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关键词:生物技术;发展;生物教育;创新
中图分类号:G633.91文献标识码: A 文章编号:
前言
随着我国教育体制的改革与完善,在生物教学中注重对学生动手能力、实践能力的培养, 注重对学生复合能力、适应能力和创新能力的培养, 是生物教学追求的总目标。然而, 目前生物学教学仍然处于“强调学习结果, 忽视探索问题; 以阅读科学代替了做科学; 一味要求学生独立思考, 不鼓励学生研究问题和讨论结果”等教学状况。生物技术是以生物体系和生物工程原理来生产生物产品, 提供社会服务的综合性生物科学技术, 是由多学科交叉形成的理论与实践并重, 以细胞工程、酶工程、发酵工程和基因工程等技术体系为主的新兴学科。它的发展已经对人类生活产生了重大的影响, 其理论和技术并重的学科体系, 给生物学教育创新以及课程结构、教学内容和教学方法等方面提供了良好的素材, 并奠定了坚实的基础。
1.1 生物技术的概念与分类
什么是生物技术? 从字面上来说可解释为在分子、细胞水平上定向操纵或改造生物体的技术。但这个概念的外延很容易被人为地扩大, 即认为“生物技术”可方便地用于对所有利用生物体本身、代谢产物及功能等技术的泛指, 只不过是操作的物质层次不同。
对于生物技术的分类, 在学术界存在着两种观点: ①按照生物学科发展的大致历程, 把生物技术也分为传统生物技术、近代生物技术和现代生物技术; ② 从产业发展的角度, 把 20 世纪 70 年代以前包括有机溶剂、维生素、工业用酶制剂和抗生素等在内的老工业, 称为“传统生物技术”; 而把 DNA 重组和单克隆抗体两大技术建立以后的工业, 称为“现代生物技术”。显然, 生物技术的发展与科学和技术的发展是同步的, 与生物学科的发展更是密不可分。现代生物技术是在传统生物技术基础上发展起来的, 包括基因工程、酶工程、细胞工程、发酵工程和蛋白质工程等, 它们是互相联系、互相渗透的, 其中以基因工程技术为核心。
1.2 生物技术的发展
1.2.1 传统生物技术阶段。传统生物技术是指 19 世纪末到20 世纪 30 年代前, 以发酵产品为主干的工业微生物技术体系。这一时期的生物技术主要是通过微生物的初级发酵来生产食品, 其应用仅仅局限在化学工程和微生物工程的领域, 通过对粗材料进行加工、发酵和转化来生产纯化人们需要的产品, 如乳酸、酒精、面包酵母、柠檬酸和蛋白酶等。
1.2.2 近代生物技术阶段。近代生物技术是以 20 世纪 40年代抗菌素的提取, 50 年代氨基酸的发酵到 60 年代酶制剂工程为线索, 仍以微生物发酵技术为技术特征的。这一时期抗生素工业、氨基酸发酵和酶制剂工程相继得到发展, 细胞工程相关技术日臻完善, 但从技术特征上看还不具备高新技术诸要素, 因此只能被视为近代生物技术。
1.2.3 现代生物技术阶段。现代生物技术以 20 世纪 70 年代 DNA 重组技术的建立为标志, 以世界上第一家生物技术( Genetech, 遗传技术) 公司的诞生( 1976) 年为纪元。此后, 越来越多的科学家投身于分子生物学研究领域, 并取得了许多重大的进展。至此, 以基因工程为核心的技术上的革命带动了现酵工程、酶工程、细胞工程以及蛋白质工程的发展, 形成了具有划时代意义和战略价值的现代生物技术。
2、生物技术发展与生物教育创新
随着基因操作技术不断完善、基因工程药物和疫苗研究与开发突飞猛进、转基因植物和动物取得重大突破, 阐明生物体基因组及基因编码蛋白质的结构与功能成为当今生命科学发展的一个主流方向, 生物技术将在人类生活中扮演更为重要的角色。为了鼓励和推动生物技术的发展, 许多国家制订和采取了一系列政策及措施。如为了保持生物技术的领先地位, 刺激生物技术产业快速发展, 美国食品和药物管理局在 1995 年底决定放宽对生物技术公司的限制,对用生物技术方法生产出来的药品与传统药品一视同仁;日本提出了“生物技术立国”的战略思想, 政府从一开始就介入了生物技术的组织与协调, 建立了“产、学、研”三位一体的联合研究与开发体制; 英国政府发表了“生物技术制胜2005 年的预案和展望”报告; 新加坡设立了“生命科学部长委员会”, 制定了 5 年跻身生物技术顶尖行列的计划。这些重大举措显现了外国政府欲抢占生物产业制高点的魄力和决心。我国也将生物技术摆在了重要的位置, 在国家“863”和“973”计划、“攀登计划”、国家自然科学基金和国家政策计划中也已将生物技术方面的项目列为重大项目, 以此推动生物技术的蓬勃发展。
生物教育创新是一个系统工程, 包括课程标准、课程目标、课程结构、课程教学和评价创新等内容。对基层生物学教育工作者而言, 生物教育的创新, 重要的就是要把生物教学从“以破坏学生形成一些重要的思维能力为代价的死记硬背”的教学状况中解脱出来, 重视“科学探索过程”的教学, 它反映了科学家获得知识的思维方式和使用方法, 是学生享用终身的财富。2001 年新颁布的《生物课程标准》“,以学科体系、学生需要、社会发展”为结合点选择课程内容, 以“人与生物圈”为框架构建课程体系, 以“提高学生的科学素养”为宗旨定位学科价值, 以“科学探究”为策略改变学生的学习方式, 以“科学、技术、社会”为切入点体现课程回归生活, 以“渗透人文理念”培养学生的情感态度和价值观, 以“开发与利用课程资源”为手段实现课程目标。在全国范围内全面实施新大纲、新教材, 在原有基础上充实了许多现代生物科学知识。如新大纲在必修课部分新增了生物科学新进展, 细胞分化与衰老、细胞癌变、人类的遗传病与优生、环境与人体健康、绿色食品等内容; 选修课部分介绍了营养与健康、人体两大免疫机制、生物固氮、发酵工程、细胞工程、酶工程、基因的结构和基因表达调控等内容。当然, 这些具体内容和表述方式上的改进, 给广大教师教学过程的创新奠定了一定的基础, 也在教学实践中取得了一些成效, 推进了生物学教育改革的进程。
3、生物技术的发展推进生物教育改革
生物技术是当今迅速发展的高新技术, 是 21 世纪最具有发展潜力的新兴产业, 它涵盖了基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程和生物化学工程。其中基因工程发展迅猛,已经成为生物科学领域最有生命力、最引人注目的前沿科学, 生物技术已被广泛应用于食品、医药、农业、化工、环保等工业部门, 且随着对生物分子认识水平和改造生物遗传物质手段的提高, 生物技术必将为有效解决长期困扰人类的粮食短缺、疑难病症、能源危机、环境污染等问题带来美好的前景。
