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關(guān)鍵詞 高效藻類塘;水生植物塘;工藝參數(shù)
中圖分類號X799 文獻標(biāo)識碼A 文章編號 1674-6708(2011)56-0102-02
1 水生物塘凈化影響因素
1.1 水力停留時間對去除效果的影響
HRT是影響兩級高效藻類塘與水生植物塘凈化效果的重要因素之一。因為在高效藻類塘與水生植物塘運行過程中,當(dāng)HRT過小時,水中的污染物質(zhì)不能被藻類和微生物等充分的吸收和分解,也不會由于沉淀或者揮發(fā)作用而呈現(xiàn)出明顯減少的趨勢,這樣就會使藻類塘和水生植物塘出水中污染物的濃度依然較高,出現(xiàn)去除效果不佳的現(xiàn)象。當(dāng)水力停留時間過長時,由于藻類和微生物的同化吸收等作用,會使水中營養(yǎng)物質(zhì)的濃度降低,甚至?xí)霈F(xiàn)水中營養(yǎng)物質(zhì)不足的現(xiàn)象,使藻類和微生物的活性減弱,進而使污染物的去除效果降低。綜上所述,本實驗選擇HRT為2d、3d和4d進行實驗。
1.2 水深對凈化效果的影響
水深是影響高效藻類塘運行效果的一個重要因素。高效藻類塘的水深較深時,陽光不能照射到塘的底部,藻類塘底部的藻類不能進行或者只進行微弱的光合作用,不能為藻類塘底部供給足夠的氧,這就使藻類塘底部DO濃度降低,形成缺氧層,使好氧微生物不能降解水中的污染物進行正常的生理活動,從而導(dǎo)致污染物的去除率降低。當(dāng)藻類塘中水深較淺時,由于藻類塘中水的體積較小,所以水中所含的藻類和微生物的生物量均較少,大量的污染物未經(jīng)吸收或者處理就隨水流出,使出水中污染物的濃度依然較高。合適的水深,陽光可以直接照射到塘底部,既可以保證藻類塘中有足夠多藻類的生物量,又可以使塘底部的藻類進行正常的光合作用,產(chǎn)生氧氣,使水體中DO的濃度升高。在O2的條件下,好氧微生物生理代謝活動強烈,吸收水體中大量的污染物,進而使污染物去除率升高。所以選擇合適的水深是高效藻類塘高效運行的一個前提。綜上所述,在本實驗中選擇藻類塘和水生植物塘的水深為30cm、40cm和50cm進行實驗。
1.3 光補償對凈化效果的影響
光照是影響藻類塘中藻類生長和微生物活性的重要因素,同時光照還是藻類塘中水溫變化的主要原因。在一定的光照時間長度和光照強度范圍內(nèi),光照時間越長、光照強度越大,藻類塘中藻類的生長繁殖就越快,藻類的光合作用就越強,藻類塘中DO濃度升高,好氧微生物的活性就越強,對污染物的去除率就升高。當(dāng)光照時間過短或者光照強度較弱時,藻類生長速度緩慢,光合作用弱,對水中污染物的凈化效果降低。由于進水藻類和微生物生理活動能力等因素的限制,當(dāng)光照時間過長時,水中污染物的去除效果就會維持在一定的水平不變,所以也不是光照時間越長,污染物的去除效果越好。綜合考慮,在本實驗中確定光補償條件下每天的光照時間為12h,光暗比為1:1。當(dāng)自然光照不足12h時,用日光燈做光源進行照射。
2 水生植物塘凈化效果研究
2.1 水生植物塘對COD凈化效果
當(dāng)進水COD平均濃度為73.83mg/L時,出水中COD平均濃度為59.24mg/L,平均去除率為20.73%。
2.2 水生植物塘對TP和PO43--P凈化效果
進水中TP濃度為1.75mg/L~3.14mg/L時,出水中TP的平均濃度為1.49mg/L,平均去除率為30.75%。水生植物塘進出水PO43--P濃度變化可知,進水PO43--P濃度為1.97mg/L~2.56mg/L時,出水中PO43--P濃度為1.5mg/L,去除率為29.76%。
2.3 水生植物塘對TN和NH4+-N的凈化效果
研究期間水生植物塘對NH4+-N的去除率有逐漸升高最后達到穩(wěn)定的趨勢,期間水生植物塘對NH4+-N的平均去除率可以達到77.69%。水生植物塘中的水深為50cm,這就使水中存在好氧層和缺氧層,加之塘底一定厚度附有微生物的礫石基質(zhì),所以在水生植物和細菌等微生物的共同作用使水中的NH4+-N有很好的去除率。TN濃度變化情況可知,TN的去除率較為穩(wěn)定,運行期間TN的平均去除率為25.79%。
2.4 水生植物塘進出水NO3--N和NO2--N濃度變化
NO2--N濃度變化不大,而NO3--N濃度在水生植物塘中出現(xiàn)明顯減少的現(xiàn)象。其原因可能是在水生植物塘中NH4+-N大量存在的條件下水生植物不直接吸收NO3--N,而是優(yōu)先利用NH4+-N作為氮源供自身的生長需要,由此可知水生植物塘中NO3--N 的減少不是由于水生植物吸收而引起的。水生植物塘中NO3--N 的減少有兩個途徑,第一就是由于水生植物的吸收;第二就植物塘中的反硝化作用。由前面分析可知,在NH4+-N充足的條件下發(fā)生第一個途徑是不可能的,所以我們認(rèn)為水生植物塘中NO3--N 的減少是由反硝化作用引起的。
3 水生植物塘除藻研究
水生植物塘的主要作用就是去除二級高效藻類塘出水中的藻和僅以凈化水質(zhì)。進水中Chl-a濃度較高且有輕微的波動,變化范圍為0.16mg/L~2.16mg/L,研究期間平均值為1.6mg/L。而出水中Chl-a濃度變化不大,較為穩(wěn)定,變化范圍為0mg/L~0.025mg/L,研究期間平均值為0.01mg/L。對Chl-a的平均去除率可以達到99.38%。由此看來,水生植物塘確實是一種可行的高效藻類塘后續(xù)除藻的設(shè)施,與高效藻類塘結(jié)合可以成為一種去除效果很好的聯(lián)用塘污水處理工藝。
4 結(jié)論
本章通過對兩級藻類塘與水生植物塘聯(lián)用工藝運行參數(shù)和水生植物塘水質(zhì)凈化效果的研究,得出的主要結(jié)論如下:
1)兩級藻類塘與水生植物塘聯(lián)用工藝的最佳運行參數(shù)為:HRT=4d、水深為50cm、通過光補償保證每天光照時間為12h、進水中PO43--P濃度為2.4mg/L~4mg/L、TP濃度為2.6mg/L~4.72mg/L、NH4+-N濃度為13mg/L~17mg/L、COD濃度為90mg/L~140mg/L、TN濃度為15.16mg/L~28.45mg/L;
2)水生植物塘對二級高效藻類塘出水中藻類和濁度去除率分別為99.38%和89.12%。
參考文獻
一、美國的生物安全立法
美國是全球生物技術(shù)的翹楚,同時也是率先在生物安全領(lǐng)域立法的國家。1974年美國國家衛(wèi)生研究院(又稱國立衛(wèi)生研究院)成立了生物安全委員會,并于1976年頒布了世界上第一部有關(guān)生物安全管理的技術(shù)法規(guī)《重組DNA分子研究準(zhǔn)則》。該準(zhǔn)則是對轉(zhuǎn)基因生物技術(shù)及制品進行建構(gòu)和操作實踐的詳細說明,包括了一系列安全措施。為了保護科研人員的身體健康和環(huán)境安全,準(zhǔn)則將重組DNA試驗按照潛在危險性程度分為四個級別,分級管理。準(zhǔn)則還設(shè)立了重組DNA咨詢委員會、DNA活動辦公室和生物安全委員會等機構(gòu),負責(zé)為重組DNA活動提供咨詢服務(wù),確定重組DNA試驗的安全級別并監(jiān)督安全措施的實施。其中,危險性較大的重組DNA試驗在開始前就須經(jīng)重組DNA咨詢委員會進行特別評估,并由生物安全委員會、項目負責(zé)人和國立衛(wèi)生研究院批準(zhǔn);危險性較小的試驗無需批準(zhǔn),僅在開始時向生物安全委員會通報即可。此外,準(zhǔn)則還規(guī)定了轉(zhuǎn)基因生物制品運輸和轉(zhuǎn)移的條件和程序。在條件不成熟、程序不合法的情況下禁止其在研究機構(gòu)間轉(zhuǎn)移。[3]1986年頒布了《生物技術(shù)管理協(xié)調(diào)大綱》,規(guī)定了美國在生物安全管理方面的部門協(xié)調(diào)機制和基本框架,即由美國農(nóng)業(yè)部、環(huán)境保護局、食品與藥品管理局、職業(yè)安全與衛(wèi)生管理局及國立衛(wèi)生研究院五個部門協(xié)調(diào)管理,各部門的管理范圍由轉(zhuǎn)基因生物產(chǎn)品的最終用途而定。其中,農(nóng)業(yè)部主要是管理轉(zhuǎn)基因植物的安全種植。其職能主要是防止病蟲害的引入和擴散,并負責(zé)對轉(zhuǎn)基因植物的研制與開發(fā)過程進行管理,評估轉(zhuǎn)基因植物對農(nóng)業(yè)和環(huán)境的潛在風(fēng)險,并負責(zé)發(fā)放轉(zhuǎn)基因作物田間試驗和轉(zhuǎn)基因食品商業(yè)化釋放許可證。環(huán)保局對轉(zhuǎn)基因農(nóng)藥進行管理。根據(jù)《聯(lián)邦食品、藥品與化妝品法》制定了食品和飼料殘留殺蟲劑法定容許標(biāo)準(zhǔn),以及在新的耐除草劑作物中除草劑殘留容許標(biāo)準(zhǔn)。在《毒物控制法》的授權(quán)下,環(huán)保局管理那些用于商業(yè)化應(yīng)用的、含有或表達新的特性組合的微生物。這包括利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)開發(fā)的轉(zhuǎn)基因微生物。而且,任何抗蟲和抗除草劑轉(zhuǎn)基因作物的田間釋放都必須向環(huán)保局提出申請。食品藥品管理局依據(jù)《聯(lián)邦食品、藥品與化妝品法》負責(zé)食品和食品添加劑的安全管理,確保利用轉(zhuǎn)基因所產(chǎn)生的蛋白質(zhì)對人類健康的安全,還負責(zé)食品標(biāo)簽管理。食品藥品管理局的政策基礎(chǔ)是現(xiàn)行的食品法規(guī)及基因工程食品也必須與其他食品一樣,遵守同一嚴(yán)格的安全標(biāo)準(zhǔn)要求。職業(yè)安全與衛(wèi)生管理局負責(zé)在生物技術(shù)領(lǐng)域保護雇員的安全和健康,沒有另外制定管理條例,但制定了本部門的生物技術(shù)準(zhǔn)則。國立衛(wèi)生研究院主要負責(zé)管理實驗室階段涉及重組DNA的活動,同時為因治療的管理活動提供咨詢和建議,國立衛(wèi)生研究院制定的準(zhǔn)則是美國各主管部門制定生物技術(shù)理條例的基礎(chǔ)和范本,其核心內(nèi)容還被世界其他國家參照采用。[4]
二、歐盟的生物安全立法
【關(guān)鍵詞】 生物與健康產(chǎn)業(yè) 概念 內(nèi)涵
1 產(chǎn)業(yè)概念
以現(xiàn)代生物技術(shù)生產(chǎn)的產(chǎn)品及所形成的產(chǎn)業(yè)是國際上新興的產(chǎn)業(yè),涉及現(xiàn)代生物技術(shù)本身所形成的產(chǎn)品、利用現(xiàn)代生物技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)培育的新產(chǎn)品,涉及傳統(tǒng)生物產(chǎn)業(yè)與現(xiàn)代生物產(chǎn)業(yè)的內(nèi)涵差別、產(chǎn)業(yè)規(guī)模等諸多因素,至今國際上有關(guān)生物產(chǎn)業(yè)的定義尚無明確界定[1]。國家發(fā)改委在《生物產(chǎn)業(yè)發(fā)展“十一五”規(guī)劃》的研究編制過程中,將生物產(chǎn)業(yè)定義為“將現(xiàn)代生物技術(shù)和生命科學(xué)應(yīng)用于生產(chǎn)以及應(yīng)用于經(jīng)濟社會各相關(guān)領(lǐng)域,為社會提供商品和服務(wù)的統(tǒng)稱,主要包括生物醫(yī)藥、生物農(nóng)業(yè)、生物能源、生物制造、生物環(huán)保等新興產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域”[2]。
生物與健康產(chǎn)業(yè)密切相關(guān)且互為交融。健康產(chǎn)業(yè)主要包括醫(yī)療保健服務(wù)業(yè)和醫(yī)療保健相關(guān)產(chǎn)業(yè)。醫(yī)療保健服務(wù)業(yè)由向公眾和個人提供預(yù)防、治療、護理、康復(fù)等醫(yī)療保健服務(wù)的衛(wèi)生機構(gòu)和醫(yī)療保障組織組成。醫(yī)療保健相關(guān)產(chǎn)業(yè)包括老年護理、健康管理、醫(yī)療旅游、美容養(yǎng)生等延伸性保健服務(wù),以及為醫(yī)療保健服務(wù)提品和支持的產(chǎn)業(yè)。
我國廣州、寧波等市根據(jù)區(qū)域產(chǎn)業(yè)特點與經(jīng)濟社會發(fā)展需求,將生物與健康確立戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)加以培育,為此,有必要探討生物與健康產(chǎn)業(yè)的概念與內(nèi)涵,依此調(diào)查產(chǎn)業(yè)的發(fā)展規(guī)模、水平、結(jié)構(gòu)等基本情況,及時為各部門制定政策、開展宏觀調(diào)控提供依據(jù)。
2 產(chǎn)業(yè)構(gòu)成
目前,國內(nèi)外關(guān)于生物與健康產(chǎn)業(yè)內(nèi)涵的理論研究成果不多[3],我國相關(guān)的產(chǎn)業(yè)分類指導(dǎo)和統(tǒng)計管理等制度出臺相對滯后,導(dǎo)致國家的生物產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值通過參考國內(nèi)外材料估算的方法獲得[4],數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性差,甚至不能反映其中的核心產(chǎn)業(yè)生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)的情況,國家亟須建立一套相關(guān)的政策體系。
2.1 國家產(chǎn)業(yè)政策
在產(chǎn)業(yè)構(gòu)成上,2011年11月,國家科技部《“十二五”生物技術(shù)發(fā)展規(guī)劃》,明確指出我國現(xiàn)階段重點發(fā)展的生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)包括生物醫(yī)藥、生物農(nóng)業(yè)、生物制造、生物能源和生物環(huán)保五大領(lǐng)域[5]。2012年12月,國務(wù)院《生物產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》,提出大力發(fā)展生物醫(yī)藥、生物醫(yī)學(xué)工程、生物農(nóng)業(yè)、生物制造、生物能源、生物環(huán)保、生物服務(wù)七個重點領(lǐng)域[6]。然而上述文件對各領(lǐng)域的概念與內(nèi)涵并無明確闡述。2012年9月,國家發(fā)改委《戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)重點產(chǎn)品和服務(wù)指導(dǎo)目錄(公開征求意見稿)》,其中生物產(chǎn)業(yè)包括生物醫(yī)藥、醫(yī)療器械、生物農(nóng)業(yè)、生物制造、生物服務(wù)、海洋生物六個小類和23個條目,初步勾畫了生物產(chǎn)業(yè)作為我國戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的基本組成。
