发布时间：2023-03-23 15:16:35
序言：写作是分享个人见解和探索未知领域的桥梁，我们为您精选了8篇的生物技术论文样本，期待这些样本能够为您提供丰富的参考和启发，请尽情阅读。
1创新实验———用新仪器，打破成规
由于目前中学实验室建设不完善，选修1实施中的部分实验需要一定的资金支持，因为有的实验所需药品价格不菲。如通过PCR技术DNA多聚酶链式反应、扩增DN段、检测泡菜亚硝酸盐含量的比色仪和植物组织培养要求较高的实验条件。下面对新课程中要求实验用房及仪器配备做个简单介绍。(1)组织培养室的配置标准的组织培养室包括:洗涤室(区)、制备室(区)、灭菌室(区)、储放室(区)、操作室(区)、培养室(区)、观察室(区)、药品室(区)。这个区室划分比较细，学校可以根据实际情况进行合并。通常培养实验室主要有:准备室、无菌操作室、培养室、细胞学实验室(可选)。(2)自动基因扩增仪自动基因扩增仪是依据聚合酶链式反应(PCR:polymerasechainreaction)原理研制的一种全自动基因体外扩增装置，在生物工程、遗传工程等高科技领域有重要的使用价值。中学专用自动基因扩增仪是根据生物新课标要求，结合中学教学特点研制而成的。(3)电泳仪及电泳槽电泳仪和电泳槽是分子生物学的重要工具，是对PCR扩增片段进行琼脂糖凝胶电泳检测分析不可缺少的仪器。其主要特点是采用微电脑智能控制;液晶屏显示，同时显示电压、电流、定时时间;具有记忆功能;自动过压、欠压保护;自动空载无输出保护;自动过载、短路保护;输出定时、计时功能。(4)分光光度计分光光度计已经成为现代分子生物实验室常规仪器，常用于核酸、蛋白定量以及细菌生长浓度的定量测量。分光光度计采用一个可以产生多个波长的光源，通过系列分光装置，从而产生特定波长的光源，光源透过测试的样品后，部分光源被吸收，计算样品的吸光值，从而转化成样品的浓度。样品的吸光值与样品的浓度成正比。比色杯，是分光光度计的重要配件。一般测试核酸和紫外定量蛋白，均采用石英杯或者玻璃杯，但是不适合比色法测定。
2操作严要求———认真钻研，勇于创新
我国生物技术专利保护主要体现在以下几个方面(1)保护动植物品种,根据专利法当中的规定可以得出,不论是针对传统生物学的培育方式还是其他类型的饲养动植物新品种等,或者是直接通过现代化的杂交及基因工程来直接获得的植物新品种,都不可授予其专利。(2)遗传物质及微生物菌种,这种生物技术是可以授予相应的专利,同时也可严格按照当代生物学的分类方式来证明微生物菌种既不属于植物,同时也不属于动物方面的品种。而且在专利法也明确规定,微生物菌种可以授予其相应的专利,并以此来促使其获得相应的专利法保护。(3)生物制品,这主要是指一些微生物或者是微生物的代谢成分,动物或者人的血液加工而成,主要用于预防、治疗以及诊断相应的传染病或其他的疾病的免疫制剂。专利法就针对这些生物制品明确指出可以获得专利权的保护。
2我国生物技术专利保护当中存在的问题
2.1法律存在矛盾冲突,不够系统规范
很多西方发达国家都对生物技术的保护制定了专门的法律规定,但是在我国仍然没有一部较为完善的生物技术知识产权保护方面的规定,所以在整个法律规定当中就很容易出现重复性的矛盾冲突和各种不确定性的因素等。而且这其中多数规定都是通过国务院部门的规章条例形式来出现的,所以在法律效力方面存在一定的限制。在其真正的效力位阶上仍然低于法律的效力,所以就很不利于国家生物遗传的资源保护。这对于我国这样的农业大国来说在植物品种权方面就必须要给予其充分的重视,所以就必须要制定一套完善的、系统化的法律制度。
2.2法律空白,立法不够严谨
由于我国在专利法方面的基础较为薄弱,因此通常都是借鉴西方发达国家的法律经验来进行,所以这就很容易出现一种脱离我国国情,照搬照抄他国的情况。这就很容易导致我国农业科技的发展处于一种停滞的状态,从而直接导致科研人员出现严重流失的情况。而且在人力资源增长的速度也变得越来越快,结果最终导致农业科技方面的人力资源在我国全国的科技资源方面的比重开始急剧下降,这主要都是由于立法不严谨所导致的。不但在这种立法上面不严谨,同时在很多新技术方面也存在较多的法律空白。
2.3法律条文可操作性低
