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80年代初,隨著生物技術的飛速發(fā)展,西方發(fā)達國家先后通過立法等措施,強化了以生物飼料、生物肥料為核心的生態(tài)農業(yè)政策,并取得了豐碩的成果。有統(tǒng)計資料表明:目前我國的土壤肥力正以平均1.4%的速度下降。據此,國務院1988年了“關于加強有機肥料工作的指示”。因此,我們有責任加快發(fā)展新型活性生物有機肥料,改善傳統(tǒng)的施肥模式,真正做到把用地和養(yǎng)地融為一體,以實現農業(yè)生產的可持續(xù)發(fā)展。90年代初,國務院就明確指示:“根據我國人多地少的國情,在發(fā)展畜牧業(yè)時,必須解決‘人畜爭糧’的問題,走節(jié)稂型或非糧型道路,要充分利用秸稈、稻草等大力發(fā)展無糧飼料?!庇薪y(tǒng)計資料表明:我國有纖維素資源每年約50億噸,其中農作物秸稈(麥秸、稻草、玉米秸)等就達6億噸,其中90%以上被焚燒,對大氣造成嚴重污染。若將秸稈進行生物技術處理,則可大大提高秸稈利用價值及動物消化吸收率。如果每年將1/2(即3億噸)農作物秸稈經生物技術處理制造飼料,就等于增加8100萬噸小麥,相當于我國目前每年所用80%飼料糧。有統(tǒng)計資料表明:我國目前各種農產品的廢渣、廢水每年總量約2245萬噸以上,如進行生物技術處理可生產飼料酵母10萬噸以上,既變廢為寶,又綠化環(huán)境。如何處理農作物秸稈是衡量一個國家農業(yè)發(fā)達程度的一個重要指標,農業(yè)發(fā)達國家如美國、澳大利亞都已經普及了秸稈生化飼料技術。大力推廣秸稈生化飼料,充分利用農作物秸稈,發(fā)展畜牧業(yè),秸稈“過腹還田”形成生態(tài)良性循環(huán)已成為農業(yè)現代化的必由之路。
2生物技術與生態(tài)農業(yè)結構模式
生物技術將農業(yè)廢棄物(稻草和其它秸稈)、野草等轉化為酸中有甜、香味獨特、營養(yǎng)豐富、畜禽愛吃的生化飼料,又將污染外界環(huán)境的畜禽糞便轉化為速效、長效、增效于一體的綠色農業(yè)需要的生物有機肥料。這一技術的應用推廣對減少養(yǎng)殖業(yè)、種植業(yè)的成本,增加農民收入,減少環(huán)境污染,促進生態(tài)農業(yè)的發(fā)展,解決“三農”問題,全面實現小康社會有極其重要的意義。在生物技術與生態(tài)農業(yè)模式里,極大地體現了生物技術與養(yǎng)殖、種植業(yè)的相互關系:養(yǎng)殖業(yè)、種植業(yè)為生物技術提供了豐富的原料資源;生物技術大大加快了養(yǎng)殖業(yè)、種植業(yè)的發(fā)展。
3生物技術對生態(tài)農業(yè)的作用和效益
3.1生物技術對生態(tài)農業(yè)的作用
利用農副產品及其廢棄物的原料,低成本制取畜禽高蛋白,全營養(yǎng)的優(yōu)質全價飼料,其特點是:制作簡單,成本低,不含抗生素,無毒,見效快。利用養(yǎng)殖業(yè)、種植業(yè)的廢棄物,低成本制成具有速效、長效、增效于一體的新型活性生物有機肥料,其作用不僅大幅度提高農作物總產量,而且能改善農產品品質,改良土壤結構,提高土壤肥力,保護生態(tài)環(huán)境。利用養(yǎng)殖業(yè)、種植業(yè)的廢棄物,低成本制取沼氣,既提供能源,又優(yōu)化了環(huán)境,達到了經濟效益、社會效益、和生態(tài)效益統(tǒng)一,形成了生態(tài)農業(yè)良性循環(huán),保證了農業(yè)可持續(xù)性發(fā)展。
3.2生物技術對生態(tài)農業(yè)的效益
1.1基因工程
基因工程,即DNA重組技術,是指對不同生物的遺傳基因,根據人類的需求或意愿進行基因的切割后,通過轉入受體的方式,使其產生人類期望產物?;蚬こ淘诩夹g上使得人類一定程度上可以客服物種的界限,定向培養(yǎng)出自然界已知不存在的生命形態(tài),以此來滿足人類社會的不同需求。其在農業(yè)生產中已得到廣泛的應用,如根據人類對作物的需要將特定基因轉入受體植物基因組中,起到改良品質、增加產量及抗病蟲害、抗除草劑的目的,其中應用最廣的抗沖蟲劑蘇云金芽孢桿菌(Bt)伴孢晶體基因已被轉入棉花、玉米、煙草等多種植物基因組中,并獲得不錯的效果?;蚬こ淘谛竽翗I(yè)上也有應用,如將鼠類有關促進角蛋白形成的基因轉入綿羊基因組,經改良的綿羊比普通綿羊產毛量提高6%左右[1]。
1.2細胞工程
細胞工程是指應用細胞生物學和分子生物學方法,借助工程的實驗方法和技術,在細胞水平上改造生物遺傳特性和生物學特性,以此獲取特定的細胞產品或新生物體。如植物體細胞雜交可以將兩個來自不同植物的體細胞融合成一個雜種細胞,并且把雜種細胞培育成新的植物體,袁隆平通過體細胞雜交技術獲得具有遠緣雜種優(yōu)勢的超級雜交水稻,畝產可達1600公斤。
1.3酶工程
酶工程是指在生物反應裝置中,利用酶所具有的生物催化功能將相應的原料轉化的一門技術,包括微生物細胞發(fā)酵產酶、動植物細胞培養(yǎng)產酶、酶的提純與分離純化、酶和細胞原生質體固定化、酶的修飾和改造及酶反引器等研究方向,其應用范圍也涵蓋了食品、輕工、化工、能源、醫(yī)學等多個學科和領域。1.4發(fā)酵工程發(fā)酵工程是指將微生物學、生物化學和化學工程的基本原理有機的結合起來,利用微生物的生長和代謝來制造各種產物的工程技術。最早的發(fā)酵工程是在20世紀40年代隨抗生素工業(yè)的興起而得到迅速發(fā)展的,特別是二戰(zhàn)期間的美國利用發(fā)酵工程技術大規(guī)模的生產青霉素,使得這一技術得到了長足的進步和發(fā)展[2]。
2現代生物技術在食品加工中的應用
隨著現代生物技術的發(fā)展,越來越多的新技術、新方法被應用到食品加工行業(yè)中來,特別是基因工程,作為現代生物技術的產物,短短的十幾年內其在食品加工制造領域的應用得到了長足的發(fā)展和進步,產生了顯著的社會、經濟效益。通過特定基因的轉入使得農作物能夠抵抗病蟲害、旱澇災害,大大降低了生產成本,提高了糧食產量,一定程度上為人類解決因人口增加而產生的食物短缺問題提供了有力手段。同時、利用基因工程手段可以大幅度的提高酶的催化活力,將影響產酶和酶催化活力的基因轉入受體中,可獲得基因菌,以此來產生具有較強催化能力能催化特性的酶類滿足食品加工的要求。應用微生物發(fā)酵技術生產發(fā)酵產品,充分利用了生物技術的手段借助微生物的特殊功能生產有用的物質,或者將微生物直接應用于食品加工的技術體系中,手段包括菌種選育、菌種生產、代謝產物發(fā)酵、特種微生物利用技術等。發(fā)酵工程在食品加工領域所取得成果包括從新食品研發(fā)配料、食品加工催化劑、飲料穩(wěn)定劑、D-氨基酸及其衍生物制造及廢棄物利用和食品品質檢測等。其應用主要在以下幾個方面(1)用現酵工程改良傳統(tǒng)發(fā)酵食品、如雙酶法糖化工藝取代酸法水解生產味精,或采用固定化酵母連續(xù)發(fā)酵技術進行啤酒的生產可明顯的縮短發(fā)酵周期提高啤酒產量。(2)優(yōu)化近酵產品。如運用固定化醋酸菌釀制食醋,既可以縮短發(fā)酵周期,又可將酯化能力提高9~12倍。(3)縮短發(fā)酵產品的開發(fā)周期。如單細胞蛋白(SCP)的制備等[3]。目前世界范圍內,現代生物技術應用于食品加工中并創(chuàng)造總產值已達到2000億美元,涵蓋了維生素、氨基酸、酵母制劑、微生物多糖、環(huán)狀糊精、脂肪酸等產品的開發(fā)與檢測。