生物技术又将成为21 世纪科学技术的主流。这不仅因为它所研究与开发的对象是可以再生的生物资源, 而且还因为它对当今人类面临的人口和食物、能源和资源以及环境和健康等迫切需要解决的问题发挥重要的作用。现代生物学发展的新技术、新成就, 特别是与人类生活息息相关的技术落实到学生的课程和教材中去, 使其成为培养学生的基本素材。20 世纪末, 国外一些专家认为: 随着科学和技术的飞速发展, 公众的科学素养比以前任何时候都显得重要。因而, 加强生物技术教育, 培养公民的科学素养是生物教育发展的必然趋势。
结语
总之, 人类伴随着生物技术发展, 亲身感受着生物技术给我们带来的生活质量的提高, 关注生物学领域学科发展的动向, 并能及时恰当地体现在生物教育中, 特别是体现在课程建设、教学内容改革、学生技能培养等诸方面, 并逐渐改变“重结论、轻过程”的教学局面, 是生物技术发展和生物教育创新永恒的主题。
参考文献:
1.1地方医学院校生物技术专业毕业生就业率不高
生物技术专业近十年由于办学规模迅速扩大,导致该专业毕业生明显供大于求,学生就业压力年年加大。在地方医学院校生物技术专业就业问题仍然是亟须解决的问题,一般每年除了大约30%-50%的毕业生考取研究生外,其他毕业生的就业往往趋向于散发状态。而且一般性生物技术企业多是参加大型综合性院校的就业招聘会,而不参加医学类就业市场,生物技术医药类企业多数是名为招聘生物技术专业,实则招收医学类、药学类学生,更是加剧了医学院校生物技术专业就业形势的恶化。根据对我校生物技术专业近三年的调查,生物技术专业的本科生毕业后直接就业从事生物技术产业的学生比例较低,大部分学生从事的行业与生物技术关系不大。因此,考取研究生也成为该专业大多数学生的首要选择,学校和专业教师也往往鼓励学生考研,从而使地方医学院校生物技术专业本科“培养医药生物技术产业的应用型人才,服务于地方医药生物经济发展的办学目标”大大打了折扣,变相地转变研究生教育的预科培养。根据对我校生物技术专业大学四年级学生近三年的调查,表明大约有80%以上的学生将考取研究生作为其毕业时的首选,甚至毕业后仍有不少没有考取研究生的毕业生又重新加入再考研的队伍中。由此可见地方医学院校生物技术专业毕业生在本专业领域内就业形势的严峻性。
1.2生物技术专业就业形势严峻带来的后续问题
就业形势的差强人意带来连续的负面影响,从而造成高考招生时,考生在填报志愿时不青睐生物技术专业,这种现象在地方医学院校生物技术专业尤为普遍。该专业的第一志愿录取率近几年一直不高,而这种现象又会影响到学校的整体发展部署,在资源配置、师资力量的引进与培养、实践教学资源等方面不向生物技术专业倾斜。同时由于第一志愿录取率低,大部分生源需要从其他报考专业调剂,又造成了生物技术专业学生良莠不齐的现象,调剂到生物技术专业的学生往往感到没有进入自己喜欢的专业学习,从心理上对生物技术专业认同感较差。这些调剂的学生中大部分处于被动学习的状态,极大地影响了整个专业的学习风气,从而使专业的发展极其被动。
2医学院校生物技术专业发展的对策
现代生物技术从诞生开始就显现出其巨大的应用价值和商业前景,并被迅速、广泛地应用于医药、农业、能源和环境保护等领域,直接促成了生物经济产业的发展。2013年我国生物医药制造业实现产值
2.1万亿元,展现出巨大的发展潜力
医药生物技术将是我国生物技术及产业发展的重要研究和开发领域,如何在医学院校做好做强生物技术专业显得尤为重要。
2.1发挥医学院校的医学教学资源优势
地方医学院校一般都有多年的办学历史,优势专业往往集中在医药专业,如临床医学专业、口腔医学专业、中医学专业和药学等专业,而这是其他类型高校所不具备的资源优势。我校生物技术专业充分挖掘医药学科的基础优势,结合目前社会对医药生物技术人才的需求,在生物技术专业构建了完整系统的“生物医药复合型”人才培养体系,在专业计划与课程设置方面,充分体现生物、医药之间的交叉融合特点,除让学生学好生物基础平台课程外,在专业课程设置方面,分别安排一定比例的医学和药学有关的医药类板块,建立生物技术知识为主、医学和药学知识为辅、理论和实践密切联系的课程体系,为实现“培养医药生物技术产业的应用型人才,服务于地方医药生物经济发展的办学目标”奠定坚实的基础。
2.2加强产学研结合,与医药生物技术企业联合办学
产学研是相互耦合、相互促进的,生物技术专业作为应用型专业,培养的人才不但需要掌握一定的理论知识、创新的思维,还要有娴熟的操作技能。建立产学研一体的培养体系,将极大地提升学生的培养质量。优秀的医药生物技术企业往往站在医药生物技术科技发展的前沿,往往洞悉生物技术发展趋势。因此充分挖掘办学驻地或者临近区域的医药生物技术企业资源和相关科研院所,加强合作,资源共享,实现产学研的密切结合,让医药生物技术企业和科研院所参与生物技术专业人才培养方案的制定中,融入他们对人才培养和需求的理念,有助于培养与现代医药生物技术企业相接轨的应用型人才。我校生物技术专业积极走出去,同山东省烟台市威海市的生物医药企业合作,构建产学研平台,为学生的实践教学提供了强有力的保障。
2.3注重“双师型”教师的培养
根据生物技术专业的具体规模,我校生物技术专业分别从生物技术企业和生物技术专业专职教师中选拔一定数量的教师,通过互派方式,培养为“双师型”教师。这部分教师既熟悉教育教学规律,又熟悉生物技术企业的运行机制和生产操作平台,他们是校企合作的桥梁和纽带,是实现培养实用型医药生物技术人才的重要参与者。熟悉生物技术企业的发展,能及时掌握生物技术企业中生物技术应用的实际状况,就会为人才培养体系的更新提出更合理的建议,深谙教育教学规律就能更好的在校企合作中建立更为切合实际的实践教学模式,从而为培养应用型医药生物技术人才奠定坚实的基础。
2.4及时更新课程体系,与社会发展接轨
卓越有效的课程体系是培养优秀人才的基础,要根据专业人才培养要求,及时抓住社会对医药生物技术人才的需求特点,进行统筹考虑、系统设计,使教学各环节前后衔接,形成相对稳定的理论知识授课体系,并将国际上关于生物技术的新进展融入教学体系中;紧跟生物医药企业对医药生物技术人才需求的方向,建立科学合理的、灵活的实践教学体系,保证实践教学的及时更新。在已有的大学生科技创新计划、综合性与设计性实验等措施的基础上,加强与医药生物技术企业或医药研究所(公司)联合,提高实践教学的比例,逐步对部分实验教学内容采用校企联合模式组织教学,在企业进行的教学过程由企业技术人员和专业教师共同完成,进一步提高学生的科技创新能力与应用能力。
2.5根据学生对本专业的认同感