我国大多数的法律效力都是体系在成文法当中,而且在真正借鉴西方国家经验的过程中,也都只是引进了相应的原则性的规定,并没有在这个基础上做出相似的规定,因此在法律真正的适用过程当中,其只是相对引进了相应的原则性的规定,并没有做出一些比较具体化的规定,因此就有大多数的规定明显缺乏相应的可操作性。而且在我国也没有做出一些细化的规定,比如在公共秩序和道德之间的条款,这些都在实践当中难以把握,严重缺乏相应的可操作性。
3改进生物技术专利保护的对策
3.1完善专利权条件
针对生物技术专利保护方面的问题,就必须要严格的根据生物技术的科研发展水平来采取相应的对策。这就要求其必须要具有以下几种特性(1)新颖性,这主要也是针对生物技术的发明创造当中所具有的新颖性进行有效的审查,并以此来制定新颖性的审查标准。对于物质之间的组合主要也是为了能够区别其和天然物质之间的特性,并促使其具备新颖性。(2)创造性,这主要是将最新技术和目前已有的技术来进行对比分析,并以此来发现和找出其中的实质特点以及显著的进步等。(3)实用性,在我国专利法当中明确规定,衡量一项技术的实用性主要是找出此项发明的实用性,并以此来判断其是否能够真正进行制造和使用,并能够通过此来产生相应的积极性效果。
3.2拓展生物技术专利保护范围由于我国的专利法的发展经历了多年的发展历程,因此同时囊括了多个范围的专利性保护,比如在微生物方法及产品获得相应的专利权就充分的说明其大大的拓展了专利所保护的范
围,这种形式相对于发达国家来说明显处于一种首慢半拍的状态。而且通过国际专利制度发展史也直接表明,在某一个技术领域当中,专利技术越完善,那么其在这个技术领域当中就具有的绝对的专利控制权也能够因此促进相应的领域产业迅速发展,所以就需要拓展生物技术专利保护范围。
3.3构建生物技术专利保护机制
这就必须要给予科研机构相应的创新性的动力和目标,并以此来杜绝其科研和生产之间出现严重脱节的情况。而且在改革开放之后,市场经济的发展体制开始改变,在生物技术方面就更应该构建相应的生物技术专利保护机制,这样才能真正促进知识经济的发展,从而有效的提升生物技术专利的分配效率,最终促进生物技术产业化的发展进程。
4结语
关键词：新建地方本科院校；生物技术；本科毕业论文；分析研究
引言
商洛学院2006年经教育部批准升格为本科院校，设有10个二级学院和2个教学部，共开办31个本科专业，面向27个省市（区）招生。其中生物技术本科专业设在生物医药与食品工程学院，2010年至2015年共毕业生物技术本科生215人，共完成215篇毕业论文。毕业论文（设计）是高校人才培养方案中的必备的实践教学环节，具有其它教学环节所不能替代的实践性和综合性作用[1]。但目前，地方本科院校由于生源、选题、师资、实验条件、管理规范等方面的制约，毕业论文（设计）工作在不同程度上均存在一定问题，制约了应用性人才培养质量的提高。为扎实有效地做好该项工作，我们对商洛学院2010-2015届生物技术专业215名的毕业论文进行了调查分析，以期及时发现论文管理中存在的问题，为有针对性地提出改进措施提供必要的参考依据。
1资料与方法
1.1研究对象
商洛学院生物医药与食品工程学院2010-2015届生物技术专业215名本科生毕业论文作为研究对象。
1.2研究方法
查阅文献及管理文件，对2010-2015届生物技术专业本科毕业论文的题目内容、选题来源、指导教师职称与数量、论文成绩等方面进行整理和分类。运用描述性统计、归纳、综合等分析方法，客观全面地分析研究结果。
2研究结果与分析
2.1毕业论文课题来源情况与分析
第一，表1显示，历年来，该院生物技术专业毕业论文中实践研究类占绝对优势，平均每年在95%左右，此消彼长下，理论研究类则相对较少。第二，毕业论文课题类型包括指导教师科研课题、有关单位委托课题、教师拟定课题、学生学术课题（含大学生创新创业训练计划项目、挑战杯等）、学生自拟课题等。由图1可知，近六年来，该学院生物技术专业毕业论文课题来源变化较大，其中指导教师科研课题占比从2010年的74.3%逐年下降至2015年的34.3%，有关单位委托课题、学生学术课题与自拟课题所占比例逐年增长，说明毕业毕业论文课题来源更加多元，分布更加均匀合理。同时，毕业论文的优秀率从2010年的5.7%攀升至2015年的17.1%。学院近几年加大学生自主学习、自主思考、自主创新能力的培养，大学生创新项目获得省级、国家级立项屡创新高，2015年国家级立项达到8项。同时，教师教育教学理念和教学方式也逐步从过往的“填鸭式”向“互动式”“研讨式”“问题驱动式”转变，以上举措大大增强了学生自主创新的信心，激发了学生的创新意识和热情，提高了学生自主创新的能力和水平。