3困境與展望
1具備良好的科技創(chuàng)新基礎和技術儲備
天津市畜牧獸醫(yī)研究所、天津農學院、天津市奶牛發(fā)展中心等近年來在山羊克隆領域、肉牛胚胎移植以及轉基因領域開展了一些研究性工作,有一定的技術儲備。同時具有一支積累了大量的成熟技術和豐富的實踐經驗,長期從事克隆、轉基因技術等育種技術研究和良種畜禽飼養(yǎng)、繁育的科研隊伍。目前,天津市有3個原種豬場,其中天津市寧河原種豬場是國家級種豬核心選育場,有較完備的育種設施設備和試驗豬舍、化驗室等;天津市奶牛發(fā)展中心負責為天津市培育優(yōu)秀種公牛,是我國最早的主要種公牛站之一;天津奧群牧業(yè)有限公司數十年來一直從事肉羊良種的引進、擴繁、選育和推廣工作,是中國首家引進杜泊綿羊原種的公司,也是中國唯一一家進行選育的公司;天津市畜牧獸醫(yī)研究所建有先進的實驗基地和現代生物實驗室,并在試驗室配備了顯微操作儀、二氧化碳培養(yǎng)箱、凝膠成像系統(tǒng)等先進儀器;這些畜牧種業(yè)企業(yè)和研究中心均具備了良好的科研條件和技術儲備,為畜牧種業(yè)科技創(chuàng)新奠定了良好的物質基礎。擁有豐富的種質資源天津市擁有豐富的畜牧種質資源,為新品種的培育奠定了良好的資源基礎。生豬有世界三大名種豬,即長白豬、大白豬、杜洛克豬。奶牛為中國荷斯坦奶牛和娟姍奶牛。肉用羊為杜泊綿羊、波爾山羊和澳洲白綿羊。蛋雞有海蘭褐、海蘭灰等雞品種。肉雞有愛拔益加、艾維茵品種等,還有一些地方豬種、地方雞品種以及長毛兔和狐、貉等品種。
2畜牧種業(yè)科技發(fā)展存在的問題
經過多年的努力,天津市畜牧種業(yè)和種業(yè)科技發(fā)展取得長足進步,在一些優(yōu)勢品種方面保持了國內領先水平,取得了一些具有自主知識產權、突破性的科技創(chuàng)新成果,創(chuàng)新平臺建設取得成效[1]。但就整個行業(yè)而言,仍存在著種業(yè)企業(yè)實力不強、種業(yè)科研創(chuàng)新機制和創(chuàng)新水平不適應現代種業(yè)發(fā)展要求、產業(yè)化程度低和引進品種優(yōu)良性狀保持不佳等問題。
2.1畜牧種業(yè)企業(yè)實力不強,龍頭企業(yè)少
目前,天津市畜牧種業(yè)企業(yè)規(guī)模較小。由表2可見,天津市主要畜牧種業(yè)企業(yè)的基本情況是2011年銷售收入超過1億元的僅有2家,天津奧群牧業(yè)有限公司、天津夢得集團有限公司等在業(yè)內較知名的畜牧種業(yè)公司年銷售收入均不足千萬。在全國市場上有較大影響的大型種畜禽龍頭企業(yè)還不多,與北京、上海、廣東等發(fā)達地區(qū)相比,無論從種畜禽場的數量、檔次、單體規(guī)模,還是總體規(guī)模上都有較大差距。調研中發(fā)現,畜牧種業(yè)科研實力不強,具有自主研發(fā)能力的企業(yè)偏少,且產業(yè)化程度不高,種業(yè)育、繁、推產業(yè)鏈條較為松散,且規(guī)模小,缺乏競爭實力。畜牧種業(yè)中僅有3家為國家級產業(yè)化龍頭企業(yè)、4家為市級產業(yè)化龍頭企業(yè),尚未形成產業(yè)集群,沒有“育繁推一體化”的畜牧種業(yè)企業(yè),不適應天津市都市型現代農業(yè)發(fā)展的要求。
2.2畜牧種業(yè)科技水平和創(chuàng)新機制不適應種業(yè)發(fā)展需求
經過多年的努力,天津市畜牧業(yè)種業(yè)的發(fā)展有了一定基礎,特別是生豬、奶牛得到了較快發(fā)展。但與先進國家和地區(qū)相比仍存在著差距。如:每頭母豬年提供斷乳仔豬頭數和年提供出欄商品豬的頭數:養(yǎng)豬發(fā)達國家普遍在22頭和20頭以上,例如:2009年,丹麥為26.1頭和24.3頭,荷蘭24.5頭和23.4頭,法國為24.2頭和22.4頭(表3);天津市能提供的商品豬僅為15~18頭,差距較大。2010年天津市奶牛平均單產雖已達到6904kg,還遠低于北京、上海奶牛業(yè)平均8000kg的生產水平。從整體來看,天津市畜牧良種產業(yè)規(guī)模相對較小,科技研發(fā)能力相對薄弱,集中表現在:天津沒有自主知識產權的畜牧優(yōu)良品種或品系,畜牧優(yōu)良品種、育種關鍵技術、設備主要靠引進;尚未形成“育繁推一體化”的種業(yè)產業(yè)體系;畜牧種業(yè)科技研發(fā)能力有待提高,包括高素質人才的培養(yǎng)和科技研發(fā)設備以及實驗室能力的提升。當前,天津市還尚未真正建立起商業(yè)化的農業(yè)種業(yè)研發(fā)體制,科研單位與企業(yè)的協(xié)作機制還不緊密,科研成果評價與轉化機制還不健全。企業(yè)科技創(chuàng)新實力不足,80%的企業(yè)不具備自主研發(fā)能力。絕大多數育種企業(yè)仍采用常規(guī)育種技術,育種周期長、效率低、成果轉化速度慢的現象仍然存在,現代生物技術手段還沒有被廣泛采用。
2.3引進良種的優(yōu)良性狀保持不佳
近年來,天津市每年從國內外引進大量的畜牧原良種,但普遍存在的問題表現為:引進———維持———退化———再引進,即引進良種的優(yōu)良性狀保持不佳,從而也導致了畜牧種業(yè)的低效生產模式。究其原因主要有2個:第一,生產性能測定、品種登記、系譜建設、體型鑒定等選種技術和管理滯后,轉基因、體細胞克隆、胚胎移植、性控等生物技術相對落后,導致良種選配效果不佳,繁育的后代或配套系不能保持原種或良種的優(yōu)良性狀;第二,由于對引進原良種(種豬、種牛)的飼養(yǎng)模式落后,如養(yǎng)殖設備不先進、養(yǎng)殖環(huán)境不佳、疫病防控技術落后、飼料營養(yǎng)不能跟進等原因,導致原良種生產性能不斷退化,目前天津市種母豬的繁育年限僅為3~4年,種公豬為4~5年。因此,在未來一段時期內,政府在對引進良種的利用情況進行跟蹤和調研的基礎上,會加大對育種選配技術和高端人才的支撐,確保引進良種的利用效率和經濟效益。
2.4種業(yè)科技人才缺乏
當前天津市畜牧種業(yè)科技人才普遍缺乏,課題組調研了天津市寧河原種豬場、天津市農夫種豬場、天津市奶牛發(fā)展中心、天津夢得集團有限公司等11家畜牧種業(yè)企業(yè)的科研人員情況。調研結果為,科技人員占職工總數的23.15%;具有本科以上學歷的科技人員占職工總數的10.39%;具有副高以上職稱的科技人員僅占職工總數的1.67%(圖1)。從圖1可以看出,當前天津市種業(yè)企業(yè)科研人員尤其是高端科研人員普遍缺乏,人才缺乏是制約現代種業(yè)科技創(chuàng)新的重要瓶頸。調研中還發(fā)現,天津奶牛發(fā)展研究中心、天津夢得集團有限公司、天津嘉立荷牧業(yè)有限公司、天津市寧河原種豬場、天津市農夫種豬場等種業(yè)科研實力較強的畜牧種業(yè),其科技人員占比相對較高,擁有的高學歷和高職稱科研人員比例也高于其他企業(yè),進一步印證了種業(yè)企業(yè)的縱深發(fā)展離不開科技人才的支撐。
3推進天津市畜牧種業(yè)科技發(fā)展的對策研究
3.1提升畜牧種業(yè)科技創(chuàng)新水平
