。基因工程、克隆技術似乎可以成為人們解決一切問題的最終有效辦法，人們的家庭觀、人生觀、價值觀、世界觀及其以往的社會規(guī)范、生存法則都受到從未有過的強烈沖擊，人們曾為之努力、奮斗的信念、理想都不再像以往那樣激動人心。在奧林匹克運動中，違禁藥物的服用被認為是一種違背奧林匹克精神的丑惡行為，隨著基因技術的發(fā)展，今后的奧林匹克運動會是不是還要做運動員的基因檢測，到底什么人（具有怎樣的基因的人）可以、有資格參加奧林匹克運動會；是不是沒有基因限制，所有的人包括克隆人都能夠在賽場上“公平”的競爭呢？現(xiàn)在我們有萬眾注目的世界杯比賽，有機器人足球比賽，那么，克隆人參加哪一個運動會合適呢？根據(jù)不同科學家的不同算法，一般認為借助基因技術人類壽命在最近幾十年里，有望達到120歲或者更多。長壽是我們的夢想，但人類壽命的迅速大幅度提高確實帶來一定的社會問題，甚至可以說是社會災難。個體過長的壽命會延緩類的進化，會造成社會發(fā)展的相對停滯?！皞€體過于長壽會帶來人滿為患的威脅和上下幾代人之間的對立，為爭奪有限的資源和空間，上下幾代人之間可能進行大量的畸形競爭?！保╗1]，p.45）
三、人的“非人化”或說是人成為機器，必須引起我們的高度警醒。如果說拉美特里在18世紀只是把人類比為機器，那現(xiàn)代技術則可以把人實際改造成為機器。什么是人？人既是生物實體，又是精神載體；既具有自然屬性，又具有社會屬性；人是軀體與大腦的統(tǒng)一，是體、理、情三者的統(tǒng)一，是自然、社會與思維三大領域的結合部。如果我們用技術手段破壞了人的上述這些本質特征，那就是使人“非人化”。也有的學者不把這看作是人的“非人化”，而是看作人的進化的新形式。丁長青指出：“機器體系在有機化、人格化的過程中，不僅獲得了生命的基本特征和進化能力，而且遠遠超過了人類本體進化的速度和程度，這就是以工具為代表的科學技術所開辟的人類體外進化之路?！?[2],p.22)隨著人的體外進化的不斷加速，人不斷感受到來自于自身創(chuàng)造的人工自然的壓迫、威脅，人必須優(yōu)化自身本體。從起初的保胎與胎教、醫(yī)療和手術、人工授精與試管嬰兒到現(xiàn)代的基因工程、克隆技術都是人優(yōu)化自身的手段，也是人的本體進化的形式。丁長青把人的自身優(yōu)化看作是對于人的體外進化的抗衡，看作是人的進化形式的協(xié)調統(tǒng)一?，F(xiàn)代技術對于人體自身的改造到底是人的進化的新形式，還是人的“非人化”，這只能是以人的本質為標準。人的本質不但具有變異性，同時也有相當?shù)姆€(wěn)定性，體、理、情的統(tǒng)一是人類的本質特征，是不能割裂的。
四、基因科技導致人的身心二元論的消解。林德宏先生指出，人是物質精神的統(tǒng)一體，具有物質精神二象性。([3],pp.4-6)“對基因科技來說，一方面它實際能夠干預的只是人的自然體，而這卻是人的主觀能動性的表現(xiàn)；另一方面，它干預的對象又是人的整體本質及主觀性的自然基礎?！薄叭缤谌说纳硇年P系中，心常常把身作為奴隸來實現(xiàn)許多與身無關的愿望并為害于身，科技也開始把人性作為支配的對象，并必然使人性物化、分化和異化?！?[4],p.25)基因技術的濫用使人身歸附于人心，人的心身二元對立被消解了，人的本質上的統(tǒng)一性與完整性被破壞了。對于人身的基因操作，既是人的自由發(fā)揮，同時也是技術理性的張揚、瘋狂?；蚣夹g的濫用應當說只是人性的技術消解的第一步，當人的意識控制技術進一步提高，人的主觀精神也實現(xiàn)了技術操控時，人的身心兩方面就完全消融在技術理性之中，真正的人也就將不復存在。
五、從生命倫理學到生命哲學，從更高的層次感悟生命。生命倫理學(bioethics)誕生于二十世紀50、60年代。生命倫理學是用倫理學方法，在跨學科和文化的條件下，對生命科學和醫(yī)療保健的倫理緯度，包括道德見解、決定、行動、政策，進行系統(tǒng)研究。生命倫理學重在探究行動的規(guī)范：應該做什么、不應該做什么和應該如何做。生命倫理學經(jīng)常采用的是道義論和后果論兩種理論方法，但都存在著一定的問題。([5],pp.31-33)道義論的問題是：(1)處于倫理推理頂端的原則從哪里來？如何得到辯護？（2）每一個病人都處于特殊的情景下，臨床原則不可能從原則演繹出來，而必須在特殊情景下權衡有關方面不同的價值和利益。后果論的問題是：（1）不同的后果間難以比較、取舍，特別是對于不同文化背景、價值取向的人來說，更是如此。（2）固守后果論原則，會帶來某些讓人難以接受的后果。我們能否接受讓一個智商很低但身體健康的人移植器官給五位對社會有重大貢獻而器官衰竭的精英呢？顯然不能，因為人只能用作目的，而不是手段，這就是道義論的解釋。后果論對付這一反例的辦法是，后果不僅是衡量某一具體行動的后果，而是同時衡量堅持或破壞某一倫理原則的后果。在這里我們看到了道義論與后果論的相互糾纏，不能夠截然分開。判斷某一行動是否道德，要在具體的情景之下對道義論與后果論作靈活的運用。正是在道義論和后果論的基本原理基礎上，形成了生命倫理學的基本原則：不傷害(non-maleficence) 、有利（beneficence）、尊重（respect）和公正（justice）。現(xiàn)代生命技術是偉大的力量，有時又是可怕的力量。生命倫理學以及有關的政策和法律都是對這種力量的社會控制，但這種社會控制應該與發(fā)展自由的、創(chuàng)造性的科學研究相平衡，促進現(xiàn)代技術的人性化發(fā)展。
從倫理學的范圍考察生命技術，主要討論的是現(xiàn)代生命技術的利弊，應不應該以及如何發(fā)展現(xiàn)代生命技術。但是生命倫理學的倫理規(guī)范的哲學依據(jù)只有在生命哲學的層次上才能得到更為廣泛和深刻的論證。生命哲學作為一種哲學流派產(chǎn)生于19世紀末20世紀初，特別是柏格森的生命哲學，其產(chǎn)生就是為了維護和防止人的自由意志被機械決定論所剝奪。柏格森認為機械論和目的論有同樣的缺點：都以為世界上沒有根本新的事物。機械論把未來看成蘊涵在過去當中，而目的論既然認為要達到的目的是事先能夠知道的，所以否定結果中包含著任何根本新的事物?！鞍馗裆m然對目的論比對機械論要同情，他的見解跟這兩種見解都相反，他主張進化如同藝術家的作品，是真正創(chuàng)造性的。”([6],p.348)柏格森指出，意識試圖組織物質，使之作自由的工具，這樣，它乃墜如陷阱：自動性和必然性尾隨于自由之后，自由終于被窒息。只有在人那里，鏈條被打斷，人的頭腦能夠以另一種習慣對抗任何一種已經(jīng)形成的習慣，使必然性和必然性作斗爭。如果我們的行動出自我們整個人格，是那人格的表現(xiàn)，我們則是自由的；因此，真正的自由行動在我們的生活中是罕見的。終極的人生之道是一切人在任一時刻都能同樣實行的創(chuàng)造，是靠自己對自己的創(chuàng)造，是人格的不斷豐富，這種豐富不靠人格從外界提取的因素，卻依賴它促使產(chǎn)生于自身的因素。([7],pp.632-633)我們在柏格森的生命哲學里可以看到，他對于生命的意志、人的自由、進化的創(chuàng)造的謳歌，對于依賴完整人格打破理性統(tǒng)治所寄予的厚望。探索基因時代生命的意義以及引導人們追求精神的崇高性、創(chuàng)造性，是現(xiàn)代生命哲學的中心觀點。面向基因技術的現(xiàn)代生命哲學的主要內(nèi)容有：首先，針對現(xiàn)代生物技術引發(fā)的一系列人生困惑，確定如何對待人的本質、人的尊嚴、人生的意義等生命哲學問題。其次，要深入挖掘傳統(tǒng)生命哲學（如狄爾泰、柏格森等）的有益成分。第三，探索建立精神科學的可能性。
作者：史仁玖,李艷玲,苗苗,王建美
【摘要】
生物技術是生命科學中發(fā)展最快的一門學科，其在中藥學領域的應用，將會對傳統(tǒng)中藥學的研究帶來新的生機。文章從構建課程內(nèi)容與知識體系，構建實驗教學內(nèi)容和體系，理論聯(lián)系實際，重視實踐教學內(nèi)容等方面探討構建中藥生物技術教學內(nèi)容及知識體系，從而培養(yǎng)學生的獨立思考、綜合分析能力、科學思維能力和創(chuàng)新意識，全面提高學生的綜合素質，為將來參加工作打下堅實的基礎。
【關鍵詞】 中藥學 生物技術 知識體系
中藥生物技術是中藥學和生物制藥相關專業(yè)本科及研究生的一門必修課，是一門新興的復合型學科，利用生物技術的思路和方法，解決中藥現(xiàn)代化研究與產(chǎn)業(yè)化開發(fā)中面臨的難題。中藥生物技術大量應用現(xiàn)代生物學的理論并綜合利用了如生物化學、細胞和分子生物學、基因工程、細胞工程、酶工程、發(fā)酵工程、化學工程等現(xiàn)代科學的研究方法和手段，所以被列入高技術的范疇［1］。目前,國內(nèi)開設該課程的院校不多,因此,中藥生物技術教學內(nèi)容和知識體系的構建是一種新的嘗試,也是對傳統(tǒng)中藥學和生物技術教學思路的轉變和教學內(nèi)容的擴展。
1 課程內(nèi)容與知識體系的構建
1.1 教學內(nèi)容的構思課程目標是確定課程知識體系的主要依據(jù)，中藥生物技術的教學目的是通過課程學習，使學生了解生物技術的原理和生物技術領域發(fā)展的動態(tài)以及生物技術在中藥學中的應用，開闊學生的視野和知識面，優(yōu)化知識結構，提高學生適應中藥學現(xiàn)代化發(fā)展的能力；掌握現(xiàn)代生物工程和技術方法在中藥學中的應用技術，培養(yǎng)學生把所學知識靈活應用到生產(chǎn)實踐中的思維模式；力求培養(yǎng)學生動手能力，理論聯(lián)系實際地培養(yǎng)學生的獨立思考、綜合分析能力、科學思維能力和創(chuàng)新意識，全面提高學生的綜合素質。
中藥生物技術課程涉及的知識面廣，內(nèi)容多，包括基因工程、植物細胞工程、酶工程、發(fā)酵工程以及生物轉化基本理論和技術方法［2］。主要體現(xiàn)在4個方面：一是利用基因工程、細胞工程技術對中藥資源的改造與改良；二是利用發(fā)酵工程、酶工程技術將藥用植物原材料加工成商品，如用發(fā)酵法生產(chǎn)的蟲草菌絲體、靈芝菌絲體等發(fā)酵制品；三是利用生物技術產(chǎn)品進行二次開發(fā)，形成新的產(chǎn)品，如許多功能性的低聚糖、保健食品添加劑等；四是利用酶工藝、發(fā)酵技術、生物反應器等對傳統(tǒng)中藥加工工藝進行改造，降低能耗，提高產(chǎn)率，改善中藥品質等。
1.2 教學內(nèi)容的組織
1.2.1 以生物技術在中藥學應用中的發(fā)展組織教學內(nèi)容目前，生物技術在中藥中的應用還十分局限，除了在細胞工程和發(fā)酵工程方面有一定進展以外，基因工程剛剛起步，而酶工程和蛋白質工程尚未涉及。教學內(nèi)容著重討論基因工程、細胞工程及發(fā)酵工程等技術在中藥基礎和應用中的研究，突出“生物技術”與“中藥學”的有機結合。教學過程中需要把握每節(jié)課的重點和難點內(nèi)容，不能把中藥生物技術講成了生物技術，需要突出中藥學的相關內(nèi)容，重點介紹生物技術在中藥藥物的研究和開發(fā)中的應用。
1.2.2 教學內(nèi)容的融合教學內(nèi)容的選擇要具有系統(tǒng)性、基礎性、科學性、實用性和先進性，中藥生物技術與很多課程有著密切的聯(lián)系，如藥用植物學、中藥學、微生物學、生物化學、分子生物學、免疫學、生物分離工程、發(fā)酵工程、細胞工程、酶工程、基因工程等課程。因此，在教學過程中，需要注重中藥生物技術與各個學科之間的密切聯(lián)系，對重復的教學內(nèi)容，盡量在授課時少講或不講，引導學生復習相關學科知識，安排學生專題討論，加深學生對基本原理和概念的理解，以提高教學效率和教學效果。例如，基因工程技術與中藥研究的內(nèi)容學習，分子生物學基礎知識部分安排學生自學，基因工程原理部分我們安排一個學習小組準備了學習課件，在課堂上精講30 min，然后各小組課堂討論。教學重點討論藥用植物基因工程，中藥分子鑒定技術和基因芯片在中藥研究中的應用。以論文文獻為例，詳細講授材料處理、實驗方法、結果分析及討論，以期培養(yǎng)學生的科研思路、實驗設計及生產(chǎn)應用技術，提高在工作中解決實際問題的能力和培養(yǎng)創(chuàng)新能力［3］。
