生物技術研究熱點精選(九篇)

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第1篇：生物技術研究熱點范文

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《IMBC 2000》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《Marine Biotechnology》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?；l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?，F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mRN A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—baryomyces hansenii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P4501A cD-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Hirame Rhabdovirus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?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5.8 S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]。 3.5 DNA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IHNV DNA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Latrunculin B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Zostera marina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

第2篇：生物技術研究熱點范文

工業生物技術是人類實現可持續發展的重要途徑。眾所周知，以化石原料為基礎的物質制造業在現代工業社會中占據著重要的位置，但它正面臨著嚴峻的挑戰：化石原料可用量日益減少，環境污染日益嚴重。以再生資源為基礎的循環產業的形成是解決現代工業社會危機的重要途徑。生態環境脆弱和資源短缺是我國的基本國情，也是限制我國產業經濟可持續發展的瓶頸。工業生物技術被OECD（OrganizationofEconomicCooperationandDevelopment）定位為構建和環境協調產業體系的關鍵技術，是實現人類可持續發展目標的重要領域。世界各國對工業生物技術都給予了極大的重視。目前，據統計至少有129個利用生物技術進行工業化生產的例子。但是，工業生物技術的工業化成功的例子仍然很有限。這主要是因為自然界的生物催化劑大都只能在溫和的條件下起作用，往往難以直接用于工業過程，比如通常酶或細胞很難在高溫、高壓、有機溶劑等條件下起作用，其穩定性低，容易失活。但是，隨著對生物酶來源的多樣性、酶催化機理、結構及功能之間關系認識的逐步提高和現代工業社會發展對生物技術需求的高漲，建立發現、改造和使用生物催化劑技術平臺成為工業生物技術研究的熱點領域之一。

化學物質是人類社會賴以發展的基礎。但人工化合物的大規模制造和使用造成了嚴重的環境污染，成為被全球普遍關注的嚴峻問題。眾多的人工化合物釋放到生態環境中后，微生物還沒有足夠的時間和充分的環境條件來“進化”其代謝途徑，因此表現出有機化合物的難生物降解性?；衔飳Νh境產生的風險（Risk）可由以下的公式來表示，取決于化合物本身的危害度（Hazard）和在環境中的暴露程度（Exposure）。

Risk＝Hazard×Exposure

因此，為降低化學物質對環境帶來的危害或負擔，開發清潔生物生產工藝生產環境友好的化合物具有重要的意義，與此同時必須開發減少化學物質在環境中的暴露程度（濃度和時間），即化合物的生物降解或生物處理技術。隨著難降解化合物的污染問題的表面化和人們對環境污染問題認識加深，于上世紀90年代形成了環境生物技術這一學科方向。環境生物技術是生物技術與環境科學和化學工程等領域交叉的學科，是工業生物技術領域的新方向。2002年10月的美國科學雜志（Science）刊登了環境微生物技術的研究特輯，英國的自然生物技術雜志（NatureBiotechnology）于2003年2月刊登了具有芳香化合物降解能力的假單胞桿菌（Pseudomonassp.）作為多樣生物催化劑的可能性,近幾年，國外還涌現出了大量的有關環境生物技術的書籍，足見環境生物技術研究在國際上已成為重要的前沿研究領域。

本文以利用融合蛋白技術高效生產工業用肝素酶及剩余污泥減量化好氧－厭氧反復耦合廢水生物處理技術研發過程為主，介紹工業生物技術在醫藥化學品、生物能源及環境中的應用研究進展。

1）肝素酶的重組大腸桿菌高效生產、分離耦合及其應用技術研究

肝素酶I（heparinaseI,EC4.2.2.7，商品名Neutralase,Hepzyme，IBEX,加拿大蒙特利爾公司生產）是一種特異作用于肝素（heparin）和類肝素分子的多糖列解酶。肝素酶具有重要的應用價值，肝素酶及其底物多糖肝素之間的相互作用有助于闡明多糖裂解酶的作用機制；肝素酶可以用于解析肝素等復雜粘多糖的結構及其生物學功能；肝素酶可以用于解析人體內的凝血和抗凝血機制；肝素酶可以用于制備具有高效抗凝血作用的低分子肝素；肝素酶還可以用作臨床血液肝素化的去除，防止手術后出血。我國是肝素原料的生產大國，開發酶法低分子肝素生產技術具有重要的意義。

商業化的肝素酶I從肝素黃桿菌（Flavobacteriumheparinum）中純化得到，但表達需要價格昂貴的肝素誘導，同時由于肝素酶II和III的共表達增加了純化的困難和成本[1]。肝素酶I的基因已被克隆并在大腸桿菌中表達，但產生的都是無活性的包涵體，需要蛋白質復性才能獲得有活性的酶[2-4]。

我們利用融合蛋白技術構建了一套大腸桿菌的表達系統，能夠高效的表達可溶性的肝素酶I，并同過親和分離簡化了肝素酶的純化操作。實驗研究結果表明在我們的肝素酶表達生產體系中，90％以上的肝素酶I以有活性的可溶性蛋白形式存在，從而省去了復性的操作，降低了操作成本；目前酶活可達16000IUl-1，遠遠高于肝素黃桿菌的表達水平；通過一步親和分離，回收的肝素酶純度達95％以上。同時利用綠色熒光蛋白（GFP）基因，構建了利用熒光快速定量酶活的新方法，而且肝素酶與GFP的融合蛋白有助于肝素酶失活機理的研究。

利用融合蛋白的親和吸附能力容易實現肝素酶I的定向固定化，使開發高效肝素酶反應器成為可能。通過實驗證明融合肝素酶I能夠和商品酶一樣有效的降解肝素，制備出理想的低分子量肝素（LMWH）。通過控制酶解反應條件，得到了一系列分子量分布范圍窄的低分子量肝素（平均分子量在5000－6000）。本研究為肝素酶的工業化生產及其應用奠定了技術基礎。

2）好氧-厭氧反復耦合生物反應器處理廢水新工藝研究進展

活性污泥法作為有機廢水的生物處理技術被廣泛的應用。但是活性污泥法的最大缺點是產生大量的剩余污泥，因其含水率高，體積大，易腐爛，易產生惡臭味,造成污泥處理和處置困難。目前由于經濟效益問題難以徹底解決污水處理普遍存在的污泥問題，因此從源頭上減少污泥產率或實現剩余污泥原位降解的污水生物處理技術的開發是值得重視的方向。

第3篇：生物技術研究熱點范文

【摘要】 目的研究青蒿琥酯(artesunate，Art)對腫瘤細胞增殖的影響和機制。方法MTT法測定青蒿琥酯對HEPG-2細胞增殖的影響， ELISA方法研究Caspase-3的活性，DNA電泳觀察細胞DNA的變化，免疫組化研究凋亡相關蛋白p53，bcl-2，bax的表達。結果青蒿琥酯作用細胞48 h后可明顯誘導HEPG-2細胞凋亡，并影響Caspase-3，p53，bcl-2蛋白的表達。結論青蒿琥酯可明顯抑制HEPG-2細胞的增殖，促進HEPG-2細胞的凋亡，其機制可能是通過激活Caspase-3的活性，以及調節p53，bcl-2蛋白的表達而實現的。

【關鍵詞】 青蒿琥酯; Casepase-3; P53

青蒿琥酯(Art)作為一種含內過氧化基團的倍半萜內酯化合物，主要用于瘧疾治療。近年研究發現，其還具有抗腫瘤作用[1]。本實驗以人肝癌HEPG-2細胞株為作用對象，研究青蒿琥酯對腫瘤細胞株相關基因和蛋白的影響。

1 儀器與材料

1.1 儀器全自動CO2孵箱(美國Thermo Formo)，倒置顯微鏡(日產)，雷勃MK3酶標儀，貝克曼熒光顯微鏡，凝膠成像分析系統(美國Bio-Rad)，DMR+Q550病理圖象分析系統(萊卡公司)。

1.2 試劑四唑鹽(MTT)，二甲基亞砜(DMSO)均購自Sigma公司，青蒿琥酯購于桂林南藥股份公司(批號060109);紫杉醇，上海華聯制藥廠生產，購于廣西醫科大學第一附屬醫院藥劑科(批號060202)， Caspase-3檢測試劑盒(碧云天生物技術研究所)，Annvie-FITC試劑盒(晶美生物公司)，P53-抗，bcl-2-抗，bax-抗(北京中杉生物技術開發有限公司)，細胞凋亡DNA 提取試劑盒(碧云天生物技術研究所)，DNA ladder(廣州東盛生物技術開發有限公司)。

1.3 細胞株和細胞培養人肝癌HEPG-2細胞株從廣西醫科大學實驗中心病理科細胞室引進，培養在含10%小牛血清，含青、鏈霉素各100 u/ml的RPMI-1640培養液中，37℃、5%CO2飽和濕度條件下培養，0.25%胰蛋白酶消化傳代。

2 方法

2.1 MTT法檢測細胞的增殖活性采用MTT法，取對數生長期的HEPG-2細胞，按每孔細胞3×103～5×103個，190 μl接種于96孔培養板中，每組設6個復孔，12 h貼壁后加入各組藥物，藥物終濃度梯度為200，100，50 μg/ml，37℃ 、5%CO2飽和濕度下培養24，48，72 h，OD值測量波長為雙波長570 nm/630 nm。以下列公式計算抑制率：抑制率=(1-加藥組OD/對照組OD)×100%，實驗重復3次。