3.1.1創(chuàng)新科企合作模式目前,天津市商業(yè)化育種機制尚未形成,科研與生產、應用推廣相脫節(jié),是制約種業(yè)科技創(chuàng)新和科技成果轉化的重要因素[2]。一方面,種子企業(yè)優(yōu)勢表現在具備市場推廣能力,在組織生產、推廣營銷、構建渠道等方面得心應手;劣勢表現為企業(yè)規(guī)模較小、不具備建立育種研發(fā)機構的條件和能力,另一方面,農業(yè)科研院所、高等院校等科研單位則具備育種技術、人才和資源優(yōu)勢,但在品種的產業(yè)化、市場推廣手段和經驗上卻明顯欠缺,由于不能與市場有效對接,導致大量科研成果得不到有效的轉化和推廣,積淀了大量的科技資源[3]。在這種背景下,為迅速提高畜牧種業(yè)整體競爭力,最現實、最有效的捷徑就是推進科企合作,把科研院所的優(yōu)勢與企業(yè)的優(yōu)勢結合起來,形成強強聯合。天津市應在借鑒國內外成功范式基礎上,把科企合作、產學研結合的合作模式推向深入,探索并形成以企業(yè)為主體、市場為導向、利益共享、風險共擔的產學研相結合的科技發(fā)展新模式[4]。同時,還要通過政策促進農業(yè)科研單位和農業(yè)院校的科研人員向企業(yè)流動,鼓勵支持龍頭企業(yè)建立研發(fā)機構,通過與科研院所聯合,共同開展新品種、新技術、新工藝研發(fā);鼓勵龍頭企業(yè)引進國外先進技術,消化吸收行業(yè)關鍵技術,開展集成創(chuàng)新;鼓勵龍頭企業(yè)承擔科技項目,加快科技成果轉化和利用。
3.1.2加強畜牧業(yè)育種關鍵技術及種業(yè)基礎研究首先,強化畜牧育種關鍵在于技術攻關。不斷培育動物新品種,挖掘具有自主知識產權的功能基因,創(chuàng)建目標基因高效轉化平臺;加強常規(guī)技術和生物技術育種相結合,選育創(chuàng)制一批具有自主知識產權的高產、優(yōu)質、多抗、廣適的動物新品種[5],鼓勵規(guī)模較大、實力較強、成長性好、有望成為“育繁推一體化”種子企業(yè),整合現有育種力量和資源,充分利用公益性研究成果,按照市場化、產業(yè)化育種模式開展品種研發(fā);其次,要加強種業(yè)的基礎研究,開展動物產量、品質等重要性狀形成的分子遺傳機理,動物種質創(chuàng)新的分子生物學途徑和方法等研究,為養(yǎng)殖業(yè)遺傳資源高效利用提供理論與方法指導;以種豬、肉牛等主要畜牧為重點,開展以功能基因組為核心的基因組學、蛋白質組學和代謝組學研究,獲得一批有重要應用前景的功能基因;最后,要強化種業(yè)高技術研究,加強畜牧分子標記和細胞工程育種技術、家畜體細胞克隆等高技術研究,創(chuàng)制畜牧優(yōu)良種質,以培育戰(zhàn)略新興產業(yè)生長點,搶占未來農業(yè)科技競爭制高點,支撐和引領現代都市農業(yè)發(fā)展[6]。
3.1.3培育畜牧良種生產龍頭企業(yè)結合天津市畜牧種業(yè)建設規(guī)劃,遴選基礎設施較好、人員隊伍素質較好(如天津嘉立荷有限公司、天津夢得集團有限公司、天津奧群牧業(yè)有限公司)的企業(yè)作為龍頭企業(yè),集成先進的良種育種、擴繁、繁育和健康苗種生產技術和工藝,打造種豬、種奶牛、種公牛、種羊等良種擴繁、健康苗種的規(guī)?;a。開展良種檢測技術研究和擴繁生產技術工藝研究,制定良種擴繁生產管理技術,提升良種質量,為天津市及周邊地區(qū)的畜牧養(yǎng)殖業(yè)提供優(yōu)質健康良種。推動各種子企業(yè)積極建立現代企業(yè)制度,加強企業(yè)文化和品牌建設,強化企業(yè)自律,積極承擔社會責任。此外,還應加強畜牧種業(yè)基地建設,繼續(xù)推進生豬育種繁育基地建設,加快推進奶牛育種繁育基地、以天津奧群牧業(yè)有限公司為主體的優(yōu)質肉羊良種基地、頂級種羊(牛)體細胞克隆基地和轉基因畜禽新品種培育及繁殖基地建設,為種業(yè)科技創(chuàng)新奠定良好的物質基礎。
3.2加強現代種業(yè)科技人才的引進和培養(yǎng)
科技和人才是引領現代種業(yè)發(fā)展的關鍵因素,而科技又依托于人才,因此,人才是現代種業(yè)發(fā)展的核心要素。由于天津市畜牧種業(yè)科技人才尤其是高端人才普遍缺乏,已成為制約種業(yè)科技創(chuàng)新和企業(yè)持續(xù)、健康發(fā)展的重要瓶頸。因此,加大種業(yè)科技人才的引進和培養(yǎng)成為現代種業(yè)科技發(fā)展的戰(zhàn)略核心。首先,天津市應圍繞現代種業(yè)發(fā)展需求,加強畜牧種業(yè)人才的引進和培養(yǎng),加大領軍人才的培養(yǎng)力度,建設種業(yè)人才高地。其次,畜牧種業(yè)企業(yè)應不斷強化科技人才培養(yǎng)力度,種業(yè)企業(yè)通過組織各級農業(yè)部門、科研、教學單位,采取研修、集中辦班和現場實訓等方式,加強對企業(yè)檢驗、生產、加工和貯藏技術人員與操作人員的技能培訓,提高從業(yè)人員科技素養(yǎng);同時聘請國內知名專家,組成專家服務團隊,為種業(yè)企業(yè)提供技術服務,通過他們的示范、輻射作用,帶動天津市種業(yè)從業(yè)人員整體能力和水平的提高。最后,還要發(fā)揮天津市高等院校在農業(yè)科技創(chuàng)新中的作用,引導高等院校在相關專業(yè)設置、課程選擇、人才培養(yǎng)等方面與現代種業(yè)發(fā)展的需求緊密結合,促進高等院校培養(yǎng)專業(yè)知識和能力符合現代種業(yè)發(fā)展需求的高等人才。
3.3推進種業(yè)科技體制改革及機制創(chuàng)新
緬甸生物安全政策
根據2005年《緬甸農業(yè)生物技術》報告,目前在生物安全和轉基因食品或轉基因衍生食品的管理方面,緬甸還沒有相關的國家政策和指導方針。生物安全政策是一個能夠明確表述國家發(fā)展政策和配置優(yōu)先權的法律,包括針對生物技術。緬甸已加入東南亞國家聯盟(AssociationofSoutheastAsianNations,ASEAN)生物安全框架協(xié)議,也承諾實施衛(wèi)生和植物檢疫措施,并實行流通商品轉運過程中的ASEAN框架協(xié)議。然而,一些法律條文(例如殺蟲劑法、植物害蟲檢疫法和動物健康和發(fā)育法)也直接或間接與生物安全問題相關。目前,緬甸還沒有與種子相關的法律條文,緬甸農學院正在就林業(yè)、畜牧業(yè)和漁業(yè)起草相關的法律。盡管沒有相關轉基因食品商業(yè)化和很少的轉基因作物栽培方面所適用的規(guī)章制度,但是緬甸很有可能從鄰國(特別是中國和印度)進口種子(也可能是轉基因種子)[5]。
緬甸生物技術研究與應用現狀
