时间：2022-07-05 09:30:08
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇基因工程技术，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
在人类的实践活动中,技术和人文价值互为根据、相互支持。现代技术就是由技术器物、技术制度与体制以及技术意识形态这三个层次的因素组成的文化［1］。作为一个多目标、多类型的技术体系,基因工程技术负荷多方面的价值,有着广泛而深远的社会影响。基因工程技术发展过程中的人文困惑实际上是人类自身在人格标准、社会伦理观、生态价值观上的诸多疑难的反映。重新审视当代社会的人文价值观,为基因工程技术的健康发展提供一个可供参照的人本坐标和社会文化尺度,是当下一件重要的事情。
一、人文价值导引基因工程技术
发展的必要性与可能性1.人文价值导引基因工程技术发展的必要性
基因工程技术是自然属性和社会属性的统一体。基因工程技术将有力地促进社会经济的发展,实现人的自由,满足人类多方面的需要。由于基因工程技术的作用对象包括人在内,其发展和应用就必然更多地涉及到人文价值,在个体层面、群体层面和社会层面影响到人与人、人与社会以及人与自然的关系。基因工程技术为人类摆脱生物本性上的局限从而实现更大的目标创造着条件,给人类带来无限的梦想和希望。同时,基因工程技术又对人类的文明和智力,甚至对人类的肉体生存和心理健康都带来了新的、更大的挑战。基因工程技术的发展并不总是合乎人的本质诉求,其背离人类本性的一面已经表现出来,已经产生和将要产生更为复杂的伦理、法律、社会和生态等问题,亟须人文价值的密切关注与导引。
基因工程技术发展的人文困惑就是这项技术在其发展过程中对现代人文价值观念的冲击,表现为基因工程技术对人类社会价值观念的重构和社会价值对基因工程技术的审视。这种困惑折射出社会发展中的物质层面和精神层面的不协调。对于技术与人文价值之间的这种激荡,我们必须承认和审慎对待。其实,基因工程技术的内在价值维度与社会人文价值之间有着互惠的影响,基因工程技术与人文价值的协同发展是十分必要的。
用人文价值导引基因工程技术的发展是必需的。陈昌曙教授曾指出:现代技术从根本上说都是人造的,人在多种情况和相当程度上可以干预和选择技术。在技术创新的方向,对在何种场合、何种程度上应用技术,对技术发展的战略和技术政策都有选择的自由和余地;国家、部门和企业都有技术选择的任务,工程师、企业家都有进行技术选择的能力［2］。具体说来,人是基因工程技术发生和发展的主体,居于核心地位。没有科技工作者的努力就不可能有基因工程技术的产生和发展,更谈不上产业化、市场化;发展基因工程技术的宗旨是为人类造福,为解决人的现实问题服务。在这里,基因工程技术是手段,人是目的。因此,基因工程技术的发展路径和结果必须符合人的基本价值诉求。
2.人文价值导引基因工程技术发展的可能性
现代技术的实体因素决定着人们的生产、生活和精神状况,影响着“人—社会—自然”大系统的演化,表征着现阶段人类文明的发展水平。同时,人文价值规定了技术发展的方向和目的,通过影响技术制度、体制及其意识形态实现着对现代技术的选择、扩散和社会整合。人文价值作为人类社会存在和发展的基本理想,完全可以规定基因工程技术的发展方向。在实践中,通过不断发展的人文价值可以实现对基因工程技术的导向作用。
人文价值对基因工程技术的发展有着理性的制约作用。M.谢勒认为,每次理性认识活动之前,都有一个评价的情感活动。因为只有注意到对象的价值,对象才表现为值得研究和有意义的东西［3］。基因工程技术的发展从根本上说,要受到人们的情感、态度以及社会伦理规范的影响。基因工程技术活动必然要受到当今时代占主导地位的文化价值科学精神和人文精神的双重影响。现代基因工程技术体现着科学与人文之间的互补关系:一方面,在探讨现代基因工程技术活动的意义和技术决策的标准时,离不开对其人文精神的思考;另一方面,要确定解决特定问题的技术方案和预测现代基因工程技术的物质后果,只有运用理性的科学精神才能作出回答。以科学精神和人文精神的和合统一为主导的当今社会文化价值以其解释作用、论证作用和导向作用,创设出基因工程技术发展的社会心理氛围、可行条件并影响着其可能的发展规模、速度和方向。
总之,基因工程技术与人文价值的逻辑关联提供了人文价值导引基因工程技术发展的可能性,现代基因工程技术发展的潜在人文困惑又日益彰显了人文价值导引基因工程技术发展的必要性。人文价值可以也必须通过作用于基因工程技术的器物层面和制度层面对此项技术的发展方向加以导引。
二、人文价值导引基因工程技术
发展的主要原则为了能够在发展基因工程技术以促进社会福利的同时,又能前瞻性地关注并预警其多方面的负面影响,在两者之间形成“必要的张力”,我们必须努力探求正确导引基因工程技术健康发展的人文价值原则。
1.人本原则
人本原则要求人们在研制、发展基因工程技术的过程中,要有意识地实现人、社会、自然的整体和谐,关注人类本身的持续生存和健康发展。基因工程技术只有在“人—社会—自然”大系统的协调发展中才能得以发展并最终实现人的价值追求。
首先,人类与其他生物、非生物环境之间的和谐是人类社会持存的原初条件和人类文明得以延续的基本保障。基因工程技术的发展要充分考虑自然生态的承载力和可持续性。人们应当充分利用基因工程技术提供的主动性和选择性,通过有目的的社会实践活动,在促进基因工程技术发展的同时维持生态系统的完整、稳定和有序发展,建立一种符合自然生态系统发展规律的社会实践和组织形式。
其次,社会层面中政治、经济、文化和教育环境等之间的和谐是基因工程技术发展的现实社会条件。基因工程技术的发展既取决于社会的需要,受到特定社会主导文化价值的制约,同时也广泛地影响到社会生活。基因工程技术的发展要因人、因地、因时制宜,充分考虑其发展的社会条件和社会影响,在实现自身发展的同时促进社会的进步。
再次,实现人的健康发展和社会价值是基因工程技术发展的归宿。研制基因工程技术的原初目的是适宜人性的,其发展就是为了解决人类生存与发展面临的食品、健康与安全等现实问题服务的。坚持以人为本,关心人的价值、尊严、平等、自由和全面发展,应该始终成为基因工程技术发展的首要目标。
2.技术与伦理观念协同原则
基因工程技术已经成为推动经济社会发展的重要动因,其迅猛发展必然会影响到人类社会固有的观念。早在上世纪90年代初,欧洲许多公众就开始强烈反对转基因食品,他们认为转基因食品有损人类健康,认为他们有足够的可供选择的食物。一些政治家为了自身利益,也充分利用这场舆论纷争,试图将它演变成一场公众的政治运动。1999年,奥地利、比利时、丹麦、法国、希腊、意大利和卢森堡等7个国家明令禁止销售转基因食品,在4年内不得发展转基因食品。但是,随着转基因技术的进一步成熟,到了2002年10月,欧盟又通过了一项关于最终种植转基因农作物的新的指导方针［4］。
伴随着包括基因工程技术在内的现代生物技术的发展和应用,人类社会无论从制度方面还是物质方面都已经发生了很大的变革。由人类社会历史实践孵化产生出来的伦理观念同样要适应新情况和新变化,以崭新的姿态解决新问题。我们并不主张人类的伦理观念无条件地完全适应或简单地迎合基因工程技术发展的现实,但至少应该作出相应的调整,改变一些具体的伦理规范和行为准则。伦理学家的研究内容和研究方式不要只被动地适应基因工程技术所带来的挑战,而要能够预见基因工程技术发展中所要产生的问题和矛盾,起到针对防范基因工程技术负效应发生的预见和警戒作用［5］。
我们在利用基因工程技术改造物质世界的同时,也要分析和改造我们自己的精神世界,从而实现两个世界的和谐统一。在现代生物技术的辉煌与其人文忧患并存的时代,基因工程技术视野与人文价值视野需要很好地对接,技术的发展与伦理观念所展现的高度应该是一致的,技术与伦理观念应该是协同发展的。
3.非功利性原则
现代生命科学和基因工程技术已经分别成为目前重要的前沿科学和关键技术,它们相互促进、相互影响,将同时迎来一个迅猛发展的新时代。现代科学、技术、产业整体化的发展趋势,要求我们重视生命科学研究与基因工程技术的协调发展,把基因工程技术建立在牢固的生命科学基础之上。
相对于人们对基因工程技术产业化、市场化的经济功利诉求,生命科学基础研究要求更多的则是勤奋踏实、不懈努力和淡泊名利的心态与行为。如果片面追求基因工程技术的所谓快速发展而忽视生命科学基础研究,就会使基因工程技术逐渐失去自身存在的根基并最终导致自身发展的乏力。这要求人们对待基因工程技术的发展,要适当地超越功利心态并坚决反对任何不切合实际的急功近利。
这项原则还要求人们谨慎地对待基因工程技术,采取与传统技术不同的运作方式,在确保安全性的基础上,有选择、有限度地加以利用。例如,由于一般药物的安全性或毒性试验对基因药物不一定适用,加上种属差异性,基因工程药物对人的药理学活性在动物身上就不大可能得到完全、正确的反应。这样在进行安全性试验和临床应用时,就要求有不同于传统的毒性试验项目、方法、判断标准以及防范措施。另外,由于转基因农作物相对于生态系统来讲属于“外来物种”,必须对其从实验室走向大田试验的各个环节中间试验阶段、环境释放阶段、生产性试验阶段进行严格的实时监控,并且在其大田种植后也要继续依照新的标准采取分阶段的安全性评价。反之,对基因工程技术过分的功利心态则可能无视这项技术的特殊性、不确定性以及可能存在的风险,导致这项技术的误用和滥用。三、人文价值导引基因工程技术
发展的途径探析1.确立开放的技术伦理评估框架
在当今文化多元的世界,我们很难在关于人文价值的合理理念方面达成共识,乃至不可能只有一种普适的技术伦理观。然而,人类社会面临着共同的技术应用问题,社会生活有其相通性,对“善”的追求也是人性的重要向度,这一切都使得人们可以在基因工程技术的发展问题上,将价值存在的抽象性转化为具体规范的可能性并达成一些基础性的共识。然后,人们在此基础上愿意提出和遵守公平合作的条件,愿意承担判断的任务并接受其后果。例如,在已经过去的三十多年中,美国学术界针对生物技术的应用发展提出了包括“行善原则”、“自主原则”、“不伤害原则”和“公正原则”在内的四条生物医学伦理原则,在世界产生了很大的影响,得到了广泛认同和实际应用。
为了评估基因工程技术的发展,一种技术伦理评估的新框架在今天是必需的。我们要以生物伦理学理论多元的宽广襟怀,融合多样性的、具有共同基础的基因工程技术发展的指导原则,谋求实际应用过程中的共识。开放的技术伦理评估框架的目的只能是为了使人类生活得更好,使人类免受可能的技术伤害。关涉人类前途的基因工程技术在其发展过程中一定要倾听来自各方面的声音,允许各种话语的自由表达,宽容地对待各种不同的学术观点和立场,这样才可能真正实现自身的健康发展。