2.2 Caspase-3 活性的研究經過預處理后的細胞，每2×106個細胞的比例加100 μl裂解液，冰浴15 min，4℃，16 000 g，離心15 min，收集上清，采用Caspase-3 ELISA試劑盒，按說明書操作。由PNA不同濃度對應的OD值得出標準曲線，由樣品空中OD值，根據標準曲線方程求得相應樣品空中Caspase-3活性濃度。

2.3 DNA LADDER的觀察 收集Art處理48 h后的細胞，按照試劑盒說明書，提取細胞DNA，進行1.2%瓊脂糖凝膠電泳，凝膠成像分析系統下拍照。

2.4 p53，bcl-2，bax等蛋白的研究免疫細胞化學法檢測p53，bcl和bax的表達，按試劑盒說明依次操作，用PBS代替一抗作為陰性對照。

3 結果

3.1 IC50的測定每個濃度梯度的抑制率得出后，采用Bliss法求得Art作用HEPG-2細胞的24，48，72 h的IC50分別為(103.1±8.6)，(75.3±4.1)，(65.7±6.0) μg/ml[2]。

3.2 caspase-3活性的改變測得OD值后，根據OD值由擬合的標準曲線求得相應樣品空中活性Caspase-3的濃度(48 h)。與空白組比較，藥物作用后細胞中Caspase-3濃度高于對照組(P

3.3 DNA ladder的觀察 細胞凋亡最主要的生化標志是內源性鈣一鎂離子依賴性核酸內切酶被激活，選擇性降解染色體核小體間DNA，從而在瓊脂糖凝膠電泳上可能呈現規則的、間隔180～200 bp的“DNA梯子”樣條帶。由圖1可見，Art處理HEPG-2細胞48h后，進行瓊脂糖凝膠電泳，隨著藥物濃度的加大，“DNA梯子”樣條帶逐漸清晰，呈一定的劑量依賴性。

表1 Art作用后caspase-3的濃度　圖1 Art處理后的電泳圖

3.4 免疫組化結果細胞染色評分參考薛宏偉等的方法[3]。本實驗對HEPG-2肝癌細胞株的凋亡相關基因產物p53、bcl-2、bax蛋白進行了研究，結果發現，用青蒿琥酯(100 μg/ml)處理48h后的肝癌細胞，p53蛋白表達低于細胞對照組， bax表達高于對照組，差異有統計學意義。見圖2及表2。

4 討論

細胞凋亡是由基因編碼調控的細胞主動自殺過程，腫瘤細胞凋亡相關蛋白和基因的研究是近年來腫瘤研究領域的熱點。Caspase家族在介導細胞凋亡途徑的過程中起著非常重要的作用，而Caspase-3是細胞凋亡最為關鍵的執行分子，因此，研究Caspase-3的活性，具有重要的意義[4]。

本實驗中各濃度青蒿琥酯作用后腫瘤細胞中caspase-3活性明顯高于對照組(P

圖2 免疫組化圖片(20×)表2 免疫組化評分結果(+s)

參考文獻

[1] THOMAS EFFERTH， AXEL SAUERBREY.Molecular Modes of Action of Artesunate in Tumor Cell Lines [J]. Mol Pharmacol，2003，64:382.

[2] 李 靜，楊 斌，陳永順，等.青蒿琥酯對人肝癌HEPG-2細胞增殖作用的研究[J].時珍國醫國藥，2008，19(4)：823.

第4篇：生物技術研究熱點范文

1 現代節水農業技術研究現狀分析

在我國節水經驗不斷積累和實踐的農業生產過程中,我國節水農業技術創新和研究成果的應用發揮了十分重要的作用,但是在技術研究過程中依然存在很大的瓶頸,主要表現為我國現有節水技術還不能為建立一個現代高效節水農業體系而提供完善的技術支持,在經驗和數據不斷積累的基礎上,缺少對節水農業發展相關的應用技術研究。在節水技術研究和發展過程中,依然缺乏有效地監督和管理,缺乏規范化、定性定量以及綜合節水農業技術體系。在我國節水農業系統中,節水設備不能緊跟現代農業建設和發展的步伐,很多設備都比較落后,在使用過程中表現的很不穩定,而且出現故障的概率很高。此外,我國節水設備的研究還不是很令人滿意,很多節水材料和技術都遠遠落后于發達國家。同時,我國的現代節水農業技術還沒有建立完善的制度,對農業節水的信息技術的傳播比較落后,其信息的可靠性也比較差,相關的技術人員對節水農業技術不是很重視或者說重視程度不足。

2 現代節水農業技術發展趨勢分析

2.1 積極利用生物技術充分挖掘作物本身的節水能力

現階段,研究比較熱門的節水技術就是對作物自身的接水潛能進行全面的挖掘和開發,農作物在生長過程中,自身就具備了一定的節水能力,因此,在進行生物技技術節水方法研究過程中,應該對作物的自身生物調節作用進行分析,將其應用到現代節水農業技術中去。在研究過程中應該從作物自身生物技能入手,在做好作物生物節水技術的同時,還要切實提高農作物的茶涼以及對水分的利用率。最終保證將水是從傳統的濕法生產轉變為高產量、高品質變化的關鍵技術。

2.2 非傳統的水資源開發和利用技術成為了研究的熱點

非傳統的水資源開發和利用技術也就是區別與傳統的水資源開發和利用技術。在非傳統的水資源開發和利用技術中研究比較熱門的技術主要包括了天然雨水收集、儲存和利用,對生活污水能進行凈化處理后循環使用,苦水和咸水經常處理之后回收利用,這些技術都已經成為了我國乃至世界各個國家重點研究用于解決農業用水危機的主要研究領域。同時這些節水技術也成為社會大眾廣泛關注的熱點。我們在進行現代節水農業技術研究過程中應該對上述的幾個技術進行充分的研究。

2.3 節水技術研究過程中逐漸融入了信息技術和智能技術

隨著計算機產業的發展,以及互聯網時代的到來,信息技術以及智能技術等的高新技術逐漸的應用到現代節水農業技術中,這些高新技術與現代節水農業技術進行完全的融合和發展,使得現代節水農業技術研究逐漸的進入到了科技化和智能化領域。目前,在現代節水農業技術中,融合高新技術主要包括了以下幾個方面的內容:首先,利用計算機技術和信息技術對作物的生長情況進行模擬,通過對作物生長周期進行模擬發現作物的節水點在那個階段,然后在作物種植過程中就能根據模擬的節水點采取相應的節水措施;其次,通過利用現代智能技術,對本地區的氣候環境等多個方面的節水因素進行實施的管理和控制;最后一種就是利用3S循環技術對作物的需求情況進行實時動態的監測,對作物生長的蓄水情況進行智能監測,并結合有效地動態信息管理、采集、傳輸和分析等技術的應用對需要灌溉的農作物面積進行有效地灌溉處理。

2.4 新材料和設備不斷的應用

在未來現代節水農業技術的趨勢采用功能齊全,能耗低,環保、經濟節約以及智能化的控制技術,利用先進的生產和制造技術,不斷促進現代節水產品的研究和開發,提高產品的應用性能,保證設備和產品能夠更好為現代農業建設發展而服務。

3 現代節水農業技術發展建議

3.1 積極宣傳,統一思想,提高認知

在農業發展過程中,水資源缺乏已經嚴重阻礙了我國現代化建設的步伐。我國農業發展缺水問題已經是一個不爭的事實,但是很多人在使用水資源過程中存在嚴重的浪費現象,在生產和生活過程中還會對水資源造成污染。因此,在節水工作開展過程中需要我們做好對保護水資源和節約用水的宣傳和教育工作,讓社會上每一個成員都提高節約用水的意識,節約用水從自身開始,在社會上還要積極的宣傳和倡導建設節約型社會,這是現代節水農業技術得以全面實施的思想方面的準備。

第5篇：生物技術研究熱點范文

不斷追加的巨額投資、新增的“牽手”項目、接連從海外轉移來的研發中心種種跡象顯示，“聚光燈”下率先復蘇的中國，正成為外資新一輪“搶灘”的目標。

最有價值的市場是中國

上世紀90年代，越來越開放的中國以嶄新的面貌出現在全球視野，在全球化的浪潮中，這片東方沃土引發了外商第一輪投資熱潮。

歷史罕見的國際金融危機，讓世界各國投資者遭受到不同程度的損失，全球范圍內跨境投資數量明顯減少。

2010年，當中國成功應對國際金融危機，率先步入復蘇軌道之際，尋找新投資機會的跨國公司不約而同將目光投向中國。

跨國公司進行每筆投資前都要思量：明天的市場在哪里?