緬甸主要生物技術研究機構農業(yè)和灌溉部(MinistryofAgricultureandIrrigation,MOAI)下屬研究機構MOAI下屬研究中心有11個組織以及緬甸農業(yè)服務局(MyanmarAgricultureService,MAS)、農業(yè)研究局(DepartmentofAgriculturalResearch,DAR)和緬甸經濟作物開發(fā)公司(MyanmarIndustrialCropsDevelopmentEnterprise,MICDE)[6]。緬甸農業(yè)服務局(MAS)主要負責技術轉移、合作等方面的工作,與農業(yè)研究局(DAR)共同完成研究、開發(fā)和高品質種子分配方面工作。緬甸農業(yè)服務局生物技術實驗室主要致力于:分子鑒定、組織培養(yǎng)研究以及水稻、香蕉、蘭花和珊瑚樹單雙倍體的研發(fā)。DAR主要負責大田作物的研究,如水稻、玉米、小麥、油料作物、豆科作物、水果和蔬菜。它的主要任務是開發(fā)新的、改良的農作物品種,實現產量增加、品質提高和抵抗生物和非生物逆境,并向農民推廣新品種和新技術;主要解決地區(qū)問題和滿足國家需要。只有通過MAS的農田檢驗、分配高品質種子、每年的審定,DAR才能向農民推廣研究成果。然而,它們取得的成果還存在不小的差距。在DAR其他農作物部門和農作物生理研究部門共同的協(xié)助下,DAR的生物技術部正在致力于組織培養(yǎng)、單雙倍體的研究。通過組織培養(yǎng)和單雙倍體的方法改良的農作物有水稻、花生和甘蔗。2004年,通過組織培養(yǎng)的方法已獲得抗干旱的水稻品系。最近,緬甸經濟作物開發(fā)公司(MICDE)與緬甸棉花和家蠶公司、緬甸甘蔗公司、緬甸黃麻公司和緬甸作物公司進行了重組。雖然他們都在MICDE的統(tǒng)一管理下,但是他們也有自己各自的主攻方向。盡管這些公司進行各自的研究項目,但是與DAR進行高水平的技術人員和設備的交流合作,還是非常有必要的。教育部下屬的科研中心在教育部的統(tǒng)一管理下,緬甸建立了許多科研中心,包括:新世紀生物技術開發(fā)中心(NewCenturyBiotechnologyDevelopmentCenter,NCBDC)、勃生大學生物技術實驗室、仰光大學和毛淡棉大學水產養(yǎng)殖研究中心和密支那大學微生物研究中心[7]。新世紀生物技術開發(fā)中心(NCBDC)成立于2003年5月,主要為公眾傳播生物技術的基本常識和理念,通過與政府和私人合作的方式開展研究活動,建立稀少、瀕臨滅絕和特有物種的保護區(qū)和苗圃,著手研究對于人類健康有益的項目,為后代的可持續(xù)發(fā)展保護生態(tài)資源,在植物栽培領域提供技術培訓和咨詢服務[7]。勃生大學生物技術實驗室創(chuàng)建于2000年,主要研究生物肥料、生物防腐劑、微生物水產飼料、生物活性藥物成分等[7]。海洋生物局成立了最大的水產研究中心,毛淡棉大學和該研究中心合作致力于新鮮咸水蝦養(yǎng)殖、其他水產生物養(yǎng)殖和海藻培育。動物局、仰光大學也成立了水產研究中心,它主要關注于多種經濟魚類的育種。同時,它的業(yè)務范圍擴展至蝴蝶養(yǎng)育、觀賞魚養(yǎng)殖和新鮮魚飼料。它與政府組織及專業(yè)水產的私營養(yǎng)殖部門都有密切的合作[7]。密支那大學微生物研究中心由植物局建立,地處緬甸北部的克欽邦。它重點關注多種植物和動物生存的地區(qū),例如多年生蘭花種子的培養(yǎng)、菠蘿的組織培養(yǎng)、克欽邦藥用植物和稀有物種的培育[7]??茖W與技術部(MinistryofScienceandTechnology,MOST)下屬的科研單位科學與技術部(MOST)下屬的相關科研單位有仰光科技大學(YangonTechnologicalUniversity,YTU)和曼德勒科技大學(MandalayTechnologicalUniversity,MTU)的生物技術系。仰光科技大學(YTU)生物技術系成立于1998年,主要培養(yǎng)水產技術專業(yè)研究生,并從事利用當地土著植物治療動物瘧疾的研究。曼德勒大學是MOST管轄下的生物技術研究中心之一,共設九個專業(yè),分別是植物和農業(yè)生物技術、醫(yī)學生物技術、經濟生物技術、食品生物技術、水產生物技術、動物生物技術、環(huán)境生物技術、分子生物技術和生物信息學。主要目的是培養(yǎng)出大量高素質和杰出的生物技術人才,通過生物技術推動農村和城市發(fā)展,利用先進的生物技術來支持政府的工作。生物技術研究進展主要研究內容目前,緬甸主要的生物技術研究與應用有:香蕉、蘭花、草莓、番木瓜、火龍果、珊瑚樹、蘆薈、芒果、油棷和青蒿(用于抗瘧藥)[3]等植物組織培養(yǎng)、分子育種、多樣性和指紋圖譜的鑒定、緬甸水稻栽培種的遺傳多樣性、GMO食品的檢測和非GMO食品的認證、生物肥料的商業(yè)化、緬甸藥用植物的抗干擾片劑生產、海藻的生物能源利用、抗氧化劑的篩選、緬甸傳統(tǒng)草藥中的抗腫瘤和抗菌劑藥物/食物等。轉基因作物(Bt棉花的研究)自2001起,來源于印度的轉基因Bt棉花已在曼德勒研究機構中試驗種植4年了。試驗結果表明,緬甸的土壤和氣候非常適宜Bt棉花的生長繁殖。2006年,采用轉基因技術、具有穩(wěn)定抗蟲特性的長絨Bt棉花品系(Ngwechi6)是農業(yè)和灌溉部棉花和家蠶局(CottonandSericultureDepartment,CSD)里程碑式的成就[8,9]。2010年,緬甸正式成為南亞和東南亞地區(qū)的第5個轉基因棉花種植國家,同時,它也成為世界上第29個轉基因作物商業(yè)化的國家[10]?!癝liverSixth”(即“Ngwechi6”)是長絨Bt抗蟲棉品系,已有37.5萬農民種植了大約27萬hm2,占全緬甸棉花種植區(qū)的75%[10,11]。轉基因食物的安全性、潛在的危險和倫理上的擔憂一直處于激烈的討論中。因為對于人類健康和環(huán)境而言,我們不可能預測所有可能的后果。一些國家已經對農作物的基因進行了部分改良,并得到了相關權威部門的認可。目前在生物安全和轉基因食品或轉基因衍生食品的調控方面,緬甸還沒有相關的國家政策和指導方針。人才培養(yǎng)在緬甸,葉辛農業(yè)大學(YezinAgriculturalUniversity,YAU)是唯一一個農業(yè)大學,與國家農業(yè)研究體系(NationalAgricultureResearchSystem,NARS)有密切關系。就推進大學生和研究生進行論文研究而言,這是和MOAI管理下DAR、MEDCE和MAS的合作體系。一些來自不同部門和公司的高素質人才對YAU進行游說,想與他們進行深入的合作[6],以強化生物技術領域(包括農業(yè)、藥物研發(fā)、發(fā)酵和工業(yè)生物技術)的人力資源和人才培訓。就這一點而言,在MOST的管轄下,仰光科技大學(YTU)新近成立了生物技術系。自從1998年該系已經開始在生物技術領域管理一些項目[6]。在2001年,在伊落瓦底省的勃生大學建立了一個國家生物技術發(fā)展中心,并且與日本的國家技術和評估研究所開展合作研究。合作研究DAR與國際組織建立了非常好的合作關系,例如與國際水稻研究所(InternationalRiceResearchInstitute,IRRI)的水稻合作項目、與國際熱帶半干旱地區(qū)作物研究所(InternationalCropsResearchInstitutefortheSemi-AridTropics,ICRISAT)的豆類和油料作物合作項目以及與國際玉米小麥改良中心(InternationalMaizeandWheatImprovementCenter,CIMMYT)的玉米合作項目等,雙方之間可以實施連續(xù)的育種計劃[6]。MAS與日本筑波大學實驗室也進行了合作研究,其中包括短期、長期培訓(碩士和博士的培養(yǎng)),進行種質資源的收集等[12]。勃生大學生也與日本的國家技術和評估研究所有合作關系。MOST和日本芝浦工業(yè)大學[4]、遺傳資源所[7]、日本九州大學和國際原子能機構(InternationalAtomicEnergyAgency,IAEA)[12]之間也有一些合作研究。
