近年来,世界各国陆续出现人口激增、耕地锐减、环境恶化等诸多问题,严重地制约着现代农业的发展进步,迫切需要积极发展农业生物技术及其产业化,以有力保障现代农业的可持续发展,努力增强现代农业的国际竞争力。因此,全面认识我国农业生物技术及其产业化的发展现状,确定我国以农业生物技术为重点,以农业可持续发展为目标的现代农业发展模式,是大力发展农业生物技术的重大战略举措。
1.1 农业生物技术研究成果进行产业化转化的渠道匮乏,有效地转化机制不健全
我国的农业生物技术及其产业化发展存在严重的产业转化问题,就是我国的农业生物技术研发部门或者相关科研团体及机构无法与农业生物技术的开发及产业化企业进行有效地沟通和合作,从而导致我国的农业生物技术研发和技术产业转化发生脱节现象,科研院所拥有大量的科研成果由于缺乏有效地合作伙伴而无法进行成果产业化转化,适应市场的需求;大量的产业转化企业没有合适的科研成果进行产业发展,从而无法开拓更加广泛的市场。我国的农业生物技术科研成果转化率与国外相比较差距很大,大量的科研成果由于无法及时转化或者没有相关的转化渠道,以至于成果进入不了市场,无法产生应有的经济和社会效益,影响和制约了我国农业的快速发展。
由于我国企业注重效益回报,对高风险、收效慢的高科技产业资金投入不足,还有国家相关知识产权法规制度的不健全,国家对农业生物技术及其产业化发展缺乏正确的认知和有效地政策扶持,致使我国本土的农业生物技术产业企业发展缓慢,与国外农业生物技术企业相比缺乏竞争力,市场份额占有率很低,我国现阶段农业生物技术及其产业化发展面临严峻的考验,迫切需要国家加大对农业生物技术及其产业化进行科学有效的政策扶持。
由于我国对农业生物技术及其产业化发展重视程度不够,并且在农业生物技术科研领域的资金投入有限,严重制约着我国农业生物技术的发展。国外对于生物技术领域的科研经费投入每年呈现增长态势,而我国对于农业生物技术领域的力度仍然不足,对国家基础性、系统性的科研工程项目缺乏足够的认识与关注,地方政府或者企业为了获得政绩或利润回报,主要是在一些“短平快”的项目上进行定向投入,这势必影响我国农业生物技术基础性研究的发展和创新性研究的推进。另外,由于生物技术产业领域典型的技术密集和知识密集特征对该产业人才的需求特别大,虽然我国目前尽管从事农业生物技术研发的人员队伍规模和素质水平整体呈现扩大和提高态势,相应缺口的人力资源储备也有所提高,但是产业化人才的缺口依然很大,需要国家及时培养和补充相关科研技术人才。
目前,我国的农业生物技术及其产业化速度较为缓慢,主要是由于受到产业政策取向、安全性争议以及相应监管制度等方面的综合因素影响,比如针对转基因农作物,国家相关政策取向的不明确性以及人民大众对转基因农作物产品的不了解都限制了转基因农作物的大面积种植和广泛推广,同时对于此领域的相关法规制度的有待完善在一定程度上也影响并限制了其产业化发展速度。我国在农业生物技术领域的前沿基础和应用基础研究方面取得的成果十分明显,抗病水稻、乳糖酶、抗除草剂等基因工程的成果显著,但是,大多数的农业生物技术科研成果无法得到及时有效地产业化转化,转化率较为低下,无法满足市场需求和产业发展。
众所周知,农业生物技术及其产业化的发展是一个长期、复杂的系统工程,也是整合知识创新、技术创新、成果转化、规模化生产等各个环节的综合性过程,并不是一蹴而就的,而且仅仅依靠某个部门或者某个地方也是难以实现的,需要充分发挥各级政府的组织协调和系统整合功能,需要全员上下通力合作、密切配合,加强各级政府的宏观引导,大力加强对农业生物技术及其产业化的组织领导,并积极制定农业生物技术及其产业化的长期发展规划,紧跟国际农业生物技术及其产业化的发展潮流,明确相关发展战略目标,以促进全社会各种资源的合理使用和优化配置,形成适宜农业生物技术及其产业化发展的机制和社会环境。
与其他高新技术相比,农业生物技术及其产品需要得到全社会的认可和消费者的认同,才能促使其得以全面推广与普及应用。然而,我国大多数消费者对农业生物技术及其产品的认知度并不高,对转基因技术和产品的知识不是很了解,因此,亟需加强对社会公众在这一方面的科学素养,加强对社会公众的科学普及教育,加大对他们关于转基因食品安全知识的宣传与引导力度,促使他们能够了解转基因食品,并自愿主动去选择、接受安全的转基因食品。只有这样,才能确保全社会能够准确、科学与理性地对待农业生物技术及其产业化发展,才能使更多的人去接受这项新兴技术,才能使这项新兴技术更加健康地发展,进而更好地为全人类服好务。
大家都知道,农业生物技术及其产业化的最突出特征就是属于典型的资金和人才密集型,因此,为了有效推动我国农业生物技术及其产业化的平稳、健康与可持续发展,就必须大力增加研发投入,积极引进资金和人才。一方面,国家应逐步增加对农业生物技术及其产业化的力度,将更多的政策性拨款和贷款向农业生物技术及其产业化的方向进行倾斜;另一方面,各级政府部门应想方设法制定相关的扶持和优惠政策,多渠道筹措资金,鼓励和吸引多渠道资金来源。除此之外,在我国农业生物技术及其产业化过程中,必须要引进一些既懂技术又兼备经营管理能力的产业化人才,以确保及时转化我国农业生物技术的科研成果,推动我国农业生物技术及其产业化的进一步发展。