2.推广人文主义的科学教育观
科学素养已经成为衡量一个国家国民素质水平及其国际竞争力的重要指标之一,科学教育日益占据了教育的主导地位。科学教育肩负着提高国民素质尤其是全体国民的科学素质,引导社会成员勇于在未知领域中探求并走进科学殿堂的重任。面对新世纪科学技术高度综合化、整体化以及自然科学与人文社会科学相互渗透和融合的发展趋势,科学教育必须以培养大量基础扎实、知识宽厚、综合素质高、创新能力强,既有科学素养又有人文理想的复合型人才为目标。完整的科学教育既包括科学技术知识的传授和能力的养成,更包括人文精神的熏陶。
然而,科学教育和人文教育的长期分离,人为地制造了科学与人文两大阵营,且相互对立和互不理解,形成了所谓的“两种文化”现象［6］。在这种氛围下,基因工程技术也很难实现健康发展。如果基因工程技术只是被人们从功利主义的工具角度来看待,那么它在文化上的价值就不能得到完整而准确的表达,就可能在其社会应用过程中给人类带来危害。我们必须找到基因工程技术与人文价值相结合的途径,使基因工程技术发展人性化,让基因工程技术的发展得到理性的规范,而不是让其成为一种与我们的文化无关的纯粹工具来任意发展。为了使基因工程技术始终服务于人类文明的目标,我们在实践中就必须推广科学精神与人文精神、价值理性与工具理性相融合的新人文主义科学教育观。
加强科学教育过程中人文素养的融入,促进基因工程技术人才养成高尚的人文精神,完善其知识架构,能够极大地夯实人才基础,使他们在内心深处树立以人为本的理念,追求进步、向往和谐的人生理想。在科学实践上自觉地应用人文价值观念主导和支配基因工程技术的决策和选择,从而对基因工程技术的健康发展起到有效的推动作用。
3.强化生命科学家的社会责任,塑造基因工程师的行为范式
科技工作者对人类进步高度的社会责任感和道德责任感是科技进步的重要推动力。早在1974年,联合国教科文组织就在《关于科学研究工作者地位的建议》中讲到科学家的道德责任。在当今大科学时代,发展科学技术已经成为国家行为,科技工作者必须考虑科学技术的社会后果以及自身的社会责任。运用科技成果为全人类造福是科学家和技术工程师追求的美德。要实现“科学为全人类造福”的价值目标,迫切需要科学家和工程师自觉树立起新的责任意识。基因工程技术的新发展赋予生命科学家和基因工程师们以前所未有的力量,同时加重了他们的社会责任。基因工程技术在给人类带来福利的同时,还带来可以预见的和难以预见的危害甚至灾难,或者在给一部分人带来利益的同时而给另一些人带来了伤害。面对基因工程技术带来的诸多现实问题以及人们思想观念的变化,生命科学家和基因工程师作为生命科学知识最主要的载体和基因工程技术活动的主体,有责任、有义务树立科学良心和职业伦理道德,使基因工程技术为人类创造繁荣的同时,尽可能减少其负面影响。
在2002年4月召开的香山科学会议上,许智宏院士指出:“科学家自身的道德意识和伦理觉醒至关重要。面对生命科学研究可能带来的巨大经济利益,科学家要自觉地依据理性和符合人类利益的原则作出选择。任何科学技术的应用都有双重性,科学家有责任向社会说明技术的价值和可能带来的风险及危害”［7］。可见,科学良心是科技工作者内在的思想道德,是道德情感、道德认识和道德意志的具体体现,是科技工作者支配自己的科研工作为人类造福的道德支柱。因此,生命科学家要坚持不懈地加强科学道德修养,将自己培养成为有社会良心的责任主体。基因工程技术的健康发展有赖于基因工程师在实践中自觉处理好基因工程技术积极社会功能的正常发挥与其价值负荷、政治法律约束的关系,逐步形成一个既有利于基因工程技术发展又充分考虑其社会效应的、可操作的行为范式［8］。
4.重视技术评论,营造公众参与的良好社会舆论氛围
基因工程技术的发展需要良好的社会舆论氛围。社会公众的态度和心理承受程度是基因工程技术发展与应用的重要参量。在现代信息发达的社会中,一种新技术概念在社会的扩散,一种新技术成果在社会的推广,一种新技术产品在社会的应用,均离不开众多媒体强大的中介传播作用。一种技术在媒体宣传中的形象,将直接影响到社会公众对此项技术的接受态度。分析公众因基因工程技术的发展和应用而产生的社会心理问题,通过各种媒体开展富有成效的技术评论,及时引导并调适公众心理,对于基因工程技术的发展有着极其重要的意义。
在当今社会,没有公众科技素养的提高,在生命科学和基因工程技术研究中实现公众参与和顾及社会伦理道德将只是空谈。生命科学家和基因工程技术工程师在技术评论和公众心理调适中有着不可推卸的责任。他们有预测和评估基因工程技术社会应用的正负效应,对公众进行科学知识普及和技术风险教育的责任,并结合自身的研究进程负责任地与公众进行多方面的对话和交流,通过开展技术评论有效地缓解社会公众期待与紧张的心理状态,从而创造一个良好的社会舆论氛围,为争取公众参与搭建一个互动的平台,最终实现基因工程技术的人性化发展。
大众传媒在塑造基因工程技术的社会形象,促进公众理解基因工程技术的过程中有着广泛而深远的影响。媒体通过自己的宣传,既可以起到为基因工程技术的发展争取社会投资、社会支持的作用,也可能招来社会公众对该项技术的强烈抵制。媒体对基因工程技术的理解程度和价值取向将直接影响到公众的心理走向。因此,较为理想的技术评论应以正确理解科学技术为基础,以科学精神为灵魂,坚持社会效益优先原则和进步的方向性原则,使社会公众及时了解到基因工程技术的发展状况,切实维护公众的知情权和选择权。通过公众参与和民主监督,促使基因工程技术以尽可能符合社会秩序和人道的方式发展,最终实现生命科学研究和基因工程技术创新的人文关怀。
5.通过立法和制定科技政策进行必要的社会调控
在宏观层面,要处理好个人、社会和自然三者之间的关系,注意从社会整体效应和长期利益的角度对基因工程技术的发展作出调控;在微观层面,要着力营建科学技术发展与社会全面进步和谐一体的理念,使基因工程技术研发人员切实认识到自身的社会价值诉求。通过各方面的共同努力,使基因工程技术的发展实现更多的人文关怀,尽量减少其对社会利益的损害。具体说来,主要包括以下两个方面的内容。
其一,通过立法使基因工程技术在发展中趋利避害。制定有关法律和法规并不是阻挠基因工程技术的发展,而是对其进行积极引导和适当限制,由此争得充分的准备时间,以便人们能够充分估计基因工程技术发展的负面作用,建立一套可操作的制度和规则。为防止现代生物技术对人类生命个体的有意或无意的伤害和危及人类社会的发展,在发展生物技术方面一定要谨慎,要在严格的法律规范条件下有序进行。近几年,我国制定出台的《基因工程安全管理办法》、《农业转基因生物安全管理条例》、《人类遗传资源管理暂行办法》等,都是对基因工程技术发展进行规范所作出的积极努力。
其二,制定出合理的基因工程技术发展政策是其发展的重要条件。基因工程技术的发展关系到国家、民族乃至全人类的前途。在进行基因工程技术立法和制定政策时应十分慎重,不要使基因工程技术工作者和生命科学家们在从事研究时感受到过多的社会压力。只有在一个宽松、民主、自由的社会环境中,科技工作者的积极性、主动性和创造性才能够得到充分发挥,才会真正有利于生命科学和基因工程技术的健康发展。在制定基因工程技术发展政策时要充分考虑到基因工程技术的社会价值、社会心理影响等,最终实现基因工程技术与经济社会的协调发展。
若要从根本上解决政府、科技界、企业界和公众之间在基因工程技术发展方面的观念冲突,除了像技术哲学家M.邦格所设想的力争技术的民主控制,即公众参与所有大规模的技术规划之外还需要有整个社会的变革［9］。基因工程技术的发展和应用离不开社会的整体变革,需要通过适当的社会变革争得良好的社会文化环境。但是,这种有利于协调基因工程技术与其他社会领域冲突的社会文化环境,仅仅依靠基因工程技术本身的发展是无法营造的,这需要全社会的共同努力。
总之,我们希望在人文价值的积极导引下,寻求一种有利于基因工程技术健康发展的道路,让本性为善的技术发展得更为完善,创造一个美好的未来。
参考文献:
［1］陈凡,张明国.解析技术:“技术—社会—文化”的互动［M］.福州:福建人民出版社,2002:128.
［2］陈昌曙.技术哲学引论［M］.北京:科学出版社,1999:219.
［3］拉普F.技术哲学导论［M］.沈阳:辽宁科学技术出版社,1986:7－8.[LL][TPpz1,+2.6mm。2.5mm(5,4*2)%]
［4］高崇明,张爱琴.生物伦理学十五讲［M］.北京:北京大学出版社,2004:85－86.
［5］刘科.后克隆时代的技术价值分析［M］.北京:中国社会科学出版社,2004:208.
［6］张.萨顿新人文主义科学教育观［J］.自然辩证法研究,2005,21(1):97－100.
［7］我国生命科学研究中的伦理问题.［2007－04－30］.http:∥/Web/ListConfs/ConfBrief.
On Graduates' Gardening Plant Genetic Engineering
Principles and Techniques Teaching and Reform
CHEN Changming
（College of Horticulture， South China Agricultural University， Guangzhou， Guangdong 510642）
Abstract Plant Genetic Engineering Principles and Techniques is a plant related graduate of an important basic course， the article reviewed the current postgraduate course in practice teaching reform， analyzes the existing problems. According to the characteristics and horticulture graduate personnel training requirements of plant genetic engineering， it is proposed to improve the quality of teaching practice teaching methods and measures to improve the practical teaching system to improve the ability of students to acquire knowledge and innovation.