1.少數人種多數地,保證糧食安全
墾區(qū)農業(yè)經歷了20世紀60~80年代技術起步階段、90年代50億kg商品糧基地建設起步到向200億kg邁進階段、現代科技組裝階段。現在需要發(fā)展自然生態(tài)農業(yè),大力開展生物技術的引進、消化、復制,造土,修復多年使用化肥農藥破壞的土壤生態(tài)環(huán)境;用現代生物技術營養(yǎng)免疫,搞秸稈還田、化肥進行生物發(fā)酵,防災減災;繼續(xù)發(fā)展機械化、數字化的現代化農業(yè),用少數人種多數地,實現農產品數量和質量安全,穩(wěn)定糧食綜合產能。
2.多數人種少數地,發(fā)展高效農業(yè)
2.1認識發(fā)展健康產業(yè)
健康產業(yè)是新興產業(yè),有兆億商機。農產品開發(fā)要圍繞健康開發(fā)才有前途。人為什么生???是因為吃的營養(yǎng)不平衡,會引起酶不足或酶不平衡,會降低自身免疫功能,成為引發(fā)疾病的誘因。當前存在的問題是動物蛋白質攝入過多,肉吃多了,營養(yǎng)嚴重失衡,會引起高血壓、心臟病、高血脂、癌癥、糖尿病、風濕、類風濕等疾病。華人陳昭妃博士在美國創(chuàng)立了營養(yǎng)免疫學,倡導多攝入植物性食物,含有較低的熱量、膽固醇和脂肪,它們富含植物營養(yǎng)素、多糖體、抗氧化劑等,能很好地提高免疫力和預防疾病。提倡通過精確的營養(yǎng)提升人體免疫力,運用自身與生俱來的免疫系統(tǒng)的神奇力量去抵抗無止境的病毒侵襲。肉類中沒有抗氧化劑、植物營養(yǎng)素及多糖體。人的健康是吃出來的,吃什么健康?縱觀歷史,中國一直是農業(yè)國,90%多的人口世世代代從事農業(yè)種植,歷來以五谷(大米、小米、麥、豆、黍等)為主食、以水果、蔬菜以及牛、羊、豬、雞一類動物為副食。理想的膳食結構是:碳水化合物65%~70%,蛋白質10%~15%,脂肪15%~20%。五谷應改變加工方法,由精加工變成粗加工,去除添加劑。從營養(yǎng)平衡理論講,一粒種子可長出一顆小苗,這就是營養(yǎng)平衡,如果去掉皮和胚芽,就不發(fā)芽,營養(yǎng)是不平衡的。吃天然食品,不要吃人造的,五谷連皮一起吃是吃的全價營養(yǎng),才有益于健康,每天300~500g足夠。
2.2發(fā)展健康產業(yè)商機無限
現代科學理念,食物是最好的醫(yī)生,吃素是長壽的秘訣,更多地用食物代替藥物,用膳食獲得健康,用自然療法代替昂貴醫(yī)療,用現代生物技術開發(fā)功能性農產品商機無限。功能性食品含有有益于人體健康的酶類,如抗氧化劑、植物營養(yǎng)劑、多糖類等,能增強人的免疫功能。20世紀農產品開發(fā)沿著從田間到餐桌順序進行,決定農產品生產的是農民,而不是消費者。21世紀農產品生產的決定權將從農民轉移到消費者手中,農產品的價值最終體現在消費者需求中。“三高”(職位高、學歷高、收入高)人群追求健康長壽、快樂人生,對食品要求更健康、更方便以及增加食欲的色、香、味等;在食品能否被消費者接受的衡量標準中,反映質量、安全和有益于健康的部分越來越重要,消費者要求食品質量要有透明度、可追蹤性、功能性及生產方法。功能性食品及配餐食品將倍受歡迎。農業(yè)健康產業(yè)是兆億的產業(yè),關鍵在于生產功能性農產品和科學加工及健康營銷。墾區(qū)分出10%種植面積,種植玉米、大豆、水稻、亞麻、蕎麥、南瓜、燕麥、蔬菜、漿果、堅果等都可以開發(fā)成功能性食品。大力發(fā)展農產品加工業(yè),經過科學加工,實現公頃產值15、75、150萬元,職工才能富起來,墾區(qū)才能盡快跨入世界五百強的行列。
二、農業(yè)生產問題原因分析
在農業(yè)生產中,大量使用化肥、農藥,使糧食產量大大提高,但卻忽視了其帶來的對土壤和自然生態(tài)平衡及人身健康的損害。使用農藥是為了控制、消滅農業(yè)有害生物,作物本身是不需要的。大量使用農藥會使作物免疫功能下降,營養(yǎng)不良,生長受抑制,品質差;而有害生物為了生存而快速進化產生抗性。施用化肥破壞了土壤中有益酶,致使土壤環(huán)境惡化,不能為有益微生物提供營養(yǎng),有害生物群體增加,植物免疫功能降低,不抗病蟲,易感病等?;适棺魑锟焖僭鲩L,細胞疏松,抗災能力弱,品質差。食肉促進了畜牧業(yè)的大發(fā)展,導致了水源、土壤的污染,危害了人類健康,大量食肉是引起高血脂、高血壓、心臟病、糖尿病等重大疾病的誘因。
三、用生物技術造土,恢復土壤自然生態(tài)
近20年來,農藥的概念已經發(fā)生重大變化,由化學合成向生物發(fā)酵方向發(fā)展,國外公司新登記的一大批農藥是生物發(fā)酵混合物,屬功能性植物營養(yǎng),能平衡營養(yǎng),誘抗有害生物,促進生長,有抗災減災功能。植物化學免疫被植物營養(yǎng)免疫取代,植物營養(yǎng)免疫是以營養(yǎng)為基礎,適當的營養(yǎng)可強化植物免疫系統(tǒng)的功能。農業(yè)生產以土為本,一切活動均應圍繞著促進土地的土壤化作用,充分發(fā)揮土壤的機能,利用現代生命科學成果,充分發(fā)揮土地自然潛力。萬物生長靠太陽,孕育生命靠土壤。解決的方法是,用生物技術恢復土壤的功能(造土),給農作物生長創(chuàng)造良好的生態(tài)環(huán)境,平衡植物營養(yǎng),激發(fā)植物潛能,誘導植物抗逆功能,控制農業(yè)有害生物的危害;增加產量,改善農產品品質,增糖,增加食味、與人類健康有益的酶類、礦物質、膳食纖維等。現代生物技術的發(fā)展,已經逐漸成熟,需要加大投入,國外成功的需要認真引進、消化、復制、組裝和完善。關于“用生物技術造土,恢復土壤自然生態(tài)”,島本微生物農法最成熟。島本微生物農法的引進與消化是解決我國當前農業(yè)問題最好的途徑。用酵素菌技術發(fā)酵有機肥、化肥、礦物質等,平衡作物營養(yǎng),滋養(yǎng)免疫系統(tǒng)功能,使其運用自身的力量去抗災減災,恢復正常生長發(fā)育,解決高溫、干旱、澇災、低溫冷害、藥害、肥害、有害生物(線蟲、病毒病、蟲害、病害、雜草等)危害,生產出優(yōu)質高產、富含對人類健康有益的產品。
四、打造發(fā)達的流通系統(tǒng)
財富在哪里?在流通環(huán)節(jié)。流通環(huán)節(jié)有多少財富?有80%。我們已經進入信息化時代,這個時代信息是資本,誰掌握了信息和流通,誰就獲得財富。
1.成立咨詢培訓系統(tǒng)
成立農產品開發(fā)培訓系統(tǒng),這是一個沒有圍墻的大學,打造一支具有愛心、責任、付出的生產和營銷的儒商隊伍,確保生產均質,打造精品名牌,參與國內、國際大流通,使更多的個人、家庭在這個系統(tǒng)中成長、成熟、成功。系統(tǒng)運作的三個好處:①通過培訓可使大多數人的價值觀相同或相近;②形成協(xié)調一致的思維模式、行為模式;③集眾人智慧,創(chuàng)造出可被復制的成功模式。
2.研究可供復制的農產品生產模式
無公害、綠色、有機、功能性農產品的生產技術已經成熟,需要組織專家認真總結,把復雜的生產工藝系統(tǒng)化、模式化、規(guī)范化、簡單化,使之易教、易學、易復制。
