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關鍵詞 高效藻類塘;水生植物塘;工藝參數
中圖分類號X799 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708(2011)56-0102-02
1 水生物塘凈化影響因素
1.1 水力停留時間對去除效果的影響
HRT是影響兩級高效藻類塘與水生植物塘凈化效果的重要因素之一。因為在高效藻類塘與水生植物塘運行過程中,當HRT過小時,水中的污染物質不能被藻類和微生物等充分的吸收和分解,也不會由于沉淀或者揮發作用而呈現出明顯減少的趨勢,這樣就會使藻類塘和水生植物塘出水中污染物的濃度依然較高,出現去除效果不佳的現象。當水力停留時間過長時,由于藻類和微生物的同化吸收等作用,會使水中營養物質的濃度降低,甚至會出現水中營養物質不足的現象,使藻類和微生物的活性減弱,進而使污染物的去除效果降低。綜上所述,本實驗選擇HRT為2d、3d和4d進行實驗。
1.2 水深對凈化效果的影響
水深是影響高效藻類塘運行效果的一個重要因素。高效藻類塘的水深較深時,陽光不能照射到塘的底部,藻類塘底部的藻類不能進行或者只進行微弱的光合作用,不能為藻類塘底部供給足夠的氧,這就使藻類塘底部DO濃度降低,形成缺氧層,使好氧微生物不能降解水中的污染物進行正常的生理活動,從而導致污染物的去除率降低。當藻類塘中水深較淺時,由于藻類塘中水的體積較小,所以水中所含的藻類和微生物的生物量均較少,大量的污染物未經吸收或者處理就隨水流出,使出水中污染物的濃度依然較高。合適的水深,陽光可以直接照射到塘底部,既可以保證藻類塘中有足夠多藻類的生物量,又可以使塘底部的藻類進行正常的光合作用,產生氧氣,使水體中DO的濃度升高。在O2的條件下,好氧微生物生理代謝活動強烈,吸收水體中大量的污染物,進而使污染物去除率升高。所以選擇合適的水深是高效藻類塘高效運行的一個前提。綜上所述,在本實驗中選擇藻類塘和水生植物塘的水深為30cm、40cm和50cm進行實驗。
1.3 光補償對凈化效果的影響
光照是影響藻類塘中藻類生長和微生物活性的重要因素,同時光照還是藻類塘中水溫變化的主要原因。在一定的光照時間長度和光照強度范圍內,光照時間越長、光照強度越大,藻類塘中藻類的生長繁殖就越快,藻類的光合作用就越強,藻類塘中DO濃度升高,好氧微生物的活性就越強,對污染物的去除率就升高。當光照時間過短或者光照強度較弱時,藻類生長速度緩慢,光合作用弱,對水中污染物的凈化效果降低。由于進水藻類和微生物生理活動能力等因素的限制,當光照時間過長時,水中污染物的去除效果就會維持在一定的水平不變,所以也不是光照時間越長,污染物的去除效果越好。綜合考慮,在本實驗中確定光補償條件下每天的光照時間為12h,光暗比為1:1。當自然光照不足12h時,用日光燈做光源進行照射。
2 水生植物塘凈化效果研究
2.1 水生植物塘對COD凈化效果
當進水COD平均濃度為73.83mg/L時,出水中COD平均濃度為59.24mg/L,平均去除率為20.73%。
2.2 水生植物塘對TP和PO43--P凈化效果
進水中TP濃度為1.75mg/L~3.14mg/L時,出水中TP的平均濃度為1.49mg/L,平均去除率為30.75%。水生植物塘進出水PO43--P濃度變化可知,進水PO43--P濃度為1.97mg/L~2.56mg/L時,出水中PO43--P濃度為1.5mg/L,去除率為29.76%。
2.3 水生植物塘對TN和NH4+-N的凈化效果
研究期間水生植物塘對NH4+-N的去除率有逐漸升高最后達到穩定的趨勢,期間水生植物塘對NH4+-N的平均去除率可以達到77.69%。水生植物塘中的水深為50cm,這就使水中存在好氧層和缺氧層,加之塘底一定厚度附有微生物的礫石基質,所以在水生植物和細菌等微生物的共同作用使水中的NH4+-N有很好的去除率。TN濃度變化情況可知,TN的去除率較為穩定,運行期間TN的平均去除率為25.79%。
2.4 水生植物塘進出水NO3--N和NO2--N濃度變化
NO2--N濃度變化不大,而NO3--N濃度在水生植物塘中出現明顯減少的現象。其原因可能是在水生植物塘中NH4+-N大量存在的條件下水生植物不直接吸收NO3--N,而是優先利用NH4+-N作為氮源供自身的生長需要,由此可知水生植物塘中NO3--N 的減少不是由于水生植物吸收而引起的。水生植物塘中NO3--N 的減少有兩個途徑,第一就是由于水生植物的吸收;第二就植物塘中的反硝化作用。由前面分析可知,在NH4+-N充足的條件下發生第一個途徑是不可能的,所以我們認為水生植物塘中NO3--N 的減少是由反硝化作用引起的。
3 水生植物塘除藻研究
水生植物塘的主要作用就是去除二級高效藻類塘出水中的藻和僅以凈化水質。進水中Chl-a濃度較高且有輕微的波動,變化范圍為0.16mg/L~2.16mg/L,研究期間平均值為1.6mg/L。而出水中Chl-a濃度變化不大,較為穩定,變化范圍為0mg/L~0.025mg/L,研究期間平均值為0.01mg/L。對Chl-a的平均去除率可以達到99.38%。由此看來,水生植物塘確實是一種可行的高效藻類塘后續除藻的設施,與高效藻類塘結合可以成為一種去除效果很好的聯用塘污水處理工藝。
4 結論
本章通過對兩級藻類塘與水生植物塘聯用工藝運行參數和水生植物塘水質凈化效果的研究,得出的主要結論如下:
1)兩級藻類塘與水生植物塘聯用工藝的最佳運行參數為:HRT=4d、水深為50cm、通過光補償保證每天光照時間為12h、進水中PO43--P濃度為2.4mg/L~4mg/L、TP濃度為2.6mg/L~4.72mg/L、NH4+-N濃度為13mg/L~17mg/L、COD濃度為90mg/L~140mg/L、TN濃度為15.16mg/L~28.45mg/L;
2)水生植物塘對二級高效藻類塘出水中藻類和濁度去除率分別為99.38%和89.12%。
參考文獻
一、美國的生物安全立法
美國是全球生物技術的翹楚,同時也是率先在生物安全領域立法的國家。1974年美國國家衛生研究院(又稱國立衛生研究院)成立了生物安全委員會,并于1976年頒布了世界上第一部有關生物安全管理的技術法規《重組DNA分子研究準則》。該準則是對轉基因生物技術及制品進行建構和操作實踐的詳細說明,包括了一系列安全措施。為了保護科研人員的身體健康和環境安全,準則將重組DNA試驗按照潛在危險性程度分為四個級別,分級管理。準則還設立了重組DNA咨詢委員會、DNA活動辦公室和生物安全委員會等機構,負責為重組DNA活動提供咨詢服務,確定重組DNA試驗的安全級別并監督安全措施的實施。其中,危險性較大的重組DNA試驗在開始前就須經重組DNA咨詢委員會進行特別評估,并由生物安全委員會、項目負責人和國立衛生研究院批準;危險性較小的試驗無需批準,僅在開始時向生物安全委員會通報即可。此外,準則還規定了轉基因生物制品運輸和轉移的條件和程序。在條件不成熟、程序不合法的情況下禁止其在研究機構間轉移。[3]1986年頒布了《生物技術管理協調大綱》,規定了美國在生物安全管理方面的部門協調機制和基本框架,即由美國農業部、環境保護局、食品與藥品管理局、職業安全與衛生管理局及國立衛生研究院五個部門協調管理,各部門的管理范圍由轉基因生物產品的最終用途而定。其中,農業部主要是管理轉基因植物的安全種植。其職能主要是防止病蟲害的引入和擴散,并負責對轉基因植物的研制與開發過程進行管理,評估轉基因植物對農業和環境的潛在風險,并負責發放轉基因作物田間試驗和轉基因食品商業化釋放許可證。環保局對轉基因農藥進行管理。根據《聯邦食品、藥品與化妝品法》制定了食品和飼料殘留殺蟲劑法定容許標準,以及在新的耐除草劑作物中除草劑殘留容許標準。在《毒物控制法》的授權下,環保局管理那些用于商業化應用的、含有或表達新的特性組合的微生物。這包括利用轉基因技術開發的轉基因微生物。而且,任何抗蟲和抗除草劑轉基因作物的田間釋放都必須向環保局提出申請。食品藥品管理局依據《聯邦食品、藥品與化妝品法》負責食品和食品添加劑的安全管理,確保利用轉基因所產生的蛋白質對人類健康的安全,還負責食品標簽管理。食品藥品管理局的政策基礎是現行的食品法規及基因工程食品也必須與其他食品一樣,遵守同一嚴格的安全標準要求。職業安全與衛生管理局負責在生物技術領域保護雇員的安全和健康,沒有另外制定管理條例,但制定了本部門的生物技術準則。國立衛生研究院主要負責管理實驗室階段涉及重組DNA的活動,同時為因治療的管理活動提供咨詢和建議,國立衛生研究院制定的準則是美國各主管部門制定生物技術理條例的基礎和范本,其核心內容還被世界其他國家參照采用。[4]
二、歐盟的生物安全立法
【關鍵詞】 生物與健康產業 概念 內涵
1 產業概念
以現代生物技術生產的產品及所形成的產業是國際上新興的產業,涉及現代生物技術本身所形成的產品、利用現代生物技術改造傳統產業培育的新產品,涉及傳統生物產業與現代生物產業的內涵差別、產業規模等諸多因素,至今國際上有關生物產業的定義尚無明確界定[1]。國家發改委在《生物產業發展“十一五”規劃》的研究編制過程中,將生物產業定義為“將現代生物技術和生命科學應用于生產以及應用于經濟社會各相關領域,為社會提供商品和服務的統稱,主要包括生物醫藥、生物農業、生物能源、生物制造、生物環保等新興產業領域”[2]。
生物與健康產業密切相關且互為交融。健康產業主要包括醫療保健服務業和醫療保健相關產業。醫療保健服務業由向公眾和個人提供預防、治療、護理、康復等醫療保健服務的衛生機構和醫療保障組織組成。醫療保健相關產業包括老年護理、健康管理、醫療旅游、美容養生等延伸性保健服務,以及為醫療保健服務提品和支持的產業。
我國廣州、寧波等市根據區域產業特點與經濟社會發展需求,將生物與健康確立戰略性新興產業加以培育,為此,有必要探討生物與健康產業的概念與內涵,依此調查產業的發展規模、水平、結構等基本情況,及時為各部門制定政策、開展宏觀調控提供依據。