“再追加1億美元投資”。這是在金融危機背景下，全球知名會計師行德勤宣布的其在全球的最大一筆投資。

德勤中國首席執行官盧伯卿認為，金融危機背景下，跨國投資者比以往更關注投資的回報。“錢一定要投到最安全、最有價值的幣場中去，這個最具潛力的市場就是中國?！?/p>

博鰲亞洲論壇的報告顯示，危機并沒有對中國的國際直接投資流入造成明顯的不利影響，中國仍然是亞太地區最大的國際直接投資接收地。

業界普遍認為，今年一季度中國經濟將再現兩位數增長，全球經濟衰退背景下，中國經濟一枝獨秀，無疑為外商掀起新一輪投資中國熱潮提供了堅實的保證。

“盡管金融危機造成美國通用破產，但上汽通用去年銷售取得58％的增長，今年一季度增長了101％，這個成績是驚人的。這就是加大對華投資中國無法抵擋的魅力。”上汽通用汽車公司總經理丁磊對記者說。

“中國的消費市場和抵御金融危機的良好抗擊力，讓我們看到了巨大商機。”巴西航空工業公司副總裁兼大中華區總裁關東元說，中國支線飛機發展才剛剛起步，未來發展潛力非常大。

據商務部統計數字，中國已連續多年成為吸引外國投資最多的國家。截至去年底，外商在華投資企業達68萬家，外商投資總額近萬億美元。其中，世界500強企業中，已有480多家落戶中國?！熬G色”成為資本追逐新熱點

就在博整亞洲論壇開幕兩天前，丹麥丹僻斯公司在中國天津新開了一家工廠這里將成為其新型商用壓縮機的全球生產中心。

每一次大的危機都會醞釀新的產業革命，也會給投資者帶來一輪新的商機。在為期三天的博鰲亞洲論壇上，從政界到商界一致的共識是：綠色產業正成為新一輪全球戰略轉型中資本追逐的熱點。

在金融危機肆虐全球經濟之際，巴菲特旗下中美能源入股中國電動汽車新秀比亞迪。這一備受關注代表了國際資本未來的流向之…投資中國綠色產業。

“中國致力于轉變發展方式，不僅將給本國企業帶來機遇，也將給亞洲以及全球企業帶來機會。”博贅亞洲論壇副理事長、中國首席代表曾培炎如是說。

根據部署，從2010年開始，中國將在新能源、節能環保、新材料、生物醫藥等戰略性新興產業領域，啟動實施一批促進作用強、市場前景好的重大工程和計劃。

中國農科院生物技術研究所前所長黃大5介紹說，他熟悉的幾個世界級生物技術公司，都表示不希望錯過中國的新機會。

國家發改委副主任張曉強表示，“過度消耗能源和資源制造污染的外國投資我們再也不歡迎了，而高技術的、發展服務業的、有利于發揮中國勞動力比較優勢的外資我們仍然非常歡迎?！?/p>

“跨國公司想要在中國更好地發展，也必須轉變發展方式，適應中國的轉型。”中國國際經濟交流中心常務副理事長鄭新立說。

“移師”中國研發

4月9日的博鰲亞洲論壇上，近40家跨國公司的中國區總裁舉行了一場圓桌會議。

在龐大的幣場和新的利益驅使下，這些跨國巨頭正加速在中國市場的本土化，紛紛將研發機構搬至中國。

“跨國公司在華投資經歷了以中國作為生產中心、幣場中心、研發中心等階段，現在中國已上升為跨國公司的戰略性發展中心。”微軟公司全球副總裁張亞勤說。

商務部統計，截至2009年底，跨國公司在華設立各類研發中心超過1200個，主要涉及技術密集型行業，如電子通信、生物醫藥、交通化工、軟件設計等。

張亞勤告訴記者，繼4月初在上海建了科技新區后，年底還將在北京中關村建成微軟亞太地區研發總部，約8000名人才將吸納其中?！拔覀冏羁粗氐木褪侵袊袌?，中國人才。”

美國清潔技術公司總裁尼古拉斯?帕克在論壇年會上說，我們在中國清潔技術領域的投資會大幅上升，如果我們把錢投在中國，會比投在美國或者歐洲的回報更高。同一項目在中國投資20億美元，在其他經濟體可能要多花60億美元。

第6篇：生物技術研究熱點范文

水環境修復的目標是將生態系統恢復到未被破壞前的近似狀態，并能夠自我維持動態平衡，是實現漁業可持續發展的迫切需求。具體措施包括降低水體中的污染物濃度，開展生境的修復與保護工作及水生生物種群保護與恢復工作。水污染處理技術可分為物理技術、化學技術和生物技術三個類別，其中生物技術應用最普遍，在國際上已經形成了成熟的方法。水生的植物、動物和微生物在滿足自身生長需求的同時將污染物分解，并有效控制水中N、P等營養物質釋放，增加水中的溶解氧含量，抑制藻類生長，穩定水體生態平衡。對于受干擾的自然水體，一方面要建立人工魚礁、牡蠣礁等工程設施，人工魚礁的歷史可追溯到20世紀60年代，由日本首先列入國家計劃，主要材料為混凝土和鋼鐵，當前也有利用生物制品如牡蠣殼作材料，為典型優勢生物如華盛頓近岸河口太平洋大蟹提供棲息生境;另一方面要建立重要物種自然保護區，除了保護自然生境外，更重要的是在不破壞生態平衡的前提下對自然棲息地進行修復和重建。國內處理水體中污染物較常見的操作方式有設置生物浮床、混養底棲生物和投放微生態制劑等，修復的持續時間相對較長。此外，也要采取措施控制污染物的排入總量，尤其重視養殖區域的非點源排放，從源頭防止生態環境破壞。人工設施方面我國起步較晚，20世紀80年代才開始試點建設人工魚礁，使用的材料從早期的舊輪胎、舊船體等廢舊品逐漸發展成現在的鋼筋混凝土、鋼材、玻璃鋼，并逐步從小型魚礁過渡到大型魚礁。人為構建牡蠣礁也顯著增加了礁上大型底棲動物物種數和總生物量，提高了固碳能力，同時魚類洄游通道和產卵場人工修復措施已成為我國的研究特色。近年來，我國越來越重視自然保護區建設，國家級自然保護區投資10年間增長了2．3倍，達到82．5美元/hm2。根據我國國情，構建水生自然保護區分為三個步驟:①評估擬建區域內的資源總量，漁業資源調查是珍稀水生生物種群保護與恢復工作的前提，首先要建立長期基礎性調查體系，由國家資金持續穩定支持;②根據實際需求建立新自然保護區和加強現有保護區管理，目前我國共有自然保護區2349個，其中水生生物自然保護區230個，約占總數的10%，目前存在缺乏專門管理機構，未建立健全規范的水質和生物監測流程等問題，并亟需構建適宜的評價指標體系;③通過開展增殖放流恢復被破壞的漁業資源，其中增殖放流效果評估是重中之重，主要利用放流個體標記和回捕率分析來衡量，目前除傳統實物標記外，分子標記和耳石標記等新型標記法也逐漸成為研究熱點。此外，增殖放流對野生種群規模和遺傳多樣性、生物群落結構、生態系統的影響及風險防控研究也需要引起重視。

2污染事故應急處置關鍵技術

隨著城市現代化建設的高速發展，突發性水污染事故頻繁發生如松花江水污染事故、太湖藍藻暴發、銅礦水滲漏事故等，造成重大經濟損失的同時也嚴重污染了水環境，因此，事故應急監測和應急處置方面的研究非常必要?？傮w來看，發生頻率高、污染影響大的水環境污染事故主要有溢油、化學和有機污染物、重金屬和水體富營養化污染等幾個類別。針對海底管道泄漏和海底井噴兩種原油泄露源，分別對應水下干法、濕法維修和蓋帽虹吸法、打減壓井法等不同的封堵技術。2010年美國BP墨西哥灣溢油事故應急處置案例中將上述關鍵技術結合運用，形成了一套應急處置方案，最終原油消除率達到80%以上。針對化學物質和有毒有機物泄漏類污染事故，標準的處置流程為:首先，采取措施堵塞排水口，盡可能減少化學物質隨著排污水管線流入天然水體;其次，根據自然條件如風向等確定污染區域，進行布點采樣監測，確定水體中污染物的濃度;然后，根據泄漏化學物質的性質，選擇燃燒、投加活性炭、投入試劑進行氧化還原反應、微生物分解等手段，降低污染物濃度;最后，對污染區域進行跟蹤監測，掌握污染物變化趨勢，確保完全消除對環境造成的有害影響。針對重金屬污染處理的傳統方法包括離子交換法、硫化物沉淀法。目前，污染小、去除率高的電化學凝聚法及微生物和植物吸收法是目前的研究熱點，更適用于靜態水體(如濕地或池塘)污染時使用。例如有研究表明利用鳳尾蕨除砷，3個月內砷濃度可以從10．2μg/L降至2μg/L，砷積累量達161mg/kg。針對水體富營養化，通過研究藻類生長機制、環境條件等控制因素，用生態工程技術控制藻類暴發，能夠從源頭抑制水體富營養化。隨著我國城市現代化建設的高速發展，突發性水污染事故頻繁發生，但處置水平還稍顯不足，需要借鑒發達國家經驗，重點進行關鍵技術、裝備和材料的研發，形成應對不同類型污染事故的標準流程。針對海上溢油開發環保型表面活性劑、高性能吸油氈等，還可進行微生物分解原油的篩選和探索，從根本上提升溢油應急處置能力。針對化學物質污染，在我國苯類物質泄漏事件的發生幾率較高，目前常用燃燒法進行處置，但難以完全消除有害影響，對其消解規律和新型治理方法的研究應引起特別重視。針對重金屬污染，我國學者對砷、鉻、鎘等的處置方法也進行了大量研究，以鐵或鋁作為陽極，生成的氫氧化物可作為絮凝劑與砷酸根離子發生反應，達到除砷效果;以水洗廢啤酒酵母為吸附劑，對鎘的去除率大于96%;采用堆肥－零價鐵混合滲透性反應墻(permeablereactivebarrier，PRB)除鉻，去除率接近100%，但利用電化學和植物吸收重金屬的方法還未見報道。針對水中的氮、磷以及有機污染物積累引起的藻類暴發，大部分湖泊地區采取人工打撈收獲藻類的傳統方法，雖然能有效減輕局部水華災害，緩解藻體死亡分解引起的毒素污染，但只是暫緩藍藻進一步蔓延，并造成人力資源、水資源浪費，亟需借鑒國外先進經驗，轉變污染處置的理念，從治理轉變為預防，研究控制藻類爆發的有效方法。