2.2 產(chǎn)業(yè)內(nèi)涵探索
全面準(zhǔn)確的產(chǎn)業(yè)統(tǒng)計需要對產(chǎn)業(yè)內(nèi)各領(lǐng)域進行細分與測算。2008年,國家發(fā)改委著手建立生物產(chǎn)業(yè)運行監(jiān)測系統(tǒng)。2008年7月,該委召開“建立我國生物產(chǎn)業(yè)統(tǒng)計體系研究課題”討論會,總結(jié)生物產(chǎn)業(yè)統(tǒng)計試點工作,提出生物產(chǎn)業(yè)統(tǒng)計體系主要包括生物醫(yī)藥、生物農(nóng)業(yè)、生物能源、生物制造、生物環(huán)保和生物服務(wù)六大塊內(nèi)容,討論完善我國生物產(chǎn)業(yè)統(tǒng)計體系。2012年初,國家發(fā)改委、工信部等部門召開聯(lián)席會議,提交了《戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)重點產(chǎn)品和服務(wù)統(tǒng)計目錄》與《戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)行業(yè)分類統(tǒng)計目錄》,對戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)統(tǒng)計調(diào)查方法研究進行論證,提出認(rèn)真做好生物產(chǎn)業(yè)等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展形勢的監(jiān)測和分析,加強信息引導(dǎo),采取多種形式利用數(shù)據(jù)資源,促進戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展。然而,由于生物與健康產(chǎn)業(yè)涉及的技術(shù)領(lǐng)域非常廣泛,同時貫穿產(chǎn)業(yè)活動中研發(fā)、生產(chǎn)、流通和服務(wù)等多個環(huán)節(jié),隨著技術(shù)創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)分化和產(chǎn)業(yè)融合的不斷發(fā)展,該產(chǎn)業(yè)的子產(chǎn)業(yè)關(guān)聯(lián)性強、產(chǎn)業(yè)邊界模糊等特征日益凸顯,對產(chǎn)業(yè)的分類和統(tǒng)計標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計要求較高,相關(guān)的指導(dǎo)和管理政策一直未能出臺。
3 國內(nèi)部分省市相關(guān)政策
在國家尚未出臺統(tǒng)一的生物與健康產(chǎn)業(yè)相關(guān)分類和統(tǒng)計辦法的情況下,國內(nèi)各省市紛紛結(jié)合區(qū)域情況開展相關(guān)嘗試性工作,在為區(qū)域產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供決策依據(jù)的同時,也為國家相關(guān)政策的制定提供了參考。2011年12月,黑龍江開展全省生物產(chǎn)業(yè)統(tǒng)計工作,將生物產(chǎn)業(yè)分為生物醫(yī)藥、生物農(nóng)業(yè)、生物制造、生物能源、生物環(huán)保五大領(lǐng)域,然而關(guān)于各領(lǐng)域的定義與具體范疇未見,由科技管理部門負責(zé)推進。2010年,南寧市發(fā)改委委托南寧市統(tǒng)計局和廣西社科院開展生物產(chǎn)業(yè)統(tǒng)計體系與產(chǎn)業(yè)指標(biāo)課題研究并于2011年3月通過了成果評審,界定了生物產(chǎn)業(yè)的統(tǒng)計范疇,提出了生物產(chǎn)業(yè)指標(biāo)體系及具體統(tǒng)計方法,但具體內(nèi)容未見。至2012年初,已有云南、四川等十多個省市初步設(shè)立了新興產(chǎn)業(yè)統(tǒng)計指標(biāo)監(jiān)測體系,對生物產(chǎn)業(yè)等新興產(chǎn)業(yè)進行統(tǒng)計,其中以云南省、江蘇省無錫市、浙江省寧波市對生物與健康產(chǎn)業(yè)的界定較為詳盡。
3.1 云南省跨越一、二、三產(chǎn)業(yè)統(tǒng)計生物產(chǎn)業(yè)
云南省實施“生物經(jīng)濟強省”戰(zhàn)略,2007年4月,省發(fā)改委《云南省生物產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃綱要(2006-2020)》,提出“生物產(chǎn)業(yè)(煙草產(chǎn)業(yè)除外)指的是從事生物產(chǎn)品研究開發(fā)、生產(chǎn)和生物技術(shù)服務(wù)的產(chǎn)業(yè),包括:生物醫(yī)藥、生物農(nóng)業(yè)、生物制造(輕工、化工)、生物能源、生物服務(wù)業(yè)等。”2010年10月,云南省政府發(fā)展生物產(chǎn)業(yè)辦公室《云南省生物產(chǎn)業(yè)統(tǒng)計報表制度(試行)》,將生物產(chǎn)業(yè)界定為“指以生命科學(xué)理論和生物技術(shù)為基礎(chǔ),結(jié)合信息學(xué)、系統(tǒng)科學(xué)、工程控制等理論和技術(shù)手段,通過對生物體開展研究并制造產(chǎn)品,或改造動物、植物、微生物并使其具有所期望的品質(zhì)特性,為社會提供商品和服務(wù)的行業(yè)的統(tǒng)稱,包括生物農(nóng)業(yè)、生物林業(yè)、生物醫(yī)藥、生物能源、生物制造、生物環(huán)保、生物服務(wù)等領(lǐng)域?!痹撝贫纫浴秶窠?jīng)濟行業(yè)分類(GB/T4754-2002)》為依據(jù)設(shè)置云南省生物產(chǎn)業(yè)統(tǒng)計指標(biāo)及口徑范圍,對生物產(chǎn)業(yè)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、工業(yè)生產(chǎn)、產(chǎn)品銷售和利稅等情況進行統(tǒng)計,指標(biāo)體系涵蓋一、二、三產(chǎn)業(yè)。該制度將煙草產(chǎn)業(yè)納入生物農(nóng)業(yè)統(tǒng)計范疇,因為云南省是我國最重要、規(guī)模最大的烤煙和卷煙生產(chǎn)基地,煙草種植業(yè)、卷煙工業(yè)是該省農(nóng)業(yè)和工業(yè)的重要組成部分。煙草產(chǎn)業(yè)是該省最具比較優(yōu)勢、最有特色的產(chǎn)業(yè)之一,是省財政的主要支柱,所創(chuàng)稅收自1988年起一直位居全省各產(chǎn)業(yè)之首,最高年份占全省70%。此外,煙草產(chǎn)業(yè)還促進了其他相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,是該省的重要產(chǎn)業(yè)。2011年,云南省生物產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值達4100億元,成為全省重要的支柱產(chǎn)業(yè)。但是,關(guān)于產(chǎn)值的具體構(gòu)成未見報道。
3.2 江蘇省無錫市分十大領(lǐng)域統(tǒng)計生物產(chǎn)業(yè)
2012年1月,無錫市統(tǒng)計局、發(fā)改委《無錫市新興產(chǎn)業(yè)統(tǒng)計監(jiān)測制度(試行)》,對該市物聯(lián)網(wǎng)、節(jié)能環(huán)保、生物產(chǎn)業(yè)等十大新興產(chǎn)業(yè)開展統(tǒng)計監(jiān)測,該制度將生物產(chǎn)業(yè)界定為“包括生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)和新醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)。生物技術(shù)產(chǎn)業(yè):主要是生物能源、生物工業(yè)、生物農(nóng)業(yè)、生物環(huán)保等新興產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域。新醫(yī)藥產(chǎn)業(yè):是指以新技術(shù)、新工藝、新劑型、新裝備等的開發(fā)應(yīng)用為特征,是蘊含巨大經(jīng)濟社會效益、最具廣闊發(fā)展前景的新興產(chǎn)業(yè),主要包括生物技術(shù)藥、中藥、小分子藥物和醫(yī)療器械、生物試劑、醫(yī)用材料等。”在該制度的統(tǒng)計分類目錄中,將生物產(chǎn)業(yè)分為生物醫(yī)藥制造、生物藥品制造、中藥制造、醫(yī)療器械和醫(yī)用材料制造、生物工業(yè)產(chǎn)品制造、生物農(nóng)業(yè)產(chǎn)品制造、生物環(huán)保產(chǎn)品制造、生物能源產(chǎn)品制造、藥用包裝材料、其他十大領(lǐng)域,統(tǒng)計生物產(chǎn)業(yè)的總產(chǎn)值、新產(chǎn)品產(chǎn)值、主營業(yè)務(wù)收入和從業(yè)人員數(shù)。但是,對于各領(lǐng)域的具體統(tǒng)計范疇及其與《國民經(jīng)濟行業(yè)分類》的關(guān)聯(lián)未見,由市科技局與市農(nóng)業(yè)委員會負責(zé)核定相關(guān)企業(yè)名錄并組織統(tǒng)計工作。無錫市發(fā)改委公布的新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展數(shù)據(jù)顯示,2012年1~10月該市生物技術(shù)和新醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值(營業(yè)收入)為252.75億元,同比增長9.1%。
3.3 浙江省寧波市采用匯總系數(shù)統(tǒng)計生命健康產(chǎn)業(yè)
2013年3月26日,寧波市統(tǒng)計局、市加快培育和發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)工作領(lǐng)導(dǎo)小組辦公室《寧波市戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)統(tǒng)計分類目錄(試行)》,以《國民經(jīng)濟行業(yè)分類(GB/T4754-2011)》為依據(jù),根據(jù)具體類別與相關(guān)戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的關(guān)聯(lián)度確定不同的統(tǒng)計匯總系數(shù),對該市節(jié)能環(huán)保、生命健康、新能源、海洋高技術(shù)等八個戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)進行統(tǒng)計。其中,生命健康產(chǎn)業(yè)包括生物制品制造產(chǎn)業(yè)、生物工程設(shè)備制造產(chǎn)業(yè)、生物技術(shù)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)三個子產(chǎn)業(yè),下分十個領(lǐng)域。
4 生物與健康產(chǎn)業(yè)概念與內(nèi)涵
在我國現(xiàn)行的生物與健康產(chǎn)業(yè)統(tǒng)計體系下,本文以國家產(chǎn)業(yè)政策為基礎(chǔ),參考國內(nèi)各省市產(chǎn)業(yè)界定方法,將生物與健康產(chǎn)業(yè)界定如下:
4.1 產(chǎn)業(yè)概念
生物與健康產(chǎn)業(yè)是指以生命科學(xué)理論和生物技術(shù)為基礎(chǔ)向社會提供商品和服務(wù)的行業(yè)的統(tǒng)稱,包括生物醫(yī)藥、生物農(nóng)業(yè)、生物能源、生物環(huán)保、生物制造、生物醫(yī)學(xué)工程、生物技術(shù)服務(wù)、健康服務(wù)產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域。
4.2 產(chǎn)業(yè)構(gòu)成
(1)生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè):是指以現(xiàn)代生命科學(xué)理論為基礎(chǔ),與醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)結(jié)合,利用生物體及其細胞、亞細胞和分子的組成部分或以其作為作用對象,結(jié)合工程學(xué)、信息學(xué)等手段開展研究及制造產(chǎn)品或改造動物、植物、微生物等,并使其具有所期望的品質(zhì)、特性,進而為社會提供商品和服務(wù)手段的綜合性技術(shù)體系,其內(nèi)涵包括生物醫(yī)藥產(chǎn)品研制、規(guī)模化生產(chǎn)和流通、服務(wù)等。該產(chǎn)業(yè)主要包括化學(xué)藥品原料制造、化學(xué)藥品制劑制造、中藥飲片加工、中成藥制造、生物及生化制品的制造、衛(wèi)生材料及醫(yī)藥用品制造、醫(yī)療儀器設(shè)備及器械制造以及制藥專用設(shè)備制造[2]。
(2)生物農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè):是指運用基因工程、發(fā)酵工程、酶工程以及分子育種等生物技術(shù)培育動植物新品種,以及生產(chǎn)農(nóng)業(yè)投入品如生物農(nóng)藥、獸藥與疫苗、生物肥料以及生物農(nóng)用材料所形成的產(chǎn)業(yè)。該產(chǎn)業(yè)包括農(nóng)業(yè)生物種業(yè)、生物飼料、生物農(nóng)藥、生物肥料、生物疫苗等重點領(lǐng)域[7]。
