前言:一篇好文章的诞生,需要你不断地搜集资料、整理思路,本站小编为你收集了丰富的生物技术在农业的应用主题范文,仅供参考,欢迎阅读并收藏。
随着生物技术在农业中的不断应用与革新,其已经成为21世纪具有潜力的产业之一。其发展之迅速,趋势之良好,并且在极大程度上影响了传统农业技术,使得现代农业技术走向了一个新的高度。在现代农业中,优质、高产、绿色环保是其发展的重要课题。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。众所周知,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。
一、生物技术
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。
二、农业生产中的现代生物技术应用
生物技术对于农业生产来说,其可以提高作物的产量和质量,这点正好符合了当前全世界所面临的食物短缺的境况,其高产性和高质性对于人类的生产生活提供了基本的保证。
随着生物技术的提出到发展至今,人类在技术上以及可以将某个作物品种的“理想遗传性”导入另外一个品种中,从而达到提高作物的产量、价值和质量,并且赋予给作物一种新的特性来达到预防干旱、虫害和光合作用效率的提高等。而光合作用效率的提高对于作物产量的提高起着决定性的作用,目前人类已经克隆除了很多参与光合作用的基因,并且对于光对基因表达的调控作用作出了完善的分析。现代农业生产中的生物技术主要是“植物基因工程”,而Rubisco酶是植物基因工程的主要研究内容,具体体现在通过增强Rubisco对CO2的亲和,以及降低光呼吸的竞争反应方面。实际上,将不同植物的Rubisco导入到植物细胞中,可以形成杂合诱导点突变,或亚基酶分子,并使其起到增加对CO2的亲和力和修饰酶活性等作用,使基因在叶片中高效表达来提高光合生产力,努力培育出具有C4植物1.50倍以上光合性能的作物。目前,对于利用生物技术进行植物产量、品质的改良主要有三个方面:油脂类、淀粉和蛋白质。而对于人类肉类的提供者――动物,其也属于农业中不可缺少的一环。生物技术在动物中的运用则体现在提高肉质、繁殖能力。那么在农业生产当中,现代生物技术到底被运用到了那些层面呢?下面,我们将逐一的进行归纳。
1.生物技术对于植物(作物)的应用
在现代生物技术的良好发展下,人类已经可以通过基因技术将一个品种的“理想遗传性”导入另外一个品种中,从而达到提高作物的产量、价值和质量,或赋予新作物一种新的特性,从而达到预防干旱、虫害和提高光合作用效率等的目的。如,在番茄中导入编码EFE酶的反义基因,从而使得EFE酶的活性降低至正常的5%以下,限制住乙烯的生成。这样做的好处是,其能够使番茄的生理成熟后长期保持果实坚硬,一个月左右不产生腐烂机制,延长了番茄的储存、运输的时间,带来更大的经济效益。当然,生物技术在农业生产中的应用层面很广泛,在此我们便不逐一的复述了。生物技术对植物(作物)中的应用,可以使得植物(作物)起到良好的品质和产量,或者能够给作物提供更好的抗虫害、抗逆性、抗机械损害性和抗病性等,其比传统的种植技术更加的省力,更加的省时。
2.生物技术对于动物的育种与繁殖应用
随着生物技术的不断发展和提高,我们不但可以对植物(作物)改进,同样也可以将其运用到动物上。目前的现代生物技术在养殖业中的应用主要是畜禽基因工程疫苗、动物分子育种和动物繁殖等。动物分子育种指的是动物的胚胎工程技术、基因技术、克隆技术等,其主要是通过DNA重组技术来实现改变动物的体质、习性等。例如,人类已经可以运用基因技术,将单个有功能的基因簇导入到高等生物基因的基因组中去,并通过有关的分子生物技术、DNA试剂盒等检测和诊断,从而加以选择,使其改变生物的某些特征或习性,提高产量。另外,对于动物来说,人工受精技术也可以帮助其进行良好的有效的繁殖。如良种公牛的可以稀释成很多倍,可以一次使多个母牛受精,这样一来大大提高了动物受精的效率,提高产量。此外,还有胚胎移植、克隆繁殖等技术,这些技术的发展都将改变今后畜牧业的产业现状。
3.生物农药和生物固氮的应用
长期以来,化学农药在传统农业中占据主流的地位。然而化学农药却是一柄双刃剑,其有提高产量减少虫害的益处,但化学农药中所存在的毒害问题则不容忽视。生物农药技术的出现,正好解决了人们所面临的这一难题。由于我国人民生活水平的提高,人们不再仅仅最求“吃饱”问题,而开始关注“吃好”的问题,健康饮食观念已经深入人心。生物农药目前的主要研究领域是微生物农药、转基因农药等、生物化学农药和“天敌生物农药”。如,国外目前最常用的“苏云金芽杆菌”,其是杀虫细菌的一种,可以有效的防止虫害对于作物的影响。
而对于化学肥料来说,同样也会给自然带来危害。由于化学氮肥生产是会消耗大量的能量,给环境带来严重的污染。所以对于生物固氮的使用,也渐渐的成为了农业界的一项课题。生物固氮的使用,大大节约了人们对于能源的使用。同时,其还不会对自然环境造成侵害。不过,生物固氮迄今为止还未被农业界广泛的使用,这是由于目前所发现的生物固氮微生物还不能在粮食作物上使用,即使有少数能投入使用,但是相比化学肥料来说,其所起到的效果还是很小的。
参考文献:
[1] 许锦英.现代化农业与可持续农业[J].发展论坛,1992,(10)
[2] 沈桂芳.生物技术与农业[J].生物技术通报,1997,(4)
[3] 梅方权.2010年中国农业生物技术战略研究的框架[J].生物技术通报,1997,(4):6
关键词:物理农业技术;农业生产
中图分类号:F323.3文献标识码:A文章编号:1674-0432(2012)-02-0112-2
在目前农业生产中,各种农用化肥出现的大量问题,是摆在我们搞农业生产的广大工作人员、管理干部面前急需解决的大课题。农用化肥在很长的时间内,极大的提高了各种农作物的产量,但是,随之而来的长期使用或依赖化肥和农药造成的土地地力衰退逐年板结加重,自然环境的各种污染,各种农作物品质指标下降,严重危害人类的健康,严重影响了现代大产业可持续性健康有序的发展。解决这些棘手的办法就是发展现代化的生态农业,其发展、推广现代物理农业技术是重要手段。
1 物理农业技术的内容
1.1 种子磁化处理技术
磁场种子处理技术是指在播种前用磁场对农作物种子进行直接磁化处理,通过物理作用,激发种子酶的活力,改善种子素质、幼苗素质,使其作物根系发达,活力增强,增强抗害虫能力,改善作物的新陈代谢能力,提高吸收水、肥的能力,使作物稳健生长,以达到增产目的。试验证明:种子经磁化后,发芽率高,幼苗、植株长势旺盛,玉米、水稻、小麦等作物籽粒饱满,粮食作物和蔬菜产量普遍提高10%以上。
1.2 声波助长技术
根据植物的声学原理,利用声波对植物进行特殊处理,以促进植物高产、抗病、早熟。该技术,不污染环境,完全合乎绿色环保的发展生态农业的要求,在现代农业生产中应用较为成功。产生声波的设备叫声波助长仪,其基本原理是利用音箱发出的声音对植物施加特定的频率声波,使声波频率与植物本身固有的生理系统频率相一致,达到共振,提高植物活细胞内电子流的运动速度,增强植物的光和作用,达到增产的目的,同时,可以帮助植物促进呼吸作用,促进植物早熟1周左右,含糖量提高2-4%,增产20%以上。此外,对植物发出的谐振波还能提高植物生长过程中的呼吸能力,防止各种病虫害的生长。
1.3 等离子种子处理技术
