時間：2023-05-05 08:47:51
導(dǎo)語：在生物技術(shù)發(fā)展論文的撰寫旅程中，學(xué)習(xí)并吸收他人佳作的精髓是一條寶貴的路徑，好期刊匯集了九篇優(yōu)秀范文，愿這些內(nèi)容能夠啟發(fā)您的創(chuàng)作靈感，引領(lǐng)您探索更多的創(chuàng)作可能。
關(guān)鍵詞：生物技術(shù)；倫理問題；思考
中圖分類號：Q81 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A
文章編號：1009-0118（2012）07-0199-01
21世紀(jì)是生命科學(xué)的世紀(jì)，生物技術(shù)的發(fā)展對人類和社會的影響深遠(yuǎn)。而生物技術(shù)引發(fā)的倫理問題，已成為世界的焦點議題。如何合理的應(yīng)用生物技術(shù)造福人類和社會，是眾多學(xué)者和科學(xué)家急需解決的問題。
一、現(xiàn)代生物技術(shù)研究的新進(jìn)展
進(jìn)入21世紀(jì)，生物技術(shù)正處于發(fā)展成熟階段，生物技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)滲透到我們生活中許多與生物無關(guān)的角落。生物技術(shù)的發(fā)展至今已經(jīng)揭示了許多生命現(xiàn)象的本質(zhì)及其規(guī)律，但生命現(xiàn)象極其復(fù)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(xì)胞、轉(zhuǎn)基因食品、人類基因組計劃、組織工程等研究和實際應(yīng)用等領(lǐng)域取得了成果。
（一）克隆技術(shù)?？寺≡馐菬o性繁殖，即由同一個祖先細(xì)胞分裂繁殖而形成的純細(xì)胞系，該細(xì)胞系中每個細(xì)胞的基因都是相同的。克隆技術(shù)首先用于動物，動物克隆就是通過無性繁殖方式，由動物細(xì)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(jìn)一步揭示生命的奧妙及人類的自我認(rèn)識展現(xiàn)了全新的視野。
（二）胚胎干細(xì)胞。干細(xì)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(xì)胞，它具有自我更新、高度增殖和多向分化的潛能。干細(xì)胞分為三大類：全能干細(xì)胞、多能干細(xì)胞和專能干細(xì)胞。全能干細(xì)胞之所以全能，是指它可以分化成人體全部細(xì)胞類型，進(jìn)而構(gòu)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(xì)胞再進(jìn)一步分裂、分化中又形成了各種多能干細(xì)胞。多能干細(xì)胞具有分化為多種細(xì)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(zhuǎn)基因食品。轉(zhuǎn)基因食品是利用生物技術(shù)將某些生物的基因轉(zhuǎn)移到其他物種中去，從而改造生物的遺傳物質(zhì)，使其在性質(zhì)、消費品質(zhì)等方面向人類所需要的目標(biāo)轉(zhuǎn)變。以轉(zhuǎn)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(zhuǎn)基因食品。轉(zhuǎn)基因食品在歐美應(yīng)進(jìn)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(zhuǎn)基因食品。
二、現(xiàn)代技術(shù)發(fā)展引發(fā)的倫理問題
（一）關(guān)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(shù)正不斷發(fā)展。目前科學(xué)界把對人體的克隆分為治療性克隆和生殖性克隆。科學(xué)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?？寺∪私o倫理道德方面帶來了巨大的沖擊，對現(xiàn)有的社會關(guān)系、家庭結(jié)構(gòu)造成了巨大的沖擊。另外，克隆人的身份難以認(rèn)定，使人倫關(guān)系發(fā)生模糊、混亂乃至顛倒，進(jìn)而沖擊傳統(tǒng)的家庭觀以及權(quán)利與義務(wù)觀。
（二）胚盤干細(xì)胞研究中的生命倫理問題。由于胚盤干細(xì)胞的制備是離不開人類卵子、胚盤以及克隆技術(shù)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(yán)格禁止的。堅持認(rèn)為可以用人類胚胎做實驗的人認(rèn)為：1、早期胚胎僅是一團細(xì)胞，尚難稱其為人的一條生命，從胚泡內(nèi)細(xì)胞培養(yǎng)成人的胚胎干細(xì)胞，并沒有殺死細(xì)胞，只是改變細(xì)胞的命運；2、培養(yǎng)胚盤干細(xì)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(fù)健康，完全是合乎人類倫理道德。
（三）轉(zhuǎn)基因食品的潛在危險。對轉(zhuǎn)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(diào)人為地用基因技術(shù)改變神武，會給人體健康和環(huán)境帶來危害?；虮磉_(dá)調(diào)控是個復(fù)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(jié)果。1993年英國的一份報告列出了一些人們對于轉(zhuǎn)基因食品應(yīng)用的來努力方面的主要擔(dān)憂：1、人類基因轉(zhuǎn)入食品動物，如將人類基因因子與凝血的蛋白質(zhì)的基因轉(zhuǎn)入綿羊中；2、某些宗教團體禁止食用的動物基因轉(zhuǎn)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(zhuǎn)入綿羊；3、動物基因轉(zhuǎn)入植物中，可能會引起一些素食者的特別關(guān)注。
三、現(xiàn)代生物技術(shù)發(fā)展存在的倫理問題對策
現(xiàn)代生物技術(shù)的飛速發(fā)展，引發(fā)諸多倫理問題，發(fā)人深思。為了促進(jìn)生物技術(shù)的和諧發(fā)展，應(yīng)采取相應(yīng)對策和措施?？茖W(xué)預(yù)言，21世紀(jì)是生物技術(shù)發(fā)展的黃金時期，全國普及大眾倫理學(xué)知識尤為重要，設(shè)置倫理學(xué)咨詢機構(gòu)，利用各種媒體宣傳倫理學(xué)知識，增強大眾的倫理學(xué)意識，提高全民族的整體倫理水平。同時，我們還應(yīng)改變傳統(tǒng)倫理觀念，發(fā)展中國特色的生命倫理學(xué)?？傮w上，生命倫理學(xué)應(yīng)和國際生命倫理學(xué)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(xué)的發(fā)展任道重遠(yuǎn)，生命倫理學(xué)人才匱乏問題需要解決，設(shè)置生命倫理學(xué)專業(yè)，加快專業(yè)人才培養(yǎng)規(guī)模勢在必行，特別應(yīng)注重研究生、博士生的培養(yǎng)。
四、結(jié)語
現(xiàn)代生物技術(shù)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(dǎo)致的倫理問題尤其受人們的重視。我們應(yīng)該正確看待這些問題的發(fā)生，并應(yīng)用學(xué)習(xí)的科學(xué)知識盡力將其引導(dǎo)到好的方面發(fā)展。因此，我們?nèi)蔚蓝剡h(yuǎn)，希望通過我們的努力使現(xiàn)代生物技術(shù)應(yīng)用給人類帶來更多的實惠。
參考文獻(xiàn)：
［1］傅繼梁.基因組研究引發(fā)的倫理思考［J］.科學(xué),2002,54(3)：30-31.
加速發(fā)展生物經(jīng)濟使中華民族重回世界先進(jìn)民族之林
生物經(jīng)濟與網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟比較，具有資源依賴性強、技術(shù)通用性強、市場壟斷程度低等特點，為廣大資源豐富的發(fā)展中國家提供了一次難得的、實現(xiàn)跨越發(fā)展的機遇。我國是一個生物資源總量豐富，生物產(chǎn)品市場潛力大的發(fā)展中國家，加速發(fā)展生物經(jīng)濟，是我國解決實現(xiàn)全面建設(shè)小康社會目標(biāo)面臨的糧食安全、能源安全、環(huán)境安全、生物安全等重大問題，提高人民健康水平的必然選擇。
我國明確提出轉(zhuǎn)變經(jīng)濟增長方式已經(jīng)有10多年了，但是直到2004年我國GDP占世界的4%，鋼鐵、水泥、煤炭等資源的消耗量卻占世界總消費量的30%-40%，傳統(tǒng)的增長方式?jīng)]有得到根本性轉(zhuǎn)變。其主要原因之一是缺乏新技術(shù)，難以培育新的產(chǎn)業(yè)，調(diào)整經(jīng)濟結(jié)構(gòu)只能停留在口頭上、文件上。要實現(xiàn)經(jīng)濟翻兩番的宏偉目標(biāo)，調(diào)整經(jīng)濟結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)變經(jīng)濟增長方式，必須依靠新技術(shù)，開發(fā)新產(chǎn)品，發(fā)展新經(jīng)濟。比較而言，信息技術(shù)能夠大幅度提高信息傳播的速度，提高勞動生產(chǎn)率，但從根本上解決提高人民健康水平、保障糧食安全、改善生態(tài)環(huán)境、緩解能源壓力、保障生物安全等重大問題，生物技術(shù)則更具有根本性的作用。我國資源浪費嚴(yán)重，需要大力發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟，提高資源利用率，但生物經(jīng)濟是一個嶄新的概念，缺乏社會的廣泛認(rèn)同與支持，生物產(chǎn)業(yè)正處在起步階段，生物技術(shù)則是我國需求最迫切、影響范圍最廣、技術(shù)差距最小的領(lǐng)域，《國家中長期科學(xué)與技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要》已經(jīng)明確把生物技術(shù)作為我國未來高科技迎頭趕上的重點。我國生物技術(shù)、生物經(jīng)濟的發(fā)展已經(jīng)迎來了難得的發(fā)展機遇。
經(jīng)濟發(fā)展、人民健康、社會和諧不但對發(fā)展生物經(jīng)濟有迫切的需求，而且我國具有社會主義制度有利于集中力量辦大事、生物資源豐富、優(yōu)秀人才輩出、企業(yè)初具規(guī)模、市場潛力巨大等發(fā)展生物經(jīng)濟的優(yōu)勢，只要我國采取像抓兩彈一星、神舟載人飛船那樣的重大措施，我國完全可能成為生物技術(shù)強國，生物產(chǎn)業(yè)大國。為此，建議實施“生物經(jīng)濟強國戰(zhàn)略”，抓好六項措施。