1.2.3 及時增加新資料,擴展教學內(nèi)容現(xiàn)代生物技術和中藥學的發(fā)展日新月異，僅僅依靠教材知識很難跟得上發(fā)展的速度，這樣學生在畢業(yè)后很難滿足社會和科技發(fā)展的需求，所以需要教師通過閱覽國內(nèi)外專業(yè)期刊、網(wǎng)站，將國內(nèi)外最新的相關科研成果和技術及時地介紹給學生，使教學內(nèi)容更加充實，使學生了解到當前中藥生物技術最前沿的知識，從聽課過程中受到更多啟迪，獲得學科領域中的熱點問題、實用研究技術和思維方法，以擴大自己的知識面，開拓視野，增強了學生自我學習的興趣，如我們在講述藥用植物內(nèi)生真菌時及時介紹“神七”搭載可產(chǎn)抗惡性腫瘤藥物生物原料的植物內(nèi)生真菌，黑龍江大學生命科學學院“抗癌藥物紫杉醇產(chǎn)生菌的分離與工程菌株的構建”課題等。教學中，我們在圍繞主教材完成教學大綱的同時，力求將國內(nèi)外基因組學研究的最新成果、最新技術與方法、最新熱點課題與方向、相關專業(yè)網(wǎng)站等及時介紹給學生，內(nèi)容不在于知識全和系統(tǒng)性，而重在突出學科領域新、特、尖內(nèi)容。此外，我校及我系每年有關中藥學、生物技術、生物工程、制藥學及中藥生物技術的學術報告、講座不少于十幾場，這對課堂教學內(nèi)容是一個很好的拓展。
2 實驗教學內(nèi)容和體系的構建
中藥生物技術實驗課程主要目的使學生更好地理解中藥研究生產(chǎn)相關生物技術原理，培養(yǎng)學生運用相關技術方法的能力。因此，中藥生物技術實驗設計要充分體現(xiàn)該課程所具有的應用性、廣泛性和綜合性的顯著特點。使所開設的每一個實驗都有一個完整的、系統(tǒng)的技術路線，采用多種生物工程技術方法完成實驗，學生通過實驗可以全面了解某一中藥生物技術產(chǎn)品或某一綜合技術方法的特點與關鍵環(huán)節(jié)，加強學生對中藥生物技術原理與技術全面、深刻的理解。
中藥生物技術實驗涉及的植物細胞工程、基因工程、發(fā)酵工程、酶工程等實驗技術在前期的專業(yè)課程學習過程中已經(jīng)學習訓練，所以我們結合目前生物技術在中藥學較成熟研究應用，我們教師相關的科研課題和實驗條件設計實驗項目。實驗以基因工程、植物細胞工程和發(fā)酵技術在中藥中應用的基本操作、基本技能為基礎，從加強基礎、培養(yǎng)能力、提高素質的教學目標出發(fā)，精選實驗，優(yōu)化實驗教學內(nèi)容，力求在培養(yǎng)學生動手能力的同時，理論聯(lián)系實際地培養(yǎng)學生的獨立思考、綜合分析能力、科學思維能力和創(chuàng)新意識，全面提高學生的綜合素質。我們設計相應三個綜合性實驗項目培養(yǎng)學生的實驗設計和學習實驗技術。每個實驗項目包括兩部分實驗內(nèi)容。藥用植物馬齒莧組織培養(yǎng)包括植物ms培養(yǎng)基的配置和馬齒莧組織培養(yǎng)技術；泰山蛹蟲草發(fā)酵包括泰山蛹蟲草菌絲體發(fā)酵和泰山蛹蟲草菌絲體多糖提??；丹參分子標記鑒定技術包括白花丹參和紫花丹參dna提取及丹參rapd實驗。實驗教學效果表明該課程實驗的設定培養(yǎng)了學生的綜合素質和創(chuàng)新意識，我們?nèi)龑卯厴I(yè)論文中與中藥生物技術相關的題目占30%以上。這些實驗項目的開設對彌補傳統(tǒng)的驗證性實驗項目的不足和提高學生分析與解決問題的能力方面具有非常重要意義。
3 理論聯(lián)系實際，重視實踐教學內(nèi)容
面對當前激烈的市場競爭和人才培養(yǎng)模式的轉變,高等教育的新形勢對傳統(tǒng)的教學理念提出了挑戰(zhàn),如何培養(yǎng)和提高學生的綜合素質已成為當前高校教學發(fā)展的新趨勢。與其他一些基礎學科不同,中藥生物技術培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力也必須從實踐教學入手,在實踐中培養(yǎng)學生綜合運用所學知識分析問題、解決實際問題的能力,使其養(yǎng)成良好的工作作風。
3.1 實驗室開放及課外興趣小組鼓勵學生利用課余時間參加實驗室開放活動，讓學生提早得到充分的科學研究綜合訓練,以利于培養(yǎng)創(chuàng)新型人才。在學生正在進行專業(yè)課學習時,除了必修的實驗課外,鼓勵同學進入實驗室觀摩學習，逐漸訓練學生實驗技術的規(guī)范性、熟練程度。每學期我們針對中藥生物技術開放實驗室和興趣小組設定一些題目，如二氧化碳超臨界萃取丹參藥用成分，泰山蛹蟲草菌絲體發(fā)酵條件優(yōu)化，泰山四大名藥分子標記鑒定，丹參活性成分合成關鍵酶的克隆，馬齒莧的組織培養(yǎng)及懸浮細胞培養(yǎng)等一些與中藥生物技術相關的科研課題,可以幫助其選擇有興趣的合適方向課題,積極參與其中,為以后的畢業(yè)課題和就業(yè)選擇打下早期基礎。從畢業(yè)生的考研和就業(yè)發(fā)現(xiàn),參與實驗室工作比較多的同學在考研面試和就業(yè)專業(yè)面試中優(yōu)勢明顯。
3.2 生產(chǎn)見習生產(chǎn)見習是中藥生物技術教學中的重要實踐性環(huán)節(jié),是與課堂教學相互滲透又各有重點的子系統(tǒng),是中藥生物技術進行直觀教學的一種重要方法。我們利用周末走進生產(chǎn)企業(yè)、研究所等工作領域,不僅加深了感性認識,并且對以后的工作選擇也具有前瞻性和指導性的作用。我們每屆學生都要到泰安市的制藥企業(yè)參觀，與中藥生物技術相關的如四維制藥的泰山赤靈芝菌絲體發(fā)酵工藝，泰山藥用植物種植園道地藥材種植，泰安中信靈芝科技開發(fā)有限公司赤靈芝破壁孢子粉加工，泰安山東中藥技術學院中藥炮制車間等。
3.3 引導學生參加科研部分學習好、能力強的學生在導師的指導下,申請主持了泰安市大學生創(chuàng)新科研計劃課題，或者參與部分教師承擔的國家和省部級創(chuàng)新項目及企業(yè)合作項目的研究,使學生了解到不同學科的實驗技術、科研方法,開闊學科視野,拓寬思維空間;盡可能增加應用性、設計性實驗,提高學生科研水平，積極加強與校內(nèi)實踐基地、校辦企業(yè)、實習實踐基地單位的合作聯(lián)系,為學生構建更廣闊的實踐平臺。
生物技術，就是針對生物機體或生物部分器官、組織以及細胞利用先進的生物工程原理，對生物體進行改造，從而促進人類所需產(chǎn)品的生產(chǎn)。生物技術是一門對生物體進行改造和利用的技術，生物技術涉及到生物學、生物化學、遺傳學、細胞學等學科知識，對于人類發(fā)展具有極高的研究價值。生物技術在農(nóng)業(yè)種植中的應用，能夠有效提升農(nóng)作物產(chǎn)量，促進農(nóng)作物產(chǎn)品質量的改善，對于我國農(nóng)業(yè)發(fā)展具有非常大的幫助作用。
1 我國農(nóng)業(yè)生物技術的發(fā)展概況?隨著我國科學技術的不斷發(fā)展，農(nóng)業(yè)生物技術的不斷完善和成熟，很大程度上促進了我國農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，促進了我國農(nóng)業(yè)經(jīng)濟的有效提升。目前，生物技術在農(nóng)業(yè)種植領域的貢獻最為巨大，有效的提升了我國農(nóng)作物產(chǎn)品產(chǎn)量及質量，很好的解決了我國食品生產(chǎn)問題，提高了我國農(nóng)產(chǎn)品在國際農(nóng)產(chǎn)品市場中的綜合競爭力。但是，由于我國生物技術起步較晚，雖然發(fā)展速度較快，短暫的時間內(nèi)已取得較為滿意的成就，但是同發(fā)達國家相比仍然存在一定的差距。目前，隨著我國生物工程研究技術的提出和落實以及國家相關政策的有力扶持，我國生物技術取得突破性進展，抗蟲棉技術的研制以及植物基因組研究、轉基因植物研究都處于世界領先水平，在發(fā)展中的生物技術暴露出了嚴重的發(fā)展不平衡問題，部分項目的研究力度不夠，研究經(jīng)費不足，使得我國生物技術發(fā)展道路仍舊十分漫長。
2 生物技術在農(nóng)業(yè)種植中的應用
2.1促進了我國農(nóng)作物產(chǎn)量的提升?由于我國人口數(shù)量較大，土地耕種面積不足，使得糧食產(chǎn)量問題成為制約我國經(jīng)濟發(fā)展的重要因素。隨著我國生物技術的發(fā)展和利用，有效促進了我國農(nóng)作物產(chǎn)量問題，改善了我國農(nóng)村居民的經(jīng)濟收入狀況，促進了我國市場經(jīng)濟的快速發(fā)展。目前，我國生物技術在水稻種植領域的應用效果最為明顯，實現(xiàn)了水稻產(chǎn)業(yè)的倍數(shù)增長，有效的提升了我國水稻年產(chǎn)量，緩解了我國糧食壓力，加快了我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力的提升速度。
2.2促進了我國農(nóng)產(chǎn)品質量的提升?隨著我國市場經(jīng)濟的快速發(fā)展，我國城市居民的生活質量水平也得到了顯著的提升，居民消費觀念的不斷轉變，使得居民消費方向由數(shù)量消費逐漸演變?yōu)橘|量消費，強調農(nóng)業(yè)產(chǎn)品數(shù)量的同時，更加強調農(nóng)業(yè)產(chǎn)品的營養(yǎng)價值和食用安全性。生物技術在農(nóng)業(yè)種植領域的利用，有效提升了我國農(nóng)產(chǎn)品綜合質量，解決了我國農(nóng)業(yè)產(chǎn)品優(yōu)質和高產(chǎn)的矛盾，提高了我國農(nóng)產(chǎn)品的市場競爭力。其中，中單3701、中單9409、以及云優(yōu)19等轉基因蛋白玉米品種，在普通玉米產(chǎn)量基礎上增產(chǎn)8%～15%，籽粒的硬度達到3.5以上，賴氨酸的含量達到0.4%以上，蛋白質含量維持10～12%，使得蛋白玉米營養(yǎng)豐富，產(chǎn)量逐漸提高，有效的提升了我國玉米產(chǎn)品的市場競爭力，促進了我國農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。
2.3促進了我國農(nóng)作物的抗蟲性和抗病性?病蟲害影響農(nóng)作物產(chǎn)量的重要因素是病蟲害問題，造成了農(nóng)作物產(chǎn)量的快速下降，造成了農(nóng)作物的大量死亡，因此，提高我國農(nóng)業(yè)作物產(chǎn)量，促進我國農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要工作便是對病蟲害問題的解決。通過先進的生物技術，我國部分轉基因作物已經(jīng)成功具有良好抗蟲性和抗藥性，確保了我國農(nóng)作物產(chǎn)量的穩(wěn)步提升。如新型轉基因馬鈴薯的成功研制，使得馬鈴薯作物在受到克倫那多馬鈴薯甲蟲的侵害時，能夠自身分泌水晶蛋白這一物質，從而對克倫那多甲蟲進行毒害，避免病蟲害問題對作物產(chǎn)量的影響。同時，農(nóng)作物抗蟲性和抗藥性的提升，有效的降低了農(nóng)藥及殺蟲劑的用量，降低了農(nóng)藥和殺蟲劑殘留物對農(nóng)產(chǎn)品質量的影響，降低了農(nóng)藥和殺蟲劑對水資源的污染，提高農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量的同時，確保了環(huán)境保護工作的有效開展。
2.4促進了農(nóng)作物對土壤養(yǎng)分的利用效率?農(nóng)作物的生產(chǎn)離不開養(yǎng)分的有效供給，作物缺少必要的生長元素，就會造成作物生長效率的降低，導致農(nóng)作物產(chǎn)量的降低。為確保農(nóng)作物產(chǎn)量，氮、磷、鉀肥的使用在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中是必不可少的，就相關數(shù)據(jù)顯示，農(nóng)作物種植過程中作物能源的來源50%依靠肥料。由于肥料的過度使用，導致溫度氣體的大量排放，加劇了地球溫室效應。同時，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中肥料的大肆應用，是導致水體富營養(yǎng)化的罪魁禍首。?生物技術的應用，有效提升了農(nóng)作物對土壤養(yǎng)分的利用效率，降低了農(nóng)作物對肥料的依賴，從而有效降低了種植過程中肥料的使用，降低了肥料對環(huán)境的危害。如部分轉基因作物，能夠通過根部相關結果加強對營養(yǎng)元素的固定和收集，提高了對土壤養(yǎng)分的應用，促進了植物的快速生長。同時，通過對特定真菌的研究和應用，加速了種植區(qū)域內(nèi)土壤養(yǎng)分的生成，提高了土壤中養(yǎng)分含量，有效減少了對人造肥料的應用，減少了人造肥料對環(huán)境的破壞。