这种种子处理技术是通过种子在自由落体的运动中相继接受等离子照射和交变电磁作用,从而达到提升种子的活力,提高种子防病、抗病性,增加产量的作用。试验结果证明,等离子体处理技术对多种农作物有明显效果,在增产的同时还可改善农作物的品质。这种方法无任何化学物质与污染,而且等离子体种子处理机操作简单,种子处理成本低,技术性能可靠,深受广大农民欢迎。
1.4 电子杀虫技术
电子式杀虫灯是利用病虫害的趋光性、趋波性、雌雄飞蛾趋性等特点,采用具有特定光谱的特殊光源和灭杀装置,在夜间开启光源将害虫引诱飞来,在飞扑光源过程中,使之触到设在光源的高压电网,高压电网瞬间放电将其击杀死亡,达到有效地阻断害虫的生殖繁育链,降低危害农作物的虫口密度,减少化学农药使用量的目的。可诱杀果树害虫、蔬菜害虫、粮食害虫、森林害虫等多种害虫。
市场上还有一种多功能静电灭虫灯,其原理是:当杀虫灯需要工作时,开启高压电极网,系统根据光照亮度自动亮灯。利用黑光灯特定波长和筒体颜色,针对昆虫具有较强的趋光、趋波、趋色的特性,近距离用光,远距离用波,白天用颜色,诱导害虫产生趋光趋色兴奋效应,引诱害虫扑向杀虫灯,杀虫灯外配置高压网杀死害虫,使害虫落入专用的接虫盘,达到杀灭害虫的目的。
1.5 土壤连作障碍电处理技术
该技术是根据直流电流土壤消毒原理、土壤微水分电处理原理以及脉冲电解原理合成的土壤电化学消毒技术原理,在直流脉冲作用下离子发生移动,使负脉冲PH值增高,正脉冲H+增高,土壤酸度增加,进而有效杀灭土壤传播的病源微生物。该技术可有效解决连作障碍这一难题,避免作物连作减产、品质下降、土传病害猖獗等问题,适用于农田土传病害、根结线虫、韭蛆等微小害虫、根系有害分泌物、土壤物理性缺素症等连作障碍的克服处理及土壤改良等。对土传病害防治率可达90%,根结线虫防治率达93%。
2 现代物理的优势与前景
(1)在农业生产实践中,有效的利用农业物理技术,可减少各种化肥农药的使用量,减少污染,提高农作物的抗病能力,最终到达增产的目的。
(2)实施合理的物理农业技术,对绿色食品有着很好的推广作用。
(3)实施物理农业技术,在治理病虫害,保护食品安全,保护良好的生态环境等方面有非常美好的前景。
总之,现代农业物理的推广及应用,可以提高农作物的环保指标和作物本身的品质,加强农业生产的结构调整力度,增加农民收入,大大地激发了农民种田的积极性。
21世纪是我们国家农业现代化从传统农业向现代化农业迈进的关键时期,解决我国农业存在的问题必须依靠科技的进步。现代物理农业技术在我们国家是一门新生事物,在推广和应用现代物理农业这项农业科技新技术上提高大农业在国计民生中的地位,是摆在我们农业战线上每一名工作人员面前尤为重要的课题。
关键词:生物技术;生物经济;新型农业体系
随着科学技术的迅速发展,生物技术在越来越多的行业中的到广泛的应用,尤其是在农业发展中,生物技术对于提升生产能力、提高作为产量,创造更多的社会价值和经济价值有着积极的促进作用。
一、生物技术的经济效益
关于生物技术的定义有很多种定义,对生物技术的一个普遍接受的定义为“对基因、细胞、器官、胚胎、微生物、动植物等生命体进行研究开发运用的技术活动”。 广义上讲,生物技术是利用生物有机体、死细胞、活细胞以及细胞内含物,采用特殊的过程生产出特殊的产品的一门新型的跨学科体系。生物技术在医药行业中应用的最为广泛,在农业技术中的应用也发展的极为迅速,带来的经济效益也是极为显著的,并且具有广阔的发展前景。在新型农业技术领域中,最早进行生物技术应用的农作物有玉米、大豆和棉花。在经过生物技术改良后农作物抵抗病虫害的能力有所提升,生物技术所带来的经济效益是很显著的。生物技术在农业方面主要带来了两个方面的效益,一个是生态效益,一个是环境效益。
通过生物技术的技术应用可以提高植物的抗虫害能力,增产增收,帮助农民创造更多的经济利益,农民的生活有保障了,农业的发展才能够更加的顺畅。人们利用生物技术生产出抗旱、耐盐、抗病虫害作物同时,也很有可能导致生物系统的一个改变,随之而来的环境问题也是亟待解决的。例如全球变暖、水体的富营养化、土地的沙漠化,任何一种转基因作物都存在对生态环境产生冲击的可能性,所以生物技术必须遵循一定的生态原则。
二、生物技术在农业技术中的应用
所谓新型农业技术是以新兴技术来带动农业的发展,以生物经济的非农思路来解决农业问题。随着工业化水平的深入,我国进入了工农互补、城乡共荣的发展阶段,研究新型农业体系的技术应用体系,研究在利用常规农业技术的同时合理的运用现代生物技术的最新成果来拓展农业新的领域。生物技术价值的主体是人,农业生产运作基本上是靠人为的进行操作,农业的发展既能满足农民的生存需求,保障农村的建设。从社会利益和商业利益两个方面出发,农业技术的进步都有很重要的作用,在现实生活中,生物技术主要是服从国家和民族利益进行运用和展开的。目前,生物技术界是众所注目的重要领域,被视为解决中国“三农”问题的重要途径,对“三农”问题前所未有的重视,都是深化改革、进一步推进社会主义现代化建设的重要手段。今天的中国生物科技事业应该时刻往这一方向努力,实现生物技术的多重价值和意义。
现阶段,我国对于生物技术在农业中的应用主要体现在以下几个技术方面,例如,光合作用机理研究,通过光合作用,促进植物的增长,提升作物的产量,有效的利用自然资源和能源。另一个就是生物固氮,通过提高微生物的固氮能力,实现DNA重组改造共生真菌,促进植物作物的根系生长。还有就是转基因技术,用转基因植物来生产具有商业价值的蛋白质及其他特殊化学性质的物质进行了一些尝试,并取得了一些进展。在农业生产过程中实现生物技术的应用,既能提升农业的生产能力,还能够实现对生态环境的保护。实现经济利益和环境保护的双赢。
三、未来生物技术在农业发展中的实践道路
生物技术产业的发展是一项长久的事业,带来的社会价值也是巨大的,所以应该加大政府的关注力度,通过政府的强有力的财政支持和技术支持,引进先进的管理技术和操作技术,对农业发展和农业生产提供新的发展道路和空间,农业生物技术产业是资金密集型产业,是高投入、高风险和高回报产业。在充分运用市场机制的基础上,要正确发挥政府对生物技术创新和成果转化、产业 化方向的宏观调控作用。同时要积极引导和调动地方、企业、金融等力量参与生物技术研究开发与产业化工作。
同时,积极的鼓励科技创新,加快新技术的研发,为生物技术的应用提供更多的发展空间,对于有建设性的农业项目予以鼓励和支持,通过反复的实验和测试实现农业的高产高效的生产状况,保障农业技术发展的安全性和科学性。加强对知识产权的保护,农业生产的生物技术应用应该形成产业化,通过行业的优势互补实现双方的效益的最优化。
最后,发现生物技术的发展潜力,带动相关产业的发展。行业间的发展都是具有相互性的,相互促进能够实现产业链的形成,从总体的实力上加强竞争力,带来更多的集群效应,让农业发展有更多的保障,以工业发展带动农业发展,以农业的进步来支援工业的发展。同时生物技术的应用也可以解决更多的实际应用问题,让现实问题得到更加快捷和方便的解决。
新型农业技术体现的在技术的创新和应用,生物技术对农业经济的发展带来了更多的效益,生物技术和农业的联系程度将会日益的加深,未来会有更为广泛应用。(作者单位:沈阳师范大学化学与生命科学学院)
参考文献:
[1]沈桂芳.农业生物技术及其产业发展趋势[J].国际技术经济研究,2004,7(2).