2 產業構成
目前,國內外關于生物與健康產業內涵的理論研究成果不多[3],我國相關的產業分類指導和統計管理等制度出臺相對滯后,導致國家的生物產業產值通過參考國內外材料估算的方法獲得[4],數據準確性差,甚至不能反映其中的核心產業生物醫藥產業的情況,國家亟須建立一套相關的政策體系。
2.1 國家產業政策
在產業構成上,2011年11月,國家科技部《“十二五”生物技術發展規劃》,明確指出我國現階段重點發展的生物技術產業包括生物醫藥、生物農業、生物制造、生物能源和生物環保五大領域[5]。2012年12月,國務院《生物產業發展規劃》,提出大力發展生物醫藥、生物醫學工程、生物農業、生物制造、生物能源、生物環保、生物服務七個重點領域[6]。然而上述文件對各領域的概念與內涵并無明確闡述。2012年9月,國家發改委《戰略性新興產業重點產品和服務指導目錄(公開征求意見稿)》,其中生物產業包括生物醫藥、醫療器械、生物農業、生物制造、生物服務、海洋生物六個小類和23個條目,初步勾畫了生物產業作為我國戰略性新興產業的基本組成。
2.2 產業內涵探索
全面準確的產業統計需要對產業內各領域進行細分與測算。2008年,國家發改委著手建立生物產業運行監測系統。2008年7月,該委召開“建立我國生物產業統計體系研究課題”討論會,總結生物產業統計試點工作,提出生物產業統計體系主要包括生物醫藥、生物農業、生物能源、生物制造、生物環保和生物服務六大塊內容,討論完善我國生物產業統計體系。2012年初,國家發改委、工信部等部門召開聯席會議,提交了《戰略性新興產業重點產品和服務統計目錄》與《戰略性新興產業行業分類統計目錄》,對戰略性新興產業統計調查方法研究進行論證,提出認真做好生物產業等戰略性新興產業發展形勢的監測和分析,加強信息引導,采取多種形式利用數據資源,促進戰略性新興產業健康發展。然而,由于生物與健康產業涉及的技術領域非常廣泛,同時貫穿產業活動中研發、生產、流通和服務等多個環節,隨著技術創新、產業分化和產業融合的不斷發展,該產業的子產業關聯性強、產業邊界模糊等特征日益凸顯,對產業的分類和統計標準設計要求較高,相關的指導和管理政策一直未能出臺。
3 國內部分省市相關政策
在國家尚未出臺統一的生物與健康產業相關分類和統計辦法的情況下,國內各省市紛紛結合區域情況開展相關嘗試性工作,在為區域產業發展提供決策依據的同時,也為國家相關政策的制定提供了參考。2011年12月,黑龍江開展全省生物產業統計工作,將生物產業分為生物醫藥、生物農業、生物制造、生物能源、生物環保五大領域,然而關于各領域的定義與具體范疇未見,由科技管理部門負責推進。2010年,南寧市發改委委托南寧市統計局和廣西社科院開展生物產業統計體系與產業指標課題研究并于2011年3月通過了成果評審,界定了生物產業的統計范疇,提出了生物產業指標體系及具體統計方法,但具體內容未見。至2012年初,已有云南、四川等十多個省市初步設立了新興產業統計指標監測體系,對生物產業等新興產業進行統計,其中以云南省、江蘇省無錫市、浙江省寧波市對生物與健康產業的界定較為詳盡。
3.1 云南省跨越一、二、三產業統計生物產業
云南省實施“生物經濟強省”戰略,2007年4月,省發改委《云南省生物產業發展規劃綱要(2006-2020)》,提出“生物產業(煙草產業除外)指的是從事生物產品研究開發、生產和生物技術服務的產業,包括:生物醫藥、生物農業、生物制造(輕工、化工)、生物能源、生物服務業等。”2010年10月,云南省政府發展生物產業辦公室《云南省生物產業統計報表制度(試行)》,將生物產業界定為“指以生命科學理論和生物技術為基礎,結合信息學、系統科學、工程控制等理論和技術手段,通過對生物體開展研究并制造產品,或改造動物、植物、微生物并使其具有所期望的品質特性,為社會提供商品和服務的行業的統稱,包括生物農業、生物林業、生物醫藥、生物能源、生物制造、生物環保、生物服務等領域。”該制度以《國民經濟行業分類(GB/T4754-2002)》為依據設置云南省生物產業統計指標及口徑范圍,對生物產業的農業生產、工業生產、產品銷售和利稅等情況進行統計,指標體系涵蓋一、二、三產業。該制度將煙草產業納入生物農業統計范疇,因為云南省是我國最重要、規模最大的烤煙和卷煙生產基地,煙草種植業、卷煙工業是該省農業和工業的重要組成部分。煙草產業是該省最具比較優勢、最有特色的產業之一,是省財政的主要支柱,所創稅收自1988年起一直位居全省各產業之首,最高年份占全省70%。此外,煙草產業還促進了其他相關產業的發展,是該省的重要產業。2011年,云南省生物產業總產值達4100億元,成為全省重要的支柱產業。但是,關于產值的具體構成未見報道。
3.2 江蘇省無錫市分十大領域統計生物產業
2012年1月,無錫市統計局、發改委《無錫市新興產業統計監測制度(試行)》,對該市物聯網、節能環保、生物產業等十大新興產業開展統計監測,該制度將生物產業界定為“包括生物技術產業和新醫藥產業。生物技術產業:主要是生物能源、生物工業、生物農業、生物環保等新興產業領域。新醫藥產業:是指以新技術、新工藝、新劑型、新裝備等的開發應用為特征,是蘊含巨大經濟社會效益、最具廣闊發展前景的新興產業,主要包括生物技術藥、中藥、小分子藥物和醫療器械、生物試劑、醫用材料等。”在該制度的統計分類目錄中,將生物產業分為生物醫藥制造、生物藥品制造、中藥制造、醫療器械和醫用材料制造、生物工業產品制造、生物農業產品制造、生物環保產品制造、生物能源產品制造、藥用包裝材料、其他十大領域,統計生物產業的總產值、新產品產值、主營業務收入和從業人員數。但是,對于各領域的具體統計范疇及其與《國民經濟行業分類》的關聯未見,由市科技局與市農業委員會負責核定相關企業名錄并組織統計工作。無錫市發改委公布的新興產業發展數據顯示,2012年1~10月該市生物技術和新醫藥產業總產值(營業收入)為252.75億元,同比增長9.1%。
3.3 浙江省寧波市采用匯總系數統計生命健康產業
2013年3月26日,寧波市統計局、市加快培育和發展戰略性新興產業工作領導小組辦公室《寧波市戰略性新興產業統計分類目錄(試行)》,以《國民經濟行業分類(GB/T4754-2011)》為依據,根據具體類別與相關戰略性新興產業的關聯度確定不同的統計匯總系數,對該市節能環保、生命健康、新能源、海洋高技術等八個戰略性新興產業進行統計。其中,生命健康產業包括生物制品制造產業、生物工程設備制造產業、生物技術應用產業三個子產業,下分十個領域。
4 生物與健康產業概念與內涵
在我國現行的生物與健康產業統計體系下,本文以國家產業政策為基礎,參考國內各省市產業界定方法,將生物與健康產業界定如下:
4.1 產業概念
生物與健康產業是指以生命科學理論和生物技術為基礎向社會提供商品和服務的行業的統稱,包括生物醫藥、生物農業、生物能源、生物環保、生物制造、生物醫學工程、生物技術服務、健康服務產業領域。
4.2 產業構成
(1)生物醫藥產業:是指以現代生命科學理論為基礎,與醫藥產業結合,利用生物體及其細胞、亞細胞和分子的組成部分或以其作為作用對象,結合工程學、信息學等手段開展研究及制造產品或改造動物、植物、微生物等,并使其具有所期望的品質、特性,進而為社會提供商品和服務手段的綜合性技術體系,其內涵包括生物醫藥產品研制、規模化生產和流通、服務等。該產業主要包括化學藥品原料制造、化學藥品制劑制造、中藥飲片加工、中成藥制造、生物及生化制品的制造、衛生材料及醫藥用品制造、醫療儀器設備及器械制造以及制藥專用設備制造[2]。
(2)生物農業產業:是指運用基因工程、發酵工程、酶工程以及分子育種等生物技術培育動植物新品種,以及生產農業投入品如生物農藥、獸藥與疫苗、生物肥料以及生物農用材料所形成的產業。該產業包括農業生物種業、生物飼料、生物農藥、生物肥料、生物疫苗等重點領域[7]。
(3)生物能源產業:生物能源是指由生物質轉變而成的能源,是從能源作物、林業廢棄物和有機廢料等生物質中產生的能源,包括來自樹木的木材能源和來自非木材的農業作物的農業能源,其中儲存著可用于產生電能、熱能、液體燃料及氣體燃料的化學能源。我國生物能源主要指利用淀粉、糖、動植物油脂以及木質纖維素為原料生產燃料乙醇、生物柴油、沼氣以及生物質發電等[2]。
(4)生物環保產業:目前國際上尚無統一的界定,一般認為凡是與生物技術結合,充分利用生物的特殊功能進行生物凈化、生物修復、生物轉化和生物催化,從污染治理、清潔生產、能源開發到可再生資源利用,多層面、全方位地為解決工業和生活污染、農業和農村面源污染、荒漠化和海水污染等提供相關產品和服務的行業,均屬于生物環保產業研究和應用的范疇,也是其發展的趨勢和方向[2]。
(5)生物制造產業:包括采用微生物細胞、生物酶,以及基因工程、合成生物學和細胞融合為代表的現代生物技術及以發酵和酶轉化為代表的近代生物技術成果形成的生物制造業,是以現代生物技術為基礎大規模生產人類所需基礎化學品與原料等的一種工業方式,廣泛應用于化工、食品、制藥、造紙、紡織、采礦、能源以及環境保護等許多重要領域[2]。
(6)生物醫學工程產業:是指運用綜合工程學、生物學和醫學的理論和方法,提供生物醫學材料制品、(生物)人工器官、醫學影像和診斷設備、醫學電子儀器和監護裝置、現代醫學治療設備、醫學信息技術、康復工程技術和裝置、組織工程等產品研制、規模化生產和流通、服務的產業。
(7)生物技術服務業:是指以現代生物技術與其他要素為支撐,通過生物技術的研究、創新、應用、轉化、轉移、擴散,形成完整的生物技術產業鏈的服務活動的總和,是一種創造和傳播生物技術知識,提供、應用生物技術知識服務的產業體系[2]。
(8)健康服務業:是指以現代或傳統醫學技術為主要支撐,以醫療服務、健康理療、康復調理、生殖護理、健康管理為主體的,為人類健康服務的綜合性體系。
參考文獻:
[1]李學勇.中國生物產業調研報告[M].北京:中央文獻出版社,2004.
