前言:想要写出一篇令人眼前一亮的文章吗?我们特意为您整理了5篇生物工程和生物技术的区别范文,相信会为您的写作带来帮助,发现更多的写作思路和灵感。
关键词:生物技术 现代农业 生产应用
一、前言
目前,世界各国已经开始将生物技术视为高新技术,这是由于其可以帮助人们解决食品短缺、环境污染和经济建设等问题,有助于国家提升自身的综合国力,增强经济实力。然而,由于人类社会、经济的不断发展,以及为了发展而进行的过度环境开发利用等行为,其给生存环境带来了极大的污染和破坏。据有关资料统计,地球每小时都可能有一个物种灭绝,并且我们的地球已经面临着生态失衡、资源枯竭等严重现象。这些现象给我们走可持续发展道路带来了极大的阻碍,但生物技术的出现却给人类的未来送来了一丝曙光。
二、生物技术的发展及涵义
生物技术(biotechnology)亦可称“生物工程”或“生物工程技术”,其是指利用现代生命科学作为基础,结合其它学科的科学原理,采用最先进的技术手段,并按照预先的设计,达到改造生物体或加工生物原料的目的,从而生产出所需的特定生物产品或达到某些预定的目的。生物技术主要包括传统生物技术、发酵技术和现代生物技术。其中,现代生物技术则又是在传统生物技术上发展起来的,但其又和传统生物技术有着本质上的区别。所以,生物技术是一门新兴的、具有综合性的学科。
三、现代农业种类及概述
1.绿色农业:将农业与环境协调起来,促进可持续发展,增加农户收入,保护环境,同时保证农产品安全性的农业。“绿色农业”是灵活利用生态环境的物质循环系统,实践农药安全管理技术(IPM)、营养物综合管理技术(INM)、生物学技术和轮耕技术等,从而保护农业环境的一种新兴农业。
2.工厂化农业:工厂化是设计农业的高级层次。综合运用现代高科技、新设备和管理方法而发展起来的一种全面机械化、自动化技术(资金)高度密集型生产,能够在人工创造的环境中进行全过程的连续作业,从而摆脱自然界的制约。
3.特色农业:即是将区域内独特的农业资源 (地理、气候、资源、产业基础)开发区域内特有的名优产品,转化为特色商品的现代农业。特色农业的“特色”在于其产品能够得到消费者的青睐和倾慕,在本地市场上具有不可替代的地位,在外地市场上具有绝对优势,在国际市场上具有相对优势甚至绝对优势。
4.观光农业:即是一种以农业和农村为载体的新型生态旅游业。农民利用当地有利的自然条件开辟活动场所,提供设施,招揽游客,以增加收入。旅游活动内容除游览风景外,还有林间狩猎、采摘果实等农事活动。
5.立体农业:立体农业着重于开发利用垂直空间资源的一种农业形式。其模式是以立体农业定义为出发点,合理利用自然资源、生物资源和人类生产技能,实现由物种、层次、能量循环、物质转化和技术等要素组成的立体模式的优化。
6.订单农业:即指农户根据其本身或其所在的乡村组织同农产品的购买者之间所签订的订单,组织安排农产品生产的一种农业产销模式。
四、生物技术在现代农业中的应用
1.生物技术在绿色农业中的应用
现在经常利用发酵降解技术,也就是将有益的微生物(如乳酸菌、酵母菌)和酶等,在适宜的条件下,分解秸秆中难以被家畜消化的纤维素和木质素的一种方法。据实验测定,麦秸微贮处理后,干物质体内消化率可提高24.14%,粗纤维体内消化率提高43.77%,有机物体内消化率提高29.4%。主要采用的有自然发酵法等方法。
2.生物技术在工厂化农业中的应用
工厂化农业是以现代化农业设施为依托,主要利用生物技术中的组织培养、无土栽培等技术,实现周年性、全天候、反季节的企业化规模生产,这些产品科技含量高,产品附加值高,土地产出率高和劳动生产率高,它根本改变传统农业的生产方向。
3.生物技术在特色农业中的应用
生物技术在特色农业中的应用前景也是十分广阔的,比如利用生物技术进行食用菌的生产。2013年,河南省泌阳县全县共发展反季节高温香菇5000万袋,黑木耳2000万袋,白灵菇100万袋,鸡腿菇53万平方米,小姬菇200万袋,小平菇150万袋,平菇400万袋,毛木耳60万袋,金针菇50万袋,形成了以香菇为主,多品种发展的生产局面,总产值近13亿元。