农业生物技术是以农业生物为主要研究对象,以农业应用为目的,以基因工程、细胞工程、微生物工程、蛋白质工程等现代生物技术为主体的综合性技术体系,因此,发展农业生物技术的核心是开发具有自主知识产权与市场潜力的科研成果,建立具有国际先进水平的农业生物科技创新体系就显得至关重要了。另外,我国还必须重点加强农业生物技术及其产业化相关的基础研究,同时深入、系统地对农业生物技术的安全性进行研究,逐步建立健全农业生物技术安全性的科学管理体系,以确保农业生物技术及其产业化发展的健康性、稳定性与可持续性。
近几年,国外的转基因大米、豆油等都涌入中国市场,试图抢占转基因食物的市场。发达国家将转基因生物技术作为抢占科技制高点的有力武器,并且试图利用这一技术抢占农业市场,在这种形势下,发展中国家想在竞争中取得胜利就得积极发展转基因技术来与之抗衡。在这种转基因技术发展强劲的势头下,我国积极发展农业生物技术并将其产业化是有着美好的前景的。
在国家的战略层面,中央、国务院都积极的推出了研究和应用农业转基因的积极决策,以期不断提高我国农业生物技术的创新力、自主性,从而缓解我国人均资源不足、食物安全缺乏保证、生态环境严重破坏的现状,来提高农业生产力,提高我国在农产品市场的国际竞争力。为了让人民群众更加了解农业转基因技术,对转基因食品放心,农业部向全国的农业系统发出加强农业转基因科普宣传活动,普及转基因知识并宣传国家对转基因技术的发展策略,使公众对转基因技术有正确的认知,切实通过宣传工作为转基因技术的发展营造一个积极的、健康的、正确的舆论氛围。通过政府的这些举措,我国的转基因生物技术的发展前景必将是前途一片光明。
农业部强调切实做好农业转基因技术的宣传工作需要切实让公众走进转基因技术的现场,亲临实地的讲解。宣传工作可选在检测中心、实验基地等地方,让公众实地参观,宣传人员实物讲解,这样公众才能对农业转基因技术的产物放心和安心,并对其产生的利在千秋的的重要意义有一个清醒的认识。从而保证我国的转基因生物技术能够有序、有效的开展。
近几年,我国的转基因技术在某些方面已经取得了突破性的成就,其中以抗虫棉的转基因技术的发展势头最为良好,新研发出来的抗虫面品种已经实现的收益已经突破150万,并且占有绝对的市场地位,已经打破了国外产品在我国市场上的垄断状况。我国的专家学者认为,面对国际上汹涌而来的竞争,有效的应对方法就是要努力发展农业生物技术。从我国资源短缺的现状来看,发展农业生物技术对我国的环境、生态平衡等都有着重要的意义
我国的农业市场对转基因产品的潜在需求量是巨大的,我国农业生物技术的迅猛发展弄有效补充农业市场的物资短缺现状,并能为公众提供更多、更好的农产品。农业转基因技术效益的呈现需要我国不断完善科技创新的体制,为科技创新建立激励机制,鼓励更多创新。除此之外,农业转基因技术的效益呈现还需要产业化的推进,要加快建立研究、生产一条龙的创新体系。目前,我国面临的竞争压力以及自身国情的压力都要求给予农业转基因技术及其产业化充分的重视,使其作用充分发挥。
综上所述,虽然我国现代农业生物技术及其产业化发展仍然处于起步阶段,但是随着科学技术的发展进步,越来越多的农业生物技术应用于实际过程中,为世界农业的规模化发展发挥着至关重要的作用,对未来农业的积极发展展现了美好的发展前景。因此,我们必须充分认识到农业生物技术及其产业化对我国现代农业可持续发展的重大影响,积极参与全球性的农业生物技术革命和产业革命,大力发展现代农业生物技术及其产业化,积极迎接生物经济时代的到来,为现代化农业的发展做出积极贡献。
[1]董荣;李静.安徽省农业生物技术及其产业化发展现状和对策[J].安徽科技,2003,(03)
[2]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,(02)
[3]李亦群.我国农业生物技术产业现状与湖南的发展对策[J].作物研究,2005,(02)
[4]乔颖丽;田颖莉;贾金凤.现代农业生物技术产业化发展的思考[J].河北北方学院学报(自然科学版),2005,(05)
1生物安全是在生物科学技术高速发展的同时产生的。由于在生物技术研发、生产或应用过程中频繁使用的各类基因、细菌、病毒、抗生素、催化剂等物质向环境释放,以及转基因生物的转移,往往会对生物多样性、生态环境和人体健康构成潜在安全风险,这也就是通常所说的生物安全。 自20世纪90年代以来,上海大力推动和扶持生物科技产业的发展,目前拥有以张江生物医药基地为核心的生物医药科技园3个,以中科院生命科学研究院和高校为龙头的研发机构30多家,具一定规模的生物技术公司约250多家,已经成为国内外重要的生物技术开发和应用基地。与此同时,上海市生物安全极其管理问题也逐步凸现。本文从生物安全问题的产生出发,以上海市为分析对象,探讨了生物安全管理的发展、现状、不足以及对策建议。 2生物安全管理现状 2.1发展概况 由于生物安全风险具有长期性、滞后性、不确定性等特点,人们对生物安全的认识和管理有一个过程。