分类培养我校药学院生物技术专业积极根据学生的学习态度和对生物技术专业的喜爱程度,进行分类培养,通过有类别的引导,培养他们成为生物技术产业中不同层次的人才。例如,热爱生物技术科学、愿意从事科学研究的学生往往理论知识扎实,要及时把这部分学生引入教师的科研中,使其不仅拥有扎实的理论基础,更有娴熟的实验操作技能和一定的科研思维,为以后的进一步深造打下坚实的基础,引导他们考取研究生,培养成为生物技术的高层次研发人才。近三年,我校药学院积极在生物技术专业中积极开展大学生早接触科研活动,取得了极好的效果。经过统计,从大学二年级开始每个年级基本保持有30%以上的学生能积极主动地联系专业教师,课余时间跟随专业教师从事科学研究,对学生的动手能力和创新思维都起到了很好的培养,参加的山东省大学生科技创新和山东省医药生物技术大学生实验技能大赛都取得了较好的成绩。而其他对生物技术不是非常喜欢的学生甚至厌恶的学生,要引导他们认清社会发展趋势和就业难度,使其树立正确的就业观念,在产学研平台中的医药生物技术企业中及早进行实践锻炼,把所学知识与医药生物技术企业的实际生产相结合,使他们一毕业就能有娴熟的与现代医药生物技术企业相对接的操作技能,在企业中成为优秀的技术人才。
3展望
(杭州市食品有限公司浙江杭州310003)
摘要:随着社会经济的发展,人民群众对生活质量的要求越来越高,这其中也包括对食品质量安全的要求。然而,国内近年来频频曝光的食品安全事件却逐渐令大众担忧食品的质量安全。提高食品质量安全检测标准,有效运用生物技术来改善食品市场现状是解决之道。本文基于我国食品检测现状,从生物技术在食品检测中的有效运用出发,为食品检测技术的不断提升提出意见。
关键词 :食品检测;生物技术;生物技术
中图分类号:TS207.4
我国经济的快速发展,使得人民的生活水平越来越高,大众对食品安全问题的重视程度不断提升,有效的食品检测技术越来越被重视。食品安全检测中,传统的化学检测方法虽然成熟,但应对越来越繁杂的食品种类渐渐显得无力。生物技术的有效运用是提升食品检测效率的有效途径。
1 食品检测的重要性
食品是社会大众的生活必需品,保障安全的食品质量和稳定的食品供给市政府部门工作的主要职能。我国的国情决定了我国对于食品的需求不断提升,食品生产厂家也是参差不齐。在这样的背景下,食品检测成了食品质量的标杆,政府也越来越重视食品检测。
在另一个层面上,食品检测是制裁不良食品生产商的有效手段,只有建立起完善的食品检测制度,设立国家化标准的食品检测参考指标,并不断地将生物技术等高科技技术运用到食品检测中,才能使我国的食品生产业不断提升。
2 食品检测中的主要生物技术
2.1 基因探针技术
2.1.1 基因探针技术运作原理
基因探针技术是传统的生物技术之一,在科学研究的各个领域有着广泛的应用。基因探针技术的本质是利用分子杂交,以基因序列的碱基排列组合为理论基础,设定好基因探针的基因序列以检测食品样本中是否含有对人体健康有害的物质。
2.1.2 基因探针技术的有效运用
与传统的微生物检测方法相比,基因探针检测技术的优势在于,它可以排查到更加微小的食品安全隐患,而且特异性非常强,灵敏度也比较高。基因探针检测技术的主要不足之处在于,检测成本非常高,如果大量运用基因探针技术来进行食品安全检测,将会大大增加食品检测的成本。开发廉价的基因探针技术是有效运用生物技术检测食品安全的关键。
2.2 PCR扩增技术
2.2.1 PCR 扩增技术在食品检测中的运用
PCR 扩增技术的全称为聚合酶链扩增反应技术[1],此技术的研究理论在20世纪70年代被公开后,迅速应用到实践中,并且近些年来在生物科学领域有着越来越重要的地位。其主要的原理就是利用PCR 扩增仪对核算序列进行批量扩增。在扩增时,双链DNA打开,模版链迅速扩增为新的DNA序列。
在食品检测中,PCR技术主要用于目的片段的扩增和提取,从而使样本的可信度提升,增大到满足食品检测所需求的量。有了此技术的支持,食品检测过程中的样本片段得以保存,检验结果更加科学。
2.2.2 PCR技术的有效运用
PCR技术的主要问题在于,对技术操作人员的要求很高,技术含量较大。在这样的背景下,提升食品检测工作人员的素质是解决之道。食品检测人员不仅需要学习食品科技方面的知识,掌握生物技术的操作也是很有必要的。
2.3 生物传感器技术
生物传感器技术在食品检测中的应用比较成熟,主要有两个方面的作用,其一是检测鱼肉、牛羊肉等肉类食品的新鲜度,其二是来检测食品的口味。生物传感器技术在食品检测中的主要工作原理是放大被检测样品本身的关键信号,让传感器能够识别并进行判断。生物传感器技术在食品检测的历史上运用比较悠久,工作人员的经验也比较丰富[2],是一种有效并且成熟的食品检测方法。
2.4 基因芯片技术
基因芯片技术在食品检测中的应该用过程是,将DNA 序列扩增后,集中置于基因芯片的表面,然后用荧光标记某些特定的基因序列,通过扫描仪器的工作来确定待检测的样品中是否含有不良的基因,以进一步确认食品的质量是否合格。在这个检测过程中,基因芯片的制作和确认是核心。基因芯片检测技术的操作并不复杂,并且对于真菌等DNA序列特殊的物质更加敏感,对于排查食品安全隐患意义重大。
3 检测食品安全成分分析
食品是由不同的物质组成的,检测食品的成分组成可以对食品安全指标进行排查和分析,也可以有效检测食品的品质。根据有关文献和经验表明,对于食品的成分检测,主要是分为以下几个方面。首先,是对食品中腐败物质的检验,尤其是新鲜的食材,或者是保质期较为短暂的食品。检测食品中的腐败物质可以知道食品是否符合食用标准,是否能够流向市场。其次是对于食品的气味检验,食品的气味源于食品的物质组成[3],大部分有害物质具有特殊气味,可以被检测出来。有害物质可能会在食品的生产过程中残存在食品上,对于消费者来说是一种伤害。食品成分的分析可以在某种程度上避免这种类型的伤害。最后是转基因因素的排查。近年来,随着国家对生物技术的重视,转基因技术的研究成果日新月异,相关使用标准却存在很多不足。转基因的生物对于环境和人类健康来说都存在着未知的隐患,只有对转基因食品进行合理的控制,才能将隐患排除。在食品检测中,对于转基因物质的检测主要是利用生物技术来实现。生物技术在食品检测中有效运用,能够科学排查出转基因因素,做到转基因产品始终在人类的控制范围之内,对转基因技术的运用进行限制。
4 结论
综上所述,食品检测越来越被人们所重视,因为人们已经不满足于温饱的基本生活条件,而是追求更高的生活标准。食品检测对于社会大众,特别是对于老人和儿童等容易受到外界伤害的社会群体意义重大,可以说是保护此类人群的一道屏障。在这样的背景下,生物技术凭借其自身的优势,在检测食品样本中腐败菌、病原菌和毒素等威胁因素时,逐渐被证明出具有针对性强、灵敏度高、便捷和高效等特点。生物技术的不断开发让生物技术的运用面临空前的繁荣,也承受着空前的压力。对于食品检测这个领域,生物技术的应用开启了食品检测的高效进程。如何有效地运用生物技术进行食品检测,以及开发新的生物技术运用到食品检测中,仍然需要进一步研究。