3.系統(tǒng)復制農產品生產模式,確保產品質量
通過系統(tǒng)培訓,要求生產者學習、復制、不走樣、照做,才能生產出優(yōu)質、同質農產品,組織千家萬戶生產的農產品,確保外觀、品質、口感、食味相同。統(tǒng)一包裝,統(tǒng)一品牌,在每一個包裝盒上標記生產者的編號,可追溯生產來源、生產質量,明確責任。
4.打造生產、營銷優(yōu)質農產品航母,挺進國內外市場
一、遼西地區(qū)青貯飼料玉米品種研發(fā)中的主要問題
目前遼寧省政府、遼西各級政府及相關部門對青貯飼料玉米的研發(fā)非常重視,但是該項目正處在艱難起步階段,主要存在以下幾個問題。
1.青貯飼料玉米育種目標和品種定位不清晰,概念混淆,分不清青貯玉米和普通玉米的區(qū)別
一般來講青貯玉米是指玉米吐絲期至蠟熟期間,收獲整株玉米,然后經切碎加工或貯藏發(fā)酵,調制成飼料,飼喂以牛、羊為主的草食家畜。根據收獲器官的不同,可將青貯玉米分為青貯專用型玉米、糧飼兼用型玉米和糧飼通用型玉米三種類型。無論選用什么類型的青貯玉米,理想的青貯玉米雜交種應具有下列特點:(1)生物產量高(飼草產量高);(2)攝入量高;(3)消化力或消化率高;(4)適量的礦質元素、蛋白質、維生素和非結構碳水化合物;(5)發(fā)芽勢和抗冷性強。育種家只注重視生物產量,莖葉的保綠性,不注意育種材料的內存品質,品質相對歐美等發(fā)達國家的品種相差較遠。
2.育種材料短缺和快速可靠營養(yǎng)檢測設備不完善
飼用玉米研究存在的問題,首先是缺乏快速可靠的營養(yǎng)分析測試技術體系,從而增大了種質材料篩選和組合決選的盲目性,同時對養(yǎng)殖企業(yè)來說,實行優(yōu)質優(yōu)價有一定的困難。目前,急需建立完善的飼用玉米營養(yǎng)分析檢測系統(tǒng)。
其次,與普能玉米育種遇到的問題一樣,種質資源缺乏、基礎更狹窄是限制青貯飼用玉米品種選育的主要障礙因素,相對國外青貯玉米和國內的普通玉米育種而言,在種質資源的改良利用和技術方面,可以說處于低水平,組配的雜交種較少,品種更新速度較慢,而且滿足不同種類的畜禽(飼草和飼料)需要的品種就更少了,制約了玉米作為飼料的經濟優(yōu)勢。
3.產業(yè)化力度不夠
由于農民是一個弱勢群體,農事企業(yè)又是一個弱勢企業(yè)。農民由于受傳統(tǒng)的糧食觀念及青貯技術不配套等諸多因素的限制,現實生產中利用玉米秸稈做牛、羊等動物的飼料,主要還是沿用傳統(tǒng)落后的老方式,養(yǎng)殖牛羊數量小,不夠規(guī)模,既使有上百頭的養(yǎng)殖大戶,由于農民的土地分散經營,無法統(tǒng)一管理,往往產生原料短缺,同時牛羊的產品不能深加工即產業(yè)鏈不能延長升級,產品的附加值不能提高,因此抵御市場風險的能力的太弱,往往造成破產的局面。
二、遼西發(fā)展飼用玉米的幾點建議
1.調整育種目標,加速飼用玉米品種的選育和篩選
品種選育是提高玉米產量和品質的最經濟、最有效的途徑,也是獲得優(yōu)質高產飼料的關鍵,我們應該以提高玉米飼料產量和品質的生物潛力為目標,加強外來種質資源的引進和利用研究、擴充優(yōu)異種質,改進育種方法,利用現代生物技術與常規(guī)技術有效結合,構建飼用玉米的雜優(yōu)模式,選配適應市場需求及畜牧飼喂需要的飼用玉米品種。
飼用玉米品種的選育目標:適時收獲時玉米秸稈干物質≥25000kg/hm2,粗蛋白≥7.0%,淀粉≥28%,中性洗滌纖維含量≤45%。酸性洗滌纖維含量≤22%,木質素含量≤3.0%,離體消化力≥78%,細胞壁消化力≥49%,抗大、小斑病,絲黑穗病,穗腐病和穗部蟲害;籽粒蛋白質≥10%,脂肪≥4.0%,賴氨酸≥0.4%。
2.重視良種良法配套,進行飼用玉米整體營養(yǎng)調控技術體系的研究與示范
研究玉米優(yōu)質高效輕型栽培技術,提高玉米單產和改善玉米品質。通過遺傳改良和栽培技術改進,對玉米品質都可發(fā)揮作用,目前除了重視品質育種工作外也應加強栽培技術的研究與推廣,主要提高單位面積的總產量。
我們通過試驗研究總結,提出了飼用玉米“雙促雙高”(促桿、促質、高產、高營養(yǎng))技術體系的主要內容:包括高產優(yōu)質飼用玉米品種的篩選、適宜栽培密度、高產優(yōu)質肥水調控技術、最佳收獲期、多元化高效種植模式、青貯技術(微貯技術)及質量評價、營養(yǎng)生長調節(jié)劑(激素等)在飼用玉米中的應用,無公害(綠色)飼用玉米高產高效優(yōu)質生產技術(病蟲害綜合防治技術)、飼用玉米標準化生產技術體系等。
3.進行飼用玉米品種選育—栽培技術配套—農戶種植—飼養(yǎng)轉化(企業(yè))的產業(yè)化經營模式研究與示范。
(1)建立飼用玉米優(yōu)質高產高效標準化生產基地。實踐證明,沒有基地建設就不可能有高質高效農業(yè)的發(fā)展,分散、不規(guī)范的生產不能形成市場所需要的產品。根據畜牧業(yè)發(fā)展需求和生態(tài)條件,充分利用自然資源,應建成具有較高商品率,能批量供給市場需求高標準、高質量飼用玉米產品。
1 材料選取與情境設置
1.1 材料選取關注生產生活實際
統(tǒng)計2009~2013年高考福建理綜卷生物選考題的材料背景和情景來源,整理成表1。
選修模塊關注生產生活實際,重視學生對現代生物科技的理解。2009年~2013年高考福建省理綜卷生物選考題聯系生產生活,與生物科技進展密切相關。背景材料來源廣泛,涉及農業(yè)生產、醫(yī)療健康、畜牧養(yǎng)殖等方面,充分體現選考題材料聯系實際的特點。選考題以轉基因抗病香蕉、重組人紅細胞生成素、產前基因診斷、癌癥基因治療、豬克隆技術為情境,在考查考生現代生物科技知識的同時,引導考生關注生物技術在實踐上的應用,提高其生物科學素養(yǎng)。
新課程高考背景材料不再單一地來源于中學教材上的內容,而是從大學教材、科技進展、科技論文等處獲取豐富的材料信息,呈現全新的試題背景。近五年來,高考福建省理綜卷生物選考題背景材料大都來自公開發(fā)表的生物科技論文。例如,2010年試題材料選自“紅細胞生成素(EPO)在中國倉鼠卵巢細胞(CHO)中穩(wěn)定表達”;2012年試題材料選自“Let-7a表達質粒的構建及其對肺癌A549細胞k-Ras蛋白表達的抑制作用”;2013年試題材料選自“豬體細胞克隆胚胎體外發(fā)育過程中的凋亡規(guī)律”。以科技論文作為命題素材保證了試題的科學性、權威性和公平性,不僅體現高考能力立意,同時還提高了命題效率和命題質量。
1.2 情境設置圖文結合
如何使背景材料清晰表達且不失科學性,符合高考紙筆測試要求,是試題命制的一個關注點。2009年~2013年高考福建省生物選考題均以“文字+圖示”的方式呈現生物科技復雜的過程,所采用的圖示為技術路線圖或過程圖,充分反映出《現代生物科技專題》模塊工程技術的特色。選修模塊3所涉及的情境注重工程技術和操作流程,所需設備、材料較多,操作過程較為繁瑣,有時一項研究會涵蓋基因工程、細胞工程和胚胎工程等工程領域,若單純以文字的形式呈現背景材料無疑會增加考生閱讀負擔,影響考生正常應試思維,降低考試信度。若試題將大量的有效信息蘊含于圖示中,可以保證提供充分、清晰明了的試題信息。
2 知識分布與能力要求