1、實施“生物經(jīng)濟強國戰(zhàn)略”。建議像當(dāng)年抓“兩彈一星”那樣抓“生物經(jīng)濟”，把“生物經(jīng)濟強國戰(zhàn)略”作為當(dāng)前和今后20年經(jīng)濟發(fā)展、社會進(jìn)步的戰(zhàn)略重點來抓。“生物經(jīng)濟強國”的具體目標(biāo)是：實現(xiàn)生物技術(shù)強國，生物產(chǎn)業(yè)大國的目標(biāo)，使我國在生物經(jīng)濟時代再創(chuàng)輝煌，加速實現(xiàn)中華民族偉大復(fù)興的宏偉目標(biāo)?；驹O(shè)想分“三步走”：第一步為技術(shù)積累階段，2010年前完成；第二步為產(chǎn)業(yè)崛起階段，2015年前后完成；第三步為持續(xù)發(fā)展階段，從2020年開始持續(xù)快速發(fā)展，力爭到2020年生物產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值達(dá)到25000-30000億元，占當(dāng)時GDP的7%-8%，成為國民經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)之一。
2、落實“人才強國”戰(zhàn)略，把“招攬尖子人才回國行動”作為重點，加速造就一支世界一流的生物技術(shù)研發(fā)隊伍。據(jù)專家統(tǒng)計，全球生物技術(shù)領(lǐng)域高水平學(xué)術(shù)論文中有40%%以上是華人主持或參與完成的。華人已經(jīng)成為世界生物科學(xué)領(lǐng)域最活躍力量之一。我國約有8萬留學(xué)人員在海外從事生物技術(shù)相關(guān)研究，其中約2000人已經(jīng)學(xué)有所成，進(jìn)入國際生物技術(shù)最前沿的領(lǐng)域，這些人才已經(jīng)形成了“生物技術(shù)海外兵團”。初步估算，拿出修20公里高速公路的經(jīng)費，就能吸引高水平的2000名優(yōu)秀人才回國工作，造就一支世界一流的生物技術(shù)隊伍，不僅能夠大幅度提高我國生物技術(shù)研究開發(fā)能力，更重要的是能大大縮小我國與發(fā)達(dá)國家的差距。因此，建議有關(guān)部門盡快研究制定一些特殊的政策，把招攬尖子人才回國，作為生物技術(shù)、生物經(jīng)濟發(fā)展的突破口。科技部、北京市等有關(guān)部門共同創(chuàng)辦的北京生命科學(xué)研究所在招聘尖子人才方面已經(jīng)積累了一些經(jīng)驗，實踐證明是可行的。
3、把“加速生物技術(shù)自主創(chuàng)新，推動新科技革命”作為未來科技工作的重點，加速我國成為生物技術(shù)強國、生物產(chǎn)業(yè)大國。我國生物技術(shù)總體上還處在技術(shù)積累階段，要按照小平同志“發(fā)展高科技，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化”的要求，切實改變重論文輕開發(fā)產(chǎn)品、重學(xué)術(shù)水平輕市場前景、重科研院所力量輕企業(yè)研發(fā)力量、重項目支持輕基地建設(shè)、重單項技術(shù)突破輕系統(tǒng)技術(shù)組裝等問題，瞄準(zhǔn)經(jīng)濟發(fā)展、社會進(jìn)步對技術(shù)的重大需求，集中力量，切實解決一批制約經(jīng)濟發(fā)展和社會進(jìn)步的瓶頸問題。立足于培育新的經(jīng)濟增長點、立足于大幅度提高國家核心競爭力。提高自主創(chuàng)新能力，加速我國生物技術(shù)由跟蹤模仿向自主創(chuàng)新轉(zhuǎn)變，由重論文向論文、專利、產(chǎn)品協(xié)同發(fā)展轉(zhuǎn)變，由技術(shù)積累階段向產(chǎn)業(yè)崛起階段轉(zhuǎn)變。建議在國家科學(xué)與技術(shù)中長期規(guī)劃和“十一五”科技計劃中把生物技術(shù)作為重中之重，在經(jīng)費、人才、基地、項目等方面給予重點支持。
4、把“發(fā)展生物經(jīng)濟、培育新的經(jīng)濟增長點”作為未來產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重點，加速我國成為生物產(chǎn)業(yè)大國。在國民經(jīng)濟中長期規(guī)劃及“十一五”計劃中把生物產(chǎn)業(yè)作為新的經(jīng)濟增長點來培育，出臺專門的政策，安排專門的基金，把發(fā)展抗鹽堿轉(zhuǎn)基因植物增加1億畝可耕地，發(fā)展生物能源再造1個綠色大慶，發(fā)展生物材料培育千億的生物材料產(chǎn)業(yè)、發(fā)展生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)等作為重點產(chǎn)業(yè)，優(yōu)先支持。同時，對我國在國際市場上有優(yōu)勢的生物產(chǎn)品，如疫苗、維生素、青霉素、氨基酸、味精、啤酒、醬油、醋等，在技術(shù)、人才、資金、進(jìn)出口等方面給予重點支持。加速發(fā)展我國完全能夠培育一批國際一流的生物技術(shù)企業(yè)。
論文摘要：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(shù)作為科學(xué)和技術(shù)在這場變革中將起到關(guān)鍵性的作用。原則上講，生物技術(shù)本身有能力幫助人們提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力和保護(hù)環(huán)境，但在實踐中，生物技術(shù)作為環(huán)境保護(hù)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(hù)以及促進(jìn)人類進(jìn)步中的作用仍將拭目以待。
一、生物技術(shù)給農(nóng)業(yè)發(fā)展帶來機遇
廣義上講，生物技術(shù)是利用有機體、死細(xì)胞、活細(xì)胞以及細(xì)胞內(nèi)含物，采用特殊的過程生產(chǎn)出特殊的產(chǎn)品應(yīng)作到農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥以及環(huán)境修復(fù)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(shù)在農(nóng)作物中已有廣泛的應(yīng)用。最初通過遺傳工程獲得而進(jìn)入市場的作物是：玉米、大豆和棉花。它們經(jīng)轉(zhuǎn)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(xì)菌獲得基因，經(jīng)遺傳改良后具有防蟲害的能力。利用Bt細(xì)菌獲得經(jīng)遺傳改良的作物的潛力是相當(dāng)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(dāng)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(shù)進(jìn)一步促進(jìn)了Bt制劑控制蟲害在商業(yè)上的應(yīng)用。除此之外，還有許多經(jīng)轉(zhuǎn)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(shù)在畜牧業(yè)上應(yīng)用所獲得的益處與在農(nóng)作物上相似。一方面，生物技術(shù)有助于提高畜禽的生命力以及消滅競爭者。促進(jìn)畜禽生長的物質(zhì)有生長激素以及促進(jìn)其生長的調(diào)節(jié)劑，這些物質(zhì)可由基因工程而獲得。如利用鼠類基因（該基因能促進(jìn)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(shù)在提高農(nóng)作物產(chǎn)量、質(zhì)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(diào)控技術(shù)可以提高包括豆科作物在內(nèi)一些作物的蛋白質(zhì)含量，減少飼料作物中難消化的木質(zhì)素含量等。達(dá)比等人已生產(chǎn)出一種轉(zhuǎn)基因三葉草，可應(yīng)用于澳大利亞綿羊牧場。該基因來自向日葵，經(jīng)轉(zhuǎn)基因的三葉草能制造富含氨基酸的蛋白質(zhì)，該蛋白質(zhì)經(jīng)食物鏈進(jìn)入綿羊體內(nèi)，進(jìn)而能提高產(chǎn)毛量。
生物技術(shù)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(shù)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(hù)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(shù)已用于生產(chǎn)抗蟲害、抗除草劑作物。正如前面所述，一些轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(hù)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(jìn)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(shù)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(jìn)土壤養(yǎng)分的釋放，從而促進(jìn)作物生長；真菌也能通過分解有機物質(zhì)（例如纖維素等）釋放出糖類，促進(jìn)固氮菌的生長。進(jìn)一步提高土壤養(yǎng)分有效性的可能，包括獲得轉(zhuǎn)基因細(xì)菌和真菌，以進(jìn)一步增強它們制造養(yǎng)分和釋放土壤養(yǎng)分的能力。轉(zhuǎn)基因作物的最終目標(biāo)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(biāo)。
二、利用生物技術(shù)發(fā)展農(nóng)業(yè)應(yīng)注意克服的問題
從經(jīng)濟角度上講，生物技術(shù)帶來的不利并不明顯，然而，它會引起發(fā)達(dá)國家與發(fā)展中國家貧富差距進(jìn)一步擴大。因為，生物技術(shù)公司主要集中在發(fā)達(dá)國家，發(fā)達(dá)國家可以通過輸出生物技術(shù)產(chǎn)品而獲得利潤。與此同時，發(fā)展中國家由于技術(shù)、及其產(chǎn)品還遠(yuǎn)沒有被廣泛接受。
