时间:2023-02-19 02:27:48
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篇生物技术,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。
英文名称:Biotechnology
主管单位:
主办单位:黑龙江省科学院应用微生物研究所;黑龙江省微生物学会;黑龙江省生物工程学会
出版周期:双月刊
出版地址:黑龙江省哈尔滨市
语
种:中文
开
本:大16开
国际刊号:1004-311X
国内刊号:23-1319/Q
邮发代号:14-225
发行范围:国内外统一发行
创刊时间:1991
期刊收录:
CA 化学文摘(美)(2009)
中国科学引文数据库(CSCD―2008)
核心期刊:
期刊荣誉:
Caj-cd规范获奖期刊
联系方式
关键词:生物技术 培养目标 师生比
一、引言
生物技术产业作为一个正在崛起的主导性产业,是实现我国赶超世界发达国家水平、生产力后发优势和跨越发展最有前途、最有希望的领域。同时,生物技术产业已成为新经济增长点和基础产业结构战略调整的重点。产业的推进,离不开人才的发展。培育生物技术高新人才,适应生物技术学科发展趋势,确保人才储备是我国生物技术产业发展的关键之一。人才的培养与教育密不可分。至1998年,教育部正式将生物技术专业纳入专业目录起,至今已过去了16个年头。本文根据武书连2014年所列大学综合排名名单,对前300名全国高校中开设生物技术专业相关数据进行统计,以期待揭示生物技术专业实际现状。
二、数据来源
根据武书连2014年所列大学综合排名名单,筛选前300位中开设生物技术本科专业的大学。统计这些大学中生物技术专业的本科生总人数以及教师总数,分类汇总副高及以上职称教师数、高层次教师数(特指院士、国家杰出青年基金获得者、973首席科学家、“长江学者”以及全国及省优秀教师等人才称号获得者)。归纳分析各类大学生物技术专业的培养要求和培养目标,统计师生比、就业率、考研率以及出国深造等参数指标。
三、结果分析
1.开设生物技术本科专业的大学情况
调差结果显示,武书连所列出中国前300名大学中,具有生物技术专业的大学115所,占33.7%。300所大学包括医药、综合、语言、农林、林业,语言,医药、财经、政法、民族等10大类别。其中,生物技术专业主要集中出现在综合类、理工类、农林类和师范类高校,分别占各类高校总数的70.6%、10.8%、82.6%、97.3%。
全国各省市、直辖市、自治区调研情况表明,沿海地区大学中具有生物技术专业较多,山东、江苏、广东、浙江、上海和福建等6个沿海省市总计有35所高校开设生物技术专业,占全国的30.7%;、宁夏、青海、山西等内陆地区最少,各省份各仅1所大学开设生物技术专业。由此可见,在全国,开设生物技术专业大学的数量分布情况表现为由沿海向中西部内陆递减。
2.专业培养目标及师资情况
生物技术专业培养目标主要在师范类专业和非师范类专业中有所差异,非师范类生物技术专业以培养受到初步科研思维训练,具备相关理论知识,能在高新生物技术领域从事研究、开发等工作,具有创新力和创业潜力专才为目标;而师范类生物技术专业以培养中、小学生物类骨干教师和学科带头人为目标。
获得生物技术本科专业学位所需学分在各高校有所差异,变幅为144.5~200学分。专业课程包括高等数学、物理学、生物化学、化学、细胞生物学、动物学、植物学、微生物学、遗传学、分子生物学、生物信息学、基因组学、蛋白质工程、细胞工程及相应实验课等。各高校师资力量差异悬殊,生物技术专业拥有教师平均数为83人,变幅为19~133人;副教授及以上职称平均教师数为52人,变幅为7~93人;专业教师中拥有院士、国家杰出青年基金获得者、973首席科学家、“长江学者”以及全国及省优秀教师等等高层次人才称号获得者变幅为0~95人;教师中具有博士学位的百分比为56%,变幅为20~95%。专业师生比平均为1U5,其中,师范类最高为1U4,其次为综合类为1U5,理工类为1U8,最低位农林类1U9。区域比较显示,直辖市的师资较为充沛,上海、北京二地师生比接近1U3;相对而言,内陆地区师资力量相对较为薄弱。
3.专业出路
统计表明,生物技术本科毕业平均就业率为94%,其中,选择直接就业的比例62.1%,继续深造在国内读研究生或者出国读研究生的比例为37.9%。鉴于师范类大学培养目的的对口性和特殊性,因此,师范类生物技术专业毕业生就业率高达96%,其中,仅30%毕业生选择继续深造,大部分毕业生就职于相关省市中、小学。
而综合类、理工类和农林类大学中非师范类生物技术专业毕业生就业率平均亦达93%以上。其中,50%以上学生选择继续深造。研究表明,近年来直接就业就业渠道逐步变宽,不仅涉及幼儿园、中、小学等教育单位,还包括行政事业单位各类生物制药、生物研发、化学等与专业相关单位、甚至涉及银行、保险等金融单位。
四、结论
研究表明,生物技术本科毕业平均就业率为94%,师范类专业就业率高达96%,主要就职于相关省市中、小学;非师范类专业毕业生就业率平均亦达93%以上。其中,除50%以上选择继续深造外,有绝大部分选择专业对口就业于生物制药、生物研发、化学等单位。近年来,由于热门公务员考试以及各类会计、金融等热门经济类考试,专业就业渠道进一步拓宽,约有10%~20%毕业生考入行政事业单位或取得相应资质进入银行、保险等金融单位。由地域来看,在全国开设生物技术专业大学的数量分布情况,表现为由沿海向中西部内陆递减,相应的,沿海师资力量要优于内陆地区。
参考文献:
[1]韩新才,户业丽,王存文.高校生物技术专业应用型人才培养机制创新[J].武汉工程大学学报,2010,32(10):39-43.
[2]郭弘艺,唐文乔.浅析生物科学专业现状[J].中国校外教育,2014,490(7):114.
80年代以来,随着水产品市场的全面开放,以及"以养为主"渔业发展方针的确立,使渔业生产力得到了空前的释放,水产品产量大幅度提高,花色品种逐渐增多,产品鲜度和质量也有了很大的改善。水产品产量的增加使水产品市场供给有了根本改观,全国人均水产品占有量逐年提高。据农业部渔业局提供的消息,从1990年起,我国水产品总产量已跃居世界第一位,连续11年成为世界第一渔业大国,而且水产品人均占有量逐年提高,从1978年的4.8公斤提高到1999年的32.7公斤,超过了世界平均水平;水产品对外贸易蓬勃发展,1999年贸易总量达265.32万吨,总额44.3亿美元,其中出口总量134.8万吨,出口总额31.4亿美元,分别比1978年扩大了13.6倍和11倍,年均分别增长13.6%和12,6%,我国城市居民"吃鱼难"已成为过去。
业内有关专家乐观的估计,到2005年,中国渔业总产值有望突破2500亿元,人均水产品占有量将由目前的32.4公斤提高到34公斤。根据中国政府公布的《2010年食物发展纲要》,到2010年中国人均水产品消费量还将增加10公斤,这就意味着未来10年内中国渔业还要更加快速稳定的发展。据预测,新世纪我国人口将进入高峰期,到2025年人口至少达到15亿,耕地面积却要下降到低谷。因此,"水中捞食"即水产业在新的世纪里,就具有了一种特殊的意义:不仅要改善人民食物构成,而且要为保障粮食安全作出贡献。
二业并举,东方不亮西方亮