2.2毕业论文指导教师与论文质量情况分析
对表2进行分析，可以得出以下几方面：第一，2010-2015年间，生物技术专业毕业论文生师比稳定在2:1-3:1之间，毕业论文优秀率呈逐年上升趋势，2012-2015年，毕业论文优秀率平均水平在13.1%，较前两年提升了50%左右。分析原因在于：近几年来，学院引进了一批高学历专业人才，师资力量显著增强，且对教师科研工作和毕业论文工作均给予高度重视，对指导学生创新创业、学科竞赛等都给予科研和教学量的认可。同时，学院加大了对基础实验、实训条件的投入，改善和提高了实验室整体运行能力，激发了师生开展教学科研的积极性，项目数量也逐年增加，指导教师在教学科研能力和毕业论文指导水平上均有明显提高。第二，该院生物技术专业指导毕业论文的老师中有教授职称的占总数的10%左右，比副教授和讲师职称的老师所占比例少近五倍，反映出本专业教师中教授职称人数相对较少；副教授职称和讲师职称的教师是毕业论文的主力军，占全体指导教师的80%以上，这与理论上（副教授比例最高，教师和讲师相对低）的数据分布略有差距，但对毕业论文质量影响不大；查阅副教授和讲师指导的学生论文发现，不存在指导人数差异极大的现象，本院毕业论文指导教师分配人数较为合理。第三，同2012、2013、2015年相比，14年论文优秀率下降，原因分析：①该届毕业生开题时间较晚（2014年3月），导致所选的课题预备和实施时间均不充裕，从而影响最终论文质量。②与其它各年相比，2014年论文中来源于教师科研项目的论题占比为31.7%，为历年最低。该类毕业论文课题一般情况下采用教师定题、学生选题之后由老师布置任务、安排进度、定期检查的程序和方法，学生习惯于听从老师的指导安排，即使开展拓展性的实践训练也是在很有限的程度和范围内由教师有计划有步骤地安排进行。但是，由于学校新专业增长快、招生人数多，指导教师人均指导学生数较多（当年师生比1:6），显然对学生进行毕业论文方面的系统辅导就没有充裕的时间和精力，也是导致论文优秀率下降的因素之一。
2.3其它问题分析
图2可以看出，该院生物技术专业毕业论文选题范围较广，选题占比分布较为均匀。课题内容主要涉及植物生理、分子生物学与基因工程、微生物学、地方生物资源的开发利用、组织培养、病虫害防治、动植物资源野外调查等方面的研究，基本覆盖了生物技术专业的主干课程与方向。其中占比前三位的课题植物生理、分子生物学与基因工程、微生物学是该专业对所学理论知识的进一步延伸，应用性强、适用性好，通过此类课题的实施，加深了学生对专业知识的掌握；部分课题，例如资源调查与开发，充分体现了地方性和应用性特征，为地方产业和生产实践提供了基础数据和参考依据，也让学生了解产业和行业的发展背景为今后走上相关工作岗位奠定了一定基础。表3可以看出，从毕业论文过程管理来看，这六年在管理上一个重要的变化是在后几年中加强了毕业论文的中期检查工作，同时加大了实验室的开放力度。在此情况下，毕业论文在学校完成的数量随之明显增加，同时意味着学生投入实验与指导教师交流沟通的实际时间增多，因此毕业论文优秀率也得到提升。
3存在问题与建议
3.1存在问题
目前，新建地方本科院校学生基础普遍较弱、自学能力较差，大多数专业学生前三学年以理论学习为主，有限的课程设计、课程实习等实践教学一般也由教师按计划进行，学生习惯于听从教师指导安排。学生在进行毕业论文（设计）前很少主动对论文总体思路、方案设计、写作规范等知识进行学习。因此，学生在从理论性课堂学习进入实践性毕业论文（设计）研究的转换过程中面临一定困难。另一方面，近年来多数地方本科院校专业数量和招生人数增长较快，指导教师教学任务较重，指导学生人数较多，课题数量有限，在一定程度上造成毕业论文（设计）题目陈旧、重复率高等实际情况的存在，制约了毕业论文（设计）质量的进一步提升。
3.2建议