4.生物技术在观光农业中的应用
观光农业是生物技术在观光农业中的典型应用,它是指开发成熟的果园、菜园、花圃等,让游客入内摘果、摘菜、赏花,享受田园乐趣。利用生物技术繁育的有机蔬菜如荷兰黄瓜、圣女果、大萝卜、西芹等的采摘,另外还有草莓、中华寿桃、精品梨等就是在现代观光农业中的应用。
5.生物技术在立体农业中的应用
生物技术在立体农业中的应用也很广泛,比如辣根、玉米套种的立体农业栽培,此种栽培形式是利用辣根植株矮小、耐阴、前期生长量小及玉米喜光的特点,在正常栽培辣根的前提下套种玉米,既保证了辣根的正常生产,又额外获得玉米的产量,而且玉米的产量也不低于常规生产的玉米产量。可收获辣根 15 t/hm2、玉米7 500 kg/hm2,产值共3.75万元/hm2,比单一种植玉米增加效益2.25万元/hm2。
6.生物技术在订单农业中的应用
订单农业发展的障碍表现为高违约率。违约行为表面上是农户与龙头企业的短期行为,而内在的根源则是农户提高的农作物的产量达不到企业的标准。不过将生物技术在订单农业中应用之后,农作物的产量和品质会大大提升,这样就不会因为农作物的产量达不到标准而出现违约。这样才有可能进而解决订单农业进一步发展的障碍。
五、生物技术及农业发展的展望
我国农业生物技术起步晚,与发达国家尚有一定差距,但在国家政策的扶持下,尤其是在国家“863”计划、“973”计划和“国家转基因植物研究与产业化专项”的直接支持下,已取得了很大的成绩,并初步建成了世界上为数不多的转基因育种科技创新和产业发展体系,拥有一批抗病虫、抗除草剂、抗旱、营养改良等重要基因的自主知识产权和核心技术,水稻、棉花、玉米等转基因作物的基础研究和应用研究也已取得了一批高水平的科技成果,形成了自己的特色与优势。随着农业生物技术研究的深入,一系列基因农作物新品种正逐渐走向市场。预计在21世纪,将有更多的优良农作物新品种在农业生产中得到广泛推广,并为消费者所接受。
现代生物技术是一把双刃剑,有其好的一面,也有其不好的一面,对于现代农业发展方面的优势是不言而喻的,其贡献也是有目共睹的。总的来说,现代生物技术对当代农业做出的贡献是不能磨灭的也是不容忽视的。我国的生物产业会在充分利用制度、资源以及人才与技术上的优势上,抓住有利时机并大力推进生物高新技术在现代农业上的应用,在即将到来的生物世纪里,真正占据自己的位置,促进农业快速发展。
综上所述,生物技术在农业生产领域有着广泛的发展和应用前景。发挥优势,奋起直追,我们完全有能力攀登农业生物技术领域高峰,为我国的农业发展作出更大的贡献。
参考文献:
关键词: 生物药物 生物技术 发展策略
一、生物药物概述
生物药物是借助于微生物培养技术或生物工程,生产出具有生物活性的蛋白质药物。生物药物与一般性药物的主要区别在于:生物药物包含生物遗传特性,将生物体的遗传差异性通过不同的核酸组成呈现出来,使得生物药物可以应用于治疗一些传统药物无法治愈的疾病,如心脏病、糖尿病、心脑血管疾病等。生物药物具备广泛的功能性,在对生物药物的有效性和安全性进行评估时,要根据药物本身的结构特征,建立科学、准确的生物药物安全管理制度,确保生物药物治疗疾病的效果。
二、生物药物的研究和发展现状
生物药物技术的本质就是利用生物基因信息学,构建具备药物功能性的细胞培养株,从而利用多种活性蛋白和酶对疑难病进行治疗,这是生物药物技术的研究目的。生物药物由于技术的创新性较强,同时具备较高的经济附加值,因此受到国内外医学领域的高度重视。生物药物不仅是能耗较低的绿色经济,还可以为国家带来长期经济增长点,因此,世界各个国家都将生物药物的研究和发展确定为国家高新技术扶植对象。