从20世纪70年代起,生物技术的安全性引起了某些国家的关注,1976年,美国制定了《重组DNA分子实验准则》。此后,相继有20多个国家颁布了此类法规或准则[,“]。生物安全问题引起国际上的广泛注意是在20世纪80年代中期[3]。1985年,联合国环境规划署(UNEP)、世界卫生组织(WHO)、联合国工业发展组织(UNIDO)和联合国粮农组织(FAO)组成了非正式关于生物技术安全的特设组织。1986年和1992年又连续了有关重组DNA安全问题和生物技术安全问题的文件[n]。1992年召开联合国环境与发展大会,签署了两个纲领性文件《21世纪议程》和《生物多样性公约》,此后国际上开始对生物安全立法工作予以特别重视,并在此推动下,1995年12月通过了《国际生物技术安全准则》,2000年1月通过了《卡特赫纳生物安全议定书》。该议定书是目前国际最权威的生物安全管理框架151,有110多个国家和地区签署了该协议〔〕}。 我国生物科技发展较快,但是生物安全管理却相对滞后。1990年制定的《基因工程产品质量控制标准》是我国第一个有关生物安全的标准和办法。1993年国家科委了《基因工程安全管理办法》。1996年农业部颁发了《农业生物基因工程安全管理实施办法》,该办法增加了对新生物制品审批、新药审批、动植物检疫方法方面的生物安全管理。2000年,我国政府将生物安全列为健康和环境保护的新领域。同年5月,颁布了《中国国家生物安全框架》,并在8月8日签署了《生物安全议定书》。到目前,中国在转基因生物安全、生物实验室安全管理等方面出台的法规标准已经超过了10个。 2.2上海市生物安全管理现状 近年来,上海的生物技术发展迅速,生物技术企业和研究机构数量庞大、分布密集,产业规模和科研水平也不断提升。上海市生物安全管理也已经起步,出台了一些相关的管理办法,但总体上,上海生物安全管理还处于起步阶段,相应的配套管理措施还不够。 从上海目前生物安全管理法规标准体系来看,除了国际和国家通用的法规政策以外,上海根据自身的需要制定了生物安全的法规。2001年,上海市环保局实施了《上海市环境保护微生物菌剂应用的环境安全性管理(暂行)办法》,并在2004年6月由上海市政府正式了《上海市微生物菌剂使用环境安全管理办法》,这是国内生物环境安全领域的第一部地方性法规。该《办法》引人了微生物菌剂环境安全许可、开放环境微生物菌剂的领域应用备案等一系列管理制度,同时明确了微生物菌剂提供单位和使用单位的环境安全管理措施和相应的法律责任,强化了微生物菌剂环境保护应用的源头控制和全过程监管,规定了微生物菌剂要进人上海市,须通过人体安全关、生态安全关、小动物实验关。但该办法只适用于以环境保护为目的的微生物菌种及其制剂使用的环境安全管理,转基因微生物菌剂则不属其管辖范围。另外,上海市环保局正在积极制定《上海环境保护生物技术安全管理暂行办法》和《上海市重点行业(生物制药行业)污染物排放标准》。 从上海生物废弃物处理设施来看,上海市生物技术企业和研究机构的废弃物,均未建立专门化或专业化的处理公共设施,只是将此类废弃物归属于危险废弃物,其评估咨询系统、分类贮存系统、收集系统和处理处置系统相应地纳入到上海市危险废弃物的相关系统中。通过调查,目前上海具有资质、达到一定规模的畜禽动物焚烧处置单位只有1家,并且其每年处理规模,还明显无法与上海生物技术产业产生的废弃生物量规模配套。 从上海生物安全管理具体执行情况来看,上海生物安全管理对象主要包括生物技术企业及研究机构两个部分。目前,上海的生物技术企业主要是应用基因工程、细胞工程、发酵工程和酶工程等技术手段的生物制药企业,产品包括治疗药物、诊断试剂等。其废弃物主要为生产性废水、废气、废渣,发酵工程制药的产生量最大。上海市绝大多数生物技术企业,均选择将生物废水与其它种类废水混合后集中处理,采用的工艺多为物化+好氧生物处理或厌氧+好氧生物处理。而上海研究机构的生物安全管理方面,尽管上海生命科学研究实验室在《实验室生物安全通用要求》(GBI9489一2004)之前,参照我国卫生行业标准《微生物生物医学实验室生物安全通用准则》(ws233一2002)并结合自身科研领域的生物安全问题,对实验室生物安全进行了分级并制定了相关规定,但是在废弃物管理上,上海的各类生命科学研究机构产生的废水和废物仍然没有建立起相应的分类收集、储运、处理处置系统。其中废水和固废基本上是与生活污水和生活垃圾合并收集,并分别输运到城市污水处理厂和城市生活垃圾填埋场处理处置,试验动物尸体一般自行寻找出路进行焚烧。而产生的废气绝大多数直接排放到大气环境中,没有相应净化设施。 3存在的问题 3.1对现状及存在的风险认识不足 目前,除了环保局监控的若干大型生物制药企业外,上海相关管理部门对其他生物技术企业,使用的各类制剂,产生废弃物的种类、数量和去向,以及这些废弃物可能对上海城市环境和生态安全带来的哪些威胁、危害程度等,都缺乏基本的了解和科学的评估。开展生命科学研究的各个高校、中科院系统等科研机构,因其研究内容的多样性、复杂性和变动性,管理部门对它们在试验中产生的废弃物种类、数量、去向、危害等情况更是缺乏应有的了解。