[2]北京生物產業發展報告編輯委員會.啟航2009北京生物產業發展報告[M].北京:科學出版社,2009.
[3]伍業鋒,劉建平.生物產業的界定及統計制度方法初探[J].統計與決策,2011,(20):35.
[4]龍九尊.專家呼吁建立戰略性新興產業統計體系[N].科學時報,2010-9-13(B1).
[5]科學技術部.“十二五”生物技術發展規劃(國科發社〔2011〕 588號)[Z].北京:2011.
《中國藥典》(2010年版)三部收載的生物技術類制品包括:EPO、IFNα1b、IFNα2a、IFNα2b、IFNγ、白細胞介素-2、G-CSF、GM-CSF、牛堿性成纖維細胞生長因子(BFGF)、人表皮生長因子(EGF)、SK等[3];生長激素,胰島素、阿替普酶等品種由《中國藥典(2010年版)二部》收載[4]。《歐洲藥典》與《中國藥典》的編制體例有所不同。針對生物技術類制品,《歐洲藥典》制定了“重組技術制品總論”,闡述了生物技術類制品的定義、特性,并對生產工藝、過程控制提出了明確要求,是建立品種標準的基礎和技術依托。在品種各論中,對產品的原液或原料藥的質量標準制定了具體要求。《中國藥典》則在“凡例”和“通則”中,對各類產品的共性技術要求進行統一規定,在產品各論中,分別從原液、中間品到成品的質量標準和檢定進行了具體規定。結合我國生物技術類制品現狀及研發趨勢,有必要參照《歐洲藥典》,制定“生物技術類制品總論”,并收載于2015年版《中國藥典》。
生物技術類制品質量控制的主要因素
就生物技術類制品的質量控制而言,生物學活性測定、理化特性分析和標準物質的研究建立是十分重要的因素。生物學活性測定目前,生物技術類制品的生物學活性測定基本采用細胞增殖法。比較兩部藥典,最主要的差別在于檢測結果的統計學分析,例如:可信限的設置。《中國藥典》對此方面的規定尚不完善。生物檢定是以藥物的藥理作用為基礎,以生物統計為工具,運用特定的實驗設計,在一定條件下比較供試品和標準品所產生的特定反應,通過等反應劑量間比例的運算或限制劑量引起的生物反應程度,從而測定供試品的效價、生物活性或雜質引起的毒性[4]。由此可見,統計方法在生物學活性測定中的重要意義。《中國藥典》(2015年版)三部擬收錄“生物檢定統計法”,進一步完善制品生物檢定結果的統計學分析。理化特性分析《歐洲藥典》對制品的理化特性分析得比較清晰明確,每個制品均標注了蛋白質一級序列、二硫鍵的具置以及化學結構式。蛋白質的理化特性分析一般包括含量測定、純度分析、鑒別分析等項目。含量測定《中國藥典》附錄中規定的總蛋白檢測的方法多采用Lowry法,以人或牛白蛋白為標準品。人或牛白蛋白標準品為非同質標準品,其氨基酸組成、化學結構均與供試品不同,測量中引入了系統誤差,無法與同類進口產品的質量進行比對分析,不利于制品質量與國際接軌。《歐洲藥典》一般采用紫外分光光度法和高效液相色譜法(HPLC),并采用同質標準品進行蛋白質含量測定。純度分析純度分析即用限量標準控制制品中非藥效活性成分。《中國藥典》主要以十二烷基硫酸鈉-聚丙烯酰胺凝膠(SDS-PAGE)電泳法、HPLC進行控制。純度分析應盡量依據蛋白質不同的理化特性,選擇分析原理不同的檢測方法,二者相互補充。G-CSF、GM-CSF、BFGF、EGF、SK質量標準中采用分別基于蛋白質分子大小和疏水特性的SDS-PAGE電泳法、反相高效液相色譜法(RP-HPLC)進行分析;其余質量標準均以SDS-PAGE電泳和分子篩這兩個基于一種分析原理的檢測方法對純度進行控制。《中國藥典》對主藥蛋白的含量作出了限值要求。《歐洲藥典》對于制品的純度分析較為詳細,針對不同的分子采用不同的分析方法和具體的判定標準。以IFNγ1b為例,純度分析包括了共價二聚體和低聚物、單體和多聚體、脫酰基和氧基化物、異質二聚體、正亮氨酸及其他雜質的限量要求;分別采用了分子排阻色譜法、離子交換色譜法、還原-非還原電泳法、高效液相氨基酸分析法。對于SDS-PAGE電泳等分辨率相對較低的方法,設立相應控制帶以提高限量判定的準確度。《歐洲藥典》純度分析大致分為制品相關雜質、工藝相關雜質、相關物質分析。制品相關雜質產品相關雜質是在生產和/或貯存過程中產生的降解產物。其分子量、生物學活性、有效性和安全性均不同于主藥蛋白[5]。工藝相關雜質工藝相關雜質是生產過程中產生的,可能源自工程菌/工程細胞(殘余蛋白質、殘余DNA)、培養基(誘導劑、抗生素、培養基成分)或者下游工藝(試劑、層析過程產生的雜質)[5]。同一制品的不同生產單位,由于其工藝、表達系統的差異,殘余宿主細胞的DNA、蛋白無論從結構還是組成比例均會存在差異。因此,檢測方法在標準物質的選擇、抗原、抗體的制備方式均具有特異性。根據“質量源于設計”理念,采用生產單位根據工藝自行制備的標準物質和檢測用試劑對工藝相關雜質進行控制,更為真實客觀,對于工程控制也更有意義。制品相關物質制品相關物質是在生產或貯存過程中,產生的不同于主藥蛋白的分子,其具有的生物學活性,對于制品的安全性和有效性沒有影響。它們的特性與主藥蛋白相似,不被認為是雜質[5]。鑒別分析在理化鑒別方面,《中國藥典》與《歐洲藥典》的差距主要是在理化對照品方面。《中國藥典》收載的生物技術類制品標準尚未提供理化對照品。以肽圖分析為例,肽圖分析是國內外藥典用于評價產品一致性和生產工藝穩定的技術手段。《歐洲藥典》采用全面結構鑒定和理化分析的對照品作為鑒別判定依據,在儀器分析總體要求的基礎上,《歐洲藥典》對色譜柱粒徑、長度、柱溫,以及系統適用性中保留時間、分辨率等均有詳盡的描述,并采用非線性色譜梯度分離。《中國藥典(2010版)》也采用了酶切后RP-HPLC的方式,但尚未提供完成全面結構鑒定和理化分析的對照品,其次在方法要求細節與系統適用性方面也存在一定差距。2.3標準品的建立標準物質的研究和建立是藥品質量控制的重要組成部分。《歐洲藥典》收錄藥品標準的鑒別、理化特性分析、生物學活性測定中,絕大多數檢驗方法均有標準物質作為技術依托。然而,目前我國在相關生物技術類制品的質量控制中,僅可以提供生物學活性標準品,但在理化分析、含量測定方面的標準物質的研發還有待加強,在體制和機制上確保實物標準和文本標準同步發展與實施,完善標準物質國家數據庫。
藥典相關標準比較
僅以EPO、G-CSF原液(原料藥)的質量標準為例,對照分析中外藥典中相關檢定項目的技術要求。《歐洲藥典》收載的生物技術類制品原液按原料藥管理,有批準文號。而在我國,原液是禁止在市場流通的。詳見表(表略)
關鍵字:林木常規育種;生物技術;應用
Abstract: Biotechnology is one of the most important scientific means, in the process of forest breeding, biotechnology will play a very important role, especially the selection of fine varieties of forest tree genetic markers and gene engineering plays an important role in. In this paper, the application of tree breeding technology and biological technology, proposed to correctly handle the relationship between the conventional breeding and biotechnology breeding, ensure excellent tree species, so as to guarantee the sustainable development of the forest.