改革开放以来,我国的海洋捕捞业得到长足发展,已经步入世界前列,但眼下渔业捕捞强度的快增长与海洋生物资源慢增长之间的矛盾较为突出,鱼少船多,劳动力多,再加上我国渔船淘汰制度和国家补贴政策尚未出台,渔船以旧变新使得捕捞强度呈增长态势。而且,过度开发、过度捕捞使海洋生物资源自然规律遭到破坏,生态环境日益脆弱。以往常见的黄鱼汛、带鱼汛已成为历史。《国际海洋法公约》的实施,更是"雪上加霜",使捕捞作业区大为缩小。还有专属经济区制度的实施,使我国近外海渔场受损,造成大批渔民、渔船面临转产转业的难题。形势的严峻迫使我们重新审视我们的资源,于是"以养为主,养殖、捕捞并举"的观点逐渐得到人们的认可,并开始贯彻实施。2000年,我国养殖产量占水产品总产量的比重由1985年的44%上升到2000年的60%,成为世界上惟一的一个养殖产量超过捕捞产量的国家。目前全国非国有渔业专业劳动力628.7万人,其中养殖专业劳动力372.2万人。养殖渔民的生产积极性较改革开放前有了明显的提高。养殖业的发展充分证明了养殖业在调整渔业结构、振兴渔业经济、确保渔业资源可持续利用、解决渔民生产生活、维护农村稳定等方面发挥了重要作用。
三重困扰,挑战中国水产界
近年来,国内水产品价格持续走低,高档水产品不再高价,进口水产品抢滩中国市场等等,都说明我国水产业遇到了前所未有的挑战。今年广东省湛江市海鲜市场经营惨淡,大量网箱养殖海鱼卖不出去,价格一跌再跌,平均跌幅已达到一半。正值牡蛎肉肥膏腴大量上市之际,地处浙南沿海的洞头渔民,却为数千亩牡蛎的出路而焦虑万分,苦于找不到买主,致使一年辛苦劳作,丰产却未丰收。三四年前,大黄鱼在我国沿海几乎绝迹,即使市场上偶有一见,价格之高也是令人瞠目结舌。而今据调查,浙江省宁波市网箱养殖黄鱼积压数量达千吨左右,市场上大黄鱼收购价迭破每市斤10元,也少人问津……
归纳起来,主要问题有下述3个方面:
1.水产品结构不合理。养殖品种结构基本雷同,使品种结构调整从旧的趋同走向新的趋同。不少省市的养殖户对目前的养殖品种结构调整感到茫然,你调我也调,大家都在调,到底应该怎样调,谁也不明了。前几年网箱养鱼形势较好,一些养殖珍珠、对虾的专业户看到网箱养鱼风险小,有钱赚,纷纷上马,于是从事网箱养鱼的人数成倍增长,致使年总产量迅速膨胀。但市场需求并没有同步增长,种群混杂、种质退化。我国虽然突破了"四大家鱼"人工繁殖技术,彻底扭转了养殖业受天然苗种限制的局面,但生产中普遍存在着只讲产量、不讲质量、忽视种植、近亲、逆向选择、品种混杂等问题,具体表现为养殖对象生长速度慢、性成熟年龄提早、抗病能力下降等。例如河蟹人工繁殖亲体小型化和辽蟹南移均促使河蟹种质的混杂和长江水系中华绒螯蟹种质的退化。宁波黄鱼缘何滞销?种质退化恐怕是一个重要因素。宁波今年养殖的大黄鱼,多系福建引进闽侗族,由于多年的养殖,种质严重退化,不再具有原来的大黄鱼的风味。
污染严重,水质恶劣。鱼儿离不开水,水是水产品的生存环境,但遗憾的是在新的世纪,水域污染不仅没有得到遏制,反而有愈演愈烈之势。赤潮频繁发生,污染事故接连不断。再加上养殖生产高密度,自身污染也日趋严重。近几年,随着水污染的日益加重,水产养殖业的迅速发展,水体环境和养殖业相互影响、相互制约的关系日益明显。1997年以来,我国海域多次发生前所未有的赤潮,致使大量海洋生物死亡。目前,全国每年发生污染死鱼的事件近千起,直接造成渔业经济损失10亿元。养殖水域的二次污染亦十分严重,在淡水养殖方面,养1吨淡水鱼产生的粪便相当于20头猪的粪便量,在海水养殖方面,每生产1吨虾需要投下饲料3吨~5吨,相当于蛋白质1吨~1.3吨。大量的氮流入水体中,造成养殖水域的二次污染。1994年全年沿海对虾养殖相继爆发了大面积传染性疾病,病害面积约168万亩,对虾减产12万吨,直接经济损失达35亿元,这与养殖水体的二次污染有着密切的关系。
四大战略,铸就新世纪水产之路
渔业大国的盛况下面潜藏着如此严峻的问题,我们在面对现实的同时,更要群策群力,着眼于解决问题,使水产业走上可持续发展的良性循环之路,为缓解人口增长对粮食和肉类消费压力,为我国的粮食安全做出应有贡献。
调整养殖模式,品种向多元化、优质化方向发展。要瞄准市场,适应消费需要。从主养品种上、规格上进行调整,合理布局,制定出适宜本地的最佳放养模式。常规鱼类要盯住"三口之家"的消费市场,如农村鲢、鳙鱼消费量大,小城镇主要消费有规格适宜的鲫鱼、草鱼、鲤鱼等,大城市的普通消费品种有青鱼、团头鲂、乌鳢等;主养的名特优品种要看国内国外市场,如河蟹、青虾、罗氏沼虾、鲫鱼要求大规格,甲鱼要野生的。同时要根据苗种来源及养殖技术,因地制宜,积极推行鱼蟹、鱼虾、鱼鳖、鱼龟、鱼蚌以及鱼虾蟹等多品种混养模式,使当家鱼类和特种水产品协调发展,并且采取轮捕轮放技术,使水产品均衡供应市场,可避免淡季过淡,旺季过旺,产生水产品过分集中的现象,以利于加速资金周转,缓减养殖资金难的问题,这样不但有利于提高销售价格,还能控制养殖对象的合理密度,减轻浮头、疾病的发生,从而减少死亡,节约饲料、提高产量。
优化养殖品种,提高养殖品质。江苏省淮阴市某个体甲鱼商贩以40元/斤的价格将甲鱼400斤一转眼卖出。原因是甲鱼品质好,身体厚实而不浮肿,裙边宽厚,特别是背板呈嫩绿色,底板呈白色,其体色非常接近自然生长的甲鱼,深受消费者青睐。由此可见,要卖出较高的价格,提高品质是一种办法。
优良的品质与苗种的优良有着密切的关系。我国在养殖品种改良方面一直做着积极的探索。1999年11月7日,日照市水产研究所经山东省水产原良种审定委员会实地考察验收,确认为全国首家"中国对虾原种场"。近来水产养殖品优质种层出不穷,但并非处处可养、人人可养、养了就能赚钱。还要进行实地考察,研究论证,解决"水土不服",做到因地制宜。在确定养殖品种之后,接着便是通过养殖手段的改善,进一步提高养殖对象的品质。人工养殖的种类为什么品质不如天然野生的?主要原因就在于,养殖业者片面追求经济效益,缩短养殖周期,投放饵料单一,营养成分不合理,高密度养殖,运动量不足。因此目前提出的模拟自然生态的养殖方式,已越来越受到养殖业的青睐。
做水的文章,改善生长环境。在养殖水体上下再大的功夫都不为过,因为加强对环境污染的管理和控制,对防病治病、健康养殖可以起到事半功倍的作用。据了解,海南经典生物技术工程有限公司三江养殖示范基地引进台湾最先进的成套微生物养殖技术养虾,设有统一的污水处理系统,每个虾池都配有生化室,培育新的微生物以净化水质。经过微生物处理的水通过管道进入虾池可常年循环使用,不向外排放,因而不会造成环境污染。同时,这种方法还能科学有效地清除池底的各种污物,保持池水清洁,为对虾营造良好的生长环境。概括起来,改善水质的方法主要有以下3种:首先是物理方法,其次是化学防治法,最新的一种是生物处理法。
利用信息技术,发展电子渔业。21世纪是知识经济,信息技术在每一个领域里都扮演着举足轻重的角色。作为大农业的重要组成部分,水产业必须自觉利用最新的信息和技术来谋求更大的发展。计算机和信息技术可大大改善渔业分散、可控程度差等固有的行业弱势,使水域生产率和劳动生产率大大提高。同时水产养殖户可以根据网上的信息更科学地制定本地的生产目标在网上可以寻找到高产高效渔业生产技术和其他信息,并可以在网上进行水产品的销售。另外,现代计算机技术在水产养殖业的应用可以加快我国设施渔业的发展,使得水体环境各种理化因子的自动监测和调控成为可能,从根本上改变我国传统水产养殖业靠天养鱼和凭经验养鱼的局面,使设施渔业成为可能。
五大变化,蕴含困难和希望
一是渔业的作用和地位发生了明显变化,发展渔业已不仅仅是满足市场需求、丰富"菜篮子",而是对促进农村和地方经济发展,增加渔民收入发挥着重要作用,渔业尤其是水产养殖业在不少地方已成为农村经济的支柱产业和农民增收的经济增长点,成为贫困地区农民脱贫致富的重要途径。
二是水产品市场的供求关系发生了深刻变化,渔业发展所面临的主要矛盾已由供求不足转到受市场和资源的双重约束,渔业的比较效益和渔民收入明显下降,渔业产品质量和产业素质的提高都已显得刻不容缓,渔业经济增长方式的转变和产业结构调整尤为迫切。