#p#分页标题#e# 同时,管理部门以及研究人员对生物安全的认识不足,且不够系统,对生物技术发展与应用可能带来的生态环境、生物多样性和人类健康风险性和危害性还只有感性的、片面的、甚至错误的认识。受目前现有的科技发展水平限制,人们对生物安全领域还存在一些未知的或认识不清的领域,一些生物科技应用成果的安全性,国际上仍存在较大争论,比如一些转基因食品对人类健康和生态环境的影响。 3.2管理法规标准体系制定不全,管理措施执行不力 由于国内还缺乏一部综合性生物安全立法,上海建立完整的生物安全管理体系还缺乏一个宏观的依据和指导。管理制度体系的内容也制定不全。目前,尽管上海在基因工程、农业转基因、实验室生物安全等方面已经有了基本的管理法规标准可以遵循,但是依然没有将生物废弃物明确作为污染源进行环保管理和监督,没有具体针对性的污染控制措施,更不要说提高到生物安全和社会安全的高度进行重点管理。至今,已颁布的各个不同的标准与生物安全管理相关的法规之间缺乏必要的衔接和统一,无法形成一套完整、系统的生物安全管理体系。 从管理法规微观层面看,首先,对不同种类的生物废弃物缺乏相应的回收管理制度(模式),其次,一些已经出台的管理制度内容制定还不够完善,如在转基因生物安全管理方面,虽然有登记制度和进出口的审批制度等,但是缺乏对其研究、实验、保管、运输、进口、出口、应用、推广、废弃等全过程的监管制度与标 由于生物安全管理体系不完善,职能部门的监督力度不足,再加上相关人员对现代生物安全的危害性、严重性等认识浅薄,缺乏环境风险意识,导致生物技术企业和研究实验室相关人员对生物安全管理措施执行不力。主要表现在:操作过程中普遍存在试剂瓶、培养基等生物废弃物随处丢弃、实验废水经处理直接进人下水道,大量存在生物安全隐患的诱变剂、环境激素等成分随实验废弃物混入生活垃圾或生活污水系统;企业生物废弃物排放管理散漫,部分废水、废气处理设施停运或未按要求运行。 3.3处理设施、技术手段不到位,处理处置能力不足 首先,上海总体上还缺乏技术可靠的生物废弃物处理公共设施,尤其是畜禽动物焚烧能力还远远未达到上海生物科学研究与生产产生的量;其次,上海许多生物技术企业污水、废弃物等处理设施存在设备技术落后、应变能力差、处理设施运行成本高、效率低下等问题。上海目前相当一部分早期生物技术企业由于受到当时水平的限制,设计标准偏低,技术手段落后,加上后期技术转型、生产规模扩大等原因,从而造成处理设施运行不良,出水超标。而搞研究的生物实验室大都没有相应的针对性的废弃物处理设施或技术,而且其中回收、储存和运输等环节技术更为薄弱。 3.4管理监督机构设置不明、程序不统一 目前,生物安全管理存在各个部门分散立法,分头管理的问题。管理涉及环保、卫生、农业和进出口检疫等部门,但却没有一个统一监管机构,各个分管机构间缺乏有效的协调、沟通和衔接。由于政出多「〕,各个部门的规定在管理程序上又不统一,使得被管理人在接受管理时无所适从,出现重复登记、审批现象,降低办事效率和效果。 4管理对策与建议 4.1加强教育与培训I6],提高认识,树立正确生物安全观加强现代生命科学技术和相关生物安全知识的宣传与教育,建立相关人员的上岗培训考核制度,帮助树立正确的环境意识和生物安全观,重视和防范生命科学发展带来的环境风险,建立生物安全风险防范意识。 4.2尽快开展全市范围内的生物废弃物调查和生物安全现状评价通过开展上海生物废弃物调查,摸清上海市生物科技研究和产业的发展及其废弃物排放、收集、处理管理现状,分析和评估对上海城市环境和生态安全已有和潜在的威胁与风险,为全面启动上海生物安全管理提供依据。 4.3完善生物安全法规制度,制定上海生物安全管理体系对上海现行的有关生物废弃物排放的法规与技术标准进行调研分析,找到不足和缺陷,完善相应的管理法规与技术标准,包括完善实验室内部管理制度、建立生物安全风险评价与环境影响评价制度,最终形成完善的上海生物安全管理体系。 4.4研究开发高效实用的生物废弃物无害化处理技术针对目前上海生物技术企业废物处理设施技术落后、运行效果不佳的现状,通过深人研究净化原理,探讨处理工艺参数、应用条件、结构形式、运行方法和控制系统等,积极研究开发生物废弃物的废水处理和固体废物处置的无害化处理处置技术。 4.5建立生物废弃物公共集中处理设施与制度针对目前上海生命科学研究实验室数量多、分布相对集中、废弃物的性质复杂、排放管理混乱、处理处置设施缺乏的现状,成立的生物废弃物公共集中处理设施,并建立相应的生物废弃物收集、排放、运输、处理机构和制度,对生命科学实验室排放废弃物进行统一集中处理。 4.6成立统一的生物安全管理和监督机构打破分散管理现状,理清各个管理机构职能,理顺关系,成立统一的上海生物废弃物管理监督专职机构,对上海生物安全管理的各项工作进行控制和协调,从而加强对生物安全管理控制,提高管理效率。
生物制药产业为高新技术产业,对医药的发展具有重要的推动作用。生物制药从最初出现到现在的蓬勃发展,已经经历了40余年的发展。在此过程中,生物制药经历了包括政治、经济等各种因素的影响,使其获得了快速的发展。