3重點發展方向

通過對漁業生態環境學科研究現狀的系統梳理，可以看出近十年我國在生態環境學科方面的研究取得了顯著進展，主要的技術和流程也日趨成熟。而針對目前的政策導向和研究熱點，今后應更重視機理性、規律性研究和基礎數據庫構建，明確學科重點發展的方向。

3．1國家級大型環境監測數據

網構建研究我國環境監測網的基本架構已經比較成熟，未來研究重點應放在運用新型設備采集監測數據，并由政府相關部門牽頭構建大型環境監測數據共享平臺。新型水質監測設備如電化學傳感器能夠顯著提高監測相關參數的效率和準確性，減少人工成本。環境監測數據共享平臺屬于政府支持的長期基礎性科研數據庫構建的重要組成部分，其中包括環境監測專題數據庫，涵蓋所有監測點的監測指標如水溫、水體pH、典型污染物的濃度等，由環境監測站定期錄入，可供環境相關研究人員查詢;此外，還包括遙感影像數據庫，涵蓋全國多時相的衛星影像和資源衛星數據。

3．2災害預警的機理性研究

目前，我國對環境災害的預警還停留在經驗預測法和統計分析法，對災害的機理性研究偏少，理論研究方法比較落后，與國外相比還有較大差距。并且我國對赤潮預警的研究相對較多，對其他環境災害的研究目前還很欠缺。下一步的研究重點首先應該放在構建穩定合理的赤潮災害預測模型上，選取赤潮多發的典型區域，根據歷史數據統計，合理運用數值分析方法如模糊推理法，通過各種物理－化學－生物耦合生態動力學數值模型模擬赤潮的發生、發展、、維持和消亡過程，盡可能排除環境因子選取的主觀性和盲目性，提高赤潮災害預測的精準度。除赤潮外，洪澇、海冰、海嘯等由多種因素綜合引起的環境災害都可借鑒這種數值預測方法。

3．3分子水平上污染物對生物毒理作用和遺傳變異規律研究

目前對常見污染物在水體中的存在形式、富集狀況和遷移轉化規律研究較多，但污染物在分子水平上對生物的毒理作用和遺傳變異研究還不夠，特別是重金屬和持久性有機污染物在生物體內富集和沉積，長期過程中對本體細胞產生的影響，其致癌、致畸、致突變作用的機理等仍沒有進行深入和系統的挖掘。加強分子水平上的研究能夠明確污染物對生物造成危害的具置和作用機理，并跟蹤和監測DNA的變化，從而為研究消除典型污染物危害的方法提供基礎和依據。

3．4水環境修復與健康養殖的整體策略

研究人工魚礁、洄游通道等設施的構建都是水域環境修復的常用手段。目前，海洋牧場、池塘一體化養殖等整體性環境修復與健康養殖結合的策略逐漸受到關注。該策略把資源環境、裝備、養殖等學科有機結合起來，在一定水域內采用規模化漁業設施和系統化管理體制，利用自然的海洋、湖泊、池塘生態環境，將人工放流的水生生物聚集起來，對魚、蝦、貝、藻等生物資源進行有計劃和有目的的放養，在海上范圍更廣，稱為海洋牧場;在淡水池塘中的一體化養殖則需要更多的人工干預如投喂、水質監測等。海洋牧場和池塘一體化養殖既能夠修復被破壞的環境和自然水體中的生物群落，又能夠保證一定的經濟效益，是目前環境修復的研究熱點。

4展望

第7篇：生物技術研究熱點范文

關鍵詞：課程改革；微生物技術綜合實驗；前沿

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2013）52-0043-02

21世紀對人才培養提出了新的挑戰，如何培養具有綜合素質的創新型、復合型人才是當今高等院校面臨的問題。中山大學堅持貫徹以“培養具有國際視野、滿足國家與社會需求的高素質復合型拔尖創新人才”為目標，提倡“人心向學”，對創新型人才培養提出了新的思路。從2012年開始，學校開始執行大類招生政策，堅持以“厚基礎，寬口徑”為原則，這是針對我國現行高等教育的弊端實行的深層次的教學改革。大類招生勢必涉及到各個學院專業的課程體系設置、教學方式、人才培養模式的改革。其實早在1998年教育部就頒布了新修訂的專業目錄和《關于普通高等院校修訂本科專業教學計劃的原則意見》，指出：“教學計劃修訂的核心是調整學生的知識、能力、素質結構，淡化專業意識，拓寬基礎，加強素質和能力培養?！睂嶒灲虒W是培養應用型、創新型、復合型人才的重要組成部分，在學校教學培養中起著舉足輕重的作用。這就需要我們對實驗教學進行大膽改革和創新。微生物學是當前生命科學中發展最為迅速、影響最廣泛的學科之一。近年來微生物學實驗技術的不斷創新和發展，使微生物研究者得以在分子水平上深入探索微生物的生命活動規律?！段⑸锛夹g綜合實驗》是生命科學學院為生物技術、生物技術與應用、逸仙班開設的專業選修課，是繼《微生物學實驗》后的一門對于學生的知識、能力和綜合素質的培養與提高起著至關重要的作用的課程。

本課程改革的目的是讓學生真正感受到微生物學工作者從事微生物學工作的氛圍，同時與一些微生物學熱點研究或實際應用相結合，開展創新性微生物學實驗與研究。通過本課程的學習，學生經過嚴格的訓練，能規范地掌握現代微生物技術，熟悉現代儀器的基本使用；在培養學生掌握實驗的基本操作、基本技能和基本知識的同時，努力培養學生的創新意識與創新能力。為實現這一目標，在課程內容安排上采用保留少量經典的驗證性實驗內容外，主要將基本操作融入綜合實驗中，增加綜合性實驗，在實驗內容方面更注重微生物技術在科研、生產中的應用。課程內容方面分為三個層次：驗證性實驗、綜合實驗與自己設計實驗，強調實驗的綜合性、探索性、研究性和連貫性。在綜合性實驗中，引入本系教師的科研成果，目的在于通過實驗，增加培養學生獨立解決實際問題的機會，以提升學生的科研素質與創新意識。同時提出具體的科學問題，引導學生設計解決問題的方案，并通過實驗驗證相關解決方案。將整個微生物學實驗課程按幾個主題分成若干個實驗教學模塊，每個模塊由若干次實驗課組成，相互關聯，前后銜接，共同組成一個研究性的實驗。實驗項目的安排體現了橫向縱向四結合：①使傳統和前沿有機結合。②依賴培養技術和不依賴培養技術相結合。③形態鑒定和分子鑒定相結合。④單個菌落和微生物群落研究相結合。傳統和前沿有機結合：在實驗內容安排上貫穿兩條主線，即有傳統的微生物發酵工程實驗，發酵工程實驗由一個小個實驗結合在一起，包括菌種的選擇、發酵條件的優化，而不依賴于培養技術的分子研究，如變性梯度凝膠電泳DGGE（denaturing gradient gel electrophoresis）、16srDNA分子鑒定等代表前沿生物技術的實驗。生物技術研究手段層出不窮，各種技術手段各有其利弊，對同一個對象，用不同手段來研究，讓同學們開闊了研究思路。例如，依賴培養技術和不依賴培養技術相結合：傳統的微生物需要在培養基上培養，進行形態觀察或分子鑒定，而DGGE技術則是不依賴于培養的技術，學生直接從土壤中提取樣品DNA，進行DGGE電泳，用SYBR染料染色檢測。形態鑒定和分子鑒定相結合：對稀有放線菌進行傳統培養，用埋片法進行形態觀察，同時對鑒定的放線菌提取DNA，進行16srDNA分子鑒定，使學生了解兩種手段的差別和優勢。同時觀摩DNA測序過程，對測序結果進行BLast，并用mega軟件學習構建進化樹。單個菌落的16srDNA分子鑒定和微生物群落研究相結合：對放線菌的形態和分子鑒定只是對單個菌的研究。而DGGE研究則是對整個微生物群落的研究，可以讓學生建立微生物個體與群體差異的概念，加深對微生物群落概念的理解，通過課程學習讓學生建立縱向和橫向的知識結構。生物技術綜合實驗中微生物發酵實驗也是重要的部分，實驗項目為菌株產蛋白酶發酵條件優化。由學生自己進行菌種的選擇，發酵條件的優化采用單因子實驗法和正交實驗法，發酵產物進行蛋白酶活性測定。“工欲善其事，必先利其器?！睂W院配置的多媒體數碼顯微鏡互動系統應用，為本課程觀察放線菌和真菌的形態結構提供設備保障。先進的交互手段，使得教師通過講臺上的計算機，就可以看到每個學生所觀察到的顯微鏡畫面，能及時發現問題并指導學生。學生還可應用數碼顯微鏡將觀察結果直觀呈現在電腦屏幕上，并且可以在自己的計算機上清晰地看到講課的PPT和示范，可用顯微鏡的示教指針與教師交流討論。學生對學習的興趣和課堂效率都顯著提高。由于變性梯度凝膠電泳DGGE實驗以及微生物發酵的特殊性，不可能人手一套實驗儀器，教學視頻和模擬實驗的應用尤為重要。在變性梯度凝膠電泳DGGE實驗課堂上，應用http：//learn.genetics.utah.edu/美國猶他大學的虛擬PCR virtual lab技術和虛擬電泳技術，該制作圖像精美、直觀，實驗步驟清晰，使枯燥的實驗生動地展現在學生面前，更加有利于學生理解、記憶。加深學生對實驗內容的理解并提高他們對實驗的興趣。微生物發酵實驗，實驗步驟煩瑣，牢記每個步驟尤為重要，而教師的講課未必能使每個同學掌握，所以我們自己錄制相關的教學視頻和多媒體課件，可隨時再現操作過程。將教學中的抽象內容具體化、形象化，從而有利于學生對知識的理解、掌握，使其實驗的積極性和主動性都能得到提高。

