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[关键词]特殊性别决定 性别分化性逆转
[中图分类号]G633.91[文献标识码]A[文章编号]16746058(2015)140106
性别是一种性状,由遗传物质和环境共同决定。性别的实现包括性别决定和性别分化。以下举例说明几种特殊的性别决定和性别分化类型,以帮助教师在生物教学中更准确地把握相关问题。
一 、 性别决定
性别决定是指雌雄异体的生物决定性别的方式。正常情况下,受精卵中染色体组成是性别决定的物质基础;然而,自然界中也存在一些其他的性别决定方式。如温度决定型(如很多爬行类动物);“机遇”决定型(如海生蠕虫叉); 染色体数目决定型(如蜜蜂);等等。
1. 温度决定性别
龟鳖和鳄鱼分别属于爬行纲的龟鳖目和鳄目。绝大多数爬行类动物以卵生方式繁殖,主要依靠阳光的温度或植物腐败发酵产生的热量进行孵化。其中一些龟鳖类和所有的鳄鱼的性别是由卵在孵化过程中所受外界温度决定的。如一些龟鳖的卵在低于28℃温度下孵化时,所有孵出来的小鳖都是雄性;而孵化温度高于32℃,孵化出的都是雌性;在介于28℃~32℃之间孵化时,则同时孵出雌性和雄性个体。[1]有实验证明,温度分别为30℃和低于30℃时,密西西比河鳄孵化出的全是雌鳄,而在34℃和高于34℃时,孵化出的全为雄鳄。当温度为32℃时,孵化的鳄有雌有雄,但雌比雄多,其比例为5∶1;当温度低于26℃或高于36℃时,卵全部死亡。其实,有些鳄鱼的性别有时可达10雌∶1雄。[1]温度决定性别对一个物种的生存既有利也有害。有利的是可使一个物种的性别不一定是1∶1,从而促进了有性生殖。有害的是当局部地区或全球性的温度升高时,这些由温度决定性别的生物有可能无两性分化而最终走向灭绝。
2. “机遇”决定性别
叉为虫门海生蠕虫,雌雄异体,雌虫体大,体形像一颗豆子,宽10cm,口吻很长,可达1m,远端分叉。雄虫很小,只有1~3mm长,生活在雌虫的体内,像一种寄生虫。这种蠕虫的性别决定完全是由机遇决定的。自由游泳的幼虫是中性的,没有性别分化。如果幼虫落在海底,那么此幼虫就会发育成雌虫。如果幼虫落在雌虫长长的口吻上,就会进入雌虫的口,幼时生活在咽部,后转寄生在肾管或体腔等处,最终发育成一个共生的雄虫。[1][2]实验表明,如果把落在雌虫口吻上的幼虫移走,让它在离开雌性的情况下继续发育,则发育为间性。此间性偏向雌或雄的程度取决于幼虫呆在雌虫口吻上时间的长短,所以科学家推测这可能与雌虫口吻组织中所含的某种化学物质有关。
3. 染色体数目决定性别
蜜蜂为膜翅目昆虫,婚配在飞行中进行,蜂皇和雄蜂后,雄蜂因交接器拔断而死亡,蜂皇却得到了足够一生(4~5年)需要的。蜂皇在接下来所产的每一窝卵中,有少数是不受精的,这些卵发育成为单倍体的雄蜂(染色体数n=16);而受精后的卵可以发育成雌蜂(蜂皇),也可以发育为不育的雌蜂(职蜂),这主要取决于两者所食的蜂皇浆的天数。蜂皇浆是工蜂头部咽喉腺分泌的,雄蜂和工蜂的幼虫在第四天起改吃花粉和花蜜的混合物,[2]孵化后经21天才成为成虫。而蜂皇的幼虫可一直吃蜂王浆到化蛹,孵化后16天即可生育。[3]
蝗虫、蟋蟀等直翅目昆虫和蟑螂等少数昆虫的性别决定由受精卵中性染色体数目决定。如雌性蝗虫有24条染色体(22+XX),雄性蝗虫有23条染色体(22+X)。蝗虫在减数分裂时,雌虫只产生一种X卵子,雄虫可产生有X和无X染色体的2种。雌性为同配性别,体细胞中含有2条X染色体;雄性为异配性别,但仅含有1条X染色体。与此相似的还有,鳞翅目昆虫中的少数个体,此类昆虫的雄性有两条Z染色体,雌性只有一条Z染色体。
二、 性别分化
性别分化是指受精卵在性别决定的基础上进行雌雄性状分化的过程。在这个过程中,性别作为一种性状,主要受遗传物质的控制,但环境因素和激素等物质也在其中起着举足轻重的作用。
1.光周期影响植物的性别分化
大麻是麻科,属植物,雌雄异株,是一种典型的异花授粉植物,具有多方面的经济利用价值。大麻在夏季播种生长时,只有正常的雌性或雄性,从秋季到翌年的春季这段时间内,特别是12月里,把大麻播种在温室里,50%~90%的雌性植株会逐渐出现性转换,最后完全变成雄性植株。[3]其实,此类例子在植物中还有很多。如,菠菜是一种雌雄异株的长日照植物,但如果在给予长日照后紧接着进行短日照,那么在其雌株上可以形成雄花。玉米在短日照条件下可使雄花序上形成雌花,其雄花序的中央穗状花序发育成为一个小的但发育很好的雌穗(缺少包在穗外面的苞叶) 。[4]其实,对植物性别分化有影响的外界因素除光周期以外,还有营养条件、激素施用等,在此不作具体介绍。
2.激素影响动物的性别分化
牛一般是单胎生,但有时也可能怀双胎。牛如果一次怀双胎,且性别不同时,生下的雌牛,虽外生殖器基本与正常雌牛相同,但性腺很像,所以没有生育能力。引起此现象的原因可能是:①当牛的两个胎儿的性别不同时,往往雄性胚胎的先发育,并先分泌雄性激素。雄性激素通过绒毛膜血管,可以流向雌性胚胎,从而影响了雌性胚胎的性腺分化,使性别分化趋向间性,从而使雌性个体失去生育能力;②两个不同性别的胚胎细胞可通过吻合的绒毛膜血管流向对方,这样在孪生的雌性胚胎中就会有XY组成的雄性细胞。Y染色体在哺乳动物中具有强烈的雄性化作用,这样XY组成的雄性细胞在雌性胚胎中就可能会干扰其性别分化,从而造成雌性不育。[3]
三、性逆转
性逆转是指有功能的雄性或雌性个体转变成有功能的反向性别个体的现象。其实,性逆转只发生在生殖腺性别水平以及由此引起的表型性征的变化,而不涉及染色体性别。在鱼类、鸟类、无脊椎等动物中都有性逆转现象出现。引起动物性逆转的因素很多也较为复杂,如动物的生理状态、外界环境以及激素处理等。黄鳝从幼体到成体全是雌性,可是产过一次卵后,卵巢就转化为精巢,变雌为雄,而永远不产卵。鸟类雌性生殖腺发育不对称,即只有左侧卵巢发育,并具功能;右侧卵巢保持在原基状态。如果雌鸡左侧卵巢发生病变受到损坏,则右侧未分化的卵巢便转变为,从而变成能生育的雄鸡,出现“牝鸡司晨”的现象。鸡的性逆转只是改变了表现型,未改变其基因型。[3]性逆转现象同样可以出现于无脊椎动物中。在某些无脊椎动物中,雌雄同体的状态可以持久存在。年龄、食物的改变以及水温的变化,都可以引发完全的性逆转。如一种丹螺的幼体落在雌性成体壳上时发育为雄体。如果雄体壳上有其他幼虫着落时,下面的雄体转变为雌体,上面的幼体发育为雄性。
[参考文献]
[1]王亚馥,戴灼华.遗传学[M].北京:高等教育出版社,1999:329-330.