(3)生物能源產(chǎn)業(yè):生物能源是指由生物質(zhì)轉(zhuǎn)變而成的能源,是從能源作物、林業(yè)廢棄物和有機廢料等生物質(zhì)中產(chǎn)生的能源,包括來自樹木的木材能源和來自非木材的農(nóng)業(yè)作物的農(nóng)業(yè)能源,其中儲存著可用于產(chǎn)生電能、熱能、液體燃料及氣體燃料的化學(xué)能源。我國生物能源主要指利用淀粉、糖、動植物油脂以及木質(zhì)纖維素為原料生產(chǎn)燃料乙醇、生物柴油、沼氣以及生物質(zhì)發(fā)電等[2]。
(4)生物環(huán)保產(chǎn)業(yè):目前國際上尚無統(tǒng)一的界定,一般認(rèn)為凡是與生物技術(shù)結(jié)合,充分利用生物的特殊功能進行生物凈化、生物修復(fù)、生物轉(zhuǎn)化和生物催化,從污染治理、清潔生產(chǎn)、能源開發(fā)到可再生資源利用,多層面、全方位地為解決工業(yè)和生活污染、農(nóng)業(yè)和農(nóng)村面源污染、荒漠化和海水污染等提供相關(guān)產(chǎn)品和服務(wù)的行業(yè),均屬于生物環(huán)保產(chǎn)業(yè)研究和應(yīng)用的范疇,也是其發(fā)展的趨勢和方向[2]。
(5)生物制造產(chǎn)業(yè):包括采用微生物細胞、生物酶,以及基因工程、合成生物學(xué)和細胞融合為代表的現(xiàn)代生物技術(shù)及以發(fā)酵和酶轉(zhuǎn)化為代表的近代生物技術(shù)成果形成的生物制造業(yè),是以現(xiàn)代生物技術(shù)為基礎(chǔ)大規(guī)模生產(chǎn)人類所需基礎(chǔ)化學(xué)品與原料等的一種工業(yè)方式,廣泛應(yīng)用于化工、食品、制藥、造紙、紡織、采礦、能源以及環(huán)境保護等許多重要領(lǐng)域[2]。
(6)生物醫(yī)學(xué)工程產(chǎn)業(yè):是指運用綜合工程學(xué)、生物學(xué)和醫(yī)學(xué)的理論和方法,提供生物醫(yī)學(xué)材料制品、(生物)人工器官、醫(yī)學(xué)影像和診斷設(shè)備、醫(yī)學(xué)電子儀器和監(jiān)護裝置、現(xiàn)代醫(yī)學(xué)治療設(shè)備、醫(yī)學(xué)信息技術(shù)、康復(fù)工程技術(shù)和裝置、組織工程等產(chǎn)品研制、規(guī)?;a(chǎn)和流通、服務(wù)的產(chǎn)業(yè)。
(7)生物技術(shù)服務(wù)業(yè):是指以現(xiàn)代生物技術(shù)與其他要素為支撐,通過生物技術(shù)的研究、創(chuàng)新、應(yīng)用、轉(zhuǎn)化、轉(zhuǎn)移、擴散,形成完整的生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)鏈的服務(wù)活動的總和,是一種創(chuàng)造和傳播生物技術(shù)知識,提供、應(yīng)用生物技術(shù)知識服務(wù)的產(chǎn)業(yè)體系[2]。
(8)健康服務(wù)業(yè):是指以現(xiàn)代或傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)技術(shù)為主要支撐,以醫(yī)療服務(wù)、健康理療、康復(fù)調(diào)理、生殖護理、健康管理為主體的,為人類健康服務(wù)的綜合性體系。
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《中國藥典》(2010年版)三部收載的生物技術(shù)類制品包括:EPO、IFNα1b、IFNα2a、IFNα2b、IFNγ、白細胞介素-2、G-CSF、GM-CSF、牛堿性成纖維細胞生長因子(BFGF)、人表皮生長因子(EGF)、SK等[3];生長激素,胰島素、阿替普酶等品種由《中國藥典(2010年版)二部》收載[4]。《歐洲藥典》與《中國藥典》的編制體例有所不同。針對生物技術(shù)類制品,《歐洲藥典》制定了“重組技術(shù)制品總論”,闡述了生物技術(shù)類制品的定義、特性,并對生產(chǎn)工藝、過程控制提出了明確要求,是建立品種標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)和技術(shù)依托。在品種各論中,對產(chǎn)品的原液或原料藥的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)制定了具體要求。《中國藥典》則在“凡例”和“通則”中,對各類產(chǎn)品的共性技術(shù)要求進行統(tǒng)一規(guī)定,在產(chǎn)品各論中,分別從原液、中間品到成品的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和檢定進行了具體規(guī)定。結(jié)合我國生物技術(shù)類制品現(xiàn)狀及研發(fā)趨勢,有必要參照《歐洲藥典》,制定“生物技術(shù)類制品總論”,并收載于2015年版《中國藥典》。
生物技術(shù)類制品質(zhì)量控制的主要因素
就生物技術(shù)類制品的質(zhì)量控制而言,生物學(xué)活性測定、理化特性分析和標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的研究建立是十分重要的因素。生物學(xué)活性測定目前,生物技術(shù)類制品的生物學(xué)活性測定基本采用細胞增殖法。比較兩部藥典,最主要的差別在于檢測結(jié)果的統(tǒng)計學(xué)分析,例如:可信限的設(shè)置?!吨袊幍洹穼Υ朔矫娴囊?guī)定尚不完善。生物檢定是以藥物的藥理作用為基礎(chǔ),以生物統(tǒng)計為工具,運用特定的實驗設(shè)計,在一定條件下比較供試品和標(biāo)準(zhǔn)品所產(chǎn)生的特定反應(yīng),通過等反應(yīng)劑量間比例的運算或限制劑量引起的生物反應(yīng)程度,從而測定供試品的效價、生物活性或雜質(zhì)引起的毒性[4]。由此可見,統(tǒng)計方法在生物學(xué)活性測定中的重要意義?!吨袊幍洹罚?015年版)三部擬收錄“生物檢定統(tǒng)計法”,進一步完善制品生物檢定結(jié)果的統(tǒng)計學(xué)分析。理化特性分析《歐洲藥典》對制品的理化特性分析得比較清晰明確,每個制品均標(biāo)注了蛋白質(zhì)一級序列、二硫鍵的具置以及化學(xué)結(jié)構(gòu)式。蛋白質(zhì)的理化特性分析一般包括含量測定、純度分析、鑒別分析等項目。含量測定《中國藥典》附錄中規(guī)定的總蛋白檢測的方法多采用Lowry法,以人或牛白蛋白為標(biāo)準(zhǔn)品。人或牛白蛋白標(biāo)準(zhǔn)品為非同質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)品,其氨基酸組成、化學(xué)結(jié)構(gòu)均與供試品不同,測量中引入了系統(tǒng)誤差,無法與同類進口產(chǎn)品的質(zhì)量進行比對分析,不利于制品質(zhì)量與國際接軌。《歐洲藥典》一般采用紫外分光光度法和高效液相色譜法(HPLC),并采用同質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)品進行蛋白質(zhì)含量測定。純度分析純度分析即用限量標(biāo)準(zhǔn)控制制品中非藥效活性成分?!吨袊幍洹分饕允榛蛩徕c-聚丙烯酰胺凝膠(SDS-PAGE)電泳法、HPLC進行控制。純度分析應(yīng)盡量依據(jù)蛋白質(zhì)不同的理化特性,選擇分析原理不同的檢測方法,二者相互補充。G-CSF、GM-CSF、BFGF、EGF、SK質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中采用分別基于蛋白質(zhì)分子大小和疏水特性的SDS-PAGE電泳法、反相高效液相色譜法(RP-HPLC)進行分析;其余質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)均以SDS-PAGE電泳和分子篩這兩個基于一種分析原理的檢測方法對純度進行控制?!吨袊幍洹穼χ魉幍鞍椎暮孔鞒隽讼拗狄?。《歐洲藥典》對于制品的純度分析較為詳細,針對不同的分子采用不同的分析方法和具體的判定標(biāo)準(zhǔn)。以IFNγ1b為例,純度分析包括了共價二聚體和低聚物、單體和多聚體、脫酰基和氧基化物、異質(zhì)二聚體、正亮氨酸及其他雜質(zhì)的限量要求;分別采用了分子排阻色譜法、離子交換色譜法、還原-非還原電泳法、高效液相氨基酸分析法。對于SDS-PAGE電泳等分辨率相對較低的方法,設(shè)立相應(yīng)控制帶以提高限量判定的準(zhǔn)確度?!稓W洲藥典》純度分析大致分為制品相關(guān)雜質(zhì)、工藝相關(guān)雜質(zhì)、相關(guān)物質(zhì)分析。制品相關(guān)雜質(zhì)產(chǎn)品相關(guān)雜質(zhì)是在生產(chǎn)和/或貯存過程中產(chǎn)生的降解產(chǎn)物。其分子量、生物學(xué)活性、有效性和安全性均不同于主藥蛋白[5]。工藝相關(guān)雜質(zhì)工藝相關(guān)雜質(zhì)是生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的,可能源自工程菌/工程細胞(殘余蛋白質(zhì)、殘余DNA)、培養(yǎng)基(誘導(dǎo)劑、抗生素、培養(yǎng)基成分)或者下游工藝(試劑、層析過程產(chǎn)生的雜質(zhì))[5]。同一制品的不同生產(chǎn)單位,由于其工藝、表達系統(tǒng)的差異,殘余宿主細胞的DNA、蛋白無論從結(jié)構(gòu)還是組成比例均會存在差異。因此,檢測方法在標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的選擇、抗原、抗體的制備方式均具有特異性。根據(jù)“質(zhì)量源于設(shè)計”理念,采用生產(chǎn)單位根據(jù)工藝自行制備的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)和檢測用試劑對工藝相關(guān)雜質(zhì)進行控制,更為真實客觀,對于工程控制也更有意義。制品相關(guān)物質(zhì)制品相關(guān)物質(zhì)是在生產(chǎn)或貯存過程中,產(chǎn)生的不同于主藥蛋白的分子,其具有的生物學(xué)活性,對于制品的安全性和有效性沒有影響。它們的特性與主藥蛋白相似,不被認(rèn)為是雜質(zhì)[5]。鑒別分析在理化鑒別方面,《中國藥典》與《歐洲藥典》的差距主要是在理化對照品方面?!吨袊幍洹肥蛰d的生物技術(shù)類制品標(biāo)準(zhǔn)尚未提供理化對照品。以肽圖分析為例,肽圖分析是國內(nèi)外藥典用于評價產(chǎn)品一致性和生產(chǎn)工藝穩(wěn)定的技術(shù)手段?!稓W洲藥典》采用全面結(jié)構(gòu)鑒定和理化分析的對照品作為鑒別判定依據(jù),在儀器分析總體要求的基礎(chǔ)上,《歐洲藥典》對色譜柱粒徑、長度、柱溫,以及系統(tǒng)適用性中保留時間、分辨率等均有詳盡的描述,并采用非線性色譜梯度分離?!吨袊幍洌?010版)》也采用了酶切后RP-HPLC的方式,但尚未提供完成全面結(jié)構(gòu)鑒定和理化分析的對照品,其次在方法要求細節(jié)與系統(tǒng)適用性方面也存在一定差距。2.3標(biāo)準(zhǔn)品的建立標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的研究和建立是藥品質(zhì)量控制的重要組成部分?!稓W洲藥典》收錄藥品標(biāo)準(zhǔn)的鑒別、理化特性分析、生物學(xué)活性測定中,絕大多數(shù)檢驗方法均有標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)作為技術(shù)依托。然而,目前我國在相關(guān)生物技術(shù)類制品的質(zhì)量控制中,僅可以提供生物學(xué)活性標(biāo)準(zhǔn)品,但在理化分析、含量測定方面的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的研發(fā)還有待加強,在體制和機制上確保實物標(biāo)準(zhǔn)和文本標(biāo)準(zhǔn)同步發(fā)展與實施,完善標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)國家數(shù)據(jù)庫。
藥典相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)比較
僅以EPO、G-CSF原液(原料藥)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)為例,對照分析中外藥典中相關(guān)檢定項目的技術(shù)要求。《歐洲藥典》收載的生物技術(shù)類制品原液按原料藥管理,有批準(zhǔn)文號。而在我國,原液是禁止在市場流通的。詳見表(表略)
關(guān)鍵字:林木常規(guī)育種;生物技術(shù);應(yīng)用
Abstract: Biotechnology is one of the most important scientific means, in the process of forest breeding, biotechnology will play a very important role, especially the selection of fine varieties of forest tree genetic markers and gene engineering plays an important role in. In this paper, the application of tree breeding technology and biological technology, proposed to correctly handle the relationship between the conventional breeding and biotechnology breeding, ensure excellent tree species, so as to guarantee the sustainable development of the forest.