隨著計算機技術、網絡技術與電子通訊技術的迅速發展和應用，人類已經進入了現代化的信息社會，因特網是世界上最大的知識庫、資源庫，它擁有最豐富的信息資源，而且這些知識庫與資源庫都是按照符合人類聯想思維特點的超文本結構組織起來的，因而適合學生進行自主學習。信息社會需要有高度的創造性，并且有很強的自學能力和信息檢索、獲取及處理能力的創新型人才。為培養學生獲取、分析、處理微生物基因組信息的能力，教師指導學生上網查詢基因組信息的方法，對16s核糖體RNA測序結果在物學國際綜合網站NCBI上blast程序與公開數據庫進行相似性序列比較，找出最相似序列。指導學生學會簡單的生物軟件。學會用mega軟件構建進化樹。近幾年來，由于學校對實驗室建設的高度重視和大力支持，學院中心實驗室添置了凝膠成像系統多媒體數碼顯微鏡、全自動自控發酵罐、液相色譜分析儀、變性梯度凝膠電泳儀器，為微生物技術綜合實驗的順利進行創造了硬件條件，使實驗教學改革上一個新的臺階。

參考文獻：

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第8篇：生物技術研究熱點范文

信息、生物、新材料三大前沿領域

信息、生物、新材料是21世紀前30年發展最快、最熱門的三大領域，它們集結了當今世界最強勢的研究力量。但在這些關系未來發展的關鍵領域中，我國許多核心技術仍依賴追蹤、模仿和引進國外技術，原始創新能力明顯不足。

從更寬的視野來看，不僅僅是這三個領域的發展需要高揚“自主創新”的信心與勇氣。實際上，整個中國科技正面臨著前所未有的發展壓力：對外要適應國際科技競爭的緊迫形勢，對內要滿足經濟社會發展進程中的重大戰略性需求。而原始創新能力和技術創新能力的薄弱，已成為當前和未來相當長時期內影響我國整體競爭力的極大障礙。

面向未來15年的《國家中長期科學和技術發展規劃綱要》即將，科技部等有關部門正在著手制定科技“十一五規劃”——關于中國科技“未來”的探討與關注，在最近一年多來達到了前所未有的程度。就是在這樣帶著幾分焦灼、幾分期待、幾分信心的探討氛圍中，“自主創新”成為人們關于中國科技發展的共識。

帶著這個共識，再來看中國科技發展面臨的“壓力”，在很大程度上已經變成了未來發展的重大機遇。未來10年，中國在這三大領域中最有可能實現自主創新的關鍵技術群究竟有哪些？有限的科技經費究竟應當投入到哪些突破口？

下一代移動通信技術

移動通信是人類社會發展中的一大奇跡。2004年12月，全球（蜂窩）移動通信用戶總數已達17億以上，超過已有百年發展歷史的固定通信用戶數。過去10年，移動通信技術完成了由第一代模擬通信技術向第二代數字通信技術的過渡，當前正處于由其巔峰狀態向第三代（3G）移動通信技術過渡的進程中。

目前，世界發達國家紛紛投入力量進行第三代及下一代移動通信標準、技術和產品的開發。

——3G移動通信：國際電信聯盟（ITU－T）批準為3G的三大標準分別是歐洲的WCDMA，美國高通公司的CDMA2000和中國大唐電信的TD－SCDMA。3G已在全球30多個國家開始商用。

——增強型3G（Enhanced3G）：為了克服3G技術不能很好支持流媒體等業務的不足，國際電信聯盟已在制定增強型3G技術標準。專家預測，增強型3G技術將進入商用。

——4G（或Beyond3G）：下一代移動通信即所謂超3G（以下統稱Beyond3G）技術的研究是國際上的熱點。Beyond3G具有更高的速率與更好的頻譜利用率。歐盟、日本、韓國等國家已開始4G框架的研究，預期Beyond3G技術可望在2010年后開始商用。

中國移動用戶總數已達3.34億，居世界第一，總體技術水平與國際同步，處于由第二代向第三代的過渡時期。我國3G移動通信技術已經具備了實現產業化的能力，我國大唐電信2000年5月提出的TD－SCDMA標準已成為國際電信聯盟正式采納的三大標準之一。此外，在國家“863”計劃的支持下，開展了Beyond3G技術的研究，預期該技術可望在2010年后開始商用。

Beyond3G技術對我國經濟社會發展和國防建設具有十分重要的意義。德爾菲專家調查統計結果顯示，我國研發水平比領先國家落后5年左右，通過自主開發或聯合開發，在未來5年可能形成自主知識產權。以華為、中興為代表的一批高技術通信設備制造業公司，在第三代移動通信設備（3G）等研發方面緊跟國際前沿，打破了國外公司對高技術通信設備的壟斷，開始參與國際通信標準的制定，開發具有自主知識產權的核心技術，具備了參與國際競爭的能力，具備實現技術和產業跨越式發展的契機。

中國下一代網絡體系

下一代網絡（NGN）泛指以IP為核心，同時可以支持語音、數據和多媒體業務的因特網、移動通信網絡和固定電話通信網絡的融合網絡。

世界各國和國際通信標準化組織都在積極開展下一代網絡的研究開發工作。國際電信聯盟電信標準化部門（ITU－T）、歐洲電信標準化協會（ETSI）、互聯網工程任務組（IETF）、第三代伙伴組織計劃（3GPP）等，都在致力于下一代網絡體系的研究。目前，美國、日本、韓國、新加坡以及歐盟都已啟動了下一代互聯網研究計劃，全面開展各項核心技術的研究和開發。

我國在下一代網絡的研究方面已取得了較大進展。“九五”期間，863計劃建成了“中國高速信息示范網”（CAINONET）、國家自然科學基金委支持的“中國高速互連研究試驗網NSFCNET”等重大項目，目前已開始基于NGN的軟交換技術在移動和多媒體通信中的應用研究。中興、華為等企業還推出了基于軟交換的NGN解決方案；在下一代互聯網研究上，中興、港灣網絡等推出的高端路由交換機，可應用于國家骨干IP網絡建設，以及大中型寬帶IP城域網核心骨干和匯聚。國內公司還開始自行設計高端分組交換定制ASIC芯片。我國已成為少數幾個能夠提供全系列數據通信設備的國家之一。

下一代網絡技術對促進我國高新技術的發展，以及對改造和提升我國傳統產業具有舉足輕重的作用，對國家安全至關重要。從總體上看，我國互聯網技術跟隨國外發展，在技術選擇上缺乏系統研究，走過一些彎路，至今與國外仍存在較大差距。無論網絡用戶規模、網絡應用、網絡技術或網絡產品都尚有很大的發展空間。從全局著眼，應不失時機地開展中國下一代網絡體系的研究、應用試驗、關鍵技術研究和產品開發。不能像第一代互聯網那樣，技術、標準都是外國的，給國家安全造成隱患。

納米級芯片技術

當前，集成電路的發展仍遵循“摩爾定律”，即其集成度和產品性能每18個月增加一倍，按照器件特征尺寸縮小、硅片尺寸增加、芯片集成度提高和設計技術優化的途徑繼續發展。

自上世紀90年代以來，全球集成電路制造技術升級換代速度加快。當前國際上CMOS集成電路大規模生產的主流技術是130nm，英特爾等部分技術先進的芯片制造公司已在用90nm進行高性能芯片生產。2005年，美國AMD公司已開始量產90nm的高性能芯片，國際上對65nm技術的開發也已成功。伴隨130nm到90nm技術的升級，考慮到擴大生產規模和降低成本，大多數公司將使用12英寸替代8英寸硅基片，這也必將帶來半導體設備的大量更新。