3 總結?生物技術對農(nóng)業(yè)發(fā)展具有非常積極的促進作用，加強生物技術的有效利用，能夠有效提升作物的產(chǎn)量和質量，提升作物的抗蟲性和抗藥性，降低了人造肥料對環(huán)境的危害，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟快速發(fā)展的同時，確保了生態(tài)環(huán)境的穩(wěn)定性。因此，應該加強生物技術的研究力度，加快生物技術產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，以實現(xiàn)我國農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化水平發(fā)展速度，促進我國農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化改革。
隨著科學技術的發(fā)展，生物技術也得到了不斷地進步，生物技術在農(nóng)業(yè)種植中的應用和推廣，實現(xiàn)了我國農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。
1 農(nóng)業(yè)種植中生物技術的推廣及應用-轉基因技術
轉基因技術，簡單來講，就是在生物體外對dna分子進行人工剪切、拼接，對基因進行改造和重新組合，再導入生物體內(nèi)使導入的基因得以表達。其中，其核心技術就是提取目的基因——將需要的基因從供體生物的細胞內(nèi)提取出來，從而達到最終目的。其中還有一個關鍵的環(huán)節(jié)就是對多細胞生物的檢測，將每個受體細胞單獨培養(yǎng)并誘導發(fā)育成完整個體，檢測這些個體是否攝入目的基因，攝入的基因是否表達（是否表現(xiàn)出相應的性狀）。淘汰無變化的個體，保留有相應變化的個體進一步培養(yǎng)、研究。
在當前的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，轉基因技術是目前應用最為廣泛的一種生物技術。轉基因技術的應用，對農(nóng)業(yè)種植的育種有著極為重要的作用和意義，其可以將某一種作物的優(yōu)良基因轉移到另一種完全不具親緣關系的作物品種當中，使得作物產(chǎn)量和質量得到提高。
目前被較廣泛提取使用的植物目的基因主要有：蘇云金桿菌抗蟲基因、種子貯藏蛋白基因、植物抗病基因等。例：用棉鈴飼喂棉鈴蟲，如蟲吃后不出現(xiàn)中毒癥狀，說明未攝入目的基因或攝入目的基因未表達，如蟲吃后中毒死亡，則說明攝入了抗蟲基因并得到表達。
因此，通過轉基因技術的應用，使得農(nóng)作物的品種得到改良，目前，隨著科學技術和生物技術的發(fā)展，其應用也不斷呈現(xiàn)廣泛應用的趨勢。首先，目前，轉基因植物的種植規(guī)模在不斷地擴大，根據(jù)相關數(shù)據(jù)分析，目前采用轉基因技術種植面積已經(jīng)達到了全球耕地面積的16％。
此外，還有雜交育種技術的應用。簡單來講，就是在生物的體細胞中，控制同一性狀的遺傳因子成對存在，不相融合，在形成配子時成對的遺傳因子發(fā)生分離，分離后的遺傳因子分別進入不同的配子中，隨配子遺傳給后代。其也是一種極為常見的生物種植技術，雜交育種技術與轉基因技術相比，其操作方式更為簡單，而且這種技術的推廣時間也比較早，目前，對于雜交技術的應用已經(jīng)有了豐富的經(jīng)驗，這些技術的應用都使得農(nóng)業(yè)種植的難度降低。
2 農(nóng)業(yè)種植中生物技術的推廣及應用-組織培養(yǎng)技術
在農(nóng)業(yè)種植中，對于組織培養(yǎng)技術的應用，其主要是建立細胞的全能性的基礎之上的，通過人工的誘導，保證植物組織在無菌狀態(tài)下進行良好的發(fā)育，最終發(fā)育成為完整植株的一種生物技術。組織培養(yǎng)技術的利用，不僅可以增加植物繁殖的速度，而且更為重要的是能夠在有限的時間內(nèi)，培育出更多優(yōu)良的植物品種。此外，利用組織培養(yǎng)技術，可以有效地防止病毒對作物幼苗的侵害，保證種苗無病毒，促進良種經(jīng)濟作物的快速推廣。在應用組織培養(yǎng)技術要注意以下幾點：首先，要保證在植物組織培養(yǎng)中溫度、光照、濕度等各種環(huán)境條件，培養(yǎng)基組成、ph值、滲透壓等各種化學環(huán)境條件，使得能夠有效地促進組織培養(yǎng)育苗的生長和發(fā)育。另外，在進行初代培養(yǎng)外植體的時候，對于褐變做好處理。褐變，主要就是指外植體在接種后，其表面開始褐變，有時甚至會使整個培養(yǎng)基褐變的現(xiàn)象。它的出現(xiàn)是由于植物組織中的多酚氧化酶被激活，而使細胞的代謝發(fā)生變化所致。在褐變過程中，會產(chǎn)生醌類物質，它們多呈棕褐色，當擴散到培養(yǎng)基后，就會抑制其他酶的活性，從而影響所接種外植體的培養(yǎng)。所以一定要加強對這個環(huán)節(jié)的處理。第三，關于植物組織的初代培養(yǎng)。初代培養(yǎng)旨在獲得無菌材料和無性繁殖系。即接種某種外植體后，最初的幾代培養(yǎng)。在初代培養(yǎng)時，用誘導或分化培養(yǎng)基，即培養(yǎng)基中含有較多的細胞分裂素和少量的生長素。初代培養(yǎng)建立的無性繁殖系包括：莖梢、芽叢、胚狀體和原球莖等。
3 農(nóng)業(yè)種植中生物技術的推廣及應用-采用生物技術制作生物農(nóng)藥
生物農(nóng)藥，簡單來講，就是利用生物新陳代謝的產(chǎn)物，將其作為制作農(nóng)藥制品的有效成分，改變傳統(tǒng)形式通過化學手段制作農(nóng)藥的方法，即可以起到良好的保護環(huán)境的作用，另外，還可以達到良好的使用效果，更加重要的是提高了植株的耐藥性，所以，利用生物技術制作農(nóng)藥具有深遠的影響。
在基因工程藥品的生產(chǎn)中，許多藥品的生產(chǎn)是從生物組織中提取的。受材料來源限制產(chǎn)量有限，其價格往往十分昂貴。微生物生長迅速，容易控制，適于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。因此，我們可以將生物合成相應藥物成分的基因導入微生物細胞內(nèi)，讓它們產(chǎn)生相應的藥物，不但能解決產(chǎn)量問題，還能大大降低生產(chǎn)成本。例如：轉黃瓜抗青枯病基因的甜椒、轉魚抗寒基因的番茄、轉黃瓜抗青枯病基因的馬鈴薯、不會引起過敏的轉基因大豆等等。
因此，生物農(nóng)藥技術，避免了對環(huán)境造成的污染，利于農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。
4 總結
總而言之，生物技術已經(jīng)在農(nóng)業(yè)中得到了廣泛的推廣和應用，有效地改善我國目前的農(nóng)業(yè)現(xiàn)狀，提高了農(nóng)作物抵抗能力，提高農(nóng)業(yè)產(chǎn)量，積極推進我國農(nóng)業(yè)的發(fā)展，實現(xiàn)了農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。
摘要: 現(xiàn)代 生物學和分子生物學的 發(fā)展 ,對基因工程、細胞工程、酶工程、發(fā)酵工程等現(xiàn)代生物技術工程產(chǎn)生重要影響, 其在食品發(fā)酵生產(chǎn)中的應用越來越廣。本文闡述了基因工程、細胞工程、酶工程等現(xiàn)代生物技術在食品發(fā)酵業(yè)的應用。
關鍵詞:生物技術;基因工程;細胞工程
現(xiàn)代生物技術的迅猛發(fā)展,成就非凡,推動著 科學 的進步,促進著 經(jīng)濟 的發(fā)展,改變著人類的生活與思維,影響著人類社會的發(fā)展進程?，F(xiàn)代生物技術的成果越來越廣泛地應用于醫(yī)藥、食品、能源、化工、輕工和環(huán)境保護等諸多領域。生物技術是21世紀高新技術革命的核心內(nèi)容,具有巨大的經(jīng)濟效益及潛在的生產(chǎn)力。專家預測,到2010～2020年,生物技術產(chǎn)業(yè)將逐步成為世界經(jīng)濟體系的支柱產(chǎn)業(yè)之一。生物技術是以生命科學為基礎,利用生物機體、生物系統(tǒng)創(chuàng)造新物種,并與工程原理相結合加工生產(chǎn)生物制品的綜合性科學技術?，F(xiàn)代生物技術則包括基因工程、蛋白質工程、細胞工程、酶工程和發(fā)酵工程等領域。在我國的食品 工業(yè) 中,生物技術工業(yè)化產(chǎn)品占有相當大的比重;近年,酒類和新型發(fā)酵產(chǎn)品以及釀造產(chǎn)品的產(chǎn)值占食品工業(yè)總產(chǎn)值的17%?，F(xiàn)代生物技術在食品發(fā)酵領域中有廣闊市場和發(fā)展前景,本文主要闡述現(xiàn)代生物技術在食品發(fā)酵生產(chǎn)中的應用。
一、基因工程技術在食品發(fā)酵生產(chǎn)中的應用
基因工程技術是現(xiàn)代生物技術的核心內(nèi)容,采用類似工程設計的方法,按照人類的特殊需要將具有遺傳性的目的基因在離體條件下進行剪切、組合、拼接,再將人工重組的基因通過載體導入受體細胞,進行無性繁殖,并使目的基因在受體細胞中高速表達,產(chǎn)生出人類所需要的產(chǎn)品或組建成新的生物類型。
發(fā)酵工業(yè)的關鍵是優(yōu)良菌株的獲取,除選用常用的誘變、雜交和原生質體融合等傳統(tǒng)方法外,還可與基因工程結合,進行改造生產(chǎn)菌種。
(一)改良面包酵母菌的性能
面包酵母是最早采用基因工程改造的食品微生物。將優(yōu)良酶基因轉入面包酵母菌中后,其含有的麥芽糖透性酶及麥芽糖的含量比普通面包酵母顯著提高,面包加工中產(chǎn)生二氧化碳氣體量提高,應用改良后的酵母菌種可生產(chǎn)出膨潤松軟的面包。
(二)改良釀酒酵母菌的性能
利用基因工程技術培育出新的釀酒酵母菌株,用以改進傳統(tǒng)的釀酒工藝,并使之多樣化。采用基因工程技術將大麥中的淀粉酶基因轉入啤酒酵母中后,即可直接利用淀粉發(fā)酵,使生產(chǎn)流程縮短,工序簡化,革新啤酒生產(chǎn)工藝。目前,已成功地選育出分解β-葡聚糖和分解糊精的啤酒酵母菌株、嗜殺啤酒酵母菌株,提高生香物質含量的啤酒酵母菌株。
(三) 改良乳酸菌發(fā)酵劑的性能
乳酸菌是一類能代謝產(chǎn)生乳酸,降低發(fā)酵產(chǎn)品ph值的一類微生物。乳酸菌基因表達系統(tǒng)分為組成型表達和受控表達兩種類型,其中受控表達系統(tǒng)包括糖誘導系統(tǒng)、nisin誘導系統(tǒng)、ph 誘導系統(tǒng)和噬菌體衍生系統(tǒng)。相對于乳酸乳球菌和嗜熱鏈球菌而言,德氏乳桿菌的基因研究比較缺乏,但是已經(jīng)發(fā)現(xiàn)質粒pn42和pjbl2用于構建德氏乳桿菌的克隆載體。有研究發(fā)現(xiàn)乳酸菌基因突變有2種方法:第一種方法涉及(同源或異源的)可獨立復制的轉座子,第二種方法是依賴于克隆的基因組dna 片斷和染色體上的同源部位的重組整合而獲得。通過基因工程得到的乳酸菌發(fā)酵劑具有優(yōu)良的發(fā)酵性能,產(chǎn)雙乙酰能力、蛋白水解能力、胞外多糖的穩(wěn)定形成能力、抗雜菌和病原菌的能力較強。
二、細胞工程技術在食品發(fā)酵生產(chǎn)中的應用