生物制药产业的发展是随着生物技术的发展而发展的,自从美国发明了生物技术以后,该技术就迅速被应用到新型药物的研制上,并取得了极大的成功。自1971年世界上第1家生物制药公司诞生以来,世界上很多国家都在发展生物制药产业,并将此作为国民经济的重要内容。从当前实际情况来看,生物制药产业市场广阔,但是主要集中于美国、日本和欧洲。
作为现代生物技术的发源地,又是首次应用该技术的国家,美国在生物制药产业发展方面领先于世界各国。美国目前已有超过1 000家的生物技术企业,约占世界总量的2/3;生物技术市场资本总额超过了400亿美元,每年的科研经费超过了50亿美元;已经成功研发出30多个重要的治疗药物,正式投放市场的生物工程药物也达到了40多个。这些药物广泛应用于癌症、糖尿病、肝炎等疾病的治疗方面,给社会创造了极大的价值。
欧洲在生物制药方面整体落后于美国,但是发展迅猛。英、法、德、俄等国在开发研制和生产生物药品方面成绩斐然,在生物技术的某些领域甚至赶上并超过美国。如俄罗斯科学院分子生物学研究所、莫斯科大学生物系、莫斯科妇产科研究所及俄罗斯医学遗传研究中心等多个科研机构近年来在研究和应用基因治疗方面都取得了重大进展。
日本在生物制药产业上也发展较快,并将生命科学相关的产业作为21世纪重点扶植培养的产业,从而能够增加同美国和欧盟等的竞争力;同时重点展开生物信息技术及纳米生物技术等的基础研究、疾病相关遗传基因及其产生的蛋白质结构研究等,以“基因新药”为目标来推动日本的生物技术产业。目前,日本已有65%的生物技术公司从事于生物医药研究,部分公司的技术实力已经跻身世界前列。
日本之外的其他亚太国家在生物制药产业方面也发展较快,尤其是澳大利亚、中国、印度等国家在政策引导下,不断吸纳世界范围内的,在世界范围的市场正不断拓展壮大。
我国生物制药产业起步比较晚,经过了将近20年的发展,以基因工程药物为核心的研制、开发和产业化已经颇具规模。目前,全国注册的生物技术公司超过了200家,主要分布于环渤海、长三角、珠三角等经济发达的地区。近10年来,我国开发出了一大批新的特效药物,解决了过去用常规方法不能生产或者生产成本特别昂贵的药品的生产技术问题,这些药品对肿瘤、心脑肺血管、免疫性、内分泌等严重威胁人类健康的疑难病症起到了较好的治疗效果,且副作用明显低于传统药品。
与世界先进国家的生物医药产业相比,我国生物医药产业还处于比较落后的状态,但是国家和地方政府都在不断加大对该产业的发展力度,从政策和资金等各方面不断加大投入。当前,我国已将生物制药作为经济发展的重点建设行业和高新技术的支柱产业来发展。当前一些科技发达或经济发达地区正在不断建立部级生物制药产业基地,并初步形成了初具规模的生物医药产业集群,这对我国的生物医药产业发展起到了很好的带动作用。总体而言,中国生物制药产业未来充满希望,前景看好,中国的生物制药产业将呈继续增长态势。
产业集群发展具有明显的发展优势,能够极大地促进产业的快速发展。生物制药产业作为高科技产业,不仅需要在基础设施、上下游配套产业等方面的支持,还需要同教育培训、专业服务、技术转移中心等相关服务组合在一起,方能发挥高效作用优势。当前,我国在生物技术产业迅猛发展的浪潮推动下,经过多年的发展和市场竞争,加上政府不失时机地加以引导,我国生物技术、人才、资金密集的区域,已逐步形成了生物医药产业聚集区,由此形成了比较完善的生物医药产业链和产业集群。这些产业集群对于促进生物制药产业的发展具有重要的作用,使得生物制药整体产业链得到优化,在生产效率方面得到大幅提升。我国生物制药产业以后仍会朝着这一方面快速发展,政府也将会加大力度、重点建设产业集群区,在基础设施、配套服务业、研究开发、服务创新、教育培训和风险等方面进行发展和创新,为生物制药产业集群发展提供良好的发展环境。
将生物医药技术从科研转向产业化生产是科研的重要目的,只有将技术转化为生产力,才能使得社会生活水平得到提升。我国生物医药技术当前很大一部分还停留在科研方面,并没有有效地转换为生产力,这不仅浪费了很多的资源,也使得我国的生产实践跟不上研发,造成了生产的滞后状况。生物医药技术向产业化推进要求企业通过委托外包策略,建立技术同盟,形成优势互补,使得自身能够专注于自身专长方面,从而能够降低生产成本、提高竞争优势。我国生物制药公司在未来发展过程中,势必会朝这一趋势发展,通过外包方式进行新药开发,将技术较强的研发内容分包给具备研究实力的小型公司来完成,充分发挥小公司在某些领域的技术优势,共同开发新药,大大提高新药开发效率,使新药研发周期缩短,实现技术与资金互补。
生物制药产业作为高新技术产业,需要不断进行技术创新,才能不断解决产业发展中存在的问题,并不断满足医药水平提升的要求。我国通过不断参与国际前沿生物发展课题来提升科研水平,如在人类基因组和功能基因方面参与到国际化发展研究中,并取得了很好的成绩;药物相关基因药理学的研究也取得了很大的发展,对于提高我国基因治疗水平具有重要的推动作用。生物制药新兴技术的发展将会不断应用到产业发展当中来,从而促进产业技术水平和社会医疗水平的提升。
[1]胡显文,马清钧.生物制药产业发展现状与趋势分析[J].生物技术产业,2007(1):16-31.