我国生物药物研究工作正处于快速发展时期,生物药物研发是一项结合基因工程、生物技术、计算机技术等多领域的综合性学科。我国政府将生物药物技术作为国家优先扶植的产业,鼓励技术创新,拓宽生物药物在医学领域的治疗范围,提升生物药物与现代医疗手段的协同作用水平,提高我国医疗服务质量。我国对于生物药物的发展战略主要是针对技术的自主研发能力进行重点突破,立足创新,加强市场需求导向,力争将我国生物药物研发与生产行业建立为我国重要的高新技术行业。
三、生物药物的研究与发展策略
生物药物的发展是将生物基因理论与制药工程相联系,利用生物基因工程对人体基因组的研究结果,使得生物药物可以应用于治疗疾病。人类基因组的破解为生物药物的发展提供可能,利用基因组中已经获得的功能型基因结构,运用生物克隆方式表达,从而获得生物基因的功能型蛋白或核酸,借助计算机技术对克隆出的生物蛋白结构和功能性进行分析,并对功能型蛋白进行结构修饰和排列组合,筛选出具备药物特性的蛋白结构。生物药物的研制就是将结构基因通过生物培养技术和蛋白质技术,对具有生物药用价值的基因进行克隆表达,从而获得可用于医学药物的功能型蛋白结构。
对于功能型基因结构的鉴别是生物药物的研制过程中的关键环节,是生物药物是否具备功能性和安全性的重要保障。目前,国内外对于生物功能基因结构的鉴别还缺乏相应技术,尤其是功能型基因靶点的确定是现代生物药物研究的关键课题。如果单纯运用生物技术很难获得准确结果,就要将生物信息学与基因学相结合,利用基因学中对人体基因组的研究成果和生物药物作用机制,准确定位功能型基因靶点。同时,可以结合计算机模拟结果,对功能型基因的药物作用效果进行预测,完成药物作用节点与基因结构的对接。当前,生物药物的研究策略主要可以包括四个方向:一是建立人类基因组信息库,从生物功能性入手对具备药物活性的蛋白或酶进行校对并且进行克隆,经过生物活性分析和功能筛选获得可用于生物药物的蛋白结构;二是应用生物活性分析、PCR技术、噬菌体展示技术克隆纯化功能性蛋白,将蛋白基因组成作为生物药物研制的主要依据;三是利用基因合成技术,设计能够阻碍治病基因合成过程的寡核苷酸;四是利用基因克隆技术合成能与致病基因相互作用的蛋白,通过药理作用研究筛选出可以用于制备生物药物的蛋白结构。
四、生物药物的研究与发展前景
生物蛋白工程技术的发展为生物研究提供新的发展方向,基因打靶技术与基因改组技术使功能性蛋白药物的种类和用途更广泛。通过基因工程技术可以增强生物药物的活性和稳定性,延长生物药物在病灶组织中的作用时间,降低药物与人体的免疫抗性。例如,天然胰岛素在注入人体后,由于胰岛素会在人体中进行酶化反应,生成多聚体后改变蛋白残基结构,延长胰岛素进入血液循环系统的时间,削弱注入胰岛素的治疗效果。如果采用生物基因激素对胰岛素中残基结构进行修复,就可以减少胰岛素的聚合反应从而促进胰岛素生成,有效增强治疗效果。
目前,生物药物技术的发展方向可以划分为五种,分别是功能性基因治疗剂、可溶性蛋白药物、抗体药物、单克隆抗体与疫苗。随着生物药物技术的发展,预期在2020年,单克隆抗体将成为治疗肿瘤疾病、皮肤疾病与神经系统疾病的有力措施,统计数据显示,截至2012年,世界单克隆抗体总销售额超过250亿美元,这个数据将随着单克隆抗体技术的发展进一步提高,由此可见,单克隆抗体技术已经成为生物药物领域最具代表性的技术。
值得注意的是,生物药物由于容易受到人体新陈代谢环境的影响,与人体多种消化酶相互作用导致药物活性下降,这就需要在治疗期间频繁注射药物,延长治疗周期,给患者身心带来不利影响。如何改善生物药物的半衰期是该技术的重要研究方向,可以通过增加药物的化学修饰,或添加酶抑制剂等方式减缓人体对生物药物的酶化作用,以增强药物的治疗效果。随着生物技术的快速发展,生物药物的研究与发展将在21世纪为人类提供更多的健康保障。
参考文献:
[1]吴梧桐,王友同,吴文俊.21世纪生物技术与生物制药[J].药物生物技术,2011,8(1):1-31.