Keywords: tree breeding; Biotechnology; application
中國分類號:S68文獻標(biāo)識碼:A 文章標(biāo)號:2095-2104(2012)03-0001-02
0 引言
林木育種是保證林木持續(xù)發(fā)展的重要途徑,同時也是維持自然平衡的重要調(diào)和手段。在我國林木育種方面發(fā)展仍然相對落后,隨著經(jīng)濟的不斷發(fā)展和科技的進步,生物技術(shù)在林木育種方面逐步發(fā)揮作用,這就使得林木得以持續(xù)發(fā)展和延續(xù)。林木種質(zhì)資源的好壞直接關(guān)系到林木的后續(xù)生長,所以要培養(yǎng)優(yōu)良的林木資源,應(yīng)用林木遺傳因素并配合生物技術(shù)的使用從而克服不良林木種資源的改良,這不僅關(guān)系到我國林業(yè)的發(fā)展,同時是生態(tài)平衡的最終要求。
1 林木常規(guī)育種現(xiàn)狀
林木是關(guān)系到自然協(xié)調(diào)的中堅力量,所以在林木的遺傳育種方面以引起了相當(dāng)?shù)闹匾?。林木遺傳改良的工作可以追溯到20世紀(jì)40年代,發(fā)展相對滯后。然而,在近半個世紀(jì)的發(fā)展中,林木的育種方面有了一定的進步。林木的遺傳和基因改良是一項根本性的關(guān)系到林木培育的重要技術(shù),這項技術(shù)著眼于選育優(yōu)良品種并進行大量的繁殖,從而保證林木的連續(xù)性。這在一定程度上解決了對木材的需求,同時可以保證優(yōu)良品種的繼續(xù)存續(xù)和發(fā)展。在林木的生產(chǎn)過程中,林木育種方面也以趨于成熟。其中,林木的育種包括選育、遺傳測定和良種繁殖三個階段,在我國,林木的育種已經(jīng)達到了一定的技術(shù)基礎(chǔ),并取得了些許成就。然而隨著對林木需求的加大和對優(yōu)良品種的偏好需求,就使得林木育種必須找到新的發(fā)展方向并創(chuàng)新新的育種技術(shù)作為支撐。
2 生物技術(shù)在林木育種中的應(yīng)用
林木不同于其他的生物體,其生長周期較長,而且林木在幼年和成年時期表現(xiàn)出不同的生理性狀,除此之外,林木的遺傳雜合性較高,這在某種程度上影響林木育種的發(fā)展?fàn)顩r。隨著林業(yè)的不斷發(fā)展和對林木需求的增加,現(xiàn)存的林木品種不能完全滿足人們的需求,所以生物技術(shù)的應(yīng)用就可以彌補這一現(xiàn)狀。生物技術(shù)為林木育種提供強大的動力。
2.1 遺傳標(biāo)記的應(yīng)用
在遺傳學(xué)的研究領(lǐng)域中,具有良好性狀和遺傳穩(wěn)定性并且容易識別的遺傳性征,比如形態(tài)特征、細胞學(xué)和分子標(biāo)記等等,都可以稱為遺傳標(biāo)記。其中,分子標(biāo)記把DNA分子多態(tài)性作為遺傳標(biāo)記,這種遺傳標(biāo)記可以反映生物體的基因特性。在林木育種過程中,通常采用的分子標(biāo)記方法包括:限制性片段多態(tài)性,隨機擴增多態(tài)性,擴展片段多態(tài)性和簡單重復(fù)序列等方法。在具體的方法應(yīng)用中,要根據(jù)遺傳基因的具體情況進行合理選擇,除此之外,要考慮基因的識別和檢測的便捷性和應(yīng)用成本問題。近年來,分子標(biāo)記技術(shù)也有了一定的發(fā)展。遺傳圖譜可以顯示遺傳標(biāo)記的相對位置,從而可以觀測染色體進而進行相應(yīng)研究。遺傳圖譜的應(yīng)用和發(fā)展是林木育種研究的又一技術(shù)手段,可以在林木的良種選育和培養(yǎng)方面發(fā)揮作用。除此之外,分子標(biāo)記中的指紋識別技術(shù)也逐步應(yīng)用到林木的育種方面。指紋是一種類比人的定義,是一種區(qū)別于其他種或個體的特異DN段,具有高度的特異性和穩(wěn)定性。指紋識別技術(shù)可以對樹種的基因做出判斷,從而對樹種的個體之間進行親緣關(guān)系判斷,這就可以從根本上對林木做出區(qū)分,防止林木的交叉遺傳。
2.2 基因工程的應(yīng)用
基因工程通俗的來講就是把目標(biāo)基因通過一定的方式植入到受體植物,從而可以使林木的DNA發(fā)生改變,從而可以創(chuàng)造需求的林木品種。基因工程在林木育種方面的應(yīng)用較為廣泛,其中相關(guān)的技術(shù)包括目的基因分離鑒定、植物細胞遺傳轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)基因植物的識別等等方面?;蚬こ淘诹帜居N方面有很大的貢獻,在林木的體內(nèi)植入目標(biāo)性狀的DNA,從而使受體達到DNA重組,由此可以產(chǎn)生基因的變異,創(chuàng)造出新的生物體。基因工程通常需要的時間不長,而且可以打破林木種間雜交不親和的界限,從而可以打破林木自身性狀的影響,培養(yǎng)出新的林木品種。
3 林木育種的展望
林木常規(guī)育種和生物技術(shù)育種具有本質(zhì)的差別,林木的常規(guī)育種基本上是應(yīng)用雜交來改良品種,所以改良的效果并不顯著,新品種的培育較差,而且常規(guī)育種的方向性較差,難以對生物進行定向的改造和培育,而生物育種就可以打破常規(guī)育種的弊端。生物育種是從生物體內(nèi)部對基因的一種改良,可以通過植入具體性狀的基因?qū)α帜具M行定向培養(yǎng),同時,生物育種還可以打破種間雜交的障礙,使林木品種得到創(chuàng)新發(fā)展。
在林木育種的發(fā)展中,要不斷完善基因工程的應(yīng)用,要積極開發(fā)導(dǎo)入基因介質(zhì),同時完善基因性狀,發(fā)展基因?qū)氲挠行?,同時要開發(fā)多性狀基因,使導(dǎo)入基因能夠滿足需求。同時由于林木基因組重復(fù)的序列較多,提純方面存在困難,所以在使用基因工程來培育新的林木種資源使,要完善相應(yīng)的提純技術(shù)和林木基因的檢測技術(shù),從而充分發(fā)揮基因工程在林木育種方面的應(yīng)用。除此之外,要開展空間育種技術(shù)工程,采用種子衛(wèi)星搭載工程,從而可以利用空間環(huán)境創(chuàng)造新的林木品種,在模擬的環(huán)境中發(fā)現(xiàn)林木的性狀和改善效果,從而可以模擬空間狀況的生物效應(yīng),為林木的育種提供新的發(fā)展方向。
4 結(jié)語
林木育種是創(chuàng)造新的林木種資源、保證林木可持續(xù)發(fā)展的過程,那么在林木育種的過程中,就要重視生物技術(shù)的應(yīng)用,從而可以改善林木常規(guī)育種中難以達到的技術(shù)要求,更快更好的培育出需要的林木新品種,服務(wù)于林業(yè)的發(fā)展和優(yōu)良品種的傳承和發(fā)展。
參考文獻
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繼2015年4月,中山大學(xué)研究人員利用基因組編輯技術(shù)除去了人類胚胎中的一個突變基因后,5月,全球知名期刊《自然》(Nature)稱,美國國家科學(xué)院(NAS)和國家醫(yī)學(xué)院(NAM)宣布,將推出重大的舉措為人類基因組編輯技術(shù)制定指導(dǎo)準(zhǔn)則。
基因組編輯技術(shù),是近年科學(xué)界的明星技術(shù),它實現(xiàn)了在生物體基因組水平上進行精確地敲除、插入或置換,意味著人類可按意愿改寫DNA,也因此引發(fā)巨大的倫理道德爭議。
核心技術(shù)門檻的降低,往往意味著某個行業(yè)即將迎來爆發(fā)期,比如智能手機的風(fēng)起云涌。
此前,由于技術(shù)壁壘與監(jiān)管成本高昂,轉(zhuǎn)基因育種幾乎壟斷在以孟山都公司為首的幾個大公司手中;而基因組編輯技術(shù)應(yīng)用于種子培育,不僅少了幾分改寫人類DNA的顧忌,而且這一新的育種技術(shù)降低了準(zhǔn)入門檻,使一些小公司、校辦企業(yè)也有了進入的機會。
不過,轉(zhuǎn)基因作物始終面臨著嚴(yán)厲監(jiān)管,同樣作為基因工程,基因組編輯育種技術(shù)的產(chǎn)物,是否也面臨一樣的命運?如果改變監(jiān)管策略,又需要如何調(diào)整? 是不是轉(zhuǎn)基因育種?
上述一連串的發(fā)問,其實指向同一個問題,基因組編輯育種是否應(yīng)被視作轉(zhuǎn)基因育種?
被看好的基因組編輯技術(shù),主要有核酸酶 (ZFNs)、TALE核酸酶(TALENs),以及CRISPR/Cas系統(tǒng),原理都是在DNA靶位點產(chǎn)生雙鏈斷裂,之后進行末端連接或同源重組,以修復(fù)損傷的DNA。
其中,CRISPR/Cas系統(tǒng)是最新的技術(shù),它不像另外兩種技術(shù)那樣靠蛋白來識別目標(biāo),而是靠核糖核酸(RNA)來識別,操作更簡捷,應(yīng)用范圍更大。
美國一家小公司Calyxt有一個新突破,它利用TALEN技術(shù)使土豆耐冷藏,并可減少烹飪時產(chǎn)生的致癌物質(zhì)。技術(shù)原理是,通過降低土豆中天門冬酰胺和單糖的含量,不讓切開的土豆變黑和減少高溫烹飪時產(chǎn)生的致癌物質(zhì)丙烯酰胺。
TALEN技術(shù)由TALE蛋白DNA結(jié)合域和核酸酶兩部分融合而成,這相當(dāng)于一場觀察員尋找定位、狙擊手攻擊的游戲,TALE蛋白DNA結(jié)合域負責(zé)靶序列的特異性識別,而核酸酶負責(zé)靶位點的切割。
麥當(dāng)勞等快餐企業(yè)的薯條供應(yīng)商辛普洛特的轉(zhuǎn)基因土豆,也于2014年11月得到美國農(nóng)業(yè)部批準(zhǔn),它同樣可以減少土豆擦傷變黑,并在烹飪過程中降低丙烯酰胺的產(chǎn)生。
兩種土豆的品質(zhì)類似,但區(qū)別在于,辛普洛特土豆嵌入了野生土豆中的基因片段,并采用RNA干擾技術(shù)讓負責(zé)編碼特定酶的基因不再表達,Calyxt土豆則只是剔除了土豆本身的基因,沒有插入任何外源基因。
檢測無法發(fā)現(xiàn)Calyxt土豆與傳統(tǒng)土豆的差別,因為,基因組編輯技術(shù)無需引入外源基因,直接可在作物自身基因組上進行操作,與自然突變或物理、化學(xué)誘變的機理一樣,因此,分子檢測無法區(qū)分基因組編輯獲得的植物突變體與常規(guī)突變體。而轉(zhuǎn)基因育種時外源基因的嵌入位置有隨機性,需要大量的篩選來獲取目標(biāo)性狀。
這就是基因組編輯育種不同于轉(zhuǎn)基因育種的重要原因。
那么,前者可以替代轉(zhuǎn)基因育種嗎?
基因組編輯技術(shù)至少現(xiàn)在還不能完全替代傳統(tǒng)轉(zhuǎn)基因技術(shù),比如,因為Bt基因來源自細菌,基因組編輯尚無法實現(xiàn)在作物自身基因組上產(chǎn)生Bt基因。
日本茨城大學(xué)農(nóng)學(xué)院教授刀川(Masashi Tachikawa)介紹,一部分人認(rèn)為基因組編輯育種應(yīng)按非轉(zhuǎn)基因植物對待,其比轉(zhuǎn)基因更天然,環(huán)境風(fēng)險較??;另一部分認(rèn)為基因組編輯對基因組重新配置,同時技術(shù)門檻的降低會加大環(huán)境風(fēng)險,因此需要更加嚴(yán)格。站在中間路線的人則認(rèn)為應(yīng)保持現(xiàn)狀,然后再逐步減輕或加強,而操作精準(zhǔn)度增加并不會降低風(fēng)險。 “我受監(jiān)管嗎?”