2009~2013高考福建理綜卷生物選考題重視考查考生將所學現代生物科技知識應用于解決實際問題的能力?,F將2009~2013年選考題知識分布與能力要求整理成表2。
2.1 強調主干知識的考查
統(tǒng)計2009年~2013年選考題分值比例發(fā)現,近五年來,選考題關注考生對生物學核心概念的掌握,并且基因工程知識占選考題總分的60%,細胞工程占24%,胚胎工程占12%。高考試題表現為側重考查基因工程,兼顧考查細胞工程、胚胎工程的命題特征。
選修模塊3包含五大專題:基因工程、細胞工程、胚胎工程、生物技術的安全性和倫理問題、生態(tài)工程,近五年選考題只涉及到基因工程、細胞工程和胚胎工程?;蚬こ?、細胞工程和胚胎工程是《現代生物科技專題》的基礎和重點,在現代生物科技中發(fā)揮著重要作用,是進一步開展現代生物科技研究的前提。其中,構建表達載體、PCR擴增技術等知識在基因工程的考查中占了較大比例。構建表達載體和PCR技術是基因工程的核心,應用也相當廣泛,以這兩者為重點進行考查,反映出選考題強調主干知識考查的特點。值得注意的是《現代生物科技專題》中所介紹的生物科技有些需要在必修模塊知識的基礎上展開。因此,選考題的知識考查有時會涉及必修模塊內容。例如,2011年選考題對電泳帶譜圖的分析涉及必修模塊2的電泳知識。
2.2 能力要求逐年提高
《普通高等學校招生全國統(tǒng)一考試大綱》對高考生物提出了四種能力的考查要求:理解能力、實驗與探究能力、獲取信息能力和綜合運用能力??傮w上看,近五年選考題注重考查理解能力、獲取信息能力,能力要求較為簡單,能力考查層級不高。但從縱向來看,選考題能力要求逐年提高。
例如,2012年選考題第(3)小題:“肺癌細胞增殖受到抑制,可能是由于細胞中 (RASmRNA/RAS蛋白)含量減少引起的”。該小題重點考查理解能力和獲取信息能力,需要考生在理解基因工程應用的基礎上,“能從課外材料中提取有效的生物學信息,解決生物學問題”,獲取信息能力層級較高。
再如,2013年選考題第(2)小題:“從基因組數據庫中查詢Bcl-2 mRNA的核苷酸序列,以便根據這一序列設計合成 用于PCR擴增,PCR過程第一輪循環(huán)的模板是 ?!痹撔☆}重點考查理解能力,試題背景材料和題中所涉及基因工程知識的廣度、深度較往年均有所提高,要求考生能深入理解基因工程的具體原理及過程。
根據裘伯川等對理解能力在理科綜合能力中所處關系的研究發(fā)現,理解能力是構建理科綜合能力的核心,同時也是解決問題的基礎和關鍵因素。分析近五年高考福建生物卷選考試題,不難發(fā)現每一道試題都涉及理解能力的應用。獲取信息能力是學生自主學習和可持續(xù)發(fā)展的基礎,對培養(yǎng)學生的信息素養(yǎng)、獲得終身學習能力具有重要意義。選考題材料來源新穎多樣、信息呈現簡潔直觀有助于獲取信息能力的考查,試題重視考查考生在新情境下,利用已有生物學知識發(fā)現、鑒別并運用獲得的信息解決實際問題的能力。
3 問題設計與難度控制
3.1 問題設計嚴謹、靈活
問題設計是高考命題的關鍵一環(huán),基于能力立意的問題設計應有助于考生啟發(fā)思維,促進問題的解決?,F從問題結構、問題表述和問題內容三方面,總結近五年高考福建生物卷選考題問題設計的特點:
① 選考題圍繞考查的知識內容,以填空題的形式將試題情境引伸出5個具體的小問題,每個問題分值均為2分。
② 選考題在保證客觀嚴謹的前提下,善于運用文字提示表述問題,體現問題設計的靈活性。例如,2011年選考題第(3)題:“據此判斷胎兒為 (正常/患者/攜帶者)”;2012年選考題第(2)題:“MstⅡ是一種 酶”。這類問題表述限定了作答方向,問題指向明確。③ 問題內容與背景材料、知識考查密切相關。選考題或圍繞新情境下的問題核心,延伸出多個知識點設計問題,考查考生對知識的理解能力;或通過隱藏生物技術流程中的部分操作步驟設計問題,考查考生獲取信息能力。
3.2 難度控制相對合理
【關鍵詞】農村生產生活垃圾,生物除臭劑,研究,應用
隨著農村規(guī)?;⒓s化畜牧業(yè)的發(fā)展,畜禽生產中產生的臭氣對環(huán)境的污染不斷加劇。我市市畜禽養(yǎng)殖業(yè)近年來發(fā)展迅速。惡臭作為環(huán)境公害之一,能刺激人的嗅覺神經和三叉神經,對呼吸中樞產生毒害,不但對人類的健康造成極大的威脅,導致大氣污染,而且也嚴重地影響著家畜(禽)的健康和生產性能的發(fā)揮,因此畜牧場臭氣污染愈來愈引起人們的重視。
其次隨著社會主義新農村政策的實施,我市郊區(qū)生活垃圾開始集中收集填埋,在垃圾的集中、運輸、中轉、壓縮、填埋等過程中,發(fā)酵產生的惡臭物質不可避免的污染著大氣環(huán)境,也對人們的健康造成威脅。
針對以上兩種現象,需要能夠快速降解臭氣,適用于多種設施且成本低廉的除臭方法。而生物除臭法,具有處理效率高、無二次污染、所需設備簡單便于操作、費用低廉和管理維護方便的特點,成為許多國家研究的熱點。
研究目的是利用微生物技術分離和篩選具有單一高活性和具有廣譜分解特性的除臭微生物,進行有機配比實驗,從而獲得具有強除臭能力的微生物菌群。針對不同臭氣來源,擬搭配不同植物型除臭劑制成復合除臭劑,以達到快速且持久的除臭目的。并有針對的研究最適施用量、施用時間、施用方法。結合農村專職人員的培訓,完成復合除臭劑的應用示范,從而改善農村生產生活環(huán)境,減少我市農村畜禽糞便和農村生活垃圾產生臭氣對農民生產與生活的影響。
動物排泄的有機物主要由碳水化合物和含氮化合物組成, 它們在有氧條件下會徹底氧化,不會產生惡臭。絕大部分惡臭是這些有機物在合適的條件下經過慢性厭氧發(fā)酵而形成的。研究表明,牛糞惡臭成分有94種,豬糞有230種,雞糞有150種。
目前治理惡臭氣體的主要方法有物理法、化學法和生物法三類。物理法不改變惡臭物質的化學性質,只是用一種物質將它的臭味掩蔽和稀釋,或者將惡臭物質由氣相轉移至液相或固相。化學法是使用另外一種物質與惡臭物質進行化學反應,改變惡臭物質的化學結構,使之轉變?yōu)闊o臭物質或臭味較低的物質。常見的方法有燃燒法、氧化法和化學吸收法等。物理和化學方法各有其優(yōu)點,但都存在著所用設備繁多且工藝復雜、吸收劑再生困難、后處理過程復雜和能耗大等問題。
生物脫臭是20世紀50年展起來的新興脫臭技術,是應用自然界中微生物能夠在代謝過程中降解惡臭物質這一原理開發(fā)的大氣污染控制技術,與其他物理和化學方法相比,生物法處理廢氣投資少、凈化效率高,污染物不會轉移到其它地方,可避免二次污染。
臭氣生物處理技術的研究現狀:最早利用微生物處理惡臭的研究當屬1957 年Paneray 的發(fā)明專利-"利用土壤微生物處理H2S廢氣"。70 年代,發(fā)達國家開始在生物除臭領域開展廣泛的研究,其中日本、德國取得的成就最為顯著,其主要研究內容包括脫臭的原理和方法、脫臭裝置及操作工藝條件、能降解臭氣的微生物種群及其在填料表面形成生物膜的條件、生物吸收劑的成分等。80 年代以來,已有微生物除臭裝置和設備開始用于冶金、石油、化工、畜牧業(yè)和污水處理廠,并取得了明顯的效果。我國微生物除臭研究起步較晚,20 世紀80 年代末和90 年代初才開始相關的小試研究,目前還沒有形成系統(tǒng)利用,尚有一些亟須解決的問題:
1、生活垃圾的混合臭氣的處理,生活垃圾集中、運輸、中轉、壓縮、填埋過程中產生的臭氣構成復雜,僅考慮一種或兩種氣體的微生物除臭是遠遠不夠的,這需要我們篩選能夠去除其他臭氣的微生物,與脫硫除氮相結合,從而擴大微生物除臭劑的應用范圍。