Key words graduates; Plant Genetic Engineering; teaching reform
0 引言
基因工程是二十世纪八十年代在分子生物学和分子遗传学的基础上发展起来的一门新兴学科。它的主要研究内容是体外将核酸分子插入质粒或其他载体分子，构成新的遗传物质组合，并将其转化到原先没有这类遗传因子的寄主细胞内，且能持续稳定地表达和遗传。因此，应用基因工程技术，人们可以按照自己的主观愿望，创造出自然界原本不存在的新生物类型。科研人员正是利用这一特征，已在提高农作物产量，改善品质，增强抗逆性和抗病虫害的能力等方面取得令人瞩目的成就。园艺作物主要包含果树、蔬菜、观赏植物三大类经济作物，基因工程在园艺作物品种改良，关键基因的发掘，种质鉴定等方面有着重要的作用，如今很多农业院校园艺系相继开设了研究生的园艺植物基因工程原理与技术课程。
1 研究生基因工程原理与技术课程教学与实践改革现状
为了适应现代生物技术的飞速发展和达到培养高素质科研人才的要求，基因工程原理与技术课程已被设置为包括生物技术、生命科学、生物工程在内的生物相关专业、医学专业及农林专业本科生和研究生的必修课。由于基因工程技术在生物科学研究中的地位举足轻重，在众多综合院校和农业院校都开设了基因工程类课程，对基因工程类课程改革做了许多研究工作。阮小蕾等探讨了本课程在传统的理论和实验教学中存在的不足，结合笔者的教学经验，在教材建设、教学内容的改革与建设、实验配套的硬件与软件建设、实验教学安排等方面进行了探索，总结出了一套行之有效的理论和实验教学方法。姜大刚等对研究生基因工程实验教学改革进行了探讨。提出了以教学大纲为指导开展教学，做好课程规划;构建“和谐课堂”，重视教学效果;教学内容的与时俱进和不断充实完善;重视师资队伍建设，发挥骨干教师的模范作用;科研内容的渗入和应用等观点。马婧等针对园艺专业研究生的特点和人才培养要求，提出了根据课程性质，合理安排课程时间，针对专业特点，选择理论教学内容。并探讨了实验教学实践的方法，提出了采用小班教学，“高带低”的辅助教学模式。
2 园艺研究生植物基因工程原理与技术课程教学与实践存在的问题
园艺植物基因工程原理与技术是针对园艺专业低年级硕士、博士研究生的一门专业选修课程，包括基因工程原理讲授和实验技术操作两个部分。以笔者所在的华南农业大学园艺学院为例，该课程是针对园艺相关专业（包括果树学、蔬菜学、花卉学、园艺产品采后科学、茶学）低年级硕士和博士研究生开设的一门专业选修课程，该专业生源大部分为园艺专业本科毕业生，同时存在一些跨专业考研的与生物不相关专业的学生，他们在本科阶段没有学习过基因工程、分子生物学、植物生物技术等相关知识，相对来说，存在学生基础知识薄弱、专业背景复杂、研究方向多样等因素，这为园艺植物基因工程原理与技术课程在园艺专业研究生中的教学带来了一定的困难。除此之外，开设时间短，课时少，一些学校的实验条件有限等现实情况也成为了该课程开展的制约条件，另外由于很多同学以前没有做过分子生物学方面的实验，对基因工程实验的操作非常生疏，因此也必要对他们进行特别的指导与教学。针对以上问题，该课程应结合专业特色和教师个人科研工作，让研究生掌握一定的基因工程技术，为今后的研究和生产工作奠定基础，本文从课程的理论体系教学和实验设置等方面提出了课程改革的措施。
3 研究生园艺植物基因工程原理与技术课程教学改革措施
3.1 设计合理的园艺专业研究生植物基因工程原理与技术理论教学内容
园艺植物基因工程原理与技术虽然以实验操作为主，但离不开基本原理知识的讲述，传统的基因工程理论知识体系庞大而复杂，在有限的课时里（设计为30个学时），讲授者很难将所有相关知识一并传授给学生。因此挑选合适的讲授内容就显得尤为重要了。园艺专业研究生的研究对象主要为果树、蔬菜和花卉，运用植物基因工程技术的主要目的是对植物某一性状进行改良。所以在课程内容选择上应该以植物基因工程所要解决的主要问题为导向，带着问题和目标选择授课内容。讲授侧重于植物基因工程的相关内容，重点讲解核酸提取，目的基因的克隆，植物表达载体的构建，重组子筛选，农杆菌介导的转基因方法等内容。通过这些内容的教授，学生就可以掌握在植物基因工程研究中所需要的基本理论知识，为将来从事相关的科学研究打下基础。随着现代基因工程技术的快速发展，基因工程的技术更新很快，除了基本的基因工程原理知识，也需要及时获得最新的用于植物基因工程，尤其是适用于园艺类植物基因工程的新方法和新技术，并整合到教学内容中，如最近出现的可用于园艺植物基因沉默的新技术TALEN和CRISPR/Cas系统等，与时俱进地更新教学内容，将新知识、新理论、新方法传授给学生。
3.2 合理安排实验内容
研究生教育应以科研为目标，园艺植物基因工程原理与技术课程的学习就是为研究生将来进行植物基因工程相关的科研活动打基础的，我们的课程教学与设计也要以园艺植物研究为导向，巧妙进行实验设计，合理安排实验内容。植物基因工程相关的实验方法和技术非常多，应选择适合园艺专业研究生的实验内容。选择内容的标准主要有三个方面：第一，实用性原则，现在我们园艺学院科研项目所需的基因工程操作主要有基因克隆、载体构建、表达分析、基因遗传转化等，所以我们着重从这些方面入手，设计实验，让学生对将要从事的基因工程方面的实验有一个整体的认识;第二，创新性原则，基因工程技术发展了这么多年，出现了很多新的技术，然而在我们的实验教学过程中，一直沿用最基本的实验操作模式，因此在现有实验的基础上加上一些近年来新发展的技术可培养研究生科研上与时俱进的思维，如我们可在实验的内容加上生物信息学的内容，或者学生采用电子克隆技术得到的基因序列，设计扩增引物，用PCR的方法扩增，并送往公司测序，然后分析序列，以培养学生独立思考与探索的意识，而且现在用的实验指导书，实验技巧与知识已经陈旧，有必要增加新的基因工程操作技术到本课程的实验指导书中;第三，合理性和可操作性原则，园艺研究生有别于其他生物专业的研究生，他们的生物技术，生物化学以及分子生物学方面相关知识比较薄弱，所以在实验过程中的实验内容及时间安排应循序渐进，合理有序，首先从学生们易于接受的DNA提取、PCR以及凝胶电泳入手，再进一步到载体构建及基因表达，实验操作过程中分组进行，每组4～5人，每一组由一个实验经验丰富的高年级研究生任指导组长。
3.3 理论联系实际，开展科研训练，探索原理讲授与实验技术操作最佳结合方式
园艺植物基因工程原理与技术不但注重理论知识的讲授和掌握，相关实验技术更是本门课程的精髓所在，本门课程的最终产出还是看学生是否能够完成基因工程相应的实验操作，并将实验手段和方法用于生产实践。然而基因工程的基本原理是理解实验技术的基础，是解释实验技术和开发新的实验技术的必要支撑。如何将实验原理的讲授与实验操作的实施有序有效结合是开好该门课程的关键，可从以下四个方面考虑：第一，理论课与实验课时间顺序的安排，例如是先讲理论还是先做实验，是穿行，还是依次完成;第二，理论课与实验操作课的衔接性探索;第三，理论课与实验课讲授内容的分配，如在实验课中，相关实验注意事项及实验技巧需要强调，除此之外还会涉及一些实验原理，因此要探索实验课中应该重点讲授哪方面的实验原理;第四，在实验过程中让学生对实验结果逐步运用相关理论进行分析并制定下一步实验计划，让学生主动地参与到实验的设计与实施中，在实验中将各章节知识相融合，理论与实践相贯通。
基因工程是生物工程技术的一个分支。借助基因工程技术，人类可以大规模地生产基因产物，并自主设计和创建新的基因、新的蛋白质和新的生物物种，这也是当今技术革命的重要组成部分。自基因工程问世近30年来，有大批不同学科的科学家投身到此领域工作，研究结果推动了生命科学的飞速发展，直接影响到农牧、食品、医药等传统产品的改良和创新，同时也促进了医、农、林、渔等产业结构的调整，给人类进步带来了新的契机。
为了适应当今新技术革命的需求，各高等学校相关专业，尤其是生物工程技术类专业，均开设了相关的基因工程课程。基因工程理论课程内容抽象，实验操作条件精细。理论教学中的问题是如何实现由微观向宏观、抽象向具体的转变，而传统的教学方法不能有效解决这些问题。为适应生物技术发展的需要，培养学生创新精神和实践能力，我们针对课程的教学内容、教学方法与手段等方面进行探索式改革，以达到培养应用型创新人才的目的。
一、选择最适合的教材，合理整合教学内容
基因工程正经历日新月异的变化，国内外新版经典教材不断面世，包括吴乃虎主编的《基因工程原理》第2版，龙敏南等主编的《基因工程》第3版，Brown T.A.主编的《Gene Cloning DNA Analysis》第6版，Jocelyn E Krebs等主编的《Lewin基因X（中文版）》2013版等。这些经典参考书结合学科发展的前沿理论，可系统阐述基因工程知识体系，配合大量的经典实验资料和照片，参考价值极高。但是这些《基因工程》教材编排体系各有不同，大多是根据人才培养目标对教学内容进行合理安排。我们以何水林主编的《基因工程》为教材，根据原版教材体系进行讲解，同时摘选最新的相关研究技术成果，借鉴国内外优秀教学成果，使教学内容与国际接轨。同时要避免学科之间教学内容的重复。另外，向学生推荐国外顶尖期刊如《Nature》等，开阔学生视野，从而激发其学习热情。
二、改进教学方法，提高教学效果
当前，高等教育教学改革的重要内容之一是教学方法改革。教学方法必须结合课程特征进行相应的改革。
对于基础知识的讲授，主要采用提问式和启发式教学。例如，在向生物技术本科讲授“基因转化”这一章节时，以“你听说过转基因西红柿，转基因猪吗？那么你知道转基因动植物是怎样产生的吗？”的问题导入，接着开始新课内容，选择学生感兴趣的内容作为切入点，即可抓住学生的注意力，又可活跃课堂气氛；首先是定期给学生布置几个专题内容，让学生分组准备，课程讲授前先由学生来讲解，然后各组进行PK。例如，在介绍完基因转化的内容后，给学生布置作业――如何对转基因生物进行检测。既可以培养学生查阅、整合资料的能力，又可锻炼学生的表达能力，为将来考研或者工作积累经验，成为真正意义的素质教育。其次是采用启发式的教学方式，在教学中，介绍经典实验的发现及思路，进而启发学生如何去发现问题和解决问题。
目前，基因工程的理论与技术已在药物生产、基因工程疫苗、转基因动植物等方面普遍应用，因此在理论部分的讲解中，可结合实际应用加以介绍。例如：在讲授基因工程药物时，可以介绍人胰岛素的发明及SARS疫苗、禽流感疫苗等的研制，使学生感受到抽象的基因工程操作技术与实际应用的紧密关系，最大限度地启发他们学习兴趣和探索未知领域的欲望。
同时，可以在重要章节设计讨论问题，如：基因克隆载体的构建，让学生分组设计实验方案，其他组质疑，鼓励学生发表自己的见解，探讨实验方案的可行性。这样既有助于提高对基本原理及操作的理解，又可培养学生独立思考和创新的能力，同时也可加强学生对实验细节的把握。
三、加强实践教学，提高学生创新能力
关键字：生物工程；农业资源；基因工程
1 基因工程的应用
随着人口的增加，老龄化趋势严重，食品生产成为国家首先要解决的问题，而我国对转基因食物研究的水平，在世界也首屈一指，因此在大田试验和商业化方面，地位仅次于美国和加拿大。特别是我国首创的“转基因杂交水稻”更是得到了专业研究的认可。