Keywords: tree breeding; Biotechnology; application
中國分類號:S68文獻標識碼:A 文章標號:2095-2104(2012)03-0001-02
0 引言
林木育種是保證林木持續發展的重要途徑,同時也是維持自然平衡的重要調和手段。在我國林木育種方面發展仍然相對落后,隨著經濟的不斷發展和科技的進步,生物技術在林木育種方面逐步發揮作用,這就使得林木得以持續發展和延續。林木種質資源的好壞直接關系到林木的后續生長,所以要培養優良的林木資源,應用林木遺傳因素并配合生物技術的使用從而克服不良林木種資源的改良,這不僅關系到我國林業的發展,同時是生態平衡的最終要求。
1 林木常規育種現狀
林木是關系到自然協調的中堅力量,所以在林木的遺傳育種方面以引起了相當的重視。林木遺傳改良的工作可以追溯到20世紀40年代,發展相對滯后。然而,在近半個世紀的發展中,林木的育種方面有了一定的進步。林木的遺傳和基因改良是一項根本性的關系到林木培育的重要技術,這項技術著眼于選育優良品種并進行大量的繁殖,從而保證林木的連續性。這在一定程度上解決了對木材的需求,同時可以保證優良品種的繼續存續和發展。在林木的生產過程中,林木育種方面也以趨于成熟。其中,林木的育種包括選育、遺傳測定和良種繁殖三個階段,在我國,林木的育種已經達到了一定的技術基礎,并取得了些許成就。然而隨著對林木需求的加大和對優良品種的偏好需求,就使得林木育種必須找到新的發展方向并創新新的育種技術作為支撐。
2 生物技術在林木育種中的應用
林木不同于其他的生物體,其生長周期較長,而且林木在幼年和成年時期表現出不同的生理性狀,除此之外,林木的遺傳雜合性較高,這在某種程度上影響林木育種的發展狀況。隨著林業的不斷發展和對林木需求的增加,現存的林木品種不能完全滿足人們的需求,所以生物技術的應用就可以彌補這一現狀。生物技術為林木育種提供強大的動力。
2.1 遺傳標記的應用
在遺傳學的研究領域中,具有良好性狀和遺傳穩定性并且容易識別的遺傳性征,比如形態特征、細胞學和分子標記等等,都可以稱為遺傳標記。其中,分子標記把DNA分子多態性作為遺傳標記,這種遺傳標記可以反映生物體的基因特性。在林木育種過程中,通常采用的分子標記方法包括:限制性片段多態性,隨機擴增多態性,擴展片段多態性和簡單重復序列等方法。在具體的方法應用中,要根據遺傳基因的具體情況進行合理選擇,除此之外,要考慮基因的識別和檢測的便捷性和應用成本問題。近年來,分子標記技術也有了一定的發展。遺傳圖譜可以顯示遺傳標記的相對位置,從而可以觀測染色體進而進行相應研究。遺傳圖譜的應用和發展是林木育種研究的又一技術手段,可以在林木的良種選育和培養方面發揮作用。除此之外,分子標記中的指紋識別技術也逐步應用到林木的育種方面。指紋是一種類比人的定義,是一種區別于其他種或個體的特異DN段,具有高度的特異性和穩定性。指紋識別技術可以對樹種的基因做出判斷,從而對樹種的個體之間進行親緣關系判斷,這就可以從根本上對林木做出區分,防止林木的交叉遺傳。
2.2 基因工程的應用
基因工程通俗的來講就是把目標基因通過一定的方式植入到受體植物,從而可以使林木的DNA發生改變,從而可以創造需求的林木品種。基因工程在林木育種方面的應用較為廣泛,其中相關的技術包括目的基因分離鑒定、植物細胞遺傳轉化和轉基因植物的識別等等方面。基因工程在林木育種方面有很大的貢獻,在林木的體內植入目標性狀的DNA,從而使受體達到DNA重組,由此可以產生基因的變異,創造出新的生物體。基因工程通常需要的時間不長,而且可以打破林木種間雜交不親和的界限,從而可以打破林木自身性狀的影響,培養出新的林木品種。
3 林木育種的展望
林木常規育種和生物技術育種具有本質的差別,林木的常規育種基本上是應用雜交來改良品種,所以改良的效果并不顯著,新品種的培育較差,而且常規育種的方向性較差,難以對生物進行定向的改造和培育,而生物育種就可以打破常規育種的弊端。生物育種是從生物體內部對基因的一種改良,可以通過植入具體性狀的基因對林木進行定向培養,同時,生物育種還可以打破種間雜交的障礙,使林木品種得到創新發展。
在林木育種的發展中,要不斷完善基因工程的應用,要積極開發導入基因介質,同時完善基因性狀,發展基因導入的有效性,同時要開發多性狀基因,使導入基因能夠滿足需求。同時由于林木基因組重復的序列較多,提純方面存在困難,所以在使用基因工程來培育新的林木種資源使,要完善相應的提純技術和林木基因的檢測技術,從而充分發揮基因工程在林木育種方面的應用。除此之外,要開展空間育種技術工程,采用種子衛星搭載工程,從而可以利用空間環境創造新的林木品種,在模擬的環境中發現林木的性狀和改善效果,從而可以模擬空間狀況的生物效應,為林木的育種提供新的發展方向。
4 結語
林木育種是創造新的林木種資源、保證林木可持續發展的過程,那么在林木育種的過程中,就要重視生物技術的應用,從而可以改善林木常規育種中難以達到的技術要求,更快更好的培育出需要的林木新品種,服務于林業的發展和優良品種的傳承和發展。
參考文獻
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繼2015年4月,中山大學研究人員利用基因組編輯技術除去了人類胚胎中的一個突變基因后,5月,全球知名期刊《自然》(Nature)稱,美國國家科學院(NAS)和國家醫學院(NAM)宣布,將推出重大的舉措為人類基因組編輯技術制定指導準則。
基因組編輯技術,是近年科學界的明星技術,它實現了在生物體基因組水平上進行精確地敲除、插入或置換,意味著人類可按意愿改寫DNA,也因此引發巨大的倫理道德爭議。
核心技術門檻的降低,往往意味著某個行業即將迎來爆發期,比如智能手機的風起云涌。
此前,由于技術壁壘與監管成本高昂,轉基因育種幾乎壟斷在以孟山都公司為首的幾個大公司手中;而基因組編輯技術應用于種子培育,不僅少了幾分改寫人類DNA的顧忌,而且這一新的育種技術降低了準入門檻,使一些小公司、校辦企業也有了進入的機會。
不過,轉基因作物始終面臨著嚴厲監管,同樣作為基因工程,基因組編輯育種技術的產物,是否也面臨一樣的命運?如果改變監管策略,又需要如何調整? 是不是轉基因育種?
上述一連串的發問,其實指向同一個問題,基因組編輯育種是否應被視作轉基因育種?
被看好的基因組編輯技術,主要有核酸酶 (ZFNs)、TALE核酸酶(TALENs),以及CRISPR/Cas系統,原理都是在DNA靶位點產生雙鏈斷裂,之后進行末端連接或同源重組,以修復損傷的DNA。
其中,CRISPR/Cas系統是最新的技術,它不像另外兩種技術那樣靠蛋白來識別目標,而是靠核糖核酸(RNA)來識別,操作更簡捷,應用范圍更大。
美國一家小公司Calyxt有一個新突破,它利用TALEN技術使土豆耐冷藏,并可減少烹飪時產生的致癌物質。技術原理是,通過降低土豆中天門冬酰胺和單糖的含量,不讓切開的土豆變黑和減少高溫烹飪時產生的致癌物質丙烯酰胺。
TALEN技術由TALE蛋白DNA結合域和核酸酶兩部分融合而成,這相當于一場觀察員尋找定位、狙擊手攻擊的游戲,TALE蛋白DNA結合域負責靶序列的特異性識別,而核酸酶負責靶位點的切割。
麥當勞等快餐企業的薯條供應商辛普洛特的轉基因土豆,也于2014年11月得到美國農業部批準,它同樣可以減少土豆擦傷變黑,并在烹飪過程中降低丙烯酰胺的產生。
兩種土豆的品質類似,但區別在于,辛普洛特土豆嵌入了野生土豆中的基因片段,并采用RNA干擾技術讓負責編碼特定酶的基因不再表達,Calyxt土豆則只是剔除了土豆本身的基因,沒有插入任何外源基因。
檢測無法發現Calyxt土豆與傳統土豆的差別,因為,基因組編輯技術無需引入外源基因,直接可在作物自身基因組上進行操作,與自然突變或物理、化學誘變的機理一樣,因此,分子檢測無法區分基因組編輯獲得的植物突變體與常規突變體。而轉基因育種時外源基因的嵌入位置有隨機性,需要大量的篩選來獲取目標性狀。
這就是基因組編輯育種不同于轉基因育種的重要原因。
那么,前者可以替代轉基因育種嗎?