[2]刘凌云,郑光美.普通动物学[M].北京:高等教育出版社,1997:193-297.
信息技术 生物技术 整合
一、引言
从目前高校的生物技术课程教材来说,由于生物技术中的很多定义、规律等等比较抽象,而且生物技术具有空间、时间跨度大、综合性强,动态分析过程多的特点,因此在生物技术的教学过程中,必须将教学灵活化,变抽象为具象。同时,就目前的情况来说,生物技术产业的迅猛发展以及生物技术在医药、农业、畜牧业等产业的大规模应用都急需大量的生物技术人才,然而对我国的生物技术人才现状进行分析后,我们发现目前的生物技术人才在多方面都远远不能满足社会经济发展的需求,这要求我们必须改革教学模式,将信息技术与生物技术进行教学整合。信息技术借助了现代科技成果,充分发挥多媒体和网络资源的优势,创设并呈现与当前学习主题内容相关且接近实际的教学情境,使学生对生物技术知识有一个动态科学的认识,产生身临其境的感觉,有效地激发他们联想,唤醒他们潜意识中对生物技术学科的知识的学习兴趣,从而更好地促使他们学习生物技术知识。
二、信息技术与生物技术的关系
信息技术与生物技术都属于高新技术,在经济的发展中相互结合,共同发挥作用,促进经济的快速发展。
首先,生物技术的发展需要信息技术提供相关的技术支持,信息技术还有助于加强生物技术领域的各种数据库管理、信息传递、检索和资源共享等。同时,生物技术发展需要特定软件技术的支持。生物技术及其产业的发展对于生物技术类软件的需求将进一步增加,软件技术将成为支撑生物技术及其产业发展的关键力量之一。
其次,随着生物技术的不断发展,生物技术的研究需要更高的信息技术进行支持,因此对信息技术提出了更高的要求,这促使信息技术向着更高的方向发展,促进了其技术的更新。
三、信息技术与生物技术教学整合的意义
教学“整合”的可以概括为,信息技术在生物教学过程中得到有机结合和普遍应用。包括在制定课程计划、设计课程方案、收集和处理有关信息和资料、实施教学、实施教学评价过程中的普遍应用。特别是网络的强大功能,使教师和学生方便地在网络上浏览、查询,主动地获取所需要的信息和资源,极大地丰富了课程资源,真正实现了资源共享。教学活动冲破了教材局限、课堂局限、时空局限,学生有了更多的选择机会。
在生物教学中创设虚拟场景,建构主义学习理论认为,知识是学习者在与情境的交互作用过程中自行构建的。因此,情景化学习在生物技术课程别受到关注。利用多媒体计算机可以通过三维动画技术,创设出逼真的生物形象,使学生能够更加直观地学习知识,有利于学生利用已有的知识和经验与当前学习的新知识整合,建构新的认知结构。还可以利用多媒体计算机技术虚拟那些难以观察的生命现象和生理过程,甚至实现虚拟实验。比如在基因工程中讲解转基因技术时,可以制作Flas课件将人体的胰岛素基因转移到大肠杆菌体内,让大肠杆菌生产人类需要的胰岛素等蛋白制品。这样可以使学生能直观的理解转基因技术,使学生理解基因操作的步骤。
四、信息技术与生物技术教学整合的方案
1.加强生物技术的教学网络建设
目前,大部分高校欠缺完善的教学网络,只对学校网络建设进行信息是不够的,需要通过网络实现教学、学习等等的统一化,才是教学网络建设的根本目的,这也是生物教学与信息技术全面整合的必要途径。?
在进行生物技术教学网络建设时,不能仅仅从文字上重复原有教材的内容,应该再此基础上加以创新,通过图像、动画、声音等具体的东西给学生传递信息,实现灵活化的教学模式,并能够让学生能够从更深的层次理解教师在课堂上所讲述的内容。只有这样才能真正发挥信息技术在生物技术教学中的作用。
另外,并不是全部的学生能够在课堂上将全部内容记录下来,并理解、吸收。针对这种情况,我们可以在教学网络上设置教学资料库,不仅仅将课堂上的教学内容储存在资料库里,还可以将课堂教学内容延伸出来的一些知识也放入其中,让学生在巩固课堂知识的同时,学习更多的相关知识,拓展学生的知识面。与此同时,在网页上设置搜索引擎,让学生更加方便的直接搜索到自己想到了解的内容。
还可以在教学网络上设置聊天工具,或者论坛,给学生和老师提供更多的交流空间,也为学生的学习提供很好的平台。
在网络上设置阶段测试也是很好的选择。学生可以利用阶段测试对自己的学习成果进行测验,方便学生了解自己对知识的掌握程度,了解自己的不足之处,并及时作出改正,更加深入的学习。我们应该在网络上提供测试答案,并对答案进行解析,使学生真正了解题目和知识点。
2.重视课件的制作
在日常的教学中,除使用一些从市场上买来的现成软件外,教师总要自制一些“课件”辅助于教学,这些自制的小型教学软件多为简单动画。在教学软件的制作中应该注意以下两方面问题:
(1)科学性。制作课件的主要目的是在教学中,演示和模拟那些现实中难以观察或根本无法观察到的生命现象、生理过程,形象说明某些化学变化过程,等等。这些生命现象、生理过程,特别是生物化学变化过程都是很复杂的,然而在软件制作中,常常需要将其中一部分内容简明扼要,形象生动并准确地呈现出来,这就需要对某些内容进行再创造。科学知识和科学过程的呈现要符合其本来的科学性,不能因为突出说明某一方面而造成其他方面科学上的不严谨,避免给今后的学习种下隐患。
(2)实效性。课件要使复杂的问题简单化、抽象的问题具体化,因此,所呈现的内容要简明、准确,便于学生观察、理解,要避免出现将简单问题复杂化、将浅显的道理玄妙化的现象。
3.“整合”要符合生物教学原则
这两门学科教学的“整合”要考虑生命学科的特点,不能与生物教学的基本原则相悖。“整合”要处理好与实验教学的关系,能做到观察实物的要坚持观察实物,能够做到亲手操作的要坚持亲手操作,坚持科学性和真实性,重视学生的直觉思维。“整合”要与多种有效的传统手段相结合,要与探究性学习相结合,为探究性学习创设必要的情景和条件。
参考文献:
一、美国的生物安全立法