基因工程通过相应的技术手段，让动植物按照人的意愿在生长时呈现一些优势。例如：
（1）培养具有抗病虫害、抗逆、抗除草剂的农作物。美国科学家在对这方面进行研究时，尝试将壳质酶基因引入到作物中，最终得到了具有抗真菌病害的转基因植物，并已经培育出具有抗除草剂作用的高粱、小麦和玉米。同样，我国在这方面的领域，利用转基因技术培育具有广谱高抗白叶枯病的转基因杂交稻。
（2）通过转基因技术，还可以培养出具有高营养的食品。随着人们对食物营养的要求越来越高，人类对这类产品的需求也越来越高。现在培养出的食物主要有具有高蛋白的转基因玉米，并且培育出含丰富消化肽的大豆，这类大豆更容易被人体吸收。
（3）除此之外，还利用转基因技术培育出具有保健作用的食品。美国就尝试培育具有高含量抗癌物质的西红柿，以及可以预防心脏病的大豆，这类转基因大豆富含丰富的异黄酮。虽然基因工程在近年来的发展更加广泛，但是对于这种发展仍然有许多学者持有怀疑的态度，认为其安全性并不能得到保证，即使如此，基因工程的应用为农业资源的发展起到重要的作用。
2 细胞工程的应用
（1）常规的生殖方式周期比较长，对于一些珍稀或者面临灭绝的动植物而言，不适合其发展。利用细胞工程技术，即细胞培养技术，通过培育而得到的植株，可以实现大规模的无性繁殖。一些发达国家，已经利用这种技术培育出更多的高价值花卉，甚至一些名贵的中草药。而在动物方面，这一技术的发展也有着很好的前景，比如利用动物胚胎移植的方式，培育出更优质的种牛。
（2）根茎类植物在长期种植期间，可能会导致其退化甚至引发病毒感染，这些植物受到影响后，会直接导致品种质量的下降。利用细胞工程技术可以改变这种现状，培养时可以进行有效的脱毒，在农业中有着广泛的应用，并对其发展有着重要的作用。
（3）细胞工程技术发展至今，已经不再是简单的细胞融合和培养方式，而是转变为农业工业化的深层培养。利用工程发酵设备，可以大量地繁殖培养液中的生物组织细胞，从这些细胞中，继而获得有用物质。
3 发酵工程的应用
发酵工程又称为微生物工程，是利用微生物的发酵方式生产一些生物制品。而我国的酿酒、制醋其实都属于发酵工程。随着发酵技术的发展，其在农业资源中也得到了广泛的应用。
（1）对于农业发展而言，由于长期使用化学肥料，破环了土壤结构，污染环境，因此利用发酵技术开发新型肥料成为农业中重要的课题。新型肥料的开发，充分地利用微生物的发酵性质，对肥料的磷、钾起到分解作用，同时保证农作物可以获得必需养分。
（2）秸秆是农作物中重要的副产物，一般用来做饲料，但大多数都被烧掉，不仅浪费了大量资源，同时还造成了严重的空气污染。为了改善这一困境，我国通过微生物技术使其得到了充分的利用。
4 总结
本文对生物工程在农业资源开发中的应用进行了详细的阐述。进入21世纪后，这种技术更是为我国的农业资源发展提供了可靠的保障。所以，研究时，应该树立新的观念，并加以创造，让人们充分认识这一技术。所以，在今后的研究中应加强生物工程技术的应用实践和探索。
参考文献
1 蒋明.植物基因工程在农业中的应用[J].生物学通报，2000（6）
2 管正学，管轶众，王建立，张宏志.生物工程在农业资源开发中的应用 [J].资源科学，2000（6）
3 曹军平.现代生物技术在农业中的应用及前景[J].安徽农业科学，2007（3）
4 张华峰，胡建成，黄巨富.生物固氮在农业中的应用现状与展望[J].自 然杂志，2002（3）
我国基因工程制药实施产业化始于上世纪80年代末期。随着我国第一个具有自主知识产权的基因重组药物a－lb型干扰素，1989年在深圳科技园实施产业化，国内基因药物产业化大发展的序幕也由此拉开。
截至2003年，我国批准上市的基因工程药物和疫苗主要有重组人a－lb干扰素、重组人表皮因子（外用）、重组人红细胞生成素、重组链激素、重组人胰岛素、重组人生长激素、重组乙肝疫苗等。目前，全球最畅销的十几种基因药物在我国都能生产。
基因药物成为人类对付疾病的新锐，一般来说基因药物，都应有自己特有的作用靶点，或是人体组织、或是细胞膜、或是细胞浆中的某蛋白质和酶。通过这些作用点，药物能发挥最佳疗效。而现有的药物除了作用于治疗的目标点之外，还常常作用于其他部位，因此常常会带来很多的副作用。
基因工程制药将具有药物作用效果明确、作用机理清楚或作用专一、毒副作用小等优点。这些药物会使医生能像发射激光制导“导弹”那样使用药物，而不是盲目对疾病“开火”。
而且，基因工程制药不仅解决传统药物“头痛医头脚痛医脚”的治标问题，还将从基因的个性化角度配制药物，使疾病得到彻底根治，并同时带来制药产业的革命。
从提高人类生存质量角度看，基因工程制药目前主要瞄准一些重大的常见疾病，如艾滋病、癌症、糖尿病、抑郁症、心脏病、老年性痴呆症、中风、骨质疏松症等严重危害人类健康并流行范围较广的病症。
寻找新的药物作用靶点是今后新药研制开发的关键。而人类基因组学研究将为寻找新的药物作用点开辟广阔的前景，它最终揭示的人类基因中至少有几千个基因可作为药物的作用点。
基因工程制药产业发展迅速，得益于我国举世瞩目的基因技术研究实力。我国是唯一参与人类基因组研究的发展中国家，在参与人类基因组计划的美、英、日、中、法、德6个国家中，我国基因组测序能力已经超过法国和德国，名列第四。在6国16个基因组测序中心里，我国位居前十强。2000年完成了1％的人类基因组测序任务，2002年又独立完成了水稻基因组研究。如今又领衔国际人类肝脏蛋白质组研究，这些都是举世瞩目的成就。尤其近年来，在医学和生命科学的几大最前沿的领域，如组织器官工程、生物芯片、干细胞技术、克隆技术等方面也均处于世界先进水平。加上基因重组技术、DNA技术、基因化学技术的进步和发展等，这些都将为我国基因工程药物产业的发展奠定坚实的科学技术基础，将给基因工程药物产业带来深刻的变化和前所未有的发展机遇。
尽管国内基因工程制药企业现状不容乐观，我国生物技术产业与欧美发达国家相比虽有一定距离，但并非不可逾越，这个市场依然被业内人士十分看好。比如我国干扰素的实际消费量不足1亿，但市场潜力相当大，专家们估计能达到4亿―5亿支。尤其经过近10年的努力，我国已造就了若干个具有国际竞争力，甚至能跻身世界基因工程药物产业前列的中国本土上的龙头企业。所以尽管基因工程制药发展道路艰辛，但前景依然十分诱人。
1基因工程与基因板块前景分析
1.基因工程技术的发展与前瞻性，2000年6月26日，“人类基因组计划”成功绘制了人类生命的“天书”，人类的遗传密码基本被破译，标志着生物技术，特别是生命科学技术发展进入到一个新的阶段。人类基因组计划（HGP）与曼哈顿原子弹计划和阿波罗登月计划一起被称为二十世纪三大科学工程，它同时将贯穿于整个21世纪，被认为是21世纪最伟大的科学工程。早在20世纪上半叶，遗传学家就提出了“基因”概念，即基因是决定生物性状的遗传物质基础。特别是1953年沃森和克里克DNA双螺旋结构模型创立后，进一步从本质上证实基因是决定人类生、老、病、死和一切生命现象的物质基础。至70年代，DNA重组技术（也称基因工程或遗传工程技术）终获成功并付之应用，分离、克隆基因变为现实，不少遗传病的致病基因及其他一些疾病的相关基因和病毒致病基因陆陆续续被确定。所有这一切使人们似乎看到了攻克顽症的曙光，研究基因的热情空前高涨。
诺贝尔奖获得者杜伯克进一步提出了基因组研究模式，美国国会于1990年10月1日批准正式启动HGP，为期15年，政府投资30亿美元。人类基因组计划的目的是要破译出基因密码并将其序列化制成研究蓝本，从而对诊断病症和研究治疗提供巨大帮助。不久的将来我们不仅可以看到癌症、艾滋病等绝症被攻克；人类可以通过基因克隆复制器官和无性繁殖；基因诊断和改动技术可以使人类后代不再受遗传病的困扰；而且人类将进入药物个性化时代，人类的生命也将延长。正是由于这些新技术和新领域的不断出现和日新月异，人类在新世纪的生存和生活方式将发生重大变化。
其一、基因制药。在过去发现新药物作用靶点和受体是非常昂贵和漫长的，科学家只是依赖试错法来实现其药物研究和开发的目标。人类基因组研究计划完成后，科学家可以直接根据基因组研究成果确定靶位和受体设计药物。这将大大缩短药物研制时间和大大降低药物研制费用。
其二、基因诊断。人类基因组研究计划最直接和最容易产生效益的地方就是基因诊断。通过基因诊断可以解决遗传性疾病的黑洞，基因诊断能够在遗传病患者还未发现出任何症状之前，甚至还未出生的婴儿就能确诊。
其三、基因治疗。基因治疗被称为人类医疗史上的第四次革命，遗传学表明人类有6500种遗传性疾病是由单个基因缺陷引起的，而通过基因治疗置入相关基因将使人类的许多不治之症得以克服。
其四、基因克隆。是指把一个生物体中的遗传信息（DNA）转入另一个生物体内。利用基因克隆技术不仅可以培育出自然界不可能产生的新物种，而且可以培养带有人体基因的动植物作为“生物反应器”生产基因工程产品，还可制造用于人体脏器移植的器官，从而解决异体器官的排斥和供移植的人体器官来源不足的问题。现在动植物克隆已成为现代科技进步中最具有冲击力和争议性的事件，克隆羊和克隆猪的出现引发人类克隆自身的担忧，而植物克隆和大量转基因食物大规模出现引发了人们对于生物物种混乱和污染的担忧。但不可否认的是，植物克隆可以为人类食品来源开启广阔的空间，而动物克隆可以利用动物生产大量人类需要的基因药物和器官。
其五、基因芯片。由此可见，在21世纪谁能掌握人类自身，谁拥有基因专利越多，谁就在某种基因的商业运用和新药开发中居于领导地位，基因技术具有巨大商业价值和社会意义。
2中国基因工程产业的发展态势
1999年7月，我国在国际人类基因组注册，承担了其中1％的测序任务。我国人类基因组研究除完成3号染色体3000万个碱基对即1％的测序任务外，主要着重于疾病相关基因以及重要生物功能基因的结构和功能研究。我国近两年又在上海和北京相继成立了国家人类基因组南、北两个中心，这为大规模进行基因功能研究提供了可靠的保证。
基因技术革命是继工业革命、信息革命之后对人类社会产生深远影响的一场革命。它在基因制药、基因诊断、基因治疗等技术方面所取得的革命性成果，将极大地改变人类生命和生活的面貌。同时，基因技术所带来的商业价值无可估量，从事此类技术研究和开发企业的发展前景无疑十分广阔。基因工程产业除了众所周知的高投入、高回报、高技术、高风险外，还具有其它一些十分重要和鲜明的特点。基因工程产品的技术含量非常高，因此，基因工程产品的前期研究和开发投入非常高，国外新药的研究开发费用基本上占销售额的15％左右。而基因工程产品的直接生产成本却非常低，而且对生产的设备要求也不是很高，基因产品的这一特点意味着基因工程领域的进入壁垒并不存在于生产领域，而存在于该产业的上游，即研究开发这一环节，因此只有具备相当资金与技术实力的企业才能问津。基因工程产业不仅在投入上具有非常明显的阶段性，而且基因工程产品的创新期非常长，因为不仅产品的研究开发需要花费大量的时间和精力，而且对产品的审批也相当严格，所以一种基因工程产品完成创新阶段，从实验室到消费者手中要经过好几年时间。