基因組編輯技術至少現在還不能完全替代傳統轉基因技術,比如,因為Bt基因來源自細菌,基因組編輯尚無法實現在作物自身基因組上產生Bt基因。
日本茨城大學農學院教授刀川(Masashi Tachikawa)介紹,一部分人認為基因組編輯育種應按非轉基因植物對待,其比轉基因更天然,環境風險較小;另一部分認為基因組編輯對基因組重新配置,同時技術門檻的降低會加大環境風險,因此需要更加嚴格。站在中間路線的人則認為應保持現狀,然后再逐步減輕或加強,而操作精準度增加并不會降低風險。 “我受監管嗎?”
美國農業部認定Calyxt土豆不在轉基因法規監管內。2014年8月28日,美國農業部動植物衛生檢驗局回復Calyxt公司咨詢稱,該土豆有別于傳統的轉基因作物,最終產品不含有任何外源的遺傳物質,農業部對于轉基因作物的管理條例不再適用,因此不受相關條文(即《生物技術監管協同框架》)管理。
自2011年7月至2014年11月,美國農業部動植物衛生檢驗局網站上已有25封來信咨詢,均涉及同一個問題:“我受監管嗎?”
早在四年前美國就《新興技術監管和監督原則》強調,監管要遵循科學,定量和定性考慮效益與成本,如果沒發現重大的監督問題,考慮不予監管。
美國農業部海外農業局新技術與生產方式辦公室副處長彼得里(Mark Petry)對《財經》記者表示,在美國,基因組編輯產品是遵循個案分析的原則、以科學為基礎進行的。與此同時,一些轉基因產品被等同于常規育種產品對待。
彼得里透露,近期許多業內科學家建議,監管機制應該保持一貫性, 如果在無法區分基因組編輯產品與常規育種產品的情況下,兩種產品應該等同對待。
此外,如果Calyxt土豆要出口,僅僅拿到美國農業部的許可遠不是終點,各個國家的監管都需要協調。
6月上旬,由美國、英國、阿根廷、中國多個國家和地區的政府官員、科學家、產業人士參加的新育種技術交流活動接連在菲律賓和中國舉行,其目的即是協調各個國家和地區的基因組編輯育種技術監管。
美國政府已經將一些產品的安全評價材料在網絡上公開,以便各國參考。
歐盟的做法則有些費解,歐盟于1998年批準Mon 810轉基因玉米、1998年批準了兩個康乃馨生物技術品種后,沒再批準新的栽培申請。如今主要的生物技術公司退出了歐盟,先正達公司停止在歐洲的基因工程項目,孟山都從歐盟撤走所有栽培檔案。如果將基因組編輯育種技術納入轉基因育種范疇,那么這一技術在歐盟將又一次陷入絕境。
歐洲食品安全局(EFSA)轉基因生物(GMO)小組成員約內斯(Huw D Jones)在北京上述交流活動中透露,歐盟正在考慮這一問題,2015年夏季之前完成轉基因生物體定義的法律審查,秋季將提交最終草案給成員國評審,希望在年底之前發表涵蓋現有新育種技術的指南。他本人表示,如果產品中不再有重組DNA,且基因組編輯無法與自然突變區分的話,那么不應納入已定義的轉基因育種范疇。
阿根廷的做法接近美國。阿根廷國家農業生物技術咨詢委員會執行主任、農畜漁業部生物技術主任萊馬(Martin Lema)介紹,只要最終產品不含外源基因,則不納入轉基因產品的監管范疇。
在日本,申請基因組編輯育種技術品種須在種植以及用于食品和飼料之前咨詢主管部門,并請其裁決最終產品是否納入監管。 中國的政策選擇
中國并非旁觀者。以中國科學院遺傳與發育研究所研究員高彩霞等人為代表,中國已經在基因組編輯的小麥育種上做了出色的工作。
白粉病是小麥的世界性病害,小麥中的致病基因在其A、B、D基因組上各有一個拷貝。高彩霞與中國科學院微生物研究所研究員邱金龍合作利用TALEN技術,在六倍體小麥中對該基因的3個拷貝同時進行了突變,獲得對白粉病具有廣譜抗性的小麥材料。該研究結果于去年7月發表在權威生物技術期刊《自然-生物技術》在線版。
需要注意的是,這種抗白粉病小麥很難通過雜交育種獲得,因為雜交育種利用的是自然突變產生的植株,而六倍體小麥很難發生3個拷貝同時突變。同樣,傳統轉基因技術也不容易實現,因為轉基因技術具有插入的隨機性,做不到在特定基因上的插入,而六倍體的篩選工作量是無窮大的。
高彩霞還利用基因組編輯技術研發了一種帶有香味的水稻。不過,這些成果都還沒有應用在商業生產中,因為農業部尚未有明確說法。
中國在農業生物技術政策制定上是有深痛教訓的。作為中國轉基因法規的主要起草人之一,中國農業科學院植物保護研究所生物安全研究中心主任彭于發認為,目前看中國轉基因政策采取的防守策略并不成功,亟須改進。
國務院頒發的《農業轉基因生物安全管理條例》(下稱《轉基因管理條例》)于2001年5月。當時國內在該領域的研發相對落后,于是中國采取了一個防守策略,即設置高門檻,讓國外產品進來時,額外增加很多程序。
結果出乎意料,按照彭于發的講法就是,“外面的沒擋住,里面的沒起來”。以大豆為例,中國沒擋住進口,自己的轉基因大豆也沒發展起來。因為設置高門檻后,沒有一個中國的企業和研究院所能達到這樣的高標準。
此外,還在客觀上造成“能試(驗)不能用,許吃不許種”現象,因為最后不允許種,投資者沒有獲得效益,至今只有大北農集團等少數企業開始作為。
對于基因組編輯育種技術,彭于發建議,其一,要避免“轉基因”字眼引來的公眾輿論壓力,建議采用“精準育種技術”或“先進育種技術”概念;其二,因為檢測不到外源基因,大量的新產品不應作為轉基因產品來管理;其三,中國需要一個簡化的合理程序。
關鍵詞:海洋生物技術 本科院校 專業建設 課程建設
海洋生物技術作為一個新的學科領域已明確被定義為“運用海洋生物學與工程學的原理和方法,利用海洋生物或生物代謝過程,生產有用物質或定向改良海洋生物遺傳特性所形成的高技術” [1]。近年來,隨著對海洋生物多樣性特征認識的不斷深入,海洋生物資源多層面的開發利用極大地促進了海洋生物技術研究與應用的迅速發展。
一、海洋生物技術的發展現狀
為了適應這種快速發展的形勢,美國、日本、澳大利亞等發達國家先后制定了國家發展計劃,把海洋生物技術研究確定為21世紀優先發展的領域。1996年,中國也非常及時地將海洋生物技術納入國家高技術研究發展計劃(863計劃),標志著我國海洋生物技術走向了新的階段。
海洋生物技術作為一個全新的學科,具有巨大的應用價值和潛力,已成為世界各國競相發展高新技術的重要戰略組成部分,并沿著三個應用方向迅速發展。一是海洋生物養殖技術,目標是通過海洋生物技術實現種質保存、優良品種培育、病害防治和規模化生產等方面的跨越式發展;二是海洋天然產物開發,目標是探索開發高附加值的海洋新資源,促進功能特殊的海洋生物活性物質和海洋新藥的產業化開發;三是海洋環境保護,其目標是通過海洋生物修復技術的開發與應用,保證海洋環境的可持續利用和可持續發展。
二、全國涉海類大學及海洋類專業開設情況
數據顯示,截止到2010年6月,我國的高校已經超過2000所,其中本科院校792所[2],但是縱觀全國的高校中,直接跟海洋關聯比較緊密的僅有為數不多的幾所:中國海洋大學,廣東海洋大學,上海海洋大學,大連海洋大學,浙江海洋學院等。據統計,開設有海洋類專業的高等院校也只有三十幾所,包括:中國海洋大學、廈門大學、上海海洋大學、廣東海洋大學、中國地質大學(北京)、大連海洋大學、揚州大學、哈爾濱工業大學(威海)等,所占的比例尚不到13%[3]。
三、海洋生物技術專業建設的必要性
首先,海洋生物技術是推動海洋產業發展的關鍵因素。海洋生物技術是一個新興的高新技術領域,研究的范圍非常廣泛,涉及到海洋生物的分子遺傳學、微生物學、細胞生物學、發育生物學、生殖生物學、基因工程學、蛋白質組學、生物化學和海洋生態學等。雖然在過去的幾年里,我國在海洋生物技術方面取得了一些成績,但總的來說,我國海洋生物技術力量分散,研究的力度不均勻,在運用基因工程技術和蛋白質組學等現代生物技術對海洋生物進行研究開發方面還比較落后。基于此,我們需要進一步加大海洋生物技術的投入,使我國的研究水平能達到國際領先水平。
其次,海洋生物技術人才缺口嚴重,加大人才的培養是有效發展海洋經濟的保障。統計數據顯示,在歐美等發達國家的海洋經濟發展中,科學技術因素的貢獻率已達到80%左右,我國尚不足30%[3]。隨著海洋開發上升為國家戰略,對海洋技術人才的需求也日益迫切。在全球海洋大開發的背景下,優化專業結構、增設海洋生物技術專業,為社會輸送大批高質量的海洋類研究型人才是緩解目前供需矛盾的有效途徑。
再次,建設海洋生物技術專業是服務地方經濟,提升地方高校競爭力的有效舉措。目前,以《江蘇沿海地區發展規劃》通過國務院審議為標志,江蘇沿海省域發展規劃躍升為國家戰略,使江蘇沿海發展站在了新的歷史起點上[4]。我校地處江蘇省鹽城市,鹽城市沿海海域是中國唯一無赤潮的內海水域。隨著江蘇省和鹽城市沿海大開發的深入開展,對海洋人才的需求也越來越強烈。在這種背景下,充分發揮我校的地域優勢,建設海洋生物技術特色專業是服務地方海洋經濟發展和提升我校競爭力的有效途徑。