美国是全球生物技术的翘楚,同时也是率先在生物安全领域立法的国家。1974年美国国家卫生研究院(又称国立卫生研究院)成立了生物安全委员会,并于1976年颁布了世界上第一部有关生物安全管理的技术法规《重组DNA分子研究准则》。该准则是对转基因生物技术及制品进行建构和操作实践的详细说明,包括了一系列安全措施。为了保护科研人员的身体健康和环境安全,准则将重组DNA试验按照潜在危险性程度分为四个级别,分级管理。准则还设立了重组DNA咨询委员会、DNA活动办公室和生物安全委员会等机构,负责为重组DNA活动提供咨询服务,确定重组DNA试验的安全级别并监督安全措施的实施。其中,危险性较大的重组DNA试验在开始前就须经重组DNA咨询委员会进行特别评估,并由生物安全委员会、项目负责人和国立卫生研究院批准;危险性较小的试验无需批准,仅在开始时向生物安全委员会通报即可。此外,准则还规定了转基因生物制品运输和转移的条件和程序。在条件不成熟、程序不合法的情况下禁止其在研究机构间转移。[3]1986年颁布了《生物技术管理协调大纲》,规定了美国在生物安全管理方面的部门协调机制和基本框架,即由美国农业部、环境保护局、食品与药品管理局、职业安全与卫生管理局及国立卫生研究院五个部门协调管理,各部门的管理范围由转基因生物产品的最终用途而定。其中,农业部主要是管理转基因植物的安全种植。其职能主要是防止病虫害的引入和扩散,并负责对转基因植物的研制与开发过程进行管理,评估转基因植物对农业和环境的潜在风险,并负责发放转基因作物田间试验和转基因食品商业化释放许可证。环保局对转基因农药进行管理。根据《联邦食品、药品与化妆品法》制定了食品和饲料残留杀虫剂法定容许标准,以及在新的耐除草剂作物中除草剂残留容许标准。在《毒物控制法》的授权下,环保局管理那些用于商业化应用的、含有或表达新的特性组合的微生物。这包括利用转基因技术开发的转基因微生物。而且,任何抗虫和抗除草剂转基因作物的田间释放都必须向环保局提出申请。食品药品管理局依据《联邦食品、药品与化妆品法》负责食品和食品添加剂的安全管理,确保利用转基因所产生的蛋白质对人类健康的安全,还负责食品标签管理。食品药品管理局的政策基础是现行的食品法规及基因工程食品也必须与其他食品一样,遵守同一严格的安全标准要求。职业安全与卫生管理局负责在生物技术领域保护雇员的安全和健康,没有另外制定管理条例,但制定了本部门的生物技术准则。国立卫生研究院主要负责管理实验室阶段涉及重组DNA的活动,同时为因治疗的管理活动提供咨询和建议,国立卫生研究院制定的准则是美国各主管部门制定生物技术理条例的基础和范本,其核心内容还被世界其他国家参照采用。[4]
二、欧盟的生物安全立法
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:
高新技术在国外一般称之为高技术(HighTechnology),而在我国则有狭义和广义之分。狭义的高新技术是具有国际可比性的高技术的概念,广义的高新技术,则包括“高技术”和“新技术”。
高技术本身是一个动态的、发展的概念,国内外目前关于高技术、高技术产品和高技术产业的界定没有统一的定义,处于众说纷纭的状态。关于高技术,有以下一些代表性观点:
美国学者的定义。美国学者D.Crane指出:应用研究如果同科学有联系,那么它有时被称为高技术;如果没有联系,它就被称为低技术。美国的J.Utterback认为:高技术在不同时期有不同所指,冷藏技术、电器、汽车和航空技术,都曾是不同时期的高技术,高技术不局限于电子学、计算机、生物工程、材料、激光、海洋工程等六个领域。美国《韦氏第三版新国际辞典增补9000词》定义高技术是:使用或包含尖端方法或仪器用途的技术。
日本学者的定义:建立在当代尖端技术和下一代科学技术基础上的技术即为高技术。日本学者津曲辰一郎认为高技术是经济过程中的主导技术,他将高技术定义为下述技术的总称:①为提高现有商品功能的必要的中心技术;②具有能赋予产品以新功能的主导技术;③构成下一代产品基础的技术。
国内学者的观点。高技术是指能带来高效益、具有高增殖作用,并且能向经济和社会广泛渗透的技术,它是第二次世界大战以后涌现的新技术群的核心。王伯鲁提出枚举定义法,即当代高技术领域是指:微电子与计算机技术、信息技术、自动化与机器人、生物技术(包括制药技术)、新材料技术、新能源技术(包括核技术)、航空和航天技术(空间技术)、海洋开发技术。
从以上各种定义可以看出,高技术应是一个相对的动态的概念,不同时代的高技术内涵是不同的。现代高技术应反映如下3个方面的要求:
从技术的结构看,高技术是尖端技术,其主要原理建立于人类最新科学成就的基础上,是建立在现代科学技术基础之上的技术,这一点有别于传统技术,传统技术是经验的积累;从时间上看,高技术是新技术,是以最新成就为基础的技术;从与科学的关系来看,高技术是基于科学的发现而产生的技术,即高技术是Science-based技术。
因此,高技术是一种建立在科学基础上的最新尖端技术。必须强调,新技术不一定是高技术,新技术仅仅代表了技术发展过程中出现的相对新颖的技术形态,而不是技术内涵的革命。
综上所述,我们认为所谓高技术,是指运用当代最新科学知识和尖端技术而形成的技术群,它们构成新一代产品的基础技术和主导技术,对一个国家经济社会有重大影响,具高增殖作用和广泛的渗透功能。
2高新技术产品的界定
美国科学基金会的定义:高技术产品是指每1000名职工中有25名是科学家和工程师,并把3.5%以上的净销售额用于研究开发而生产的新产品。
美国商务部依据某类产品销售额中R&D支出的比重和科学家、工程师、技术工人占全部职工的比重为标准确定的高技术产品为:①导弹以及航空器;②无线电及电视接收设备;③通讯设备;④电子元器件;⑤飞机及零部件;⑥办公设备及计算、会计仪器;⑦军械用品;⑧医药制品;⑨工业用无机化工制品;⑩专用设备及科学仪器;(11)发动机及涡轮机;(12)塑料材料及其合成制品,合成纤维及其他人造纤维(不包括玻璃制品)。美国海关合作理事会在以往对高技术产品定义和分类进行研究的基础上,又增加了定性分析,对高技术产品进一步筛选,把满足以下两个条件的产品定义为高技术产品:①产品的主导技术必须属于所确定的高技术领域;②产品的主导技术必须包括高技术领域中处于技术前沿的工艺或技术突破。据此所确定的技术10大领域为:①生物技术;②生命科学技术;③光电技术;④计算机及通信技术;⑤电子技术;⑥计算机集成制造技术;⑦材料设备技术;⑧航天技术;⑨武器技术;⑩核技术。
广东省“高技术企业统计方法研究”课题组认为:符合下述条件的①、②、③、④中的任一项及⑤、⑥两项者,即为高技术产品:①(在国际或国内)首次应用新科学原理生产的产品;②(在国内或省内)首先应用我国独创的新工艺或国际上最新工艺,并使产品质量或功能或劳动生产率、成本有显著改进的产品;③采用新材料、新结构、新技术、新生物品种,并使质量或劳动生产率或成本或功能有显著改进的产品;④符合国家或有关部门公布的高技术产品目录;⑤符合国际标准或技术先进国家标准,若无国际标准,则应根据具体情况符合国家、专业、地方或企业标准;⑥达到本年代技术先进水平。
我们认为,所谓高技术产品,是以高技术为主导技术而生产的具有新的用途和性能,或质量、劳动生产率、成本有显著改进的产品。