[2]文淑美.全球生物制药产业发展态势[J].中国生物工程杂志,2006(1):92-96.
建国以来,我国水稻育种经历了高秆良种的评选利用、矮化育种、杂交优势利用和高产、优质、多抗水稻新品种选育这四个重要的发展时期[8]。在此期间,基于育种经验和理论的传承、总结和创新,我国水稻传统育种理论体系不断发展和完善。在超级稻育种研究计划实施的过程中,育种家们提出了一系列超级稻育种理论和模型,例如直立大穗型超级稻育种模型、新株型超级稻育种、半矮秆丛生早长超级稻新株型模型、亚种间两系超级杂交稻模型和亚种间重穗型三系超级杂交稻模型等[9]。这些育种理论模型可以作为构建水稻育种机器人表型选择模型的基础。
由于基因组小(430Mb),重复序列少,水稻已成为单子叶植物中遗传和分子生物学研究的模式作物[10]。在水稻饱和遗传图谱和物理图谱构建成功的基础上[11],国际水稻基因组测序计划(IRGSP)于2002年完成粳稻全基因组测序和水稻基因组草图的绘制工作[12],并于2005年公布了水稻基因组“精细图”[13]。水稻基因组测序的完成推动了水稻功能基因组学和水稻分子育种研究的发展。据预测,水稻基因中约有3.2~5.6万个基因[10]。现在水稻中已经定位和标记了相当数量的控制重要农艺性状的基因和QTL,分离克隆了其中数百个基因[14];并对部分基因的功能进行了分析,对水稻重要农艺性状遗传调控网络进行了解析。其中一些重要的抗病虫、产量和品质基因已应用到分子育种中,并且取得了较好的效果。水稻基因组学和分子育种方面的积累和进展可以作为构建水稻智能育种机器人基因型选择模型的基础。
基因组学的发展和作物分子育种技术的应用需要研究人员检测、分析和处理海量的遗传和基因型数据。为了满足基因组学和分子育种研究的需求,国内外仪器分析公司研制了高通量、自动化基因组和分子标记分析设备和技术平台,例如第二代DNA测序技术平台[15]、高通量核酸自动提取平台、PCR自动化工作站、美国AdvancedAnalytical公司的FragmentAnalyzerTM高通量SSR标记分析系统[16]、美国DouglasScientific公司的高通量分子标记平台等。我国可以利用这些基因组和分子标记分析平台,在此基础上探索研制水稻智能育种机器人的基因型检测和分析子系统。国外跨国公司已经开展了标记自动化分析平台的研究和应用探索。例如在美国孟山都(安克尼)SNP分子标记实验室,从籽粒激光切削取样、DNA提取、PCR扩增、生物信息读取到目标样品选择等过程均实现了全程自动化,每天可完成数百万个样品分子标记测试和海量信息采集分析任务[17]。
表型组学是近十多年间发展起来的一门在基因组水平上系统研究某一生物或细胞在各种不同环境条件下所有表型的学科。利用表型组学的表型分析技术平台,研究者可以采集植物表型图像和数据,并且进行高通量、自动化分析和评价。表型组学在作物育种上有广阔的应用前景,国外已有研究机构开始探索将表型组学分析技术应用于作物育种中。例如比利时CropDesign公司已经开发出称之为“性状工厂”的技术平台,该平台不仅能实现大规模、自动化的转基因植物性状评价,而且还能在植物表型评价的基础上评价基因和基因组合。基于对水稻生长发育的特别设计和相关农艺性状高精度的测量方法改造,“性状工厂”平台已经全面应用于水稻转基因及其性状的高通量、自动化选择评价[18]。“性状工厂”平台在水稻育种方面有很大的应用潜力。我国可以借鉴和吸收“性状工厂”的经验,利用表型组学的高通量、自动化表型分析技术平台采集水稻的表型数据,并且结合水稻育种选择模型,探索研制水稻表型自动化评价选择技术。
自动化技术是本世纪以来发展极为迅速和影响极大的科学技术之一,现在已经广泛应用到科研、生产和生活等各个方面。自动化技术也应用于作物基因型分析、植物表型分析和农业机械等领域。在作物基因型分析领域,从样品采集、DNA提取、PCR扩增、电泳到标记分析的各个环节,现在都有相应的高通量、自动化检测仪器设备。借助图像识别和机械自动化技术,植物表型分析也可以实现高度自动化。例如荷兰Keygene生物公司开发的KeyTrack植物表型自动化、高通量分析平台,该平台利用植物自动传送系统、表型图像数字化采集系统和表型数据自动分析系统,能在温室中对单株植物进行表型分析评价。自动化技术在农业机械上更是得到了大规模的应用。瑞士先正达公司自行设计改装的自动化玉米(ZeamaysL.)田间小区收获测产设备,每台每小时能收获500个试验小区,并准确获取产量等数据[17]。自动化技术为水稻智能育种机器人的研制提供了必要技术条件,我国可在吸收国内外已有自动化技术的基础上,加以改进创新,应用到水稻智能育种机器人研制工作中。