参考文献:
[1]吴昊.在食品检测中现代技术的全面运用[J].黑龙江科技信息. 2014(01)
关键词:园艺生物技术;发展现状;对策
中国分类号:F307.13 文献标识码:A
(一)生物技术的内容
所谓的生物技术,亦称为生物工程,它是一门综合性的、新兴的学科。生物技术是指人们在现代生命科学的基础上,与其他基础科学原理相结合,采用科学技术方法并按照预先的设计,来加工生物原料或是改造生物体,来提品为人类服务以满足需求,它主要包括细胞工程、基因工程、发酵工程和酶工程。作为工程技术与现代生物科学相结合的产物,生物技术如今已被广泛应用。
(二)生物技术在园艺方面的应用及意义
随着我国园艺市场的不断发展,园艺植物育种也渐渐向高新技术领域发展,在传统园艺育种技术的基础上,现代生物技术也融入其中,它以细胞工程技术和基因工程技术为核心,将基因分离克隆与转化、分子标记辅助育种选择、花粉花药培育以及原生质体融合等新型育种技术应用于现代园艺中,极大地推动了园艺业的可持续发展。
生物技术能够改良作物品质,提高作物产量
植物基因工程技术已可克隆出参与光合作用的基因,保证了作物产量的提高。利用生物技术,既可以通过基因转移来增加园艺作物器官中必需氨基酸或蛋白质的含量,又可以通过将十八烯酸ACP脱氢酶基因反向导入等技术来改变作物中油脂的某一成分的含量,还能够采用反义基因技术等手段改变支链淀粉和支链淀粉的比例以提高淀粉的质量与含量。
2。生物技术可以提高园艺作物的抗性
(1)抗虫。以基因工程为核心的生物技术,已研究出淀粉酶抑制剂基因、蛋白酶抑制剂基因、植物凝集素基因以及几丁质酶基因等多种抗虫基因,并将这些抗虫基因导入园艺作物中,极大地提高了园艺作物的抗虫性。
(2)抗病毒。生物技术提出了多条技术路线,包括导入病毒外壳蛋白基因、反义RNA技术、病毒的复制酶技术、病毒卫星RNA、中和抗体法等。其中导入病毒外壳蛋白基因技术是目前最为成熟的抗病毒技术,对园艺作物的抗病毒工作产生深远意义。
(3)抗寒。园艺生物技术能够将高不饱和脂肪酸的甘油—3—磷脂转移酶的基因导入植物而培育出具有高抗寒能力的转基因作物,还利用鱼抗冻蛋白和基因以提高抗寒性。
(4)抗药性。生物技术利用基因工程和细胞工程,通过把靶酶基因导入作物细胞等手段,培育出抗除草剂的转基因作物,极大地提高了园艺作物的抗药性。
园艺生物技术的发展现状及问题
园艺生物技术的应用,使得园艺业获得了飞速的发展,带来了巨大的经济和生态效益,然而,园艺生物技术的发展现状仍存在一些问题,具体有:
转基因园艺作物的发展存在污染环境、破坏生态系统和基因污染的隐患。
利用生物技术培育出抗药、抗病虫害、抗旱耐盐园艺作物的同时,生物多样性也面临着遭受破坏的风险,甚至影响物种的平衡,转基因作物的生长可能会与其他非转基因作物的生长相排斥,且非自然选择所得的性状极易导致自然界的生态系统失衡。另外,园艺生物技术可能会带来基因污染的问题。转基因园艺作物中的外源基因,尤其是抗逆基因一旦被野生植物所污染,将会导致“超级杂草”的泛滥,不仅加大除草难度,更会导致生态失衡。此外,长期种植转基因园艺作物会使害虫的适应性增强而产生药物耐受性,给园艺业的长期健康发展埋下了隐患。
园艺生物技术科技人才缺乏
园艺生物技术是高新技术研究的一大重要领域,也是生物技术应用最为广泛最具现实意义的领域,科技含量极高。然而,现阶段,园艺生物技术领域的科技人才较为匮乏,人才支撑较为薄弱,研究开发人员的培养周期长,园艺生物技术人才队伍急需壮大,需要为优秀人才提供良好的环境。
资金投入不足,融资渠道狭窄
园艺生物技术属于高新技术范畴,其高投入、高风险的特点直接决定了该技术的发展必须以高额的研发资金作为依托。然而现阶段,我国园艺生物技术的研发资金投入不足,与发达国家相比仍有较大差距,影响了研究深度与广度。此外,融资渠道比较单一,园艺生物技术的研发经费主要依靠国家投入,企业及民间等融资比重较低,不利于科技成果的转化和产业化水平的提高。
园艺生物技术产权保护力度不够,自主创新能力有待提高。
知识产权保护制度是激励研究开发人员的积极性和推动自主创新能力提高的关键举措。目前我国对园艺生物技术的知识产权保护力度不足,相关的知识产权保护法律法规急需进一步的完善,立法存在漏洞,尽管专利法规已经实施,但执行机制较为薄弱,程序繁琐效率低,不利于园艺生物技术的自主研发。
5。园艺生物技术合作研发机制不健全,研发与产业化脱节。
尽管产、学、研相结合的研究体系已初步形成,但各行为主体利益的差异导致合作机制尚不完善,在我国目前的单向的科技成果转化模式中,科研机构与企业的研究方向和价值选择不同,易导致技术与产业相分离,使得园艺生物技术产业的科学技术成果转化率相对较低,严重阻碍了产业化进程。
园艺生物技术的发展对策
1。对转基因园艺作物必须进行严格监督、加强立法规范、加强科学检验。建立基因安全评价技术体系,加强安全检测与管理。加大对园艺作物转基因技术的监督力度,谨慎使用转基因技术,充分考虑自然环境的生态平衡性,尽量避免基因污染等后果的发生,防止出现超级杂草、物种恶性竞争现象的出现。国家要加强生物技术立法工作,规范园艺生物技术研究工作,科研人员要加强对转基因园艺作物的检验和观察。
2。积极培养高素质的园艺生物技术人才,改善人才工作环境。园艺生物技术的自主创新,离不开人才队伍。要重视高等教育对园艺生物技术领域人才的培养,提高科技人才素质,并改善人才环境,采取倾斜政策,引进优秀人才,壮大高新技术创新人才队伍。
3。加大国家的投资力度,并拓宽融资渠道。国家应重视园艺生物技术,增加投入,完善产业政策扶持。此外,应建立多渠道的投资体系,采取银行贷款、企业投资等方式,积累资金。完善风险投资体制,促进风险投资,为技术发展提供资金保障。
4。完善园艺生物技术的知识产权保护法律法规。国家应加强立法,完善知识产权保护立法工作,制定一系列鼓励保护园艺生物技术发展的法律法规,鼓励自主发明创新和技术转移,加强合作研究。并对盗窃生物技术行为处以严厉惩戒,保证该产业的健康发展。
5。国家应加强管理,推动研究产业化的进程。增加对产业化的投入,拓宽国际技术合作渠道,统一管理国家园艺生物技术研究规划,制定促进研究成果转化的政策,组建国家级转基因园艺生物研发与产业化基地,逐步建立合乎国情的产业化发展体制。
小结:园艺生物技术的发展是高新技术发展的一项重要内容,将园艺业与生物技术相结合,使园艺植物在生产规模、性状改良、品质提高和环境改善等方面取得了极大的发展,这项技术的长远健康发展,离不开国家和科研人员的共同努力。
参考文献:
1。孟永红等,生物技术在园林植物育种上的应用与发展[J],生命科学仪器,2007年第5卷