3.2.1严把开题关第一，加强前期指导。学校在第一、二学年安排开设相应的论文辅导课，讲授思想道德教育时包含学术研究的基本道德规范。每学期二级学院依据教学大纲就课程设计论文、大学生创新、毕业论文训练等安排专题辅导和相关方面的学术讲座，并要求一定比例学生参加。组织学生观摩上一级毕业论文答辩，启发学生的科学创新思维[2]，鼓励学生在校期间参与教师科研课题，取得的具有创新意义的成果（论文、专利），经学校认定后可替代毕业论文（设计）环节学分。这一方法既能充分调动各方积极性培养学生创新能力，又可鼓励学生高效利用前七个学期，增加第八学期的灵活性。同时，成功范例也将对其他学生起到激励和示范作用[3]。第二，提前选题时间。一般情况下，本科毕业论文（设计）均安排在第八学期进行，而这一学期是毕业生考研面试、就业的关键时期，为避免此段时间学生就业的冲击和教师指导过于集中，毕业论文启动工作宜安排在第六学期末着手进行，到第七学期开始前完成选题。这样做既能在大三学期结束的假期实习中让学生有较长的时间进行主动思考，完成选题、查阅文献、收集材料等毕业论文准备工作，又能激发学生对毕业论文的写作兴趣。同时可以缓解学生第八学期时间冲突的压力，使学生有机会有针对性地结合教学实践立题，融入到真实的培养综合实践能力的社会活动环境中，提高其分析和解决实际问题的能力，最终增强毕业论文的现实意义。第三，加强选题管理。首先，为确保选题质量，备选题目数量应大于参加毕业论文的学生数。其次，地方本科院校以培养应用性人才为办学目标，选题既要与专业知识相匹配，又要起到培养学生应用所学知识解决实际问题的能力，同时尽可能体现地方院校的办学特色。鼓励优先选择密切联系生产实际、难易适中并具有一定创新性的课题，对于难度较大或低级重复劳动性题目应及时调整。最终，选题类型以实验研究解决科学技术问题为主导方向，同时允许调查报告、文献综述、工厂设计多样化形式存在。3.2.2加强中期检查对毕业论文（设计）的中期检查是承上启下的一个重要环节，学院应每年4月份前组织学术委员会在中期检查中对学生的开题报告、实验室预约单、实验记录、教师指导等环节进行逐项检查，并要求学生提交毕业论文（设计）中期检查表。中期检查工作坚持做到不走形式，发现问题，提出批评，纠正偏误，对于典型突出问题院分管领导主抓，动员协调各方力量，尽早解决。对于毕业论文（设计）中期检查发现未按规定要求完成预期任务的情况，院内做出通报批评，由指导教师与辅导员联合督查，加强指导，最终使学生赶上进度，顺利完成该项工作。3.2.3全面答辩，把好论文质量关所有参加答辩的学生在答辩前一周都要进行资格审查，审查内容如下：①论文复制比检测。对于检测结果过高的论文需要重新修改，直至符合标准。②审查论文撰写规范。毕业论文撰写（语言文字、逻辑格式、排版等）应符合学校相关要求。③实行预答辩。每名学生必须参加指导教师组织的预答辩，导师模拟正式答辩提出问题，着重就学生论文初稿、制作的PPT质量、语言表达等方面提出意见和建议，并最终决定其是否具有参加正式答辩的资格。④院内统一确定论文评阅教师，实行指导教师、评阅教师负责制，真正起到提高毕业论文质量的作用。3.2.4跟进相关制度第一，创新毕业论文学分制度。鼓励学生在校期间参与教师科研课题，主持大学生创新、创业项目，取得的具有创新意义的成果（论文、专利），经学校认定后可替代毕业论文（设计）环节学分。第二，加大实验室开放力度。学校应每年逐步加大对基础实验、实训条件的投入，持续改善提高实验室整体运行能力，并且逐年统计每个实验室运营率，对实验室开放率设定要求，保障毕业论文（设计）顺利实施的可持续性。第三，毕业论文指导工作认定。学校对指导学生创新创业、学科竞赛等教学活动给予科研和教学量化的认可。同时，该项工作纳入个人年终考评和职称晋升考核必须项目中。第四，设立毕业论文专项基金。对公开、获得优秀论文的学生与其指导教师进行适当的物质和精神奖励，充分调动师生的积极性和主动性，不断提高优秀毕业论文比率。
4结语
目前，影响本科生毕业论文（设计）质量的因素也有很多，但只要我们从管理制度入手，规范过程监督，加强质量监控，除了把好“选题关”和“实验关”外，还必须把好“撰写关”和“评审关”[4]，做好毕业论文的选题、开题、实施、答辩等各环节的质量监控。当然，适时补充出台更加合理的激励制度（例如在校期间通过申报参加大学生创新等实践项目和教师科研，公开发表学术论文也可纳入创新学分或算入毕业论文（设计）学分之中）以及加大实验室开放力度等也是提高该项工作成效的有力措施。
参考文献：
[1]熊小琴.关于提高本科毕业论文质量的探讨[J].楚雄师范学院学报，2011，26（3）：53-56.
[2]魏育新，陈蕊丽.如何提高公安院校本科生毕业论文质量[J].求实，2012，（1）：269-270.
[3]韩浊清.关于提高经管类本科毕业论文教学质量的思考[J].高等教育研究，2012，29（1）：42-45.