美國農(nóng)業(yè)部認(rèn)定Calyxt土豆不在轉(zhuǎn)基因法規(guī)監(jiān)管內(nèi)。2014年8月28日,美國農(nóng)業(yè)部動植物衛(wèi)生檢驗局回復(fù)Calyxt公司咨詢稱,該土豆有別于傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)基因作物,最終產(chǎn)品不含有任何外源的遺傳物質(zhì),農(nóng)業(yè)部對于轉(zhuǎn)基因作物的管理條例不再適用,因此不受相關(guān)條文(即《生物技術(shù)監(jiān)管協(xié)同框架》)管理。
自2011年7月至2014年11月,美國農(nóng)業(yè)部動植物衛(wèi)生檢驗局網(wǎng)站上已有25封來信咨詢,均涉及同一個問題:“我受監(jiān)管嗎?”
早在四年前美國就《新興技術(shù)監(jiān)管和監(jiān)督原則》強調(diào),監(jiān)管要遵循科學(xué),定量和定性考慮效益與成本,如果沒發(fā)現(xiàn)重大的監(jiān)督問題,考慮不予監(jiān)管。
美國農(nóng)業(yè)部海外農(nóng)業(yè)局新技術(shù)與生產(chǎn)方式辦公室副處長彼得里(Mark Petry)對《財經(jīng)》記者表示,在美國,基因組編輯產(chǎn)品是遵循個案分析的原則、以科學(xué)為基礎(chǔ)進行的。與此同時,一些轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品被等同于常規(guī)育種產(chǎn)品對待。
彼得里透露,近期許多業(yè)內(nèi)科學(xué)家建議,監(jiān)管機制應(yīng)該保持一貫性, 如果在無法區(qū)分基因組編輯產(chǎn)品與常規(guī)育種產(chǎn)品的情況下,兩種產(chǎn)品應(yīng)該等同對待。
此外,如果Calyxt土豆要出口,僅僅拿到美國農(nóng)業(yè)部的許可遠不是終點,各個國家的監(jiān)管都需要協(xié)調(diào)。
6月上旬,由美國、英國、阿根廷、中國多個國家和地區(qū)的政府官員、科學(xué)家、產(chǎn)業(yè)人士參加的新育種技術(shù)交流活動接連在菲律賓和中國舉行,其目的即是協(xié)調(diào)各個國家和地區(qū)的基因組編輯育種技術(shù)監(jiān)管。
美國政府已經(jīng)將一些產(chǎn)品的安全評價材料在網(wǎng)絡(luò)上公開,以便各國參考。
歐盟的做法則有些費解,歐盟于1998年批準(zhǔn)Mon 810轉(zhuǎn)基因玉米、1998年批準(zhǔn)了兩個康乃馨生物技術(shù)品種后,沒再批準(zhǔn)新的栽培申請。如今主要的生物技術(shù)公司退出了歐盟,先正達公司停止在歐洲的基因工程項目,孟山都從歐盟撤走所有栽培檔案。如果將基因組編輯育種技術(shù)納入轉(zhuǎn)基因育種范疇,那么這一技術(shù)在歐盟將又一次陷入絕境。
歐洲食品安全局(EFSA)轉(zhuǎn)基因生物(GMO)小組成員約內(nèi)斯(Huw D Jones)在北京上述交流活動中透露,歐盟正在考慮這一問題,2015年夏季之前完成轉(zhuǎn)基因生物體定義的法律審查,秋季將提交最終草案給成員國評審,希望在年底之前發(fā)表涵蓋現(xiàn)有新育種技術(shù)的指南。他本人表示,如果產(chǎn)品中不再有重組DNA,且基因組編輯無法與自然突變區(qū)分的話,那么不應(yīng)納入已定義的轉(zhuǎn)基因育種范疇。
阿根廷的做法接近美國。阿根廷國家農(nóng)業(yè)生物技術(shù)咨詢委員會執(zhí)行主任、農(nóng)畜漁業(yè)部生物技術(shù)主任萊馬(Martin Lema)介紹,只要最終產(chǎn)品不含外源基因,則不納入轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品的監(jiān)管范疇。
在日本,申請基因組編輯育種技術(shù)品種須在種植以及用于食品和飼料之前咨詢主管部門,并請其裁決最終產(chǎn)品是否納入監(jiān)管。 中國的政策選擇
中國并非旁觀者。以中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育研究所研究員高彩霞等人為代表,中國已經(jīng)在基因組編輯的小麥育種上做了出色的工作。
白粉病是小麥的世界性病害,小麥中的致病基因在其A、B、D基因組上各有一個拷貝。高彩霞與中國科學(xué)院微生物研究所研究員邱金龍合作利用TALEN技術(shù),在六倍體小麥中對該基因的3個拷貝同時進行了突變,獲得對白粉病具有廣譜抗性的小麥材料。該研究結(jié)果于去年7月發(fā)表在權(quán)威生物技術(shù)期刊《自然-生物技術(shù)》在線版。
需要注意的是,這種抗白粉病小麥很難通過雜交育種獲得,因為雜交育種利用的是自然突變產(chǎn)生的植株,而六倍體小麥很難發(fā)生3個拷貝同時突變。同樣,傳統(tǒng)轉(zhuǎn)基因技術(shù)也不容易實現(xiàn),因為轉(zhuǎn)基因技術(shù)具有插入的隨機性,做不到在特定基因上的插入,而六倍體的篩選工作量是無窮大的。
高彩霞還利用基因組編輯技術(shù)研發(fā)了一種帶有香味的水稻。不過,這些成果都還沒有應(yīng)用在商業(yè)生產(chǎn)中,因為農(nóng)業(yè)部尚未有明確說法。
中國在農(nóng)業(yè)生物技術(shù)政策制定上是有深痛教訓(xùn)的。作為中國轉(zhuǎn)基因法規(guī)的主要起草人之一,中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護研究所生物安全研究中心主任彭于發(fā)認(rèn)為,目前看中國轉(zhuǎn)基因政策采取的防守策略并不成功,亟須改進。
國務(wù)院頒發(fā)的《農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物安全管理條例》(下稱《轉(zhuǎn)基因管理條例》)于2001年5月。當(dāng)時國內(nèi)在該領(lǐng)域的研發(fā)相對落后,于是中國采取了一個防守策略,即設(shè)置高門檻,讓國外產(chǎn)品進來時,額外增加很多程序。
結(jié)果出乎意料,按照彭于發(fā)的講法就是,“外面的沒擋住,里面的沒起來”。以大豆為例,中國沒擋住進口,自己的轉(zhuǎn)基因大豆也沒發(fā)展起來。因為設(shè)置高門檻后,沒有一個中國的企業(yè)和研究院所能達到這樣的高標(biāo)準(zhǔn)。
此外,還在客觀上造成“能試(驗)不能用,許吃不許種”現(xiàn)象,因為最后不允許種,投資者沒有獲得效益,至今只有大北農(nóng)集團等少數(shù)企業(yè)開始作為。
對于基因組編輯育種技術(shù),彭于發(fā)建議,其一,要避免“轉(zhuǎn)基因”字眼引來的公眾輿論壓力,建議采用“精準(zhǔn)育種技術(shù)”或“先進育種技術(shù)”概念;其二,因為檢測不到外源基因,大量的新產(chǎn)品不應(yīng)作為轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品來管理;其三,中國需要一個簡化的合理程序。
關(guān)鍵詞:海洋生物技術(shù) 本科院校 專業(yè)建設(shè) 課程建設(shè)
海洋生物技術(shù)作為一個新的學(xué)科領(lǐng)域已明確被定義為“運用海洋生物學(xué)與工程學(xué)的原理和方法,利用海洋生物或生物代謝過程,生產(chǎn)有用物質(zhì)或定向改良海洋生物遺傳特性所形成的高技術(shù)” [1]。近年來,隨著對海洋生物多樣性特征認(rèn)識的不斷深入,海洋生物資源多層面的開發(fā)利用極大地促進了海洋生物技術(shù)研究與應(yīng)用的迅速發(fā)展。
一、海洋生物技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀
為了適應(yīng)這種快速發(fā)展的形勢,美國、日本、澳大利亞等發(fā)達國家先后制定了國家發(fā)展計劃,把海洋生物技術(shù)研究確定為21世紀(jì)優(yōu)先發(fā)展的領(lǐng)域。1996年,中國也非常及時地將海洋生物技術(shù)納入國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃(863計劃),標(biāo)志著我國海洋生物技術(shù)走向了新的階段。
海洋生物技術(shù)作為一個全新的學(xué)科,具有巨大的應(yīng)用價值和潛力,已成為世界各國競相發(fā)展高新技術(shù)的重要戰(zhàn)略組成部分,并沿著三個應(yīng)用方向迅速發(fā)展。一是海洋生物養(yǎng)殖技術(shù),目標(biāo)是通過海洋生物技術(shù)實現(xiàn)種質(zhì)保存、優(yōu)良品種培育、病害防治和規(guī)模化生產(chǎn)等方面的跨越式發(fā)展;二是海洋天然產(chǎn)物開發(fā),目標(biāo)是探索開發(fā)高附加值的海洋新資源,促進功能特殊的海洋生物活性物質(zhì)和海洋新藥的產(chǎn)業(yè)化開發(fā);三是海洋環(huán)境保護,其目標(biāo)是通過海洋生物修復(fù)技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用,保證海洋環(huán)境的可持續(xù)利用和可持續(xù)發(fā)展。
二、全國涉海類大學(xué)及海洋類專業(yè)開設(shè)情況
數(shù)據(jù)顯示,截止到2010年6月,我國的高校已經(jīng)超過2000所,其中本科院校792所[2],但是縱觀全國的高校中,直接跟海洋關(guān)聯(lián)比較緊密的僅有為數(shù)不多的幾所:中國海洋大學(xué),廣東海洋大學(xué),上海海洋大學(xué),大連海洋大學(xué),浙江海洋學(xué)院等。據(jù)統(tǒng)計,開設(shè)有海洋類專業(yè)的高等院校也只有三十幾所,包括:中國海洋大學(xué)、廈門大學(xué)、上海海洋大學(xué)、廣東海洋大學(xué)、中國地質(zhì)大學(xué)(北京)、大連海洋大學(xué)、揚州大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)(威海)等,所占的比例尚不到13%[3]。
三、海洋生物技術(shù)專業(yè)建設(shè)的必要性
首先,海洋生物技術(shù)是推動海洋產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵因素。海洋生物技術(shù)是一個新興的高新技術(shù)領(lǐng)域,研究的范圍非常廣泛,涉及到海洋生物的分子遺傳學(xué)、微生物學(xué)、細胞生物學(xué)、發(fā)育生物學(xué)、生殖生物學(xué)、基因工程學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)、生物化學(xué)和海洋生態(tài)學(xué)等。雖然在過去的幾年里,我國在海洋生物技術(shù)方面取得了一些成績,但總的來說,我國海洋生物技術(shù)力量分散,研究的力度不均勻,在運用基因工程技術(shù)和蛋白質(zhì)組學(xué)等現(xiàn)代生物技術(shù)對海洋生物進行研究開發(fā)方面還比較落后?;诖?,我們需要進一步加大海洋生物技術(shù)的投入,使我國的研究水平能達到國際領(lǐng)先水平。
其次,海洋生物技術(shù)人才缺口嚴(yán)重,加大人才的培養(yǎng)是有效發(fā)展海洋經(jīng)濟的保障。統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示,在歐美等發(fā)達國家的海洋經(jīng)濟發(fā)展中,科學(xué)技術(shù)因素的貢獻率已達到80%左右,我國尚不足30%[3]。隨著海洋開發(fā)上升為國家戰(zhàn)略,對海洋技術(shù)人才的需求也日益迫切。在全球海洋大開發(fā)的背景下,優(yōu)化專業(yè)結(jié)構(gòu)、增設(shè)海洋生物技術(shù)專業(yè),為社會輸送大批高質(zhì)量的海洋類研究型人才是緩解目前供需矛盾的有效途徑。