近年來我國一些先進集成電路制造公司的崛起，使國內集成電路制造工藝技術與國際先進水平的差距有了顯著的縮小，但整體水平仍與先進國家相差2～3代。目前，我國集成電路設計公司年設計能力已超過500種，主流設計水平達到180nm，130nm技術正在開發中，90nm技術的研發也開始著手進行。從產業發展看，我國集成電路已初步形成由十多家芯片生產骨干企業、十多家重點封裝廠、二十多家初具規模的設計公司、若干家關鍵材料及專用設備儀器制造廠組成的產業群體，設計、芯片制造、封裝三業并舉的蓬勃發展態勢。以中科院計算所為代表的研究機構和企業在CPU研發方面所取得的新進展，標志著我國集成電路設計具有較強能力，與國際先進水平的差距進一步縮小。目前我國芯片業大多集中在低端的交通、通信、銀行、信息管理、石油、勞動保障、身份識別、防偽等領域，IC卡芯片所占比重一直占據芯片總體市場的20％左右。

世界第一顆0.13微米工藝TD－SCDMA3G手機核心芯片10月9日在重慶問世

今后的IC是納米制造技術的時代，而納米級芯片技術是我國趕超國際的關鍵，它的成功將會是我國IC工業發展史上的重要里程碑和持續發展的動力，專家認為應優先發展。

中文信息處理技術

包括漢字和少數民族文字在內的中文信息處理技術，是漢語言學和計算機科學技術的融合，是一門與語言學、計算機科學、心理學、數學、控制論、信息論、聲學、自動化技術等多種學科相聯系的邊緣交叉性學科。

隨著互聯網的發展，中文信息處理技術已滲透到社會生活的各個方面。1994年，微軟開始進入中文軟件市場，微軟的WORD把國產WPS擠出了市場，繼而Windows中文版又把國產中文之星擠垮。微軟憑借其強大的優勢地位，使國產的中文信息處理軟件舉步維艱。中文版的Windows、Office等占據了大部分的中文軟件市場，使中文信息處理逐漸喪失了其特殊地位。

經過二三十年的努力，我國的中文信息處理，包括中文的編碼、字型、輸入、顯示、輸出等的基本處理技術已經實用化，目前正在逐漸擺脫“字處理”階段，處于向更高級階段快速發展的時期。包括中文的文字識別機和手寫文字識別、語音合成、語音識別、語言理解和智能接口等技術的研究已獲得進展。中文的全文檢索、內容管理、智能搜索、中文和其他文字之間的機器翻譯等技術也正在開發、研制，并取得了較大進展，涌現了聯想、方正、四通、漢王、華建等公司。

隨著中國加入WTO與世界各國交流的逐漸擴大以及網絡信息時代的來臨，中文信息處理技術越發顯得重要，其自動化水平的提高，將大大促進我國科技、國民經濟和社會發展，同時使中華民族的文化在信息時代得到新的發展。未來無疑應當加強中文信息處理技術的研發投入與政策傾斜。

人類功能基因組學研究

20世紀末啟動的人類基因組計劃被公認為生命科學發展史上的里程碑，其規模和意義超過了曼哈頓原子彈計劃和阿波羅登月計劃。隨著人類基因組、水稻基因組以及其他重要微生物等50多種生物基因組全序列測定工作的完成，國際基因組研究進入到功能基因組學新階段。

功能基因組學已成為21世紀國際研究的前沿，代表基因分析的新階段。它是利用結構基因組所提供的信息和產物，發展和應用新的實驗手段，通過在基因組或系統水平上全面分析基因的功能，使生物學研究從對單一基因或蛋白質的研究轉向多個基因或蛋白質同時進行系統的研究，是在基因組靜態的堿基序列弄清楚之后轉入對基因組動態的生物學功能學研究。從1997年迄今已發表的有關功能基因組學的論文數以千計，其中不少發表在《細胞》《自然》《科學》等國際著名刊物上。

目前功能基因組研究的重點集中在四個方面：一是基因測序技術研究。預計今后幾年內，測序技術將繼續發展，特別是有一些重要的改進將直接用于功能基因組的研究；二是單核苷多態性（SNP）以及在此基礎上建立的SNP單體型研究；三是基因組有序表達的規律研究。主要包括基因的深入鑒定、基因表達與轉錄組研究、蛋白和蛋白質組研究、代謝網絡和代謝分子研究、基因表達調控研究等；四是計算生物學和系統生物學研究。

近幾年來，在國家“863”計劃、國家重大科技專項等的資助下，我國功能基因組學研究取得了一系列進展。中華民族占世界人口的1／5，有豐富的遺傳疾病家系資源，這是我國發展功能基因組研究的有利因素?！笆濉逼陂g，我國參與國際蛋白質組計劃、國際人類基因組單體型圖計劃，高質量按時完成了項目中所承擔的21號染色體區域的任務，建立并完善了中華民族基因組和重要疾病相關基因SNPs及其單倍型的數據庫的建設，在國際一流雜志上發表了一批高水平學術論文，申報了一批國家專利，收集、保存了一批寶貴的遺傳資源，并初步建立了遺傳資源收集網絡和資源信息庫的采集管理系統，組建了一批國家級基地，培養了一支隊伍，建立了一批技術平臺。但總體而言，我國在功能基因組研究及應用方面的原始創新成果數量較少，還不能為醫藥生物技術產業的發展提供足夠的知識和產品。

未來研究重點包括：

——功能基因組研究。重點開展植物功能基因組研究、人類功能基因組研究和重要病原微生物及特殊微生物功能基因組研究；

——蛋白質組學研究。蛋白質組學是一個新生領域，目前還處于初期發展階段，仍有許多困難有待克服。我國應選擇具有特色的領域開展研究；

——生物信息技術。我國的研究重點應集中在生物信息數據庫的構建、生物信息的開發、加工、利用及生物信息并行處理方面；

——生物芯片技術及產品。通過微加工技術和微電子技術在固體芯片表面構建的微型生物化學分析系統，以實現對細胞、蛋白質、DNA以及其他生物組分的準確、快速、大信息量的檢測。常用的生物芯片包括基因芯片、蛋白質芯片、生化反應芯片和樣品制備芯片等。生物芯片的主要特點是高通量、微型化和自動化。我國生物芯片研究緊跟國際前沿，它將對我國生命科學研究、醫學診斷、新藥篩選具有革命性的推動作用，也將對我國人口素質、農業發展、環境保護等作出巨大的貢獻。

專家認為，我國人類功能基因組學研究的研發水平比領先國家落后5年左右，若能高度重視，充分利用我國已有的技術和資源優勢，未來10年我國可能實現人類功能基因組學研究的跨越發展。

蛋白質組學研究

隨著被譽為解讀人類生命“天書”的人類基因組計劃的成功實施，生命科學的戰略重點轉移到以闡明人類基因組整體功能為目標的功能基因組學上。蛋白質作為生命活動的“執行者”，自然成為新的研究焦點。以研究一種細胞、組織或完整生物體所擁有的全套蛋白質為特征的蛋白質組學自然就成為功能基因組學中的“中流砥柱”，構成了功能基因組學研究的戰略制高點。

目前蛋白質組學的主要內容是建立和發展蛋白質組研究技術方法，進行蛋白質組分析。為了保證分析過程的精確性和重復性，大規模樣品處理機器人也被應用到該領域。整個研究過程包括樣品處理、蛋白質的分離、蛋白質豐度分析、蛋白質鑒定等步驟。

附圖

自1995年蛋白質組一詞問世到現在，蛋白質組學研究得到了突飛猛進的發展。我國的蛋白質組研究也在迅速開展，并取得了許多有意義的成果，中國科學家已經在重大疾病如肝癌，比較蛋白質組學的研究等方面取得了重要成就，在“973”計劃的資助下，我國已經開始了二維電泳蛋白組分離研究、圖像分析技術和蛋白質組鑒定質譜技術研究等。

如何抓住國際上蛋白質組學研究剛剛啟動的時機，迅速地進入到蛋白質組學研究的國際前沿，是擺在我國生命科學研究發展方向上的一個重要課題。

目前我國在該領域的研發基礎較好，只比先進國家落后5年左右。蛋白質組學屬科學前沿，專家建議結合我國現行的基因組研究及其他有我國特色或優勢的領域開展研究，不要重復或追隨國際已有的工作，而應走自己的路，未來10年內有可能取得重大科學突破。

生物制藥技術

生物制藥被稱為生物技術的“第一次浪潮”，其誘人前景引起了全世界各國政府、科技界、企業界的高度關注。

在過去的30年間，全球生物技術取得了令人矚目的成就。據美國著名咨詢機構安永公司2004年和2005年發表的第十八和第十九次全球生物技術年度報告分析，2003年全球生物技術產業營收達410億美元。目前已有190余種生物技術產品獲準上市，激發起投資者對生物技術股與融資的興趣。

近20年來，我國醫藥生物技術產業取得了長足的進步，據《中國生物技術發展報告2004》統計，我國已有25種基因工程藥物和基因工程疫苗，具有自主知識產權的上市藥物達9種，重組人ω－干擾素噴鼻劑2003年4月獲得國家臨床研究批文，可用于較大規模高危人群的預防。但總體上與世界先進水平相比還存在很大的差距，醫藥生物技術產品的銷售收入僅占醫藥工業總銷售額的7.5％左右。

為加快我國生物制藥技術的發展，今后的研究開發重點是：

——生物技術藥物（包括疫苗）及制備技術。圍繞危害人民健康的神經系統、免疫系統、內分泌系統和腫瘤等重大疾病和疑難病癥的防治與診斷，應用基因工程、細胞工程、發酵工程和酶工程等技術，開發單克隆抗體、基因工程藥物、反義藥物、基因治療藥物、可溶性蛋白質藥物和基因工程疫苗，拓寬醫藥新產品領域；