細胞工程是生物工程主要組成之一,出現(xiàn)于20世紀70年代末至80 年代初,是在細胞水平上改變細胞的遺傳特性或通過大規(guī)模細胞培養(yǎng)以獲得人們所需物質的技術過程。細胞工程主要有細胞培養(yǎng)、細胞融合及細胞代謝物的生產(chǎn)等。細胞融合是在外力(誘導劑或促融劑)作用下,使兩個或兩個以上的異源(種、屬間) 細胞或原生質體相互接觸,從而發(fā)生膜融合、胞質融合和核融合并形成雜種細胞的現(xiàn)象。細胞融合技術是一種改良微生物發(fā)酵菌種的有效方法,主要用于改良微生物菌種特性、提高目的產(chǎn)物的產(chǎn)量、使菌種獲得新的性狀、合成新產(chǎn)物等。與基因工程技術結合,使對遺傳物質進一步修飾提供了多樣的可能性。例如日本味之素公司應用細胞融合技術使產(chǎn)生氨基酸的短桿菌雜交,獲得比原產(chǎn)量高3倍的賴氨酸產(chǎn)生菌和蘇氨酸高產(chǎn)新菌株。釀酒酵母和糖化酵母的種間雜交,分離子后代中個別菌株具有糖化和發(fā)酵的雙重能力。日本國稅廳釀造試驗所用該技術獲得了優(yōu)良的高性能謝利酵母來釀制西班牙謝利白葡萄酒獲得了成功。目前,微生物細胞融合的對象已擴展到酵母、霉菌、細菌、放線菌等多種微生物的種間以至屬間,不斷培育出用于各種領域的新菌種。
三、酶工程技術在食品發(fā)酵生產(chǎn)中的應用
酶是活細胞產(chǎn)生的具有高效催化功能、高度專一性和高度受控性的一類特殊生物催化劑。酶工程是 現(xiàn)代 生物技術的一個重要組成部分,酶工程又稱酶反應技術,是在一定的生物反應器內(nèi),利用生物酶作為催化劑,使某些物質定向轉化的工藝技術,包括酶的研制與生產(chǎn),酶和細胞或細胞器的固定化技術,酶分子的修飾改造,以及生物傳感器等。酶工程技術在發(fā)酵生產(chǎn)中主要用于兩個方面,一是用酶技術處理發(fā)酵原料,有利于發(fā)酵過程的進行。如啤酒釀制過程,主要原料麥芽的質量欠佳或大麥、大米等輔助原料使用量較大時,會造成淀粉酶、俘一葡聚糖酶、纖維素酶的活力不足,使糖化不充分、蛋白質降解不足,從而減慢發(fā)酵速度,影響啤酒的風味和收率。使用微生物淀粉酶、蛋白酶、一葡聚糖酶等制劑,可補充麥芽中酶活力不足的缺陷,提高麥汁的可發(fā)酵度和麥汁糖化的組分,縮短糖化時間,減少麥皮中色素、單寧等不良雜質在糖化過程中浸出,從而降低麥汁色澤。二是用酶來處理發(fā)酵菌種的代謝產(chǎn)物,縮短發(fā)酵過程,促進發(fā)酵風味的形成。啤酒中的雙乙酰是影響啤酒風味的主要因素,是判斷啤酒成熟的主要指標。當啤酒中雙乙酰的濃度超過閾值時,就會產(chǎn)生一種不愉快的餿酸味。雙乙酰是由酵母繁殖時生成的α-乙酰乳酸和α-乙酰羥基丁酸氧化脫羧而成的,一般在啤酒發(fā)酵后期還原雙乙酰需要約5～10d 的時間。崔進梅等報道,發(fā)酵罐中加入α-乙酰乳酸脫羧酶能催化α-乙酰乳酸直接形成羧基丁酮,可縮短發(fā)酵周期,減少雙乙酰含量。
四、小結
在食品發(fā)酵生產(chǎn)中應用生物技術可以提高發(fā)酵劑的性能,縮短發(fā)酵周期,豐富發(fā)酵制品的種類。不僅提高了產(chǎn)品檔次和附加值,生產(chǎn)出符合不同消費者需要的保健制品,而且在有利于加速食品加 工業(yè) 的 發(fā)展 。隨著生化技術的日益發(fā)展,相信會開發(fā)出更多物美價廉的發(fā)酵制品,使生物加工技術在食品發(fā)酵工業(yè)中的應用更加廣泛。
摘要] 在最近幾年的生物研究技術和生物工程的相關領域已經(jīng)被越來越多的人所關注。每個國家與每個國家的蛋白質化學技術與生物技術的研究都是不同的，各有各的特點。本文對蛋白質化學以及生物技術進行了詳細的研究。
[關鍵詞] 蛋白質化學；生物技術；研究；分析
本文就蛋白質化學以及生物技術做一綜述，現(xiàn)分析如下：
1 蛋白質化學生物技術研究
蛋白質生物技術的主要任務之一就是要通過變化的蛋白質表達量，來尋找疾病潛在的診斷標志物。另一方面，蛋白質是生物體內(nèi)的執(zhí)行者，許多生物學過程、蛋白質降解、細胞之間的識別，都是依據(jù)蛋白質傳遞的信息來完成的[1]。
1.1 對蛋白質的化學標簽
標簽就是要將能夠區(qū)分的元素差異的物質引入到差異樣本中去，利用質譜分析得到的信息，將相對量的差異區(qū)分顯示出來?；瘜W標簽的主要作用就是：便于目標蛋白的定位、追蹤、純化以及結構和相互作用研究[2-3]。
1.1.1 體內(nèi)的標記體內(nèi)的標記，也可以稱為是代謝的標記。就是利用含有穩(wěn)定的同位素，飼料對動物進行喂養(yǎng)和培養(yǎng)，將標簽成功的引入。15n和13c是比較常用的穩(wěn)定的同位素[4-5]。
1.1.2 氨基酸標記氨基酸的標記就是將氨基酸碳原子和氫原子替換成為穩(wěn)定的元素，然后再將這樣穩(wěn)定的氨基酸加入到某種培養(yǎng)基中，這樣細胞就會將氨基酸加入到蛋白質中引入的標記[6-8]。
1.1.3 體外的標記體外的標記主要分為酶解前、酶解時和酶解后三個標記。酶解前標記是將含有差異試劑標記在蛋白質的某個部位上，采用icat的技術，進行等量的混合后酶解，最后通過鏈親和素的柱子富集這些標記的肽段，利用質譜分析差異。酶解時標記，就是在內(nèi)切酶作用下，蛋白質發(fā)生酶解。酶解后標記，有些標記試劑適用于在蛋白質酶解成肽段后標記，酶解后標記就是指蛋白質在酶解后對形成的肽段進行標記，這樣酶解后標記就派上了用場[9]。
1.2 化學標記的優(yōu)缺點和應用問題
定量標記主要就是分體內(nèi)標記和體外標記，對于體外標記技術分析的范圍比較廣，外標記技術適合于各種條件的標記，無論是從組織、體液到細胞樣品均可以。而對于體內(nèi)標記而言，無法實現(xiàn)完全標記，主要就是取決于蛋白質的代謝問題?；瘜W標記來分析蛋白質是比較有發(fā)展前景的學科，許多的疾病與蛋白質也有一定的聯(lián)系。最近，結合穩(wěn)定同位素標記和差異技術分析了磷酸化蛋白,一共分析出了8 000多個磷酸化的位點[10-11]。
化學標記的不足：是在理論上，可能使融合蛋白不穩(wěn)定，改變或使融合蛋白的功能喪失。在實驗中表明，當應用較大的親和純化標記，常會發(fā)現(xiàn)細菌的融合蛋白產(chǎn)物的功能鈍化。一個表位附加標記對融合蛋白質的行為影響是多變的，且依賴于該蛋白質的結構。
2 各個國家對蛋白質化學和生物技術的研究
德國美因茲大學的哈密特·斯托科教授的報告介紹了傳統(tǒng)的著名醫(yī)學植物蘿芙木堿利血平最近幾年提供的有關單貼吲哚生物堿的生物合成的詳細內(nèi)容。日本神戶學院大學的岡田芳男教授也做了關于含有2，6-二甲基-l-酪氨酸和 pyrazinone的阿片類似物的設計和報告。日本東京大學的野水本雄教授的報告是關于細胞黏附性多肽一殼聚糖基質：這一種新型多功能生物材料，組織工程要求移植到組織的細胞，需要修復和再生[12]。
3 結語
蛋白質是生命的物質基礎，沒有蛋白質就沒有生命。因此，它是與生命及與各種形式的生命活動緊密聯(lián)系在一起的物質。機體中的每一個細胞和所有重要組成部分都有蛋白質參與。最近幾年各國的管理人員更加重視對蛋白質的研究和探索。
1 抓住機遇，加速我國生物技術及其產(chǎn)業(yè)的發(fā)展
近20年來，我國生物技術取得了長足的發(fā)展，培養(yǎng)了一支約2 萬人的從事生物技術研究、開發(fā)、生產(chǎn)和管理的科技隊伍，其中有一批留學海外學成回國的中青年生物技術專家；建立了相當數(shù)量的研究開發(fā)機構及產(chǎn)業(yè)化基地；初步形成了醫(yī)藥生物技術、農(nóng)業(yè)生物技術、輕化工生物技術、海洋生物技術等門類齊全的生物技術研究、開發(fā)、生產(chǎn)的體系。作出了一批具有較高水平的生物技術研究開發(fā)成果，開發(fā)出一批生物技術產(chǎn)品并投放市場。繼1996～1997年第一個基因工程產(chǎn)品上市的高潮之后，預計在2003～2005年我國將出現(xiàn)生物技術產(chǎn)品上市的第二個高潮。由此可見，與其它高技術領域相比，我國的生物技術總體水平及產(chǎn)業(yè)化程度與國際先進水平的差距明顯縮小。在我國重要的高技術領域中，從目前基礎條件、資源優(yōu)勢和發(fā)展態(tài)勢來看，生物技術最有希望取得創(chuàng)新性進展，最具參與國際市場競爭的潛力。因此，建議國家將發(fā)展生物技術及其產(chǎn)業(yè)作為21世紀加速發(fā)展我國高技術產(chǎn)業(yè)、提高國際競爭能力的“突破口”。把握有利時機，進一步把發(fā)展生物技術及其產(chǎn)業(yè)放在突出的戰(zhàn)略地位，力爭在21世紀的前10年內(nèi)使我國生物技術及產(chǎn)業(yè)躋身于世界先進行列。
2 制定發(fā)展戰(zhàn)略、明確戰(zhàn)略目標、 選擇發(fā)展模式總體戰(zhàn)略
我國的生物技術及產(chǎn)業(yè)發(fā)展應改變以往跟蹤為主的戰(zhàn)略，實施積極創(chuàng)新為主集成應用的戰(zhàn)略方針。基于目前我國生物技術及產(chǎn)業(yè)發(fā)展的實際狀況、水平和能力，在未來10～15年內(nèi)，我國宜采取“立足創(chuàng)新、集成應用、需求導向、重點突破”的發(fā)展戰(zhàn)略。
關于集成應用，主要是指把現(xiàn)有的已成熟的先進技術（不管這些技術源自何處）組合集成起來運用于生物技術的研究開發(fā)和產(chǎn)品生產(chǎn)。充分借助和合理利用現(xiàn)代科學技術所取得的成就，對于我國生物技術產(chǎn)業(yè)以及其他高技術產(chǎn)業(yè)的發(fā)展都十分重要。
1）戰(zhàn)略目標
21世紀初我國生物技術及產(chǎn)業(yè)的發(fā)展目標應定位在：努力提高生物技術在我國國民經(jīng)濟和社會發(fā)展中的貢獻率，增強我國生物技術的創(chuàng)新能力和國際競爭能力；爭取在21世紀初的10年內(nèi)，使我國生物技術的整體水平躋身于世界先進行列，生物技術新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展成為我國的支柱產(chǎn)業(yè)之一。
2）發(fā)展模式
我們認為，在未來10～15年內(nèi)，我國的生物技術及產(chǎn)業(yè)發(fā)展宜采取“政府引導，企業(yè)為主，官、產(chǎn)、學、研、資相結合”的發(fā)展模式。
眾所周知，產(chǎn)、學、研的結合是促進科技進步，加速科技長入經(jīng)濟，提高研究開發(fā)效率的良好方式。結合現(xiàn)階段我國實際情況，為保障生物技術及產(chǎn)業(yè)得以迅速發(fā)展，政府的作用十分重要。政府應該對全局研究開發(fā)及產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展方向、目標、策略和措施進行系統(tǒng)的規(guī)劃和設計，對各類各層次不同機構的研究開發(fā)工作給予重要的引導；對于一些重要的領域，國家應給予一定的資金支持，可以更加有效地引導企業(yè)界、金融界以及地方政府的資金和支持，各方面力量形成的合力將加速國家目標的實現(xiàn)。
高技術是基于多種學科的綜合技術，而高技術產(chǎn)業(yè)則必須加上科學的經(jīng)營管理和營銷策略。發(fā)展高技術產(chǎn)業(yè)只有以企業(yè)為主，才能有效地將分離的科學與技術、科技與產(chǎn)業(yè)、產(chǎn)品與市場緊密地有機地聯(lián)系在一起。同時生物技術產(chǎn)業(yè)的發(fā)展需要技術資本和金融資本的聯(lián)合運作。沒有一個良好的資本市場，生物技術產(chǎn)業(yè)將難以迅速發(fā)展。
3 主要對策
1）健全和完善管理體制、加強整體協(xié)調、形成優(yōu)勢集成
總體而言，我國目前尚沒有全國性統(tǒng)管生物技術研究開發(fā)及產(chǎn)業(yè)化的組織管理機構，缺乏全局性的戰(zhàn)略部署。目前國家各類科研計劃雖然都在不同程度上注重基礎性創(chuàng)新性研究，但在具體實施和操作過程中，往往傾向于選擇短期能產(chǎn)生效益的研究項目，導致創(chuàng)新的源頭匱乏。更為嚴重的是，各類計劃之間缺乏必要的溝通與協(xié)調，各部門、地方自成一體、封閉運行，導致科研力量分散，形不成合力，而且造成低水平重復。