3高新技术产业的界定
美国方面的研究。美国劳工统计局的定义:研究试制费和科技人员与职工总数的比例,比整个制造业高出1倍以上的产业,即为高技术产业。美国国立科学财团的定义为:研究和开发费用在销售额中所占的比重为3.5%以上,职工中每千人中有25人以上的科学家和高级工程师的产业,即为高技术产业。美国商务部的定义为:研究开发费用在总附加值中所占的比重为10%以上,而科学家和工程师在总职工中所占的比重为10%以上的产业,即为高技术产业。美国学者纳尔逊(R.Nelson)在《高技术政策的五国比较》一书中指出:所谓高技术产业是指那些以大量投入研究与发展资金,以及迅速的技术进步为主要标志的产业。美国学者戴曼斯叙(D.Dimancescu)在《高技术》杂志上指出:对高技术企业的定义,主要依据两大特点:一是专业技术人员的比重高;二是销售收入中用于研究与发展的投资比例高。这两大特点又反映了一个共同的东西,即知识密集,这是高技术产业的一个必要成份,也是技术持续创新的必需。美国学者杜迪(F.D.Doody)和芒塞(H.B.Muntser)认为,高技术部类可以被定义为是一类体现出高增长率、高额的研究与开发费用、高附加价值、强烈的出口导向和劳务密集(这里专指高技能的劳务)的生产技术公司。
在英国,高技术产业被认为是一组包含新信息技术、生物技术和许多位于科学和技术进步前沿的其它技术的产业群体。
法国经济学家认为,只有当一种产品使用生产线生产,具有高素质劳动力队伍,拥有一定的市场且已形成新分支产业时,才能称其为高技术产业。
在加拿大,高新技术产业被定义为是一种技术水平相对高的生产部门,这种相对高的技术水平通过劳动力的技术素质或用于研究与开发的经费来反映。
在澳大利亚,科学与技术部将高技术产业定义为投入大量研究与开发经费,与科学技术人员联系紧密,产生新产品并且有科学或技术背景企业的产业。
在日本,日本长期信用银行的定义为:能节约资源和能源,技术密度高,技术革新速度快,且由于增长能力强,能在将来拥有一定水平的市场规模,能对相关产业产生较大波及效果的产业。
经济合作与发展组织(OECD)把R&D密集度(R&D经费占工业总产值的比重)作为界定高技术产业的标准,将相对于其他制造业而言具有较高R&D密集度的产业定义为高技术产业。
《欧盟科学技术指标报告》把有很高的经济增长率和国际竞争能力,有较大的就业潜力,同时R&D投入高于所有部门平均水平的航空航天制造业、化工产品制造业、医药品制造业、汽车及零部件制造业、科学仪器制造业等产业作为技术密集型或先导产业。
在中国,目前采取的主要是概括法,也叫例举法,即按技术类型定义高技术产业。《中国科技产业》公布的目录包括:①微电子科学和电子信息技术(产业);②空间科学和航空航天技术;③光电子科学和光机电一体化技术;④生命科学和生物工程技术;⑤材料科学和新材料技术;⑥能源科学和新能源、高效节能技术;⑦生态科学和环境保护技术;⑧地球科学和海洋工程技术;⑨基本物质科学和辐射技术;⑩医药科学和生物科学工程;(11)其它的新工艺、新技术。
从以上各种定义可以看出,高技术产业具有以下4项特点:
它是技术密集型产业,生产所用的设备、材料涉及到现代技术领域的许多尖端成果;它是资本高度密集型产业,其科研费用和设备投资大,产品的附加值高;它是知识密集型产业,需要大量的科技开发人员和富有创新精神的经营管理人员;它的产品具有国际性和前景良好的市场需求。
综上所述,我们认为高技术产业是指由高技术成果转化形成的具有知识密集、R&D投入高、附加价值高、增长速度快、技术进步快等特征的先导型产业。
【参考文献】
1蔡莉,王新.高技术产业的划分及发展分析[J].科学学与科学技术管理,1997(12)
生物化学工程是生物化学反应的工程应用,主要包括代谢工程、发酵工程和生物化学传感器等。
生物化学工程和生物医学工程是最初的生物工程学概念,基因重组、发酵工程、细胞工程、生化工程等在21世纪整合而形成了系统生物工程。 全书共分十章,主要介绍了培养基灭菌,空气除菌,通气与搅拌,发酵罐的比拟放大,固定化酶、固定化细胞,典型发酵过程动力学及模型,发酵过程参数的在线测量及仪表,微生物生化反应过程的质量和能量衡算,发酵过程的计算机在线控制以及发酵工程下游技术。
生化工程的定义:将生物技术的实验室成果经工艺及工程开发,成为可供工业生产的工艺过程,常称为生化工程 。 生物工程的重要组成部分,包括底物或营养液的准备、预处理、转化以及产品的分离、精制等工程和工艺问题。一般把发酵工程、动植物细胞的大规模培养、酶工程、生化反应工程、生物分离工程、生物功能元件以及生物过程中的控制和优化都包括在生化工程之内。
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近10年来,由于海洋在沿海国家可持续发展中的战略地位日益突出,以及人类对海洋环境特殊性和海洋生物多样性特征的认识不断深入,海洋生物资源多层面的开发利用极大地促进了海洋生物技术研究与应用的迅速发展。1989年首届国际海洋生物技术大会(以下简称MPS大会)在日本召开时仅有几十人参加,而1997年第四届IMBC大会在意大利召开时参加入数达1000多人。现在IMBC会议已成为全球海洋生物技术发展的重要标志,出现了火红的局面。《IMBC2000》在澳大利亚刚刚开过,《IMBC2003》的筹备工作在日本已经开始,以色列为了举办们《IMBC2006》早早作了宣传,并争到了举办权。每3年一届的IMBC不仅吸引了众多高水平的专家学者前往展示与交流研究成果,探讨新的研究发展方向,同时也极大地推动了区域海洋生物技术研究的发展进程。在各大洲,先后成立了区域性学术交流组织,如亚太海洋生物技术学会、欧洲海洋生物技术学会和泛美海洋生物技术协会等。各国还组建了一批研究中心,其中比较著名的为美国马里兰大学海洋生物技术中心、加州大学圣地亚哥分校海洋生物技术和环境中心,康州大学海洋生物技术中心,挪威贝尔根大学海洋分子生物学国际研究中心和日本海洋生物技术研究所等。这些学术组织或研究中心不断举办各种专题研讨会或工作组会议研究讨论富有区域特色的海洋生物技术问题。1998年在欧洲海洋生物技术学会、日本海洋生物技术学会和泛美海洋生物技术协会的支持下,原《海洋生物技术杂志》与《分子海洋生物学和生物技术》合刊为《海洋生物技术》学报(以下简称MBT),现在它已成为一份具有权威性的国际刊物。海洋生物技术作为一个新的学科领域已明确被定义为“海洋生命的分子生物学如细胞生物学及其它的技术应用”。