海洋在人类社会的发展史上具有重要的地位,海洋生态环境是人类生存和发展的物质基础之一,同时随着海上货运量的逐年增加不可避免的在船舶运输中产生了一系列的污染海洋环境的问题,使海洋的生物资源遭受严重破坏,甚至危害到了人类的健康和生存。随着船舶事业的蓬勃发展,无数的船舶在海洋上航行越来越频繁,随之而来的是与日俱增的船舶和各种有害物质品种进入海洋,使海洋生态环境受到不同程度的破坏,从一定程度上造成了海洋污染。在一般情况下,带来物质污染可分为油性污染物和非油性污染物。
1.1油性污染物一般情况下,船舶带给海洋的油性污染物主要是船舶在营运作业期间向海洋中排放的油性混合物和船舶在遭受海难事故中产生的溢油问题,这两类问题都不同程度的造成了海洋中有毒污染物的增加,对海洋的生态环境改变具有直接作用,因此需要慎重对待和分析。船舶在营运期间向海洋中排放的油性混合物主要有:油船的压载水、洗舱水、船舶机炉舱的含油舱底水和分油机排出的油渣。其中油船压载水是指油船在卸货后空载返航时,为保持船舶有一定的吃水和稳性而注入货油舱的海水或淡水;油船洗舱水是指油船在进坞修船、通过运河和狭窄航道或换装不同品种油料时,为清洗货油舱所用的清洗水;船舶舱底水是指船舶动力装置运转期间,由于燃油系统、滑油系统等的渗漏,船舶检修时漏入舱底的油料,擦洗机器的破布棉纱等,当混入机炉舱舱底水中,未经处理排放时将造成可观的污染;分油机排出的油渣是指主副机锅炉烧用的燃油所产生的渣料。
船舶由于海上事故原因所产生的事故性溢油主要有船舶因触礁、碰撞、搁浅和失火等意外事故所造成的油船货油舱、货船燃油舱等破损的大量溢油,这类污染的特点是:常常发生在近岸或港湾内,往往在短时间内把大量石油类突然倾泻海中,对海洋生物资源,沿岸居民的生活环境和港湾设施危害甚大。
1.2非油性污染物船舶所产生的非油性污染物主要指散装运载含有有害物质的液体或固体货物所产生的货舱洗舱水和舱底水,船舶生活污水和各种垃圾。船舶在运输中产生有害洗舱水、压载水和舱底水的原因是随着油气运输船和化学制品运输船的数量越来越多,吨位越来越大,船舶所运载的含有害物质货物产生的货舱洗舱水和舱底水排放时约含0.6%运输量的有害残液,船舶从一港驳入的压载水可能带有有害生物到另一港排放时将给当地的海生物带来危害,这些有害残液或压载水排放时将危害海洋生物和人类健康。船舶所产生的生活污水主要包括盥洗水、粪便及厕所冲洗水、厨房和医务室排出水及运送动物舱内的清洗水等,这些污水带有大量的细菌和传染病毒,对海洋生态系统的平衡也具有重要影响。船舶运输过程中产生的垃圾主要来自运输货物而产生的包扎和垫舱材料、船舶维修保养而产生的废弃物,比如油漆、铁锈、废纸、玻璃及纤维、生活食品废料及食品包装等,这些垃圾排放入海也将造成污染。
2船舶防污染的传统方法
对于处理船舶所带来的污染问题,传统意义上一般采取化学和物理两种方法,按照所使用方法的原理来分主要分为化学分离法和物理分离法以及其他方法,下面简单介绍以下这三类方法。
2.1化学分离法化学分离法按照所使用方法的不同主要分为两类:沉淀法和电浮分离法,这两类方法使用条件不同,但是所达到的效果则相似。沉淀法是利用使油污沉淀或上浮的原理,通过向含油污水中投放絮凝剂或聚集剂而达到油水分离的一种方法,其中所使用的两种沉淀剂又有细微的区别,絮凝剂可使油凝聚成凝胶体而沉淀,而聚集剂则使油凝聚成胶体使其上浮。电浮分离法的原理是把含油污水引进装有电极的舱柜中,利用电解产生的气泡在上浮过程中附着油滴而加以分离、从而实现油水分离的方法。
2.2物理分离法物理分离法按照分离原理不同,可以分为以下几类:
2.2.1重力分离法重力分离法是利用油和水的密度差,使水中油滴克服水流阻力上浮与水分离的一种方法,这种方法的主要影响因素是油粒直径、油和水的密度、温度,其中一般认为油粒直径小于50um的情况下这类方法就不再起作用,比如重力分离法就很难分离乳化油,另外重力分离法如按其作用方式的不同,还可分为机械分离、静置分离和离心分离三种。
2.2.2过滤分离法过滤分离法的原理是让油污水通过多孔性介质滤料层时,油污水中的油粒及其它悬浮物被滤料层截留,而水可以通过滤层排出,这类方法的特点主要有:一是油水分离的过程主要靠滤料层阻截作用,将油粒及其它悬浮物截留在滤料表面;二是具有很大表面积的滤料对油粒及其它悬浮物的物理吸附作用和对微粒的接触媒介作用,增加了油粒碰撞机会,使小油粒更容易聚合成大油粒而被截留。