由于基因工程产业的发展前景十分看好，因此一大批国内企业包括许多上市公司近年来纷纷涉足这一行业。自九十年代中期以来，我国已有300多家生物工程研究单位，200多家现代生物医药企业，50多家生物工程技术开发公司，上市公司中有30多家企业涉及生物制药。目前，基因工程药物、生物疫苗、生物诊断试剂三大类的基因产品均有国内企业参与生产。在这些产品的市场上，国内企业依靠低廉的价格和广阔的营销网络，已在与国外厂商的市场竞争中取得了优势地位。从行业分布上来看，国内上述几类基因工程产品的市场格局大致呈现如下的状况：
细胞因子类产品目前市场已处于饱和状态。受超额利润的诱惑，前两年已有太多的厂家介入该市场，仅EPO一项，光上市公司在生产的就有复星实业（600196）、哈医药（600664）、张江高科（600895）、等好几家，再加上国内非上市公司，目前共有十几家公司在生产EPO，年生产能力过剩超过了500万支。而血小板生长因子（TPO），由于国外的知识产权保护而未能为国内厂商所仿制，从而导致该产品被进口品所垄断。因此，如果不能形成新细胞因子的自主开发能力，对企业来说，该市场的拓展空间将非常有限。
重组类药物目前还处于实验室开发阶段。目前市场上的水蛭素、降钙素等产品是通过提取或化学合成，而不是利用基因工程技术的方法获得的。有许多院校和研究机构已在这方面取得了一定的进展，拿到了目的基因并在实验室构建了表达载体，但在表达量及分离纯化方面还有待突破。可见部分重组类药物的产业化生产已不再遥远，国内在这方面与国外的差距还不算大，是一个大有可为的新领域。
生物疫苗市场目前呈现出不平衡的局面。一些疫苗如破伤风疫苗、脊髓灰质炎疫苗，市场上已相当普及，另外一些疫苗如肝炎疫苗，目前的普及还不广，还有很大的市场空间可以扩展，许多疾病，甚至是常见病，如流感等还没有找到相应的疫苗。从目前的市场情况来看，国内企业处于相对劣势，国产疫苗与进口的同类产品相比，虽然价格只有对方的2/3，但质量不稳定，而且操作起来非常不方便，因此在这个市场上，舶来品占据了相当的市场份额。
[关键词]基因工程疫苗 核酸疫苗 免疫
[中图分类号]Q789-01 [文献标识码]A [文章编号]1009-5349（2014）11-0081-01
自Edward Jenne医生发明天花疫苗开始，已有几千种疫苗被开发出来，疫苗逐渐成为人类与疾病做斗争的重要武器之一。传统疫苗具有生产的成本高、疫苗中含强毒性致病物质、减毒株突变及部分疾病用传统的疫苗防治收效甚微等缺点。所以，研制更安全、更高效的疫苗十分必要。
DNA重组技术为新一代疫苗――基因工程疫苗的研制提供了全新的方法。基因工程疫苗是指应用DNA重组技术，通过基因组改造，降低病原微生物的致病性，提高免疫原性，进而达到防治传染病的目的。迄今为止，基因工程疫苗是最先进的疫苗，相比传统疫苗而言它有巨大的优势。
一、基因工程疫苗种类
应用基因工程技术开发的已经使用和正在研制的新型疫苗种类主要有基因工程亚单位疫苗、基因工程活载体疫苗、核酸疫苗、合成肽疫苗、转基因植物可食疫苗等。
（一）基因工程亚单位疫苗
该类疫苗仅包含病原体的抗原，不包含病原体的其他遗传信息。基因工程亚单位疫苗通过表达病毒的主要保护性抗原蛋白获得免疫原性，具有安全、便于规模化生产等优点。该类疫苗的制备步骤如下：①了解编码具有免疫原活性的抗原蛋白对应的基因信息。②从大肠埃希氏菌、酵母、转基因动植物等表达系统中选择最适表达载体。如：酵母表达系统已经大规模生产人用重组肝炎疫苗。基因工程亚单位疫苗可细分为：细菌性疾病、病毒性疾病和激素亚单位疫苗。
1.细菌性疾病亚单位疫苗
分离和鉴定致病菌主要免疫原和毒力因子是研究细菌性亚单位疫苗的基础，目前已研制出与炭疽、大肠杆菌病、牛布鲁氏菌病等对应的亚单位疫苗，均能对相应的疾病产生有效的保护作用。史百芬等发现RSVF蛋白亚单位疫苗（PFP-1）注射接种后接种者无呼吸道疾病加剧作用。
2.病毒性疾病亚单位疫苗
大多数病毒基因组已经被克隆和完全测序，因此病毒性亚单位疫苗的研制相对简单。现在病毒性疾病亚单位疫苗主要有口蹄疫、狂犬病、乙肝疫苗等。中国台湾省科学家研制的禽流感亚单位疫苗效力远比灭活疫苗高。祁贤等应用酵母系统表达生产鸡传染性腔上囊病病毒VP2亚单位疫苗，发现其可完全取代传统灭活疫苗。
3.激素亚单位疫苗
该疫苗是以生长抑制素为免疫原的一类疫苗。杜念兴等将大肠埃希氏菌中表达的生长抑制素基因与HbsAg基因融合，通过Vero细胞表达，结果发现表达产物具有良好的免疫原性。杜念兴等用SS基因疫苗免疫小鼠，发现口服型SS基因疫苗免疫小鼠后可在小肠表达HBsAg/SS融合蛋白，推测该基因疫苗刺激机体表达蛋白后能产生SS抗体。
（二）基因工程活载体疫苗
此类疫苗生产主要有两种方法，一是使非致病性微生物表达某种特定病原物的抗原决定簇基因，进而产生免疫原性，另一种是致病性微生物被修饰或去掉毒性基因，但仍保持免疫原性。活载体疫苗结合了活疫苗和死疫苗的共同优点，在免疫力上具有很大的优势，分复制性和基因突变活载体疫苗。
（三）核酸疫苗
核酸疫苗接种后，抗原合成、增加与病原自然感染十分相似;还具有免疫原性单一;易构建和制备，稳定性好，成本低廉，适于规模化生产等优点。
二、展望
疫苗开发具有安全性、有效性、价廉性、易推广性等特点。基因工程疫苗具有传统疫苗无可比拟的优点，是疫苗产品开发的主要方向。研制多联或多价疫苗是基因工程疫苗的主要发展方向。
【参考文献】
[1]李媛，金红，于康震，程浩.基因工程疫苗的研究进展[J].中国预防兽医学报，2000（S1）.
[2]姜健，杨宝灵，李春斌.植物基因工程疫苗研究进展[J].大连民族学院学报，2004（1）.
[3]王恩秀，陈伟华，杜念兴.生长抑素基因工程疫苗对大鼠生长及免疫的影响[J].中国兽医学报，2002（5）.
[4]李轶女，胡英考，沈桂芳.转基因植物基因工程疫苗[J].生物技术通报，2002（2）.
[5]史百芬.对RSV F蛋白亚单位疫苗（PFP-1）接种者的第二年监测：评价抗体持久性和可能的疾病加剧作用[J].国外医学・预防・诊断・治疗用生物制品分册，1995（1）.
[6]刘学东，包振民，王志亮.禽流感病毒H5N1亚型基因工程疫苗设计、表达制备及动物实验研究[J].同济大学学报（医学版），2011（6）.
[7]祁贤，汤奋扬，李亮等.新甲型H1N1（2009）流感病毒的早期分子特征[J].微生物学报，2010（4）.
[8]刘永庆，刘文波，潘杰彦，杜念兴，陈溥言，赵国屏.生长抑素（SS）基因在pET-32表达系统中的高效表达[J].南京农业大学学报，2003（1）.
关键词：生物技术；医药；食品；应用；展望；安全
中图分类号：94 文献标识码：B 文章编号：1009-9166（2009）02（c）-0069-02
一、医药生物技术
医药生物技术是生物技术首先取得突破，实现产业化的技术领域。在现代医药生物技术中，当前最活跃、应用最广泛的为基因工程技术和细胞工程技术，人们利用基因改造后的生物体可以制备大量的新的基因工程药物(所谓基因工程药物就是先确定对某种疾病有预防和治疗作用的蛋白质，然后将控制该蛋白质合成过程的基因取出来，经过一系列基因操作，最后将该基因放入可以大量生产的受体细胞中去，这些受体细胞包括细菌、酵母菌、动物或动物细胞、植物或植物细胞，在受体细胞不断繁殖过程中，大规模生产具有预防和治疗这些疾病的蛋白质，即基因疫苗或药物)，进而生产各种导向药物，各种特异性的免疫诊断试剂、核酸检测试剂、生物芯片等。基因工程药物已经走进人们的生活，利用基因治愈更多的疾病不再是一个奢望。
1、生物技术药品的生产。基因工程药品的生产，包括干扰素、白细胞介素、红细胞生成素、血小板生成素四个药品以及基因工程。利用基因工程、酶工程、发酵工程和蛋白质工程对传统医药产业进行技术改造，成为现代生物技术制药产业的包括维生素c、激素类药品和抗生素的生产以及氨基酸生产等。利用现代生物技术的提取、分离、纯化等下游技术使生化制剂升级换代。其中，乙肝疫苗形成了基因工程产品体系。它是基因工程药物对人类的贡献典例之一，以下将以此为例说明基因工程药物的应用：像其他蛋白质一样，乙肝表面抗原（HBSAg）的产生也受DNA调控。利用基因剪切技术，用一种“基因剪刀”将调控HBSAg的那段DNA剪裁下来，装到一个表达载体中，再把这种表达载体转移到受体细胞内，如大肠杆菌或酵母菌等；最后再通过这些大肠杆菌或酵母菌的快速繁殖，生产出大量我们所需要的HBSAg（乙肝疫苗）。过去，乙肝疫苗的来源，主要是从HBV携带者的血液中分离出来的HBSAg，这种血液是不安全的，可能混有其他病原体[其他型的肝炎病毒，特别是艾滋病病毒（HIV）的污染。此外，血液来源也是极有限的，使乙肝疫苗的供应犹如杯水车薪，远不能满足全国的需要。基因工程疫苗解决了这一难题。而且基因工程乙肝疫苗（酵母重组）与血源乙肝疫苗可互换使用。据临床报道，基因工程乙肝疫苗（酵母重组）能够成功地加强由血源乙肝疫苗激发的免疫反应，对一个曾经接受过血源乙肝疫苗的人，完全可以换用基因工程乙肝疫苗（酵母重组）来加强免疫。临床研究表明，人体对基因工程乙肝疫苗（酵母重组）有很好的耐受性，无严重副反应出现，表明基因工程乙肝疫苗（酵母重组）是非常安全的，在我国基因工程乙肝疫苗已使用1500万人份以上，如此大规模接种，尚未出现严重副反应报道。正是基于1996年我国已有能力生产大量的基因工程乙肝疫苗，我国才有信心遏制这一威胁人类健康最严重、流行最广泛的病种。大量临床资料表明：它是一种安全有效的制品，它的抗体阳转率在95%以上，母婴阻断率在85%以上，它能降低乙肝感染率、携带率，成为控制乙肝的一种重要手段。基因工程乙肝疫苗（酵母重组）因是一个新产品，有关免疫持久性试验仍在进行之中，从所观察5年资料看，可以保护5年，是否能保护更长时间仍需实验证实。科学研究表明：基因工程乙肝疫苗（酵母重组）可刺激人体产生免疫记忆反应，因此，长期受益是可能的。2、医药生物技术的带动作用。随着现代生物技术的应用，必然引起一些产业的发展。例如，随着医疗诊断水平的提高，酶诊断试剂和免疫诊断试剂的生产必然达到更高水平；海洋药物和中药的开发应用技术也会有所改进；保健品的生产也已显出强劲的势头。3、展望。人类基因组测序工作的完成，人们期待已久的人类基因密码的破译，会使我们对人的健康与疾病起因有更深入的认识，随之而来的将是更多的新防治药物的产生和新疗法的问世，为基因工程制药产业带来新的发展契机。然而，第一张人类基因组测序工作草图尚未弄清所有人类基因的功能，一旦人的基因产物（即活性蛋白质）被表达出来，将会有几千种具有特殊疗效的现代药物诞生。我们乐观地期待着这场新药革命的来临。
二、食品生物技术
食品生物技术就是通过生物技术手段，用生物程序、生产细胞或其代谢物质来制造食品，改进传统生产过程，以提高人类生活质的科学技术。生物技术在食品工业中的应用首先是在基因工程领域，即以DNA重组技术或克隆技术为手段，实现动物、植物、微生物等的基因转移或DNA重组，以改良食品原料或食品微生物。如利用基因工程改良食品加工的原料、改良微生物的菌种性能、生产酶制剂、生产保健食品的有效成分等。其次是在细胞工程的应用，即以细胞生物学的方法，按照人们预定的设计，有计划地改造遗传物质和细胞培养技术，包括细胞融合技术及动、植物大量控制性培养技术，以生产各种保健食品的有效成分、新型食品和食品添加剂。再次是在酶工程的应用。酶是活细胞产生的具有高度催化活性和高度专一性的生物催化剂，可应用于食品生产过程中物质的转化。继淀粉水解酶的品种配套和应用开拓取得显著成效以来，纤维素酶在果汁生产、果蔬生产、速溶茶生产、酱油酿造、制酒等食品工业中应用广泛。最后是在发酵工程的应用，即采用现酵设备，使经优选的细胞或经现代技术改造的菌株进行放大培养和控制性发酵，获得工业化生产预定的食品或食品的功能成分。还有一些功能性食品如高钙奶、蜂产品、螺旋藻、鱼油、多糖、大豆异黄酮、辅酶Q10等。