生物技術(shù)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(zhuǎn)基因作物的出現(xiàn)而產(chǎn)生，特別是抗除草劑的轉(zhuǎn)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(zhuǎn)基因作物上出現(xiàn)，這些轉(zhuǎn)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(hù)。生物技術(shù)在食品上的應(yīng)用對發(fā)展中國家的農(nóng)民也會造成許多困難。生物技術(shù)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(dāng)能引發(fā)人體過敏反應(yīng)的基因轉(zhuǎn)入農(nóng)作物時，例如，堅果能引發(fā)人體過敏反應(yīng)，若它的基因被導(dǎo)入其他作物，則有可能其他作物也會引起人體過敏。為了預(yù)防起見，轉(zhuǎn)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(shù)也可能引發(fā)環(huán)境問題。人們利用生物技術(shù)生產(chǎn)出抗旱、耐鹽、抗病蟲害作物同時，也導(dǎo)致生物多樣性遭受嚴(yán)重破壞，甚至導(dǎo)致一些物種滅絕。這一結(jié)果是由于生物技術(shù)促進(jìn)農(nóng)作物向它原本不適應(yīng)的地域擴張而造成的。生物技術(shù)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(jìn)全球變暖。與此同時，氮素生物化學(xué)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。
【關(guān)鍵詞】生物技術(shù)專業(yè)實驗 教學(xué)改革
【中圖分類號】G64 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】2095-3089（2013）02-0173-02
生物技術(shù)是一門涉及領(lǐng)域?qū)?、涵蓋范圍廣、基礎(chǔ)性強的新興學(xué)科，是現(xiàn)代生物學(xué)發(fā)展并與相關(guān)學(xué)科交叉融合的產(chǎn)物。它包括基因工程、蛋白質(zhì)工程、細(xì)胞工程、發(fā)酵工程等領(lǐng)域。
對于生物技術(shù)專業(yè)的學(xué)生來說，掌握生物技術(shù)專業(yè)實驗技能則顯得尤為重要。生物技術(shù)專業(yè)是應(yīng)用性和實踐性非常強的專業(yè)，因而實驗教學(xué)在生物技術(shù)專業(yè)教學(xué)活動中非常關(guān)鍵。生物技術(shù)實驗教學(xué)是重要的實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，它不僅僅是對理論的驗證，也是培養(yǎng)學(xué)生動手能力、應(yīng)變能力、創(chuàng)新能力及科學(xué)思維的重要手段。其核心是培養(yǎng)出符合生物技術(shù)專業(yè)要求的、基礎(chǔ)知識面寬，掌握生物技術(shù)基本實驗技能、具備創(chuàng)新能力的人才。
為了在生物技術(shù)專業(yè)實驗教學(xué)中訓(xùn)練學(xué)生科學(xué)的思維方法，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生獨立觀察、提出問題、思考和分析問題、解決問題的能力，以滿足社會對創(chuàng)新型、綜合型人才與日俱增的需求， 我們在生物技術(shù)實驗教學(xué)中針對如何增強學(xué)生的求知欲，提高教學(xué)質(zhì)量方面作了認(rèn)真的探索，包括課程內(nèi)容更新與整合、實驗室開放制度的建立與健全、教學(xué)管理的完善和考核方式改革等方面做了一些探索性工作，并取得了較好的效果。
一、實驗課程內(nèi)容的精心更新與整合
近幾年生物科技發(fā)展迅速，取得了令人矚目的成績，新技術(shù)、新方法層出不窮?，F(xiàn)代生物技術(shù)創(chuàng)新作用是體現(xiàn)在科學(xué)研究的進(jìn)步之中，因此，緊跟當(dāng)代先進(jìn)科學(xué)技術(shù)發(fā)展前沿，更新教學(xué)內(nèi)容是目前生物技術(shù)專業(yè)實驗改革的緊迫任務(wù)。
原有實驗課教學(xué)內(nèi)容過于零散，實驗項目之間彼此聯(lián)系較少，實驗內(nèi)容孤立，學(xué)生在實驗過程中依賴教師過多，通常是按照教師的要求完成一些特定的內(nèi)容和步驟。所以，學(xué)生學(xué)習(xí)后掌握和印象并不深，也就更談不上實際應(yīng)用的熟練度了。為了改善實驗課教學(xué)中的諸多不利，提高教學(xué)質(zhì)量和成效， 提高學(xué)生的基本技能和創(chuàng)新能力，我們根據(jù)生物技術(shù)專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)、任務(wù)和特點，結(jié)合實驗室具體條件及學(xué)生實際情況，對實驗內(nèi)容進(jìn)行了多次選擇和調(diào)整，形成了比較穩(wěn)定的內(nèi)容體系。
二、增加綜合性、設(shè)計性實驗
以前的實驗教學(xué)多為驗證性實驗，缺乏創(chuàng)新性、綜合性和設(shè)計性實驗，但在實驗教學(xué)中若給予學(xué)生適度的發(fā)揮空間，則可能會彌補驗證性實驗的不足。綜合性和設(shè)計性實驗是實驗在前，結(jié)論在后。這類實驗所要得出的結(jié)論是學(xué)生親手實驗的結(jié)果。更新教學(xué)內(nèi)容后共增加了近50%新的實驗教學(xué)內(nèi)容，并增加了較多的綜合性、應(yīng)用性和研究性的創(chuàng)新實驗，大大減少了早期以驗證、單一、經(jīng)典為主要的實驗內(nèi)容。
設(shè)計性實驗是學(xué)生在實驗任務(wù)及實驗?zāi)康拿鞔_的情況下，完全由自己查閱資料，先提出實驗方案，自己先設(shè)計實驗步驟，擬出所需實驗器材，并對所設(shè)計的方案進(jìn)行理論解釋，然后在指導(dǎo)教師與學(xué)生共同討論的基礎(chǔ)上，確定實驗方案。在設(shè)計實驗方案的過程中，我們鼓勵學(xué)生勇于探索，反對互相抄襲。在實驗操作過程中，我們允許學(xué)生的實驗結(jié)果不盡如人意，甚至失敗，但強調(diào)對所得結(jié)果進(jìn)行解釋和論證。
設(shè)計綜合性實驗有利于學(xué)生拓寬思路，打破過去墨守成規(guī)的實驗方法，徹底改變在實驗中由老師“抱著學(xué)生走”的現(xiàn)象。沒有了現(xiàn)成的實驗方案，給學(xué)生一定的壓力，也促進(jìn)學(xué)生將壓力轉(zhuǎn)變?yōu)閯恿Γ瑯O大地提高了實驗課的教學(xué)效果。
三、吸收學(xué)生參與教師實驗教學(xué)和科研工作
培養(yǎng)學(xué)生動手能力實驗教學(xué)的目的不應(yīng)僅僅是對相應(yīng)理論的驗證，還包括對學(xué)生的動手能力、創(chuàng)新能力等能力的培養(yǎng)，以培養(yǎng)出更多全面發(fā)展的人才。
以往的實驗教學(xué)中，實驗準(zhǔn)備工作包括試劑的配制、實驗樣品的準(zhǔn)備、預(yù)處理、所需儀器的調(diào)試等，都是由教師準(zhǔn)備。而學(xué)生對實驗的準(zhǔn)備工作一無所知，進(jìn)入實驗室有種無從下手、不知所措的感覺。這種教學(xué)方式不能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，學(xué)生的動手能力也得不到很好的培養(yǎng)。因此我們大膽改革，吸收一些優(yōu)秀的本科學(xué)生作助教，讓學(xué)生自己動手配制試劑、調(diào)試儀器等。這樣，學(xué)生就能夠主動地去思考實驗的每個環(huán)節(jié)，對一些關(guān)鍵的實驗步驟事先也能做到心中有數(shù)。
四、建立健全實驗室開放制度
目前，大多數(shù)院校生物技術(shù)實驗室是半封閉、半開放式的，即實驗課時間開放，非實驗課時間不開放。這種半開半閉式的狀況目前已不能滿足學(xué)生的需求。我們采取的方法是面向全體學(xué)生進(jìn)行開放式實驗教學(xué)。這樣不僅增加了學(xué)生進(jìn)入實驗室接觸各種先進(jìn)儀器設(shè)備的機會，而且讓學(xué)生進(jìn)入實驗室自己準(zhǔn)備實驗，自己做實驗，教師只作場外指導(dǎo)，讓他們完全在一種充滿好奇和興趣的氣氛中，開動腦筋，設(shè)計方案，尋找最佳實驗條件，從而培養(yǎng)學(xué)生獨立思考、分析問題和解決問題的能力，為學(xué)生進(jìn)入實際工作崗位打下實際操作和實際應(yīng)用的基礎(chǔ)。開放實驗室除了給學(xué)生提供更多的實驗機會的同時，也提高了現(xiàn)有儀器設(shè)備的利用率。
五、完善實驗教學(xué)管理
學(xué)生普遍對實驗課有濃厚興趣，但實際的學(xué)習(xí)效果不能令人滿意。觀察發(fā)現(xiàn)學(xué)生實驗前缺乏預(yù)習(xí)，實驗過程只是簡單重復(fù)，實驗后又缺乏進(jìn)一步思考和總結(jié)，沒有知識的深化過程.學(xué)生這種被動的學(xué)習(xí)態(tài)度，使教學(xué)質(zhì)量受到嚴(yán)重影響。針對這些情況，我們采取以下措施：
1.重視實驗前預(yù)習(xí)與實驗準(zhǔn)備 在實驗前指導(dǎo)教師只給出實驗題目和要求，讓學(xué)生充分預(yù)習(xí)實驗指導(dǎo)書，查閱有關(guān)資料，開拓思路，發(fā)揮自主性和創(chuàng)造性，設(shè)計實驗過程，并寫出包括實驗操作程序、實驗材料及預(yù)期實驗結(jié)果的預(yù)習(xí)報告。教師認(rèn)真批閱修改預(yù)習(xí)報告后，讓學(xué)生進(jìn)行實驗前的全部準(zhǔn)備工作。這樣不僅解除了學(xué)生的依賴心理，而且增加了實際操作鍛煉的機會，可使他們進(jìn)一步了解實驗的原理、方法和步驟，做到心中有數(shù)，從而降低實驗過程的操作錯誤。
2.學(xué)生獨立操作，教師適時啟發(fā) 學(xué)生在實驗中必須成為一個實踐者和探索者，是實驗的主體，所以在實驗中必須加強學(xué)生的主體意識。學(xué)生根據(jù)預(yù)習(xí)結(jié)果，自己設(shè)計和安排達(dá)到實驗?zāi)康模處煴仨毤m正學(xué)生不規(guī)范的操作，學(xué)生正確熟練地掌握各種常規(guī)實驗技術(shù)，為以后學(xué)習(xí)和工作打下良好的基礎(chǔ)。
3.認(rèn)真批改實驗報告 實驗報告是對實驗的總結(jié)，也是對實驗課質(zhì)量高低的檢驗.通過對實驗報告的批改，可以發(fā)現(xiàn)學(xué)生的實驗操作能力和觀察分析問題的能力。
六、改革考核方式
采用平時成績、實驗報告、考試成績相結(jié)合的實驗考核方式，平時成績包括預(yù)習(xí)報告、實驗操作、安全衛(wèi)生等內(nèi)容，占30%；實驗報告占30%；考試成績包括口試、規(guī)定操作等內(nèi)容，占40%?？谠噧?nèi)容主要涉及實驗原理、實驗步驟、注意事項、現(xiàn)象分析、實驗設(shè)計等內(nèi)容。以上實驗考核方式的改革，有利于調(diào)動學(xué)生重視實驗的主觀能動性，改善學(xué)風(fēng)，提高學(xué)生的動手能力和實驗基本素質(zhì).與此同時，為了實現(xiàn)一個完整的科學(xué)研究的訓(xùn)練過程，提高學(xué)生對實驗結(jié)果的表達(dá)能力，我們將自主設(shè)計和探究性實驗的結(jié)果，要求學(xué)生以論文的形式寫出。指導(dǎo)他們?nèi)绾问占Y料，分析歸納實驗數(shù)據(jù)，正確表達(dá)實驗結(jié)論，最終我們以學(xué)生在實驗中的實際表現(xiàn)，對實驗技能的掌握和實驗數(shù)據(jù)的獲得，以及最終論文的表述等給予成績評定。實踐表明，通過此項訓(xùn)練，學(xué)生對實驗結(jié)果的表述及寫作能力大大提高，為畢業(yè)論文的實踐打下了良好的基礎(chǔ)。