三是保护渔业资源和生态环境既是时代的呼声,也是渔业可持续发展的必然要求。由于渔业水域环境的污染进一步加重,以及捕捞强度居高不下,渔业资源严重衰退的状况未得到根本扭转。保护渔业水域环境不仅是渔业部门更是全社会的重要职责,切实降低捕捞强度、保护和恢复渔业资源任重道远。
第29届夏季奥运会即将在北京召开,这是全世界运动健儿的盛事,也是东道主中国展示综合国力的舞台。为此,从获得申办权开始,各行各业都―直在为此做着精心地准备。对于花卉行业而言,我们的目标就是要让中外游客在欣赏奥运会高水平赛事的同时,欣赏到各种争奇斗艳的奥运花卉,留下一个美丽的奥运印象。
能登上奥运舞台的花卉,既需要具有观赏性,又要有适应北京八月气候的生物学特征。比如形美色艳、观赏期持久;对使用者、持有者安全无毒、无害;品种丰富,能满足不同环境下的选用要求;适合北京的夏季气候,主要是能在33℃以上高温条件下开花,并能保持持久鲜活;耐旱和抗污染能力强。此外,尽量选用中国名花、中国特产花卉,这样可以体现出奥运的人文特色,传播中国的花文化。原产我国,是中国传统的十大名花之一,也是北京的市花,便理所当然地成为了奥运用花的候选花卉之一。
现有的数千品种基本上是喜冷凉气候,只能在短日照条件下开花,其自然开放时间是1明中下旬和11月上旬,极少有适宜我国夏季长日照和高温条件下开花的夏菊品种。要使满足奥运花卉的要求,最重要的使这些秋季开花品种在明开放。传统方式通常需要在早、晚人工遮去自然光,缩短所受的日照时间,以促使其提前开放。但这种做法费时、费工、耗能,花卉品质也受高温影响而下降。利用现代生物技术,改变现有品种的生物学特征,就可以相对快捷地选育出对短日照需求不敏感的、抗热性强的夏季开放的品种,使成功地绽放在为北京奥运会上。
选品育种
是携带有多个野生种“遗传血统”的物种,杂合多个野生种的特殊基因可以使具有广泛的适应性。基于这一点,我们一直在致力于收集能够为遗传改良提供新的优良基因的新异品种和野生近缘种。
在生产中可以采用枝稍扦插的方法快速繁殖。如果采用杂交的方法创造出新品种,根据孟德尔的基因分离和自由组合规律,来源于不同亲本的优良基因有可能组合在一个后代个体中,一旦获得了这样的个体,就可以通过扦插繁殖将群体扩大到一定规模而直接使用。
在我们收集的原始材料中发现,能够夏季开花、二次开花的品种屈指可数,且花色单调、株型平凡、植株着花量少、花朵排列散乱,难以直接满足夏季园林使用的要求。不过,我们可以利用杂交育种的方式,将这些花期独特的材料与观赏性状优良的秋菊进行杂交,有时还需要经过多代杂交,再在杂交后代群体中不断搜寻我们期望的优质品种。
与秋菊品种间的杂交不同,因为自然条件下,夏菊开放的时间秋菊尚未见蕾,这样的杂交要解决母本雌蕊成熟与父本花粉成熟时间不同,不能授粉的问题。我们采用了两种方法来解决这个问题:一是采用遮光短日照处理来使秋菊提前开花,同时推迟夏菊定植时间使夏菊晚开;二是利用花粉保存技术,将夏菊的花粉保存到秋菊开花,再进行杂交。对于二次开花的品种,在其第二次开花时,再进行杂交。获得的夏菊究竟能否满足夏季的园林应用要求,还要对其在田间的观赏特性和生物性性状进行观察,观察其对高温的适应能力,能否集中开放以及开花时花朵是否密集等。经过6年多的努力,课题组选育出了能在夏季自然盛开、花色各异的品种20余个。
野生种类中含有许多栽培所缺乏的优异抗逆性状,如毛华菊、蒙菊的抗旱性,小山菊、阿尔菊的抗寒性,脑的耐热性,甘菊等的抗病虫性等。但是野生品种大多数为二倍体,而栽培一般为六倍体及其非整倍体,它们在亲缘关系上属于远缘的范畴,用常规杂交手段很难将野生二倍体物种中的优良基因导入栽培,得到可育的种子。那么如何转移这些二倍体种类的优良基因呢?幼胚拯救是一种有效的方法。
植物远缘杂交遇到的障碍之一是受精后的杂种不育。而受精后的杂种不育,主要表现为在胚胎发育早期幼胚停止发育或异常降解等。究其原因,是由于父本、母本在遗传特性上的差异过大,胚与其胚乳的发育不协调,导致胚不能获得充足的营养物质来满足自身的发育。因此,我们要想办法为胚提供这些营养物质,包括碳水化合物、氨基酸、维生素、植物激素等。用这些营养成份配制成培养基模拟胚囊环境,及时对胚进行离体培养,就能满足胚的发育需要,进而获得成功的远缘杂种植株。这正是幼胚拯救应用的思路。课题组通过对激素配比、授粉后不同接种时期、培养基、温度及光照等因素对胚培养的影响进行研究,成功地获得了远缘杂种40个,培育出多个远缘杂种新品种。
完善品种
辐射诱变是利用电离辐射处理植物材料,使之发生遗传物质的改变,进而在表型上发生可遗传的变化。辐射诱发的往往是个别性状的变化,适合遗传修饰,我们利用辐射技术来改良已有的夏菊材料观赏性状上存在的个别缺陷。
我们将成熟种子在播种前用合适剂量的Co60γ射线处理,播种出苗后精心培育,在开花盛期观察,对比未辐射的原始夏菊材料,优胜劣汰方法选育了10余个新品种。
经过6年的不懈努力,现在我们已经通过多样化的生物技术手段选育出了数十个“奥运系列”新品种,它们能在盛夏季节33℃条件下自然开花,开花质量高,即开放集中,开花量大,花朵排列紧密;基本具有的常见颜色:白、红、黄、橙、雪青等;花期跨越整个夏季,不同品种先后从6月底到9月底陆续开放,而8月份开放的品种最多;株形多样,有球型、匍匐型、丛生型;用途多样化:地被型、盆栽型、花束型。
一、通过所系融合构建园艺生物技术教学平台,促进教学与科研的有机结合
(一)整合资源,为培养人才提供良好的实验研究条件园艺学一级学科下包括的果树、蔬菜、花卉、茶学、园艺产品采后学等二级学科(或方向)都涉及生物技术。由于学科划分及管理方面的原因,从事品种改良以及采后生理学的教师、设备等被分散在5个不同系中,不利于园艺生物技术的发展。2002年,华南农业大学整合园艺学科中与生物技术有关的人员和仪器设备,构建了园艺生物技术教学与实验实习平台———园艺生物技术研究所。该所为校级研究所,下设分子生物学与基因工程室、细胞工程育种研究室和脱毒与快繁室等3个研究室(或实验室),主要为科研和培养研究生提供实验条件。园艺生物技术研究所的人员全部来自园艺学院各系,其中教授8人。
(二)教学与科研结合,努力提高本科生的实验技能和研究能力2003年,根据园艺学科及华南地区园艺产业发展的需要,园艺学院创设了园艺生物技术方向本科专业,并开始招生。为方便教学管理,在园艺生物技术研究所的基础上又组建园艺生物技术系,园艺生物技术研究所与园艺生物技术系联合办公,人员及设备统筹使用。园艺生物技术研究所主要精力放在科研和研究生培养,园艺生物技术系则侧重于本科生教学和培养上,两者做到既有分工又有协作,相互支持。通过所系融合,使教学和科研资源得到合理配置,改善了不同层次学生的实验条件,不仅大幅度提高了园艺生物技术平台的使用效率,也大幅度提高了学生的生物技术实验技能和研究能力,同时还促进了科研水平的提升。
(三)充分发挥平台优势,承担教学和科研任务园艺生物技术平台的教师近年来承担了2项“863”课题、15项国家自然科学基金课题和50多项省部级课题。以果树、蔬菜、花卉和茶树等园艺植物为材料,开展了分子标记、基因分离和克隆、转基因、基因功能鉴定、细胞工程、种苗脱毒与快繁及采后分子生物学等多方面的研究工作,成绩显著;同时还承担了多项学校教育教学研究课题,为本院和外院学生开设20多门课程。