作为一项极富潜力和发展空间的新兴技术，生物技术在食品工业中的发展将会呈现出以下趋势：
1、大力开发食品添加剂新品种。目前，国际上对食品添加剂品质要求是：使食品更加天然、新鲜；追求食品的低脂肪、低胆固醇、低热量；增强食品贮藏过程中品质的稳定性；不用或少用化学合成的添加剂。因此，今后要从两个方面加大开发的力度，一是用生物法代替化学合成的食品添加剂，迫切需要开发的有保鲜剂、香精香料、防腐剂、天然色素等；二是要大力开发功能性食品添加剂，如具有免疫调节、延缓衰老、抗疲劳、耐缺氧、抗辐射、调节血脂、调整肠胃功能性组分。2、发展微生物保健食品微生物食品有着悠久的历史，酱油、食醋、饮料酒、蘑菇都等属于这个领域，它们与双歧杆菌饮料、酵母片剂、乳制品等微生物医疗保健品一样，有着巨大的发展潜力。微生物生产食品有着独有的特点，繁殖过程快，在一定的设备条件下可以大规模生产；要求的营养物质简单；食用菌的投入与产出比高出其它经济作物；易于实现产业化；可采用固体培养，也可实行液体培养，还可混菌培养；得到的菌体既可研制成产品，还可提取有效成分，用途极其广泛。3、转基因生物技术为农业、医学及食品等行业的腾飞注入了新的动力，直接加快了农业新品种的培育改良、各种疾病的防治、食品营养改善和生态环境管理。转基因技术的开发可以加速农业、林业和渔业的发展，提高农作物产量，进而通过未来基因食品解决发展中国家人民的饥饿以及营养不良等问题。现时最普遍的转基因食品是大豆及玉米，占总数量的八成。加上棉花、油菜加在一起达到99%，还有番茄，如抗黄瓜花叶病毒的番茄和一种晚熟的番茄；还有也是抗黄瓜花叶病毒矮牵牛的甜椒；另外，也有一些兽用的饲料添加剂和微生物的农用产品。其中食用油是其中比较大的一块。食用油业内人士指出，目前食用油中约有80%~90%为转基因食品，这是由于目前市场上占主导地位的调和油、大豆色拉油，大部分是采用含转基因的原材料制成的。消费者要在超市里买到一瓶非转基因大豆油并不容易。因为目前的大豆色拉油、调和油其主要原料都是进口转基因大豆。由于目前市场上还没有转基因的有花生、橄榄及葵花子，因此所有花生油、橄榄油及葵花子油都属于非转基因食品。一些产品，也可能与转基因有关，如饼干、即溶饮品及冲调食品，饮料和奶制品，啤酒，婴儿食品及奶粉，膨化食品与零食，糖果、果冻和巧克力、雪糕等。
食品生物技术如同一把双刃剑，有利也有弊。转基因食品是不是有利，取决于转什么基因，或者基因转到什么食品里。因此，政府应该采取积极措施，随时公开基因食品的研究成果，以足以博取信任的方式与公众进行沟通。总之，生物技术已深入到食品工业的各个环节，对食品工业的发展发挥越来越重要的作用。随着它的不断发展，必将给人们带来更丰富，更有利于健康，更富有营养的食品，并带动食品工业发生革命性变化。展望21世纪基因食品的发展，未来生物技术不仅有助于实现食品的多样化，而且有助于生产特定的营养保健食品，进而治病健身。
作者单位：中国药科大学
作者简介：童欣（1987年-），女，汉族，广东乐昌人，中国药科大学生科院2005级生物技术本科生
参考文献：
[1]林稚兰.功能性食品的热点与走向.北京大学生命科学学院.2005.05.11
随着农业革命、手工业革命、工业革命、商品国际化革命、信息产业化革命的推进，许多科学家们预言21世纪必将产生一次生物技术革命，而这一革命的主战场就是农业。现代生物技术可有效提高农作物产量、改善农作物的营养品质。因此，现代生物技术必然会成为未来农业发展的重要趋势。
1现代生物技术在农业领域的应用
1.1基因工程在农业领域的应用
基因工程即利用分子生物学和微生物学技术，设计好不同来源的基因顺序，在体外成功构建杂交DNA分子后导入受体细胞，使受体细胞表现出人们需要的表现型，产生出人们需要的物质。在农业领域应用基因工程技术，获得的农作物优质、高产、抗性强，还可获得畜、禽新品种及具有特殊作用的动、植物。例如，经过7年的努力攻关，2011年胜利突破了大面积示范（即6.67hm2示范）平均产量为13500kg/hm2的超级杂交稻第3期目标，达到了13899kg/hm2[1]；运用转基因技术将相应的基因导入油菜中有望培育出转基因抗病油菜新品种[2]；运用基因工程技术可将抗除草剂基因导入农作物中，使农作物能够不受除草剂的影响，目前已生产出多种抗除草剂作物品种，应用广泛[3]。
1.2细胞工程在农业领域的应用
细胞工程是指在体外培养细胞，以改变细胞某些生物学特性为目的将不同作物或动物进行细胞杂交，使植物或动物个体繁殖速度加快，以获得优良品种或新品种及某些具有特殊作用的物质的一门技术[4]。细胞工程技术在植物快速繁殖、植物新品种选育等方面发挥着重要作用。目前植物体细胞杂交应用较多，如可以将马铃薯细胞和番茄细胞进行杂交，可获得上结番茄下结马铃薯的“番茄马铃薯”；将豆科植物与向日葵进行细胞杂交，可培育出具有高营养价值的“向日豆”[5]。
1.3发酵工程在农业领域的应用
发酵工程即利用微生物具有的特殊作用生产出对人类生产有用的产品，或直接将微生物应用到工业生产过程的一门新的技术。发酵工程主要可应用在农业领域的2个方面，一是生产传统的发酵产品，如果酒、茯砖茶、食醋等；二是生产一些食品添加剂。如茯砖茶的制作过程中就运用到了发酵工程技术，通过调控渥堆时间、使用接种剂、发酵剂等方法可以改进茯砖茶的加工工艺，进而可生产出“金花”饱满、品质优良的茯砖茶。
1.4酶工程在农业领域的应用
酶工程，简单来说就是利用酶的生物催化功能，借助工程手段将相应的原料转化成有用物质。酶工程可应用在农业领域中的制酒、制酱等方面。例如，随着我国粮食的不断增产，一些地区出现了粗粮过剩的问题，需要解决粗粮的淀粉利用。解决办法之一是生产葡萄糖，但由于葡萄糖甜度不大，难以在市场上应用。最有效的办法还是运用酶工程技术的手段，将葡萄糖转变为甜度大的果糖，果糖不仅比葡萄糖甜度大，其比蔗糖的甜度还高50%以上。
2微生物肥料在农业领域的应用
2.1微生物肥料的特点
微生物肥料是含有活的微生物的特殊的肥料，在农业生产中应用该种肥料可获得特定的肥料效应[6]。生物肥料的定义分为2个方面，从狭义上讲，生物肥料就是指微生物肥料，是由具有特殊作用的大量有益微生物发酵产生的，活性高。施入该种肥料能够产生活性物质，能够增加作物的固氮作用，改善土壤的理化性质，使作物的生长环境变得更好，使作物生长更优、产量更高。从广义上讲，生物肥料泛指各种具有特定肥效的生物制剂，包括特定的活的生物体、生物体的代谢物或基质的转化物等，此种生物体不限定，既可以是微生物，也可以是动、植物组织和细胞[7-8]。
2.2生物肥料的应用优势
微生物肥料具有其他化肥和农药没有的优势，可有效改善土壤的理化性质，提高土壤肥力。目前微生物肥料已应用在绿色有机食品生产、农业生态环境保护以及高产、优质、高效农业的持续发展中，并发挥着极其重要的作用[9-10]。微生物肥料本身无毒害作用，对环境几乎无污染；同时，施用量一般不大，在其生产过程中所消耗的能量也很少，因而可节约农民的施肥成本。此外，微生物肥料还可改善土壤的理化性质，减少土壤营养流失和富营养化的产生，实现土壤的可持续化利用。
关键词 重组蛋白；分离；纯化
中图分类号 Q513 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2017）04-0250-02
Abstract With the rapid development of genetic engineering technology，the expression of recombinant protein is more and more mature，but the relatively backward technique of separation and purification of recombinant protein limits its application.This review focused on introducing the technique of separation and purification of recombinant proteins and its characteristics and application scope.
Key words recombinant protein；separation；purification
近年来，基因工程技术的突飞猛进，使得医学基础学科发生了根本性的变化，也快速促进了生物医药行业的发展。目前，有不少通过基因工程技术开发的生物医药已经处于研发后期，更有些药物的研发已经进入应用阶段。尽管很多不同种类的蛋白通过基因工程技术在体外成功表达，然而在基因工程下游工作中的蛋白纯化技术还不够成熟，据有人统计，基因工程产品的分离纯化成本约占到其全部成本的60%～80%[1]。因此，基因工程技术的下游工程中的基因重组蛋白的分离纯化技术将成为目前医药开发的瓶颈，也是未来最具有潜力的突破方向，更是生物医药商业化必须攻克的难题。
1 蛋白分离纯化的原理
目前，对于基因工程技术生产的重组蛋白的纯化方法有很多，按照大类可分为沉淀技术、层析技术、双液相萃取技术等。不管是哪一种方法，其分离纯化的原理都是利用其物理和化学性质的差异，物理性质包括分子的大小、形状、溶解度，化学性质包括等电点、疏水性以及与其他分子的亲和性等性质。根据目标蛋白的物理或化学性质的不同，可以有针对性地采取不同的分离纯化方法（表1）。
2 沉淀技术
沉淀技术是比较传统的蛋白分离纯化方法，具有成本低、操作简单、回收率高、设备要求低的优点。然而该方法对蛋白的选择性不高，适用于蛋白的初步纯化和浓缩。该技术主要可以分为盐沉淀法、有机沉淀法、等电点沉淀法。
2.1 盐沉淀法
盐沉淀法是最常用的蛋白沉淀方法，其原理是利用盐离子的水化作用使蛋白表面的水化层破坏，疏水区暴露，蛋白由于疏水作用面发生沉淀。不同的蛋白在不同盐浓度下析出，因而可以通过缓慢改变盐的浓度使不同的蛋白分级沉淀，达到分离纯化目的。在盐沉淀方法中，最常用于沉淀的盐是硫酸铵，其优点有价格便宜、溶解度大、温度影响小、对蛋白的活性影响小。
2.2 有机沉淀法
有机沉淀法是利用有机溶剂降低水活度，破坏蛋白表面水化膜，引起蛋白的沉淀。该方法的优点是有机溶剂易分离，能使蛋白快速脱盐与浓缩，但是容易升温造成蛋白变性，因此需要在低温下操作[2]。常用于沉淀蛋白的有机溶剂有丙酮、乙醇和甲醇等，其中乙醇本身无毒且易挥发，因此适用于药物蛋白的纯化。
2.3 热沉淀方法
热沉淀方法是利用不同蛋白的热稳定性不同，从而通过加热的方式除去热稳定性差的蛋白，最后剩下热稳定性高的蛋白，达到分离纯化目的。该方法的优点是操作简单、成本低；其缺点在于有较大的局限性，仅适用于纯化耐热蛋白。因此，使用该方法前，必须充分了解并确定目的蛋白的热稳定性。徐春晓等[3]利用热沉淀法纯化了可溶性肿瘤坏死因子受体Ⅱ，杨伟伟等[4]利用热沉淀法纯化了乙醛脱氢酶。