現(xiàn)階段我國正處在從計劃經(jīng)濟向市場經(jīng)濟過渡的轉軌期。發(fā)展我國的生物技術及其產(chǎn)業(yè)，必須結合我國具體國情，同時運用計劃和市場兩種資源配置的調節(jié)手段，采取“兩彈一星”＋利益捆綁的新機制，盤活我國技術、設備與設施、人才等方面的存量，使各方面的優(yōu)勢系統(tǒng)有效地集成；必須同時調動國家、地方和企業(yè)以及科技人員的內(nèi)動力和凝聚力；必須下決心解決部門地方條塊分割、低水平重復的頑癥。為此，建議國家適時成立全國性的組織管理機構，對全國生物技術及產(chǎn)業(yè)發(fā)展進行總體規(guī)劃和協(xié)調指導，從而做到整體協(xié)調，避免多頭指揮和政出多門，實現(xiàn)決策、協(xié)調和實施系統(tǒng)的統(tǒng)一、簡便和高效。
2）進行戰(zhàn)略布局，形成產(chǎn)業(yè)聚集區(qū)
國外生物技術及其產(chǎn)業(yè)發(fā)展的經(jīng)驗表明，在一些地理、交通、信息、政策等環(huán)境較好的地域，容易形成生物技術研究開發(fā)和產(chǎn)業(yè)的“聚集區(qū)”。這種“聚集”促進了不同研究開發(fā)領域的交流與合作，不僅加速了生物技術研發(fā)及產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，同時通過“聚集”進一步吸引人才、技術和資金，起到了“聚集”帶動“聚集”的作用，形成了
良性發(fā)展的循環(huán)。根據(jù)目前我國生物技術及產(chǎn)業(yè)發(fā)展情況，結合現(xiàn)有國家級高技術產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)，可選擇技術力量比較雄厚、投資環(huán)境好并已有一定生物技術產(chǎn)業(yè)基礎的上海、北京、廣東（深圳）、長春等地作為生物技術產(chǎn)業(yè)化基地，給予更為優(yōu)惠的財政和稅收扶持政策。 集中力量有選擇地發(fā)展3～5個生物技術產(chǎn)業(yè)聚集區(qū)（如以北京為中心的京津冀聚集區(qū)、 以上海為中心的江浙滬聚集區(qū)、以深圳為中心的粵港聚集區(qū)、以長春為中心的長沈大聚集區(qū)等），發(fā)揮生物技術產(chǎn)業(yè)發(fā)展的聚集效應，盡快形成較大的生物技術產(chǎn)業(yè)規(guī)模。對上述生物技術產(chǎn)業(yè)聚集區(qū)，國家應積極發(fā)揮引導作用，充分調動地方和企業(yè)界的積極性，以國家重大項目為紐帶，促進優(yōu)勢互補的聯(lián)合與協(xié)作，逐步形成既有合作（包括跨國和跨地區(qū)合作）又有競爭的社會化的生物技術研發(fā)與生產(chǎn)的格局。
3）選擇部分重點產(chǎn)品，目標定位國際市場
對于某些我國有較好基礎、接近或達到國際先進水平或是我國有資源優(yōu)勢的技術領域，例如轉基因動物反應器、轉基因植物、功能基因組、生物芯片、組織工程、中藥等領域，應選擇部分重大項目，目標瞄準國際市場，通過運用優(yōu)勢集成、整體設計、分段實施的操作方式，加大協(xié)同攻關力度，盡快將一批擁有自主知識產(chǎn)權的生物技術和產(chǎn)品推向國際市場，增強并確立我國生物技術及產(chǎn)業(yè)的國際競爭能力和地位。
4）建立國家生物技術重大項目孵化器
我國科技成果轉化難、轉化率低制約了高科技產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，影響了科技作為第一生產(chǎn)力作用的發(fā)揮，已成為普遍關注的問題。生物技術因其自身的綜合性、多學科特點，生物技術轉化更具有特殊性。在目前我國資本市場尚不完善的條件下，孵化器的作用尤為重要。孵化器的作用是，通過與研究開發(fā)機構建立廣泛聯(lián)系，并有力地引導企業(yè)介入，密切生物技術上下游的結合，有效地使單一技術的突破盡快孵化為成熟配套的技術和工藝，向產(chǎn)業(yè)進行技術轉移和輻射，從而加速具有商業(yè)前景的技術和產(chǎn)品盡快形成商品化和產(chǎn)業(yè)化。為此，應在已有的工作基礎上，擇優(yōu)建立數(shù)個生物技術國家重大項目孵化器，結合具有自主知識產(chǎn)權、獨特性的生物技術重大項目和重大產(chǎn)業(yè)工程的實施，力爭在5～10 年內(nèi)開發(fā)出一批具有自主知識產(chǎn)權和國際競爭力的重大生物技術產(chǎn)品，同時走出一條生物技術成果轉化的成功之路。
5）加強生物技術產(chǎn)業(yè)相關技術及裝備的產(chǎn)業(yè)化及國際化
我國在生物技術及產(chǎn)業(yè)發(fā)展所需的重要儀器、設備、試劑等支撐技術與裝備方面十分落后，主要依靠國外進口。在國外，生物技術的支撐技術與裝備本身就是一個巨大的產(chǎn)業(yè)，其產(chǎn)值占生物技術產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值的20％以上。生物技術的支撐技術與裝備具有兩大特點，一是涉及多學科、多技術領域的交叉；二是絕大多數(shù)生產(chǎn)經(jīng)營專用儀器、裝備的公司都擁有國際市場，只有占有國際市場才能在國際競爭中生存和發(fā)展。目前我國尚不具備自主研制和生產(chǎn)并占有國際市場的能力。因此，對重要的生物技術儀器、設備和裝備，應采取“桑塔納”模式，走與國外大公司合資合作的發(fā)展道路。第一步通過合資合作，引進建設組裝線或生產(chǎn)線，這樣一方面可以迅速提高技術水平和管理水平，另一方面可以與外國公司共同參與國際競爭；第二步加速引進技術的消化吸收，逐步加大國產(chǎn)化比重，同時加強新型號、新設備的研制開發(fā)，進而逐步增強參與國際競爭的能力。在此方面，應注意避免自己閉門造車、封閉發(fā)展，所開發(fā)的產(chǎn)品性能不穩(wěn)定，測出的數(shù)據(jù)不可靠，別人不用，自己也不用的尷尬局面。
6）大力發(fā)展生物技術中介組織
國外成功經(jīng)驗表明，中介組織在高技術產(chǎn)業(yè)發(fā)展過程中發(fā)揮了重要作用，中介組織是創(chuàng)新體系的重要組成部分。我國應大力發(fā)展從事生物技術信息咨詢、技術評估（包括生物安全評估）、專利（特別是國外專利）、投融資等方面的中介機構。
我們認為，應盡快組建生物技術產(chǎn)業(yè)協(xié)會。組建生物技術產(chǎn)業(yè)協(xié)會有利于信息溝通和協(xié)作，有利于規(guī)范市場和公平競爭，亦可避免不必要的重復，有利于逐步形成社會化發(fā)展的格局。協(xié)會組成以企業(yè)法人和高級主管為主，吸納大學和研究機構的技術、管理、營銷專家參加。政府主管部門可以通過協(xié)會進行全局性組織協(xié)調工作。
7）充分利用和合理保護我國豐富的生物資源
我國國土遼闊，特殊的地理、氣候、人口、人文、歷史以及多民族等原因，使我國具有豐富的動物、植物、微生物及人類遺傳資源，包括歷史悠久的中醫(yī)藥寶庫，為我國在生物技術領域的研究開發(fā)提供了得天獨厚的有利條件。但從目前情況看，我國在生物資源的保護和利用方面還存在著明顯的不足。大量的生物資源沒有得到有效的保護和利用，甚至一些重要的資源流失嚴重。例如，我國雖有豐富的微生物資源，但由于資金和管理上的一些因素，導致研究、保藏和開發(fā)工作都處于非常困難的境地，至今沒有一個明確的主管部門，也沒有一部微生物資源管理的法規(guī)。因此，建議國家有關部門象重視人類遺傳資源一樣高度重視對所有生物資源的保護和利用。一方面應抓緊制定和完善有關各類生物資
源管理的法規(guī)和規(guī)章制度；另一方面應盡快建立健全國家生物資源的保藏及服務體系，其中包括細胞庫、菌種庫、毒種庫、種質庫、信息庫等。此項工作可在相關計劃的基礎上，給予專項經(jīng)費支持。雖然需要花費一定的資金，但這是一項具有戰(zhàn)略意義的基礎性工作，因此必將起到事半功倍的效果。
8）加強國際合作，建立戰(zhàn)略聯(lián)盟
發(fā)展我國生物技術及產(chǎn)業(yè)要充分重視利用海外資源，特別是信息及人才資源。在這方面，即使是十分發(fā)達的美國也不例外，十分重視利用國外的信息，并吸引別國的優(yōu)秀人才為其服務。我國除應采取相關措施積極吸引海外留學生和科學家回國為國效力外，還應選擇重大技術領域，在國外建立聯(lián)合工作站。863計劃生物領域在“八五”、 “九五”期間已試行，效果良好。實踐表明這是實現(xiàn)技術跨越的有效途徑。國家應積極引導支持有條件的科研機構和企業(yè)，特別是企業(yè)在國外建立研究開發(fā)機構，這樣將會大大提高信息采集、技術引進、智力引進、人才培養(yǎng)和國際合作與交流乃至產(chǎn)品出口的效率。
9）高度重視人才的培養(yǎng)和引進
高技術的競爭歸根結底是人才的競爭。為參與21世紀生物技術國際競爭，培養(yǎng)優(yōu)秀人才是一項十分重要而緊迫的戰(zhàn)略任務。目前我國的教育體制和課程設置不適應生物技術及產(chǎn)業(yè)發(fā)展的要求。生物技術是多學科交叉的綜合性技術，生物技術人才的培養(yǎng)要注重掌握廣泛的知識以及多種相關技術技能。因此，建議在大學本科階段，增設專門的生物技術課程，課程的內(nèi)容包括廣泛的相關領域的綜合性知識。同時在研究生階段，應開設有關管理和經(jīng)營方面的課程。沒有多學科的交叉匯集就沒有生物技術的發(fā)展；沒有管理和經(jīng)營的理念就沒有生物技術產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。同時還應特別重視畢業(yè)后的在職教育，及時擴展新知識。特別需要強調的是，應注意培養(yǎng)既懂科技又懂經(jīng)營與管理的兩棲人才。建議國家設立專門的獎學金，資助具有博士學位或高級技術職稱的人才，同時選拔具有豐富經(jīng)驗或擔任一定的行政領導職務的優(yōu)秀中青年骨干進修mba 課程，包括遴選其中部分突出人才赴海外攻讀mba學位。
在充分發(fā)揮現(xiàn)有國內(nèi)生物技術人才重要作用的同時，應積極引導和吸引海外留學生和科學家回國發(fā)展，這是一項涉及人才資源爭奪的戰(zhàn)略任務。建議國家有關部門制定出臺更加明確的有關鼓勵和吸引海外留學生和華人科學家回國發(fā)展的具體政策措施。
摘要：生物技術是現(xiàn)代生物學發(fā)展及其與相關學科交差融和的產(chǎn)物，生物技術以其獨有的活力和發(fā)展?jié)摿σ呀?jīng)成為一個國家新的經(jīng)濟增長點。但是當前生物技術產(chǎn)業(yè)的發(fā)展還存在著非常多的問題。因此，可以通過健全和完善管理體制、進行戰(zhàn)略布局調整，加強企業(yè)隊伍建設、以市場為主導，重點突破、加大政府投資，完善建立產(chǎn)業(yè)政策扶持等措施來加快當前的生物技術產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
關鍵詞：生物技術 產(chǎn)業(yè)發(fā)展 問題 對策
一、 生物技術概論
生物技術是現(xiàn)代生物學發(fā)展及其與相關學科交差融和的產(chǎn)物，其核心是以dna重組技術為中心的基因工程，還包括微生物工程、生化工程、細胞工程及生物制品等領域。生物技術，可視為一種運用生物體來制造產(chǎn)品的科學與技術，雖然生物技術這項專有名詞是在七十年代才開始正式出現(xiàn)，但生物技術應用卻可追溯至遠古時代。例如，神農(nóng)氏嘗百草是中國歷史上利用植物在醫(yī)藥應用上的最早記載，足見生物技術觀念與應用早已存在人類日常生活之中。
為加快生物技術產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，我國始終把生物技術列為國家重大科技計劃，政府大幅度增加了研發(fā)投入，同時鼓勵國家加大科技投入，取得了較好的效果，獲得了一批具有知識產(chǎn)權的新基因，新表達系統(tǒng)、生物工程、藥物進入了創(chuàng)制階段，建立了一系列關鍵平臺技術，動植物轉基因技術已經(jīng)成熟，雜交水稻大面積推廣，抗基因的棉花、番茄已經(jīng)進入了商業(yè)化的發(fā)展，有數(shù)十種基因藥物已經(jīng)進入了實用化階段。