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
现如今，我国的环境恶化和生态破坏问题日益突出，环境保护工作的开展必须要得到更多领域的关注和帮助。由于全国各地雾霾天气现象的频频出现，以及水资源整体上受到严重的污染，所以要求国家和政府的环保工作在实施力度方面有待于进一步的加大和加强。环保工程在实施过程中生物技术的运用，从整体上能够在帮助获取较佳治理效果情况的同时，最大限度的帮助治理工程获取较好的经济效益和生态效益。相比较其他的治理方式在整个环保工程治理中产生的各项后遗症问题而言，生物技术治理方式并不会对生态环境造成其他附加的任何污染问题，以此，这一种治理方式不失为一种理想化的环保技术手段。纵观国内外生物技术在环境治理工作上的应用情况来开，其发展前景极可以说是为广阔的，而这一项技术，对于科学有效的提升我国环境保护和生态平衡的工作水平，大力改善广大居民的生活工作和学习环境能够带来极大的助推力。
2生物技术在环保工程工作中的作用
生物技术的基础便是DNA分子技术，此技术主要组成为:微生物、细胞及基因工程。近些年来，生物技术在医学、农作物等相关研究中均得到了充分应用，与此同时在环保工程、生物监测等领域也发挥了极佳的效果。将生物技术应用于环保工程中的作用主要为这么几点：
2.1采用生物处理技术对生活垃圾和工业废物废水进行无公害处理，将能够有效的促使废物和垃圾的内部分子结构发生化学变化，对与出现各种易于降解的各种产物合理进行合理的回收运用，能够合理的改善废物垃圾对于生态环境的污染程度。并以此达到合理有效的降低环境污染的防治目的。在此同时，对于经过生物技术处理过的一些产物，还可以对其进行各种形式的转化处理工序，从而更加提升废物的可利用效率。
2.2污染物在经过生物处理后，其最终转化而成的物质多为氦气、CO2等，其稳定性较强。整个处理活动采用的是直接处理法，转移次数得以减少，重复污染的可能性也得以降低。所以在生物技术的应用中，对于环境污染的治理具有极强的安全、科学性。
3生物技术在环保工程中的运用
3.1生物修复污染土壤。土壤污染最主要的形式就是重金属污染，这种污染方式能够长久持效的造成土壤利用功能的丧失，因此，需要我们采用生物先处理技术对土壤的生长机能修复。这种修复工作主要就是合理科学的利用生物转基因形式将重金属元素进行净化处理，从而大大的降低其毒性力量。由于生物的作用，在土壤中，重金属的具体化学形态得到了改变，毒性降低，因此不能在土壤中进行移动扩散，生物的吸收以及代谢使重金属得到了消减以及净化和固定。同时在污染土壤的生物修复过程中，使得土壤有机质的含量增加，微生物变得更有活性，土壤的生态结构得到改善，能够抵抗外部因素的侵蚀，防止水土流失，沙漠化的发生。
3.2生物净化污水。被污染后的水中具有比较多的有毒物质，比如重金属以及氰化物还有有机酸和有机汞等。我们使用生物技术对水污染进行治理，主要的原理是：微生物自身具有一定的生命活动，在它们的活动中能够对有毒物质转化，这样有毒的物质不再有毒，最终将污水进行了净化。近些年来，利用生物技术对污水进行处理的主要手段有固定化细胞技术以及固定化酶技术等。固定化酶主要运用的是化学键合法，它能够把水溶性酶与不溶性载体结合起来，最终使酶成为一种衍生物，这种衍生物具有一定的催化活性，但是不能和水相溶。
3.3环保工程工作开展中的生物过滤法。生物过滤法主要是指将所收集好的废气通过长满微生物的填料，其气味物质被完全吸收及氧化分解，废气中的臭气得到处理。由于填料中的微生物在此活动中负责物质转换任务，因此其生长便需要吸收充足的养分，相应的填料也许具有大量的有机成分。另外，为了确保微生物的高活性，还需给予其一个适宜的生存环境，如适宜湿度、氧气、充足的营养等。另外，关于填料的选取也应注意这么几点:填料中能够容许多种微生物生长，且营养配比较为合理，吸水性极佳，无异味。另外，填料还需做到容易获取且价格低廉，养护较为简便。较为常见的填料包括:干树皮、甘草、塑料、纤维性泥炭等。
3.4生物技术在环境监测工程中的应用。今天，在国内外，环保领域中的生物技术得到了十分良好的快速健康发展，由于这一技术所具有的快速、准确、高效等一系列额的特点使得其在环保领域的各个工作中都得到了广泛的发展应用。同样的，这一先进而又实用的技术也被应用在在环境保护监测工作当中。在这方面比较广泛应用的生物技术形式主要是:运用细菌总数、粪便污染指菌对水质进行检测;运用发光细菌对环境毒物进行监测;运用藻类生长测量对水质霉性进行监测。在对石油污染土壤监测分析中，运用核酸杂交法能够对一些烃降解基因进行检测。