2.4 等电点沉淀法
等电点沉淀法是利用蛋白质在等电点时溶解度最低而各种蛋白质又具有不同等电点的特点进行分离的方法。在大多档氖焙颍并不能知晓杂蛋白的等电点，而且蛋白质在等电点时还存在一定的溶解度，使目的蛋白沉淀不完全。因此，等电点沉淀法不适合单独使用，更适合作为辅助方法，结合其他纯化方法来实现蛋白的沉淀分离。例如，将等电点沉淀法与盐沉淀法相结合，便可取得较好的分离效果。
3 层析技术
3.1 分子筛凝胶层析
分子筛凝胶层析利用蛋白分子大小和形状的不同进行分离。以惰性细颗粒基质作为层析柱填料，由于液体的挤压，大分子物质因无法进入细颗粒的微孔中而随着液体从细颗粒间的缝隙流出，而小分子因进入细颗粒基质内微孔运动速度慢，保留时间长，比大分子物质流出缓慢而分离。此种层析方法条件温和，填料分辨率高，操作简便，但是上样量较小，处理周期长，应用范围受限[5]。
3.2 离子交换层析
离子交换层析利用蛋白分子在特定缓冲液环境下所带电荷不同而与离子交换剂之间的相互作用不同，介质表面的可交换离子与带相同电荷的蛋白分子发生交换[5-6]。该色谱柱填料的配基为离子交换剂，与蛋白组分通过静电相互作用进行结合。在洗脱过程中缓冲液离子强度的改变将使结合力由弱到强的蛋白组分依次洗脱下来，达到分离纯化的效果。在进行色谱柱选择时要报据目的蛋白的PI值以及pH耐受能力选择合适的离子交换柱。
3.3 疏水层析
疏水层析是利用蛋白分子的疏水性不同的性质开发的纯化方法。疏水层析的填料由化学性质稳定、机械强度好的载体（如琼脂糖、硅胶等）和疏水配基（如C6、C8等）组成。蛋白质表面存在着一些疏水区域，借助于疏水区域和疏水配基间的疏水相互作用力，蛋白质被吸附在色谱填料的表面，这种相互作用力包括疏水相互作用力、范德华力和静电相互作用力。因为在高盐浓度下疏水相互作用力为主导，随着盐浓度的降低，疏水相互作用力亦变小，所以具有“高盐吸附、低盐洗脱”的特点[5]。因此，利用不同蛋白质间的疏水性差异，通过改变洗脱时的盐浓度就可以对蛋白质进行有效地分离纯化。
3.4 反相层析
反相层析与疏水层析一样，都是利用蛋白分子的疏水性差异来实现分离纯化的技术。但是二者有区别，疏水层析的固定相是弱疏水配基，而反相层析的固定相含有高度非极性基团，且配基的密度要高很多，在疏水层析中用盐浓度调节蛋白与固定相之间的相互作用，而反相层析通过有机溶剂调节，通过增加有机溶剂的浓度来实现蛋白的洗脱[2]。
3.5 亲和层析
3.5.1 生物特异亲和层析。生物特异亲和层析以生物分子作为配体，可分为免疫亲和层析、凝集素亲和层析和核酸亲和层析等，另外还有以酶、粘附蛋白、受体蛋白或底物为配体的亲和层析。
3.5.2 人工配体亲和层析。人工配体亲和层析也称为通用配体亲和层析，是指利用一类人工配体对不同的蛋白质有亲和性的特点，通过亲和层析来纯化这些蛋白质的方法。主要包括金属螯合亲和层析和染料配体亲和层析等。
3.5.3 金属螯合亲和层析。金属螯合亲和层析也称固相化金属离子亲和层析，是利用固定金属离子螯合剂（如IDA和NTA）螯合二价金属离子（如Ni2+、Zn2+、Cu2+和Co2+等），再与蛋白质表面暴露的一些氨基酸残基（组氨酸、色氨酸、赖氨酸等）相互作用而进行的亲和纯化。金属螯合亲和层析具有配体简单、通用性强、分离条件温和、吸附量大等优点。Ueda等[7]应用Ni离子亲和层析，并结合分子筛层析，分离得到大肠杆菌表达的人催乳素，其纯度达到99.5%。
4 双水相萃取技术
双水相萃取技术是指把2种聚合物或1种聚合物与1种盐的水溶液混合在一起，由于聚合物与聚合物之间或聚合物与盐之间的不相溶性形成两相，而不同蛋白质在这两相中的溶解性不同，因而最终平衡时蛋白会按照一定比例分配在这两相之中，当这个分配比例相差较大时，即目的蛋白大部分都溶解在某一液相中便可达到分离的目的。Kula等[8]最早将双水相萃取分离技术应用于生物产品分离，由于其条件温和、容易放大、可连续操作等特点，目前已成功应用于蛋白质分离和纯化。庞博峰[9]在18%乙醇/22%K2HPO4双水相体系中，pH=9.0条件下，使重组人胰岛素分布在上相，回收率在98%以上。
5 纯化技术组合法
目前，基因工程上游技术已经发展较为成熟，重组表达蛋白的来源也多种多样，按照表达体系可分为大肠杆菌中的原核表达体系、酵母真核表达体系；昆虫细胞真核表达体系及哺乳动物细胞真核表达体系，按照表达形式又可分为细胞外的分泌表达、细胞内可溶性表达、细胞内不溶性表达。由于不同类蛋白质的性质差异大、蛋白质本身的复杂性以及重组蛋白来源的多样性，至今也没有研发出一套适合所有重组蛋白分离纯化的技术。一般蛋白的纯化分离采取3步走的策略：第一阶段是捕获目标蛋白质，对目标蛋白进行分离、浓缩和稳定化处理，使样品体积减小，方便操作；第二阶段为中间提纯阶段，在该阶段应除去大量杂质，如宿主蛋白、内毒素等；第三阶段为最终提纯阶段，目的是获得高纯度的目标蛋白。
在实际工作中，需要根据具体情况设计纯化策略。对于所有蛋白的纯化分离过程中都需把握的原则是保证蛋白活性、回收率高、步骤尽量少、纯度高。一般来说对于蛋白的纯化都是采用不同分离纯化技术的组合使得蛋白最后的活性、纯度、回收率都较高。王晓军等[10]依次利用硫酸铵沉淀、DEAE-52离子交换柱和Sephadex G-100过滤柱3次纯化，重组蛋白的纯度达到98%，回收率为80.5%；陈爱春[11]通过Q-Sepharose阴离子交换层析、Profinity eXact亲和层析及Superdex75凝胶过滤层析的三步纯化策略，从家蚕幼虫血淋巴中纯化获得了较高纯度的无标签重组EGFP蛋白，纯化倍数为860.5，蛋白回收率为26.7%；张虎成等[12]依次利用镍柱亲和层析、SephadexG-25凝胶过滤层析和DEAE-FF离子交换层析分离纯化链球菌细胞壁蛋白。
6 展望
总的来说，目前对于基因工程表达的重组蛋白，还没有一套通用的纯化程序，只有针对某一种或一类蛋白结合不同的纯化方法得到较纯、活性较高的产品。随着科技的进步，基因工程产品的分离纯化必定会变得越来越简单，成本也会越来越低，效率更高，操作更容易。
7 参考文献
[1] 杨利，贾凌云，邹汉法，等.膜色谱技术及其在生化快速分离分析中的应用[J].生物工程进展，1999（1）：48-53.
[2] 侯率.重组蛋白A的分离纯化工艺研究[D].大连：大连理工大学，2011.
[3] 徐春裕姚立红，祖东，等.重组人肿瘤坏死因子可溶性受体Ⅱ（sTNFRⅡ）的纯化[J].中国生物制品学杂志，2002（6）：357-360.
[4] 杨伟伟，高秀峰，包海生，等.法尔凯干酵母乙醛脱氢酶的提取和纯化研究[J].酿酒科技，2010（6）：32-34.
[5] 王俪波.重组蛋白的纯化工艺及冻干条件研究[D].长春：吉林大学，2008.
[6] 高炳淼，长孙东亭，罗素兰，等.毕赤酵母表达体系中重组蛋白的分离纯化[J].生物技术通报，2009（3）：33-36.
[7] UEDA E K，GOUT P W，MORGANTI L.Ni（Ⅱ）-based immobilized me-tal ion affinity chromatography of recombinant human prolactin from per-iplasmic Escherichia coli extracts[J].Journal of Chromatography A，2001， 922（922）：165-175.
[8] KULA M R，KRONER K H，HUSTEDT H.Purification of enzymes by liq-uidliquid extraction[M].Springer Berlin Heidelberg，2006：73-118.
[9] 庞博峰.盐析萃取分离纯化血浆蛋白和重组人胰岛素[D].大连：大连理工大学，2015.
[10] 王晓军，惠俊峰，米钰，等.重组类人胶原蛋白的分离纯化[J].中国生物制品学杂志，2003，16（4）：212-214.
【关键词】生物技术;食品工业;应用
生物技术能够实现产业、社会、经济和生态效益的统一。食品工业正向着全面深入运用生物工程技术结合设备化、智能化以及低耗高效系统工程的方向发展。生物技术包括传统生物技术和现代生物技术。生物技术生物工程在21世纪发挥了越来越重要的作用，在生物技术快速发展的过程中，生物技术在食品中的应用得到了人们的广泛关注。但同时，生物技术在应用过程中产生的一些安全性问题也需要引起重视。
一生物技术在食品工业中的应用
在食品加工行业，动物和植物是基本的原料。我们知道，如果原料的品质较好，那么它在贮运加工中的性能就较好，且产品质量能够得到保障。生物技术在动植物原料和材料品质的一个重要应用是机械能改良，其本质是通过DNA重组技术，采用DNA分子克隆对蛋白质分子进行定位突变的所谓蛋白质工程。经过该工程处理之后，食品的营养价值更高，食品的加工性能更好，其科学价值极大，且应用前景是非常广阔的。第一，生物技术在动物原料和材料品种改良中的应用。近年来，生物技术在动物原料和材料品种改良的应用发展很快，这种改良对于食品工业发展的推动作用较大。在基因工程中，生产得到的动物生长激素能够使动物的发育和生长速度加快，从而缩短动物的生长周期，改变动物的营养品质。一个典型的案例就是把猪生长激素注入猪的体内，降低猪的脂肪含量，这样就有利于对肉食品质进行优化和改善。又如，在牛乳的加工中，牛奶容易发生沉淀。如果使用基因操作，增加K—酪蛋白编码基因的拷贝和置换，那么就可以使牛奶的磷酸化程度增加，这样就可以使牛奶热稳定性更强，还能防止炼乳凝结现象的产生。第二，生物技术在植物性食品中原料和材料品种改良中的应用。利用基因工程的培育功能，可以使植物的性能更好，比如抗高温、抗病毒、防虫害等。培育少脂肪的油料作物，多蛋白、富含某些营养素等优质主食（大米、小麦等）作物，提高作物的营养成分。当今，很多国家在这方面进行了深入研究。比如，对马铃薯进行基因改造，可使固形物的含量增加；大豆在基因改造之后，可以提高不饱和脂肪酸的比例，从而提升食用油的品质。为了使谷物蛋白质中氨基酸含量更高，生物工程学家可以使用基因工程，提高谷物蛋白的营养价值。这样一来，就可以降低我国农业生产的负担。目前我国已有越来越多的农民不再务农，大量的农田被荒废，其中很大一部分原因是因为农作物生产的效益太低。如果能够对农作物进行基因改造，使单位面积的农作物产量提高，也许能够使该问题得到缓解。第三，生物技术在保健食品中的应用。目前，随着人们对保健食品需求的增加，人参、西洋参、长春花、紫草等植物的细胞培养发展潜力增加。所谓植物细胞培养技术，其本质是一种无菌培养技术。该技术把植物组织、感官或细胞在特质的培养基进行培养，最终得到所需要的生物产品。细胞工程大量控制性的培养技术在免疫球蛋白以及生长激素的生产中应用广泛。在具体的生产过程中，通常是基因工程技术重组分子，对动物细胞进行培养，实现批量生产。
二生物技术在食品工业中的应用前景分析
1.充分利用生物资源，研发新型生物技术产品