另外 ，通過對高產(chǎn)、優(yōu)質、抗逆的動植物新品種,新型藥物、疫苗和基因治療,蛋白質工程三大主題的研究開發(fā),以增產(chǎn)糧食為戰(zhàn)略重點和發(fā)展生物技術藥物產(chǎn)業(yè)為突破口,為生物高技術產(chǎn)業(yè)的形成奠定了良好的基礎,并在遺傳工程農(nóng)作物的培育方面走在世界前列。
二、 生物技術產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀
首先，生物技術生產(chǎn)發(fā)展快速，涉足領域不斷深入。我國生物技術起源于80年代，到2000年銷售產(chǎn)值已經(jīng)達到200億元人民幣，平均增長33.58%。同時，生物技術產(chǎn)業(yè)涉及的領域是非常廣泛的。并且還再繼續(xù)擴展深入。
其次，生物技術產(chǎn)業(yè)取得了重大成就。世界上出現(xiàn)了一批影響未來的重大技術：人類基因組學或蛋白質組學、干細胞技術與組織工程、生物信息學、轉基因技術、克隆技術、生物芯片或蛋白芯片或組織芯片、基因治療與細胞治療、反義核酸技術、單抗技術等對現(xiàn)代生命科學及生物技術產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生了巨大的影響。
最后，生物技術企業(yè)不斷發(fā)展壯大。由于生物技術前景廣闊，發(fā)展?jié)摿薮?。我國從事生物技術產(chǎn)品開發(fā)的企業(yè)，如雨后春筍，不斷涌現(xiàn)。 另外，生物技術產(chǎn)業(yè)格局從治病為主向治病、保健、提高生活質量的健康產(chǎn)業(yè)過渡。兼并重組愈演愈烈，大企業(yè)愈來愈大，協(xié)作型競爭已經(jīng)成為當今生物技術產(chǎn)業(yè)的主流；
三、 生物技術產(chǎn)業(yè)發(fā)展存在的問題
首先，自主知識產(chǎn)權過少，產(chǎn)業(yè)化能力很低。目前，我國在生物技術產(chǎn)業(yè)及產(chǎn)業(yè)發(fā)展所需的重要儀器、設備、試劑主要依靠國外進口。生物技術產(chǎn)業(yè)的技術與裝備還相當欠缺。目前我國尚不具備自主研制和生產(chǎn)并占有國際市場的能力。我國的生物技術產(chǎn)業(yè)和其他的發(fā)達國家的生物技術產(chǎn)業(yè)比較起來，我們的技術還很低，并且很多的研究成果都還是在實驗室，還沒有走出轉化為現(xiàn)實生產(chǎn)力的大門。如何加快將開發(fā)研究出來的生物技術成果轉化為現(xiàn)實的生產(chǎn)力，提高產(chǎn)業(yè)化能力，是當前我國生物技術產(chǎn)業(yè)要充分重視的一個大問題。
其次，投入嚴重不足，并且投入渠道單一。生物技術產(chǎn)業(yè)是資金密集型產(chǎn)業(yè)，是高投入、高風險和高回報的產(chǎn)業(yè)，因此，資金短缺是首先要解決的問題。在國家加大生產(chǎn)技術投資力度的同時，還要充分利用銀行貸款以及尚待健全的風險資金市場，尋找各種資金渠道。政府應制定優(yōu)惠政策，鼓勵企業(yè)參與生物技術的研究與開發(fā)。目前，我國企業(yè)資本融通渠道只有創(chuàng)業(yè)者個人出資，上市公司、民營企業(yè)投資，政府的風險投資，國家科技部的中小企業(yè)擔?；?，中小企業(yè)科技創(chuàng)新基金五種。其中上市公司、民營企業(yè)的投資因為上面所說的缺乏對無形資產(chǎn)的認識和認可，導致他們常常希望在所投資的企業(yè)中依靠他們所提供的有形資本來控股，嚴重地打擊了創(chuàng)業(yè)者的積極性。
最后，產(chǎn)業(yè)化人才缺乏，研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化脫節(jié)。生物技術產(chǎn)業(yè)的發(fā)展同樣離不開人才。由于研究開發(fā)人員培養(yǎng)周期長，大量優(yōu)秀的科研人員滯留在國外，國內(nèi)缺乏優(yōu)秀人才，尤其缺少技術兼經(jīng)營型人才。此外，我國現(xiàn)有生物技術人才偏重于理論研究，產(chǎn)業(yè)化人才相對缺乏，在我國生物技術產(chǎn)業(yè)發(fā)展中，常出現(xiàn)實驗室里的科研成果難以產(chǎn)業(yè)化，或產(chǎn)業(yè)化成本很高而無經(jīng)濟價值。
四、 生物技術產(chǎn)業(yè)發(fā)展的對策
首先，健全和完善管理體制。發(fā)展我國的生物技術產(chǎn)業(yè)，必須結合我國具體國情，同時運用政府和市場兩種資源配置的調節(jié)手段，盤活我國技術、設備與設施、人才等方面的存量，使各方面的優(yōu)勢系統(tǒng)有效地集成。必須同時調動國家、地方和企業(yè)以及科技人員的內(nèi)動力和凝聚力，須下決心解決部門地方條塊分割、低水平重復的頑癥。為此，建議國家適時成立全國性的組織管理機構，對全國生物技術產(chǎn)業(yè)及產(chǎn)業(yè)發(fā)展進行總體規(guī)劃和協(xié)調指導，從而做到整體協(xié)調、避免多頭指揮和政出多門，實現(xiàn)決策、協(xié)調和實施系統(tǒng)的統(tǒng)一、簡便和高效。
其次，進行戰(zhàn)略布局調整，加強企業(yè)隊伍建設。根據(jù)目前我國生物技術產(chǎn)業(yè)及產(chǎn)業(yè)發(fā)展情況，結合現(xiàn)有國家級高技術產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)，可選擇技術力量比較雄厚、投資環(huán)境好并已有一定生物技術產(chǎn)業(yè)基礎的地方作為生物技術產(chǎn)業(yè)化基地，給予更為優(yōu)惠的財政和稅收扶持政策。 培養(yǎng)專門的企業(yè)人才，成立專門的開發(fā)生產(chǎn)企業(yè)或機構。就生物技術來說，我國已經(jīng)有了很大成績，但是在研究、開發(fā)、生產(chǎn)、銷售四個環(huán)節(jié)中，研究和開發(fā)環(huán)節(jié)還存在很大的缺陷。因此需要下力氣建立一只強大的研究，開發(fā)隊伍。
再次，以市場為主導，重點突破。努力開拓生物技術產(chǎn)品市場，開發(fā)和生產(chǎn)符合生物技術市場需求的產(chǎn)品。生物技術市場對生物技術產(chǎn)品的需求將會極大的促進生物技術產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展。世界生物技術都在迅猛發(fā)展，但是不同的國家有不同的研究重點和方向。就以我們中國來說，中國的生物技術最有權威的是植物細胞工程育種、植物快繁和脫毒苗生產(chǎn)等植物生物技術上。發(fā)揮我國的優(yōu)勢，保持技術的最前沿，可以大大的促進生物技術產(chǎn)業(yè)發(fā)展的領域。
最后，加大政府投資，完善建立產(chǎn)業(yè)政策扶持
通過與研究開發(fā)機構建立廣泛聯(lián)系，并有力地引導企業(yè)介入，密切生物技術產(chǎn)業(yè)上下游的結合，有效地使單一技術向產(chǎn)業(yè)進行技術轉移和輻射，從而加速具有商業(yè)前景的技術和產(chǎn)品盡快形成商品化和產(chǎn)業(yè)化。政府要制定一系列保護和鼓勵生物技術發(fā)展的政策和法律。通過制定法律加強合作研究、鼓勵發(fā)明創(chuàng)新和促進技術轉移。還可以通過融資渠道來實現(xiàn)對生物技術產(chǎn)業(yè)的扶持，其中包括撥款或資助，大公司出資、成立基金會、貸款、風險投資等。政府直接投資的變化是調整研發(fā)投入結構，提高民用研究與發(fā)展投入，特別是民用高技術開發(fā)投入，以提高經(jīng)濟競爭力。投入的重點是風險大、民間投資有困難的重大長期研究課題。另外，政府對生物技術產(chǎn)業(yè)的扶持還有一個非常重要的方面，就是促進合作研究開發(fā)。政府可以將國有研發(fā)成果下放，鼓勵產(chǎn)、學、研合作。
摘要：介紹了植物組織培養(yǎng)技術、重組dna技術和分子標記在油菜育種中的應用。植物組織培養(yǎng)技術已日趨成熟，應用在了油菜的單倍體育種、遠緣雜交和染色體誘變等方面；重組dna技術在油菜抗除草劑，抗蟲和抗病等方面已發(fā)揮巨大作用；隨著基因飽和度的增加，基因圖譜與物理圖譜的建立，分子標記將有望在提高選擇效率，培育好的油菜品種方面發(fā)揮大的作用。
油菜是世界四大主要油料作物之一，屬十字花科蕓薹屬，包括甘藍型油菜、芥菜型油菜、白菜型油菜3個栽培種。多年來，油菜生產(chǎn)國政府和科學工作者均十分重視油菜的生產(chǎn)和科研工作。從70年代開始發(fā)展起來的現(xiàn)代生物技術則給動植物品種改良帶來了一場革命，把育種技術從宏觀水平提高到微觀水平，以植物組織(細胞)培養(yǎng)技術、重組dna技術、分子標記技術為主體的現(xiàn)代生物技術已成為作物品種改良的前導技術。本文就生物技術在油菜育種中的應用加以綜述。
1、植物組織培養(yǎng)
植物組織培養(yǎng)是指植物的離體細胞、組織或器官在人工培養(yǎng)基上的生長、維持或分化。組織培養(yǎng)的全部實踐都是以細胞的全能性和體細胞有絲分裂的均等性為依據(jù)的。植物組織培養(yǎng)根據(jù)外植體來源和培養(yǎng)目標的不同分為愈傷組織培養(yǎng)，器官培養(yǎng)，分生組織培養(yǎng)，細胞培養(yǎng)和原生質體培養(yǎng)及融合等類型。組織培養(yǎng)作為一種新的手段，對植物改良有重要價值。
1．1單倍體育種技術 控制和改變植物染色體倍數(shù)來達到選育優(yōu)良品種的技術，其中最突出的是單倍體育種。以花藥為外植體組織培養(yǎng)獲得單倍體個體，無論花粉來源于純合體還是雜合體，經(jīng)加倍后即純化，為加速育種進程提供了前所未有的機會。目前，花藥培養(yǎng)已在200多個植物種中獲得成功，中外學者對影響花藥培養(yǎng)的內(nèi)外因素進行了廣泛深入的研究，運用花藥培養(yǎng)已經(jīng)獲得新品種的重要作物有水稻、小麥和大麥等，通過花藥培養(yǎng)也獲得了一批純合玉米自交系。甘藍型油菜通過花藥均獲得單倍體植株，進而加倍，已成為常規(guī)育種的重要輔助技術。
1．2通過胚培養(yǎng)克服遠緣雜交不親和性和雜種后代的自交不親和性，拓寬種質范圍 遠緣雜交是植物育種的二個重要方面。通過遠緣雜交，可以獲得品種間雜交難以得到的變異類型。通過栽培種和野生種間的雜交，還可以從野生種那里獲得如抗病性和對惡劣環(huán)境適應性等經(jīng)濟性狀。但遠緣雜交也存在許多困難。其中之一是雜種胚乳不能正常發(fā)育，雜種胚也會因饑餓死亡。在蕓薹屬、蘿卜屬等作物上，遠緣雜交均有成功的報道，我國也有不少成功的例子，如甘藍型油菜與蘭花籽、諸葛菜的種屬間雜交等。
1．3原生質體培養(yǎng)及融合技術 植物原生質體是指用特殊方法脫去細胞壁的、裸露的、有生活力的原生質團。這種裸露細胞在適當?shù)耐饨鐥l件下，還可以形成細胞壁，進行有絲分裂，形成愈傷組織和誘發(fā)再生植株，因而仍然具有細胞的全能性。原生質體培養(yǎng)就是指以這種裸露細胞作為外植體所進行的離體培養(yǎng)。原生質培養(yǎng)的主要目的是實現(xiàn)遠緣物種的體細胞雜交和外源染色體、dna或細胞器的導入，以這種生物學手段對植物進行改良。在植物育種上應用最多而且期望最高的是體細胞雜交。
體細胞雜交又稱原生質體融合，是指2種原生質體間的雜交。它不是雌雄配子間的結合，而是具有完整遺傳物質的體細胞之間的融合。因此，雜交的產(chǎn)物一異型核細胞或異核體中將包含有雙親體細胞中染色體數(shù)的總和及全部細胞質。當然，由于自然的原因，由雜種細胞再生成的雜種植株內(nèi)，染色體數(shù)目和細胞器的組成以及其它細胞質成分還有不同程度的變化，因而大大增加了后代的變異。此外，由于人為的控制，也會使雜種細胞內(nèi)的遺傳物質發(fā)生某種變化，例如體細胞雜交過程中有意識地去除(或殺死)某一親本的細胞核，得到的將是具有l(wèi)個親本細胞核和2個親本細胞質的雜種細胞，通常把這種細胞稱為胞質雜種。