2。邱发英,现代生物技术在农业生产中的运用及其未来发展[J],民营科技,2011年11期
3。马春艳等,我国农业生物技术产业存在的问题及出路[J],农业科技管理,2006年第6期
关键词:环境生物技术 污染治理 环境保护 发展前景
中图分类号:X505 文献标识码:A 文章编号:1007-3973(2013)004-093-02
1 前言
环境污染问题是当前世界所面临的四大难题之一,我国也将环保作为基本国策之一,主要应用于环境污染治理的环境生物技术也得到了与时俱进的发展。生物技术作为高新技术之一已经具有悠久的历史,而由环境工程技术与现代生物技术相互结合所形成的新兴学科即环境生物技术只是在上世纪末期才在欧美发达区域萌芽,但其能在短时期内得到飞速的发展,成为了兼具环境效益、经济效益并能有效解决当前复杂环境污染问题的方式之一。环境生物技术的核心是微生物学的过程,其主要研究内容有:污染物微生物的降解技术、环境污染的监控技术、环境友好材料生物的合成技术、污染场地生物的监测技术以及固体废物的强化处理技术等,因此环境生物技术是现代生物技术在环境污染治理、监控以及监测等环节之中的重要应用手段。笔者主要从污染水、废气与固体废弃物的处理与净化、生物监测技术以及化学农药污染清除等方面论述环境生物技术研究进展,并探讨其在相关方面的发展前景。
2 环境生物技术的研究进展
2.1 污水的净化处理
现代污水净化处理技术便是运用微生物的新陈代谢功能将污水净化,目前主要有生物膜法、活性污泥法、厌氧生物处理法以及自然生物处理法等。污水之中的有毒成分十分复杂,其包括各种氰化物、酚类、有机磷、有机酸、重金属、醇及醛等,微生物通过自身的活动可以促使污水之中的有毒物转化为有益的无毒物,从而有效清除污水的毒害作用。固定化细胞与固定化酶技术是生物净化污水的酶工程技术,微生物细胞是固定化酶反应器,运用制备固定化酶的方式把微生物细胞加以固定则可催化一系列生化反应;固定化酶则可通过化学键合法或者物理吸附法将水溶性酶与固态的不溶性载体相互融合,使酶成为保持催化活性但不溶于水的衍生物,因此固定化细胞与固定化酶可有效地对废水之中的无机金属毒物及有机污染物进行净化处理。我国运用固定化细胞技术来降解合成洗涤剂中的表面活性剂直链烷基苯磺酸钠的净化技术取得进展,对于 (LAS)100mg/L的污水降解率及酶活性保存率均处于90%以上。除此之外,美国从土壤中分离的厌氧菌能够有效地将毒性较强的化合物转化为乙醇及醋酸盐等化工原料,还利用氰化物细菌来进收集水中的铜、锌等重金属,使水净化之后得到循环利用。
2.2 废气的净化处理
气态污染物的生物净化主要先有气相到液相的转换过程,再在液相中利用微生物对其进行吸附降解,而其缠上的代谢物则溶入液相、析出至空气中或者成为细胞代谢能源或者细胞物质。近期来,生物技术对废气的净化处理方法有将煤的物理选煤技术之一的浮选法与微生物处理技术相互结合,进而将黄铁矿与煤进行分离而实现脱硫的目的。荷兰与德国运用生物膜过滤器净化含硫化氢的废气,控制率高达90%以上;捷克斯洛伐克于上世纪末在其北部的煤矿中用氧化亚铁硫杆菌脱褐煤中硫,平均能够脱去23.4%的有机硫以及78.5%的无机硫;美国运用CB1菌株能够成功地脱离18%-47%的有机硫,都是生物技术研究进展中废气净化处理的成功实例。
2.3 固体废弃物生物处理技术
固体废弃物主要来源于城市生活、农业生产以及污水处理后的剩余污泥。目前为止,固体废弃物生物处理方式主要有掩埋、囤积、焚烧以及利用生物技术等,其中生物技术能够将固体废弃物进行资源化、无害化以及减量化的处理,培养微生物使废渣转化为含氨基酸及蛋白质的有益物质,从而使其变为有利于农田的改良土壤肥料。除此之外,微生物堆肥是一种可分为厌氧发酵法与需氧性堆制法的堆肥方法,厌氧发酵法包括高温生物发酵法以及沼气发酵法,主要是利用厌氧微生物造肥使得固体废弃物无害化;需氧性堆制法是在通气的条件下依靠需氧性微生物活动的高温堆肥方式,例如设置堆肥工厂对城市垃圾废料进行集中处理并使其在高温环境之中进行发酵。
2.4 生物监测技术
传统的环境生物技术的监测方法主要有:利用发光细菌快速地监测环境有毒有害物质、Ames实验监测物质的致癌性及突变性、通过水中藻类生物种类数量的测定来进行物质的酶性监测以及水质监测以及利用粪便污染指数及细菌总数来对水质进行监测等。上述生物监测技术在检验的标准以及操作模式上已逐渐成熟,而随着环境生物技术的不断发展与进步,多种分子工具也被运用到生物的监测技术之中,主要有核酸探针、生物芯片与生物传感器、生物免疫检验、病毒监测、PCR以及单细胞电泳等,这些监测方法具有灵敏、快速、试验周期短以及特异性较强的优点,因此被广泛应用于环境生物的监测技术之中。
3 环境生物技术的发展前景
3.1 完善环境污染治理
环境生物技术处理污染物的产物多数稳定持效、无毒无害,并且有效地避免了污染物的多次转移,使得污染的资源得以重新利用并强化环境的自净能力,因此环境生物技术以其效率高、速度快、成本低、消耗少以及无二次污染的优点成为了当今世界环保应用中最为广泛及重要的技术。环境生物技术在污染治理方面的完善在初步阶段已取得发展,但在深入工程阶段还存在较大的进步空间,活性污泥法与生物膜法相互结合、厌氧与好痒工艺技术相结合的污水处理技术,无害无毒化的生产工艺以及完善高效的自动化系统是今后环境生物技术在污染治理方面的主要发展方向。除此之外,高活性脱硫菌种的研制与培养、微生物脱硫技术对废气处理的运用还需配合清洁生产技术的研究,并考虑到充分利用微生物降解产物的有效途径,从而为人类生活提供更多能源。
3.2 加强生物检测手段
随着科技的发展进步,环境生物污染的检测应向更全面、更快捷及更灵敏的方向发展,分子生物技术可以分析污染的来源、探索环境污染物质的转化及降解规律以及检测污染致突变的原因,其将在研制开发生物传感器方面发挥强大的作用。生物传感器可以有效地满足对环境实际情况实施连续自动的需求,并可判断环境污染发展的趋势,从而尽早地采取预防措施。
3.3 与其它技术相结合
环境生物技术与其他科学技术之间的相互结合可有效地提升处理效率及增强处理效果,与此同时,电子计算机的使用也能为生物技术处理工艺实现自动化,还可有助于数学模拟研究的发展。例如将声、光、电与生物处理技术相结合对有毒有害高浓度难降解的有机废水进行处理可以取得良好效果,电化学的高级氧化、光催化氧化以及辐射分解等都是生物技术与其他技术之间相互整合开发的新型处理技术,而这些工艺与设备组合的模块化转变是环境生物技术发展的新方向。
4 结语