(四)加强硬件建设,为新专业方向的学生提供可靠的实验教学保障生物技术专业培养的学生必需经过严格的技术训练,如果没有相应的实验条件,创建园艺生物技术专业将成为空谈。生物技术专业的实验设备相对比较昂贵,仅靠教学经费不可能满足仪器购置的需要。因此,必须通过科研带动学科建设,利用国家重点学科建设、广东省211工程建设和重点学科建设、本科优教评估和人才引进等项目,多方筹措资金。有了良好的实验条件、配套的管理制度,可以使教学科研相互促进,为新专业方向的学生提供可靠的实验教学保障。
二、制定科学的课程方案
园艺生物技术专业根据现代生物技术的特点,结合园艺专业的发展趋势,制定了“园艺+生物技术”的复合模块培养方案。园艺,是本专业的立足点,要“站稳”,但不应该花费太多的学时。我们压缩了原有园艺专业课中的“各论部分”的课时,保留园艺学的核心课程园艺概论、园艺植物分类学、园艺植物育种学和园艺植物栽培学等,形成“园艺模块”。生物技术模块则开设园艺植物生物技术、植物细胞工程、植物基因工程原理与技术、农业生物技术等专业主干课,另外还设置了一些选修课,形成全新的课程方案。
三、建立和完善园艺生物技术学科及其理论体系
由于园艺生物技术是园艺学的一个新兴领域和学科分支,从园艺生物技术所成立之初起,就特别重视学科建设和园艺生物技术理论体系的建立。2002年,华南农业大学生物技术研究所编著了《园艺植物生物技术》一书作为研究生校内教材使用。由于该教材学术体系较系统、理论较严谨、体例统一、内容新颖和能充分反应园艺植物特点等因素,于2005年被教育部遴选为“研究生教学用书”,由高等教育出版社出版发行,成为国内首次公开出版的《园艺植物生物技术》研究生教材[1]。2007年又主编出版了“国家十一五国家级规划教材”《园艺植物生物技术》和《园艺植物生物技术实验指导》等本科生教材[2-3]。
四、创新实验室管理机制,实行全面开放和资源共享
从园艺生物技术研究所与园艺生物技术系成立之初起,所系实验室就按照开放型教学研究实验室的模式进行运作,建立和不断完善实验室管理制度,对本科生、研究生实行完全的开放管理,在教学、科研和人才培养方面都取得了显著的成效,大力促进了学科、专业之间的交流、综合与渗透,加强了横向联系和合作,提高了平台的知名度和影响力。
关键词:生物 工程 医药
一、引言
生物医药产业最发达的国家是美国。第一家运用现代生物技术的制药公司--美国的Cetus公司,创建于1971年。到目前为止,美国生物制药业已有数百家公司,正在开发数千种药品。随着生物技术新药开发数量的增长,生物技术药品研发费用的增长速度将比其他药品更快。生物技术药物的销售增长率趋势是2003年到2010年每年增长12-15%,随着更多的生物技术药品进入市场,销售增长率会增加得越来越快。生物技术药品已涉足于200多种疾病,其研究多数是针对癌症治疗,在传染性疾病、神经性疾病、心血管疾病、呼吸系统疾病、爱滋病、自体免疫性疾病、皮肤病等其他疾病方面的研究力量相当。
二、生物技术在生物制药领域的发展新趋势
1.个性化药品
个性化药物是指适合于某一特定病人的药物。新技术的开发将使治疗方法产生了巨大的进步,使个性化药物的运用成为可能。生物技术使得我们能够区别遗传物质形成过程中的细微差异,了解每个病人在治疗效果、药物敏感性和副反应发生方面的差异。如果知道一个人会对某个药物产生怎样的反应和如何代谢,医生就能在治疗前确定病人用什么药合适。
这些进步对医药产生了很大影响,制药企业可以生产更有效的药物。知道了药物对哪些人疗效好且副反应少,临床实验就可以在疗效好且副反应少的人中进行,医生就可以避免将处方药物开给使用效果不好或有严重副反应的人。这样,对于特殊人群有好处的药物就有可能被开发出来了,而不是被拒绝,新药开发的成本也就会降低。
2.利用微生物发酵制取生物活性物质
生物体内有许多生物活性物质可以作为药物,这其中微生物产物最为重要,现代医疗所用的抗生素、菌体药物、酶制剂、酶抑制剂等都是微生物发酵产物,这些生物活性物质的生产大多采用液体深层培养法。
酶抑制剂,对生物体内酶活性有抑制作用的物质称酶抑制剂,它作为医药产品的潜力是很大的。筛选的各种酶抑制剂,其中有的作为免疫促进剂,有的在进行动物试验。许多至今尚未攻克的疑难病症,将会通过酶抑制剂药物加以治疗及改善,该种药物将会成为具有广阔市场前景的药品。酶抑制剂研究中主要受各种酶和受体筛选模型的限制,因为靶酶和受体大多来自动物体内,数量有限不利于采用机器人进行大量筛选,应用基因重组技术将一些靶酶的活性中心或受体的配体、亚基等在微生物中大量表达可以解决这一难题。
3.利用动物、植物细胞和组织培养来提供药物
动物细胞或组织培养是直接从有机体得到的组织或将其分散成细胞后进行的培养。通过动物细胞培养,已可获得病毒疫茵、干扰素、激素、单克隆抗体、免疫制剂及特殊的酶和物质,随着基因重组技术和单克隆抗体技术的进展,动物细胞和组织培养展现出越来越可观的工业化前景。近年来用300 L和1000L的培养罐分别用于生产单克隆抗体和灰色脊髓炎疫苗。 把植物细胞或组织从植物体内分离出来,并在比较简单的培养基中进行培养获得色素、香料、药品等已有半个世纪的历史,植物细胞与栽培植物相比,具有不受气候影响、稳定供应、在控制条件下生产、可采用连续方法生产等优点,但由于目的产物产率很低、植物细胞生长缓慢等问题,利用植物细胞和组织培生产药物工作进展较慢。
4.运用固定化技术制备药物及中间体
固定化技术主要指酶、完整细胞的固定化,即将原来游离的水溶性酶或细胞,设法限制或固定于某一局部的空间或固体载体上。采用固定化技术后,酶既不会流失,也不会污染产品质量。固定化细胞可以使酶在细胞内环境中发挥作用,酶活力损失少,而且免除了破碎细胞提取胞内酶的手续。固定化酶在经过滤或离心后可以长期重复使用,而且它的稳定性也得到提高,在实际应用中,固定化酶可以装在反应器中,使整个生产连续化进行,有利于生产的自动化控制,提高生产率。
5.利用基因工程改进药物生产工艺
基因工程技术在药物生产过程中主要用子改良工业生产菌种、提高菌种生产能力和性能、提高有效组分含量、简化工艺提高收率、有利于提取精制等后处理工序,并可大大减少环境污染等。应用基因重组技术把带有头抱菌素C生物合成途径中编码关键酶基因的杂合质粒转化至头孢菌素C的工业生产菌种中,获得的高产工程菌在中试规模中头孢菌素C生产能力比原菌株提高了15%,在抗生素发酵过程中供氧往往是限制因素,且消耗大量能源,将血红蛋白基因克隆进头孢菌素C产生菌顶头孢霉菌后,使该菌种在发酵中的氧耗明显降低,且有效增加了头孢菌素C的产量。随着对各种工业生产的微生物药物生物合成途径的深人了解以及基因重组技术的不断发展,应用基因工程技术定向构建高产菌株,改进药物生产工艺的实例将越来越多。
三、生物技术与疾病诊断
现代生物技术的开发应用,为医疗卫生领域提供了崭新的诊断检测技术。人们对疾病,尤其是传染病的诊断中,很重要的一点事尽早检测出感染性因子的种类,然后再针对此问题制定适当的治疗方法。但传统的传染病诊断技术具有一定的局限性,需根据病人的临床症状或者是对病原体进行分离培养检测才能够作出判断。因此,利用现代生物技术发展快速、灵敏、操作简便的新的诊断技术,在疾病防治上具有积极的意义。
1生物技术的重要作用
我国人口较多,对于粮食的需求量非常大,由于最近几年,我国大力发展生物技术,同时,将其逐步应用到农业种植上,增加单位面积的粮食产量,进一步缓解了国内粮食不足的局面。生物技术具有所需资金较少、生产周期短、利润较高等特点;同时,可充分利用周边物品,提高材料的利用率,保持环境的整洁。运用生物技术不仅可以提高产量,还可以降低成本,提高农民收入,使社会不断进步和发展。
2生物技术在农业中的应用实例