为了适应这种快速发展的形势,美国、日本、澳大利亚等发达国家先后制定了国家发展计划,把海洋生物技术研究确定为21世纪优先发展领域。1996年,中国也不失时机地将海洋生物技术纳入国家高技术研究发展计划(863计划),为今后的发展打下了基础。不言而喻,迄今海洋生物技术不仅成为海洋科学与生物技术交叉发展起来的全新研究领域,同时,也是21世纪世界各国科学技术发展的重要内容并将显示出强劲的发展势头和巨大应用潜力。
1.发展特点
表1和表2列出的资料大体反映了当前海洋生物技术研究发展的主要特点。
1.1加强基础生物学研究是促进海洋生物技术研究发展的重要基石
海洋生物技术涉及到海洋生物的分子生物学、细胞生物学、发育生物学、生殖生物学、遗传学、生物化学、微生物学,乃至生物多样性和海洋生态学等广泛内容,为了使其发展有一个坚实的基础,研究者非常重视相关的基础研究。在《IMBC2000》会议期间,当本文作者询问一位资深的与会者:本次会议的主要进步是什么?他毫不犹豫的回答:分子生物学水平的研究成果增多了。事实确实如此。近期的研究成果统计表明,海洋生物技术的基础研究更侧重于分子水平的研究,如基因表达、分子克隆、基因组学、分子标记、海洋生物分子、物质活性及其化合物等。这些具有导向性的基础研究,对今后的发展将有重要影。
1.2推动传统产业是海洋生物技术应用的主要方面
目前,应用海洋生物技术推动海洋产业发展主要聚焦在水产养殖和海洋天然产物开发两个方面,这也是海洋生物技术研究发展势头强劲。充满活力的原因所在。在水产养殖方面,提高重要养殖种类的繁殖、发育、生长和健康状况,特别是在培育品种的优良性状、提高抗病能力方面已取得令人鼓舞的进步,如转生长激素基因鱼的培育、贝类多倍体育苗、鱼类和甲壳类性别控制、疾病检测与防治、DNA疫苗和营养增强等;在海洋天然产物开发方面,利用生物技术的最新原理和方法开发分离海洋生物的活性物质、测定分子组成和结构及生物合成方式、检验生物活性等,已明显地促进了海洋新药、酶、高分子材料、诊断试剂等新一代生物制品和化学品的产业化开发。
表1近期IMBC大会研讨的主要内容
表2近期IMBC大会和《MarineBiotechnology》学报论文统计表
1.3保证海洋环境可持续利用是海洋生物技术研究应用的另一个重要方面
利用生物技术保护海洋环境、治理污染,使海洋生态系统生物生产过程更加有效是一个相对比较新的应用发展领域,因此,无论是从技术开发,还是产业发展的角度看,它都有巨大的潜力有待挖掘出来。目前已涉及到的研究主要包括生物修复(如生物降解和富集、固定有毒物质技术等)、防生物附着、生态毒理、环境适应和共生等。有关国家把“生物修复”作为海洋生态环境保护及其产业可持续发展的重要生物工程手段,美国和加拿大联合制定了海洋环境生物修复计划,推动该技术的应用与发展。
1.4与海洋生物技术发展有关的海洋政策始终是公众关注的问题
其中海洋生物技术的发展策略、海洋生物技术的专利保护、海洋生物技术对水产养殖发展的重要性、转基因种类的安全性及控制问题、海洋生物技术与生物多样性关系以及海洋环境保护等方面的政策、法规的制定与实施倍受关注。
2.重点发展领域
当前,国际海洋生物技术的重点研究发展领域主要包括如下几个方面:
2.1发育与生殖生物学基础
弄清海洋生物胚胎发育、变态、成熟及繁殖各个环节的生理过程及其分子调控机理,不仅对于阐明海洋生物生长、发育与生殖的分子调控规律具有重要科学意义,而且对于应用生物技术手段,促进某种生物的生长发育及调控其生殖活动,提高水产养殖的质量和产量具有重要应用价值。因此,这方面的研究是近年来海洋生物技术领域的研究重点之一。主要包括:生长激素、生长因子、甲状腺激素受体、促性腺激素、促性腺激素释放激素、生长一催乳激素、渗透压调节激素、生殖抑制因子、卵母细胞最后成熟诱导因子、性别决定因子和性别特异基因等激素和调节因子的基因鉴定、克隆及表达分析,以及鱼类胚胎于细胞培养及定向分化等。
2.2基因组学与基因转移
随着全球性基因组计划尤其是人类基因组计划的实施,各种生物的结构基因组和功能基因组研究成为生命科学的重点研究内容,海洋生物的基因组研究,特别是功能基因组学研究自然成为海洋生物学工作者研究的新热点。目前的研究重点是对有代表性的海洋生物(包括鱼、虾、贝及病原微生物和病毒)基因组进行全序列测定,同时进行特定功能基因,如药物基因、酶基因、激素多肽基因、抗病基因和耐盐基因等的克隆和功能分析。在此基础上,基因转移作为海洋生物遗传改良、培育快速生长和抗逆优良品种的有效技术手段,已成为该领域应用技术研究发展的重点。近几年研究重点集中在目标基因筛选,如抗病基因、胰岛素样生长因子基因及绿色荧光蛋白基因等作为目标基因;大批量、高效转基因方法也是基因转移研究的重点方面,除传统的显微注射法、基因枪法和携带法外,目前已发展了逆转录病毒介导法,电穿孔法,转座子介导法及胚胎细胞介导法等。
2.3病原生物学与免疫
随着海洋环境逐渐恶化和海水养殖的规模化发展,病害问题已成为制约世界海水养殖业发展的瓶颈因子之一。开展病原生物(如细菌、病毒等)致病机理、传播途径及其与宿主之间相互作用的研究,是研制有效防治技术的基础;同时,开展海水养殖生物分子免疫学和免疫遗传学的研究,弄清海水鱼、虾、贝类的免疫机制对于培育抗病养殖品种、有效防治养殖病害的发生具有重要意义。因此,病原生物学与免疫已成为当前海洋生物技术的重点研究领域之一,重点是病原微生物致病相关基因、海洋生物抗病相关基因的筛选、克隆,海洋无脊椎动物细胞系的建立、海洋生物免疫机制的探讨、DNA疫苗研制等。
2.4生物活性及其产物
海洋生物活性物质的分离与利用是当今海洋生物技术的又一研究热点。现人研究表明,各种海洋生物中都广泛存在独特的化合物,用来保护自己生存于海洋中。来自不同海洋生物的活性物质在生物医学及疾病防治上显示出巨大的应用潜力,如海绵是分离天然药物的重要资源。另外,有一些海洋微生物具有耐高温或低温、耐高压、耐高盐和财低营养的功能,研究开发利用这些具特殊功能的海洋极端生物可能获得陆地上无法得到的新的天然产物,因而,对极端生物研究也成为近年来海洋生物技术研究的重点方面。这一领域的研究重点包括抗肿瘤药物、工业酶及其它特殊用途酶类、极端微生物定功能基因的筛选、抗微生物活性物质、抗生殖药物、免疫增强物质、抗氧化剂及产业化生产等。
2.5海洋环境生物技术