综上所述,环境生物技术在自然界环境中发挥强大的净化功能的同时,还对改善现时环境污染难题以及提升世界整体环境质量水平起到了不可或缺的作用。随着当前世界经济不断的发展以及环境污染治理的需求,环境生物技术的成果已逐渐地渗透进产业化与商品化的发展之中,各国对生物技术在环境领域内的运用开展了规模巨大的科研活动,并成功地研究开发了诸多环境生物技术及其产品,并被广泛地应用于各项环境污染治理问题之中。环境生物技术具有非常广阔的市场前景,在未来的社会发展中将发挥出愈来愈重要的作用。
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关键词:生物技术石油化工应用
中图分类号:F406文献标识码: A 文章编号:
一生物技术与石油化工
生物技术又称生物工程,是在古老的微生物发酵工艺学基础上发展起来的一门新兴综合学科,它很早就与石油关系密切。
早在20世纪20年代,石油工作者就提出将微生物用于石油回收。50年代生物技术逐渐由石油向石油化工领域延伸,许多化工产品的生物生产技术和工艺相继出现。60年代,石油微生物学兴起,以石油为原料生产单细胞蛋白的工业化成为可能。70年代,生物分子生物学的突破,出现了生物催化剂固定化技术,与此同时,美国、欧洲及原苏联等都先后进行了微生物采油应用研究和实施。80年代,DNA重组技术和细胞融合技术的崛起,生物化学反应工程应运而生,为人们在石油化工领域开发精细化工产品提供了重要手段和工具。90年代,节能与环保成为人们关注的两大课题,能源与资源的合理利用,使得生物技术在石油化工领域的应用更加活跃。
面对21世纪石油与石油化工技术的挑战,清洁过程的开发,“绿色化学”产品的生产,生物脱硫技术正引起人们极大的关注。随着生物技术的发展,温和条件的合成反应将会继续受到重视,生物催化剂将大力推广,生物能源的替代,具有光、声、电、磁等高性能生物化工材料的应用,都将为石油化工技术注入新的活力,新的生物石油化工技术必将兴起。
二生物技术在石油化工中的应用
1生物技术在石油勘探中的应用
随着微生物培养技术及菌种数测定方法的不断改进,利用微生物勘探石油的技术得到迅速发展。根据直接探测油气的有关理论,地下烃类的向上渗透使地表和地球化学环境发生了变化。从生物圈角度来看,无论是根植于地下较高等植物,或是散布于其间的低等生物,都会发生变异,用现代生物分析检测手段(如微生物微量元素分析、毒素分析、DNA的PCR扩增技术检测)检测这种变异,再经过适当的数据处理,就可能达到预测油气藏的目的。现代石油工业根据石油的生物标志特征可以研究判断石油的生成相和油源。我国石油工作者就是利用生物标志特征判断出柴达木盆地西部剖面油砂和沥青的前身原油是成熟原油,它具有水体相对较深的湖相有机质形态,其源岩应该是侏罗系的。随着生物技术在石油勘探领域应用的拓宽与深化,生物与石油相关规律的研究将会取得更大的成果,有可能在深山密林、深海谷底、冰川、南北极等尚未开发的环境区域,探测到更多的油气矿藏,大大提高石油的储采比,增加石油储备。
2生物技术在石油开采中的应用
生物技术特别是微生物采油技术,已经引起石油工程技术人员的空前关注,目前在国内外开展的微生物采油先导性矿物试验已初见成效。利用微生物提高原油的采收率技术(Microbial Enhanced Oil Recovery简称MEOR)来开发我国丰富的资源,已成为生物技术发展的主导方向之一。微生物采油就是利用微生物代谢产生的聚合物、表面活性剂、二氧化碳及有机溶剂等物质进行有效的驱油。微生物采油技术与其它采油技术相比,具有适应范围广、工艺简单、投资少、见效快、无污染等特点,是目前开采油藏中剩余油和利用枯竭油藏最好的廉价方法,并且更符合环保要求。微生物采油技术起源于美国,发展至今已成为国内外发展迅速的一项提高原油采收率的技术,也是二十一世纪的一项高新生物技术。
其经历了:1930年~1965年的起步与探索,1965年~1980年的迅速发展,1980年~1990年的深入研究和矿场应用见效,1990年至今的现代微生物采油技术的发展等四个阶段。现代微生物采油技术的发展阶段主要是现代生物技术在微生物采油上的应用阶段。美国应用现代生物技术重组微生物菌体,构建基因工程菌,使微生物菌种具有较高的性能,大大促进和发展了生物技术在微生物采油中的应用。现代生物技术,特别是分子生物学技术的快速发展,使采油微生物研究已经进入了分子水平。分子生物学技术的发展,对微生物采油机理的研究产生了很大影响。PCR(Polymerase Chain Reaction)技术、DNA芯片技术等是研究微生物群落新颖的分子生物学工具。一1PCR与DNA芯片技术结合,可以对微生物采油菌种的油藏适应性、地下运移能力、增殖和增采能力进行准确可靠的认证,可以对油田地层中存在的微生物群落进行详细调查,并以此对具有微生物采油作用的菌加以利用,对有害菌进行有效防治,进而研究微生物的驱油增产机理,为调整各项技术工艺,优化方案设计和把握实验进程提供可靠依据。微生物提高原油采收率的真正成功或突破的关键在于“超级菌”的组建,因此,构建目的基因,培养较强竞争力的基因工程菌(Gene Engineering Microbe,简称GEM)是现代微生物采油技术的主要目标之一。利用基因工程,可针对性地培养有利菌株,拓宽微生物采油的菌种资源。
3生物技术在石油化工中的应用
① 微生物氧化烃类生产有机酸
微生物氧化烃类生产有机酸主要有二羧酸和一元酸。二羧酸主要有已二酸和癸二酸。一元酸主要有柠檬酸、琥珀酸。此外烷烃经氧化还可生产谷氨酸、富马酸、水杨酸等。
a. 酶催化丙烯腈生产丙烯酰胺
丙烯酰胺大部分以40%~50%的水溶液销售,低温下会析出胺的结晶。常规生产丙烯酰胺有硫酸水和法和铜催化水和法两种,前者工艺过程复杂,后者因反应中会生成加成反应而含有少量加成反应物。用酶催化丙烯腈生产丙烯酰胺,是将丙烯腈、原料水与固定化生物催化剂一起进行水和反应,反应后分离出废生物催化剂。得到产品丙烯酰胺。酶催化丙烯腈生产丙烯酰胺,产品纯度高,选择性好,丙烯腈转化率达99.9%以上。
70年代,日本日东化学公司使用Rhodococ—cus SP.N一774生物酶,经十年努力,成功开发了最初的生物催化生产丙烯酰胺的工艺,80年代中期建成规模为400t/a的工业化装置。其后日本京都大学发现了代号为B一23、J一1的生物酶并对工艺加以改进。90年代初,日本使用生物酶生产丙烯酰胺的能力已上升到1.5万t/a。
b. 烃类发酵生产二元羧酸