利用生物技术,可以提高农作物产量来养活更多的人口。过去,很多地区的单位面积产量比较低,限制了我国经济的进一步发展。袁隆平提出的杂交水稻学说通过多年的实践攻关,终于试验成功并在在农业种植中得到了大力推广,大大提高了水稻的单位面积产量。通过生物技术的优势,可以提高农作物的产量和品质,使人们生活水平得到进一步提高。现阶段,人们已经认识到健康食品的重要性,而在饮食方面也对产品有了一定标准,通过先进的生物技术,使粮食的产量得到提高。例如,基因技术是利用不同基因之间的特性进行有效结合所产生的新型产品,运用生物技术增加了植物内部的有机成分,提高了农作物的免疫性,增加了产量。
2.1生物农药的优势和特点
在农作物中应用生物类农药过程中,容易受到自然界的影响,尤其是病虫害的危害传统农药大多数是利用生物组织制造出相应产品,农药的组成部分很容易受到周围环境的影响,会进一步增加传统农药价格成本。传统化学农药使用频率较高,不但降低了农产品的产量,还破坏了周围环境,而生物农药生物农药又称天然农药,系指非化学合成,来自天然的化学物质或生命体,而具有杀菌农药和杀虫农药的作用。生物农药是天然存在的或者经过基因修饰的药剂,与常规农药的区别在于其独特的作用方式、低使用剂量和靶标种类的专一性。与传统农药相比,生物农药的种类非常多,价格低,农民选择范围比较广,且在使用过程中,对农作物或者环境都起到了有效保护作用。
2.2结合生物自身特点和生物技术进行结合
利用生物技术降低农作物的抗病性的概率进而提高其免疫性。目前,我国在应用生物技术的过程中,只有非常少的农作物品种产量得到了明显提高,大多数农作物的产量依然非常低,最主要的原因就是针对不同物种研究的抗病变药物的能力有限,大大降低了农作物的产量。要想大力提高我国农作物的产量,就需要将先进的生物技术更全面的融入到生物药剂中,解决目前存在植物中的问题。例如,马铃薯自身产生的一种蛋白物质可以消灭抗科伦那多甲虫植物自身的伤害,因此,可以考虑通过其自身特性去长时间进行防虫,减少传统农药的使用次数,提高农作物的免疫性,降低农药对于周边环境的影响。目前,利用生物技术增加农作物的抗金属特性是工业经济比重逐渐增大的原因,但是工业的进一步发展离不开金属,需要金属体现其发展进程,因此对金属的使用范围或者种类会逐渐增多,在人们生活的周围会产生很多金属小颗粒,最终导致金属小颗粒无时无刻不围绕在身边,而一些具有一定毒素的重金属由于具有优良的金属特性得使用,其散发的金属颗粒很可能会被植物大量吸收,导致周围很多农作物产品中都会附着这些具有一定毒素的重金属元素,植物中的有毒元素会渗入到植物有机成分中会给食用者的身体或者健康带来不利影响;同时,周围的土壤中也会蕴含非常多对人体具有很大危害作用的有毒元素,利用被污染的土壤去培养大量的农作物,最终会导致大量农作物被污染。这时,可以通过生物技术的优势,提高农作物的免疫性,减少植株被有毒金属因素的污染概率。此外,大多数含有重金属有毒元素的土壤,通过生物技术进行改良后得到的农作物能够进行循环使用,最终将有毒元素逐步进行排除。
3生物技术在农业中的应用前景
光合作用主要是指利用植物对于光源的使用来进一步提高农作物的产量。从生物技术角度来讲,就需要对光合作用的机理或者使用范围等特性进行全面研究,通过有效措施进一步提高植物光合作用对于农作物的促进作用。因此,在农业领域,大多数时候使用传统化肥虽然能起到一定的养料功能,但也会对农作物甚至是周围的土壤有着一定的伤害或者污染,因此通过生物技术制造的氮肥是对农作物或者周围土壤没有危害作用的高效肥料。目前,很多地区都大量使用此化肥,然而传统的氮肥主要组成成分都是具有一定危害的化学肥料,不仅会伤害土壤,还会伤害农作物本身,进而对人体产生危害。通过生物技术对农作物进行生物固氮,提高了氮的应用范围,大大降低了氮肥的成本。
4重视对农业技术的应用和推广
最近几年,农作物和生物技术的有效结合还没有被广泛的应用和充分实践,很多农民不了解生物技术的重要性,因此,需要政府对其进行相应宣传。一是要改变一些宣传方式尽可能多的丰富宣传方法;二是重点强调农作物和生物技术结合的重要性,若两者的结合方式被全面的推广甚至大范围应用后,一定会将成为在农业领域进行的又一次农业革命,同时也会带领农业生产朝着更好的方向发展,政府需要加大对农作物和生物技术的支持,对其重要性进行大力宣传。
5结语
关键词:现代生物技术;农业;农作物;病虫害防治
随着科技的进步和发展,在防治病虫害时逐渐开始应用生物技术,并且取得了非常良好的效果。使用微生物技术进行病虫害的防治不仅符合农业发展的要求,同时也符合环境保护的要求,有效的促进农作物保持健康的生长状态,防治病虫害的发生。接下来,笔者从基因工程对于作物病害防治、生物技术在防治病虫害的实际应用以及生物技术在防治草害的应用和生物农药的应用这4个方面展开论述。
1基因工程对于防治病害的作用
CP基因能够适当诱导作物对病毒进行免疫,有效地提升作物对于病害的抵御能力,因此,无论是国内还是国外,都对基因工程非常重视。RP基因是能够实现病毒复制的一种复制酶基因,能够将病毒进行编码,再通过不同形式和组合生成聚合酶,快速合成病毒基因DNA,除此之外,RP基因还能够把一些存在问题的复制酶基因传入作物中,使得病毒复制速度大大降低。Sat-RNA和中和抗体的应用。Sat-RNA和中和抗体是低分子RNA的一种,需要通过依靠病毒实现复制,在复制的整个过程中,会产生对辅助病毒的影响,在症状表现上出现变化。在防治作物病害过程中,通过病毒症状来减弱Sat-RNA,对病虫害的防治有着非常积极的作用,应该得到科研人员的重视。
2生物技术对防治病害的作用
在大多数的生物体内,都含有一种蛋白酶抑制剂,这是一种能够使得生物体代谢正常维持的保障的基因,同时,这种基因也能够有效的对外来各种蛋白水解酶形成抵御,防治生物体遭到损坏。近几年来,随着科技的不断进步,生物技术也处在快速发展的阶段,科研人员越来越重视蛋白酶抑制剂这种基因的研究,所研究的范围也更加广,蛋白酶抑制剂在抗击病虫害这一方面的作用逐渐被发掘出来。通常情况下,在杀虫工作中,蛋白酶能够起到的主要作用是有效的对病虫肠道的蛋白活性进行抑制,直接破坏病虫自身的消化系统,病虫会因为体内缺少氨基酸而无法正常的成长和发育,最终死亡。就目前情况来看,用蛋白酶来对病虫生长进行抑制的方法在作物生长过程中起到了良好的保护作用和促进作用,得到了越来越广泛的使用,有效的推动了作物对病虫害的防治能力,有助于作物实现健康的生长。
3生物技术对防治草害的作用
通过使用生物技术能够把一些具有抵抗除草剂效果的基因转移至作物中,使作物自身增强对于草害的抵御能力,一般情况下,这些能够抵御除草剂的基因主要包括利用编码将除草剂酶分解的酶和在扩增时被除草剂破坏的酶等,这些基因能够有效的达到抵抗草害的效果。近几年来,随着人们环保意识的逐渐加强,生物技术的研究中也开始注重保护环境,通过生物技术实现草死苗长的效果,可以有效的推动除草剂应用的价值的提升。
4生物农药应用研究
生物农药主要包括有微生物农药、生化农药、农用抗生素以及植物源农药等,生物农药的研究不仅能够更好的抑制作物病虫害的发生,更能够降低对于环境的污染,将病虫致死,又能够保证对人畜没有害处。随着时代的发展和人们环保意识的逐渐提升,生物农药逐渐得到了越来越广泛的应用和认可。
5结束语
近几年来,随着科技的进步和发展,作物的病虫害防治工作也取得了非常明显的效果,有效的应用生物技术,能够使得作物同病虫害之间的互相作用的机制得到充分的研究,有效的提升作物对于病虫害防治的效果和能力,使得作物能够健康的生长,在环境保护意识日益增强的今天,生物技术逐渐得到了越来越广泛的认可和应用。本文作者主要分析了现代生物技术对于作物病害防治的几个典型应用,以期对相关领域的研究人员提供借鉴意义。
参考文献
[1]孙毅.生物技术与作物病虫害防治[J].科技情报开发与经济,2007(20):140-142.