1.实验内容开放园艺植物生物技术实验教学本着丰富实验教学内容、革新实验教学方式的核心原则，以培养学生创新能力为最基本的目标，提出以下园艺植物生物技术开放式实验教学模式。实验性质由验证性实验过度为综合性、设计性实验。传统教学中验证性实验占总实验学时的80%以上，采用开放性实验教学，验证性实验压缩到20%以内，增加了综合性、设计性实验内容。
2.实验场地开放实验场地是制约学生开展创新性实验的主要原因。以国家级植物生产类实验教学中心为平台，采用开放式实验室运行机制，结合学科点开放实验室，为学生自主选择和设计实验提供了良好的条件。实验室配2～3名研究生协助管理，仪器设备采用预约登记制度，使用前须经专人培训合格后才能使用。实验耗材按实验计划，由实验室统一提供。
3.实验时间开放以3～4人为一个实验小组，以小组为单位安排实验时间，实验室一次可以同时安排6个小组开展实验。实验时间由以前固定时间，改为课程理论授课3周开始至学期末前1周结束。学生可以根据自己的课程安排，合理选择实验时间。实验室时间采用预约制，由实验室管理人员统一安排。上班时间由实验室管理人员负责实验室，节假日和晚上由研究生协助管理实验室，为学生开展开放实验提供充足的时间。
二、开放式实验教学取得的效果
1.实验教学方式开放，激发学生兴趣在大多数同学印象中园艺植物生物技术实验教学以实验方法、手段、技术为主要内容，这些内容过于抽象，通过授课形式讲授或单独的验证性实验，学生理解效果很差，很难达到掌握实验内容的目的。任何研究都是从好奇和怀疑开始的，通过典型的生物技术实例，如柑橘细胞融合获得原生质体杂种、植物遗传转化获得转基因植株，人类基因组测序及园艺植物基因组测序的不断完成，生物信息学预测基因的功能分析等，这些实例在网络上的介绍与视频非常多，通过网站浏览和视频观看，让同学们真正了解生物技术的神秘与贴近生活的两个方面，将抽象的概念转化为切实可行的操作行动。
2.实验时间及空间开放，提高动手能力实验室的开放，即仪器设备和时间概念上的开放，在一定程度上可以解决实验人数多、实验室及仪器设备严重不足的问题。例如，生物分子实验室的定量PCR仪、PCR仪、离心机、核酸仪、电泳仪、紫外投射仪等，实验时间一旦开放，学生可以用充裕的时间来把实验独立完成，不会被课程所限制。通过开放实验室，本科生可以在课余时间多次进入实验室。同时，研究生可以一对一或一对三的带领本科生进行实验，开展相关的扩展实验内容，开阔视野，提高动手能力，还可以更好地参与教师的科研项目，增加教师和学生的交流机会。
3.实验内容开放，自主设计试验在教学内容上打破原有的实验课程结构体系，优化实验内容组合与创新，注重设计性、综合性实验，充分利用网络资源、视频资源及生物公司的广告资源，提高学生的技术应用能力和创新能力的培养，促进学生在学习能力、创新能力和社交能力等综合能力的培养。根据专业培养目标和实验条件，突出实用性，根据学校实验条件提出以下实验内容进行选择与优化。通过开放实验教学内容，学生打破传统的拟定学时的验证实验内容，充分利用学生的自主性进行大量的设计性、综合性实验教学。学生在学校提供的实验条件的前提下，自选实验内容，自定实验步骤，自选仪器设备，自己处理和分析实验结果、实验数据，给学生提供了创新思维的自由空间。这将有利于激发学生的自觉性和主动性，有利于培养学生的创新能力。自觉接受现代教育技术新的成果，把信息技术与学科有机的融合在一起，为学生创设良好的学习情景，突出双向性、参与性、互动性。在实验操作环节，鼓励学生独立完成操作，独立分析结果，发现问题。
4.实验结果灵活，革新考核与评价体系通过综合性、设计性实验，学生将与老师的课堂交流转变为通过面对面、QQ、微信等其他平台，对实验进展随时进行分析、讨论及总结，并且学生通过查阅相应的资料，最后得出科学合理的实验结果。开放式综合性、设计性实验，实验结果的不确定性也避免了同学之间相互抄袭、模仿。因此，既增加了学生动手操作的机会，又有利于学生系统的掌握园艺植物生物技术的实验方法和技能及分析与解决问题的能力。开放式实验教学除在以上方面进行开放外，同时也革新了实验教学的考核与评价体系，与以往实验成绩包括实验课堂成绩与实验报告成绩之外，在实验教学方面补充了实验设计、实验准备工作、结果分析与讨论的考核内容，形成了实验方案撰写(20%)+实验前的准备(20%)+实验过程(30%)+实验结果分析(30%)的实验教学考核体系，评价方式分为优、良好、中等、合格，不及格五种不同的方式。