中长链二元羧酸是合成纤维、工程塑料、涂料、高档油等重要的石油化工原料,通常是通过化学方法制取。以石油馏分为原料发酵生产二元羧酸的研究已有近40年的历史。20世纪70年代初,日本矿业生物科学研究院(简称日本矿业)以正构石蜡为原料,微生物发酵氧化代替尿素加成法,生产相同链长的二元羧酸,80年代工业化,在世界上首先建成了150t/a的长链二元羧酸生产发酵装置。90年代初由发酵法生产的十三碳二元酸(“巴西羧酸”),规模已达200t/a,终止了传统的由菜籽油、蓖麻油裂解合成的历史,是石油发酵在石油化工领域工业化最早的例子L2j。日本矿业选用Candida trpicalis 1098酵母菌生产二元羧酸,日本三井石化公司则用拟球酵母Torutopsis生产长链二元羧酸。研究表明,酵母菌、细菌、丝状真菌都有不同程度氧化正构烷烃生成二元羧酸的能力,而假丝酵母、毕赤式酵母尤其是正构烷烃发酵生产二元羧酸的高产微生物。据报导l31,我国郑州大学等单位承担的“九五”国产科技攻关计划“十二碳二元酸合成尼龙1212工业生产试验研究”,最近已通过鉴定。该研究合成的长链高性能工程塑料尼龙1212所用原料,即是以石油轻蜡发酵生产的十二碳二元酸,这充分显示了生物技术在石油化工领域的成功应用。
②在其它石油化工方面的应用
生物技术在其它石油化工方面的应用主要有:由烯烃类制备环氧乙烷和环氧氧丙烷,以石油为原料生产单细胞蛋白,加氧酶在石油化工的开发利用,柴油生物脱硫研究与开发,石油微生物的脱氮的研究,生物法生产丙烯酰胺、1,3——丙二酸等。
结束语
随着社会发展和科学技术的进步,生物技术正逐步扩大到石油和石油化工行业,以更加有效的、经济的生物化学过程代替传统的化工过程。生物技术在石油化工中的应用,将为石油化工技术注入新的活力,新的生物石油化工技术必将兴起。
参考文献
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【关键词】微生物采油技术 微生物 发展
1 微生物采油技术概述
1.1 微生物采油的涵义及分类
微生物采油技术是指将筛选的微生物或微生物代谢产物注入油藏,经微生物的生命活动或代谢产物的某些特性作用于原油,改变原油的某些物化特性,从而提高原油采收率的技术。根据实施过程与方法的不同,分为地上微生物采油技术与地下微生物采油技术。地上微生物采油技术是指在地上经微生物发酵工程研制、生产微生物的某种代谢产物注入油藏而提高原油采收率。即利用优良微生物在地上发酵生产采油制剂的技术。目前,广泛应用的有微生物多糖和微生物表面活性剂。地下微生物采油技术将在地上模拟油藏条件筛选的微生物菌种与营养物注入油藏,微生物在油藏中运移,生长繁殖产生多种代谢产物,作用于原油而提高原油采收率; 或用生长繁殖的菌体细胞及代谢产物封堵贮油岩层大的孔道,调整水驱油剖面;或将营养物注入油藏,激活油藏内的原生微生物生命活动提高原油采收率。由于地上微生物采油技术,存在纯种发酵,产品单一,且成本较高,因此,相比之下地下微生物采油技术更有发展前景。
1.2 微生物采油技术的现状与发展趋势
2009年,“世界石油微生物技术大会”于尼日利亚召开,微生物采油技术进一步引起了世界的关注。早在1926年,微生物采油的想法就已经提出,上世纪中叶美国与苏联成功的进行了微生物采油实验。我国的微生物采油技术起步较晚,大约在上世纪60年代开始了微生物炼油的研究,经过多年的努力,在这一方面的研究取得了较大的成就。直到现在,全国多个油田都开展了微生物炼油技术的应用,取得了明显的效果。对于石油微生物遗传学研究,目前已经建立了细菌以烷烃、奈和水杨酸、甲苯和二甲苯三类典型烃类物质生长的遗传学模型。在高粘采油机理的研究方面,筛选高粘性优良菌种,探讨高粘性采油机理。成为了急需解决的技术难题。各国的研究结果表明,微生物提高采收率技术在成本上很有优势,有着极大发展空间。微生物采油十分环保,比起其他的采油方式对环境的污染很小,不会对环境造成2次污染,不会对人体健康带来威胁,这一种绿色工艺。由此可见,微生物采油技术将会有更好的发展前景,为人类的发展做出一定的贡献。
2 微生物采油技术机理
2.1 微生物改变原油结构
微生物生长代谢能降解原油的重组分变成轻组分 , 产生的 CO2、 H2、 N2、 CH4等气体增加油层压力 ,细菌对油层直接作用,在贮油岩石表面生长繁殖,占据孔隙空间而驱出孔隙中的原油,降低原油中的某些组分而降低原油粘度,从而使其流动性变好。
2.2 微生物改变驱油环境
微生物生长代谢产生能促使油释放的代谢产物,如低分子量的醇、有机物、生物表面活性剂等,使油水界面张力降低,从而使原油从岩石中释放出来,从而提高采收率;溶剂性产物可溶解原油,生成的CO2、 H2、CH4等小分子产物可起到溶解驱油的作用;微生物可以产生有机酸,增加孔隙度,提高渗透率,增加油层压强等使其更容易开采出来;微生物代谢产生的生物聚合物可控制液体流动,或者形成选择性封堵。
3 微生物采油技术的方法及优缺点
3.1 微生物采油技术方法
用于微生物采油的微生物必须是厌氧或兼性厌氧型微生物;这内微生物在油层高温、高压、高盐等极端环境下能正常生长繁殖并产生代谢;大多数采油微生物能以烃类作为碳源,并能以贮油层内的无机盐作氮源或作营养元素;采油微生物必须与其注入油层的环境条件相配伍相适应。微生物采油技术根据实施过程与方法的不同,分为地上微生物采油技术与地下微生物采油技术。另外也可以分为微生物采油方法分为生物工艺法与微生物地下发酵提高采收率法。采油界普遍认为,地上微生物采油技术实施的是微生物纯种发酵,产品单一,且成本较高。如将筛选的微生物混合菌种或单一菌种,注入贮油岩层,在贮油岩层这个巨大的天然的发酵罐中生长繁殖,产生多种代谢产物,菌体细胞和多种代谢产物联合作用于原油,改变原有的某些物化性能,提高原油采收率。所以地下微生物采油技术是较地上微生物采油技术更先进的高新技术,有着更广阔的开发应用前景。现正推广应用。鉴于地下微生物采油技术解决的技术性问题不同,采用的方法及工程实施不同,近30―35年在世界范围内开展的地下微生物采油现场试验及应用主要分成六大类:微生物清蜡处理法、单井增产微生物处理法、微生物驱油法、微生物压裂液压裂法、激活油藏微生物群落发和微生物选择性封堵法。
3.2 微生物采油技术的优缺点
3.2.1微生物采油技术的优点
微生物采油技术的优点:首先它对环境的污染较小,不会伤害人类的身体健康。其次这项技术与其他技术相比,成本更低,更加经济。再者微生物采油工艺工程十分简单,所需设备与其他技术相比更是简单的多。微生物采油的方向广,使用与重质油、轻质油等各种类型的原油。最后微生物一起体积优势,能够达到其它技术多不能达到的死角。
3.2.2微生物采油技术的缺点
微生物采油技术的缺点:首先微生物采油技术不能在冬季施工,这将有碍有采油量,给企业带来一定的损失。其次微生物产生的生物聚合物可能产生沉淀,影响采油的正常进行。再者在重金属含量、温度较高及盐度较大的情况下,微生物很容易遭到破坏。最后微生物的施工条件很难恰当的把握。
4 结论