七、實驗教學(xué)改革中存在的問題及建議
雖然實驗課教學(xué)效果優(yōu)良，但也因為我們的教學(xué)計劃安排的實驗學(xué)時數(shù)及學(xué)生的時間投入不足，多數(shù)實驗只能在規(guī)定的上課時間來做，完成后多數(shù)學(xué)生只對整個實驗過程有一定了解，實驗技能掌握不夠熟練，印象不深刻，自主創(chuàng)新能力的培養(yǎng)及訓(xùn)練不夠，這樣在以后實際應(yīng)用和科研訓(xùn)練中還可能存在諸多問題。
為保證學(xué)生能有充足的時間、場地和儀器進(jìn)行實驗，提高實驗教學(xué)的創(chuàng)造性，建議今后能采取集中實驗的方式，最大限度地為學(xué)生提供模擬科學(xué)研究的真實環(huán)境。進(jìn)行生物技術(shù)專業(yè)實驗課教學(xué)研究和改革是對學(xué)生科研能力、工作態(tài)度和科技創(chuàng)新能力進(jìn)行檢驗和培養(yǎng)的良好途徑。
相關(guān)教學(xué)設(shè)備儀器不能完全滿足實驗教學(xué)要求，如PCR儀、微量加樣器（俗稱加樣槍）等，不能保證每組1臺套，只能分組、分批進(jìn)行操作。
隨著應(yīng)試教育向素質(zhì)教育的轉(zhuǎn)變以及21世紀(jì)對綜合型人才的需求，加強學(xué)生動手能力、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)將是生物技術(shù)專業(yè)實驗教學(xué)的中心任務(wù)，實驗內(nèi)容由單一驗證型向綜合型、設(shè)計型、研究型實驗發(fā)展勢在必行。只有老師深入實驗室，不斷改進(jìn)實驗內(nèi)容和方法，探索實驗教學(xué)新途徑，使生物技術(shù)專業(yè)實驗教學(xué)真正適應(yīng)生物技術(shù)專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)的需要，進(jìn)而使實驗教學(xué)取得理想效果，達(dá)到培養(yǎng)創(chuàng)新型、綜合型人才的目的。
參考文獻(xiàn)：
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論文關(guān)鍵詞：阿拉伯半乳糖蛋白(AGPs)，香蕉，懸浮細(xì)胞
香蕉離體細(xì)胞胚性的恢復(fù)和保持是決定其再生能力的關(guān)鍵，也是香蕉生物技術(shù)育種的重要前提。但是，胚性反應(yīng)低、周期長、胚性易丟失等問題一直制約著香蕉高效胚性懸浮細(xì)胞再生體系的建立及其在生物技術(shù)育種中的應(yīng)用。因此，如何有效地促使香蕉離體細(xì)胞胚性的恢復(fù)并有效地保持，成為香蕉生物技術(shù)發(fā)展的核心問題。
AGPs（Arabinogalactan-proteins，阿拉伯半乳糖蛋白）具有細(xì)胞間信號的作用。研究表明小論文，從不同植物中分離獲得的AGPs對于細(xì)胞的胚性恢復(fù)具有相似的生理功能。Letarte 等發(fā)現(xiàn)采用阿拉伯膠可以代替看護(hù)培養(yǎng)（共培養(yǎng)）促進(jìn)小麥（Triticum aestivum L.）小孢子母細(xì)胞發(fā)育成完整的植物[1]；Egertsdoter 和 Von Aronld從挪威云杉（Picea abies）種子中提取的AGPs可以促進(jìn)挪威云杉懸浮細(xì)胞的體胚發(fā)育[2]。從胡蘿卜（Daucuscarota）種子中分離的AGPs可以促進(jìn)胡蘿卜懸浮細(xì)胞的體胚發(fā)生[3,4]。Kreuger 等研究發(fā)現(xiàn)從胡蘿卜種子中獲得的AGPs可以促進(jìn)仙客來（Cyclamen persicum）在培養(yǎng)過程中胚性細(xì)胞團的增加，認(rèn)為AGPs的活性沒有品種特異性[5]。這些實驗都表明，從不同的植物材料獲得的AGPs具有促進(jìn)其它植物體胚發(fā)生的能力，AGPs在很多植物細(xì)胞胚性的保持上具有重要的作用。李佳等的研究發(fā)現(xiàn)大蕉（Musa paradisiaca Linn. cv. Da JiaoABB）的非胚性懸浮細(xì)胞與貢蕉[Musa acuminata cv. Mas （AA）]的胚性懸浮細(xì)胞懸浮培養(yǎng)液的AGPs含量差別很大[6]。
?GlcY-試劑是一種與AGPs特異性結(jié)合的化學(xué)試劑，具有生物活性，在進(jìn)行AGPs功能的研究時通常采用添加?GlcY-試劑的方法進(jìn)行。在菊芋（Cichorium）胚性懸浮細(xì)胞的研究中，發(fā)現(xiàn)添加?GlcY-試劑會導(dǎo)致菊芋懸浮細(xì)胞的胚性喪失[7]。本文對具有胚性和不具備胚性的香蕉懸浮細(xì)胞的液體培養(yǎng)基中的AGPs含量進(jìn)行了測定，并通過對胚性懸浮細(xì)胞的培養(yǎng)基中添加?GlcY-試劑的方法，研究AGPs在香蕉胚性的保持上所起的作用。
1材料與方法
1.1 材料
貢蕉[Musa acuminata cv. Mas （AA）]，龍牙蕉‘過山香’品種（Musa AAB Silk cv. ‘Guoshanxiang’），大蕉[Musa paradisiaca Linn. cv. Da Jiao（ABB）]，香芽蕉‘威廉斯’品種（Musa AAA cv. Williams）的未成熟雄花序小論文，取自廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院果樹研究所建立的“國家果樹種質(zhì)-廣州荔枝香蕉圃”。
參照魏岳榮等 [8]、李哲等 [9] 的方法，以貢蕉、大蕉、香芽蕉‘威廉斯’的未成熟雄花為外植體建立均質(zhì)的細(xì)胞懸浮系。龍牙蕉‘過山香’的胚性細(xì)胞懸浮系（ECS）的建立參照魏岳榮等的方法進(jìn)行[10]。細(xì)胞懸浮系保持在M2液體培養(yǎng)基[11]中。懸浮培養(yǎng)保持在持續(xù)110 rpm 的旋轉(zhuǎn)搖床，28±1 ℃、黑暗條件下進(jìn)行。
1.2香蕉懸浮細(xì)胞體胚發(fā)生能力的檢驗
將懸浮細(xì)胞直接接種到M3培養(yǎng)基[11]，計算體胚發(fā)生頻率作為衡量懸浮細(xì)胞胚性的標(biāo)準(zhǔn)。誘導(dǎo)體細(xì)胞胚的發(fā)生M3培養(yǎng)基組成為：SH培養(yǎng)基[12]中的大量元素和微量元素及其鐵鹽+ MS維生素[13]+ 4.5 μmol/L 生物素 + 680μmol/L 谷氨酰胺+ 2 μmol/L脯氨酸 + 100mg/L 麥芽水解物 + 1.1 μmol/L NAA + 0.2 μmol/L 玉米素 + 0.5 μmol/L 激動素 + 0.7μmol/L 2-二甲基丙烯嘌呤+ 29 mmol/L 乳糖 + 130mmol/L 蔗糖 + 2 g/L Gelrite。具體方法參照魏岳榮的方法進(jìn)行[8],體胚誘導(dǎo)頻率=體胚總數(shù)/ml PCV ECS。
1.3 香蕉懸浮細(xì)胞培養(yǎng)液中的AGPs的含量測定
?GlcY-試劑的制備參照Yariv等的方法[14]進(jìn)行；懸浮細(xì)胞液體培養(yǎng)基中的AGPs濃度通過火箭瓊脂糖免疫電泳方法進(jìn)行測定[15]。
1.4 ?GlcY-試劑對香蕉懸浮細(xì)胞生長狀態(tài)和體胚發(fā)生能力的影響
將?GlcY-試劑按0、5、10、20、40 、60 μM的濃度加入到M2液體懸浮培養(yǎng)基中，龍牙蕉‘過山香’胚性懸浮細(xì)胞按照1.5%濃度分別接種到上述含有不同濃度?GlcY-試劑的培養(yǎng)基中。15 d后計算懸浮細(xì)胞的PCV（packed cell volume，細(xì)胞密實體積），并在顯微鏡視野下統(tǒng)計胚性和非胚性細(xì)胞（ECS/NECS）的比例。
將?GlcY-試劑按照下列濃度加入到M3培養(yǎng)基中: 0、5、10、20、40 μM、60 μM，將接種繼代7-10 d的大顆粒龍牙蕉‘過山香’品種品種懸浮細(xì)胞用于進(jìn)行體胚誘導(dǎo)，30 d后統(tǒng)計體胚發(fā)生率和細(xì)胞總體積，體胚誘導(dǎo)頻率=體胚總數(shù)/ml PCV ECS。
2結(jié)果與分析
2.1不同基因型香蕉懸浮細(xì)胞培養(yǎng)液中的AGPs的含量與體胚發(fā)生的關(guān)系
表1不同基因型香蕉懸浮細(xì)胞的體胚發(fā)生能力與培養(yǎng)基中AGPs含量測定
Table 1 Quantification of thefrequency of somatic embryogenesis and AGPs content in liquid medium of cellsuspensions of different genotype of banana
不同基因類型香蕉
Different genotype of banana
AGPs含量（μg/mL）
AGPs content（μg/mL）
體胚發(fā)生頻率（105體胚/mL PCV ECS)
Frequency of somatic embryogenesis （ 105 embryos/mL PCV ECS)
龍牙蕉‘過山香’Musa AAB Silk cv. ‘Guoshanxiang’
56±2.1
3.7±0.7
大蕉Musa paradisiaca Linn.cv.Da Jiao（ABB)
48±1.9
2.6±0.5
貢蕉Musa acuminata cv. Mas （AA)
36±1.5
關(guān)鍵詞：項目型；生物技術(shù)專業(yè)；實驗教學(xué)；教學(xué)模式
中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）02-0249-02
生物技術(shù)是一門實踐性很強的學(xué)科，要求學(xué)生掌握較系統(tǒng)的生物技術(shù)理論與實驗技能，具有較強的創(chuàng)新意識與實踐能力，能從事與生物技術(shù)有關(guān)的應(yīng)用研究、技術(shù)開發(fā)、生產(chǎn)管理的應(yīng)用型高級專業(yè)人才。為此，高校在培養(yǎng)生物技術(shù)專業(yè)學(xué)生方面，尤其需要其實驗教學(xué)模式體現(xiàn)重點培養(yǎng)實踐動手能力的特點。隨著經(jīng)濟社會的發(fā)展，科技發(fā)展日趨加快，更加注重學(xué)生是否具有創(chuàng)新能力、應(yīng)用能力以及實際操作能力。隨著對于學(xué)生動手實踐能力培養(yǎng)要求的提高，目前實驗教學(xué)模式的研究不斷深入，發(fā)展了很多的模式如開放式實驗教學(xué)、“討論―探究―實驗”的“三位一體”的實驗教學(xué)等模式，有力促進(jìn)了在教學(xué)環(huán)節(jié)中實驗教學(xué)模式的發(fā)展。而生物技術(shù)專業(yè)的實驗教學(xué)有其專業(yè)的特點，其實驗項目多，涉及的實驗內(nèi)容結(jié)果其影響因素比較多，存在很多不存定性。生物技術(shù)專業(yè)傳統(tǒng)的實驗教學(xué)主要以課程的實驗內(nèi)容為單位，按照教學(xué)計劃采用固定學(xué)時、以單個獨立的實驗單元為模塊、內(nèi)容以驗證性實驗教學(xué)內(nèi)容為主體的教學(xué)模式，其實驗內(nèi)容簡單，相互融合較少。隨著教育觀念和實驗設(shè)備的更新、課程改革的需要，需要對實驗教學(xué)模式進(jìn)行改革，適應(yīng)新時代對于培養(yǎng)學(xué)生的要求。在堅持實驗材料充分利用、實驗課時充分利用、實驗儀器充分利用三個充分利用的原則下，打破了傳統(tǒng)的實驗教學(xué)安排，不斷創(chuàng)新與實踐，適應(yīng)時展和社會發(fā)展對于應(yīng)用性人才的需要。