2.2.3聚结分离法聚结分离法的主要原理是运用润湿理论和碰撞聚结理论,当微小油粒通过多孔材料时,让这些细小微粒互相碰撞促使油粒聚合增大从而上浮和分离,这类方法最大的特点是精细化,但是在使用聚结分离法时影响粗粒化程度的因素主要有聚结元件的材料选择和材料充填的高度密度等,决定聚结分离程度的关键是材料和油粒之间的相互作用,也就是说只有材料和油发生润湿,聚结才能发生。
2.2.4吸附分离法吸附分离方法的原理是用多孔性固体吸附材料作为滤器,当污水通过滤器时微小油粒被吸附在固体表面上,从而使油水分离,这类方法的特点是由于分子间普遍存在着引力,所以这类吸附方法没有选择性,并且可以吸附多层粒子。
2.2.5气浮分离法气浮分离法的原理就是通过产生气泡将污水中的细微油粒吸附上浮,从而达到油水分离的目的。
2.3其他分离方法在实际操作中,除了常用化学分离法和物理分离法之外,经过方法创新,还有其他的一些分离方法,这些分离方法主要有:电解分离法、凝聚分离法、活性污泥法(生物化学法)、超滤膜过滤法、反渗透法。
3生物工程技术在船舶防污染中的应用
以上部分主要列举出了一些传统的物理法和化学法在船舶防污染中的应用,虽然化学法处理污染的效果好,但因其操作条件差,腐蚀性高,还存在着二次污染又不能满足环保的要求,物理法也存在着一定缺陷,因而可以考虑在船舶防污染中应用生物工程技术,在船舶防污染中引进生物工程技术的原理是由于被污染过的海洋污水中存在着许多成分复杂的有毒物质,而运用生物技术中的微生物自身的降解作用可以降解海洋污水中的有毒物质,将其转化为无毒物质,从而使污水得到净化。将生物技术运用到船舶防污染中,可以有效保护海洋环境,目前,在该领域得到应用的生物工程技术主要包括生物修复、防生物附着、生态毒理、环境适应和共生等,具体而言主要有以下几个应用方面:
3.1处理油污染船舶带给海洋的油性污染物都不同程度的造成了海洋中污染物的增加,对海洋的生态环境具有严重的破坏作用,生物工程技术在处理这类污染过程中采取的原理是运用微生物的生物降解将石油中的大分子降解为小分子,最后完全氧化为二氧化碳和水,这种方法具有高效、经济、安全、无二次污染的独特优点,对于海洋环境没有副作用。
3.2处理有害防污漆污染为了防止船底生物附着造成污染,减小船舶航行的阻力,节省燃料,提高船舶运营效率,运用生物工程技术的原理就是利用海洋生物的自身防污损机理,确保海洋生物污染预防机制正常运行,加大对有益微生物的筛选,从而提取和分离防污活性物质,制备天然生物防污剂用于海洋附着生物的防除。
[关键词] 生物技术 主干课程 实验教学 体系
实验教学对于培养生物技术人才十分关键,尤其是主干课程的实验教学不仅直接关系到学生的动手能力,还会影响到学生的创新精神和创新意识。江苏大学生物技术系以培养高新生物技术人才为宗旨,经过多年的探索和改革,发展了以生化及分子生物技术为特色的专业。目前现有实验教学和条件基本满足学生需要,但是相对于生物技术迅猛发展,实验教学内容、实验教学管理体制等方面存仍在诸多不足,实验教学体系仍需要进行完善。结合我校实际,为了充分发挥学生的学习主动性,培养具有创新意识的高新生物技术人才,结合我校实际必须尽快完善主干课程生物实验体系。
一、现有实验教学的弊端
传统的实验教学一直秉持实验从属与理论的原则,实验教学的地位一直没有得到足够的重视。实验教学内容杂乱,缺乏独立性和系统性,实验课繁多但课时偏少。实验教学中仍然是以教师为主,学生为辅,学生的主动性受到极大地限制。实验设备落后,实验室的管理制度不完善。
实验教学中,生物技术专业主干课程实验贯穿学生大学学习的始终,对于学生素质的培养尤为关键。现今的实验教学水平无法培养符合社会要求的高素质生物技术人才,因此根据社会的需要建立新型的实验教学模式势在必行。
二、新实验教学体系的探索与构建
1.确立实验指导思想,明确教学目标,给实验教学合理定位
实验教学改革,必须首先进行实验教学观念的转变,改变传统的实验从属与理论的观点,将理论与实验有机结合,以理论指导实验,同时以实验实践理论。同时改变以往教学中完全以教师为主的教学观念,重视发挥学生的自主性、能动性,明确学生在实验教学中的主体地位,在实验中培养学生的动手能力和创新精神。实验教学是以创新创造为核心的教育理念,培养学生实践能力和创新精神为目标。确立实验教学的独立地位,即保证了实验教学在整个教学体系中与理论教学具有同等地位,又可以充分发挥其在培养学生创新精神和实验技能方面的重要作用。