该领域的研究重点是海洋生物修复技术的开发与应用。生物修复技术是比生物降解含义更为广泛,又以生物降解为重点的海洋环境生物技术。其方法包括利用活有机体、或其制作产品降解污染物,减少毒性或转化为无毒产品,富集和固定有毒物质(包括重金属等),大尺度的生物修复还包括生态系统中的生态调控等。应用领域包括水产规模化养殖和工厂化养殖、石油污染、重金属污染、城市排污以及海洋其他废物(水)处理等。目前,微生物对环境反应的动力学机制、降解过程的生化机理、生物传感器、海洋微生物之间以及与其它生物之间的共生关系和互利机制,抗附着物质的分离纯化等是该领域的重要研究内容。
3.前沿领域的最新研究进展
3.1发育与生殖调控
应用GIH(性腺抑制激素)和GSH(性腺刺激激素)等激素调控甲壳类动物成熟和繁殖的技术[1],研究了甲状腺激素在金绍生长和发育中的调控作用,发现甲状腺激素受体mRNA水平在大脑中最高,在肌肉中最低,而在肝、肾和鳃中表达水平中等,表明甲状腺素受体在成体金银脑中起着重要作用[1],对海鞘的同源框(Homeobox)基因进行了鉴定,分离到30个同源框基因[1],建立了青鳉的同源框(Homeobox)基因[1],建立了青鳉胚胎干细胞系并通过细胞移植获得了嵌合体青鳉[1],建立了虹鳟原始生殖细胞培养物并分离出Vasa基因[2],进行斑节对虾生殖抑制激素的分离与鉴定[2],应用受体介导法筛选GnRH类似物,用于鱼类繁殖[2],建立了海绵细胞培养技术,用于进行药物筛选[2],建立了将海胆胚胎作为研究基因表达的模式系统[2],通过基因转移开展了海胆胚胎工程的研究[2],研究了人葡糖转移酶和大鼠已糖激酶cDNA在虹鳟胚胎中的表达[3],建立了通过细胞周期蛋白依赖的激酶活性测定海水鱼苗细胞增殖速率的方法[3],研究了几丁质酶基因在斑节对虾蜕皮过程中的表达[4],从海参分离出同源框基因,并进行了序列的测定[4]。
3.2功能基因克隆
建立了牙鲆肝脏和脾脏mRNA的表达序列标志,从深海一种耐压细菌中分离到压力调节的操纵子,从大西洋鲑分离到雌激素受体和甲状腺素受体基因,从挪威对虾中分离到性腺抑制激素基因[1];将DNA微阵列技术在海绵细胞培养上进行了应用,构建了班节对虾遗传连锁图谱,建立了海洋红藻EST,从海星卵母细胞中分离出成熟蛋白酶体的催化亚基,初步表明硬骨头鱼类IGF-I原E一肽具有抗肿瘤作用[2];构建了海洋酵母De—baryomyceshansenii的质粒载体,从鲤鱼血清中分离纯化出蛋白酶抑制剂,从兰蟹血细胞中分离到一种抗菌肽样物质,从红鲍分离到一种肌动蛋白启动子,发现依赖于细胞周期的激酶活性可用作海洋鱼类苗种细胞增殖的标记,克隆和定序了鳗鱼细胞色素P4501AcD-NA,通过基因转移方法分析了鳗细胞色素P450IAI基因的启动子区域,分离和克隆了鳗细胞色素P450IAI基因,建立了适宜于沟绍遗传作图的多态性EST标记,构建了黄盖鲽EST数据库并鉴定出了一些新基因,建立了班节对虾一些组织特异的EST标志,从经HirameRhabdovirus病毒感染的牙鲆淋巴细胞EST中分离出596个cDNA克隆[3];用PCR方法克隆出一种自体受精雌雄同体鱼类的ß一肌动蛋白基因,从金鲷cDNA文库中分离出多肽延伸因子EF-2CDNA克隆,在湖鳟基因组中发现了TC1样转座子元件[4];鉴定和克隆出的基因包括:南美白对虾抗菌肽基因、牡蛎变应原(allergen)基因、大西洋鳗和大西洋鲑抗体基因、虹鳟Vasa基因、青鳉P53基因组基因、双鞭毛藻类真核启始因子5A基因、条纹鲈GtH(促性腺激素)受体cDNA、鲍肌动蛋白基因、蓝细菌丙酮酸激酶基因、鲤鱼视紫红质基因调节系列以及牙鲆溶菌酶基因等[1—4]。
3.3基因转移
分离克隆了大马哈鱼IGF基因及其启动子,并构建了大马哈鱼IGF(胰岛素样生长因子)基因表达载体[1]。通过核定位信号因子提高了外源基因转移到斑马鱼卵的整合率[1],建立了快速生长的转基因罗非鱼品系并进行了安全性评价;对转基因罗非鱼进行了三倍体诱导,发现三倍体转基因罗非鱼尽管生长不如转基因二倍体快,但优于未转基因的二倍体鱼,同时,转基因三倍体雌鱼是完全不育的,因而具有推广价值[2];研究了超声处理促进外源DNA与金鲷结合的技术方法,将GFP作为细胞和生物中转基因表达的指示剂;表明转基因沟鲶比对照组生长快33%,且转基因鱼逃避敌害的能力较差,因而可以释放到自然界中,而不会对生态环境造成大的危害[3];应用GFP作为遗传标记研究了斑马鱼转基因的条件优化和表达效率[3];在抗病基因工程育种方面,构建了海洋生物抗菌肽及溶菌酶基因表达载体并进行了基因转移实验[2];在转基因研究的种类上,目前已从经济养殖鱼类逐步扩展到养殖虾、贝类及某些观赏鱼类[2.3]。通过基因枪法将外源基因转到虹鳟肌肉中获得了稳定表达[4]。
3.4分子标记技术与遗传多样性
研究了将鱼类基因内含子作为遗传多样性评价指标的可行性,应用SSCP和定序的方法研究了大西洋和地中海几种海洋生物的遗传多样性[1]。研究了南美白对虾消化酶基因的多态性[1];利用寄生性原生动物和有毒甲藻基因组DNA的间隔区序列作标记检测环境水体中这些病原生物的污染程度,应用18S和5.8S核糖体RNA基因之间的第一个内部间隔区(ITC—1)序列作标记进行甲壳类生物种间和种内遗传多样性研究[2];研究了斑节对虾三个种群的线粒体DNA多态性,用PCR技术鉴定了夏威夷Gobioid苗的种类特异性。通过测定内含子序列揭示了南美白对虾的种内遗传多样性,采用同功酶、微卫星DNA及RAPD标记对褐鳟不同种群的遗传变异进行了评价,在平鱼鉴定并分离出12种微卫星DNA,在美国加州鱿鱼上发现了高度可变的微卫星DNA[3];弄清了一种深水鱼类(Gonostomagracile)线粒体基因组的结构,并发现了硬骨鱼类tRNA基因重组的首个实例,测定了具有重要商业价值的海水轮虫的卫星DNA序列,用RAPD技术在大鲮鲆和鳎鱼筛选到微卫星重复片段,从多毛环节动物上分离出高度多态性的微卫星DNA,用RAPD技术研究了泰国东部泥蟹的遗传多样性[3];用AFLP方法分析了母性遗传物质在雌核发育条纹鲈基因组中的贡献[4]。
3.5DNA疫苗及疾病防治
构建了抗鱼类坏死病毒的DNA疫苗[1];开展了虹鳟IHNVDNA疫苗构建及防病的研究,表明用编码IHNV糖蛋白基因的DNA疫苗免疫虹鳟,诱导了非特异性免疫保护反应,证明DNA免疫途径在鱼类上的可行性,从虹鳟细胞系中鉴定出经干扰素可诱导的蛋白激酶[2];建立了养殖对虾病毒病原检测的ELISA试剂盒,用PCR等分子生物学技术鉴定了虾类的病毒性病原,将鱼类的非特异性免疫指标用于海洋环境监控,研究了抗病基因转移提高鲷科鱼类抗病力的可行性,研究了蛤类唾液酸凝集素的抗菌防御反映[2];研究了一种海洋生物多糖及其衍生物的抗病毒活性[3];建立了测定牡蛎病原的PCR—ELISA方法[3];研究了LatrunculinB毒素在红海绵体内的免疫定位[4]。