实践教学是人才培养中不可或缺的重要环节,也是非常重要的人才培养手段。对于生物技术类有关专业的人才培养务必更应重视实践教学,实践教学能够实现传统理论教学难以实现的教学效果,能尊重并提升学习者的主体性和创新意识,把学习者的“体验性知识”作为课程内容的有机构成[3],对提高生物技术类相关专业的教学质量具有重要作用。科学构建实践教学体系,优化设置实践教学课程与项目,合理配置学分予以保证,是实践教学得以顺利进行的前提。为此,成都大学首先以培养学生创新创业能力为目标,按一体化设计、分层递进、打通课内课外界限为原则,梳理构建了实践教学体系架构。该实践教学体系架构由专业基本技能实验、综合设计型实验、大学生创新与创业实践训练、专业认识实习、毕业实习及毕业设计等环节组成。其次,再以循序渐进、关联贯通的原则,优化设置了实践教学体系架构各环节的实践教学课程、项目与其目标要求。最后,依据其实践教学课程、项目的重要性,合理分配了相应的学分。新的实践教学体系充分体现了培养学生创新创业能力的目标,大量减少了基础实验课程中的验证性和演示性实验项目与学分,增加了综合性、设计性实验教学项目与学分,使实践教学的学分占总学分的比例超过了30。为了更好地激励学生参与创新与创业实践,学校还配套制定了《成都大学大学生创新性实验计划项目管理实施办法(暂行)》,并对取得创新与创业实践成果制定了相应的学分奖励制度:(1)各级各项竞赛奖。获国家级奖励,获3个学分;获省级、市级奖励,获2个学分;获校级奖励,获1个学分;获学院级竞赛奖励,获0.5个学分。(2)论文。公开出版学术刊物,获3个学分;在校级以上学术会议上交流论文,获3个学分;(3)科技成果。获国家级奖励,获3个学分;省、市级奖励,获2个学分;专利主要完成人,获3个学分,一般成员(限2人)获1.5个学分。(4)科研活动。在科学研究活动中取得重大成果(有总结报告),获1个学分;在教师指导下从事科学研究,完成计划任务(有总结报告)获0.5个学分。(5)课外实验活动。设计、制作小产品(限3人),经审核认定,获1个学分;自拟方案进行实验,有规范的实验报告(限3人),经考核优秀获1个学分,经考核合格获0.5个学分。
2全面整合校内资源,建立实践教学综合平台
实践教学体系的实现有赖于校内校外的实践教学资源。由于历史等原因校内资源存在单位分块管理,重复建设,资源利用率低下的现象,严重地制约了新的实践教学体系的实施。因此,整合校内资源,构建实践教学综合平台成为改善实践教学条件的必由之路。整合资源并不只是将相关仪器设备简单的拼凑在一起,它既包括仪器设备等硬件的整合,也包括相应的人力资源整合,还包括创新管理机制和运行模式等软件资源的建设。近年来,成都大学生物技术类实践教学资源的整合分两步进行:一是先在生物产业学院内进行;二是在全校范围内进行。生物产业学院院内实践教学资源的整合:成立了成都大学生物技术与产业学院基础实验教学中心。该中心由基础化学实验室、基础生物学实验室、现代仪器分析实验室三部分组成。该中心将原本分散在生物产业学院各学科、各实验室的仪器设备进行了全面清理,根据需要进行整合,淘汰了一些落后的仪器设备,补充了一些先进的仪器设备,切实保证基础实验中心具有先进的教学条件。中心建成后,满足了全校生物技术有关专业的学生从大一到大三的各门基础实验课程的实验教学需求。学院拥有专业实验室及省部级高水平实验室,如农业部国家杂粮加工技术研发分中心、肉类加工四川省重点实验室、食品加工四川省高校重点实验室、药食同源植物资源开发四川省高校重点实验室等,承担了生物技术有关专业学生的毕业设计及大学生创新性项目实践指导。中心与专业实验室形成相互依托、相互支撑,共同满足学校各生物技术类专业实践教学的需要。全校范围内生物技术相关实践教学资源的整合:生物医药产业是四川省及成都市“十二五”重点发展的高新技术产业之一。为了满足成都生物医药产业发展的需要,2009年,学校又对生物产业学院、医护学院及附属医院的实践教学资源进行整合,建立了“生物医药基础实验教学中心”,形成了由生物产业学院、医护学院、体育学院、附属医院等单位参与的健康产业大专业平台。该中心采用“行业导向的高素质应用型人才”培养模式,建立了“实验室-工程实训中心-企业(教学实习基地)”三级实践教学体系。目前承担57门课程的实验教学任务,覆盖全校8个专业2000余名学生,年授课14.3万人学时。中心在在基础实验训练的基础上,公布创新性实验课题,选拔部分高年级优秀学生在导师的指导下,开展创新性研究;并按照行业导向的高素质应用型人才培养模式,建立了服务地方的实验室开放管理体制,充分发挥实验中心在应用型人才培养,服务地方的示范作用。
3创新校企联合人才培养机制,建立校外工程实践基地
《四川省“十二五”战略性新兴产业发展规划》(川办发〔2011〕74号)提出,生物产业是四川五大战略性新兴产业之一,应重点发展生物医药、生物农业、生物制造及生物技术服务。《成都市生物医药产业发展规划》(2009-2012年)提出,力争到2012年成都市的生物医药产业经济总量达900亿元,销售收入过亿元企业80家,销售额过亿元产品30个;建成国内重要的生物医药研发创新中心、产业孵化中心和医药贸易中心,成为特色鲜明的国家生物医药产业基地。成都市大力发展生物医药产业,四川省大力发展生物医药、生物农业、生物制造及生物技术服务等,为学校生物技术有关专业的教学提供了良好的实践条件。学校利用自身的学科与地方特色,加强与行业企业的合作,建设了一批特色鲜明、长期稳定的校外工程实践教学基地,拓展了学生的教学实践及就业空间。其中,包括与成都康弘集团、雨润(内江)公司等长期合作,学校可选送高年级学生进入该企业实习基地实习,其毕业设计、论文可与企业需求产品研发及生产结合,学校教师可与企业进行科研合作等;与成都佳享食品有限公司和成都希望食品有限公司分别签订了共建实习就业基地协议和产学研合作协议,约定在人才培养、就业促进、科研和项目开发、重点实验室建设等方面开展全面深入的合作。成都希望食品有限公司从2009年开始在学校生物产业学院设立“美好”奖学金,用于奖励品学兼优的生物学子。
4服务地方,政产学研结合
政产学研结合的理论基础是HenryEtzkowitz于1997年提出的三螺旋模型创新结构理论(TripleHe-lix)。根据该理论,一个国家或地区的创新由政府、产业(企业,含企业性质的科研院所)及大学(含事业性质的科研院所)三种力量相互关联、共同推动。在创新系统中:企业承担的职责以技术创新、知识创新、技术转移及知识应用为主,同时进行知识传播;大学承担的职责以传播知识、培养高素质人才为主,同时进行知识创新与知识转移;政府的职责主要是组织创新活动,为创新活动创造良好的条件及环境,进行宏观调控,提供政策指导及服务,促进产学间交流等[4-5]。因此,有效推动生物技术与生物产业发展的最佳模式是政产学研结合模式。成都市在“十一五”及“十二五”规划中,都将生物医学产业列为重点发展的高新技术产业。成都大学为满足成都产业发展需要,在生物技术及相关专业人才培养上,积极探索,整合与利用成都相关企业、成都市政府有关部门及学校生物产业学院、医护学院、体育学院、附属医院等单位的资源,构建了以生物技术支撑的政产学研一体化的“健康产业大专业大平台”。该平台为深度开展政产学研的交流合作,为培养具有创新与创业实践能力的高素质复合型生物技术专业人才创造了条件。利用该平台,学校与政府部门、企业共同讨论、制订生物技术专业人才培养方案,特别是制订实践教学的内容与方案。学校按企业需求,共同培养具有专业特长的学生。学校与企业共同申报过国家、四川省,特别是成都市的产学研协同创新项目。学校与企业进行基础研究与新产品开发联合攻关。学校与行业协会合作,开展行业技能培训,现已建立了成都市质量技术监督教育培训中心食品检验员培训基地、成都大学-岛津培训中心等,通过各个途径完善校内工程实训基地。政府、企业与学校定期座谈,及时交流信息,共同讨论产业发展与政策、行业人才培养、企业技术创新等问题。
5校内校外结合,打造“双师型”实践教学师资队伍
建设高水平的实践教学团队是决定实践教学改革成败的关键和教学质量可持续提高的根本保证。受传统观念的影响,一般认为在实验岗位上工作比理论课教师地位低,在同等条件下实验课工作量比理论课工作量少,导致了教师不愿承担教学实验工作任务,队伍不稳、后继乏人。因此,学校打破人事管理制度,在实验中心设置教师岗位,建立了以教授领衔,副教授、讲师、助教、实验技术人员为辅的结构完善、学历层次较高的实验教学团队;并在教师培训政策和工作量认定方面予以倾斜,规定理论课教师进实验室,工作量按1∶1.2核算。由于一般本科院校在选聘教师时大多看中学历和学术水平,导致教学队伍普遍缺乏工程实践经历[6],所以在师资队伍建设时,首先,制定相关制度定期安排教师到工程一线进行实践锻炼,参与产学研合作项目研究和科技成果转化服务;其次,聘请校外工程实践教学基地的工程技术人员参与教学过程,参加实验、实践课的设计、指导和评价。