為此，本研究提出突破傳統(tǒng)實驗教學(xué)模式（如演示性試驗和分組方式等），嘗試引入科研項目管理的理念融入生物技術(shù)專業(yè)的實驗教學(xué)，如何課程實驗內(nèi)容設(shè)立相關(guān)的科研項目，組織學(xué)生以項目小組的方式主動承擔(dān)項目進(jìn)行實驗教學(xué)，嘗試以項目型實驗教學(xué)進(jìn)行生物技術(shù)專業(yè)實驗教學(xué)模式的探索與研究。
一、項目型實驗教學(xué)的特點
目前大多數(shù)的高校實驗內(nèi)容的教學(xué)實行的是“課前預(yù)習(xí)―課堂實驗―課后學(xué)生完成報告教師評閱”的三段串行模式，在本質(zhì)上是和應(yīng)試教育相適應(yīng)的。這種實驗教學(xué)模式很大程度上限制了實驗室的規(guī)模性和擴展性。項目型實驗教學(xué)是在綜合某門課程實驗教學(xué)內(nèi)容的基礎(chǔ)上，擬定包含多個課程相關(guān)知識點內(nèi)容的科研項目，仿照實施科研項目管理與實施，在指導(dǎo)教師的幫助下，以項目課題小組為實驗設(shè)施的單位，充分利用已經(jīng)學(xué)習(xí)過的實驗知識、方法、技能在一定的實驗條件下，通過團隊協(xié)作完成綜合性的研究課題，從而解決一定的科學(xué)性項目問題。整個實驗教學(xué)過程強調(diào)學(xué)生個性化思維的發(fā)揮，從而成為課程實驗教學(xué)實施的主宰，主動構(gòu)建知識體系，形成網(wǎng)絡(luò)化的知識思考體系，具備綜合分析與解決問題的能力，為形成以后解決具體實踐問題和養(yǎng)成舉一反三思考能力奠定基礎(chǔ)。
二、項目型實驗教學(xué)內(nèi)容的選擇
項目型實驗教學(xué)內(nèi)容的選擇宗旨是達(dá)到預(yù)期實驗教學(xué)目標(biāo)，其選擇內(nèi)容的全過程要注重綜合項目型實驗教學(xué)的科學(xué)性和可行性，一般具體而言要注意以下幾個方面：首先體現(xiàn)該項目型實驗教學(xué)內(nèi)容的前沿性，對當(dāng)前該有關(guān)的科學(xué)研究技術(shù)發(fā)展的前沿進(jìn)行選擇性研究，通過文獻(xiàn)查閱與綜合分析找到合適的研究性項目課題，從而調(diào)動學(xué)生的興趣和積極性；其次體現(xiàn)項目內(nèi)容的實用性和可行性，把實施的項目能夠與社會實踐生產(chǎn)或生活聯(lián)系起來，體現(xiàn)項目的社會價值，調(diào)動學(xué)生的主動性；最后要考慮項目的實施難度，既要保持其項目的前沿性，也要保證項目實施對于這些學(xué)生目前的知識體系及掌握技能水平的可行性，不至于使學(xué)生難于上手，形成畏難情緒。當(dāng)然在項目實施之前，應(yīng)該注重培養(yǎng)學(xué)生的基本項目實施能力，一般具體實驗教學(xué)上要求教師首先教會學(xué)生文獻(xiàn)資料的查找方法及途徑，指導(dǎo)項目組的學(xué)生利用學(xué)校的各種資源進(jìn)行文獻(xiàn)檢索，接著指導(dǎo)學(xué)生將所查文獻(xiàn)資料進(jìn)行進(jìn)行分析與綜合，提出研究目標(biāo)，提出自己的具體項目實施方案。
三、項目型實驗教學(xué)的組織實施
為了確保項目型實驗教學(xué)模式有效實施，其中重點應(yīng)該加強管控項目實施過程的監(jiān)管，尤其是注重對科學(xué)研究方法和實施能力的訓(xùn)練培養(yǎng)。為保證項目型實驗教學(xué)模式的有效性，在具體實施的全過程中檢查課題完成質(zhì)量和進(jìn)行綜合測評，在固定的時間內(nèi)召開以小組討論為主題的會議，督促各個項目小組進(jìn)行學(xué)術(shù)交流。在會議中重點與項目組成員討論解決實驗中遇到的具體問題，最后要求學(xué)生按照規(guī)定完成研究性報告，并且以類似學(xué)術(shù)匯報的方式參加答辯。
一般以班級為單位分成不同的項目小組，從中選出組長，擔(dān)當(dāng)項目小組的負(fù)責(zé)人，領(lǐng)導(dǎo)其他成員組織項目的實施、實驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析以及研究性報告的撰寫等。以小組團隊協(xié)作方式進(jìn)行，要充分體現(xiàn)學(xué)生的主動性，進(jìn)行項目的自我管理、自我完善，保證項目完成的質(zhì)量。項目型實驗教學(xué)有別于傳統(tǒng)實驗教學(xué)，其教學(xué)的組織方式一般可采取兩種模式：其一是在教學(xué)計劃時間，由整個班級的學(xué)生在同一時間進(jìn)行實驗研究，只是不同組進(jìn)行不同實驗項目的研究；其二是不固定實驗實施的時間，采用利用開放式實驗室管理方法提供全天候的實驗實施條件，這樣讓學(xué)生利用碎片時間進(jìn)行實驗。
這樣的項目性實驗教學(xué)模式類似于提前引入研究生培養(yǎng)的一些理念，使學(xué)生由知識的被動灌輸者成為知識的主動建構(gòu)者，主動參與實驗全過程。可以使得學(xué)生在實驗實施中參與項目立題、文獻(xiàn)資料查詢（開題）、準(zhǔn)備實驗（材料與設(shè)備準(zhǔn)備等）、具體實施、結(jié)果分析、總結(jié)性報告撰寫一系列過程，這樣就類似于研究生畢業(yè)論文的全過程。讓學(xué)生在一個較長時間段內(nèi)處于一種專業(yè)科研的氛圍之中，在學(xué)生滿懷興趣的探索過程中，學(xué)習(xí)了科研的方法，經(jīng)歷了科研的訓(xùn)練，培養(yǎng)了科學(xué)的精神，具備了基本的科研實驗?zāi)芰Α?/p>
四、項目型實驗考核評價方式
教學(xué)模式發(fā)生了改變，理所當(dāng)然其考核的方式也應(yīng)該發(fā)生相應(yīng)的變化，才能真正評價其教學(xué)對于學(xué)生培養(yǎng)能力的效果。很多觀點一般認(rèn)為，目前高校的實驗教學(xué)考查應(yīng)該不要只限于對于學(xué)生完成實驗報告的評閱，而是要重點關(guān)注學(xué)生的操作過程和分析與解決問題能力。具體考核方式主要從以下幾個方面予以考核：其一是創(chuàng)新思維能力，具體表現(xiàn)在如何找到可以研究的項目型實驗，這就要學(xué)生具有文獻(xiàn)查閱、總結(jié)和歸納等能力。其二是實施項目能力，這是重點考察的地方和環(huán)節(jié)，要求學(xué)生具有較強的思維、動手及合作等能力。其三是要考慮學(xué)生的協(xié)作能力，首先在進(jìn)行成績評定時要求學(xué)生進(jìn)行自評和互評相結(jié)合的方式，最后綜合老師的成績予以評定學(xué)生的實驗成績。最后，由參與項目實施管理的指導(dǎo)教師綜合每個學(xué)生自評與互評的情況、平常表現(xiàn)等方面綜合確定學(xué)生的成績。
五、項目型實驗教學(xué)模式的效果評價
從收回的150份調(diào)查問卷統(tǒng)計結(jié)果中看出，89.85%的學(xué)生認(rèn)為有必要進(jìn)行生物技術(shù)專業(yè)實驗教學(xué)模式的改革；98.61%的學(xué)生認(rèn)為實施的項目性教學(xué)模式培養(yǎng)了其科研項目思維能力，尤其是實施過程中的文獻(xiàn)資料的查閱與分析，項目的選題與分析，調(diào)動了學(xué)習(xí)的興趣和積極性，同時也提高了解決科學(xué)問題的能力和提出意見的信心；98.18%的學(xué)生認(rèn)為提高了實踐知識的學(xué)習(xí)效率，90.22%的學(xué)生認(rèn)為通過自己主動設(shè)計項目與實施增強了學(xué)習(xí)主動性；85.82%的學(xué)生認(rèn)為通過項目實施增強了所學(xué)知識的理論與實踐聯(lián)系的能力；97.59%的學(xué)生認(rèn)為通過項目性試驗教學(xué)增強了和同學(xué)之間交流，提高了項目實施與科技論文的寫作水平。
總之，培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力的高素質(zhì)人才是高等院校的主要任務(wù)。對于生物技術(shù)專業(yè)實驗教學(xué)的改革將不斷進(jìn)行，我們會認(rèn)真總結(jié)這次教學(xué)改革的成果，吸取教訓(xùn)，采納學(xué)生的中肯意見，更好地培養(yǎng)學(xué)生解決實際問題的創(chuàng)新能力，促進(jìn)學(xué)生知識、能力、思維和素質(zhì)全面發(fā)展。
參考文獻(xiàn)：
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【關(guān)鍵詞】園藝植物 育種 教學(xué)方法 改革
【中圖分類號】G642 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】1006-9682（2012）10-0039-02
《園藝植物育種學(xué)》是高等農(nóng)林院校園藝專業(yè)最主要的專業(yè)課程之一。它的任務(wù)是通過教學(xué)使學(xué)生掌握園藝植物育種學(xué)的原理和方法，著重培養(yǎng)學(xué)生根據(jù)園藝植物的發(fā)展方向，選擇合適的育種途徑實現(xiàn)育種目標(biāo)，為園藝生產(chǎn)所需的優(yōu)良品種提供保障。我?！秷@藝植物育種學(xué)》是1998年立項的石河子大學(xué)首批一類課程，目前為自治區(qū)精品課程。多年來，課程組為配合石河子大學(xué)本科教學(xué)質(zhì)量和改革工程，緊緊把握時代步伐，本著知識傳授、能力培養(yǎng)、素質(zhì)教育相融，充分發(fā)揮學(xué)生與教師雙主體作用的原則，在課程教學(xué)上進(jìn)行了一些有益的嘗試和探索，并取得了一定的成效。現(xiàn)歸納總結(jié)如下：
一、精選教學(xué)內(nèi)容，設(shè)計多種教學(xué)形式，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
我們對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行精選的原則是保留本課程最基本的概念、原理、方法與技術(shù)，摒棄陳舊落后的內(nèi)容，使精選的教學(xué)內(nèi)容在反映作物育種學(xué)的基本框架的同時更突出反映本學(xué)科最新的研究成果與發(fā)現(xiàn)。在各章盡可能補充近年來發(fā)展的新知識，包括新理論、新方法、新技術(shù)和新成果等。目前，生物技術(shù)在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用越來越廣泛，如對于細(xì)胞工程育種、分子標(biāo)記輔助育種、基因工程育種等也要安排一定的教學(xué)時數(shù)進(jìn)行系統(tǒng)地介紹。