四、專業建設定位
在海洋生物技術專業建設中,最重要的是人才培養目標。我們在定位人才培養目標時,確立了人才培養應主動適應我國經濟建設和社會發展需要的思想,重點在于應用型人才的培養,特別是具有創新意識和科研能力人才的培養。即:具備海洋生物技術專業知識,能在海洋生物學的基礎理論研究、海洋生物資源調查、海洋環境保護、海洋藥物、海洋天然活性物質開發等領域從事科學研究、教學與管理工作、服務第一線的海洋生物技術應用型及高技能型人才。
五、我校海洋生物技術專業建設的措施
盡管我校海洋生物技術專業面臨許多問題,但為了適應沿海大開發對海洋科技人才的需求,充分發揮地域優勢,將該專業辦得有特色、有質量, 已經成為我們工作的核心,為此,我們將采取以下幾個方面的措施來強化專業建設。
(一)注重專業內涵建設,構建多樣化的人才培養模式
根據該專業的特殊性,采用多視角構建多樣化的人才培養模式,縱向拓寬專業內涵、橫向拓寬專業口徑,實行開放的、多樣化的、突出個性的培養模式,基礎教育、專業教育、實踐教育三者有機結合。第一,在低年級時注重基礎課程的建設,在高年級時將海洋生物技術最前沿的科研成果引入教學內容,讓學生及時掌握該專業的發展現狀和未來發展趨勢。第二,鼓勵學有余力的學生跨學科、跨專業修讀第二學位。第三,加強校外合作,實行校校和校企共同培養人才的辦學模式,積極與著名的涉海類大學和科研院所交流合作,并對學生進行聯合培養,提高辦學水平。
在專業教育的基礎上,我們也注重素質教育,鼓勵學生積極參與第二課堂活動,如:讀書節活動、青春風采大賽、音詩畫朗誦比賽、生態美環保服飾大賽、通訊報道比賽等。鍛煉學生接觸社會、服務社會的能力,提高學生的綜合素質,有助于培養德智體美全面發展的應用型專門人才。
(二)優化課程體系,改革教學方法和教學手段
課程體系是實現專業建設目標,構建學生知識結構的重要環節,制定科學合理的課程體系具有非常重要的意義。為此,我們具體從下面幾個方面來建設課程體系。首先是公共基礎課,包括外語、計算機基礎、數學等;其次是專業基礎課,包括分子遺傳學、微生物學、動物學、植物學、生物化學、細胞生物學等;再次是專業課程,包括海洋生物技術、海洋生態學、海洋藥物學、發育生物學、水化學與水質管理、特種水產經濟動物增養殖學等,專業課程的開設豐富了學生們的知識面和視野。在課程內容方面,大量吸收當今科技發展的新成果,壓縮了理論課時,增加應用型課程和實踐技能課的比例。
改革教學方法和教學手段是建設特色新專業的保障。在新專業的建設中我們要更新教育觀念,改善教學方法:確立以學生為主體的教育理念,始終把學生放在第一位,結合各門課程的實際情況,采取靈活多樣的啟發式、互動式、去育苗場和養殖場進行現場教學等教學方法以活躍課堂,激發學生的學習潛力,培養他們舉一反三的創新能力;積極開拓雙語教學,鼓勵學生養成查閱外文文獻和閱讀外文原版教材的習慣,實時了解國外海洋生物技術發展的最新成果,做到與世界接軌。在教學手段上,要充分利用教室多媒體,在抽象的理論知識講授中多插入圖片、動畫和影音,做到圖文并茂,幫助學生理解,激發學生的學習積極性,做到“教”和“學”的統一,改善教學效果。
(三) 建設師資隊伍, 樹立人才強校、強專業的觀念
人才是學校發展的基石, 是專業建設的保證。首先,加大對在職師資的培養力度,組建海洋生物技術專業的高水平教學團隊,提升該專業的競爭實力,例如:我院每年暑假都有計劃地組織教師到企業生產一線掛職鍛煉,參加企業的生產和研究活動,一方面可以培養教師的實踐經驗,另一方面也可以明確企業對人才的具體要求,及時修訂培養方案和培養目標,做到專業建設跟社會需求的緊密結合,使人才培養與學生就業能夠形成良性互動。其次,對專業核心課程成立教師負責人制,由專門的教師負責提前制定教學計劃,全程跟蹤教學過程,發現問題及時調整課程體系;鼓勵教師根據科研成果和教學經驗,編寫符合我校專業特色的教案和教材,提高教學水平。再次,要根據學科發展和專業建設的需要, 不斷加大優秀人才的引進,逐步形成一批海洋生物技術專業的帶頭人物;并且積極挖掘校外資源,聘請海洋生物領域的知名專家和學者參與我校海洋生物技術專業的建設過程。
(四) 強化專業實踐教學, 實行產學研合作教育
產學研合作教育是高校推行實踐教學的重要途徑。教學實習是學生將學到的理論知識應用到生產實踐,從而將知識轉化為生產力的一個非常重要的環節。第一,要搞好校企聯合,調動企業的積極性,建立長期聯系。比如,我校已與鹽城大豐海洋生物產業科技園進行了合作,作為我校海洋生物技術專業的教學實習基地。在海洋生物的生物周期內安排學生進行為期5-7個月的實習,鼓勵學生將實習中發現的問題轉化為研究課題,提高學生解決實際問題的能力。第二,要實行科研與教學有機結合的方式,以科研成果豐富教學內容, 以科研方向完善專業建設目標,積極探索研究成果服務地方經濟的模式,加速沿海大開發的進程,形成“以科研優化生產、生產支持科研、科研促進教學”的理想局面,突出專業特色。第三,搭建科研平臺,鼓勵學生參與科研過程。一方面, 指導他們申請省級和校級海洋生物技術領域的大學生實踐創新項目,鼓勵他們積極參加大學生創業大賽,讓學生親身參與科研項目選題、申請、開展、結項的整個過程,提高學生參加科學研究的興趣和能動性。另一方面,鼓勵學生積極參與到教師的科研項目中,實行導師負責制,在導師的指導下,對學生進行文獻閱讀、實驗設計、實驗技術等方面的鍛煉。
海洋生物技術專業的建設是一個復雜的工程,目前尚處于摸索階段,辦學經驗不足,專業建設經費比較缺乏,教育質量與國內外的涉海類大學之間也存在較大差距,辦學水平和規模也有待于進一步加強。我校要辦好這個專業還有很長的路要走,專業目標也要隨著社會需求的變化做相應的調整,只有這樣才能形成專業特色,提高人才培養的質量,從而提升學校的競爭力。
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人體內的微生物很可能掌握著開啟新一代醫學和藥物進展的鑰匙。這些寄居在我們體內的小東西在基因上和人有很強的關聯。研究表明,相對于人體內每一個基因,微生物內部有100個對應的基因。它們對人體的消化代謝、免疫和營養供給提供不可忽略的幫助,因此微生物也被稱為人體的第二套基因。
這也是Second Genome得名的原因,作為首批將微生物組科學轉化為新型治療方式的公司之一,Second Genome通過獨有的微生物藥物發現平臺來探索新的治療方式,目前已研發出候選藥物。
Second Genome公司開發了一對一的微生物組調節藥物發現平臺,該平臺用于鑒定新的靶向物質和藥物。該方法建立在了解人體內微生物的組成與功能的基礎上,通過比較它們在正常人與病患間的差異,研究人員能夠找到與人類疾病相關的蛋白質、肽類和代謝物等新型生物標志物。將這些微生物信息與藥物相結合,從而開發出微生物相關疾病的創新療法。
該平臺可以用于分析不同分子、多肽在腸道疾病以及腸道微環境中的作用,篩選新的藥物分子來治療疾病。通過微生物與宿主之間的相互作用以及該藥物在疾病發展過程中的作用綜合篩選候選藥物。公司的數據分析技術能夠識別影響疾病的微生物和微生物組標志物,保障了公司能快速選擇合適的治療方案治療微生物相關疾病。
利用藥物發現平臺,該公司研發出的SGM-1019藥物,是一種微生物介導的靶向小分子抑制劑,治療潰瘍性結腸炎引起的發炎和疼痛。該產品已完成Ⅰ期雙盲試驗,且在試驗中并沒有顯著的不良反應,耐受性良好。
實際上,微生物組是許多代謝性疾病(包括肥胖癥和Ⅱ型糖尿病)發展的原因。近年來肥胖癥和相關代謝疾病患者迅速增加,每5個美國人中就有1個病例。有研究表明,微生物組是代謝過程的核心,并重新定義了這種疾病以及研究方式,最近的微生物組移植研究已經證明,引入特定微生物可以使得宿主的體重增加或減少,這表明微生物組是用于治療肥胖的潛力治療方法來源。