2.构建实验教学的新体系
生物技术的不断发展对于生物实验教学提出了新的要求,现今的实验教学内容杂乱,缺乏层次性和系统性,为了适应生物技术发展的需要,培养高新生物技术人才,实验教学内容必须进行细致的梳理,实验教学系统必须进行完善。在实验教学内容逐渐改革的基础上实验教学的方法也必须进行改进,实验教学的设备也应该不断更新,以实现实验教学水平的全面提高。
(1)优化实验教学内容。实验教学效果与实验教学内容密不可分,为了提高实验教学的有效性,实验教学必须结合教材内容,根据各年级学生的知识构成和接受能力建立系统的实验教学内容,注意实验教学内容在各年级之间的过渡。生物技术各学科本为统一的整体,相互之间存在着千丝万缕的关系,在实验教学内容的设计上应该考虑到这种学科的关联性,不可将教学内容分裂开来,减少实验教学内容的重复性,使实验教学内容体系化。动物与植物实验相结合,学生逐一进行观察,通过动植物细胞的对比分析其中的区别,便于学生了解并掌握动物与植物细胞的区别。提高生物学习的趣味性和学生生物学习的效率。将细胞生物学和遗传学部分实验教学内容整合,如动植物染色体染色、标本制作以及有丝分裂和减数分裂观察等。通过肿瘤细胞研究,可以从动物整体水平、细胞和亚细胞水平、分子水平和基因水平观察和研究,将不同层次的实验贯穿起来,从内容上体现多层次交叉,综合课内知识点,突出创新能力的培养和综合素质的锻炼,改变了传统实验课门数多,学时少,实验内容衔接性差和重复设置的现象。使学生能够将孤立的基本实验技能融会贯通地用到实际课题中去,使得书本与科研实践有机的结合。
在优化实验教学内容的基础上,将实验教学的内容串联成线,创建并完善实验教学的体系,建立基础性实验、综合性实验和设计型实验等多样化的实验教学模式。使实验教学更为符合现代生物技术发展的需要,使实验教学更为符合时代的要求,提高实验教学的科学性和有效性。
(2)更新实验教学方式。为了提高学生的学习积极性,发挥学生的在实验教学中的主体作用,实验教学应该根据学生的实际需求,结合实验教学的内容,建立开放式的教学方式。如“质粒DNA的快速提取实验及凝胶电泳和转化实验”两大系统。在实验前鼓励学生查阅资料对两种实验进行比较,通过教师的教学引导及实际的实验操作,了解不同的电泳的实验使用范围、实验方法和实验特点,使学生在学习以上知识的基础上加以理解,通过实际的实验强化学生对知识的掌握熟练程度。此外,也可以在学生充分准备的基础上,由学生提出自己的实验方案,激发学生的学习积极性,提高学生的学习效率。通过实验教学方式的适时更新,我校在培养学生的学习兴趣及创新意识方面取得了良好的教学效果。
(3)实验室管理科学化。实验教学内容改革的同时,实验教学的硬件设施也应该不断更新。根据生物技术人才培养的需要,我校逐年添加新型教学设备,将实验室由原来的两间扩展至现今的五间,满足不同实验教学的要求。随着实验设施的增加,实验室的管理也逐渐制度化,建立了实验室功能分区,实验器材借用审批备案,实验设施使用规范及实验设施使用安全等各项制度,实验教学更为科学化、简便化。
三、结语
经过几年的探索和改革,我校的生物技术系实验体系逐渐完善,生物技术人才素质的培养收效明显。相信只要紧跟生物技术的发展趋势,通过实践发现实验教学中的问题,分析存在问题,采取适宜的方式解决实验教学中的问题,实验教学体系将会日臻完善,生物技术人才的培养将会事半功倍。
参考文献:
[1]韩文军,李雄华,邢伟一,何钢,王义强.生物技术基础实验教学的改革与实践[J].实验室研究与探索,2006,25(16):1577-1579.
[2]姜舒.深化实验教学改革,建立实验教学新体系[J].高等建筑教育,2001,(3):45-46.
[3]肖红利,郭泽坤,李亚敏.生物技术专业主干实验体系的建立[J].高校实验室工作研究,2007,92(2):34-35.
[4]朱晟,刘元涛,张福伦.实验教学改革与培养学生创新能力的实践及思考[J].实验室研究与探索,2001,20(4):17-18.
[5]汤华,谢俊,向福英,韦双双,王罗霞.生物技术综合实验室管理科学化的探索与对策[J].海南大学学报自然科学版,2007,25(4).