園藝植物育種學(xué)課程涵蓋了果樹育種、蔬菜育種和花卉育種的內(nèi)容，專業(yè)輻射內(nèi)容非常廣泛。由此，本課程組采用增加授課教師人數(shù)，并由具有不同專長的教師授課的辦法，有利于最新專業(yè)知識的補充，并克服了單個教師上課備課工作量大、專業(yè)知識面狹窄的困難。此外，對于部分章節(jié)增開教授專題，給學(xué)生補充最新的知識。本課程共擬訂了新疆特色果樹種質(zhì)資源研究與利用、新疆加工番茄雜種優(yōu)勢育種、葡萄雜交育種研究、草莓細(xì)胞工程育種、甜瓜抗病育種研究、分子標(biāo)記輔助育種6個教授專題，可根據(jù)教學(xué)的需要和教師的情況，從中選擇開出3～5個，每個專題2～3學(xué)時。通過教授專題，使教學(xué)方式多樣化，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
使用現(xiàn)代化的教學(xué)手段，可使抽象的理論具體化、形象化，便于學(xué)生理解和記憶，學(xué)生感知鮮明，印象深刻，就會學(xué)得快、記得牢。2001年課程組主講教師向?qū)W校申請開始了CAI的教學(xué)立項研究，在課程教學(xué)中主要采用多媒體課件進(jìn)行授課，充分利用多媒體手段引入動畫和視頻文件，將情景引入了課堂，案例由語言文字的描述變成了活生生的圖像，使教學(xué)更直觀、更生動，極大地激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。例如，當(dāng)講到不同的育種途徑時，可以展示果樹、蔬菜、花卉等的育種實例圖片，可以化抽象為具體，吸引學(xué)生去看、去聽，獨立主動地接受信息。此外，鼓勵學(xué)生自己制作課件進(jìn)行比較，這樣大大地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，同時使教學(xué)效果和教學(xué)效率得到了進(jìn)一步地提升。
二、以培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力為重點，加強課程討論，充分發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性。
學(xué)生是教學(xué)活動的主體，能否激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性、自覺性，調(diào)動他們內(nèi)在的學(xué)習(xí)潛力，是教學(xué)活動成敗的關(guān)鍵。能力體系為本位強調(diào)的是“學(xué)生自我學(xué)習(xí)”，教師在教學(xué)過程中，已不再是全部知識的灌輸者，而是以組織者、管理者和指導(dǎo)者身份出現(xiàn)，學(xué)生掌握的各項新理論、新技能，是在教師的指導(dǎo)和啟發(fā)下，學(xué)生獨立完成的，在此過程中，學(xué)生有充分發(fā)揮的余地，自然會有意想不到的收獲。如何引導(dǎo)學(xué)生在學(xué)習(xí)中大膽的提出疑問，如何鼓勵學(xué)生通過多方面的思維來解決問題，是促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力提高的重要因素。
在教學(xué)中，我們改變以往“滿堂灌”、“填鴨式”的教學(xué)方式，對于精選的內(nèi)容，要求學(xué)生自學(xué)，教師適當(dāng)加以指導(dǎo)。為了進(jìn)一步調(diào)動學(xué)生自學(xué)的積極性，培養(yǎng)自學(xué)能力，還應(yīng)鼓勵學(xué)生撰寫“小論文”，學(xué)生自己選定論文題目、查資料、設(shè)計方案，獨立地進(jìn)行探索、研究和總結(jié)。如學(xué)生所寫的“生物技術(shù)的雙重作用”、“生物技術(shù)與人類的未來”、“世界主要園藝植物的育種目標(biāo)”等文章，既反映了現(xiàn)代園藝植物育種的新發(fā)展，又注入了自己獨特的見解。特別是有些文章觀點新穎、思路開闊、想象豐富、信息量大，將知識性和科幻性有機地融為一體。同時教師篩選優(yōu)秀的讀書報告，組織交流。首先由報告人介紹所寫內(nèi)容，再由老師和學(xué)生提問，報告人進(jìn)行答辯。通過這種形式，教師和學(xué)生可以就某個問題進(jìn)行探討，學(xué)生可以了解育種學(xué)的不同研究方向與領(lǐng)域，拓寬知識面，口頭表達(dá)能力和應(yīng)變能力也能得到培養(yǎng)。通過這種活動，培養(yǎng)了學(xué)生收集、分析、組織信息與應(yīng)用科技的能力，表達(dá)想法與解決問題的能力，形成一個由知識、能力、方法、應(yīng)用、創(chuàng)新不斷提高和完善的過程。
三、加強實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，使理論與實際相結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新能力。
由于育種學(xué)是一門實踐性非常強的專業(yè)課，所以在掌握基本概念和理論的基礎(chǔ)上，加強實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)就顯得尤為重要。根據(jù)幾年的教學(xué)體會并借鑒國內(nèi)外的先進(jìn)經(jīng)驗，我們認(rèn)為首先應(yīng)從增加實踐性教學(xué)時數(shù)入手，改變現(xiàn)行的半年實習(xí)為全年實習(xí)。實踐教學(xué)中堅持產(chǎn)、學(xué)、研相結(jié)合的思想，充分發(fā)揮“三個平臺，兩個空間”即實驗、教學(xué)實習(xí)、畢業(yè)生產(chǎn)實習(xí)，室內(nèi)與室外教學(xué)實踐的作用，提高學(xué)生的實踐動手能力，為后續(xù)課程的實施提供堅實的專業(yè)技能保障。為進(jìn)一步開發(fā)學(xué)生智力，提高他們分析問題和解決問題的能力，我們在開設(shè)基礎(chǔ)驗證性實驗課的基礎(chǔ)上，對學(xué)生進(jìn)行綜合項目的訓(xùn)練。例如，設(shè)計了十字花科植物雜交育種、園藝植物引種計劃的制定、無性繁殖園藝植物的有性雜交育種、有性繁殖園藝植物的育種計劃等設(shè)計性實驗。讓學(xué)生自愿分組選擇一種作物（大白菜、番茄、葡萄、草莓、蘋果等）為育種對象，設(shè)計一個大型綜合實驗。21世紀(jì)是生物科學(xué)的世紀(jì)，生物技術(shù)發(fā)展異常迅猛，轉(zhuǎn)基因技術(shù)在各個領(lǐng)域的應(yīng)用較為廣泛。通過生物技術(shù)育種一章的學(xué)習(xí)，使學(xué)生對相關(guān)理論有了感性認(rèn)識，為了加深對所學(xué)知識的理解并培養(yǎng)學(xué)生的動手能力，我們特意開設(shè)了“生物技術(shù)育種方法”的綜合性實驗，內(nèi)容包括：園藝植物基因組DNA的提取；瓊脂糖凝膠電泳檢測DNA技術(shù)；RAPD分子標(biāo)記；農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化方法；園藝植物組織培養(yǎng)等。通過這一綜合實驗，使學(xué)生更好地理解了先進(jìn)的生物技術(shù)——育種技術(shù)，并為今后將其應(yīng)用于實踐奠定了基礎(chǔ)。
為了提升學(xué)生的科研能力，課程組的所有老師均積極組織、動員學(xué)生參加石河子大學(xué)大學(xué)生研究訓(xùn)練計劃（SRP）項目，這些項目的立題均結(jié)合了教師所從事的育種學(xué)科研工作，如蕓薹屬雜交育種、新疆加工番茄的雜交育種、特色新疆果樹優(yōu)良營養(yǎng)系選育、特色資源引種、新疆特殊資源的分子育種等。這些SRP項目的開展使學(xué)生實實在在地走進(jìn)了科學(xué)研究。
四、改革考試方法，科學(xué)評價學(xué)生學(xué)習(xí)效果。
專業(yè)課程的學(xué)習(xí)成績與教學(xué)效果難以評定是一個多年未決的問題。理論教學(xué)內(nèi)容的考核評分相對于實踐教學(xué)內(nèi)容的考核評分要客觀些，但仍存在隨意性，也沒有一套完整、規(guī)范的考核評分體系，不同教師出題的范圍與難度差異很大，考試成績沒有可比性，不能反映學(xué)生掌握理論知識的程度與分析問題、解決問題的能力及授課教師的教學(xué)效果。實踐教學(xué)內(nèi)容的考核評分隨意性更大，多以學(xué)生參加實驗課的次數(shù)及實驗報告來評定學(xué)生的成績，這不能反映學(xué)生掌握實驗技能的程度及實際動手能力。
為此，課程組結(jié)合其他國內(nèi)外院校的考評方案提出以下考核體系，即對學(xué)生成績的考核應(yīng)一改過去一份試卷定高低的簡單方式。采取理論考試與現(xiàn)場操作和平時成績（作業(yè)、實驗實習(xí)報告）及課程論文相結(jié)合的考試制度。在評分上實行平時成績占10%，實踐成績占20%，理論考試占70%，全面測試學(xué)生掌握作物育種有關(guān)知識的程度和應(yīng)用能力，以反映和檢驗教學(xué)效果?？己诉^程中，經(jīng)典內(nèi)容用試題庫考試評定成績；進(jìn)展內(nèi)容用課程論文評定成績；實踐教學(xué)內(nèi)容用參加實驗課的次數(shù)、現(xiàn)場實踐操作和實驗報告綜合來評分。平時作業(yè)要求學(xué)生在教學(xué)的各階段自己查閱資料，寫出專題報告或完成專門的課外作業(yè)，以考查學(xué)生獨立分析問題和解決問題的實際能力。
參考文獻(xiàn)
關(guān)鍵詞 微生物；環(huán)境保護(hù)；作用原理；發(fā)展前景
中圖分類號 Q939.99；X505 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1007-5739（2017）12-0177-02
Abstract Modern microbial technology plays a crucial role in environmental microbial detection and governance. In this paper，the application of microorganism in the fields of air pollution control，industrial waste water treatment，pesticide residues control and environmental purification was elaborated，its action principle and development prospects in environmental protection were expounded，so as to provide references for application and development of microorganism in environmental protection.