近10年來,由于海洋在沿海國家可持續發展中的戰略地位日益突出,以及人類對海洋環境特殊性和海洋生物多樣性特征的認識不斷深入,海洋生物資源多層面的開發利用極大地促進了海洋生物技術研究與應用的迅速發展。1989年首屆國際海洋生物技術大會(以下簡稱MPS大會)在日本召開時僅有幾十人參加,而1997年第四屆IMBC大會在意大利召開時參加入數達1000多人。現在IMBC會議已成為全球海洋生物技術發展的重要標志,出現了火紅的局面。《IMBC2000》在澳大利亞剛剛開過,《IMBC2003》的籌備工作在日本已經開始,以色列為了舉辦們《IMBC2006》早早作了宣傳,并爭到了舉辦權。每3年一屆的IMBC不僅吸引了眾多高水平的專家學者前往展示與交流研究成果,探討新的研究發展方向,同時也極大地推動了區域海洋生物技術研究的發展進程。在各大洲,先后成立了區域性學術交流組織,如亞太海洋生物技術學會、歐洲海洋生物技術學會和泛美海洋生物技術協會等。各國還組建了一批研究中心,其中比較著名的為美國馬里蘭大學海洋生物技術中心、加州大學圣地亞哥分校海洋生物技術和環境中心,康州大學海洋生物技術中心,挪威貝爾根大學海洋分子生物學國際研究中心和日本海洋生物技術研究所等。這些學術組織或研究中心不斷舉辦各種專題研討會或工作組會議研究討論富有區域特色的海洋生物技術問題。1998年在歐洲海洋生物技術學會、日本海洋生物技術學會和泛美海洋生物技術協會的支持下,原《海洋生物技術雜志》與《分子海洋生物學和生物技術》合刊為《海洋生物技術》學報(以下簡稱MBT),現在它已成為一份具有權威性的國際刊物。海洋生物技術作為一個新的學科領域已明確被定義為“海洋生命的分子生物學如細胞生物學及其它的技術應用”。
為了適應這種快速發展的形勢,美國、日本、澳大利亞等發達國家先后制定了國家發展計劃,把海洋生物技術研究確定為21世紀優先發展領域。1996年,中國也不失時機地將海洋生物技術納入國家高技術研究發展計劃(863計劃),為今后的發展打下了基礎。不言而喻,迄今海洋生物技術不僅成為海洋科學與生物技術交叉發展起來的全新研究領域,同時,也是21世紀世界各國科學技術發展的重要內容并將顯示出強勁的發展勢頭和巨大應用潛力。
1.發展特點
表1和表2列出的資料大體反映了當前海洋生物技術研究發展的主要特點。
1.1加強基礎生物學研究是促進海洋生物技術研究發展的重要基石
海洋生物技術涉及到海洋生物的分子生物學、細胞生物學、發育生物學、生殖生物學、遺傳學、生物化學、微生物學,乃至生物多樣性和海洋生態學等廣泛內容,為了使其發展有一個堅實的基礎,研究者非常重視相關的基礎研究。在《IMBC2000》會議期間,當本文作者詢問一位資深的與會者:本次會議的主要進步是什么?他毫不猶豫的回答:分子生物學水平的研究成果增多了。事實確實如此。近期的研究成果統計表明,海洋生物技術的基礎研究更側重于分子水平的研究,如基因表達、分子克隆、基因組學、分子標記、海洋生物分子、物質活性及其化合物等。這些具有導向性的基礎研究,對今后的發展將有重要影。
1.2推動傳統產業是海洋生物技術應用的主要方面
目前,應用海洋生物技術推動海洋產業發展主要聚焦在水產養殖和海洋天然產物開發兩個方面,這也是海洋生物技術研究發展勢頭強勁。充滿活力的原因所在。在水產養殖方面,提高重要養殖種類的繁殖、發育、生長和健康狀況,特別是在培育品種的優良性狀、提高抗病能力方面已取得令人鼓舞的進步,如轉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疫苗和營養增強等;在海洋天然產物開發方面,利用生物技術的最新原理和方法開發分離海洋生物的活性物質、測定分子組成和結構及生物合成方式、檢驗生物活性等,已明顯地促進了海洋新藥、酶、高分子材料、診斷試劑等新一代生物制品和化學品的產業化開發。
表1近期IMBC大會研討的主要內容
表2近期IMBC大會和《MarineBiotechnology》學報論文統計表
1.3保證海洋環境可持續利用是海洋生物技術研究應用的另一個重要方面
利用生物技術保護海洋環境、治理污染,使海洋生態系統生物生產過程更加有效是一個相對比較新的應用發展領域,因此,無論是從技術開發,還是產業發展的角度看,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(如生物降解和富集、固定有毒物質技術等)、防生物附著、生態毒理、環境適應和共生等。有關國家把“生物修復”作為海洋生態環境保護及其產業可持續發展的重要生物工程手段,美國和加拿大聯合制定了海洋環境生物修復計劃,推動該技術的應用與發展。
1.4與海洋生物技術發展有關的海洋政策始終是公眾關注的問題
其中海洋生物技術的發展策略、海洋生物技術的專利保護、海洋生物技術對水產養殖發展的重要性、轉基因種類的安全性及控制問題、海洋生物技術與生物多樣性關系以及海洋環境保護等方面的政策、法規的制定與實施倍受關注。
2.重點發展領域
當前,國際海洋生物技術的重點研究發展領域主要包括如下幾個方面:
2.1發育與生殖生物學基礎
弄清海洋生物胚胎發育、變態、成熟及繁殖各個環節的生理過程及其分子調控機理,不僅對于闡明海洋生物生長、發育與生殖的分子調控規律具有重要科學意義,而且對于應用生物技術手段,促進某種生物的生長發育及調控其生殖活動,提高水產養殖的質量和產量具有重要應用價值。因此,這方面的研究是近年來海洋生物技術領域的研究重點之一。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、滲透壓調節激素、生殖抑制因子、卵母細胞最后成熟誘導因子、性別決定因子和性別特異基因等激素和調節因子的基因鑒定、克隆及表達分析,以及魚類胚胎于細胞培養及定向分化等。
2.2基因組學與基因轉移
隨著全球性基因組計劃尤其是人類基因組計劃的實施,各種生物的結構基因組和功能基因組研究成為生命科學的重點研究內容,海洋生物的基因組研究,特別是功能基因組學研究自然成為海洋生物學工作者研究的新熱點。目前的研究重點是對有代表性的海洋生物(包括魚、蝦、貝及病原微生物和病毒)基因組進行全序列測定,同時進行特定功能基因,如藥物基因、酶基因、激素多肽基因、抗病基因和耐鹽基因等的克隆和功能分析。在此基礎上,基因轉移作為海洋生物遺傳改良、培育快速生長和抗逆優良品種的有效技術手段,已成為該領域應用技術研究發展的重點。近幾年研究重點集中在目標基因篩選,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基因;大批量、高效轉基因方法也是基因轉移研究的重點方面,除傳統的顯微注射法、基因槍法和攜帶法外,目前已發展了逆轉錄病毒介導法,電穿孔法,轉座子介導法及胚胎細胞介導法等。
2.3病原生物學與免疫
隨著海洋環境逐漸惡化和海水養殖的規模化發展,病害問題已成為制約世界海水養殖業發展的瓶頸因子之一。開展病原生物(如細菌、病毒等)致病機理、傳播途徑及其與宿主之間相互作用的研究,是研制有效防治技術的基礎;同時,開展海水養殖生物分子免疫學和免疫遺傳學的研究,弄清海水魚、蝦、貝類的免疫機制對于培育抗病養殖品種、有效防治養殖病害的發生具有重要意義。因此,病原生物學與免疫已成為當前海洋生物技術的重點研究領域之一,重點是病原微生物致病相關基因、海洋生物抗病相關基因的篩選、克隆,海洋無脊椎動物細胞系的建立、海洋生物免疫機制的探討、DNA疫苗研制等。
2.4生物活性及其產物
海洋生物活性物質的分離與利用是當今海洋生物技術的又一研究熱點。現人研究表明,各種海洋生物中都廣泛存在獨特的化合物,用來保護自己生存于海洋中。來自不同海洋生物的活性物質在生物醫學及疾病防治上顯示出巨大的應用潛力,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、耐高鹽和財低營養的功能,研究開發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物,因而,對極端生物研究也成為近年來海洋生物技術研究的重點方面。這一領域的研究重點包括抗腫瘤藥物、工業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、抗生殖藥物、免疫增強物質、抗氧化劑及產業化生產等。
2.5海洋環境生物技術
該領域的研究重點是海洋生物修復技術的開發與應用。生物修復技術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境生物技術。其方法包括利用活有機體、或其制作產品降解污染物,減少毒性或轉化為無毒產品,富集和固定有毒物質(包括重金屬等),大尺度的生物修復還包括生態系統中的生態調控等。應用領域包括水產規模化養殖和工廠化養殖、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,微生物對環境反應的動力學機制、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系和互利機制,抗附著物質的分離純化等是該領域的重要研究內容。
3.前沿領域的最新研究進展
3.1發育與生殖調控