關于原生質體融合技術，自carlson(1972)獲得第l個煙草體細胞雜種以來，到80年代中期報道有15個種內(nèi)組合，38個種間組合，13個屬間組合的體細胞雜種植株。大多數(shù)屬于茄科植物，十字花科只有少數(shù)。據(jù)不完全統(tǒng)計，到90年代，通過體細胞雜交技術又增添了再生植株的種內(nèi)雜種14個，種間62個，屬間47個，并有2個科間組合的胞質雜種分化出植株。油菜的原生質體融合在70年代也開始了嘗試，如擬南芥菜和白菜型油菜原生質體融合獲得了自然界不存在的屬間體細胞雜種一擬南芥油菜。banneret等通過種間雜交將ogura在蘿卜中發(fā)現(xiàn)的雄性不育性胞質轉移到甘藍和甘藍型油菜中。pelletier等通過體細胞融合的方法產(chǎn)生雄性不育的甘藍型油菜胞質雜種，從而得到優(yōu)良的沒有缺點的雄性不育系。heyn通過油菜雄性不育和raphanobrassica(蘿卜×甘藍型油菜雜交的雙二倍體)種間雜交，將恢復基因從蘿卜導入到甘藍型油菜中，pelletier等選擇得到了具有改良的最佳胞質雜種組胞質全恢復植株，這類種質具有一個顯性恢復等位的基因，近年來，通過不斷改良，蘿卜胞質三系已接近生產(chǎn)和利用階段。
1．4誘發(fā)與篩選遺傳變異，轉移創(chuàng)造抗逆、抗藥、抗病性突變 因為組織培養(yǎng)改變了細胞分裂的正常周期，使異染色質dna復制更加延遲，從而使帶有異染色質區(qū)的染色體在細胞分裂過程中發(fā)生斷裂、引起染色體畸變，誘發(fā)轉座因子。因此，在組織培養(yǎng)條件下，無論有無誘變劑存在，都有較高的突變率，再生植株中存在著豐富的遺傳變異。由于組織培養(yǎng)的環(huán)境條件可以嚴格地加以控制，我們就有可能模擬出各種自然災害條件，如培養(yǎng)基中nacl的濃度、ph值、添加對某些作物危害最大的流行病菌毒素或者最有效的除莠劑等，組成各種特異性選擇培養(yǎng)基，從而篩選出具有對特殊自然災害抗性、抗藥性或抗病性細胞系或再生株，為作物改良提供寶貴的基因來源或種質資源。
2、植物基因工程技術
基因工程即重組dna技術，或分子克隆。是一種外科手術式的遺傳操作。它不是通過一般傳統(tǒng)的有性雜交方法，而是采取類似于工程建設的方法，按照預先設計的藍圖，借助于實驗室的技術，將某種生物的基因或基因組轉移到另一種生物中去，使后者定向地獲得新的遺傳性狀，成為新的類型。用重組dna技術實現(xiàn)對某一植物的改造，大體上要經(jīng)過以下5個步驟：①從某種特定的生物中獲取外源dna或目的基因; ②從原核生物中獲取目的基因的載體并進行改造;③用限制性內(nèi)切酶將載體切開，用連接酶把目的基因連接到載體上，獲得dna重組體;④以欲改造的植株作受體，使重組dna進入受體細胞，即實現(xiàn)外源dna的轉化; ⑤被轉化的受體細胞再生完整植株，外源dna在受體內(nèi)表達。
利用基因工程技術可以改良作物蛋白質成分，提高作物中必需的氨基酸含量，脂肪酸組成，培養(yǎng)抗病毒、抗蟲及抗逆境植株，在當前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中已經(jīng)顯示出巨大的經(jīng)濟效益。因此，倍受重視，已經(jīng)成為研究人員多，投資大，進展快并極富活力的生物技術產(chǎn)業(yè)，并展示出在未來農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的誘人前景，是我國"863"計劃的重點項目。
近年來，油菜基因工程研究已蓬勃開展，據(jù)不完全統(tǒng)計，1985-1991年，十字花科基因工程研究共23篇，其中油菜占13篇。在加拿大，1992年全國轉基因植物試驗共205個，其中油菜164個。在這164個試驗中，抗除草劑試驗159個，抗病試驗l個，改變蛋白質試驗1個，提高含油量的試驗l個。
2．1抗除草劑 將除草劑耐性引入農(nóng)作物是增加對除草劑選擇性及完全性的一條新途徑。在油菜基因工程中，對抗草甘磷的epsp合成酶(5-enolpyruvylshikimate-3-phosphatesynthase)突變基因的導入取得成效。草甘磷(glyphosate)是一種非選擇性的廣譜除草劑，它是通過抑制epsp合成酶的活性而阻斷芳香族氨基酸的合成，最終導致受試植物死亡。
目前已從e·coli分離出一個突變株，它含有抗草甘磷的epsp合成酶的突變基因，將其引入到作物中，當使用草甘磷時，作物不受損害。由于草甘磷無毒，無殘留，易分解，不污染環(huán)境，因此，人們對抗草甘磷的epsp合成酶基因的遺傳操作十分重視。目前加拿大已有2個抗草甘磷的轉基因油菜品系，多加1992一1994年加拿大油菜品種聯(lián)合試驗，這些品系在產(chǎn)量方面與當前品種相當，但品質和抗性加強。
2．2抗蟲 培養(yǎng)抗蟲植物是基因工程的一個重要應用領域，不僅對改良作物具有重要意義，同時對種子工業(yè)和農(nóng)業(yè)化學也有不可低估的影響。在抗蟲方面，主要是通過克隆編碼。將蘇云金芽孢桿菌(bocillas thuringiensis)即b·t·的毒素蛋白基因(也稱殺蟲晶體蛋白基因)轉移到植物細胞中，從而獲得抗蟲的轉基因植株。目前已將其轉入到煙草、番茄、棉花中。在姜蕓薹抗蟲基因工程中，已將蘇云金桿菌毒蛋白基因轉入油菜、花椰菜、花莖甘藍，結球甘藍中。
利用一些蛋白酶抑制劑基因，也可獲得抗蟲植株。如英國已克服了豇豆的胰蛋白酶抑制劑基因，將該基因轉入植株，就產(chǎn)生抑制劑，能破壞蟲體胰蛋白酶的活性。害蟲食轉基因植株后，便因消化不良而死亡。
2．3抗病性 病毒對植物的危害是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上損失最大的病害之一，目前普遍采用的控制和避殺傳毒昆蟲、選育帶有抗病基因的品種、生產(chǎn)脫毒苗以及接種病態(tài)的弱毒株系以達到交叉保護的作用等常規(guī)方法，均或多或少存在限制因素，導致效果欠佳或產(chǎn)生相反的效果。利用植物工程防治病毒的方法有以下幾種。
①病毒外殼蛋白基因的導入：即利用導入的外殼蛋白基因形成交叉保護，防止或減輕病毒危害，已經(jīng)獲得的抗病毒轉基因蔬菜作物有番茄、馬鈴薯、辣椒等。美國于1986年獲得了轉化tmv外殼蛋白基因的番茄植株，在大田試驗條件下，有tmv外殼蛋白的番茄接種tmv后只有5%的植株發(fā)病，產(chǎn)量不減，而對照植株發(fā)病率達99%，減產(chǎn)26%~35%。已經(jīng)成功轉化的病毒外殼蛋白基因還有馬鈴薯x病毒(pvx)、馬鈴薯y病毒(pvy)、黃瓜花葉病毒(cmv)和大豆花葉病毒(smv)等。
②病毒衛(wèi)星rna的crna導入：1986年英國科學家把cmv的衛(wèi)星rna轉成cdna。再將它轉進植物中去，第l次獲得了抗cmv的工程植株。我國學者趙淑珍也獲得了類似的轉基因植株。
③病毒的反義rna：日本科學家1993年已將cmv反義rna基因導入到辣椒中并探索反義技術在抗病毒育種上的應用價值。其抗病機理就是將病毒的基因組反向結合在啟動子上，轉入植株，使轉基因植株編碼出反義基因的rna，當外源rna病毒侵入時，反義rna便與之形成互補，構成雙鏈結構，從而阻止病毒復制，減輕病毒危害。
除上述3種方法外，還可以利用植物自己編碼的抗病基因以及利用病毒上的其它基因等方法進行抗病品種的育種。
2．4品質改良 據(jù)davies(1992)報道，在脂肪酸代謝過程中催化不飽和反應的酶為質體中18碳?；d體蛋白脫氫酶。將其反義rna基因導入油菜和蕪菁。結果使轉基因植物中飽和的18碳烷酸含量由2%提高到40%，增加20倍。但油脂含量僅為正常種子的一半。另據(jù)kuntzon等報道，由加州月桂樹分離得到的月桂酸?；d體蛋白硫酯酶基因導入油菜中，使轉基因油菜種子油中月桂酸(13碳飽和脂肪酸)含量高達50%。此外，據(jù)krebbeors等(1991)、stayton等(1991)、altenbach等(1992)報道，通過根瘤農(nóng)桿苗導入擬南芥和豌豆2s白蛋白基因和巴西堅果富含甲硫氨酸種子蛋白基因，使轉基因油菜蛋白質總量成倍增加，甲硫氨酸和賴氨酸含量顯著提高。這些事實都說明，提高基因工程改良種子中油脂和蛋白質組成是可能的。
2．5自交不親和性的轉變 自交不親和性(si)有孢子體和配子體2個主要系統(tǒng)，孢子體不親和系統(tǒng)是不親和花粉管在柱頭表面生長停滯，配子體不親和系統(tǒng)是不親和花粉長出花粉管，花粉管生長停滯一般發(fā)生在進入柱頭之后。甘藍(brassica oleracea)僅孢子體系統(tǒng)，其s一座位(s-locus)含有2個多態(tài)基因(polymorphic genes)。即s一座位糖蛋白(slg)和s一受體激酶(spk)基因，兩者是分離的，相隔約200kb。srk基因中一個類似于slg的結構區(qū)域，一個假定的穿膜結構區(qū)域和一個激酶結構區(qū)域。
甘藍型油菜(brassica napus)屬于自交親和性的植物，將其slg基因轉入自交不親和性的甘藍(brassica oleracea)后，甘藍即變成自交親和株。這可能是甘藍的slg基因在受到有益抑制，引起柱頭發(fā)生變化造成。
2．6育性 決定植物育性的ta29基因及轉基因雜種油菜已取得突破性進展。ta29核酸酶基因最先是由goldberg r·b·在煙草花器中發(fā)現(xiàn)的。這一基因轉至油菜等作物中可以表達。據(jù)marlani c·等研究，外源的ta29核酸酶基因在絨氈層中專一表達時，致使絨氈層細胞敗育，而絨氈層細胞主要是為花粉粒發(fā)育提高營養(yǎng)的，敗育后導致花粉發(fā)育不正常而表現(xiàn)為雄性不育。為了達到育性的恢復，marlani c·又設計了用絨氈層專一啟動子與ta29核酸抑制物基因構成融匣?虻既脛參錚?肷鮮齙既?a29核酸酶基因后得到的雄性不育株雜交，在f1代中，由于ta29核酸抑制物基因表達，抑制了ta29核酸酶的活性，從而恢復可育。
為了使基因工程雄性不育可保護下去，mariani c·又設計了將ta29核酸酶基因與bar基因(編碼抗除草劑磷化黃酮的ppt乙酰轉移酶)串聯(lián)在一起的轉化植物。這一轉基因雄性不育植物當與正常油菜雜交時產(chǎn)生的后代即可用除草劑處理，選擇性殺死可育株而保留不育株?，F(xiàn)在比利時pgs公司(1993)已利用這一套材料生產(chǎn)雜種。
3、分子標記
分子標記(molecular marker)是指與特定基因或標記連鎖的一段經(jīng)過擴增并可檢測出的dna序列。經(jīng)典的分子標記rflp(限制性片段長度多態(tài)性)至今僅l0多年的歷史，但人們利用它已構建了數(shù)以百計的植物分子標記遺傳連鎖圖。后來發(fā)展了基于pcr技術的各種分子標記，如ssr、rapd、scar、aflp等等。這些分子標記各有千秋，已有許多專文予以介紹。這里僅就分子標記在輔助作物育種中的功用概述之。
從本質上看，分子標記與構建經(jīng)典細胞遺傳連鎖圖的形態(tài)學標記和生化標記是一致的。所不同的是與后兩者相比較，前者直接反映了dna序列上的變異，并在數(shù)量上具有無限性，因此在輔助作物育種上有更廣泛的用途。
3．1作物品種資源的dna指紋分析 這種分析不僅將導致對遺傳資源本質的評價、歸類和利用，還將在品種的純度測定和品種知識產(chǎn)權保護上發(fā)揮作用。
3．2標記重要基因 有些重要基因，如抗病基因檢測不僅很費時，還受植物發(fā)育階段的限制。利用與這些基因緊密連鎖的分子標記，無疑有助于在育種過程中對特定基因型的選擇。如果利用分子標記與目的基因之間的連做關系，構建出類似于細胞遺傳圖的分子標記遺傳連鎖圖，那么分子標記還將有下述用途：
①輔助回交育種 回交育種中需要解決的問題之一是連鎖累贅。利用分子標記可能檢測到在目的基因兩側各發(fā)生了一次交換的個體，因而可以僅經(jīng)過二、三次回交，便可達到常規(guī)回交育種中回交上10次也達不到的目的。