选用光导原位合成方式及微量点样方式进行生物芯片技术的应用。这种技术具有高通量、微型化及自动化的特点，生物芯片上大量高度集成的分子微阵列具有较高的密集型，可以通过较少的时间进行大规模生物分子分析，确保工作人员可以及时快捷地进行生物信息样品的获得，这种技术相比传统检测方式，其具有极高的效率。继大规模集成电路后生物芯片将成为重要的科学技术革命。按照不同芯片上的固定探针，可以将生物芯片分为不同的种类，如基因芯片、蛋白质芯片等。按照生物芯片技术的工作原理，也可以将其分为不同的类型，如元件型微阵列芯片等。现阶段在环境监测中的水质控制、病原细菌瞬时检测等方面生物芯片技术已经得到了广泛地应用。目前生物芯片已经可以对公共饮用水内的微生物改变进行实时监测，RhodeIsland大学研发出可以对水中的沙门氏菌与大肠杆菌进行瞬时监测的一种生物芯片技术。细菌检测与鉴定系统的建立可以通过DNA芯片进行，这种方式可以对细菌的种类、浓度进行及时监测，并通过将大量的寡核苷酸探针增添到芯片上可以增强本系统的精准度、扩展其检测范围及提高其鉴定能力。
2环境监测中生物传感技术的应用
随着科学技术的不断进步及生物技术的快速发展，作为一个逐渐形成的新型科技领域，生物传感器是一种具有特殊性的化学传感器，是通过结合生物感应元件的专一性和一个能够产生和待测物浓度成比例的信号传导器的分析装置。生物传感技术的工作原理主要取决于生物敏感元件和待测物质之间的作用，利用这种方式，可以将待测对象冲电子组分内检测出来并进行可测量电子信号的转变。生物传感技术具有以下几个特点：第一，产生的生物学反应具有特异性及多样性，因此可以进行全部生物物质检测传感器的制作；第二，这种技术相比其他生物技术，操作过程中无需进行试剂的添加，因此具有操作简单、快捷及精确的特点，同时还可以进行多次应用；第三，这种技术可以进行不间断地分析及联机工作。环境监测水体内的BOD、有机磷、酶及NO3-。通过生物传感技术进行BOD测定仪的制作，这件仪器可以对水中BOD含量进行直接测量。溶液、有机介质内的酶类化合物的件检测可以通过酶电极安培传感器进行准确检测，生物催化剂可以通过不同的NO3-还原酶进行制作，水中NO3-含量的测定可以利用电流测量的生物传感装置进行测定。在环境监测中生物传感技术也要进行大气内二氧化碳、二氧化硫等含量与浓度进行分析。点位传感器的制作可通过自养微生物与氧电极进行有效制作，起到多种离子、与挥发性酸的抗干扰作用，并对大气环境内二氧化碳含量进行不间断自动在线分析，这种技术具有较高的灵敏度。安培型生物传感器的制作主要硫杆菌属与氧电极进行有效制作，这种设备可以进行酸雨酸雾样品内二氧化硫含量的检测，微生物传感器主要通过多孔气体渗透膜、固定化硝化细菌及氧电极合成，可以对样品内亚硝酸钠含量进行测定。
3结束语
关键词:生物技术;基因工程;细胞工程
现代生物技术的迅猛发展,成就非凡,推动着科学的进步,促进着经济的发展,改变着人类的生活与思维,影响着人类社会的发展进程。现代生物技术的成果越来越广泛地应用于医药、食品、能源、化工、轻工和环境保护等诸多领域。生物技术是21世纪高新技术革命的核心内容,具有巨大的经济效益及潜在的生产力。专家预测,到2010～2020年,生物技术产业将逐步成为世界经济体系的支柱产业之一。生物技术是以生命科学为基础,利用生物机体、生物系统创造新物种,并与工程原理相结合加工生产生物制品的综合性科学技术。现代生物技术则包括基因工程、蛋白质工程、细胞工程、酶工程和发酵工程等领域。在我国的食品工业中,生物技术工业化产品占有相当大的比重;近年,酒类和新型发酵产品以及酿造产品的产值占食品工业总产值的17%。现代生物技术在食品发酵领域中有广阔市场和发展前景,本文主要阐述现代生物技术在食品发酵生产中的应用。
一、基因工程技术在食品发酵生产中的应用
基因工程技术是现代生物技术的核心内容,采用类似工程设计的方法,按照人类的特殊需要将具有遗传性的目的基因在离体条件下进行剪切、组合、拼接,再将人工重组的基因通过载体导入受体细胞,进行无性繁殖,并使目的基因在受体细胞中高速表达,产生出人类所需要的产品或组建成新的生物类型。
发酵工业的关键是优良菌株的获取,除选用常用的诱变、杂交和原生质体融合等传统方法外,还可与基因工程结合,进行改造生产菌种。
(一)改良面包酵母菌的性能