关键词:生物技术;Bt抗虫棉;经济效益
一、研究背景
生物技术是70年代新崛起的一门横跨微生物、遗传、生化、免疫、发酵技术等的边缘学科,融合现代新技术,并通过技术手段利用生物质或生物过程,生产有用物的一门综合性科学体系。国内外科学家纷纷预言,现代生物工程比原子能、电子计算机更加重要,是21世纪发展最迅速的高新朝阳产业和支柱产业,它的发展水平标志着一个国家科学技术水平,是现代高科技的核心技术。
农业是生物技术应用最广阔的领域之一,随着分子生物学,分子遗传学等学科的发展,基因工程正在与常规技术以及其它新兴学科相联结,当前,基因工程在国际上已成为生物技术的前沿学科。在农业中应用现代生物技术可以培育出优质、高产、抗病虫、抗逆的农作物,以及畜禽、林木、鱼类等新品种;可以进行再生能源的利用,解决能源短缺问题;可以扩大食物、饲料、药品来源,满足人类日益增长的需要;可以进行无废物的良性循环,减少环境污染,充分利用各种资源;也可以利用快速繁殖动植物的方法,提高农业生产效率。 在农业中,转基因植物的研究开发最为突出,1983年转基因植物问世,1994年耐储藏番茄最先获准上市,1996~1999年全世界转基因作物生产面积由170万公顷增加到3990万公顷(张敏恒,2000),四年间增长了23倍。预计到2000年,农业生物技术产品的销售额将增长到110~150亿美元,占传统农产品市场的10%~15%。在转基因植物领域,我国已批准转基因抗虫棉、转基因耐储藏番茄等6件转基因植物商品化,其中5件是我国自主开发的,现在已成为全球转基因作物推广面积最大的国家之一(科技部生物技术产业发展战略研究组,2000)。
生物病虫害,尤其是棉铃虫等鳞翅目害虫啃蛀棉杆,蚕食棉叶,钻蛀棉桃,对棉花危害极大,1991~1994年在北方棉区和长江流域棉区每年造成高达60亿元以上的经济损失(贾士荣,1996),多年来依靠甚至无节制的滥用化学杀虫剂已经造成了一系列的负面效应,生态环境遭到威胁,害虫抗药性连年激增,人畜中毒现象频繁发生,这些都使我国植棉业产量大幅度下降,并严重影响到纺织业及出口创汇的稳定发展。自从美国的艾格瑞斯特(Agracetus)公司首次成功获得带有外源标记基因的基因工程棉花以后,分子水平的棉花育种就快速发展起来,利用现代基因工程技术在棉株中导入抗虫性毒素而选育成的抗虫棉,因其所具有抗虫性的遗传稳定性和连续性,被认为是害虫管理最经济、最有效的防治方法。转基因棉花是生物技术在农业上应用的典型,美国孟山都(Monsanto)公司、中国农科院生物技术研究所和棉花所等分别成功研制出转苏云金芽孢杆菌(Bacillus thuringiensis,简称Bt)毒素基因棉保铃新棉33B、GK系列和中棉系列,在中国获得农业部门的基因安全性检验后以商业运作的模式在生产领域得到迅速推广,在科学研究领域亦突破常规育种所难以超越的目的性转移目标形状低成功率等难题,得到政府、科学研究人员及广大植棉户的关注和期待。[kycipp1]
美国在生产上应用抗虫棉最早的国家,1999年,美国孟山都公司的33B棉在中国的主栽省——河北的植棉面积已达10万公顷左右。国内在转Bt抗虫棉方面的研究也已达到世界先进水平(贾士荣,2000),1996年中国农科院生物技术研究所的郭三堆等科研人员,在国际上首次构建成了双价杀虫基因:GFM Cry1A和 CPTI,并将抗虫基因分别导入我国一些主栽品种和一些新品系,筛选、培育出适合当地种植的高抗性的棉花品种(郭恒敏,1998),截止1999年底,双价棉已在河北、安徽、山东、山西等地进入大面积商品化生产和推广。
本文试图通过实证分析相关抗虫棉品种和常规棉品种的差别,阐明并具体评价转Bt基因棉品种的经济效益,分析农户采用Bt抗虫棉与非抗虫棉生产的成本和收益差异,以该项技术采用之后对农民收入所产生的影响。本文是农业政策研究中心“生物技术政策研究项目”系列论文之一。本文分为四个部分,第二部分对样本选择和样本情况做简要的描述。第三部分分析Bt与非Bt的抗虫棉生产成本和效益的差异。最后部分对本项研究做总结并提出一些政策意见。
二、调查样本和品种概况
(一)样本选择 对地点选择和农户选择有明确的目的性,主要标准是能够明确区别在相似的生产条件情况下,Bt基因抗虫棉与作为对照的常规棉种植情况。在我国棉区分布中,以黄淮海棉区的棉花播种面积为最大,其中又以冀鲁豫棉区最大,曾占全国棉花总产的50%左右,是我国棉区种植比较集中且占经济作物比重较高的植棉大区。河北和山东是传统的植棉大省,也是棉铃虫爆发的重灾区,在这两个省,转基因抗虫棉33B和GK系列种植较集中,面积比较大,并且河北是中国最早被允许进行转基因棉花品种商业化运作和种植的地区。