6结束语
一、生物技术应用于养殖业
目前,饲料企业普遍在加工饲料时添加抗生素,虽然在标签上已标明休药期,但有的养猪场在实际操作中不按规定执行,甚至生猪出栏的当天仍然饲喂含抗生素的饲料,致使肉食含抗生素而危害消费者身体健康。应用生物技术,以生物菌种替代抗生素添加到饲料中,分别加工成生物预混料、生物浓缩料、生物配合饲料,这是生产无公害食品的最佳选择。这些生物饲料的优势是:
1. 调控营养水平。试验证明:以生物菌种替代抗生素配制生物预混料、生物浓缩料和生物配合饲料,饲喂前将1天所需要的饲料提前24小时拌50%~70%的水,进行发酵,经检测粗蛋白含量达到17.7%,比原配合饲料提高了3.1个百分点。在发酵过程中既增加了菌体蛋白,又增加了氨基酸、多种维生素的含量。笔者近几年指导部分养猪场与分散养猪户利用生物饲料养猪4680头,收到较好的效果,其中平均体重15千克的长×大×本内三元仔猪,饲养4个月达到90千克,育肥期平均每头月增重18.75千克,料重比2.8∶1;平均体重15千克的杜×长×大外三元育肥仔猪,饲养4个月达到107千克,每头平均月增重23千克,料重比2.6∶1。红岩寺镇凉水村朱每年养猪120头,自2004年9月开始利用生物饲料,并与其他3种名牌饲料对比,生物饲料表现出成本低,增重效果与名牌饲料无明显差异,所以他连续8年使用生物饲料。
2. 降低成本。菜籽饼(粕)含有硫葡萄甙、芥酸和单宁等有害成分;棉饼(粕)含有游离棉酚等有害成分;花生饼(粕)极易感染黄曲霉素;玉米如果收获时受雨季影响,干燥方法不妥,仓储会霉变,产生黄曲霉毒素、赤霉烯酮、呕吐霉素或赭曲霉素。这些毒素会造成母猪繁殖障碍或导致育肥猪采食量下降甚至产生呕吐症状。饲料企业与养猪场因考虑菜籽饼、棉籽饼、花生饼等有害成分的影响,在配制饲料时,主要选用豆粕,但豆粕价格高,从而导致饲料企业与养猪场效益差。生物技术的应用,可以充分利用菜籽饼(粕)、棉籽饼(粕)、花生饼(粕)和玉米等本地饲料资源,降低饲料成本。这类饼粕与玉米加工成配合饲料后,饲喂前进行生物发酵,就可以有效地解决脱毒问题。生物脱毒方法方便、科学,可大幅度减少豆粕用量,降低饲料成本。
3. 防治仔猪腹泻。仔猪腹泻是较为普遍的问题,如果防治不当,有可能由腹泻转为细菌性的仔猪黄痢、白痢,甚至发生水肿病导致成批死亡。若在饲料中添加抗生素防治黄痢、白痢,抗生素会破坏肠道有益菌群而加重腹泻。应用生物技术防治仔猪腹泻是最佳选择,这种生物饲料可抑制或杀灭病原微生物,达到防治仔猪腹泻的目的。
4. 增强免疫功能。生物饲料是采用了多种有益微生物菌种,在一定的条件下将配合饲料全部发酵而成。这种生物饲料在体内能调节动物肠道微生态平衡,从而达到增强免疫功能,提高动物抗病力的作用。2007年6月至8月,建始县10个乡镇受到蓝耳病危害,大小猪场受到疫情影响,而红岩寺镇朱的猪场由于长期利用生物饲料,增强了猪的免疫功能,无1头发病。近几年,全县有2166户以生物饲料喂养的生猪均未受到重大疫病危害。
生物饲料显示了多种优势,是生产无公害畜禽蛋绿色食品的最佳选择。饲料企业可以利用生物预混料生产生物浓缩饲料、生物配合饲料,养殖者可以利用生物预混料或生物浓缩料加工生物配合饲料。
二、生物技术应用于种植业
粮食是人们极为重要的食品,这类食品的安全与使用化肥息息相关。长期施用化肥,化肥在土壤中转化为硝态氮,引起蔬菜、粮食等食物硝酸盐含量过高;硝酸盐还原为亚硝酸盐,亚硝酸盐中毒会引发高铁血红蛋白血症,并致人死亡,同时也是致癌因子。土壤中长期过量施用氮肥,硝酸盐和亚硝酸盐增加,过量的硝酸盐和亚硝酸盐,一是会使作物凋谢枯萎,二是会引起人畜中毒。为了食品安全,研制生物有机肥是人类健康的需要,也是可持续发展农业的需要。生物有机肥可有效避免亚硝酸盐中毒,确保食品安全,而且能实现粮食增产。
笔者研制的生物有机肥含粮油作物、花卉等所需要的铜、铁、锌、锰、硼等微量元素与氮、磷、钾等营养成分,并含生物菌种。这种生物有机肥既可以代替复合肥,又可以代替尿素等氮肥,因此,既可以做底肥,又可以做追肥,2012年已有部分农户利用生物有机肥种植粮食作物、蔬菜、花卉。其优势是:
1. 促进植物吸收利用。肥料中氮、磷、钾及其他成分,一般情况下植物吸收利用率不高,如氯化钾是粮食作物较理想的钾肥,经实际观察,2012年3月直接施用到土壤里的氯化钾,9月份翻动土壤,发现氯化钾仍然是红色的颗粒,这说明有未被完全吸收利用的现象;而在另一田块采取氯化钾配入到生物有机肥料中,经粉碎混合后再施的方法,这些氯化钾在微生物的分解作用下,被全部吸收利用,土壤中无残留。
2. 肥效长,抗病力强。生物有机肥料的各种成分经微生物分解后,利用率高,且肥效长,植物抗病力强。如业州镇石桥湾村代明祥使用生物有机肥种植玉米0.5亩,在收获前15天茎叶仍然青绿粗壮,生长旺盛,无根腐病;而相邻种同一品种玉米的地块,却因施用化肥,在收获前15天已凋谢枯萎。巫山县官渡镇黄仕荣同样反映,以生物有机肥种植的玉米收获前几天仍然生长旺盛,茎叶青绿粗壮,而施用化肥种植的玉米早已凋谢枯萎。
3. 肥力高,增产增收。县农业局技术干部协助指导使用生物有机肥料种植粮食作物,秋收时经测产验收,证明使用生物有机肥的效益高。景阳镇大树垭村黄英杰种植的玉米,施用生物有机肥,平均亩产量669.9千克,亩收入1607.76元;而施用化肥平均亩产量586千克,亩收入1406.40元。业州镇猫儿坪村孙邦益种植的水稻,施用生物有机肥后平均亩产量546千克,而施用化肥平均亩产量只有452千克,使用生物有机肥比使用化肥增产20.8%,增收282元。
4. 有利于减少病虫为害,减少农药污染。施用生物有机肥种植的作物长势旺盛,抗病害能力明显增强。据孙邦益介绍,施用生物有机肥的水稻直到收割前一直没有“蜢子”(稻飞虱)为害,而他施用化肥的另一块水稻田与邻近农户施用化肥的水稻田,连片受到“蜢子”为害。
5. 改良土壤。长期施用化肥,导致土壤板结,更为严重的是长期超量施用化肥,会使土壤中硝酸盐和亚硝酸盐增加,影响人畜健康。生物有机肥的施用,既增加了土壤有机质与有益微生物,又避免了硝酸盐和亚硝酸盐的为害,有利于可持续农业的发展。
三、推广应用生物技术,生产绿色食品
推广应用生物技术,发展瘦肉型商品猪、肉鸡、蛋鸡等畜禽生产,并建立养殖—种植—养殖良性循环的生态农业,同时分别以养殖业、种植业不同品种形成绿色食品产业链,是今后生态农业的发展方向。
1. 建立生物技术综合养殖种植小区。即以一个村或片区,发展农业生物技术示范户100户,每户每年可为市场提供瘦肉型商品猪1万头,肉鸡1万只,鲜蛋140吨;每户每年可用农家肥和生物有机肥种植玉米10~20亩或水稻10~20亩。在此基础上,成立专业合作社,将畜禽产品、粮食产品统一回收,并分别加工包装投放市场,形成生物技术绿色食品产业链。
2. 以养殖业、种植业不同品种,分别建立生物技术示范小区,统一供种、供生物饲料或肥料,以生物有机肥种植万亩优质玉米或优质水稻,并统一回收产品,加工包装投放市场。
1.生物制药现状
目前生物制药主要集中在以下几个方向:
1 肿瘤 在全世界肿瘤死亡率居首位,美国每年诊断为肿瘤的患者为100万,死于肿瘤者达54.7万。用于肿瘤的治疗费用1020亿美元。肿瘤是多机制的复杂疾病,目前仍用早期诊断、放疗、化疗等综合手段治疗。今后10年抗肿瘤生物药物会急剧增加。如应用基因工程抗体抑制肿瘤,应用导向IL-2受体的融合毒素治疗CTCL肿瘤,应用基因治疗法治疗肿瘤(如应用γ-干扰素基因治疗骨髓瘤)。基质金属蛋白酶抑制剂(TNMPs)可抑制肿瘤血管生长,阻止肿瘤生长与转移。这类抑制剂有可能成为广谱抗肿瘤治疗剂,已有3种化合物进入临床试验。
2 神经退化性疾病 老年痴呆症、帕金森氏病、脑中风及脊椎外伤的生物技术药物治疗,胰岛素生长因子rhIGF-1已进入Ⅲ期临床。神经生长因子(NGF)和BDNF(脑源神经营养因子)用于治疗末稍神经炎,肌萎缩硬化症,均已进入Ⅲ期临床。