建国以来,我国水稻育种取得了巨大成就,现在已经形成了一套成熟的水稻育种理论模型。这是水稻智能育种机器人研制的理论依据和建立自动化表型选择模型的基础。在水稻基因组学方面,已有相当数量的QTL和基因被定位和标记,并且近年来水稻重要农艺性状的遗传机制和基因调控模式研究取得了巨大的进展。这为水稻智能育种的基因型选择提供了理论支撑。现有的植物基因型自动化分析技术平台为水稻智能育种的基因型选择提供了硬件条件。分子育种技术的应用为水稻智能育种的基因型选择提供了实践基础。表型组学研究方法和分析技术已经开始应用于作物表型分析和育种中。这为水稻智能育种的表型分析和选择提供了分析方法和技术条件。现有的自动化和信息技术则为水稻智能育种机器人表型和基因型选择各子系统的有机整合提供了技术条件。国外已有研究机构开展了作物分子标记自动化分析系统和玉米自动测产系统研制的探索工作,这为我们提供了宝贵的经验。因此,现在我们已经具备了整合育种技术、基因组学、表型组学、自动化和信息技术等“跨农业”学科领域的优势,开展水稻智能育种机器人探索研制的可行性和必要条件。
水稻智能育种机器人是一个跨学科领域、综合性、前沿性的复杂系统。国外已有研究机构在作物分子标记和表型自动化分析方面进行了一些探索,开发了相应的仪器设备和技术平台。因此,在学习和吸收国外先进经验,利用国外已有设备和技术平台的基础上,结合我国水稻育种的优势,采取引进、改进和自主研制创新相结合的分步实施方案,可能是我国水稻智能育种机器人最行之有效的研制模式。由于水稻智能育种机器人是一个巨大的工程,设计多个“跨农业”学科领域,光靠单个研究机构和公司的力量恐难以胜任。因此由国家层面以研究专项的形势组织各相关学科领域的领先研究机构和公司,总体规划、分工协作、优势互补,采用“跨农业”联合攻关的模式,可能是我国水稻智能育种机器人研制比较有效的管理模式。
目前国内外育种家多采用创造、选择可遗传的变异,以农艺经验和表型选择为核心的常规育种技术,其存在选择效率低、盲目性大、劳动密集、不能直接进行基因型选择,育种工作很大程度上依赖经验和机遇等不足。在国外玉米田间测产仪的启发下,结合课题组在“种子基因分型仪及水稻SSR指纹图谱云计算终端”上的联合研制工作,我们提出集成育种、分子生物学、图像识别与处理、自动化和信息化等高新技术,探索海量生物信息的高效分析处理及海量组合(材料)自动筛选技术,研制水稻智能育种机器人的“跨农业”新方案。实现室内操作自动化、田间作业机械化、试验数据电子化、信息分析软件化,形成资源共享、分段研究、分工合作、高效测试的水稻智能育种新技术,推动农业育种从“农艺”到“科学”的“跨越。我们设计的水稻智能育种机器人主要由分子标记检测子系统、分子标记数据分析子系统、水稻性状田间自动检测子系统、水稻测产子系统、水稻田间性状及产量数据分析子系统、水稻基因型表型综合分析子系统、水稻育种选择模型数据库和水稻智能育种选择系统等部分组成(图1)。
3.2.1分子标记检测子系统分子标记检测子系统包括样品采集平台、DNA提取平台、PCR扩增平台和分子标记检测分析系统组成。国内外公司已经研制出上述各个平台,例如美国BeckmanCoulter公司的高通量核酸自动提取平台、美国AdvancedAnalytical公司的FragmentAnalyzerTM高通量SSR标记分析系统[16]、美国DouglasScientific公司的高通量分子标记平台等。因此可以在购买以上平台仪器设备的基础上,加以整合和改进,研制该子系统。
3.2.2分子标记数据分析子系统在获得水稻育种材料分子标记和基因型数据后,要对材料的基因型数据进行分析,对材料进行基因型选择。现在水稻中已经定位和标记了相当数量的控制重要农艺性状的基因和QTL,分离克隆了其中数百个基因[14],可以根据这些基因/QTL及其标记数据,确立水稻基因型选择标准,构建水稻基因型选择模型。在此基础上研发自动化、高通量的基因型数据分析软件,建立和完善分子标记数据分析子系统。目标是使该子系统能自动化、高通量地分析水稻材料的基因型数据,初步筛选出带有目标基因型的水稻育种材料,以进一步分析评价。
3.2.3水稻性状田间自动检测子系统水稻性状田间自动检测子系统由三维图像采集设备轨道行走平台,三维图像采集仪,图像数据存储设备,喷墨标记器组成。该子系统首期主要通过在水稻育种试验田坎两侧铺设轨道,三维图像采集设备行走平台在轨道上自动行走(最终目标是无轨自行走机器人),利用三维图像采集系统自动测量和完成水稻群体和单株重要形态学性状的田间测量和数据收集及处理,包括对株高、分蘖数、分蘖角度、穗数、穗长等性状的定量测量,以及对叶色、稻穗的大小等性状的定性测定。将水稻表型数据输入数据库,依据表型选择模型计算结果,得出平均统计值,设定选定值(例如5%),自动选择出符合要求的植株,并用喷墨标记器在获选植株上喷洒有机颜料,以方便育种专家做进一步鉴定评估。
3.2.4水稻测产子系统水稻种子产量指标包括:总粒数、实粒数、结实率、千粒重和单株产量等指标。种子产量自动化测量设备,目前市场已有种子计数仪、分选仪、千粒仪、颗粒图像统计仪和电子天平。但这些设备没有整合在一起,仍然需要人工操作,耗时耗力。水稻测产子系统可以以这些现有的仪器设备为基础,借鉴比利时CropDesign公司的水稻测产仪的经验,整合现有的小型测量设备,实现水稻产量数据的电子化和自动分析。