在我国轻工业食品的产业发展规划中，未来发展的总目标是要充分利用生物资源研发新型生物技术产品。通过把现代生物技术跟食品技术结合起来，对新型生物技术产品进行研发。其中，重点研究领域包括这几个方面：新酶品种开发及其应用、遗传育种、生物法替代化学合成，生产安全性能更好的食品添加剂；使用生物技术深度加工原料，在这个过程中，需要保障对环境产生的污染最低化。另外，在食品加工产业发展的过程中，我们发现生物技术产物的分离提取水平不高，这也是其中一个瓶颈，因此，我国应当重视这方面技术的研发。另外，在监控生产方面，可研发功能更加完善的生物传感器。
2.生物技术推动经济、生活及应用科学的发展
在对生物技术逐步深入研究的过程中，生物技术对经济和生活中的改变是我们能够感知到的。世界上有很多国家把食品工业中的生物技术作为重点发展对象。在食品资源改造以及生产工艺改良方面，生物技术提供了极大的方便。另外，生物技术在加工产品包装，以及储存和运送、食品检测等领域的应用前景非常广阔。生产基因工程食品从预言变为了现实。在生物技术发展的过程中，为基因重组技术的发展与进步带来了巨大的推动作用。另外，生物技术在全球社会发展重大问题上能够起到积极的作用。比如，粮食短缺问题和生态环境恶化问题在生物技术的帮助下，这些问题正在逐步得到缓解。
3.发展生物技术被国家列入国策是大势所趋
最近几十年来，国外一些发达国家，比如美国、日本等国家的生物技术对经济发展的促进作用是有目共睹的。我国把生物技术作为高新技术中的第一位，对生物技术给予了高度重视。在生物基因工程技术的帮助下，食品更加丰富、更加健康营养，品种更加多。我相信，在不久的将来，生物技术将给食品工业带来巨大的改变。综上，随着生物基因工程的发展，农业将会发生巨大的变化，农业生产能够得到产量更高的粮食作物。在未来，生物技术将增加食品的种类，提高食品的营养价值；在安全性方面，生物技术可以提供对人们更加健康安全的食品；在环境友好方面，生物技术有利于食品工业的长久发展。生物技术在食品工业中的应用范围非常广泛，本文介绍的内容只是冰山一角。*作者单位：张易葳，湖北省宜昌市葛洲坝中学。
参考文献
［1］刘开华，李耕，邬全喜等．现代生物技术在软饮料品质改良中的应用现状与展望［J］．饮料工业，2004（3）
［2］陈美珍，余杰．大豆牛乳多肽饮料的工艺研究［J］．食品工业，2002（2）
［3］汪薇，白卫东，赵文红．生物技术在天然香精香料生产中的应用［J］．中国酿造，2009（9）
［4］毕海丹．生物技术在肉类食品中的应用现状［J］．肉类研究，2009（1）
a-干扰素，我们每个人的体内都存在。而把 a-干扰素用于治疗，经历了一个逐步大众化的过程。最早的 a-干扰素是通过体外培养的人白细胞取得的，称为白细胞人 a-干扰素，这种干扰素价格昂贵，产量很小，只有少数人有条件使用，随着基因工程技术的发展，加上近年来多种血源性 传染病的流行，目前已基本上不再生产白细胞干扰素，取而代之的是基因工程干扰素。
用基因工程技术生产a-干扰素，具有成本低、产量大、血源性污染少等特点。重组人a-干扰素是目前我国临床应用最多的基因工程药物，已广泛应用于病毒性疾病，如慢性乙型肝炎、丙型肝炎、尖锐湿疣、单纯疱疹、病毒性感冒、病毒性角膜炎等的治疗，还被用于对肿瘤，如慢性粒细胞性白血病、多发性骨髓瘤、淋巴瘤、肾细胞癌、恶性黑色素细胞瘤、卵巢癌等的辅助治疗。此外，也被广泛用于预防呼吸道病毒感染性疾病，如"非典"。
长期以来，基因工程干扰素的生产都是利用大肠杆菌来实现的。大肠杆菌产生人a-干扰素的过程与人白细胞产生干扰素的过程差别较大，因此产生的干扰素不仅在分子结构上有所不同，而且在生产方式上也有所不同。人白细胞能把产生的干扰素直接排到细胞外（这个过程叫做"分泌"），而大肠杆菌却不能，它产生的干扰素沉积在菌体内，且处于一种无活性的状态，要将干扰素纯化出来并恢复活性，得通过好几道工序（如本文图中所示），这都增加了工艺上的繁琐和质量控制上的难度，也提高了成本，对于需要大剂量、长疗程的治疗才会有较好疗效的肝炎患者或肿瘤患者而言，使用这种a-干扰素仍然存在较大的经济负担问题。
我们课题组从1987年起在国家攻关项目和"863"项目的资助下，开始了用酿酒酵母生产基因工程 a-干扰素的尝试。经过多年的工作，终于构建出了能够高效、稳定表达人α2a干扰素和α2b干扰素的酵母工程菌，它们分泌表达人a-干扰素的量达到了国际领先水平。
与大肠杆菌不一样，酵母与人都属于真核生物。它生产人干扰素的过程与人白细胞产生天然干扰素的过程极为相似，它们都能够直接通过分泌途径产生具有天然结构与正常活性的人干扰素。酵母人a-干扰素的纯化步骤就大大简化，生产成本明显下降，而且质量控制也更容易。目前这项国家863项目和 "863"项目形成的科研成果，已由上海万兴生物制药有限公司开发并按国家 GMP标准生产出产品--万复因、万复洛，使我国成为世界上惟一首先有酵母分泌型干扰素上市的国家。
两年来的临床实践表明，酵母分泌型a-干扰素的疗效和质量均不低于国内外干扰素名优产品，而售价却明显低于同类产品。这在很大程度上缓解了广大需要大剂量、长疗程干扰素治疗的患者的经济压力，给患者带来了新的希望。
[关键词]生物技术；水污染；治理；应用
中图分类号：X5 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）11-0210-01
生物技术也称作生物增强技术、投菌法，主要是指立足于现代生命科学的基础上，结合其他类型的科学原理，通过现代化的科技来对生物体或加工生物原料进行改造，从而满足社会群体的实际需求或者达到某种应用目的。从整体情况来看，生物技术主要包括发酵技术和现代生物技术，属于一门现代化的学科，具有一定的复杂性和综合性，逐渐得到社会各界的广泛关注。加强生物技术在水污染治理中的实际应用进行探索和研究，有助于促进社会的水资源的合理应用。
1 生物技术的作用机理分析
生物技术的作用机理的最直接作用就是促进微生物底物的直接利用分解，具有良好的应用效果。生物技术的共代谢作用也是作用机理的一个重要方面，针对某些不能够被微生物直接降解的有害物质，在底物存在的条件下，微生物能够促进有害物质的结构产生改变，从而实现对目标物的降解，促进应用目的的达成。就作用机理中基因水平转移作用来看，具有较好的应用价值，通过生物强化技术的有效应用，实现对具备特定特征代谢基因的微生物进行引入，立足于基因的基础上，促进了自然基因的交换以及代谢途径的构建，从而有效的提高了生物强化技术的实际使用价值，降解有机污染物的实际效果较为明显，因而在水污染治理中具有良好的应用价值。
2 生物强化菌剂的来源分析
从宏观层面来看，生物强化菌剂是生物强化技术实际应用的前提和基础，为生物强化技术的应用及发展起到了一定的推动作用。相关研究资料现实，生物强化菌剂的形成具有一定的特殊性，一方面可以通过特定环境进行分离筛选，在此基础上进行驯化培养方可获得，另一方面，可以使由经过基因工程构建的菌株经过一定条件作用后进行妥善的保存，在有需要的时候提取出来，结合应用目的及使用需求进行适当的组合，并加入标准化的处理系统，从而配制出标准化的液体会粉剂生物增强制品。
2.1 自然环境筛选方面，获得特定功能微生物的重要方式是从自然环境获取或者污染场地直接分离，这两种方式都具有较好的应用效果，能够获取高效的菌种，且实际操作具有便捷性和高效性，从自然环境筛选高效菌种的具体操作步骤见图1。
2.2 构建基因工程菌方面，可以结合实际情况进行统筹分析，进而才去生物工程技术实现对主导型基因的导入，促进菌体的实际适应性和处理能力的提升。具体来讲，主要是将微生物细胞中参与富集和降解过程的主导型基因导入到适应能力较强且繁殖能力较强的受体菌株内部，进而提高菌体对金属以及实际降解存在难度的污染物的处理效果，从而实现生物工程技术的实际应用价值的有效发挥。基因工程菌的详细构建过程见图2。相关研究资料现实，实际应用中的大部分基因工程菌是通过基因转移或者原生质体融合来获得。
2.2.1就质粒介导的基因转移来看，质粒属于较小的DNA分子，能够自主进行复制，在特定条件下，质粒能够赋予宿主细胞在化学毒物环境中的实际生存能力。相关学者通过对质粒的实际特性进行分析和研究，促进基因工程技术的完善，从而推动了质粒介导的基因转移的形成，在基因工程上具有较好的应用价值。
2.2.2 就原生质体融合来看，其在实际应用过程中，主要是通过人为的方式，来实现遗传性状存在差异的两个细胞原生质体的有机融合，促进间距双亲遗传性状的稳定重组子的有机融合。该项技术的形成和发展，促进了远缘菌株的基因重组的高效性和可靠性，推动了遗传物质之间的完整性传递，具有良好的应用价值。就实际情况来看，当前社会对于原生质体融合在废水处理中的实际应用仅仅是停留在实验室水平内。
2.3 商业菌剂的购买方面，商业菌剂的组成内容复杂，包括自养、异样和兼性菌等，具有一定的混合性。在实际应用过程中，商业菌剂能够实时对污染进行处理，具有良好的安全性和便捷性。与此同时，商业菌剂的有效应用，能够最大程度上缩短微生物的培养基驯化时间，切实提高系统的启动效率，并提高系统中有效微生物的实际浓度，具有较好的应用效果。相关研究人员在对商业菌剂进行使用的过程中，应当对实际所需的生长环境温度进行控制，通过适宜的温度环境来促进新陈代谢，从而有效的降解污染物。与此同时应当考虑商业菌剂的抗高浓度污染物的能力和抗重金属的能力，从而对商业菌剂进行合理有效的利用。
3 生物强化技术在水污染治理中的实际应用
3.1 应用现状
生物强化技术可起到高效去除目标污染物，改善污泥性能，加速系统启动，提高系统抗负荷冲击能力和稳定性，并与其他生物修复技术相结合，提高了运转效率等作用。目前已经被广泛应用于：（1）治理高浓度有机废水；（2）有毒、有害难降解污染物的治理；（3）脱氮除磷；（4）改善系统污泥特性，降低污泥产量；（5）强化废水中油脂的液化和降解；（6）江河湖泊等的水体修复；（7）地下水生物修复等方面。
3.2 评价效果
提高对目标污染物的去除效果。生物强化技术比一般的废水生物治理方法对目标污染物的去除更有针对性，效果更佳。生物强化技术能有效消除污泥膨胀，改善污泥沉降性能，显著减少污泥总量。
3.3 主要控制参数
3.3.1 投菌量。投菌量要根据系统中污染物的含量以及系统的运行阶段而定。一般随投菌量的增加，增强效果会提高。但是，高效菌种的活性及稳定性等难以测定，不同的研究者一对投菌量的研究结果不全一致。
3.3.2 投菌方式。菌株的投加方式主要包括了直接投加特效降解菌或共代谢基质，固定化技术能将优势菌种固定封闭在特定的载体上，使菌体脱落少，活性高，有效地避免了菌体的流失，提高了系统中优势菌种的浓度，增强了其在反应器中的竟争性、抗毒性以及停留时间。
3.3.3 应用工艺。不同的应用工艺对强化技术的效果不尽相同。最初学者一们把生物强化技术较多用十悬浮污泥法，如间歇式活性污泥法、曝气池、氧化沟等；现在则更多地应用十生物膜法，如厌氧污泥床、生物流化床等。
4 结束语
综上所述，生物强化技术在水污染治理中的应用十分广泛，已表现出了很好的应用前景。但目前生物强化技术的大多数研究仅局限十实验室对降解物的目标评价，为了实现其规模化应用，使此项技术更具可持续发展的意义，今后的研究重点和方向还应逐步扩大，进一步探讨影响生物强化技术在水治理系统中的主要控制参数和生态学机制，建立相关数学模型，为指导实践操作提供依据。
参考文献
[1] 郑晓艳，代建龙-农业水污染治理环节中生物技术的有效运用《乡村科技》 - 2015.