再次,建設(shè)海洋生物技術(shù)專業(yè)是服務(wù)地方經(jīng)濟,提升地方高校競爭力的有效舉措。目前,以《江蘇沿海地區(qū)發(fā)展規(guī)劃》通過國務(wù)院審議為標(biāo)志,江蘇沿海省域發(fā)展規(guī)劃躍升為國家戰(zhàn)略,使江蘇沿海發(fā)展站在了新的歷史起點上[4]。我校地處江蘇省鹽城市,鹽城市沿海海域是中國唯一無赤潮的內(nèi)海水域。隨著江蘇省和鹽城市沿海大開發(fā)的深入開展,對海洋人才的需求也越來越強烈。在這種背景下,充分發(fā)揮我校的地域優(yōu)勢,建設(shè)海洋生物技術(shù)特色專業(yè)是服務(wù)地方海洋經(jīng)濟發(fā)展和提升我校競爭力的有效途徑。
四、專業(yè)建設(shè)定位
在海洋生物技術(shù)專業(yè)建設(shè)中,最重要的是人才培養(yǎng)目標(biāo)。我們在定位人才培養(yǎng)目標(biāo)時,確立了人才培養(yǎng)應(yīng)主動適應(yīng)我國經(jīng)濟建設(shè)和社會發(fā)展需要的思想,重點在于應(yīng)用型人才的培養(yǎng),特別是具有創(chuàng)新意識和科研能力人才的培養(yǎng)。即:具備海洋生物技術(shù)專業(yè)知識,能在海洋生物學(xué)的基礎(chǔ)理論研究、海洋生物資源調(diào)查、海洋環(huán)境保護、海洋藥物、海洋天然活性物質(zhì)開發(fā)等領(lǐng)域從事科學(xué)研究、教學(xué)與管理工作、服務(wù)第一線的海洋生物技術(shù)應(yīng)用型及高技能型人才。
五、我校海洋生物技術(shù)專業(yè)建設(shè)的措施
盡管我校海洋生物技術(shù)專業(yè)面臨許多問題,但為了適應(yīng)沿海大開發(fā)對海洋科技人才的需求,充分發(fā)揮地域優(yōu)勢,將該專業(yè)辦得有特色、有質(zhì)量, 已經(jīng)成為我們工作的核心,為此,我們將采取以下幾個方面的措施來強化專業(yè)建設(shè)。
(一)注重專業(yè)內(nèi)涵建設(shè),構(gòu)建多樣化的人才培養(yǎng)模式
根據(jù)該專業(yè)的特殊性,采用多視角構(gòu)建多樣化的人才培養(yǎng)模式,縱向拓寬專業(yè)內(nèi)涵、橫向拓寬專業(yè)口徑,實行開放的、多樣化的、突出個性的培養(yǎng)模式,基礎(chǔ)教育、專業(yè)教育、實踐教育三者有機結(jié)合。第一,在低年級時注重基礎(chǔ)課程的建設(shè),在高年級時將海洋生物技術(shù)最前沿的科研成果引入教學(xué)內(nèi)容,讓學(xué)生及時掌握該專業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀和未來發(fā)展趨勢。第二,鼓勵學(xué)有余力的學(xué)生跨學(xué)科、跨專業(yè)修讀第二學(xué)位。第三,加強校外合作,實行校校和校企共同培養(yǎng)人才的辦學(xué)模式,積極與著名的涉海類大學(xué)和科研院所交流合作,并對學(xué)生進行聯(lián)合培養(yǎng),提高辦學(xué)水平。
在專業(yè)教育的基礎(chǔ)上,我們也注重素質(zhì)教育,鼓勵學(xué)生積極參與第二課堂活動,如:讀書節(jié)活動、青春風(fēng)采大賽、音詩畫朗誦比賽、生態(tài)美環(huán)保服飾大賽、通訊報道比賽等。鍛煉學(xué)生接觸社會、服務(wù)社會的能力,提高學(xué)生的綜合素質(zhì),有助于培養(yǎng)德智體美全面發(fā)展的應(yīng)用型專門人才。
(二)優(yōu)化課程體系,改革教學(xué)方法和教學(xué)手段
課程體系是實現(xiàn)專業(yè)建設(shè)目標(biāo),構(gòu)建學(xué)生知識結(jié)構(gòu)的重要環(huán)節(jié),制定科學(xué)合理的課程體系具有非常重要的意義。為此,我們具體從下面幾個方面來建設(shè)課程體系。首先是公共基礎(chǔ)課,包括外語、計算機基礎(chǔ)、數(shù)學(xué)等;其次是專業(yè)基礎(chǔ)課,包括分子遺傳學(xué)、微生物學(xué)、動物學(xué)、植物學(xué)、生物化學(xué)、細胞生物學(xué)等;再次是專業(yè)課程,包括海洋生物技術(shù)、海洋生態(tài)學(xué)、海洋藥物學(xué)、發(fā)育生物學(xué)、水化學(xué)與水質(zhì)管理、特種水產(chǎn)經(jīng)濟動物增養(yǎng)殖學(xué)等,專業(yè)課程的開設(shè)豐富了學(xué)生們的知識面和視野。在課程內(nèi)容方面,大量吸收當(dāng)今科技發(fā)展的新成果,壓縮了理論課時,增加應(yīng)用型課程和實踐技能課的比例。
改革教學(xué)方法和教學(xué)手段是建設(shè)特色新專業(yè)的保障。在新專業(yè)的建設(shè)中我們要更新教育觀念,改善教學(xué)方法:確立以學(xué)生為主體的教育理念,始終把學(xué)生放在第一位,結(jié)合各門課程的實際情況,采取靈活多樣的啟發(fā)式、互動式、去育苗場和養(yǎng)殖場進行現(xiàn)場教學(xué)等教學(xué)方法以活躍課堂,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)潛力,培養(yǎng)他們舉一反三的創(chuàng)新能力;積極開拓雙語教學(xué),鼓勵學(xué)生養(yǎng)成查閱外文文獻和閱讀外文原版教材的習(xí)慣,實時了解國外海洋生物技術(shù)發(fā)展的最新成果,做到與世界接軌。在教學(xué)手段上,要充分利用教室多媒體,在抽象的理論知識講授中多插入圖片、動畫和影音,做到圖文并茂,幫助學(xué)生理解,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,做到“教”和“學(xué)”的統(tǒng)一,改善教學(xué)效果。
(三) 建設(shè)師資隊伍, 樹立人才強校、強專業(yè)的觀念
人才是學(xué)校發(fā)展的基石, 是專業(yè)建設(shè)的保證。首先,加大對在職師資的培養(yǎng)力度,組建海洋生物技術(shù)專業(yè)的高水平教學(xué)團隊,提升該專業(yè)的競爭實力,例如:我院每年暑假都有計劃地組織教師到企業(yè)生產(chǎn)一線掛職鍛煉,參加企業(yè)的生產(chǎn)和研究活動,一方面可以培養(yǎng)教師的實踐經(jīng)驗,另一方面也可以明確企業(yè)對人才的具體要求,及時修訂培養(yǎng)方案和培養(yǎng)目標(biāo),做到專業(yè)建設(shè)跟社會需求的緊密結(jié)合,使人才培養(yǎng)與學(xué)生就業(yè)能夠形成良性互動。其次,對專業(yè)核心課程成立教師負責(zé)人制,由專門的教師負責(zé)提前制定教學(xué)計劃,全程跟蹤教學(xué)過程,發(fā)現(xiàn)問題及時調(diào)整課程體系;鼓勵教師根據(jù)科研成果和教學(xué)經(jīng)驗,編寫符合我校專業(yè)特色的教案和教材,提高教學(xué)水平。再次,要根據(jù)學(xué)科發(fā)展和專業(yè)建設(shè)的需要, 不斷加大優(yōu)秀人才的引進,逐步形成一批海洋生物技術(shù)專業(yè)的帶頭人物;并且積極挖掘校外資源,聘請海洋生物領(lǐng)域的知名專家和學(xué)者參與我校海洋生物技術(shù)專業(yè)的建設(shè)過程。
(四) 強化專業(yè)實踐教學(xué), 實行產(chǎn)學(xué)研合作教育
產(chǎn)學(xué)研合作教育是高校推行實踐教學(xué)的重要途徑。教學(xué)實習(xí)是學(xué)生將學(xué)到的理論知識應(yīng)用到生產(chǎn)實踐,從而將知識轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力的一個非常重要的環(huán)節(jié)。第一,要搞好校企聯(lián)合,調(diào)動企業(yè)的積極性,建立長期聯(lián)系。比如,我校已與鹽城大豐海洋生物產(chǎn)業(yè)科技園進行了合作,作為我校海洋生物技術(shù)專業(yè)的教學(xué)實習(xí)基地。在海洋生物的生物周期內(nèi)安排學(xué)生進行為期5-7個月的實習(xí),鼓勵學(xué)生將實習(xí)中發(fā)現(xiàn)的問題轉(zhuǎn)化為研究課題,提高學(xué)生解決實際問題的能力。第二,要實行科研與教學(xué)有機結(jié)合的方式,以科研成果豐富教學(xué)內(nèi)容, 以科研方向完善專業(yè)建設(shè)目標(biāo),積極探索研究成果服務(wù)地方經(jīng)濟的模式,加速沿海大開發(fā)的進程,形成“以科研優(yōu)化生產(chǎn)、生產(chǎn)支持科研、科研促進教學(xué)”的理想局面,突出專業(yè)特色。第三,搭建科研平臺,鼓勵學(xué)生參與科研過程。一方面, 指導(dǎo)他們申請省級和校級海洋生物技術(shù)領(lǐng)域的大學(xué)生實踐創(chuàng)新項目,鼓勵他們積極參加大學(xué)生創(chuàng)業(yè)大賽,讓學(xué)生親身參與科研項目選題、申請、開展、結(jié)項的整個過程,提高學(xué)生參加科學(xué)研究的興趣和能動性。另一方面,鼓勵學(xué)生積極參與到教師的科研項目中,實行導(dǎo)師負責(zé)制,在導(dǎo)師的指導(dǎo)下,對學(xué)生進行文獻閱讀、實驗設(shè)計、實驗技術(shù)等方面的鍛煉。
海洋生物技術(shù)專業(yè)的建設(shè)是一個復(fù)雜的工程,目前尚處于摸索階段,辦學(xué)經(jīng)驗不足,專業(yè)建設(shè)經(jīng)費比較缺乏,教育質(zhì)量與國內(nèi)外的涉海類大學(xué)之間也存在較大差距,辦學(xué)水平和規(guī)模也有待于進一步加強。我校要辦好這個專業(yè)還有很長的路要走,專業(yè)目標(biāo)也要隨著社會需求的變化做相應(yīng)的調(diào)整,只有這樣才能形成專業(yè)特色,提高人才培養(yǎng)的質(zhì)量,從而提升學(xué)校的競爭力。
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人體內(nèi)的微生物很可能掌握著開啟新一代醫(yī)學(xué)和藥物進展的鑰匙。這些寄居在我們體內(nèi)的小東西在基因上和人有很強的關(guān)聯(lián)。研究表明,相對于人體內(nèi)每一個基因,微生物內(nèi)部有100個對應(yīng)的基因。它們對人體的消化代謝、免疫和營養(yǎng)供給提供不可忽略的幫助,因此微生物也被稱為人體的第二套基因。
這也是Second Genome得名的原因,作為首批將微生物組科學(xué)轉(zhuǎn)化為新型治療方式的公司之一,Second Genome通過獨有的微生物藥物發(fā)現(xiàn)平臺來探索新的治療方式,目前已研發(fā)出候選藥物。
Second Genome公司開發(fā)了一對一的微生物組調(diào)節(jié)藥物發(fā)現(xiàn)平臺,該平臺用于鑒定新的靶向物質(zhì)和藥物。該方法建立在了解人體內(nèi)微生物的組成與功能的基礎(chǔ)上,通過比較它們在正常人與病患間的差異,研究人員能夠找到與人類疾病相關(guān)的蛋白質(zhì)、肽類和代謝物等新型生物標(biāo)志物。將這些微生物信息與藥物相結(jié)合,從而開發(fā)出微生物相關(guān)疾病的創(chuàng)新療法。
該平臺可以用于分析不同分子、多肽在腸道疾病以及腸道微環(huán)境中的作用,篩選新的藥物分子來治療疾病。通過微生物與宿主之間的相互作用以及該藥物在疾病發(fā)展過程中的作用綜合篩選候選藥物。公司的數(shù)據(jù)分析技術(shù)能夠識別影響疾病的微生物和微生物組標(biāo)志物,保障了公司能快速選擇合適的治療方案治療微生物相關(guān)疾病。