②全基因組選擇 借助于飽和的分子標記連鎖圖，可以對各預選單株的整個基因組組成進行分析。在此基礎上選擇出不僅具有多個目標性狀，且遺傳基礎最為理想的個體。
③雜種優(yōu)勢分析和預測 雜種優(yōu)勢來源于dna的雜合性，分子標記第一次提供了準確判斷雜交組合dna雜合性的手段，從而也第一次有可能從dna水平預測雜種優(yōu)勢。利用分子標記，還可人工培育出在dna序列的重要片段可能高度雜合的親本，從而配制出超優(yōu)勢的f1組合。
4、結語
處于世紀之交的現(xiàn)代植物育種學是以組織培養(yǎng)、分子克隆和分子標記3大生物技術同育種實踐緊密滲透為特征的。組織培養(yǎng)技術已日趨成熟，成為油菜常規(guī)育種的重要輔助手段，隨著基因圖譜的飽和度日益提高，以及rflp標記圖譜，基于pcr標記圖譜、物理圖譜間對應關系的建立，育種家在不久的將來有望利用分子標記來提高選擇效率，更快地培育出更好的品種?；蚬こ坛诳钩輨?、抗病、抗蟲等方面發(fā)揮巨大的作用外，在創(chuàng)造新的雄性不育材料、充分利用雜種優(yōu)勢方面亦展現(xiàn)出誘人的前景。
摘要為提高實踐教學質量,調動學生的學習自主性,鍛煉學生的實踐能力,培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力,重慶文理學院通過對生物技術專業(yè)實踐特點的研討,對原有的實踐教學體系進行改革和創(chuàng)新,構建了新的實踐教學體系,實施效果顯著。
關鍵詞生物技術專業(yè);實踐教學;改革
2002年經(jīng)重慶市教委批準,重慶文理學院設立生物技術專業(yè),幾年來,生物技術專業(yè)以培養(yǎng)德、智、體全面發(fā)展的高素質應用型人才為目標,以深化實踐教學改革、合理設置實驗課程體系、優(yōu)化師資隊伍結構、改善實踐教學條件為措施進行專業(yè)建設,使生物技術實踐教學的軟硬件條件得到了較大改善。在實驗設置和內(nèi)容方面也進行了一系列的改革,構建了“以專業(yè)實驗技術為龍頭、基礎實驗技術為基礎、模塊實驗技術為補充”新的實踐教學體系。
1生物技術專業(yè)實踐教學體系建設的原則
長期以來,國內(nèi)各高校的生物技術專業(yè)因成立背景不同,辦學特色不同,在實踐教學各個環(huán)節(jié)設置方面各有偏重。近些年來情況有了一些變化,隨著生物技術產(chǎn)業(yè)對人才要求的不斷提高,各校交流的加強,對生物技術專業(yè)的內(nèi)涵及外延有了較為一致的認識。從2005年開始,按照“國內(nèi)領先和國際先進”生物技術專業(yè)的實驗課程建設要求,結合重慶文理學院具體情況,對生物技術專業(yè)實踐教學進行了改革,在課程優(yōu)化目標方面,主要考慮以下3個方面:
(1)就業(yè)市場對人才的要求。生物技術是一種高新技術,可以應用于農(nóng)業(yè)、工業(yè)、食品、醫(yī)藥、微生物等領域,市場需求范圍廣。這要求以通才教育為基礎,培養(yǎng)厚基礎、高素質、能力強的應用型人才,形成核心競爭力。唯有如此,才能使學生在就業(yè)市場上展現(xiàn)出較強的競爭優(yōu)勢。因此,應該培養(yǎng)基礎扎實、知識面廣、技術過硬的應用型人才。
(2)結合學科理論和實踐的發(fā)展趨勢。生物技術是生命科學中發(fā)展最為活躍的領域,高新技術不斷被發(fā)現(xiàn),為生物學以及其他學科的發(fā)展提供了重要的理論依據(jù)和研究手段。同時,生物技術也是一門實踐性很強的學科,要求學生具有較為扎實的生物科學基本理論、基本知識和較系統(tǒng)的生物技術理論與實驗技能,了解生物技術領域的前沿和發(fā)展動態(tài),具有較強的創(chuàng)新意識與實踐能力。因此,應將最新生物技術科研成果和學術前沿發(fā)展趨勢引入到教學當中,使學生了解和掌握最新的生物技術,并提高其解決科學難題的能力。
(3)學生自主意識和主觀能動性。生物技術實驗教學是重要的實踐教學環(huán)節(jié),它不僅僅是對理論的驗證,還是培養(yǎng)學生動手能力、應變能力、創(chuàng)新能力及科學思維的重要手段[1]。生物技術實驗教學的改革與探索,重在發(fā)揮學生在實驗教學中的主體地位,充分尊重學生的興趣和特長,重視學生的個性發(fā)展,促使學生養(yǎng)成自我約束、主動學習、不斷進步的優(yōu)良學風[2]。實驗課堂應改變由教師“抱著學生走”的實驗方式,以學生為中心,在實驗中留給學生較多的獨立思考的空間,有利于學生拓寬思路,使學生產(chǎn)生壓力,并將壓力轉變?yōu)閯恿?最終提高學生的動手能力和分析能力。
綜合以上各個方面,高等教育應當以學生的個人發(fā)展為出發(fā)點,形成專業(yè)的培養(yǎng)目標,并圍繞這一目標進行課程建設和改革。為了實現(xiàn)這一目標,要求學生通過對基礎知識體系的學習,形成自我學習的能力。
2生物技術專業(yè)實驗建設的框架
生物技術是生命科學的前沿和尖端學科,發(fā)展日新月異,新技術、新設備、新成果層出不窮,只有不斷更新知識,才能緊跟前沿[3]。生物技術專業(yè)無論是設備投入還是實驗耗材相對較高,要求高校必須加大投入,才能確保實驗教學的質量,而加強實驗教學的關鍵是要有一個功能齊全、設備先進的實驗室[4]。
首先,圍繞專業(yè)培養(yǎng)目標,以實踐性教學環(huán)節(jié)為中心,對專業(yè)人才知識和技能結構進行整體分析和設計,使課程實驗、課程設計、生產(chǎn)實習、畢業(yè)設計等主要實踐教學環(huán)節(jié)形成4大模塊,使這些模塊既分工明確、各有側重,又相互聯(lián)系,有機地組成一個不可分割、相互滲透的整體。與理論教學相互配合,以基本技能為基礎,專業(yè)技能為重點,突出知識的聯(lián)系性和綜合性特點,注重技術應用和創(chuàng)新能力的培養(yǎng),構建相對完善的具有專業(yè)特色的實踐教學體系。
其次,結合學科優(yōu)勢,打造創(chuàng)新性綜合實驗體系。綜合實驗體系除貫穿基本技能訓練體系以外,根據(jù)重慶文理學院的專業(yè)特色,開設一些具顯示度的、切合實驗室規(guī)模的、包含完整生物制藥環(huán)節(jié)的綜合性大實驗。充分培養(yǎng)學生的綜合實驗技能,并與課程理論體系配套,為學生提供初步技能實訓的機會。實驗規(guī)模的生產(chǎn)裝置與布局反映了現(xiàn)代生物技術的特點,并充分利用重慶文理學院現(xiàn)有的生物教學中心技術優(yōu)勢,在實驗內(nèi)涵上體現(xiàn)多學科的交叉與應用,反映科研、生產(chǎn)、工藝一體化研究的思想。
最后,依托重慶文理學院建設重點學科的背景,創(chuàng)建柔性技能型實踐平臺。生物技術專業(yè)實驗室的建設體現(xiàn)了教學與科研的充分結合。利用學科資源,校級重點實驗室、重慶市生物工程中心都直接參與本科實踐教學。開設植物組織培養(yǎng)、水產(chǎn)動物良種選育、基因工程、酶工程4個方面的設計型、研究型開放實驗,供學生選做。學生依據(jù)自身的個性特點可選擇感興趣的實驗,實驗的內(nèi)容也根據(jù)學科的發(fā)展不斷調整、提煉最新的研究成果,體現(xiàn)出整個實驗系統(tǒng)適應學科發(fā)展及個性培養(yǎng)的柔性。通過研究設計型實驗環(huán)節(jié),讓學生體會生物材料的多樣性,感受現(xiàn)代生物技術在科學研究和生產(chǎn)實踐中的應用,對專業(yè)有一個更全面和深刻的認識。
3構建多層次的實踐教學體系
實驗教學體系是生物技術實踐教學體系的重要部分。實驗教學體系建設包括實驗教學內(nèi)容、實驗教學方法和手段、實驗教學隊伍和實驗室裝備等的建設。其中教學內(nèi)容是實驗教學的基本依據(jù),是學生獲得實驗技能的根本[5]。實踐教學內(nèi)容與體系是圍繞著生物技術專業(yè)的培養(yǎng)目標制定和建立的,注重學生動手能力、創(chuàng)新能力、實踐能力的培養(yǎng)。設立基礎實驗技術系列、專業(yè)實驗技術系列和模塊實驗技術系列3大類別實驗課程,明確本專業(yè)基本技能點、專業(yè)技能點和行業(yè)綜合技能點要求。以實驗技能性質分類為主線,整合實驗課程,使學生明確每項技能的訓練目標。
基礎實驗技術系列涵蓋生物學和實驗技術的核心,是學生必須掌握的基本訓練環(huán)節(jié),這一層次也稱為基礎核心實驗。專業(yè)技術實驗系列涵蓋生物技術大實驗以及發(fā)酵工程、植物組織培養(yǎng)、生物技術制藥等方面的設計研究型實驗,實驗內(nèi)容提前公布,學生可以結合自己的興趣進行選擇,專業(yè)技術實驗系列中學生可部分或全部完成從實驗方案設計、實驗準備直至實驗結果獲取的全過程,培養(yǎng)學生的綜合實驗能力。在學生進行上述2個層次專業(yè)實驗技能訓練的同時,對一部分較為優(yōu)秀的同學安排創(chuàng)新實驗環(huán)節(jié)的訓練,創(chuàng)新實驗反映學科發(fā)展方向及研究熱點并帶有探索性,參加創(chuàng)新實驗的學生可以提前進入實驗室,并可以免修部分相關的綜合實驗。
實踐教學體系的實施從2005年開始,學院對教學計劃及實驗室管理模式也進行相應的調整。在教學計劃方面,集中時間安排綜合性實驗,并建立了互動的實驗教學信息化平臺,開發(fā)出集管理、預習、信息反饋為一體的實驗管理信息系統(tǒng),掛在校園網(wǎng)上供學生實驗選題、預習、實驗室準備、管理之用等。
4實驗教學改革的實施效果
實踐教學的改革是個永恒的主題,生物技術專業(yè)在近幾年的改革實踐中雖然已取得明顯的成效。
首先,實驗課教學更趨合理。實驗教學改革實施過程中,實驗教學內(nèi)容的改革主要遵循創(chuàng)新性、系統(tǒng)性、連貫性、綜合性的原則,從直觀性、驗證性和鞏固性實驗向創(chuàng)新能力培養(yǎng)的實驗過渡的原則。在實驗內(nèi)容的選擇上,適當減少驗證性實驗內(nèi)容,增加定量分析試驗和大實驗,引入學生自主性實驗。在實驗內(nèi)容的順序安排上由淺到深,相互滲透,循序漸進。實驗內(nèi)容調整后的特點實驗內(nèi)容更加符合生物技術專業(yè)需求,內(nèi)容的分布更趨合理,實驗內(nèi)容的改革有利于學生實驗能力、實驗效果的提高和創(chuàng)新精神的培養(yǎng),使學生可以掌握更多的實驗技術和方法。
其次,培養(yǎng)了學生的科學素養(yǎng)和創(chuàng)新意識。專業(yè)技術實驗和創(chuàng)新實驗環(huán)節(jié)得到了大大加強,綜合性實驗由原來的2個增加至10個。開設創(chuàng)新性開放實驗機制,有興趣的學生隨時都可以申請開放實驗項目,進入實驗室進行實驗研究。使學生從被動學習逐步轉向主動學習,從被動接受教學到主動去探索尋求科學實踐知識。許多學生不滿足于實驗、實習課程的學習,自發(fā)組織各種科技興趣小組,在老師的指導下,從大二開始就介入教師的科研項目,結合教師的科研項目開展課外科技立項活動。通過這種訓練方式,學生的動手能力、綜合問題的分析能力得到了有效的提高。
再次,將科技前沿融入到實驗教學環(huán)節(jié)。通過大綱的制定、教材的編寫以及課程的合理安排,明確了教學思路,學生易于接受、反映良好。通過理論教學和實踐教學的有機結合,豐富了課堂教學內(nèi)容,加深了學生對生物技術理論課程知識的系統(tǒng)理解,提高了學習積極性,激發(fā)了求知欲和探索精神,培養(yǎng)了創(chuàng)新思維方法和能力,為他們將來從事科研工作、開發(fā)利用資源生產(chǎn)生化產(chǎn)品提供了思路、奠定了理論基礎。同時,還將科學發(fā)展的前沿和熱點滲透到本科實驗教學中,部分實驗內(nèi)容直接來源于最新的科研成果,提高自身素質和教學水平。
最后,增強了學生專業(yè)學習積極性和主動性。本科學生到科研實驗室后,從課題的選擇到實驗的設計等過程都以學生為主,教師僅做必要的指導,在進行課題研究的時候,專業(yè)理論在課題研究中得到應用,讓學生專業(yè)學習不再枯燥與抽象,特別是課題研究一步步取得進展,解決了一個個難題,讓學生獲得成功感,學生學習的效能感得到了加強,這些都促使學生學生學習方式從“要我學”到“我要學”,從被動接受到主動探索新知的轉變。