[2]郑意生.发展农业生物技术,加快湖南农业产业化进程[J].湖南环境生物职业技术学院学报,2004,10(3).
关键词:农业种植;生物技术;合理运用
中图分类号:S188 文献标识码:A DOI:10.11974/nyyjs.20161132009
前言
在当前的农业发展模式下,技术的影响作用日益显著,将生物技术合理运用于农业种植领域,可以利用新技术的优势,加速农业现代化;也可以使生物技术成果服务于社会生产,彰显技术的力量。所以,现实中相关部门就必须要做好生物技术的推广工作,使其能够为农业种植做出更大贡献。
1 农业种植中生物技术的合理运用
1.1 重要意义
农业种植中合理运用生物技术的意义体现为以下3点:此举可以强化作物抵御病虫害的能力。病虫害是影响作物产量的关键因素,生物技术在农业种植中的合理运用,可以起到强化作物抵御病虫害能力的作用,能够有效减轻病虫害的影响,对于保证作物产量具有重要的现实意义;此举有助于防止粮食危机的出现。生物技术的合理运用能够弥补种植模式的不足,起到增产作用。所以,生物技术在粮食增产方面的优势是经过实践验证的,可有效防止粮食危机的发生,这一点对于我国这样的人口大国具有重要意义;此举可以优化作物质量。食品安全问题的频频发生,使得人们对于农产品的质量愈加关注。生物技术应用于农业种植领域,有助于农产品质量的优化。目前,市面上出现的转基因大豆以及嫁接水果都极受欢迎,这一点就足以说明生物技术的应用价值。
1.2 应用思路
1.2.1 转基因技术
此项技术的实质是通过人为干预,来进行DNA的体外剪切及重新拼接,进而实现基因重组。据此来讲,转基因最大的优势就在于其能够结合实际需要进行基因提取,可切实保证新基因与需要相一致。所以,此项技术在农业种植领域有着极大的应用潜力。在具体应用的过程中,需要格外注意生物检测环节,并规范执行检测流程。一般来讲,检测的基本步骤为:对生物体中的细胞实施单独培养;借助技术手段将它们转变为完整个体;对完成转化的个体实施检测。现阶段,转基因技术已经在农业种植领域得到了一定的应用,相关实践也证明了其确有增产及优化作物质量的作用。此种技术在农业种植领域中的应用,实际就是借助人为干预实现优良基因向作物的转移,通过此种方式达到增产目的和改善作物质量的目的。
1.2.2 组织培养技术
简单来讲,组织培养就是一种基于全能性细胞、借助人工诱导来实现组织无菌发育的技术,经过培养,作物组织能够成长为完整植株。所以,此项技术在农业种植领域的应用,可以起到加快作物繁殖、培育良种等积极作用。另外,此项技术在减轻病毒威胁方面也有一定的效果,既能够增强作物的经济优势,又可以同时兼顾环保。在应用此项技术的实践中,应注意如下几点:应保证相关的环境条件合乎要求,做到温度适宜、湿度恰当;保证化学条件满足要求,其中主要包括pH值以及渗透压等;由于实施培养时作物内的多酚氧化酶会被激活,引起作物褐变,进而影响到接种外植体培养,具体操作过程中应注意采取一定的措施来控制褐变;为了获得无菌材料,建议采用分化培养基(诱导亦可)实施初代培养。
1.2.3 生物农药技术
在传统种植模式下,为了减轻病虫害对作物生长的影响,人们经常借助化学方法来配制农药。这种方法虽然防治病虫害效果较好,但却容易给作物安全埋下隐患,降低作物质量。而生物农药技术则是指借助生物技术来进行农药配制,由于此种农药成分以生物在新陈代谢过程中的产物为主,其一般不会对作物造成污染,可消除喷洒农药的负面影响。与以往使用的农药相比,生物农药在防治病虫害方面的作用并不逊色,同时其还具有环保优势,对于发展绿色农业很有益处。但是,此种农药由于成分来源特殊、价格昂贵,推广应用存在一定的阻碍。考虑到微生物具有容易控制且能够规模化生产的特点,现实中可以通过把源于生物组织的药物成分基因移植到微生物中的做法,来解决生物农药应用成本过高的问题。
2 结语
总体来看,生物技术在农业种植领域的合理运用,不仅有助于强化作物抵御病虫害的能力,还可以起到增产及优化作物质量的作用,对于农业发展有着巨大影响。所以,现实中应正视生物技术对农业生产效率的贡献,加大生物技术的推广应用力度。
参考文献
关键词:我国;现代生物技术;发展趋势
1现代生物技术在农业中的应用
现代生物技术在农业方面有着极广的应用。典型的成功事例诸如袁隆平教授培育的杂交水稻,他是利用生物基因重组将高产水稻和抗病水稻的优点集于一身。当前应用较为广泛的转基因技术,极大的提高了粮食的产量,尤其是我国较为稀缺的蔬菜的产量产量有了显著的提升。现代生物技术在农业中的应用也极大的丰富了农业种类,诸如新培育出的太空辣椒、转基因黄金大米等一系列新物种。这些新物种的形成在很大程度上改变了大自然生存法则,也加速了物种之间基因的交流。另外,生物技术对于农业最伟大的想法是将植物的基因植入到动物体内,实现动物的光合作用,彻底解决人类的温饱问题,但是这种设想还是停留在最初阶段,但是随着科学技术的发展,很可能在某一天转换为现实。最后,农业是我国生物技术未来发展的一大趋势,对于提高粮食产量,促进物种间基因交流有着十分深刻的现实意义。
2现代生物技术在工业中的应用
生物技术和工业看似没有联系,但是实际联系较为广泛。现代生物技术在工业中最广泛的使用就是制药生产线,通过生产线的纽带将生物技术和工业紧密联系在一起。其次;生物发电也是生物技术在未来发展的一大趋势,生物质能发电已经成为今天电厂供电组成系统中的一部分,但是,生物发电迄今为止还是停留在理论阶段,并没有真正的试验成功。但是随着生物技术的不断发展和对重大难题的不断突破,终有一天生物发电也将变为现实。
3现代生物技术在医疗行业中的应用
生物技术在医疗方面的应用最广,生活中也最为常见。从之前胰岛素蛋白的生成,到现阶段抗青素的制造,无一离不开生物技术而存在。在现代的医疗行业发展中,生物技术的存在极大的推动了现代医学的发展,例如;先进的神经中枢替代技术,采用生物电位差原理有效的将人体的神经中枢替代,而正确的传达神经信号,在人体出现神经中枢受损或者神经中枢疾病时,医生完全可以借助现代生物技术用电位差原理将人体神经中枢有效代替,从而使患者身体康复。生物技术在医疗行业中更为先进但也饱受争议的就是克隆技术,克隆技术的存在使世界上生物不用实现繁衍而产生下一代,克隆羊多利就是很好的一个证明。现在在医学上克隆人体心脏,种植人体耳朵、人工受孕、DNA鉴定等,这种先进的生物技术打破了传统的医疗体系,为我国医学的发展打开了新的一扇门。