利用藥物發(fā)現(xiàn)平臺,該公司研發(fā)出的SGM-1019藥物,是一種微生物介導(dǎo)的靶向小分子抑制劑,治療潰瘍性結(jié)腸炎引起的發(fā)炎和疼痛。該產(chǎn)品已完成Ⅰ期雙盲試驗,且在試驗中并沒有顯著的不良反應(yīng),耐受性良好。
實際上,微生物組是許多代謝性疾?。òǚ逝职Y和Ⅱ型糖尿病)發(fā)展的原因。近年來肥胖癥和相關(guān)代謝疾病患者迅速增加,每5個美國人中就有1個病例。有研究表明,微生物組是代謝過程的核心,并重新定義了這種疾病以及研究方式,最近的微生物組移植研究已經(jīng)證明,引入特定微生物可以使得宿主的體重增加或減少,這表明微生物組是用于治療肥胖的潛力治療方法來源。
近10年來,由于海洋在沿海國家可持續(xù)發(fā)展中的戰(zhàn)略地位日益突出,以及人類對海洋環(huán)境特殊性和海洋生物多樣性特征的認(rèn)識不斷深入,海洋生物資源多層面的開發(fā)利用極大地促進了海洋生物技術(shù)研究與應(yīng)用的迅速發(fā)展。1989年首屆國際海洋生物技術(shù)大會(以下簡稱MPS大會)在日本召開時僅有幾十人參加,而1997年第四屆IMBC大會在意大利召開時參加入數(shù)達1000多人?,F(xiàn)在IMBC會議已成為全球海洋生物技術(shù)發(fā)展的重要標(biāo)志,出現(xiàn)了火紅的局面?!禝MBC2000》在澳大利亞剛剛開過,《IMBC2003》的籌備工作在日本已經(jīng)開始,以色列為了舉辦們《IMBC2006》早早作了宣傳,并爭到了舉辦權(quán)。每3年一屆的IMBC不僅吸引了眾多高水平的專家學(xué)者前往展示與交流研究成果,探討新的研究發(fā)展方向,同時也極大地推動了區(qū)域海洋生物技術(shù)研究的發(fā)展進程。在各大洲,先后成立了區(qū)域性學(xué)術(shù)交流組織,如亞太海洋生物技術(shù)學(xué)會、歐洲海洋生物技術(shù)學(xué)會和泛美海洋生物技術(shù)協(xié)會等。各國還組建了一批研究中心,其中比較著名的為美國馬里蘭大學(xué)海洋生物技術(shù)中心、加州大學(xué)圣地亞哥分校海洋生物技術(shù)和環(huán)境中心,康州大學(xué)海洋生物技術(shù)中心,挪威貝爾根大學(xué)海洋分子生物學(xué)國際研究中心和日本海洋生物技術(shù)研究所等。這些學(xué)術(shù)組織或研究中心不斷舉辦各種專題研討會或工作組會議研究討論富有區(qū)域特色的海洋生物技術(shù)問題。1998年在歐洲海洋生物技術(shù)學(xué)會、日本海洋生物技術(shù)學(xué)會和泛美海洋生物技術(shù)協(xié)會的支持下,原《海洋生物技術(shù)雜志》與《分子海洋生物學(xué)和生物技術(shù)》合刊為《海洋生物技術(shù)》學(xué)報(以下簡稱MBT),現(xiàn)在它已成為一份具有權(quán)威性的國際刊物。海洋生物技術(shù)作為一個新的學(xué)科領(lǐng)域已明確被定義為“海洋生命的分子生物學(xué)如細胞生物學(xué)及其它的技術(shù)應(yīng)用”。
為了適應(yīng)這種快速發(fā)展的形勢,美國、日本、澳大利亞等發(fā)達國家先后制定了國家發(fā)展計劃,把海洋生物技術(shù)研究確定為21世紀(jì)優(yōu)先發(fā)展領(lǐng)域。1996年,中國也不失時機地將海洋生物技術(shù)納入國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃(863計劃),為今后的發(fā)展打下了基礎(chǔ)。不言而喻,迄今海洋生物技術(shù)不僅成為海洋科學(xué)與生物技術(shù)交叉發(fā)展起來的全新研究領(lǐng)域,同時,也是21世紀(jì)世界各國科學(xué)技術(shù)發(fā)展的重要內(nèi)容并將顯示出強勁的發(fā)展勢頭和巨大應(yīng)用潛力。
1.發(fā)展特點
表1和表2列出的資料大體反映了當(dāng)前海洋生物技術(shù)研究發(fā)展的主要特點。
1.1加強基礎(chǔ)生物學(xué)研究是促進海洋生物技術(shù)研究發(fā)展的重要基石
海洋生物技術(shù)涉及到海洋生物的分子生物學(xué)、細胞生物學(xué)、發(fā)育生物學(xué)、生殖生物學(xué)、遺傳學(xué)、生物化學(xué)、微生物學(xué),乃至生物多樣性和海洋生態(tài)學(xué)等廣泛內(nèi)容,為了使其發(fā)展有一個堅實的基礎(chǔ),研究者非常重視相關(guān)的基礎(chǔ)研究。在《IMBC2000》會議期間,當(dāng)本文作者詢問一位資深的與會者:本次會議的主要進步是什么?他毫不猶豫的回答:分子生物學(xué)水平的研究成果增多了。事實確實如此。近期的研究成果統(tǒng)計表明,海洋生物技術(shù)的基礎(chǔ)研究更側(cè)重于分子水平的研究,如基因表達、分子克隆、基因組學(xué)、分子標(biāo)記、海洋生物分子、物質(zhì)活性及其化合物等。這些具有導(dǎo)向性的基礎(chǔ)研究,對今后的發(fā)展將有重要影。
1.2推動傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)是海洋生物技術(shù)應(yīng)用的主要方面
目前,應(yīng)用海洋生物技術(shù)推動海洋產(chǎn)業(yè)發(fā)展主要聚焦在水產(chǎn)養(yǎng)殖和海洋天然產(chǎn)物開發(fā)兩個方面,這也是海洋生物技術(shù)研究發(fā)展勢頭強勁。充滿活力的原因所在。在水產(chǎn)養(yǎng)殖方面,提高重要養(yǎng)殖種類的繁殖、發(fā)育、生長和健康狀況,特別是在培育品種的優(yōu)良性狀、提高抗病能力方面已取得令人鼓舞的進步,如轉(zhuǎn)生長激素基因魚的培育、貝類多倍體育苗、魚類和甲殼類性別控制、疾病檢測與防治、DNA疫苗和營養(yǎng)增強等;在海洋天然產(chǎn)物開發(fā)方面,利用生物技術(shù)的最新原理和方法開發(fā)分離海洋生物的活性物質(zhì)、測定分子組成和結(jié)構(gòu)及生物合成方式、檢驗生物活性等,已明顯地促進了海洋新藥、酶、高分子材料、診斷試劑等新一代生物制品和化學(xué)品的產(chǎn)業(yè)化開發(fā)。
表1近期IMBC大會研討的主要內(nèi)容
表2近期IMBC大會和《MarineBiotechnology》學(xué)報論文統(tǒng)計表
1.3保證海洋環(huán)境可持續(xù)利用是海洋生物技術(shù)研究應(yīng)用的另一個重要方面
利用生物技術(shù)保護海洋環(huán)境、治理污染,使海洋生態(tài)系統(tǒng)生物生產(chǎn)過程更加有效是一個相對比較新的應(yīng)用發(fā)展領(lǐng)域,因此,無論是從技術(shù)開發(fā),還是產(chǎn)業(yè)發(fā)展的角度看,它都有巨大的潛力有待挖掘出來。目前已涉及到的研究主要包括生物修復(fù)(如生物降解和富集、固定有毒物質(zhì)技術(shù)等)、防生物附著、生態(tài)毒理、環(huán)境適應(yīng)和共生等。有關(guān)國家把“生物修復(fù)”作為海洋生態(tài)環(huán)境保護及其產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要生物工程手段,美國和加拿大聯(lián)合制定了海洋環(huán)境生物修復(fù)計劃,推動該技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展。
1.4與海洋生物技術(shù)發(fā)展有關(guān)的海洋政策始終是公眾關(guān)注的問題
其中海洋生物技術(shù)的發(fā)展策略、海洋生物技術(shù)的專利保護、海洋生物技術(shù)對水產(chǎn)養(yǎng)殖發(fā)展的重要性、轉(zhuǎn)基因種類的安全性及控制問題、海洋生物技術(shù)與生物多樣性關(guān)系以及海洋環(huán)境保護等方面的政策、法規(guī)的制定與實施倍受關(guān)注。
2.重點發(fā)展領(lǐng)域
當(dāng)前,國際海洋生物技術(shù)的重點研究發(fā)展領(lǐng)域主要包括如下幾個方面:
2.1發(fā)育與生殖生物學(xué)基礎(chǔ)
弄清海洋生物胚胎發(fā)育、變態(tài)、成熟及繁殖各個環(huán)節(jié)的生理過程及其分子調(diào)控機理,不僅對于闡明海洋生物生長、發(fā)育與生殖的分子調(diào)控規(guī)律具有重要科學(xué)意義,而且對于應(yīng)用生物技術(shù)手段,促進某種生物的生長發(fā)育及調(diào)控其生殖活動,提高水產(chǎn)養(yǎng)殖的質(zhì)量和產(chǎn)量具有重要應(yīng)用價值。因此,這方面的研究是近年來海洋生物技術(shù)領(lǐng)域的研究重點之一。主要包括:生長激素、生長因子、甲狀腺激素受體、促性腺激素、促性腺激素釋放激素、生長一催乳激素、滲透壓調(diào)節(jié)激素、生殖抑制因子、卵母細胞最后成熟誘導(dǎo)因子、性別決定因子和性別特異基因等激素和調(diào)節(jié)因子的基因鑒定、克隆及表達分析,以及魚類胚胎于細胞培養(yǎng)及定向分化等。
2.2基因組學(xué)與基因轉(zhuǎn)移
隨著全球性基因組計劃尤其是人類基因組計劃的實施,各種生物的結(jié)構(gòu)基因組和功能基因組研究成為生命科學(xué)的重點研究內(nèi)容,海洋生物的基因組研究,特別是功能基因組學(xué)研究自然成為海洋生物學(xué)工作者研究的新熱點。目前的研究重點是對有代表性的海洋生物(包括魚、蝦、貝及病原微生物和病毒)基因組進行全序列測定,同時進行特定功能基因,如藥物基因、酶基因、激素多肽基因、抗病基因和耐鹽基因等的克隆和功能分析。在此基礎(chǔ)上,基因轉(zhuǎn)移作為海洋生物遺傳改良、培育快速生長和抗逆優(yōu)良品種的有效技術(shù)手段,已成為該領(lǐng)域應(yīng)用技術(shù)研究發(fā)展的重點。近幾年研究重點集中在目標(biāo)基因篩選,如抗病基因、胰島素樣生長因子基因及綠色熒光蛋白基因等作為目標(biāo)基因;大批量、高效轉(zhuǎn)基因方法也是基因轉(zhuǎn)移研究的重點方面,除傳統(tǒng)的顯微注射法、基因槍法和攜帶法外,目前已發(fā)展了逆轉(zhuǎn)錄病毒介導(dǎo)法,電穿孔法,轉(zhuǎn)座子介導(dǎo)法及胚胎細胞介導(dǎo)法等。
2.3病原生物學(xué)與免疫
隨著海洋環(huán)境逐漸惡化和海水養(yǎng)殖的規(guī)模化發(fā)展,病害問題已成為制約世界海水養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展的瓶頸因子之一。開展病原生物(如細菌、病毒等)致病機理、傳播途徑及其與宿主之間相互作用的研究,是研制有效防治技術(shù)的基礎(chǔ);同時,開展海水養(yǎng)殖生物分子免疫學(xué)和免疫遺傳學(xué)的研究,弄清海水魚、蝦、貝類的免疫機制對于培育抗病養(yǎng)殖品種、有效防治養(yǎng)殖病害的發(fā)生具有重要意義。因此,病原生物學(xué)與免疫已成為當(dāng)前海洋生物技術(shù)的重點研究領(lǐng)域之一,重點是病原微生物致病相關(guān)基因、海洋生物抗病相關(guān)基因的篩選、克隆,海洋無脊椎動物細胞系的建立、海洋生物免疫機制的探討、DNA疫苗研制等。
2.4生物活性及其產(chǎn)物
海洋生物活性物質(zhì)的分離與利用是當(dāng)今海洋生物技術(shù)的又一研究熱點?,F(xiàn)人研究表明,各種海洋生物中都廣泛存在獨特的化合物,用來保護自己生存于海洋中。來自不同海洋生物的活性物質(zhì)在生物醫(yī)學(xué)及疾病防治上顯示出巨大的應(yīng)用潛力,如海綿是分離天然藥物的重要資源。另外,有一些海洋微生物具有耐高溫或低溫、耐高壓、耐高鹽和財?shù)蜖I養(yǎng)的功能,研究開發(fā)利用這些具特殊功能的海洋極端生物可能獲得陸地上無法得到的新的天然產(chǎn)物,因而,對極端生物研究也成為近年來海洋生物技術(shù)研究的重點方面。這一領(lǐng)域的研究重點包括抗腫瘤藥物、工業(yè)酶及其它特殊用途酶類、極端微生物定功能基因的篩選、抗微生物活性物質(zhì)、抗生殖藥物、免疫增強物質(zhì)、抗氧化劑及產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)等。