應用GIH(性腺抑制激素)和GSH(性腺刺激激素)等激素調控甲殼類動物成熟和繁殖的技術[1],研究了甲狀腺激素在金紹生長和發育中的調控作用,發現甲狀腺激素受體mRNA水平在大腦中最高,在肌肉中最低,而在肝、腎和鰓中表達水平中等,表明甲狀腺素受體在成體金銀腦中起著重要作用[1],對海鞘的同源框(Homeobox)基因進行了鑒定,分離到30個同源框基因[1],建立了青鳉的同源框(Homeobox)基因[1],建立了青鳉胚胎干細胞系并通過細胞移植獲得了嵌合體青鳉[1],建立了虹鱒原始生殖細胞培養物并分離出Vasa基因[2],進行斑節對蝦生殖抑制激素的分離與鑒定[2],應用受體介導法篩選GnRH類似物,用于魚類繁殖[2],建立了海綿細胞培養技術,用于進行藥物篩選[2],建立了將海膽胚胎作為研究基因表達的模式系統[2],通過基因轉移開展了海膽胚胎工程的研究[2],研究了人葡糖轉移酶和大鼠已糖激酶cDNA在虹鱒胚胎中的表達[3],建立了通過細胞周期蛋白依賴的激酶活性測定海水魚苗細胞增殖速率的方法[3],研究了幾丁質酶基因在斑節對蝦蛻皮過程中的表達[4],從海參分離出同源框基因,并進行了序列的測定[4]。
3.2功能基因克隆
建立了牙鲆肝臟和脾臟mRNA的表達序列標志,從深海一種耐壓細菌中分離到壓力調節的操縱子,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微陣列技術在海綿細胞培養上進行了應用,構建了班節對蝦遺傳連鎖圖譜,建立了海洋紅藻EST,從海星卵母細胞中分離出成熟蛋白酶體的催化亞基,初步表明硬骨頭魚類IGF-I原E一肽具有抗腫瘤作用[2];構建了海洋酵母De—baryomyceshansenii的質粒載體,從鯉魚血清中分離純化出蛋白酶抑制劑,從蘭蟹血細胞中分離到一種抗菌肽樣物質,從紅鮑分離到一種肌動蛋白啟動子,發現依賴于細胞周期的激酶活性可用作海洋魚類苗種細胞增殖的標記,克隆和定序了鰻魚細胞色素P4501AcD-NA,通過基因轉移方法分析了鰻細胞色素P450IAI基因的啟動子區域,分離和克隆了鰻細胞色素P450IAI基因,建立了適宜于溝紹遺傳作圖的多態性EST標記,構建了黃蓋鰈EST數據庫并鑒定出了一些新基因,建立了班節對蝦一些組織特異的EST標志,從經HirameRhabdovirus病毒感染的牙鲆淋巴細胞EST中分離出596個cDNA克隆[3];用PCR方法克隆出一種自體受精雌雄同體魚類的ß一肌動蛋白基因,從金鯛cDNA文庫中分離出多肽延伸因子EF-2CDNA克隆,在湖鱒基因組中發現了TC1樣轉座子元件[4];鑒定和克隆出的基因包括:南美白對蝦抗菌肽基因、牡蠣變應原(allergen)基因、大西洋鰻和大西洋鮭抗體基因、虹鱒Vasa基因、青鳉P53基因組基因、雙鞭毛藻類真核啟始因子5A基因、條紋鱸GtH(促性腺激素)受體cDNA、鮑肌動蛋白基因、藍細菌丙酮酸激酶基因、鯉魚視紫紅質基因調節系列以及牙鲆溶菌酶基因等[1—4]。
3.3基因轉移
分離克隆了大馬哈魚IGF基因及其啟動子,并構建了大馬哈魚IGF(胰島素樣生長因子)基因表達載體[1]。通過核定位信號因子提高了外源基因轉移到斑馬魚卵的整合率[1],建立了快速生長的轉基因羅非魚品系并進行了安全性評價;對轉基因羅非魚進行了三倍體誘導,發現三倍體轉基因羅非魚盡管生長不如轉基因二倍體快,但優于未轉基因的二倍體魚,同時,轉基因三倍體雌魚是完全不育的,因而具有推廣價值[2];研究了超聲處理促進外源DNA與金鯛結合的技術方法,將GFP作為細胞和生物中轉基因表達的指示劑;表明轉基因溝鯰比對照組生長快33%,且轉基因魚逃避敵害的能力較差,因而可以釋放到自然界中,而不會對生態環境造成大的危害[3];應用GFP作為遺傳標記研究了斑馬魚轉基因的條件優化和表達效率[3];在抗病基因工程育種方面,構建了海洋生物抗菌肽及溶菌酶基因表達載體并進行了基因轉移實驗[2];在轉基因研究的種類上,目前已從經濟養殖魚類逐步擴展到養殖蝦、貝類及某些觀賞魚類[2.3]。通過基因槍法將外源基因轉到虹鱒肌肉中獲得了穩定表達[4]。
3.4分子標記技術與遺傳多樣性
研究了將魚類基因內含子作為遺傳多樣性評價指標的可行性,應用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性[1];利用寄生性原生動物和有毒甲藻基因組DNA的間隔區序列作標記檢測環境水體中這些病原生物的污染程度,應用18S和5.8S核糖體RNA基因之間的第一個內部間隔區(ITC—1)序列作標記進行甲殼類生物種間和種內遺傳多樣性研究[2];研究了斑節對蝦三個種群的線粒體DNA多態性,用PCR技術鑒定了夏威夷Gobioid苗的種類特異性。通過測定內含子序列揭示了南美白對蝦的種內遺傳多樣性,采用同功酶、微衛星DNA及RAPD標記對褐鱒不同種群的遺傳變異進行了評價,在平魚鑒定并分離出12種微衛星DNA,在美國加州魷魚上發現了高度可變的微衛星DNA[3];弄清了一種深水魚類(Gonostomagracile)線粒體基因組的結構,并發現了硬骨魚類tRNA基因重組的首個實例,測定了具有重要商業價值的海水輪蟲的衛星DNA序列,用RAPD技術在大鯪鲆和鰨魚篩選到微衛星重復片段,從多毛環節動物上分離出高度多態性的微衛星DNA,用RAPD技術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在雌核發育條紋鱸基因組中的貢獻[4]。
3.5DNA疫苗及疾病防治
構建了抗魚類壞死病毒的DNA疫苗[1];開展了虹鱒IHNVDNA疫苗構建及防病的研究,表明用編碼IHNV糖蛋白基因的DNA疫苗免疫虹鱒,誘導了非特異性免疫保護反應,證明DNA免疫途徑在魚類上的可行性,從虹鱒細胞系中鑒定出經干擾素可誘導的蛋白激酶[2];建立了養殖對蝦病毒病原檢測的ELISA試劑盒,用PCR等分子生物學技術鑒定了蝦類的病毒性病原,將魚類的非特異性免疫指標用于海洋環境監控,研究了抗病基因轉移提高鯛科魚類抗病力的可行性,研究了蛤類唾液酸凝集素的抗菌防御反映[2];研究了一種海洋生物多糖及其衍生物的抗病毒活性[3];建立了測定牡蠣病原的PCR—ELISA方法[3];研究了LatrunculinB毒素在紅海綿體內的免疫定位[4]。
3.6生物活性物質
從海藻中分離出新的抗氧化劑[1],建立了大量生產生物活性化合物的海藻細胞和組織培養技術,建立了通過海綿細胞體外培養制備抗腫瘤化合物的方法[1];從不同生物(如對蝦和細菌)中鑒定分離出抗微生物肽及其基因,從魚類水解產物中分離出可用作微生物生長底物的活性物質,海洋生物中存在的抗附著活性物質,用血管生成抑制劑作為抗受孕劑,從蟹和蝦體內提取免疫激活劑,從海洋藻類和藍細菌中純化光細菌致死化合物,海星抽提物在小鼠上表現出批精細胞形成的作用,從海洋植物Zosteramarina分離出一種無毒的抗附著活性化合物,從海綿和海鞘抽提物分離出抗腫瘤化合物,開發了珊瑚變態天然誘導劑,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];發現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,建立了開放式海綿養殖系統,為生物活性物質的大量制備提供了充足的海綿原料[3];從蝦肌水解產物中分離到抗氧化肽物質[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、極端微生物及防附著
研究了轉重金屬硫蛋白基因藻類對海水環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被石油污染的海水環境上的可療性及應用潛力[1];研究了海洋磁細菌在去除和回收海水環境中重金屬上的應用潛力[1];用Bacillus清除養魚場污水中的氮,用分子技術篩選作為海水養殖餌料的微藻,開發了六價鉻在生物修復上的應用潛力,分離出耐冷的癸烷降解細菌,研究了海洋環境中多芳香化烴的微生物降解技術[2];從噬鹽細菌分離出滲透壓調節基因,并生產了重組Ectoine(滲透壓調節因子),從2650米的深海分離到一種耐高溫的細菌,這種細菌可用來分離耐高溫和熱穩定的酶,在耐高溫的archaea發現了D型氨基酸和無氧氨酸消旋酶,測定了3種海洋火球菌的基因組DNA序列,借助于CROSS/BLAST分析進行了特定功能基因的篩選,從海底沉積物、海水和北冰洋收集了1000多種噬冷細菌,并從這些細菌中分離到多種冷適應的酶[2];建立了一種測定藤壺附著誘導物質的簡單方法,研究了Chlorophyta和共生細菌之間附著所必需的形態上相互作用,研究了珊瑚抗附著物質(dterpene)類似物的抗附著和麻醉作用[3];分析了海岸環境中污著的起始過程,并對沉積物和附著物的影響進行了檢測[4]。
4.展望與建議