面包酵母是最早采用基因工程改造的食品微生物。将优良酶基因转入面包酵母菌中后,其含有的麦芽糖透性酶及麦芽糖的含量比普通面包酵母显著提高,面包加工中产生二氧化碳气体量提高,应用改良后的酵母菌种可生产出膨润松软的面包。
(二)改良酿酒酵母菌的性能
利用基因工程技术培育出新的酿酒酵母菌株,用以改进传统的酿酒工艺,并使之多样化。采用基因工程技术将大麦中的淀粉酶基因转入啤酒酵母中后,即可直接利用淀粉发酵,使生产流程缩短,工序简化,革新啤酒生产工艺。目前,已成功地选育出分解β-葡聚糖和分解糊精的啤酒酵母菌株、嗜杀啤酒酵母菌株,提高生香物质含量的啤酒酵母菌株。
(三)改良乳酸菌发酵剂的性能
乳酸菌是一类能代谢产生乳酸,降低发酵产品pH值的一类微生物。乳酸菌基因表达系统分为组成型表达和受控表达两种类型,其中受控表达系统包括糖诱导系统、Nisin诱导系统、pH诱导系统和噬菌体衍生系统。相对于乳酸乳球菌和嗜热链球菌而言,德氏乳杆菌的基因研究比较缺乏,但是已经发现质粒pN42和PJBL2用于构建德氏乳杆菌的克隆载体。有研究发现乳酸菌基因突变有2种方法:第一种方法涉及(同源或异源的)可独立复制的转座子,第二种方法是依赖于克隆的基因组DN断和染色体上的同源部位的重组整合而获得。通过基因工程得到的乳酸菌发酵剂具有优良的发酵性能,产双乙酰能力、蛋白水解能力、胞外多糖的稳定形成能力、抗杂菌和病原菌的能力较强。
二、细胞工程技术在食品发酵生产中的应用
细胞工程是生物工程主要组成之一,出现于20世纪70年代末至80年代初,是在细胞水平上改变细胞的遗传特性或通过大规模细胞培养以获得人们所需物质的技术过程。细胞工程主要有细胞培养、细胞融合及细胞代谢物的生产等。细胞融合是在外力(诱导剂或促融剂)作用下,使两个或两个以上的异源(种、属间)细胞或原生质体相互接触,从而发生膜融合、胞质融合和核融合并形成杂种细胞的现象。细胞融合技术是一种改良微生物发酵菌种的有效方法,主要用于改良微生物菌种特性、提高目的产物的产量、使菌种获得新的性状、合成新产物等。与基因工程技术结合,使对遗传物质进一步修饰提供了多样的可能性。例如日本味之素公司应用细胞融合技术使产生氨基酸的短杆菌杂交,获得比原产量高3倍的赖氨酸产生菌和苏氨酸高产新菌株。酿酒酵母和糖化酵母的种间杂交,分离子后代中个别菌株具有糖化和发酵的双重能力。日本国税厅酿造试验所用该技术获得了优良的高性能谢利酵母来酿制西班牙谢利白葡萄酒获得了成功。目前,微生物细胞融合的对象已扩展到酵母、霉菌、细菌、放线菌等多种微生物的种间以至属间,不断培育出用于各种领域的新菌种。
三、酶工程技术在食品发酵生产中的应用
酶是活细胞产生的具有高效催化功能、高度专一性和高度受控性的一类特殊生物催化剂。酶工程是现代生物技术的一个重要组成部分,酶工程又称酶反应技术,是在一定的生物反应器内,利用生物酶作为催化剂,使某些物质定向转化的工艺技术,包括酶的研制与生产,酶和细胞或细胞器的固定化技术,酶分子的修饰改造,以及生物传感器等。酶工程技术在发酵生产中主要用于两个方面,一是用酶技术处理发酵原料,有利于发酵过程的进行。如啤酒酿制过程,主要原料麦芽的质量欠佳或大麦、大米等辅助原料使用量较大时,会造成淀粉酶、俘一葡聚糖酶、纤维素酶的活力不足,使糖化不充分、蛋白质降解不足,从而减慢发酵速度,影响啤酒的风味和收率。使用微生物淀粉酶、蛋白酶、一葡聚糖酶等制剂,可补充麦芽中酶活力不足的缺陷,提高麦汁的可发酵度和麦汁糖化的组分,缩短糖化时间,减少麦皮中色素、单宁等不良杂质在糖化过程中浸出,从而降低麦汁色泽。二是用酶来处理发酵菌种的代谢产物,缩短发酵过程,促进发酵风味的形成。啤酒中的双乙酰是影响啤酒风味的主要因素,是判断啤酒成熟的主要指标。当啤酒中双乙酰的浓度超过阈值时,就会产生一种不愉快的馊酸味。双乙酰是由酵母繁殖时生成的α-乙酰乳酸和α-乙酰羟基丁酸氧化脱羧而成的,一般在啤酒发酵后期还原双乙酰需要约5～10d的时间。崔进梅等报道,发酵罐中加入α-乙酰乳酸脱羧酶能催化α-乙酰乳酸直接形成羧基丁酮,可缩短发酵周期,减少双乙酰含量。
四、小结
在食品发酵生产中应用生物技术可以提高发酵剂的性能,缩短发酵周期,丰富发酵制品的种类。不仅提高了产品档次和附加值,生产出符合不同消费者需要的保健制品,而且在有利于加速食品加工业的发展。随着生化技术的日益发展,相信会开发出更多物美价廉的发酵制品,使生物加工技术在食品发酵工业中的应用更加广泛。
参考文献
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