Key words microorganism；environmental protection；action principle；development prospects
微生物是指個體難以或無法用肉眼觀察的一切微小生物的總稱，包括細(xì)菌、病毒、真菌、少數(shù)藻類以及一些小型的原生生物[1]。微生物個體微小、種類繁多，涵蓋了眾多有益和有害的生物種類，由于其體積微小、體表面積大、吸收多、轉(zhuǎn)化快、自身生長繁殖迅速，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于食品安全、醫(yī)藥醫(yī)學(xué)、工農(nóng)業(yè)、環(huán)境保護(hù)等諸多領(lǐng)域[2]。
由于現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展迅猛，人民生活水平快速提高，各個領(lǐng)域間的技術(shù)發(fā)展也是飛奔猛進(jìn)，人們在生產(chǎn)、生活中對化工產(chǎn)品的需求量越來越大，但是隨之而來的環(huán)境問題卻一直困擾著人們。
目前，我國的環(huán)境保護(hù)工作進(jìn)入“以環(huán)境優(yōu)化促進(jìn)經(jīng)濟增長”[3]的階段，而利用微生物進(jìn)行環(huán)境治理是便捷、高效、無污染的措施。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，微生物技術(shù)的優(yōu)勢已經(jīng)越來越明顯，利用微生物進(jìn)行環(huán)境治理已經(jīng)不斷深入和完善。實踐表明，微生物技術(shù)將成為環(huán)境保護(hù)的重要手段。各國都在大力研發(fā)微生物技術(shù)，今后微生物技術(shù)在環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域中將占據(jù)更高的市場。
1 微生物在大氣污染治理中的應(yīng)用
隨著工業(yè)的迅速發(fā)展，人口激增，進(jìn)而帶來的是一系列的大氣污染問題，從而引起各種危害，如臭氧層被破壞、酸雨發(fā)生越發(fā)頻繁、溫室效應(yīng)等。F主要從4個方面介紹微生物在大氣污染治理中的應(yīng)用，包括NOx的微生物凈化技術(shù)、微生物煙氣脫硫技術(shù)、微生物除臭技術(shù)、二氧化碳的微生物固定技術(shù)[4]。
1.1 NOx的微生物凈化技術(shù)
NOx的微生物凈化技術(shù)原理是利用脫氮菌在外加氮源的環(huán)境下，將大氣中有害氣體NOx還原成無害氣體N2，在進(jìn)行還原的同時，脫氮菌利用NOx作為氮源營養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)行自身增殖，如此循環(huán)還原，從而達(dá)到多次凈化的作用[5]。愛德荷國家工程的實驗室研究人員利用脫氮菌進(jìn)行脫氮，已經(jīng)將氮凈化率提高到99%[6]。該方法能有效去除廢氣中的NOx，因其工藝流程簡單、能源消耗低、凈化效率高、無二次污染、能進(jìn)行循環(huán)利用等優(yōu)點，可以推廣用于其他工業(yè)有害氣體的治理，從而達(dá)到有害氣體的再利用?，F(xiàn)在，各國的科學(xué)家正在研究將NOx的微生物凈化技術(shù)與細(xì)胞固定化技術(shù)相結(jié)合，從而尋找對有害氣體NOx進(jìn)行凈化的更便捷、易操作的方法。
1.2 微生物煙氣脫硫技術(shù)
現(xiàn)階段，對煙氣中的SOx、H2S的治理有2個方法：一種方法是利用化學(xué)反應(yīng)原理，將SOx、H2S轉(zhuǎn)變成H2SO4；另一種方法便是利用氧化亞鐵硫桿菌的特性，吸收大氣污染中的SOx，同時利用吸收液中的微生物使Fe2+和Fe3+進(jìn)行相互轉(zhuǎn)化。由于Fe3+具有較強的氧化性，是良好的氧化劑，所以Fe3+的濃度越高，氧化性越強，脫硫的速度也就越快[7]。同時，反應(yīng)生成的Fe2+又可以作為氧化亞鐵硫桿菌的營養(yǎng)源物質(zhì)，轉(zhuǎn)化成產(chǎn)物Fe3+，再次加快SO2的消化、吸收。研究表明，現(xiàn)在的氧化亞鐵硫桿菌的脫硫率已經(jīng)達(dá)到95%以上[8]，并且脫硫技術(shù)可以運用于煤炭中硫的去除、工業(yè)硫化氫氣體的凈化。
1.3 微生物除臭技術(shù)
由于工業(yè)氣體污染包含多種污染成分，其中還夾雜著部分固體顆粒，產(chǎn)生臭氣，故科學(xué)家研究出微生物除臭技術(shù)，用于處理工業(yè)污染引起的臭氣。微生物除臭技術(shù)[9]是先將臭氣溶于水中，然后運用微生物的體表面積大、細(xì)胞膜和細(xì)胞壁可以吸附溶于水中的臭氣的特性，將臭氣分解為可溶性物質(zhì)，使工業(yè)污染中的臭氣被消除；同時，微生物利用臭氣中的成分作為自己的營養(yǎng)物質(zhì)，進(jìn)行自身的生長繁殖，增加了微生物的數(shù)量，加快除臭環(huán)節(jié)的進(jìn)行。此技術(shù)凈化效率高、成本低，是可以推行的工業(yè)除臭技術(shù)。德國、荷蘭等國家已經(jīng)開發(fā)了生物臭氣處理裝置，除臭效率可達(dá)1萬～15萬m3/h[10]。
1.4 二氧化碳的微生物固定技術(shù)
二氧化碳污染是最常見的氣體污染，可利用物理、化學(xué)技術(shù)進(jìn)行去除，但微生物的各種條件更為優(yōu)越，能在進(jìn)行污染物治理的同時實現(xiàn)自身的生長繁殖，故使用微生物進(jìn)行碳的固定，產(chǎn)生許多有利的物質(zhì)，如有機酸、多糖、維生素、氨基酸等。常見的固碳微生物有螺旋藻、小球藻、真養(yǎng)產(chǎn)堿桿菌等進(jìn)行固定作用，分解二氧化碳[11]。
2 微生物在工業(yè)廢水處理中的應(yīng)用
微生物對工業(yè)廢水進(jìn)行處理的方法是利用其生化反應(yīng)，通過酶催化對工業(yè)廢水起到轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化作用，從而使工業(yè)廢水得到凈化、循環(huán)利用。微生物技術(shù)處理工業(yè)廢水主要是進(jìn)行有機物的降解、重金屬離子的處理及其他物質(zhì)的除雜。
2.1 廢水中有機物的降解
微生物降解污水中的有機物是利用微生物的新陳代謝過程中需要進(jìn)行物質(zhì)間的吸收利用，產(chǎn)生容易分解的代謝物，周而復(fù)始，使污水中的有機物被分解完全[12]。
20世紀(jì)70年代微生物絮凝劑已經(jīng)問世，其來源為微生物，來源廣泛，安全性高，是自然的新型水處理劑[13]，現(xiàn)已經(jīng)應(yīng)用于高濃度、難治理的農(nóng)藥廢水中。高效微生物的研究應(yīng)用是解決農(nóng)藥廢水實現(xiàn)高效、快捷處理的關(guān)鍵[14]，可以利用EM菌、小球綠藻、芽孢桿菌等對農(nóng)藥殘留的有機磷、硫等物質(zhì)進(jìn)行消化吸收。經(jīng)過科學(xué)家們的研究，降解率已經(jīng)從72.3%[15]升高至99.7%[16]，同時，中國科學(xué)院與中國科學(xué)院武漢病毒研究所從污泥中分離出假單細(xì)胞，其在18 h內(nèi)能將1 000 mg/L甲胺磷降解75%左右[17]。
2.2 含重金屬離子的處理
微生物治理重金屬離子主要是靠真菌，由于真菌生長速度快、菌絲綿長、附著力強，利用靜電吸附作用和霉菌體內(nèi)的催化轉(zhuǎn)化作用及絡(luò)合作用，使重金屬被吸附消化[18]，而且微生物的代謝產(chǎn)物可以自行分解，具有成本低、效率高的優(yōu)勢。近年來有研究表明，已經(jīng)利用微生物從廢水中分離、凈化、回收銅、汞、鉻等重金屬，多次凈化率高達(dá)99.9%[19]。
另外，1998年Kuhn[20]利用海藻酸鈉固定生支動膠菌除去溶液中95.9%的Cd2+。至此，科學(xué)家開始利用各種生物技術(shù)與現(xiàn)代科技技術(shù)相互結(jié)合，除去了廢水中99%的重金屬離子，實現(xiàn)了廢水再利用，達(dá)到了凈化水質(zhì)的效果。
2.3 廢水中其他物質(zhì)的去除
廢水中除了有機雜質(zhì)、重金屬外，還有其他有色顆粒存在。目前，對有色廢水的處理是采用微生物絮凝劑進(jìn)行脫色，該處理劑是利用生物分解性，將細(xì)菌、真菌等微生物發(fā)酵、提取、精制而成。研究表明，它克服了無機高分子和合成有機高分子絮凝劑本身固有的缺陷，現(xiàn)在已經(jīng)研發(fā)了微生物絮凝劑NOC-1對發(fā)酵后的有色廢水、造紙堿性黑液等進(jìn)行脫色，發(fā)現(xiàn)其脫色效果顯著，可使廢水變?yōu)榍宄?、透明[21]。
3 微生物在環(huán)境凈化中的應(yīng)用
19世紀(jì)末，經(jīng)濟日益增長，環(huán)境問題越發(fā)嚴(yán)重，隨著微生物治理方法的出現(xiàn)，標(biāo)志著人類利用微生物進(jìn)行環(huán)境保護(hù)的工程開始，經(jīng)過上百年的研究，微生物已經(jīng)在治理環(huán)境中被廣泛應(yīng)用。
3.1 廢棄物的降解、轉(zhuǎn)化
微生物由于代謝類型的多樣化，幾乎能降解環(huán)境中的各種天然物質(zhì)，尤其是有機化合物?，F(xiàn)在國內(nèi)外已經(jīng)普遍采用微生物技術(shù)降解轉(zhuǎn)化石油、農(nóng)藥、重金屬、多氯聯(lián)苯（PCB）等未能被利用的污染物。大量研究發(fā)現(xiàn)，采用紅色諾卡氏菌與釀酒酵母結(jié)合，能夠完全降解毒性極其穩(wěn)定的多氯聯(lián)苯[23]。日本環(huán)境科學(xué)與民間企業(yè)共同研究發(fā)現(xiàn)一種可以分解PCB的微生物，分解率可達(dá)64.5%[24]。中國科學(xué)院微生物研究所篩選出高效降解RDX的棒狀桿菌、降解TNT的芽孢桿菌，其降解率高達(dá)90%以上。故微生物是現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的堅強后盾。
3.2 環(huán)境監(jiān)控
微生物無處不在，現(xiàn)在已經(jīng)利用微生物的特性進(jìn)行環(huán)境監(jiān)控：用糞便污染指示菌（大腸桿菌、克雷伯氏菌）檢測水質(zhì)[25]；用鼠傷寒沙門氏菌檢驗物質(zhì)的突變性及致癌性[26]；用熒光細(xì)菌的靈敏性快速檢測環(huán)境中的毒物[27]。
3.3 固體廢物堆肥處理
固體廢物中水分充足，營養(yǎng)物質(zhì)充分，有大量的微生物群存在，在一定溫度下，只要有適宜的條件，微生物便會大量繁殖，并進(jìn)行生物分解，從而引發(fā)堆肥發(fā)酵，發(fā)酵后的堆肥可以為作物提供生長所需的養(yǎng)分。最近研究發(fā)現(xiàn)，白腐真菌對含苯的有毒物質(zhì)具有很強的耐受、降解能力，有利于進(jìn)行堆肥的處理[27]。
3.4 活性污垢處理廢水
活性污垢是指經(jīng)過人工培養(yǎng)，含有有機物和細(xì)菌的污水，經(jīng)過微生物的不斷生長代謝，產(chǎn)生絮狀、有很強吸附能力的微生物團?；钚晕酃高m用于工業(yè)廢水、造紙、合成纖維廢水等的處理，可實現(xiàn)廢水凈化與循環(huán)利用，從而提高物質(zhì)的再利用率[28]。
4 微生物在其他污染治理中的應(yīng)用
微生物除了應(yīng)用于大氣、廢水的污染治理外，還可以應(yīng)用于其他方面的治理，例如生活垃圾、農(nóng)藥、土壤等處理。生活垃圾主要是白色污染，這需要運用微生物的分解原理，對塑料袋進(jìn)行分解；農(nóng)藥殘留主要是多余的有機磷、硫，引起藻類的瘋狂增長，而導(dǎo)致赤潮、藍(lán)藻水華等危害，近年發(fā)現(xiàn)可以利用EM菌抑制藍(lán)藻的生長，同時控制水中氮的含量；土壤中微生物的利用方面，主要是利用根瘤菌起到固氮的作用，將空氣中的氮轉(zhuǎn)化為植物光合作用所需的物質(zhì)，從而進(jìn)行生命的正?；顒?；后期，開始利用嗜熱及嗜溫細(xì)菌、硝化細(xì)菌、蛋白及果膠水解微生物、固氮微生物和纖維素分解微生物對固體廢物進(jìn)行堆肥處理，讓微生物快速分解并進(jìn)行自身的生長，從而提高土壤肥力，利于作物生長[22]。
5 微生物在環(huán)境保護(hù)中的發(fā)展趨勢
隨著科學(xué)的發(fā)展，人類越來越重視環(huán)境保護(hù)，微生物環(huán)境保護(hù)的作用越來越重要，其體現(xiàn)的經(jīng)濟效益、環(huán)境效益引發(fā)企業(yè)、科學(xué)界的關(guān)注。微生物在環(huán)境保護(hù)中的發(fā)展呈現(xiàn)以下發(fā)展趨勢。
5.1 綜合利用