4现代生物技术在军事中的应用
生物技术在军事中的应用较为广泛,从古老的帝国时代的造船是模仿鱼的姿态,并将其体态扩大,建造出了无坚不摧的战舰。现代高科技的雷达技术,是蝙蝠回声定位技术的重要应用,对于世界各个国家的国防做出了重要贡献。为了减少水的阻力,核潜艇设计借鉴了鱼儿流线型的身姿,从而可以潜居世界海底。美国日本的千里眼监控,则借鉴了苍蝇的眼睛结构设计。世界各国的军事技术都离不开生物技术而存在,并且生物技术的存在极大的推动了世界军事的前进步伐,为军事发展做出了重要贡献。但是,生物技术在军事运用上也具有其两面性。尤其是在战争中,生物技术的运用将对人体和世界和平产生极大的威胁,诸如细菌武器的应用。这种极端的生物技术在军事上的发明,有效的增强了国家的战斗力,但是这种有悖于道德的生物技术在军事上的运用,将对人类乃是世界环境产生极大的危害,甚至是破坏生态环境。因此,生物技术在军事运用上要发挥其优点回避其缺点,从而真正的将生物技术运用到军事领域上来保卫世界和平而不是灭绝性的杀害。
结束语
现代生物技术有着较高的技术优势,对我国社会进步有着重要影响。现代生物技术的发展趋势受到社会各界的普遍关注。并且,现代生物技术对我国的农业、工业、医疗、军事等行业都有着重要影响。分析我国现代生物技术的发展趋势对生物技术的发展与我国社会的进步都有着重要意义。
参考文献:
[1]赵锦芳,龙聪平,赵萌,王金华.应用型本科院校生物技术专业实践教学体系的改革与探索[J].科教文汇(下旬刊).2015(08).
【关键词】生物技术;农业生产;应用;影响
1.现代生物技术在农业生产中的应用
1.1植物育种和繁殖
随着生物技术的不断发展,其在植物育种和繁殖中的应用越来越多,如将一些品种的优良性状通过基因工程转入到另一个品种中去,以获得更高的产量、质量,或者是提高该品种的抗性,减少传统的种植过程中繁琐的病虫害防治、防倒伏等操作,较传统的育种更省时、更具效益,在当前农业生产中已显示出巨大的经济效益,并展示了植物基因工程在未来农业生产中的广阔前景。抗虫、抗病、抗除草剂的转基因棉花、玉米、大豆、油菜等已进入大规模商业化应用阶段。
1.2生物固氮
农业土壤的氮素流失是水体富营养化的主要原因。生物技术的利用能为这些问题的解决提供潜在的、真正有价值的帮助。生物固氮不仅节约能源,而且不会对环境造成威胁。近年来,固氮基因工程的发展迅速,基因组学和功能基因组学的建立赋予了生物固氮研究新的内涵和研究策略,对生物固氮的研究增加了新的动力。如我国已成功地构建了12株水稻粪产碱菌耐氨工程菌。施用这种细菌可节约化肥1/5,平均增产5.0%~12.5%。
1.3生物农药
生物农药是指利用生物活体或其代谢产物防治病虫草鼠害的一类农药。目前,在实际应用中,生物农药泛指可以进行大规模生产的微生物源农药。近年来我国生物农药得到了较大发展,已初步形成40余家研究机构大约300家生产企业。如阿维菌素具有很强的触杀活性、胃毒活性和杀虫广谱性;另一主打产品抗菌素类的井冈霉素至今仍是防治水稻纹枯病的当家品种。
1.4动物体细胞克隆及生物反应器的应用
1997年世界上第1个体细胞克隆绵羊“多莉”的诞生,标志着动物核移植技术取得了重大突破,用转基因植物和动物器官组织高效表达和生产活蛋白的生物反应器研究与开发近年也取得了显著的进展。
2.现代生物技术对农业的影响
2.1农作物的毒性问题
转基因农作物一般情况下均是将细菌和病毒作为载体,通过将需要转入的基因连接在细菌和病毒上,再将其导入受体细胞中,最终使受体细胞表现出人类需要的表现型。在基因的转移中使用的最多的为反转录病毒,研究表明,反转录病毒有可能会诱发癌症和其他疾病。
2.2抗药性和过敏性
研究表明,棉铃虫已对转基因抗虫棉产生抗性。转基因抗虫棉对第1、第2代棉铃虫有很好的毒杀作用,但第3、第4代棉铃虫已对转基因棉产生抗性。如果此种具有转基因抗性的害虫变成对转基因表达蛋白具有抗性的超级害虫,就需要喷洒更多的农药,将会对农田和自然生态环境造成更大的危害。
2.3环境生态问题
利用生物技术生产出抗旱、耐盐、抗病虫害作物同时,也导致生物多样性遭受严重破坏,导致一些物种的灭绝,甚至使杂草对除草剂产生抗性而成为“超级杂草”,从而严重威胁其他作物的正常生长和生存。由此,造成严重的基因污染问题,破坏原有的自然生态平衡,导致生物多样性的丧失。
2.4对农业生态系统造成危害
转基因植物、动物、微生物脱离当地农业生态系统所造成的危害,许多有意或无意的动植物引起当地严重的农业生态问题。引发自生作物成为严重的杂草问题,转基因作物通过杂交后产生杂种影响食物安全等,有些已经成为当地的有害动植物。
3.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,但是发展顺利,进步较快,在国家政策的扶持下,已取得了很大的成绩,历经了20多年的发展和积累,已经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,已拥有一批抗病虫、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。预测在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。
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。
参考文献:
[1]沈桂芳.生物技术在农业和环境保护中的应用[J].科技导报,1992
[2]张强.生物技术给人类社会带来的负面影响[J].经济研究参考,2003
[3]林梅,宋璐璐,毛国军.现代生物技术在农业中的应用[J].中国高新技术企业,2007
[4]阮燕晔.现代生物技术在农业中的应用[J].辽宁行政学院学报,2007
[5]李亚军.浅谈生物技术给农业带来的利与弊[J].今日科苑,2008
论文摘要:随着世界人口的增长,农业将经历具有重大意义的革新。毫无疑问,生物技术作为科学和技术在这场变革中将起到关键性的作用。原则上讲,生物技术本身有能力帮助人们提高农业生产力和保护环境,但在实践中,生物技术作为环境保护的人其作用相对来说是微乎其微的。人们对它在环境保护以及促进人类进步中的作用仍将拭目以待。
一、生物技术给农业发展带来机遇
广义上讲,生物技术是利用有机体、死细胞、活细胞以及细胞内含物,采用特殊的过程生产出特殊的产品应作到农业、医药以及环境修复治理中,尤其是70年代基因工程的出现,它能改变、取代物种的基因。