3.6生物活性物质
从海藻中分离出新的抗氧化剂[1],建立了大量生产生物活性化合物的海藻细胞和组织培养技术,建立了通过海绵细胞体外培养制备抗肿瘤化合物的方法[1];从不同生物(如对虾和细菌)中鉴定分离出抗微生物肽及其基因,从鱼类水解产物中分离出可用作微生物生长底物的活性物质,海洋生物中存在的抗附着活性物质,用血管生成抑制剂作为抗受孕剂,从蟹和虾体内提取免疫激活剂,从海洋藻类和蓝细菌中纯化光细菌致死化合物,海星抽提物在小鼠上表现出批精细胞形成的作用,从海洋植物Zosteramarina分离出一种无毒的抗附着活性化合物,从海绵和海鞘抽提物分离出抗肿瘤化合物,开发了珊瑚变态天然诱导剂,从海胆中分离出一种抗氧化的新药,在海洋双鞭毛藻类植物中鉴定出长碳链高度不饱和脂肪酸(C28),表明海洋真菌是分离抗微生物肽等生物活性化合物的理想来源[2];发现海洋假单胞杆菌的硫酸多糖及其衍生物具有抗病毒活性,从硬壳蛤分离出谷光甘肽一S一转移酶,从鲤血清中分离出丝氨酸蛋白酶抑制剂,从海绵中分离出氨激脯氨酸二肽酶,从一种珊瑚分离出具DNA酶样活性的物质,建立了开放式海绵养殖系统,为生物活性物质的大量制备提供了充足的海绵原料[3];从虾肌水解产物中分离到抗氧化肽物质[4];从一?趾Q笙妇蟹掷氪炕鯪一乙酸葡糖胺一6一磷酸脱乙酸酶[4]。
3.7生物修复、极端微生物及防附着
研究了转重金属硫蛋白基因藻类对海水环境中重金属的吸附能力,表明明显大于野生藻类[1],研究了石油降解微生物在修复被石油污染的海水环境上的可疗性及应用潜力[1];研究了海洋磁细菌在去除和回收海水环境中重金属上的应用潜力[1];用Bacillus清除养鱼场污水中的氮,用分子技术筛选作为海水养殖饵料的微藻,开发了六价铬在生物修复上的应用潜力,分离出耐冷的癸烷降解细菌,研究了海洋环境中多芳香化烃的微生物降解技术[2];从噬盐细菌分离出渗透压调节基因,并生产了重组Ectoine(渗透压调节因子),从2650米的深海分离到一种耐高温的细菌,这种细菌可用来分离耐高温和热稳定的酶,在耐高温的archaea发现了D型氨基酸和无氧氨酸消旋酶,测定了3种海洋火球菌的基因组DNA序列,借助于CROSS/BLAST分析进行了特定功能基因的筛选,从海底沉积物、海水和北冰洋收集了1000多种噬冷细菌,并从这些细菌中分离到多种冷适应的酶[2];建立了一种测定藤壶附着诱导物质的简单方法,研究了Chlorophyta和共生细菌之间附着所必需的形态上相互作用,研究了珊瑚抗附着物质(dterpene)类似物的抗附着和麻醉作用[3];分析了海岸环境中污着的起始过程,并对沉积物和附着物的影响进行了检测[4]。
4.展望与建议
第1章说人类是由爸妈而来,母亲10月怀胎让我们由一个小婴儿,所以生命来之不易,其次我们应学会爱,说到爱,每一个人都不会陌生,可是要正给这个词下定义,又很困难,可能因为爱是以种发自内心的情感,是一种生命的体验。爱分无私的父母之爱,和神秘的男女之爱。
第2章说饮食是最让人最让人感兴趣的话题之一,吃到底有多重要,饮食与健康有非常紧密的联系。你的膳食是否平衡,一个民族的饮食结构是否科学对整个民族都非常重要,三大营养素碳水化合物,脂肪,蛋白质我们都需要。食品中含有添加剂,吃下去不安全,还会发胖。
说到吃的,我们也应该想一想动物,曾几时,动物们都快乐的生活在地球上,只因人类的贪婪,导致多种植物灭绝。恐龙是最早灭绝的,它在地球上顽强的生活了一亿七千万年,就灭绝了、不仅是恐龙,几乎百分之75的物种也从地球上永远的消失了,恐龙灭绝成了一个很大的谜。从此,我们应该和动物做朋友,而不应该为了以私欲而残冷的杀害它们。我们也应此破坏了地球—我们的母亲。在北极2009年9月英国一媒体拍下了流泪的冰川全球变目爱,直接引发水灾水灾之后,地质灾害也随着而平,人类与动物也将在劫难,我们应该植树造林。
而我们的文明也随着时间而在飞速发展中。生物技术自19世纪以来,取得了非常好的进展。
关键词:制药产业;机遇与挑战;借鉴
中图分类号:F13 文献标识码:A
原标题:印度制药产业发展现状探讨及启示
收录日期:2012年11月10日
一、印度制药产业发展概况
据印度药品部数据显示,2009~2010年度,印度制药产业产值大约为100,611亿卢比,是1980年1,500亿卢比的67.1倍。同时,药品作为印度出口的重要商品,其出口的快速增长成为印度制药产业快速发展的重要推动力之一。目前,印度生产的药品出口到世界上100多个国家,既包括亚非拉等发展中国家和地区,也包括美国、日本、欧洲和澳大利亚等市场高度规范的国家。药品出口额从1998~1999年度的6,256亿卢比增长至2008~2009年度的39,821亿卢比,2003~2008年印度药品出口额占当年印度出口总额的4.4%~5.2%不等。2007~2008年度印度出口的药品当中,基本药物和精细化学中间体占43%,草药占2%,剩下的55%为配方药。
印度制药企业呈现出地区分布不均以及规模差别较大的特征。印度药品部普查数据显示,印度全国共有制药企业10,563家,大部分位于Maharashtra等五个邦。目前,印度的制药企业能够生产400多种原料药和60,000多种制剂,民族药也有1,000多种,其中60%的原料药和25%的制剂销往国际市场。
二、印度制药产业发展存在的机遇
伴随世界制药产业的演进,印度制药产业的发展呈现出机遇与挑战并存的状态,机遇主要体现在仿制药(包括生物技术仿制药)、生物制药和外包(包括合同制造、信息技术和研发外包)等方面。
(一)仿制药。全球仿制药市场对印度制药产业发展而言是一个巨大的机遇。2007~2008年美国的处方药市场规模达到400亿美元,欧洲达到250亿美元。随着一些重磅炸弹药品专利陆续到期,仿制药的发展前景值得期待。仿制药以其相对于原研药低得多的成本而发展潜力巨大。据估计,在全球不断增长的仿制药市场中,印度将会占有其中30%左右的份额。低生产成本使印度获得了对其他仿制药生产国的相对优势。对印度制药企业来说,其国际化水平较高,更容易获得大的海外市场份额,特别是美国和欧洲的仿制药市场份额。