生物技术在国外一直是热门,随着生物技术的发展,微生物采油技术日趋成熟,我国的对生物技术的重视程度及在生物技术上的发展与国外相比还有很大的距离,但本世纪以来,生物技术在我国得到了极大的发展。生物技术极其的有用,而微生物采油更是重中之重,它不仅缓解了国际石油压力,还降低了石油价格,减轻消费者的经济压力。如此重要的一门技术,需要更加广阔的发展空间,其必将为人类带来巨大的财富。
参考文献
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关键词 现代生物技术;农业生产;应用;影响
中图分类号 S188 文献标识码 A 文章编号 1007-5739(2013)07-0336-01
现代生物技术也称生物工程,是现代生物科学和工程技术相结合的产物。现代生物技术对农业发展产生着深刻而广泛的影响。近几年来,随着科技的不断进步,技术的不断发展,现代生物技术已经不是一个遥不可及的梦想,而是存在于现实当中,并且为人们服务。随之而来的就是现代生物技术对农业的发展做出的长足贡献。
现代生物技术在农业上的应用主要是进行农业生物遗传改良和创制,其在现代农业上的主要研究内容主要有增强农作物以及畜禽鱼的抗性、品质改良、提高产量和生产具有特殊用途的物质等。为农业生产提供了新品种、新方法、新资源,并且显示出了其巨大的潜力,呈现出加速发展的态势。
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[1-2]。
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,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,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[3-7]。
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。
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[关键词] 生物技术 农业 发展措施
[中图分类号] S1 [文献标识码] A [文章编号] 1003-1650(2016)08-0068-01
随着科学技术的发展,生物技术逐渐得到人们重视,并对人们的生活和工作产生了潜移默化的影响。从传统的嫁接技术到杂交技术再到基因工程,每一次生物技术向前推进,都大大丰富了人们的生活,甚至美国政府将生物技术作为第三次科技革命的起点,进行重点发展。生物技术立足于现代高端科技,从细胞层次进行开发和研究,可以从本质上改变人们的生活,实现农业的可持续性发展。
1 生物技术在农业方面的发展现状
生物技术是基于遗传学、生物学、细胞学等近现代高端技术发展起来的,具有科学性、根本性、长久性,对增加农业产量、提高农产品质量起到了积极作用。例如:根据生物技术中基因工程的研究,培育出了抗倒伏、抗病害等特点的玉米、棉花、小麦种子,减少了这些农作物植株生长初期的死亡情况;将烟草花叶病毒基因转入烟草、黄瓜等作物中,得到了抗病虫的优良品种,增加了作物产量。从总体上看,生物技术已经悄无声息地进入了农业生产中,在育种、施肥、催熟等多个方面表现出不可忽视的影响。因此,本文从生物技术的角度提出了农业发展的具体措施。
2 生物技术运用到农业发展的具体措施
2.1 加速培育优良品种,提高农业总体产量
我国农业品种更新换代的速度虽然快,但制种方式、技术跨越并不大。根据调查发现,大田种植使用的包衣种子前后3年保持在一个水平中,并不能根据农业的现实需求进行及时改进,进而影响到大田农作物的产量。基于基因工程、转基因技术发展起来的新型生物技术还需要在农作物抗病、抗倒伏、抗旱三个特性中投入研究,不断提高植物的光合效率和吸收氮磷钾的能力,加快植株对营养成分的吸收。例如:小麦的产量由250公斤不断增产到600公斤左右后趋于稳定。研究人员应根据小麦氨基酸组合以及排列顺序,近一步优化小麦品种,使其在合理地管理下可以增加100公斤的产量。优化农作物品种是提高农业产量的重要一步,是农业发展的良好基础。
2.2 加强对植物细胞的研究深度,减少农业成本
植物细胞工程是基于传统嫁接技术发展而来的。为了得到良好的种苗需要进行多次杂交和自交,确保品种纯正,基因表达趋于稳定状态。在农作物中小麦、玉米和水稻的细胞培养是最有难度的;西瓜、草莓等水果难点次之;果树、林木和花卉是最简单的。研究者应该通过细胞融合、细胞培养、无性繁殖等手段,不断扩展植株优良品种的个数,增强植株的代谢功能,将营养成分源源不断的输送到农作物的使用部分,加大农作物的生产效益。植物细胞培养和研究将从植株性状层面进行植物基因的改造和研究,更加适合农业的需求。因此,研究人员应将这种技术进行完善,降低制作成本,投入到实际生产中,为农业的发展做出应有的贡献。
2.3 利用胚胎技术改良牲畜品种
胚胎技术是提高牲畜繁殖速度、肉制品质量的重要措施。在畜牧业中需要将试管技术和单克隆抗体技术联合起来,既增加牲畜的繁殖效率,又提高牲畜的抵抗力,减少疾病和死亡。目前,牲畜试管技术已经得到了使用和推广,羊、猪、牛等牲畜的繁殖速度得到明显提升,大大增加了农户的经济效益。但是,单克隆抗体技术以及新型的品种改良技术不够成熟,应用不够广泛,大部分地区仍采用有性繁殖的传统方式进行生产。在这样的背景下,研究人员还需要在改良牲畜品种上投入更大的精力和关注度,给畜牧业的发展带来更多的机会。此外,政府部门需要向畜牧业进行一定的资金补助,让农业接受新科技、新思想,让研究发展的阻力达到最小的程度。
2.4 加快农业“变废为宝”步伐,促进农业资源的整合
生物技术还具有“变废为宝”,将农业副产品资源化的功能。在新农村的建设中,很多地区都采用发酵设备进行供热发电,不仅做到了废物利用,还做到了废物利用,保护环境。发酵工程是利用微生物的繁殖速度和产生氨气的原理,通过燃烧氨气获得能源。这种方式造价比较低,适合小家小户独立使用,缺乏系统性和整体性。因此,“变废为宝”的产业化管理是加快农业发展的又一关键性问题。生物技术方面的研究者应看到农业废弃物的使用现状,找到废物资源利用的突破口,不断扩大生物技术在农业发展中的影响力,进行系统化梳理,促进农业资源的整合。只有这样,才可以实现保护农村环境,促进农村地区经济发展的目的。
结语
生物技术具有巨大的潜在价值,对农业的发展和社会稳定有着举足轻重的作用。在世界各国发展生物技术的时期,我国也应跟上时代的步伐,扩大自身的生物技术优势,将技术带入农村、带入大田,切实性地促进农业发展。总之,生物技术在农业方面还有发展空间,值得研究人员进行深层次挖掘。
参考文献
[1]张丽双.浅议生物技术在农业种植中的推广与应用[J].中国科技博览,2011(11).