生物技术在农作物中已有广泛的应用。最初通过遗传工程获得而进入市场的作物是:玉米、大豆和棉花。它们经转基因后具有抗除草剂和棉铃虫的能力。这种玉米、大豆和棉花从Bt细菌获得基因,经遗传改良后具有防虫害的能力。利用Bt细菌获得经遗传改良的作物的潜力是相当大的。例如:美国有200万hm2的Bt棉花,澳大利亚有40万hm2,两者各相当于2.5亿美元价值。如果将Bt玉米引种在美国1000万hm2的土地上,只要增产5%,就意味着能增加3.5亿美元收入。这项技术进一步促进了Bt制剂控制虫害在商业上的应用。除此之外,还有许多经转入特定基因的玉米品种,这些品种能同时抗除草剂和一些虫害。
生物技术在畜牧业上应用所获得的益处与在农作物上相似。一方面,生物技术有助于提高畜禽的生命力以及消灭竞争者。促进畜禽生长的物质有生长激素以及促进其生长的调节剂,这些物质可由基因工程而获得。如利用鼠类基因(该基因能促进角蛋白的形成)能获得了经遗传改良的绵羊,这种绵羊比普通棉羊产毛量能提高6%左右。另一方面,生物技术在提高农作物产量、质量的同时,有助于提高畜牧业的生产力发展水平。例如,通过控制饲料作物体内碳水化合物含量可提高畜牧业生产力;利用基因调控技术可以提高包括豆科作物在内一些作物的蛋白质含量,减少饲料作物中难消化的木质素含量等。达比等人已生产出一种转基因三叶草,可应用于澳大利亚绵羊牧场。该基因来自向日葵,经转基因的三叶草能制造富含氨基酸的蛋白质,该蛋白质经食物链进入绵羊体内,进而能提高产毛量。
生物技术给人类带来的益处也包括在生态和环境两个方面。利用生物技术提高现有农业生态系统的生产力可以减低农业向原始的、自然、半自然生态系统扩张的要求,因此,它有助于有人类保存、保护地球上仅有的自然生态系统及其资源,有助于人们未来再利用其中的基因资源开发新的产品。
生物技术已用于生产抗虫害、抗除草剂作物。正如前面所述,一些转基因棉花、玉米、大豆等具有抗虫害、抗除草剂的能力。1995年人们可以在市场上购买到转基因马铃薯,这种马铃薯能产生水晶蛋白,而水晶蛋白对科伦那多马铃薯甲虫有毒害作用。这些转基因作物能减少杀虫剂的用量,降低杀虫剂及其残留物对食物链、水体造成污染,从而有利于保护生态环境。
在许多农业生产区,土壤氮素可利用量是制约农业生产力提高的一个重要因子。而一高科技农业生产区使用人造氮肥是以牺牲生态环境为代价的。制造氮肥要利用大量能源,据统计,英联邦农场平均投入的能源大约有50%来自肥料。由施用肥料而产生的温度气体(二氧气化碳、氮氧化合物等)不可避免地促进地球气候变暖。除此之外,农业土壤的氮素流失是水体富营养化的主要原因。
生物技术的利用能为这些问题的解决提供潜在的、真正有价值的帮助。
同样,人们可以利用真菌来提高土壤养分的有效性。温莱指出:特定的真菌类能促进土壤养分的释放,从而促进作物生长;真菌也能通过分解有机物质(例如纤维素等)释放出糖类,促进固氮菌的生长。进一步提高土壤养分有效性的可能,包括获得转基因细菌和真菌,以进一步增强它们制造养分和释放土壤养分的能力。转基因作物的最终目标是使作物本身能够自行固氮,避免、减少使用人造肥料,从而减少对生态环境的破坏。这在目前尚不可能,但在将来却有望实现这个目标。
二、利用生物技术发展农业应注意克服的问题
从经济角度上讲,生物技术带来的不利并不明显,然而,它会引起发达国家与发展中国家贫富差距进一步扩大。因为,生物技术公司主要集中在发达国家,发达国家可以通过输出生物技术产品而获得利润。与此同时,发展中国家由于技术、及其产品还远没有被广泛接受。
生物技术可能引起生产方式和人类健康的退变。这种情奖品可能会随着需要特定处理的转基因作物的出现而产生,特别是抗除草剂的转基因作物出现。农民必须从同一公司购买种子和除草剂,否则除草剂起不了作用。同样的问题也可能在需人造肥料的转基因作物上出现,这些转基因作物会取代传统的依靠有机肥的作物,后者在发展中国家是很普遍的,并且也有利于环境保护。生物技术在食品上的应用对发展中国家的农民也会造成许多困难。生物技术也会对人类的健康制造麻烦。近年来在英国已有这方面的报道。特别是当能引发人体过敏反应的基因转入农作物时,例如,坚果能引发人体过敏反应,若它的基因被导入其他作物,则有可能其他作物也会引起人体过敏。为了预防起见,转基因作物产品必须经免疫测定筛选后才能利用。
生物技术也可能引发环境问题。人们利用生物技术生产出抗旱、耐盐、抗病虫害作物同时,也导致生物多样性遭受严重破坏,甚至导致一些物种灭绝。这一结果是由于生物技术促进农作物向它原本不适应的地域扩张而造成的。生物技术同样加速土壤侵蚀和沙漠化。农业,尤其是耕作农业的扩张会增加除草剂、杀虫剂、人造肥料的使用,农业中不断投入的能源促进全球变暖。与此同时,氮素生物化学循环的改变也加剧了水体的富营养化,直接影响人类和动植物的生存。
1我国农业生物技术知识产权发展现状
1.1法律法规的建全与实施
20世纪末,知识产权的保护已经成为一种国际趋势。美国首先调整了知识产权战略,强化了知识产权保护,先后制订了加速专利诉讼审理、扩大专利保护的对象、促进技术的转让、强化海外市场的保护力度等法规。随后,英国、德国等面对国际科学技术与社会发展新形势,陆续制定出本国的知识产权发展战略。1997年以后,日本参照美国的一些做法,从司法、行政及对外政策等角度,制定了重视专利的相关政策,通过对专利法和审查标准的修订遏制了侵权行为,保护了尖端技术,并通过设立专利技术转让中介机构,极大地促进了大学及研究机构的技术转让进程。与此同时,世界发达国家对知识产权的保护日益重视。