——高通量篩選技術。目前，國外許多制藥公司已把高通量篩選作為發現先導化合物的主要手段。典型的高通量篩選模式為每次篩選1000個化合物，而超高通量篩選可每天篩選10萬多個化合物。隨著分析容量的增大，分析檢測技術、液體處理及自動化、連續流動以及信息處理將成為未來高通量篩選技術研究的重點；

——天然藥物原料制備。目前，已經發現人類患有3萬多種疾病，其中1／3靠對癥治療，極少數人能夠治愈，而大多數人缺乏有效的治療藥物。以往多用合成藥物，隨著科技的進步，人們自我保健意識增強，對天然藥物的追求與日俱增。當前世界各國都在加強天然藥物的研發。

生物信息學研究

在生命科學的研究中，以計算機為工具對生物信息進行儲存、檢索和分析，對基因組研究相關生物信息獲取、加工、儲存、分配、分析和解釋——上世紀80年代一經產生，生物信息學就得到了迅猛發展。其研究一方面是對海量數據的收集、整理與服務；另一方面是利用這些數據，從中發現新的規律。

具體地講，生物信息學是把基因組DNA序列信息分析作為源頭，找到基因組序列中代表蛋白質和RNA基因的編碼區；同時，闡明基因組中大量存在的非編碼區的信息實質，破譯隱藏在DNA序列中的遺傳語言規律；在此基礎上，歸納、整理與基因組遺傳信息釋放及其調控相關的轉錄譜和蛋白質譜的數據，從而認識代謝、發育、分化、進化的規律。另外生物信息學還利用基因組中編碼區的信息進行蛋白質空間結構的模擬和蛋白質功能的預測，并將此類信息與生物體和生命過程的生理生化信息相結合，闡明其分子機理，最終進行蛋白質、核酸的分子設計、藥物設計和個體化的醫療保健設計。

生物信息學的發展已經將基因組信息學、蛋白質的結構計算與模擬以及藥物設計有機地連接在一起，它將導致生物學、物理學、數學、計算機科學等多種科學文化的融合，造就一批新的交叉學科。

科學家們普遍相信，本世紀最初的若干年是人類基因組研究取得輝煌成果的時代，也是生物信息學蓬勃發展的時代。據預測，到2005年生物信息的全球市場價值將達到400億美元。

我國生物信息學研究起步較早。20世紀80年代末，國內學者就在《自然》上報道了免疫球蛋白基因超家族計算機分析的工作。目前，多家大學和研究機構也相繼成立了生物信息中心或研究所，各種原始數據庫、鏡像數據庫和二級數據庫也已經逐步建立，同時我國還建立了相關的工作站和網絡服務器，實現了與國際主要基因組數據庫及研究中心的網絡連接，開發了用于核酸、蛋白結構、功能分析的計算工具以及蛋白質三維結構預測、并行化的高通量基因拼接和基于群論方法開發的基因預測等多種軟件。中國學者還運用自主開發的電腦克隆程序，開展了大規模EST數據分析，建立了一系列基因組序列分析新算法和新技術，并在國內外著名科學雜志上發表了一系列論文，取得了引人注目的進展，尤其在人類基因組基因數目的預測上獲得了與目前的實驗事實相當吻合的結果，在國際上獲得普遍認可。

農作物新品種培育技術

最近幾年，農業生物技術的發展對農業產業結構調整產生的巨大影響，已引起各國政府和科學家的高度重視。農業生物技術領域研究中最活躍的是育種技術——應用現代分子生物學和細胞生物學技術進行品種改良，創造更加適合人類需要的新物種，獲得高產、優質、抗病蟲害新品種。這使得新品種層出不窮，品種在農業增產中的貢獻率將由現在的30％提高到50％。國際水稻研究所已經培育出每公頃7500公斤的超級水稻，非洲培育出增產10倍的超級木薯。

我國該領域的基礎研究和高技術研究取得了一批創新成果：如植物轉基因技術、細胞培育技術、秈稻的全基因組測序、花粉管通道轉基因方法等，使研制具有自主知識產權的轉基因農作物新品種成為現實和可能。目前，已培育出畝產達到807.4公斤的超級雜交稻；2004年轉基因抗蟲棉的種植面積已占全國棉花種植面積的50％左右；利用細胞工程技術培育的抗白粉病、赤霉病和黃矮病等小麥新品種已累計推廣1100多萬畝；植物組織培養和快繁脫毒技術在馬鈴薯、甘蔗、花卉生產中發揮了重要的作用。

專家認為，我國農作物新品種培育的研發基礎較好，整體科研技術與國外處于同等水平，只要充分利用資源，發揮優勢，很可能在該領域取得突破。

納米材料與納米技術

納米科技是上世紀末才逐步發展起來的新興科學領域，它的迅猛發展將在21世紀促使幾乎所有工業領域產生一場革命性的變化。納米材料是未來社會發展極為重要的物質基礎，許多科技新領域的突破迫切需要納米材料和納米科技支撐，傳統產業的技術提升也急需納米材料和技術的支持。

近年來，科技強國在該領域均取得了相當重要的進展。

在納米材料的制備與合成方面，美國科學家利用超高密度晶格和電路制作的新方法，獲得直徑8nm、線寬16nm的鉑納米線；法國科學家利用粉末冶金制成了具有完美彈塑性的純納米晶體銅，實現了對納米結構生長過程中的形狀、尺寸、生長模式和排序的原位、實時監測；德國科學家巧妙地利用交流電介電泳技術，將金屬與半導體單壁碳納米管成功分離；日本用單層碳納米管與有機熔鹽制成高度導電的聚合物納米管復合材料。

在納米生物醫學器件方面，科學家用特定的蛋白質或化合物取代用硅納米線制成場效應晶體管的柵極用以診斷前列腺癌、直腸癌等疾病，成百倍地提高了診斷的靈敏度。另外，納米技術在醫學應用、納米電子學、納米加工、納米器件等方面也有新進展。與此同時，國外大企業紛紛介入，推動了納米技術產業化的進程。

當前納米材料研究的趨勢是，由隨機合成過渡到可控合成；由納米單元的制備，通過集成和組裝制備具有納米結構的宏觀試樣；由性能的隨機探索發展到按照應用的需要制備具有特殊性能的納米材料。

納米材料和技術很可能在以下四個領域的應用上有所突破：一是IT產業（芯片、網絡通訊和納米器件）；二是在生物醫藥領域應用納米生物傳感的早期診斷和治療，到2010年將給人類帶來新的福音；三是在顯示和照明領域的應用已有新的進展，納米光纖、納米微電極等已產生極大影響；四是納米材料技術與生物技術相結合，在基因修復和標記各種蛋白酶等方面蘊育新的突破，預計2010年納米技術對國際GDP的貢獻將超過2萬億美元。

我國納米材料研究起步較早，基礎較好，整體科研水平與先進國家相比處于同等水平，部分技術落后5年左右。目前有300多個從事納米材料基礎研究和應用的研究單位，并在納米材料研究上取得了一批重要成果，引起了國際上的廣泛關注。據英國有關權威機構提供的調查顯示，我國納米專利申請件數排名世界第三位。

國內目前已建成100多條納米材料生產線，產品質量大都達到或接近國際水平。與發達國家相比，我國的差距一是在納米材料制備與合成方面尚處于粗放階段，缺乏應用目標的牽引，集成不夠；二是納米材料計量、測量和表征技術明顯落后于國外，對標準試樣和標準方法的建立重視不夠，對表征手段的建立投資不足；三是納米材料的基礎研究、應用研究和開發研究出現脫節，納米材料研究缺乏針對性；四是學科交叉、技術集成不夠。

鏈接：

信息技術正在發生結構性變革

目前，信息技術正在發生結構性的變革，在信息器件向高速化、微型化、一體化和網絡化發展的同時，軟件和信息服務成為發展重點。大規模集成電路正快速向系統芯片發展；移動通信技術正在向第三代、第四展，將提供更優質、更快速、更安全的服務，并帶來巨大的經濟利益；電信網、計算機網和有線電視網三網融合趨勢進一步加快，無線網絡成為世界關注的重點；全球化的信息網絡將像電力、電話一樣為社會公眾提供各種信息服務，越來越深刻地改變著人們的學習、工作和生活方式，也將對產業結構調整產生重大影響。

微電子技術、計算機技術、軟件技術、通信技術、網絡技術等領域的發展方興未艾，極有可能引發新一輪產業革命。

大顯神通的新材料

高性能結構材料是具有高比強度、高比剛度、耐高溫、耐腐蝕、耐磨損的材料，對支撐交通運輸、能源動力、電子信息、航空航天以及國家重大工程起著關鍵性作用。

新型功能材料是一大類具有特殊電、磁、光、聲、熱、力、化學以及生物功能的材料，是信息技術、生物技術、能源技術和國防建設的重要基礎材料。當前國際上功能材料及其應用技術正面臨新的突破，諸如信息功能材料、超導材料、生物醫用材料、能源材料、生態環境材料及其材料的分子、原子設計正處于日新月異的發展之中。