3.2.5水稻田间性状及产量数据分析子系统在获得水稻各种性状后,要对大量的表型数据进行快速自动化分析,这部分工作由水稻田间性状及产量数据分析子系统完成。首先根据我国已有的水稻育种经验和理论,确立水稻性状分析标准,构建水稻表型选择模型。在此基础上研发水稻性状数据自动分析软件,建立和完善水稻田间性状及产量数据分析子系统。目标是使该系统能自动、高效地分析获得的水稻田间性状和产量数据,并对水稻材料进行表型评价,并初步筛选出合乎表型要求的植株,以进一步分析评价。
3.2.6水稻基因型表型综合分析子系统水稻基因型和表型综合分析子系统对水稻基因型和表型分析结果进行进一步的综合分析评价。首先以构建的水稻基因型选择模型和水稻表型选择模型为基础,结合基因型选择与表型选择有机结合、综合权重的原则,构建水稻基因型和表型选择模型。在此基础上研发水稻基因型和表型数据综合分析软件,建立和完善水稻基因型和表型综合分析子系统。目标是使该子系统能结合分子标记数据分析子系统获得的水稻基因型分析结果以及水稻田间性状及产量数据分析子系统获得的水稻表型分析结果,根据水稻基因型和表型选择模型,对水稻材料进行基因型和表型综合分析评价。
3.2.7水稻育种选择模型数据库根据我国水稻传统育种的经验优势、成熟的水稻育种理论和选择模型以及水稻基因组和分子育种的最新数据,今后再结合水稻智能育种机器人的实践经验,建立和不断完善全国联网共享的水稻育种选择模型数据库。水稻育种选择模型数据库一方面能促进水稻智能育种机器人系统的不断完善,同时也能实现育种信息化资源共享,避免我国农业育种相关科研机构的低水平重复研究,减少由此所造成的人力、物力和财力资源的巨大浪费。
3.2.8水稻智能育种选择系统根据水稻基因型表型综合分析子系统对水稻材料进行的综合分析评价结果,水稻智能育种选择系统对水稻材料自动做出最终评价与选择,给出推荐的优良材料(组合)和单株的田间编号,供育种者进一步选择验证、筛选和利用。
物理电子技术专业是一个与时俱进的专业,其涉及的范围之广、内容之多是我们无法描述的,尤其是该专业的创新性和前沿性方面仍然存在巨大的问题和挑战。由于该专业涉及到的知识有很多仍然处在不断的发展和探索的阶段,而且这些技术都是直接推动社会生产力发展的直接动因,有着很强的应用性和实践性,涉及到科技前沿的方面比较多,我国在物理电子技术专业方面还缺乏相应的创新性、前沿性研究。
我国社会的各个方面都进行了相关的改革,为了发展经济,提高人民的生活水平,和国家进行了很多努力,其中最重要的原因就是我国实行了社会主义市场经济体制,在这种经济体制的引导下,大家更多的是关注眼前的经济利益。在高校的改革中也存在这样的问题,高校更多的注重自己学校的财政问题,更注重发展那些低成本、高回报的学科,对于物理电子技术专业这样专业性很强的学科,很多高校缺乏资金上政策上的支持和引导,没有发现物理电子技术专业的重要意义。
由于物理电子技术专业是一个专业性和学科性很强的专业,其内容复杂而且一直处于知识的革命阶段,因此,我国高校在物理电子技术专业的教学方面还存在很多的问题。首先,教师水平无法适应一直更新的知识体系;其次,教学方法陈旧落后,无法满足学生学习的需要;最后,由于资金等方面的问题,我国物理电子技术专业的实践教学资源和条件严重缺乏,造成学生只能纸上谈兵。
教育部门要充分的认识目前我国高校中物理电子技术专业在专业设置方面的缺陷和不足,相关部门要引起足够的重视并采取有效的措施对目前我国的物理电子技术专业的专业设置进行有效的重塑,要实现真空物理、薄膜物理与技术、阴极电子学、气体放电与物理、表面物理与科学、电子光学与仪器、微波器件、光电显示器件、声学物理与器件、电光源等技术领域的全面覆盖,而且要实现物理电子技术专业设置的广泛化,应该让更多的学生有机会接受物理电子技术专业学习机会,只有这样我国的物理电子技术专业才能取得长足的发展和进步。
改革创新是我国现阶段发展的直接动力,也是我国改革开放30年来总结出来的促进我国发展的基本经验。同样学科或者专业的发展也需要改革创新作为支撑其进步的不懈动力。因此,我们在进行物理电子技术专业的探索中要注重改革的力量,要重视创新思维,我们只有运用创新思维打开禁锢我们思想的绳索,不断的对物理电子技术专业的发展进行探索,不断的去揭示物理电子技术专业的发展前沿,保持一种对于新知识的渴望才能实现我国物理电子技术专业的不断完善。
物理电子技术专业要想实现自身的发展必须依赖高校的引导和重视,相关的高校应该给与一定的政策倾斜和资金支持,以此来促进物理电子技术专业的学科建设,完善物理电子技术专业的学科设置。只有高校对物理电子技术专业有了足够的重视才能制定出更加有效的发展方式来促进物理电子技术专业的不断进步。
物理电子技术专业的发展归根结底需要依赖学校组织的教学活动推动其发展,因此,我们必须改变物理电子技术专业现阶段的教学现状。首先,高校应该充分的重视物理电子技术专业优秀教师队伍的打造,提高其整体素质;其次,高校要不断的改革和创新教学方法,实现教学方式的逐步优化;最后,高校和有关部门要加大资金支持力度,逐步完善物理电子技术专业实践教学的场地和基础设施,以此来满足物理电子技术专业的实践教学。EMC体育 EMC易倍体育