为了更好地引进国外知识资源,保护我国知识产权,我国政府也作出了促进自主创新的知识产权发展战略,在法律,法规层面上健全了农业生物技术知识产权的保护工作。1985年颁布了《中华人民共和国专利法》,标志着我国知识产权保护工作正式起步。1993年对《专利法》进行了第一次修订,修订后的《专利法》补充了微生物、遗传物质发明和生物制品等发明同样可以获得知识产权保护,标志着我国开始将农业生物技术知识产权的保护纳入了法律保护之列。此后,我国于1994年加入了国际《专利合作条约》,于1995年正式成为《国际承认用于专利程序的微生物保存布达佩斯条约》成员国,表明了我国生物技术保护正式与国际接轨。这不仅有利于国外农业生物技术领域的发明人在我国申请并获得专利权保护,也有利于国内农业技术领域的发明在国际上获得保护,实现了农业科技的国际交流。随着我国在农业生物技术研究的快速发展,在具体组织实施农业生物技术保护工作层面上健全了一系列保护措施。国务院1993年颁布了《基因工程安全管理办法》,1996年7月农业部颁布了《农业生物基因工程安全管理实施办法》,并已陆续受理国内外一些转基因植物的安全性评价申请。2000年在联合国环境规划署和全球环境基金的支持下,我国制定了《中国国家生物安全框架》,提出了我国生物安全的政策体系、法规体系和能力建设的国家框架。2001年6月,国务院了《农业转基因生物安全管理条例》,接着农业部又了与之配套的《农业转基因生物安全评价管理办法》、《农业转基因生物进口安全管理办法》和《农业转基因生物标识管理办法》,并于2002年3月20日起正式实施。2008年6月5日,《国家知识产权战略纲要》正式,知识产权保护工作迈上战略新台阶。这表明我国已经基本形成了对农业生物技术的研究、开发以及基因资源的利用和保护等比较系统的法律保护框架。与此同时,我国建立了一系列的种质资源和微生物专用菌种保存中心,如农业部建立的的国家农作物种质资源保存中心、国家专利局建立的中国典型培养物保藏中心(CCTCC)、普通微生物保藏中心(CGMCC)等。迄今,在作物种质资源、动植物基因工程、农业微生物技术等方面的知识产权保护工作已经取得了显著成绩。
1.2技术创新研究与知识产权保护并举
技术创新与知识产权保护并举是当前开展农业生物技术研究的一项重要工作。国家不断加大“863”、“973”、“国家自然科学基金”、“植物转基因重大专项”等一系列科学研究项目的资助,使农业生物技术领域的研究取得了飞速发展。特别是随着我国植物转基因技术的成熟与应用,植物转基因科研创新取得了多项成果。如转基因棉花、水稻、小麦、大豆和玉米等作物的研究和技术突破;一系列农作物的抗虫、抗病、抗逆、高产和优质的转基因作物新品种的育成;建立了多种主要农作物的遗传转化技术体系等。在动物研究中,转基因猪、牛、羊等家畜的研究也取得了突出成果。RNAi、生物芯片等技术的开拓和应用进一步加速了农业生物技术自主创新的进程。在取得这些丰硕成果的同时,我国的知识产权保护意识有了进一步的增强,知识产权保护工作取得了显著成效,农业生物产业的国际竞争力有了明显提高。国家从战略高度上引导农业科研和农业知识产权的保护工作与国际先进技术同步、同向发展。一方面积极开展农业生物技术的知识产权保护,另一方面努力推动农业生物技术的发展。“十五”期间我国专利申请量逐年增加,年均增长率达22.8%;“十一五”期间,我国各级政府、企业和科技界的知识产权保护意识日益提高,预计发明专利申请总量将达到140万件。面对农业研究新成果的不断涌现,农业生物技术将在农业科技创中发挥着越来越大的作用。同时,与之对应的知识产权保护将显得更加意义重大。
2农业生物技术知识产权保护对农业科技创新的促进作用
科技创新是推动农业发展的重要动力,通过科技创新不断提升我国农业发展水平。在我国由传统农业向现代农业的转变进程中,知识产权保护对于提升我国农业国际竞争力,提高我国农业生物技术科研和产业水平将起到重大作用。
2.1农业生物技术知识产权保护是科技创新的有力保障
目前,在农业研究领域,现有的机制还没有把农业科技创新和农业科技创新者的利益有效结合,农业科研与产业机构中缺乏竞争机制。因此,造成了科研人员创造的知识价值得不到市场经济下有偿的回报,导致主动研发和创造的积极性受损,更多的科研能量得不到充分发挥。农业生物技术知识产权的法律保护,从法律层面上认定了农业科技创新是一种无形财产,使农业科技成果从无偿使用变为有偿的专利和专有技术,农业科技人员的科研劳动成果得到法律保障,从而使农业科技人员获得应有的经济回报。在知识经济时代,知识已成为一种具有商业价值,可以共享的资源。一系列行之有效的农业生物技术知识产权保护制度可以保证农业科技产品在免受侵权的情况下充分共享,可为农业科技创新提供有效的激励机制,促进农业科研人员在良性科研制度和环境下创造更多的知识价值。
2.2农业生物技术知识产权保护是促进农业综合实力提升的有效途径
农业生物技术的发展为解决当前制约我国传统农业生产中的难题发挥了重要作用,如转基因抗虫棉、转基因植酸酶玉米及转基因抗病水稻等开创了农业高新技术应用的一个新时代。据农业生物技术应用国际服务组织(ISAAA)近几年的全球生物技术及转基因作物商业化发展态势报告显示,转基因作物在经历十多年的产业化后,仍在不断取得新进展。以中国的转基因抗虫棉为例,拥有抗虫棉核心技术的单价和双价抗虫基因分别获得了2001年世界知识产权组织(WIPO)和中国知识产权组织(SIPO)颁发的中国专利金奖和2003年中国专利优秀奖,利用这一核心技术我国已培育出80多个适应不同棉区需要的抗虫棉品种,其市场份额的增长率连续9年超过10%,累计种植面积已达1484万h2,累计减少农药使用量25.5万t,培训棉农2000多万人次,为棉农增加收入超过1484亿元,受益农户累计超过3000万户,取得了巨大的经济和社会效益。事实证明,有效的农业生物技术专利保护措施对我国农业科研和生产水平提高,农业产值提升作用巨大。现代农业竞争的焦点集中在生物技术上,保护农业生物技术知识产权,将技术引进与科技创新有机结合,将科研成果在法律保障平台上有效转化,这有助于推进我国科研院所和高校的智力成果迅速变为国民经济发展的切实需求,也是促进我国生物科技进步和加快实现我国农业现代化的最佳选择。
2.3农业生物技术知识产权保护是农业可持续发展的坚实动力
农业可持续发展备受当今世界共同关注,20世纪80年代末,农业可持续发展的思想就已反映在一些主要国际组织的文件和报告中。我国在1994年了《中国21世纪议程——21世纪人口、环境与发展白皮书》,其中包括确立实施农业可持续发展的基本原则和措施。随着人口急剧增长,食品供需和全球气候变化矛盾的出现,全世界仍有很多国家粮食供给紧张。同时,自然环境的破坏导致了森林面积减少、土地沙化、水土流失及有限的耕地生产能力下降等现状,不仅影响当代人的生存,也影响子孙后代的发展,这就促使人们重新考虑农业未来发展的战略思路问题。利用生物技术为农业可持续发展开拓新的空间这是当今农业领域最重要的体现,而以生物技术为代表的农业高新技术对知识产权的保护工作提出了更新更高的要求。因此,我们必须增强农业生物技术知识产权管理与保护,加快农业生物技术知识产权立法工作,规范现有知识产权制度,积极发挥知识产权的作用,做好科研成果的合法有效转化、发明专利的高效应用、重点品牌的培育和保护等一系列系统性、战略性的工作,最终使得农业生物技术知识产权的保护与经济、科技和文化发展相协调,促进农业科技创新,提升农业综合实力,推动我国农业可持续发展。