2.5海洋環(huán)境生物技術(shù)
該領(lǐng)域的研究重點是海洋生物修復(fù)技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用。生物修復(fù)技術(shù)是比生物降解含義更為廣泛,又以生物降解為重點的海洋環(huán)境生物技術(shù)。其方法包括利用活有機體、或其制作產(chǎn)品降解污染物,減少毒性或轉(zhuǎn)化為無毒產(chǎn)品,富集和固定有毒物質(zhì)(包括重金屬等),大尺度的生物修復(fù)還包括生態(tài)系統(tǒng)中的生態(tài)調(diào)控等。應(yīng)用領(lǐng)域包括水產(chǎn)規(guī)模化養(yǎng)殖和工廠化養(yǎng)殖、石油污染、重金屬污染、城市排污以及海洋其他廢物(水)處理等。目前,微生物對環(huán)境反應(yīng)的動力學(xué)機制、降解過程的生化機理、生物傳感器、海洋微生物之間以及與其它生物之間的共生關(guān)系和互利機制,抗附著物質(zhì)的分離純化等是該領(lǐng)域的重要研究內(nèi)容。
3.前沿領(lǐng)域的最新研究進展
3.1發(fā)育與生殖調(diào)控
應(yīng)用GIH(性腺抑制激素)和GSH(性腺刺激激素)等激素調(diào)控甲殼類動物成熟和繁殖的技術(shù)[1],研究了甲狀腺激素在金紹生長和發(fā)育中的調(diào)控作用,發(fā)現(xiàn)甲狀腺激素受體mRNA水平在大腦中最高,在肌肉中最低,而在肝、腎和鰓中表達水平中等,表明甲狀腺素受體在成體金銀腦中起著重要作用[1],對海鞘的同源框(Homeobox)基因進行了鑒定,分離到30個同源框基因[1],建立了青鳉的同源框(Homeobox)基因[1],建立了青鳉胚胎干細胞系并通過細胞移植獲得了嵌合體青鳉[1],建立了虹鱒原始生殖細胞培養(yǎng)物并分離出Vasa基因[2],進行斑節(jié)對蝦生殖抑制激素的分離與鑒定[2],應(yīng)用受體介導(dǎo)法篩選GnRH類似物,用于魚類繁殖[2],建立了海綿細胞培養(yǎng)技術(shù),用于進行藥物篩選[2],建立了將海膽胚胎作為研究基因表達的模式系統(tǒng)[2],通過基因轉(zhuǎn)移開展了海膽胚胎工程的研究[2],研究了人葡糖轉(zhuǎn)移酶和大鼠已糖激酶cDNA在虹鱒胚胎中的表達[3],建立了通過細胞周期蛋白依賴的激酶活性測定海水魚苗細胞增殖速率的方法[3],研究了幾丁質(zhì)酶基因在斑節(jié)對蝦蛻皮過程中的表達[4],從海參分離出同源框基因,并進行了序列的測定[4]。
3.2功能基因克隆
建立了牙鲆肝臟和脾臟mRNA的表達序列標(biāo)志,從深海一種耐壓細菌中分離到壓力調(diào)節(jié)的操縱子,從大西洋鮭分離到雌激素受體和甲狀腺素受體基因,從挪威對蝦中分離到性腺抑制激素基因[1];將DNA微陣列技術(shù)在海綿細胞培養(yǎng)上進行了應(yīng)用,構(gòu)建了班節(jié)對蝦遺傳連鎖圖譜,建立了海洋紅藻EST,從海星卵母細胞中分離出成熟蛋白酶體的催化亞基,初步表明硬骨頭魚類IGF-I原E一肽具有抗腫瘤作用[2];構(gòu)建了海洋酵母De—baryomyceshansenii的質(zhì)粒載體,從鯉魚血清中分離純化出蛋白酶抑制劑,從蘭蟹血細胞中分離到一種抗菌肽樣物質(zhì),從紅鮑分離到一種肌動蛋白啟動子,發(fā)現(xiàn)依賴于細胞周期的激酶活性可用作海洋魚類苗種細胞增殖的標(biāo)記,克隆和定序了鰻魚細胞色素P4501AcD-NA,通過基因轉(zhuǎn)移方法分析了鰻細胞色素P450IAI基因的啟動子區(qū)域,分離和克隆了鰻細胞色素P450IAI基因,建立了適宜于溝紹遺傳作圖的多態(tài)性EST標(biāo)記,構(gòu)建了黃蓋鰈EST數(shù)據(jù)庫并鑒定出了一些新基因,建立了班節(jié)對蝦一些組織特異的EST標(biāo)志,從經(jīng)HirameRhabdovirus病毒感染的牙鲆淋巴細胞EST中分離出596個cDNA克隆[3];用PCR方法克隆出一種自體受精雌雄同體魚類的ß一肌動蛋白基因,從金鯛cDNA文庫中分離出多肽延伸因子EF-2CDNA克隆,在湖鱒基因組中發(fā)現(xiàn)了TC1樣轉(zhuǎn)座子元件[4];鑒定和克隆出的基因包括:南美白對蝦抗菌肽基因、牡蠣變應(yīng)原(allergen)基因、大西洋鰻和大西洋鮭抗體基因、虹鱒Vasa基因、青鳉P53基因組基因、雙鞭毛藻類真核啟始因子5A基因、條紋鱸GtH(促性腺激素)受體cDNA、鮑肌動蛋白基因、藍細菌丙酮酸激酶基因、鯉魚視紫紅質(zhì)基因調(diào)節(jié)系列以及牙鲆溶菌酶基因等[1—4]。
3.3基因轉(zhuǎn)移
分離克隆了大馬哈魚IGF基因及其啟動子,并構(gòu)建了大馬哈魚IGF(胰島素樣生長因子)基因表達載體[1]。通過核定位信號因子提高了外源基因轉(zhuǎn)移到斑馬魚卵的整合率[1],建立了快速生長的轉(zhuǎn)基因羅非魚品系并進行了安全性評價;對轉(zhuǎn)基因羅非魚進行了三倍體誘導(dǎo),發(fā)現(xiàn)三倍體轉(zhuǎn)基因羅非魚盡管生長不如轉(zhuǎn)基因二倍體快,但優(yōu)于未轉(zhuǎn)基因的二倍體魚,同時,轉(zhuǎn)基因三倍體雌魚是完全不育的,因而具有推廣價值[2];研究了超聲處理促進外源DNA與金鯛結(jié)合的技術(shù)方法,將GFP作為細胞和生物中轉(zhuǎn)基因表達的指示劑;表明轉(zhuǎn)基因溝鯰比對照組生長快33%,且轉(zhuǎn)基因魚逃避敵害的能力較差,因而可以釋放到自然界中,而不會對生態(tài)環(huán)境造成大的危害[3];應(yīng)用GFP作為遺傳標(biāo)記研究了斑馬魚轉(zhuǎn)基因的條件優(yōu)化和表達效率[3];在抗病基因工程育種方面,構(gòu)建了海洋生物抗菌肽及溶菌酶基因表達載體并進行了基因轉(zhuǎn)移實驗[2];在轉(zhuǎn)基因研究的種類上,目前已從經(jīng)濟養(yǎng)殖魚類逐步擴展到養(yǎng)殖蝦、貝類及某些觀賞魚類[2.3]。通過基因槍法將外源基因轉(zhuǎn)到虹鱒肌肉中獲得了穩(wěn)定表達[4]。
3.4分子標(biāo)記技術(shù)與遺傳多樣性
研究了將魚類基因內(nèi)含子作為遺傳多樣性評價指標(biāo)的可行性,應(yīng)用SSCP和定序的方法研究了大西洋和地中海幾種海洋生物的遺傳多樣性[1]。研究了南美白對蝦消化酶基因的多態(tài)性[1];利用寄生性原生動物和有毒甲藻基因組DNA的間隔區(qū)序列作標(biāo)記檢測環(huán)境水體中這些病原生物的污染程度,應(yīng)用18S和5.8S核糖體RNA基因之間的第一個內(nèi)部間隔區(qū)(ITC—1)序列作標(biāo)記進行甲殼類生物種間和種內(nèi)遺傳多樣性研究[2];研究了斑節(jié)對蝦三個種群的線粒體DNA多態(tài)性,用PCR技術(shù)鑒定了夏威夷Gobioid苗的種類特異性。通過測定內(nèi)含子序列揭示了南美白對蝦的種內(nèi)遺傳多樣性,采用同功酶、微衛(wèi)星DNA及RAPD標(biāo)記對褐鱒不同種群的遺傳變異進行了評價,在平魚鑒定并分離出12種微衛(wèi)星DNA,在美國加州魷魚上發(fā)現(xiàn)了高度可變的微衛(wèi)星DNA[3];弄清了一種深水魚類(Gonostomagracile)線粒體基因組的結(jié)構(gòu),并發(fā)現(xiàn)了硬骨魚類tRNA基因重組的首個實例,測定了具有重要商業(yè)價值的海水輪蟲的衛(wèi)星DNA序列,用RAPD技術(shù)在大鯪鲆和鰨魚篩選到微衛(wèi)星重復(fù)片段,從多毛環(huán)節(jié)動物上分離出高度多態(tài)性的微衛(wèi)星DNA,用RAPD技術(shù)研究了泰國東部泥蟹的遺傳多樣性[3];用AFLP方法分析了母性遺傳物質(zhì)在雌核發(fā)育條紋鱸基因組中的貢獻[4]。
3.5DNA疫苗及疾病防治
構(gòu)建了抗魚類壞死病毒的DNA疫苗[1];開展了虹鱒IHNVDNA疫苗構(gòu)建及防病的研究,表明用編碼IHNV糖蛋白基因的DNA疫苗免疫虹鱒,誘導(dǎo)了非特異性免疫保護反應(yīng),證明DNA免疫途徑在魚類上的可行性,從虹鱒細胞系中鑒定出經(jīng)干擾素可誘導(dǎo)的蛋白激酶[2];建立了養(yǎng)殖對蝦病毒病原檢測的ELISA試劑盒,用PCR等分子生物學(xué)技術(shù)鑒定了蝦類的病毒性病原,將魚類的非特異性免疫指標(biāo)用于海洋環(huán)境監(jiān)控,研究了抗病基因轉(zhuǎn)移提高鯛科魚類抗病力的可行性,研究了蛤類唾液酸凝集素的抗菌防御反映[2];研究了一種海洋生物多糖及其衍生物的抗病毒活性[3];建立了測定牡蠣病原的PCR—ELISA方法[3];研究了LatrunculinB毒素在紅海綿體內(nèi)的免疫定位[4]。
3.6生物活性物質(zhì)
從海藻中分離出新的抗氧化劑[1],建立了大量生產(chǎn)生物活性化合物的海藻細胞和組織培養(yǎng)技術(shù),建立了通過海綿細胞體外培養(yǎng)制備抗腫瘤化合物的方法[1];從不同生物(如對蝦和細菌)中鑒定分離出抗微生物肽及其基因,從魚類水解產(chǎn)物中分離出可用作微生物生長底物的活性物質(zhì),海洋生物中存在的抗附著活性物質(zhì),用血管生成抑制劑作為抗受孕劑,從蟹和蝦體內(nèi)提取免疫激活劑,從海洋藻類和藍細菌中純化光細菌致死化合物,海星抽提物在小鼠上表現(xiàn)出批精細胞形成的作用,從海洋植物Zosteramarina分離出一種無毒的抗附著活性化合物,從海綿和海鞘抽提物分離出抗腫瘤化合物,開發(fā)了珊瑚變態(tài)天然誘導(dǎo)劑,從海膽中分離出一種抗氧化的新藥,在海洋雙鞭毛藻類植物中鑒定出長碳鏈高度不飽和脂肪酸(C28),表明海洋真菌是分離抗微生物肽等生物活性化合物的理想來源[2];發(fā)現(xiàn)海洋假單胞桿菌的硫酸多糖及其衍生物具有抗病毒活性,從硬殼蛤分離出谷光甘肽一S一轉(zhuǎn)移酶,從鯉血清中分離出絲氨酸蛋白酶抑制劑,從海綿中分離出氨激脯氨酸二肽酶,從一種珊瑚分離出具DNA酶樣活性的物質(zhì),建立了開放式海綿養(yǎng)殖系統(tǒng),為生物活性物質(zhì)的大量制備提供了充足的海綿原料[3];從蝦肌水解產(chǎn)物中分離到抗氧化肽物質(zhì)[4];從一?趾Q笙婦蟹擲氪炕鯪一乙酸葡糖胺一6一磷酸脫乙酸酶[4]。
3.7生物修復(fù)、極端微生物及防附著
研究了轉(zhuǎn)重金屬硫蛋白基因藻類對海水環(huán)境中重金屬的吸附能力,表明明顯大于野生藻類[1],研究了石油降解微生物在修復(fù)被石油污染的海水環(huán)境上的可療性及應(yīng)用潛力[1];研究了海洋磁細菌在去除和回收海水環(huán)境中重金屬上的應(yīng)用潛力[1];用Bacillus清除養(yǎng)魚場污水中的氮,用分子技術(shù)篩選作為海水養(yǎng)殖餌料的微藻,開發(fā)了六價鉻在生物修復(fù)上的應(yīng)用潛力,分離出耐冷的癸烷降解細菌,研究了海洋環(huán)境中多芳香化烴的微生物降解技術(shù)[2];從噬鹽細菌分離出滲透壓調(diào)節(jié)基因,并生產(chǎn)了重組Ectoine(滲透壓調(diào)節(jié)因子),從2650米的深海分離到一種耐高溫的細菌,這種細菌可用來分離耐高溫和熱穩(wěn)定的酶,在耐高溫的archaea發(fā)現(xiàn)了D型氨基酸和無氧氨酸消旋酶,測定了3種海洋火球菌的基因組DNA序列,借助于CROSS/BLAST分析進行了特定功能基因的篩選,從海底沉積物、海水和北冰洋收集了1000多種噬冷細菌,并從這些細菌中分離到多種冷適應(yīng)的酶[2];建立了一種測定藤壺附著誘導(dǎo)物質(zhì)的簡單方法,研究了Chlorophyta和共生細菌之間附著所必需的形態(tài)上相互作用,研究了珊瑚抗附著物質(zhì)(dterpene)類似物的抗附著和麻醉作用[3];分析了海岸環(huán)境中污著的起始過程,并對沉積物和附著物的影響進行了檢測[4]。
4.展望與建議