為使物質(zhì)資源得到充分利用并減少能源消耗，微生物污染治理趨向綜合利用。根據(jù)各微生物的固有特性，如微生物菌體、微生物體內(nèi)酶等將生活垃圾、固體廢棄物制成沼氣池發(fā)電，產(chǎn)生能源供人類使用。當(dāng)前的微生物技術(shù)已經(jīng)日趨成熟，由于其經(jīng)濟高、投資少、重利用率高的優(yōu)點，已經(jīng)成為各個發(fā)達(dá)國家青睞的城市垃圾處理途徑。目前，世界各國有200多座垃圾沼氣田處于運營階段，不僅收獲了電力資源，還獲取了肥力資源。
5.2 從治理到預(yù)防
早期工農(nóng)業(yè)因追求經(jīng)濟效益而忽略環(huán)境治理，現(xiàn)在世界各國已經(jīng)高度重視環(huán)境保護(hù)，正在研發(fā)各種環(huán)境保護(hù)技術(shù)措施，同時時刻關(guān)注重要的世界性環(huán)境問題，采取相應(yīng)的方法防患于未然。微生物環(huán)保技術(shù)是首選的環(huán)境治理方案?，F(xiàn)階段各國正在研發(fā)微生物農(nóng)藥用以代替化學(xué)農(nóng)藥，從而減少化學(xué)農(nóng)藥帶來的污染，如分解快、毒性低的微生物殺蟲劑等。
5.3 完善微生物環(huán)境保護(hù)技術(shù)
目前，對微生物技術(shù)的研究都應(yīng)放在基礎(chǔ)研究與應(yīng)用相結(jié)合上，大規(guī)模推廣微生物技術(shù)，構(gòu)建生物反應(yīng)器，優(yōu)化運行條件，研究新方法，高效地進(jìn)行環(huán)境保護(hù)與污染治理。
5.4 開發(fā)微生物資源
微生物具有種類繁多、資源豐富、繁殖快、生存條件要求低的特點，根據(jù)現(xiàn)階段國際社會對微生物的重視情況，各國應(yīng)該繼續(xù)開發(fā)微生物資源，使其應(yīng)用于更多的領(lǐng)域。繼續(xù)尋找新物種，如耐熱性菌、抗耐性強的菌種、在特殊環(huán)境下仍可以生存的菌落，使之更多地用在環(huán)境保護(hù)上。同時，由于微生物結(jié)構(gòu)簡單，可以從分子水平對微生物進(jìn)行深入研究，運用基因工程及生物技術(shù)，讓微生物技術(shù)更好地服務(wù)于人類[29]。
6 結(jié)語
綜上所述，微生物在環(huán)境治理過程中起著重要的作用，應(yīng)該對微生物進(jìn)行更深入的研究，將其可利用率提高到最大化。目前，我國的微生物應(yīng)用已經(jīng)取得很大的成功，然而進(jìn)一步的研究仍需要科技、經(jīng)濟的持續(xù)投入。大力開展以微生物技術(shù)為主體的環(huán)境保護(hù)技術(shù)研究，將推進(jìn)微生物技術(shù)在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用，通過微生物技術(shù)的不斷發(fā)展，滿足國內(nèi)需求，并占領(lǐng)國外市場。
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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(dá)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(jìn)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(xì)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《IMBC 2000》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(jìn)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(dá)、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(jìn)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(jìn)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《Marine Biotechnology》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(hù)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(hù)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(hù)、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(hù)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(jìn)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(xì)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(dá)分析,以及魚類胚胎于細(xì)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(jìn)行全序列測定,同時進(jìn)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(xì)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)?；l(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(xì)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(xì)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(hù)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)?；B(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(jìn)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(dá)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(jìn)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(xì)胞系并通過細(xì)胞移植獲得了嵌合體青鳉[1],建立了虹鱒原始生殖細(xì)胞培養(yǎng)物并分離出Vasa基因[2],進(jìn)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(xì)胞培養(yǎng)技術(shù),用于進(jìn)行藥物篩選[2],建立了將海膽胚胎作為研究基因表達(dá)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(dá)[3],建立了通過細(xì)胞周期蛋白依賴的激酶活性測定海水魚苗細(xì)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(dá)[4],從海參分離出同源框基因,并進(jìn)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mRN A的表達(dá)序列標(biāo)志,從深海一種耐壓細(xì)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(xì)胞培養(yǎng)上進(jìn)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(xì)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—baryomyces hansenii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(xì)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(xì)胞周期的激酶活性可用作海洋魚類苗種細(xì)胞增殖的標(biāo)記,克隆和定序了鰻魚細(xì)胞色素P4501A cD-NA,通過基因轉(zhuǎn)移方法分析了鰻細(xì)胞色素P450IAI基因的啟動子區(qū)域,分離和克隆了鰻細(xì)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)Hirame Rhabdovirus病毒感染的牙鲆淋巴細(xì)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?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(lán)細(xì)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(dá)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(jìn)行了安全性評價;對轉(zhuǎn)基因羅非魚進(jìn)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(jìn)外源DNA與金鯛結(jié)合的技術(shù)方法,將GFP作為細(xì)胞和生物中轉(zhuǎn)基因表達(dá)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(dá)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(dá)載體并進(jìn)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(dá)[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5.8 S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(jìn)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(jìn)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(xiàn)[4]。 3.5 DNA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IHNV DNA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(hù)反應(yīng),證明DNA免疫途徑在魚類上的可行性,從虹鱒細(xì)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Latrunculin B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(xì)胞和組織培養(yǎng)技術(shù),建立了通過海綿細(xì)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(xì)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(lán)細(xì)菌中純化光細(xì)菌致死化合物,海星抽提物在小鼠上表現(xiàn)出批精細(xì)胞形成的作用,從海洋植物Zostera marina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(xì)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(xì)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(xì)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(xì)菌,這種細(xì)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(jìn)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(xì)菌,并從這些細(xì)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(xì)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(jìn)行了檢測[4]。
4.展望與建議