3农业生物技术知识产权保护、利用与设计
在知识经济时代,知识已成为一种具有商业价值且可以共享的资源。国家可根据自身相关的条件和需求作出科学规划、策略。因此,笔者提出“农业生物技术知识产权保护、利用与设计”的概念,即:将知识产权保护贯穿于科研工作的全过程,落实到科研项目的开题、研发路线设计、关键技术突破以及成果评定等每个环节。如涉及粮食安全领域的小麦、玉米、水稻等主要粮食作物和棉花、油菜等主要经济作物品种的资源研究和转基因新品种培育上;农业病虫害与畜禽疫病的防治技术等方面的研究上,既要有领先的科研理念、技术创新,同时还要将知识产权的保护和利用渗透进去,旨在推动农业生物技术的综合发展。
3.1农业生物技术知识产权保护与日常的科研有效结合
“农业生物技术知识产权保护、利用与设计”就是要将知识产权保护贯穿于科研工作的整个过程,在科研立项、研发设计、技术突破等各个环节充分联系和体现。首先,要确立战略目标。在立项时就要树立知识产权保护意识,重视专利查询和文献资料的查新,真正做到思路开阔,立项质量高和研发目标准确,避免技术侵权或低效研究。其次,要在项目实施过程中提升知识产权管理水平。在项目开发过程中建立目标考核制度,并对专利的维护和使用进行规划,同时将专利申请成果作为科研考核指标。最后,项目结束后要结合具体情况,适时、适当地选择知识产权保护方式,使科技成果及时形成知识产权。对尚未申请专利或尚未得到专利授权的科技成果,应注意保密,以备后续研究。除此以外,还要科学判断国内外未来农业生物技术及其产业化发展趋势,优先确立与国计民生相关的技术领域作为发展重点,比如生物制药与基因治疗产品、生物农业与食品加工、海洋生物资源开发利用、生物防治技术及防治药物开发、环境生物治理技术等等。
3.2农业生物技术知识产权管理和创新激励
“农业生物技术知识产权保护、利用与设计”就是为了充分、有效、合理地发挥专利制度对自主知识产权的保障和激励作用。一是要建立一套行之有效的激励机制,将一系列有效措施和激励政策渗透到科研工作的每个环节。知识产权管理已成为促进自主创新、提高市场竞争力的重要手段之一,因此要强化农业生物技术知识产权管理。二是要进一步简化专利申请和授权的程序,加快审批、授权的速度,使申请人的合法权益得到及时的保护,以提高申请人进一步研发的信心和积极性。三是要激励创新,进一步细化和完善奖励办法,对重要发明专利的发明人可破格评聘相应的专业技术职务,推荐申报各级荣誉称号等。四是要积极创造有利于科研人员创新的科研环境,逐步建立以知识产权为导向的内部激励机制,将知识产权拥有量、知识产权运用、管理及保护状况作为科技资金资助、科技进步奖评审的主要依据。
3.3加强国际农业生物技术知识产权保护经验的研究
“农业生物技术知识产权保护、利用与设计”还需要不断强化国际间农业生物技术知识产权的交流与合作,重视对农业生物技术知识产权保护国际规则的制定、调整以及发展趋势的研究。积极参与农业知识产权保护国际规则的变革和发展进程,共享各国农业科技进步带来全球资源的同时,也要主张我国应有的权益,维护国家的长远利益。首先,我国是发展中国家,我们必须谨慎地对农业知识产权的保护范围和保护水平作出决策,国内立法应当以维护本国利益为原则,遵循我国所加入的国际条约的最低要求,在此基础上制定有利于我国的农业知识产权制度。应当谨慎地对待高新农业知识产权国际条约的立法保护,对于像农业遗传资源这样的我国的优势领域,则应当加强立法保护;其次,改革现有不合理的农业科研管理体系,建立以提高自主知识产权为主的农业科研管理体系。长期以来,我国农业科研人员的工作过程大都是按照“科研立项完成验收鉴定报奖”这样的程序开展的,没有把知识产权作为科研工作的重要目标之一。因此有必要重新确定农业科研工作的目标,将农业科研成果与自主知识产权相结合;再次,要学习、参考、借鉴国外经验,建立技术转让中介机构制度,促进高校和科研单位专利的顺利转让,得技术专利的形成及转让更加便利、快捷;最后,要加强保护措施。随着农业生物技术的日趋发展,国际交流与合作愈来愈频繁,但相应的保护措施也要加强,因为谁占据了专利权谁就抢先登上了至高点,由此带来的潜在经济价值是非常巨大的。因此,不断的跟踪有关国家的制度及执行情况,调整、制定我国相应的对策。既要防止海外知识产权对我国农业生物产业造成的侵害和影响,也不能因为苛刻的保护政策妨碍了积极的科技引进与交流;在加强与有关国家在法制建设及执行等方面交流的同时,也要不断促进科研产业单位和企业在海外专利的取得及行使;积极参与国际间专利合作条约的修订、各国专利制度间的协调、先行技术调查结果及审查结果的相互共享等。
4结语
[关键词]农业生物技术 教学实践 课程教学
[中图分类号] G642 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437(2013)08-0059-02
为应对生物技术在农业领域的应用现状和未来发展趋势,新疆石河子大学农学专业于2008年开设了农业生物技术课程,并将这门课程作为农学专业的专业基础课,该课程从多视角向学生系统、科学、通俗地讲述现代农业生物技术的有关概念、原理、研究方法和技术,应用情况和前景,存在的问题以及解决的思路和途径等,通过学习能够让学生紧跟时代步伐,为将来深造和独立从事生物技术领域的科技工作奠定基础。笔者结合自身的教学经验,从学生学的角度,老师教的角度,以及今后对该课程改进的思路进行探讨。
一、学生对农业生物技术的认识
(一)兴趣浓厚
学生对于生物技术的兴趣十分浓厚,对于抗虫棉、转基因食品等已经植根于人们生活中的现代生物技术产物有所了解,对于生物技术在农业领域的应用充满好奇和憧憬,这些内容激发了他们浓厚的学习兴趣,迫切想了解和掌握现代生物技术的相关理论知识。
(二)没有信心,认为太“难”
学生普遍认为,现代生物技术是高新技术,是科学家所从事的科学课题,高深而神秘,离自身太遥远。尽管他们已经接触过一些相关的理论知识,但对于DNA这些肉眼难以观察到的事物,人类如何对其进行改造,难以理解。所以一旦老师提出新名词,他们既觉得新鲜又有几分畏惧,担心自己不能理解这些知识。