美国每年有中风患者60万,死于中风的人数达15万。中风症的有效防治药物不多,尤其是可治疗不可逆脑损伤的药物更少,Cerestal已证明对中风患者的脑力能有明显改善和稳定作用,现已进入Ⅲ期临床。Genentech的溶栓活性酶(Activase重组tPA)用于中风患者治疗,可以消除症状30%。
3 自身免疫性疾病 许多炎症由自身免疫缺陷引起,如哮喘、风湿性关节炎、多发性硬化症、红斑狼疮等。风湿性关节炎患者多于4000万,每年医疗费达上千亿美元,一些制药公司正在积极攻克这类疾病。如 Genentech公司研究一种人源化单克隆抗体免疫球蛋白E用于治疗哮喘,已进入Ⅱ期临床;Cetor′s公司研制一种TNF-α抗体用于治疗风湿性关节炎,有效率达80%。Chiron公司的β-干扰素用于治疗多发性硬化病。还有的公司在应用基因疗法治疗糖尿病,如将胰岛素基因导入患者的皮肤细胞,再将细胞注入人体,使工程细胞产生全程胰岛素供应。
4 冠心病 美国有100万人死于冠心病,每年治疗费用高于1 170亿美元。今后10年,防治冠心病的药物将是制药工业的重要增长点。Centocor′s Reopro公司应用单克隆抗体治疗冠心病的心绞痛和恢复心脏功能取得成功,这标志着一种新型冠心病治疗药物的延生。
基因组科学的建立与基因操作技术的日益成熟,使基因治疗与基因测序技术的商业化成为可能,正在达到未来治疗学的新高度。转基因技术用于构造转基因植物和转基因动物,已逐渐进入产业阶段,用转基因绵羊生产蛋白酶抑制剂ATT,用于治疗肺气肿和囊性纤维变性,已进入Ⅱ,Ⅲ期临床。大量的研究成果表明转基因动、植物将成为未来制药工业的另一个重要发展领域。
2.生物制药展望
今后10年生物技术将对当代重大疾病治疗剂创造更多的有效药物,并在所有前沿性的医学领域形成新领域。目前热门的药物生物技术如下:
表1 热门药物生物技术
疫苗
62
组织纤溶酶原激活剂
4
基因治疗
28
凝血因子
3
白介素
11
集落细胞刺激因子
3
干扰素
10
促红细胞生成素
2
生长因子
10
SOD
1
重组可溶性受体
6
其他
56
反义药物
6
总数
284
生物学的革命不仅依赖于生物科学和生物技术的自身发展,而且依赖于很多相关领域的技术走向,例如微机电系统、材料科学、图像处理、传感器和信息技术等。尽管生物技术的高速发展使人们难以作出准确的预测,但是基因组图谱、克隆技术、遗传修改技术、生物医学工程、疾病疗法和药物开发方面的进展正在加快。
除了遗传学之外,生物技术还可以继续改进预防和治疗疾病的疗法。这些新疗法可以封锁病原体进入人体并进行传播的能力,使病原体变得更加脆弱并且使人的免疫功能对新的病原体作出反应。这些方法可以克服病原体对抗生素的耐受性越来越强的不良趋势,对感染形成新的攻势。
除了解决传统的细菌和病毒问题之外,人们正在开发解决化学不平衡和化学成分积累的新疗法。例如,正在开发之中的抗体可以攻击体内的可卡因,将来可以用于治疗成瘾问题。这种方法不仅有助于改善瘾君子的状况,而且对于解决全球性非法贸易问题具有重大影响。
各种新技术的出现有助于新药物的开发。计算机模拟和分子图像处理技术(例如原子力显微镜、质量分光仪和扫描探测显微镜)相结合可以继续提高设计具有特定功能特性的分子的能力,成为药物研究和药物设计的得力工具。药物与使用该药物的生物系统相互作用的模拟在理解药效和药物安全方面会成为越来越有用的工具。例如,美国食品药物管理局(FDA)在药物审批的过程中利用Dennis Noble的虚拟心脏模拟系统了解心脏药物的机理和临床试验观测结果的意义。这种方法到2015年可能会成为心脏等系统临床药物试验的主流方法,而复杂系统(例如大脑)的药物临床试验需要对这些系统的功能和生物学进行更为深入的研究。
到下世纪初生物技术药物的种类数目尚不会超过一般药物的总数,但生物技术制药公司总数将超过前10年的6倍。目前主要生物技术公司多分布在美国,如Amgen,Genetics institute,Genzyme,Genentech和Chiron,还有Biogen也发展较快。1987年尚没有一种重组DNA药物进入世界药品销售额排名前列表,但到1996年已有多种生物工程药物榜上有名。经上市的生物技术药物主要含3大类,即重组治疗蛋白质、重组疫苗和诊断或治疗用的单克隆抗体。
药物的研究开发成本目前已经高到难以为继的程度,每种药物投放市场前的平均成本大约为6亿美元。这样高的成本会迫使医药工业对技术的进步进行巨大的投资,以增强医药工业的长期生存能力。综合利用遗传图谱、基于表现型的定制药物开发、化学模拟程序和工程程序以及药物试验模拟等技术已经使药物开发从尝试型方法转变为定制型开发,即根据服药群体对药物反应的深入了解会设计、试验和使用新的药物。这种方法还可以挽救过去在临床试验中被少数患者排斥但有可能被多数患者接受的药物。这种方法可以改善成功率、降低试验成本、为适用范围较窄的药物开辟新的市场、使药物更加适合适用对症群体的需要。如果这种技术趋于成熟,可以对制药工业和健康保险业产生重大影响。
生物技术制药这门课程的最终目的是获取用于疾病治疗或者预防的药物,培养可研发和生产生物技术药物的高素质复合人才。因此,在药学专业教学过程中要重点突出“生物技术”与“药学”的有机结合[5]。比如,在讲授基因工程药物稳定性这部分内容时,联系《药剂学》课程中的药物常用稳定性考察方法,对比生物技术药物一般为生物大分子的特点,引出生物技术药物的稳定性需要特别考虑其纯度及活性,不能简单地采用药剂学中介绍的动力学方程来测定。通过与药学其他课程的联系,可以加强学生对生物技术制药课程的理解,对新知识的接受速度更快,达到事半功倍的效果。
1查阅相关文献,及时更新课程内容
制药行业由传统的化学制药已经逐渐向新型的生物制药转变。生物技术制药发展日新月异,教材却远远落后于现实科技水平[6]。因此,需要教师平时阅读大量文献,知晓最新的生物技术在制药领域中的应用和发展趋势。如在教学内容中补充转基因药物、基因芯片技术筛选药物靶点、药学蛋白质组学、药物基因组学等。通过在教学过程中不断补充新知识,让学生及时了解生物技术在制药领域中的应用发展前沿,不仅可以拓展学生的眼界,还可以使学生意识到生物技术制药这门课程的诱人应用前景,树立学生的从业信心。
2优化教学方法
2.1采用多媒体教学
生物技术制药这门课程实践性很强,信息量很大,如果使用传统的板书和口授教学方式,学生会觉得学习枯燥无味。因此,最好在教学课程中多采用视频和Flas展示等现代化教学手段[7]。比如,在发酵工程这一章中,对于常见的大型发酵设备,可采用视频及图片的方式为学生展示;在介绍动物细胞工程时,可以给学生观看细胞培养的视频,使学生对细胞培养技术有个直观和具体的认识。另外,还可以查阅国外电子版教材,整理大量图片和动画,引入到课程当中,使得教学效果形象生动,提高学生学习效率。
2.2布置课后习题及思考题目
由于生物技术制药课程涉及多个学科,内容覆盖面广,知识量大,学生经常出现学习到后面忘记前面所学知识的现象。因此,作者在平时授课时,会给每一章节布置相应的课后习题,包括选择题、填空题、判断题及思考题,让学生可以及时巩固所学的知识,同时也方便期末复习,学生也一致反映这些课后习题极大地提高了学习效率。
2.3学生参与课堂教学
传统的口授教学是目前大学教师经常采用的教学模式,其可以在有限的时间内给学生提供大量的信息,缺点是采用了由教师到学生的“单向灌输式”教学模式,很容易引起学生的倦怠,以致学生对本课程学习失去兴趣。因此,作者在教学过程中引入互动式教学,布置专题给学生讨论[8]。比如在讲述转基因动物制药后,组织学生对当前社会的热门转基因作物的问题进行探讨,收到了很好的效果。学生积极地去查阅大量资料,包括文字、视频、专业文献、各界资深人士的看法等,在课堂上大家各抒己见,气氛极其热烈。虽然最后学生之间并没有达成统一意见,但是这个过程教会了学生用科学的、专业的视野看待问题,并理性地分析问题,培养学生科学理性的思维方式,将来进入社会时可以成为一个有科学素养的人,不会被社会上的谣言、谎言蒙蔽。
2.4科研辅助教学
当今大学教师不仅要从事教学,也要从事科研。科研是大学的根本,以科研促进教学是目前高校常用的教学手段,不仅拓展教学的深度和广度,还可以将抽象的科研具体化,提起学生对科研的热情[9]。例如,作者所在的课题组目前正在开展鼻咽癌基因治疗方面的项目,正好与生物技术制药课程中的新型生物技术制药这一章节相吻合。作者在课堂上给学生介绍本研究组的研究基础及一系列研究成果,学生对这些内容非常感兴趣,很想进入教师的实验室做科研,极大地提高了学生的学习热情和创新欲望。