第9篇：生物技術研究熱點范文

記者：身為國家西甜瓜現代農業產業技術體系崗位科學家，您緣何堅守于這條道路并越走越遠？

羊杏平：1983年，我從江蘇農學院畢業后便被分配到江蘇省農業科學院蔬菜研究所瓜類研究室工作，初出茅廬的我對于人生中第一份工作有著別樣的認真與執拗，深感責任重大，使命光榮。

至今仍記得報到當天，我國西瓜抗病育種開拓者、著名西瓜甜瓜育種家徐潤芳先生對我說過這樣一番話：“西瓜在英文中叫做Watermelon，water即水的意思，但還有更深刻的含義，這甜蜜的水不僅僅來自于土壤，更來自于育瓜人的汗水和淚水?！弊鳛楣项愂业囊粏T，我始終牢記，要比長輩和老師付出更多的汗水和淚水，才能不辜負他們的殷切期望，才能青出于藍而勝于藍。

記者：在科研育種上，您可謂碩果累累，可否與我們簡單回顧一下您在西甜瓜科研領域取得的研究成果？

羊杏平：1983年至今，本人一直從事西瓜、甜瓜育種及栽培研究工作。20世紀80年代初在國內率先開展西瓜抗枯萎病育種工作，并發起組建了全國西瓜抗病育種協作組。育成的高抗枯萎病、耐重茬西瓜新品種抗病蘇蜜、抗病蘇紅寶等通過了江蘇省品種審定委員會審定，累計推廣面積66.7萬多hm2。同時也率先開展了厚皮甜瓜東移栽培和抗病育種研究，育成的厚皮甜瓜新品種維多利亞、白雪公主等，均已在實際生產中得到大面積推廣。

早在20世紀90年代初，便在國內開展了薄皮甜瓜（香瓜）雜優利用研究，育成的新品種黃金蜜翠于1999年通過了江蘇省品種審定委員會審定?！笆晃濉币詠碛蓛炠|、高抗枯萎病、耐重茬蘇蜜5號、早抗京欣及優質小果型蘇蜜8號等西瓜新品種都通過了江蘇省品種審定委員會審定并成功推廣；育成優質高檔抗病網紋甜瓜新品種珍珠、紅珍珠，優質厚皮甜瓜新品種蘇甜1號、蘇甜2號以及優質哈密瓜新品種蘇甜3號、蘇甜4號等，均已在生產上實現規?；N植。近年來，陸續創新了西甜瓜砧木種質材料，系統研究了嫁接苗抗病機理、低溫生理與形態解剖結構響應、蔓枯病抗性遺傳和侵染過程，為江蘇省西甜瓜產業發展提供了有力的技術支撐。

記者：您從事西甜瓜研究已有30多年，據您的了解，我國西甜瓜產業的發展現狀如何？

羊杏平：隨著中國經濟的快速增長，西甜瓜產業發展迅猛。截至2012年底，中國西甜瓜生產規模已連續10多年位居世界第一。近年來，江蘇省的西甜瓜產業同樣順勢上揚、成績斐然。據統計，2012年江蘇省蔬菜種植面積達32.9萬hm2，占當年全國蔬菜播種面積的24.9%，其中西甜瓜栽培規模就達17.1萬hm2。隨著我國設施栽培面積的擴大以及消費者對農產品質量要求的提高，設施栽培逐年普及，尤其是西甜瓜基本實現了設施化生產，亟需設施專用品種。

自“八五”以來，我國將設施瓜類作物育種納入國家攻關項目，先后育成了一批適用于設施栽培的品種。但多數品種在持續坐果能力、果實外觀、商品品質、耐貯運性等方面仍與國外優良品種有較大差距，遠不能滿足現代化設施栽培的需求。況且國內外病原菌不盡相同，國外設施瓜類專用品種對設施條件和配套栽培技術要求較高，在國內粗放的設施栽培條件下，往往會水土不服，抗病性和抗逆性表現不佳。近年來，枯萎病、蔓枯病、白粉病、霜霉病、病毒病等病害在設施西甜瓜生產中的為害尤為嚴重，化學防治不僅成本高且不符合綠色食品生產要求。因此迫切需要適應我國農業生態條件、尤其是能有效抗御上述病害的優良品種，優質、多抗、高產已成為國內外設施西甜瓜遺傳育種的主要目標。

此外，現代社會營養與保健意識日益增強，人們更希望從日常蔬果中獲取對身體健康有益的物質。西甜瓜除了擁有一般意義上的營養價值外，還兼有一些保健功能。因此，如何提高產品的獨特風味，增添特有保健物質為品種選育者所關注，也必將成為今后新品種選育的創新熱點。選擇基因型是育種過程中最重要的環節，傳統育種方法主要通過表現型對基因型進行間接選擇，選擇周期長、效率低，存在很大的不可預測性，更加依賴于育種者的經驗和機遇?，F代育種方法將分子標記技術、游離小孢子培養技術、基因編輯技術與聚合育種技術相結合，可以快速實現目標基因從一個品種到另一個品種的轉移和育種材料的純合，從而加快選擇進程，提高育種效率，顯示出傳統育種技術不可比擬的優勢。

記者：目前，在我國西甜瓜的生產實際中還存在哪些問題？未來又該如何解決？

羊杏平：目前西甜瓜生產實際中存在的主要問題包括：一是西甜瓜及嫁接砧木品種供給嚴重過剩，但優質、高品質品種供給不足；二是集約化育苗水平不高，跟不上規模化產業發展要求，尤其缺乏種子促萌引發及壯苗促控技術；三是產銷成本居高不下，配套輕簡栽培技術缺乏；四是資源與環境束縛日益突出，病蟲害及連作障礙嚴重，肥水一體化技術落后，致使西甜瓜品質及產量不穩；五是良種繁育技術不健全，良種繁育基地不穩定，育繁推脫節，特別是示范推廣技術和模式的滯后制約了產業發展；六是采后處理技術特別是鮮切技術滯后，西甜瓜零售業態與發達國家差距很大。

上述有關西甜瓜產品全產業鏈的關鍵技術問題，應在借鑒發達國家西甜瓜零售先進業態和標準的基礎上，以構建新型高效商業模式為目標，圍繞生產優質安全標準良品（論個銷售，大小整齊劃一）和鮮切產品（冷藏盒裝即食），完善西甜瓜產業科技鏈，探索建立“電商+店商”營銷模式，以優良品種和安全生產技術為核心，統籌銜接工廠化育苗、輕簡化栽培、標準化生產、質量安全監控、品牌創建等環節，構建從生產到產品供應的全產業鏈技術體系以及生產者、供應商、消費者無縫鏈接的可復制、可推廣的新型商業模式。

記者：結合當前西甜瓜產業發展的大環境，您所帶領團隊的主要研究方向有哪些？

羊杏平：現代育種已將傳統育種方法與生物技術有機結合，彌補了傳統育種方法周期長、效率低等缺點。在此背景下，利用生物技術研究成果，進行育種新技術研究是育種研究的必然方向之一，也是提高育種效率的必然選擇。隨著國家種業體制改革政策的逐步落實，種質資源挖掘與育種新技術創新研究將是公益性研究的主要任務。

當前江蘇省及長江中下游經濟發達地區西甜瓜生產的主要模式為設施早熟栽培，從長遠看，這種模式也是西甜瓜生產的主要發展方向。因此，西甜瓜育種的主要目標即為選育設施專用品種，突出要求品種具有較強的低溫弱光適應性及多抗、優質、高產、高商品性。

隨著城鎮化的推進，農村勞動力日益老齡化和短缺，而目前的西甜瓜仍屬于勞動密集型農產品，因此研究推廣輕簡化栽培及良種繁育技術事關西甜瓜產業穩定大局，具有巨大的經濟和社會效益。

根據本團隊前期研究基礎及江蘇省乃至長江中下游地區西甜瓜產業需求，今后主要研究方向將圍繞3個方面：一是西甜瓜及其嫁接砧木種質資源創新與育種新技術研究；二是西甜瓜及其嫁接砧木新品種選育；三是與良種配套的良法和良繁輕簡生產技術研究。

如此，既可提高本地區西甜瓜市場競爭力，推進西甜瓜產業可持續發展，又能全面提升本地區西甜瓜遺傳育種研究的創新水平，從而保持本地區西甜瓜遺傳育種研究在全國的領先地位。

記者：您在科技成果的推廣和普及過程中遇到過哪些困難，又積累了哪些心得體會？

羊杏平：農業科技工作要扎根農村、貼近農民，科技成果只有在生產實際中推廣應用，才能體現其價值。新品種育成后，首先要建立良法基地，完善新品種良種繁育技術，在主產區建立核心示范基地，不斷熟化與新品種配套的優質高效安全簡約化栽培技術并輻射推廣，才能促進新品種大面積生產應用，從而促進優質西甜瓜品種的更新換代與產業的提升，增強地區西甜瓜產業競爭力，推動西甜瓜主產區農業增效、農民增收。

對于西甜瓜新品種推廣來講，還要與有實力的種子（苗）企業合作，同時圍繞品種開展產前與售后服務及技術培訓。新品種推廣過程中經常碰到的問題主要是示范種植效果不理想，良種的特性未能得到充分發揮。遴選示范種植戶是關鍵，要在當地尋找有威望、能講、敢講的栽培能手作為示范戶，以確保示范一次成功和快速傳播。

記者：您能否預測一下未來西甜瓜科研工作的走向和產業發展的趨勢？