印度制药产业在仿制药领域面临的另一个机遇在生物技术仿制药方面。IMS的数据显示,2004年生物技术药品占全球药品市场的份额达到10%,销售总额为550亿美元。随着一些生物制药产品的专利陆续到期,生物技术仿制药将会获得更大的市场。由于成本比生物制药成本低,生物技术仿制药越来越受到各国消费者的欢迎。在药品市场未被管制的国家,生物技术仿制药的销量增长迅猛。印度制药企业较早将生物技术仿制药销往被管制市场,且销量的增长超过预期。抓住机遇大力拓展仿制药市场将成为印度制药产业当前和今后一个时期发展的重要机遇之一。
(二)生物制药。生物制药的发展得益于生物技术的兴起。生物药物以其良好的治疗效果而被各国消费者接受和认可。世界各主要国家均在生物技术领域投入大量资源进行研发,有的还进行跨国研发合作。随着生物技术的跨越发展,生物制药也将迎来发展的春天。
2003~2004年,印度生物制药占印度总的生物技术市场的比例达到60%。目前,印度有200多家生物技术公司,每年的收入达到5亿美元,虽然生物技术部门总体上仍处于相对初级的发展阶段,但是其增长速度很快,重点发展方向是开发和生产疫苗以及提供生物服务。印度大部分生物技术公司的发展采取了合同研究和合作研究的方式。
全球范围内,跨国企业通过兼并小型和中等规模的生物技术企业快速进入生物制药领域,印度也不例外。为了促进国内生物技术市场的发展,印度政府部门实施了一系列的政策措施,包括进行监管方面的改革、为研发服务提供税收优惠、建立生物技术园区以及特别经济区等。这些使得印度制药产业能够更好地抓住世界范围生物制药的发展机遇,加快自身的发展。
(三)合同制造与合同研究。随着全球制药产业的发展和分工的深化,合同制造与合同研究为越来越多的制药企业所接受。2004年世界范围内制药产业合同制造和研究服务的总产值达到1,000亿美元,其中处方药的合同制造从262亿美元上升到439亿美元。最近几年,亚洲已经挑战了北美和欧洲在全球医药合同制造市场的传统地位,预计印度和中国将来能够占有活性药物成分和中间体外包市场份额的35%~40%。
印度药品制造企业将会从全球外包业务大发展的繁荣中获益。首先,随着一些销量最大的药品的专利到期,将会出现外包业务新;其次,印度新专利制度的实施增强了跨国企业对印度外包产业的信心,加上印度制药产业整体研发水平的提高,合同制造有望成为印度制药产业获得重大发展的又一个领域。
由于欧洲和美国生产成本不断提高,印度的合同制造业务将会获得显著增长,同时在印度国内,印度企业与外国企业的合作也将越来越多,合作范围也会日益广泛,如进行合作研发(包括药物发现和临床试验)、合作生产和销售等。
三、印度制药产业发展面临的挑战
印度制药产业的发展机遇与挑战并存,面临的挑战主要包括以下方面:
(一)中间体生产相对薄弱。虽然印度原料药生产企业在全球市场上扮演重要角色,但由于印度政府制定了严格的环保法律,生产中间体所需的大规模化学活动与印度现行的环境准则相抵触,因而其原料药生产厂家仍依赖从中国进口中间体生产制剂,目前印度超过一半的中间体需从中国进口。印度制药产业人士多次提出,增加印度国内中间体的生产有助于降低制剂生产成本,提高行业竞争力,即便印度原料药行业不断地向政府请愿,但政府并未采取具体措施支持中间体的生产。
(二)专利与知识产权有待完善。印度新的产品专利制度是2001年WTO多哈回合谈判的结果,该协议要求对过程和产品均进行保护。随后,印度议会通过了《专利(修订)法》,引入产品专利制度。这一新的制度只保护1995年1月1日之后上市的产品,同时废除了1970年通过的仅仅对生产过程进行专利保护的法案。新专利制度促进了创新性药物的发展,促使印度本国制药企业加强研发,这给那些有实力进行研发的企业带来了长远利益。
即使实施了新专利制度,印度在知识产权方面仍存在一些不足。新专利制度实施过程中的一个关键问题是专利授予问题,而印度将专利的定义缩小至只包括新化学实体。另外,印度的制药企业正在观望政府是否会按照国际规则管制强制许可。在世界其他地区,贸易条约允许根据国家紧急状态发出强制许可,但是在印度,只有当出现诸如涉及产品价格的合理性等因素时才会发出强制许可。印度政府这方面的有关政策需要更加清楚地加以界定。
(三)定价问题。印度政府1995年制定的价格控制规则(DPCO)规定了74种原料药及配方药的价格,这部分药占当时药品零售市场的40%左右。2002年出台的药品政策进一步将受到价格控制的药物数量减少到了25种。2006年末,一套新的DPCO被引入,这套规则包括两份主要报告,分别是关于药品价格和药品的可负担性两方面。根据印度新的国家医药政策,未来专利产品的价格将被政府控制,如何将减少药物价格控制的趋势保持下去,并从对价格的微观管理向价格监管转变,是摆在印度政府面前不得不解决的问题。
此外,由于印度的药品市场是高度竞争性的,市场中药品的价格几乎是世界上最低的,只有美国市场上药品价格的十分之一左右。印度政府非常重视药品的价格问题,强调价格控制以及保持药品的低价格。但如果过于强调保持药品的低价格,则会降低制药企业的投资意愿,不愿投入资金进行研发,进而导致制药产业发展缓慢甚至停滞不前。
(四)发展国内药品市场。相对于印度庞大的人口数量而言,印度医药市场仍未得到充分发展。目前,印度GDP只有4.5%~5.0%用于卫生保健,是世界上卫生保健支出最低的20个国家之一。同时,印度存在着卫生保健支出不公的问题,最穷的20%民众的死亡率、营养不良是富人的两倍,花在每个穷人身上的支出仅为在每个富人身上支出的1/3。政府卫生保健支出的2/3没有被用于基本医疗卫生服务方面,而是用在了其他更高级的卫生保健方面。在印度,仅有15%的民众有某种形式的保险,而约有8亿民众没有任何形式的保险。
人口的增加、收入水平的提高以及新产品的出现将使印度国内制药市场的年增长率有望达到10%,但是印度国内药品市场的发展仍依赖于民众更加容易的获得药品。
四、对我国制药产业发展的启示
我国和印度同属发展中的大国,彼此在许多方面存在相似和值得对方借鉴之处。通过对印度制药产业发展现状的分析,结合我国制药产业的实际可以看到:首先,仿制药仍是我国制药产业需要重点关注的领域之一。通过增加投资提升仿制药的研发水平;密切关注国际仿制药发展动态,紧跟仿制药发展步伐。其次,加快生物技术与制药产业的技术融合,使生物技术在药品生产中发挥更大作用。再次,深化国内药品市场改革,如药品价格形成机制改革和药品流通体制改革等,提升药品市场的市场化水平。
主要参考文献:
[1]李芳林等.印度制药业现状及启示[J].齐鲁药事,2006.18.
[2]IMS Health data quoted in Pharma Week[J].March 16,2006.