表1. 棉花种植情况
平均
辛集市
深州市
陵县
夏津县
梁山县
户均耕地面积(公顷)
0.78
1.17
0.83
0.61
0.74
0.59
户均棉花种植面积(公顷)
0.42
0.47
0.44
0.25
0.50
0.42
棉花占农作物面积比例(%)
39
26
39
26
51
48
户均人口(人)
4.0
1.74
1.36
3.89
1.88
2.25
人均收入(元/人)
2086
2446
1644
1951
1877
2322
人均耕地面积(亩/人)
0.2
0.33
0.2
0.16
0.19
0.14
资料来源: 数据来自作者1999年对河北省和山东省5个县市282户农户的调查
作为以上原因的实施,本研究对河北省和山东省等地的10个自然村的282户植棉农户,采取随机抽样的方式,调查了他们的棉花种植情况。见表1,调查样本均为植棉大区,棉花种植面积占农作物总面积的比例达到了40%,农户的种植规模(每户为0.4公顷)大于全国平均水平。棉农以种植业作为其收入的主要来源,农民全年人均收入为2086元左右,农民家庭生活并不富裕。有的地方如辛集农民收入和耕地面积较大,但棉花面积较小。棉花近几年的产量和收入波动较大,比较利益下降,农民植棉的积极性受挫,也是棉花收入和面积减少的原因。深州和夏津的棉花面积较大,但农民收入却较低,也说明了目前棉花种植情况。
(二)品种概述 本文以常规棉中比例较大的9418品种作为对照重点说明,在我们的调查点,其样本数占调查总数的10%。9418品种是中国农科院棉花研究所最近几年培育出的春棉品种,其特点是早熟、丰产、优质,高逆抗性,适应性广高抗枯萎兼抗黄萎病,是春棉的主打品种。转Bt基因棉选取了在河北有广泛种植面积的 33B、SGK321和在山东有代表性的 GK-12,它们所占比例分别为64%,14%和28%。33B于1995年引入河北省,经过点区示范其主要特点是抗虫性强,据称整个棉花生育期基本不打药,在干旱贫瘠含盐量较高的土壤上,生长健壮,易成早衰,适应冀中南区域种植。SGK321在1999年在河北推广,是将毒素基因构建、导入主栽品种石远321中,是我国育成的第一个双价转基因棉,属于抗虫棉的第二代产品,是唯一的通过农业部安全检测的双基因生产的品系,其特点是适合于直播、地膜覆盖、间作套种等多种种植形式,具有较强的分枝优势和较大的单株增产潜力,花朵大,毒蛋白基因表达性好,早熟不早衰,适合在黄河流域种植,种植密度比33B每亩可减少55株左右。GK-12将抗虫的Bt基因加强为高抗虫的Bt基因后导入陆地棉泗棉三号中,多年选育而成,其特点是抗虫性特强,抗旱、耐涝、中需肥,生育后期缺钾,易感红叶茎枯病,适宜春播或套种。
三、经济效益分析
(一) 棉花生产的成本分析
抗虫棉和对照品种成本情况如表2所示。可以看出抗虫棉品种的总成本低于常规棉品种的总成本,这主要表现在农药和用工的成本,后者比前者高得多,说明了它具有的省药、省工的优越性。常规棉9418生产成本略高于其它常规棉品种的平均水平,它比Bt抗虫棉每公顷成本高3225元(或高29%),比非Bt的抗虫棉的每公顷成本高726元(或高6%)。三种Bt抗虫棉成本费用基本接近。
表2. 每公顷棉花生产分品种成本分析
33B
SGK321
GK-12
其它品种的Bt抗虫棉
非Bt的抗虫棉
常规棉
9418
常规棉平均
总成本(元/公顷)
10701
10311
10466
8929
13163
14288
13327
1.农药
数量(公斤/公顷)
10.5
4.4
15.0
20.7
11.6
84.4
74.1
成本(元/公顷)
244
131
337
355
258
1997
1799
2.种子
数量(公斤/公顷)
29
16
48
49
32
102
98
成本(元/公顷)
547
571
359
517
608
306
327
3.用工
天数(工日)
529
371
496
432
561
641
598
其中农药用工
23
19
33
28
29
172
141
成本(元/公顷)
5433
3698
5391
4424
6169
6912
6418
农药用工成本
64
51
103
70
84
515
423
4.化肥(折纯量)
数量(公斤/公顷)
1306
2134
1089
926
756
1023
1079
成本(元/公顷)
1272
1628
1170
1032
1100
1406
1368
5.其它成本(元/公顷)
4476
5911
4379
3549
5028
5074