二、笔者教农业生物技术的感受
(一)授课内容要精炼
生物技术课程是一门多学科综合的课程,涉及诸多方面的知识,有许多理论和技术无法包容在这门课程中,很难做到面面俱全。笔者所授的这门课程包括40课时理论教学和8课时实验教学,理论教学内容主要讲授基因工程和细胞工程的基本理论知识及其在农业领域的应用与展望。让学生多掌握知识的想法是好的,但内容过多、过细并不适合这门课程,多而细的内容只能使他们感到力不从心,脑子里的知识搅和在一起,不能很好地消化理解。讲解的过程也要精炼,如有的书将基因工程的内容用六个字进行概括:“分、切、接、转、筛、表”,短小的六个字,每个字中均包含了丰富的理论知识。只要理解了每个字的含义,就等于掌握了基因工程的基本内容。这种内容的提炼可以使学生从思想上抛掉“难”的包袱,有一种原来如此的释然。
(二)把握好讲授的深度
由于生物技术发展迅猛,各种新知识和新技术层出不穷,授课时要把握好深度,对于缺乏实践操作的学生而言,讲授得过深等于增加疑惑。如讲授DNA分子的切割和连接时,切割DNA的限制性内切酶常被称为“DNA的剪刀”,连接DNA的连接酶常被称为“DNA的胶水”,形象的比喻清晰地解释了两种酶的功能。另外,教材中介绍了多种限制酶和修饰酶,这时要重点教授几种常用的酶类,其他酶类一带而过,或不讲授,让学生阅读课外书籍寻找答案。
(三)教学手段要丰富
生物技术在农业领域的应用给我们带来了诸多惊喜和希望,相比之下,理论知识却显得乏味枯燥,有些甚至比较难懂,因此教学手段一定要丰富,使教学过程变得生动、直观、易于理解,激发学生的学习兴趣。
幻灯片的制作要精美,少一些文字,多一些图片,如“核移植技术”,对于学生来说是个新名词。该技术在植物中应用较少,在动物中的应用却很广泛,克隆羊“多莉”可谓人尽皆知,而它正是主要通过这种技术来获得的。通过讲解克隆羊多莉诞生的技术路线,不但能够激发学生的学习兴趣,还可以使学生较好地理解什么是“核移植技术”、克隆动物,甚至克隆人产生的原理。
看flas和电影是学生最喜欢的教学环节,再枯燥难懂的理论知识,通过这样的教学手段播放出来也会对他们具有巨大的吸引力。如今网络上有很多生物技术的相关影像,这些事物完全可以为我们所利用,创造出生动、活泼的教学气氛。如细胞工程中的种苗快繁一节,通过理论知识的讲解结合一段网络种苗快繁的视频,能够帮助学生很好地消化、理解基本的理论知识。
(四)紧密结合实验教学
农业生物技术是一门实践性较强的课程,抽象的理论知识增加了学生理解的难度,而真实的实验操作可以引起学生的兴趣,培养学生的科学思维、动手能力和创新意识,因此我们应结合实验进行教学。该课程仅包含了8课时的实验教学,课时较少,植物生物技术实验具有连续性、时间长的特点,所以我们选择了比较实用、常用的实验,包括DNA的提取和转化、DNA的PCR扩增、培养基的配置、外植体的消毒和种植操作,这些实验的开设可帮助学生巩固课堂中学到的理论知识,并加深对这些知识的理解。
(五)把握学科前沿,多充实自己,提高自我素养
生物技术的发展日新月异,仅讲授教材很难跟上其发展速度。我们需要在教学过程中,阅读大量的书籍、文献,把握学科前沿,及时了解生物技术发展动态及相关数据,总结出某一理论、某一技术或某一现状全面的知识,然后讲授给学生。如在讲授种植转基因作物的国家、种植面积、所涉及的作物及转化的基因时,需在网络上搜索最新的数据,使学生准确地把握转基因作物的种植现状;讲授转基因生物安全性争论时,应补充列举最近发生的事件,如2012年我国湖南衡阳小学生疑被喂食转基因大米的事件。通过这种方式,不仅可以传授学生最新的知识,还能不断地充实自己,提高自己的业务素养。
三、生物技术课程教学的改革
(一)需自编教材
该课程适合本科教学的教材较少,内容较为全面的教材价格昂贵,而价格合适的教材内容粗略。因此,需要申请立项,编制一本适合的教材。该教材主要包括基因工程和细胞工程方面的基础知识和在农业领域的应用,在内容上要体现基础性和前瞻性,既能使学生充分地掌握基本知识,又能了解该领域的前沿及发展前景。该教材还要兼顾基础理论与实际操作的统一,相应的章节编写对应的实验操作,使学生能够很好地将理论与实践相结合。在使用的过程中不断完善,编制出一本实用的教材。
(二)提前开设课程
农业生物技术课程开设对象是农学专业大四的学生,是较晚开设的少数专业基础课之一。学生在大四学年比较繁忙,他们的关注点会发生转移,由前3个学年刻苦学习争取奖学金,转移至研究生升学考试和找工作上。尽管大部分学生能够在课程上认真听讲,但仍存在部分学生在课堂上复习升学考试的相关内容,少数学生请假参加工作面试等问题,这些情况将直接影响教师的授课效果和学生的学习效果,因此需提前开设该课程。
(三)加强实验教学
通过生物技术实验教学环节,能够促进学生对课堂理论知识的理解。但由于生物技术实验所用的仪器、试剂和耗材均较为昂贵,如PCR仪、工具酶、移液器等,因此实验教学成本较高,导致教学内容较少,严重制约了学生将生物技术知识运用到工作实践的能力的培养。笔者认为,加强实验教学可从以下几个方面着手。第一,可以适当地增加实验教学的学时,增加实验内容。第二,可以将实验操作和多媒体教学相结合,对于时间长和较复杂的实验,通过播放幻灯片和录像辅助教学,在观看过程中对学生详细讲述整个实验流程,学生有疑问可反复观看录像,和老师一起探讨并及时解决疑问。这种实验教学方法不仅能够节能降耗,还能有效地利用实验室现有的各种资源,在有限的时间内使学生掌握更多的知识和技能。第三,新疆石河子大学农学专业所在学科有较好的科研平台,拥有宽敞的实验室和完备的仪器设备,是教师和研究生从事农业生物技术领域相关研究的理想场所,许多重大课题都是通过这个平台来完成的,但参与这些课题的均是农学专业的博士、硕士研究生,本科生少有机会参与这些课题。组织本科生参观研究生实验平台,向他们介绍相关课题的研究现状和意义,以及各种先进仪器的用途和操作流程,能使学生接触到本学科的前沿,激发学习兴趣,弥补实验内容少的不足,达到良好的教学效果。
[ 参 考 文 献 ]
[1] 吕虎.现代生物技术导论[M].北京:科学出版社,2005.
[2] 瞿礼嘉,顾红雅,胡苹,陈章良.现代生物技术导论[M].北京:高等教育出版社;德国:施普林格出版社,2002.
[3] 薛金爱.浅析《生物技术概论》的教学实践[J].山西农业大学学报,2006,26(6):224-225.