2、占地面積大或者無法形成封閉導氣集中除臭的環(huán)境,現代的生物除臭工藝均無法在這些地點得到很好的利用,都需要通過噴灑來接種外源的除臭微生物菌劑來去除臭味,并沒有從臭氣生成的源頭進行抑制,所以需要輔以能夠抑制產生臭氣的植物型抑制劑(如絲蘭提取物)和其他電子無機離子受體(如Fe(III)),以形成復合除臭劑,從而達到迅速而持續(xù)的除臭目的。
中國農業(yè)科學院農業(yè)資源與農業(yè)區(qū)劃研究所近年來在農業(yè)微生物菌種資源收集、新型微生物肥料、農業(yè)廢棄物資源化利用、有機、無機復混肥等方面的主持和完成的課題20多項,為本課題的研究打下了良好的前期工作基礎。
研究的具體內容
1)高效除臭微生物篩選:采取經長期除臭馴化的樣品,篩選高效硝化細菌、硫氧化菌及其他除臭微生物并對其進行生理生化及分子生物學鑒定,研究去除硫系列臭氣、氮系列臭氣以及混合臭氣的微生物純培養(yǎng)及混合培養(yǎng)條件;
2)針對不同臭氣來源(禽畜糞便、生活垃圾),制成高效復合除臭劑,并篩選合適的吸附載體,確定劑型,制成快速且效果持久的復合除臭菌劑,提高農村生活垃圾及養(yǎng)殖場除臭效率;
3)針對不同臭氣源,實驗獲得最適施用時間、施用量、施用方法。分別針對養(yǎng)牛場和農村生活垃圾,進行實驗室模擬除臭實驗,監(jiān)測噴灑前后臭氣成分組成及含量,采用生物統(tǒng)計學方法,確定最佳施用方法、最適使用量、最適使用時間;
4)除臭菌劑的應用示范。課題實施目標
圍繞農村生活生產垃圾的除臭問題,實施目標如下:1、通過微生物學方法篩選分離高效的除臭微生物,并經發(fā)酵后有機配比形成除臭微生物菌群;2、針對不同臭氣源(禽畜糞便、生活垃圾等),篩選與微生物菌群互補植物型除臭劑,制成快速且效果持久的復合除臭菌劑,提高農村生活垃圾及養(yǎng)殖場除臭效率;3、針對不同臭氣源,實驗獲得最適施用時間、施用量、施用方法。4、完成除臭菌劑的應用示范。
研究的工藝技術路線:
新聞摘要:
南非草原生態(tài)恢復與“三化”草地治理考察報告
南非草原生態(tài)恢復與“三化”草地治理培訓團
(四川省草原管理站,四川 成都 610041)
2003年11月,為學習和借鑒草原生態(tài)恢復與“三化”草地治理以及發(fā)展畜牧業(yè)的先進技術和管理經驗,由四川省畜牧食品局和四川省外專局聯合組織的草地生態(tài)恢復和“三化”草地治理培訓團一行14人,在南非比勒陀尼亞、約翰內斯堡、開普頓等地,就草地生態(tài)、人工種草、土壤肥料、牧草與飼料的生產和貯藏,放牧與農牧場管理、礦碴治理等內容進行了教學培訓,對安格盧(ANGLO)礦業(yè)公司礦渣植被恢復區(qū),比勒陀尼亞大學試驗農牧場、開普頓家庭牧場等進行了實地考察學習?,F報告如下:
1 南非基本概況
南非位于非洲的最南端,面積122.7萬平方公里,人口4300多萬人,西南部臨大西洋,東南部臨印度洋,最南端的好望角為兩洋交匯處,地形地貌西部幾乎是沙漠,中部和東部是草地和森林,多以平坦地貌為主,山丘較少見。海拔高度從沿海的幾米上升到內陸的3000多米,氣候特點則是從開普半島的地中海式氣候變化到夸祖魯海岸的亞熱帶氣候,但在東北部內陸則是草原氣候。日照充足但變化較大,全年平均降雨量400毫米左右,多集中在夏季,但時空分布差異較大。全國農耕地占10%左右,可灌溉地區(qū)占5%。干旱、半干旱地區(qū)占85%,濕潤地區(qū)占15%。
南非的牧草生長受雨量條件的制約呈現明顯的季節(jié)性,畜牧業(yè)以草原畜牧業(yè)為主。分布大致是:東部主要是肉牛、奶牛、豬、家禽等優(yōu)良品種及雜交種,是畜牧業(yè)最集中的地區(qū);北部降雨少、溫度高,只適宜飼養(yǎng)當地的品種;西南部幾乎是沙漠,主要飼養(yǎng)美利奴細毛羊;南部沿海地帶主要飼養(yǎng)良種奶牛和肉牛;西北部是野生動植物保護區(qū)。種植業(yè)主要是玉米、高粱、向日葵、土豆和小麥,也種植蔬菜、葡萄等。南非以礦產聞名,金礦貯量占全世界的51%,鉆石和寶石貯量相當豐富,居世界第3位。鈾礦貯量居世界第一。交通發(fā)達,全國已形成較完整的交通運輸網絡,高速公路人均占有里程居世界第3位。從國民經濟結構看,南非以礦產為主的重工業(yè)占國民經濟的50%以上,畜牧業(yè)占30%左右,種植業(yè)、釀酒、旅游及其他產業(yè)約占20%。
2 草地生態(tài)恢復和“三化”草地治理的主要特點
通過培訓和學習,感受到南非草地生態(tài)保護和“三化”草地治理呈現出一些顯著特點,在以下幾個方面的作法和經驗可供我們借鑒。
2.1 政府高度重視生態(tài),把草地建設作為生態(tài)環(huán)境保護的重要內容 南非的自然條件并不算得天獨厚,草地和森林資源不算豐富,缺水十分嚴重。但是,南非從城市到公路,從機關、工廠、學校、商店到私人住宅周圍生態(tài)植被良好,青草、綠樹、鮮花是他們的主旋律,形成了一個環(huán)境優(yōu)美、空氣清新的由綠色植物覆蓋的世界。長期以來,政府高度重視環(huán)保工作,環(huán)境立法和執(zhí)法已實施多年,政府對農牧業(yè)生產的投資并不多,但不惜投巨資用于環(huán)境保護,大力提倡種草和植樹,并對生態(tài)環(huán)境保護有嚴格的規(guī)定。對采礦企業(yè),在開礦之前必須要有恢復生態(tài)植被的規(guī)劃,政府才發(fā)營業(yè)執(zhí)照;如果在經營過程中沒有及時恢復生態(tài)植被,政府則立即吊銷營業(yè)執(zhí)照,關閉采礦企業(yè)。城市和公路建設注意保護原有植被,同時規(guī)劃了足量的草坪建植和樹木種植面積。為了保護自然生態(tài)環(huán)境,南非在干旱、半干旱生態(tài)十分脆弱的地區(qū),建立規(guī)模較大的各類野生動物自然保護區(qū)。政府規(guī)定造紙廠必須先植樹,只有一片山林成材后,才允許伐樹用來造紙。從而形成先造后用、造用結合的良性循環(huán)。在南非種草和植樹,已成為他們的自覺行動。
2.2 礦產企業(yè)以種草為主要途徑,恢復礦渣生態(tài)植被 南非是礦產大國,如果管理不當,亂采濫挖會給環(huán)境造成極大破壞,礦業(yè)公司十分注重生態(tài)環(huán)境、勞工健康、人身安全三方面工作,把恢復礦渣生態(tài)植被作為己任,實行一邊開采一邊進行植被恢復。根據礦渣上層回填土層的高度,種植不同的植物恢復礦渣植被?;靥钔翆痈叨仍?0cm以上,種植經濟價值較高的農作物,30~60cm種植一般農作物,低于30cm就種植牧草。礦產企業(yè)幾乎用種植牧草來恢復礦渣植被。我們到安格盧(ANGIO)煤礦公司實地學習,了解到該公司為提高礦渣草地植被恢復的科技含量,與比勒陀尼亞大學合作,解決礦渣草地植被恢復的技術問題。
2.3 發(fā)展人工種草,實行圍欄輪牧休牧 南非大部分地區(qū)干旱缺水,成為發(fā)展草地畜牧業(yè)的最大制約因素。畜牧業(yè)主要靠種植牧草和飼料作物來解決牲畜的飼料來源。因此,家庭牧場都十分重視利用雨季開展人工種草,尤其是在東部和沿海畜牧業(yè)比較集中地區(qū)的奶牛場和肉牛肥育場,幾乎靠人工種草發(fā)展畜牧業(yè)。種草面積視飼養(yǎng)規(guī)模而定,以栽培禾本科牧草為主或禾本科與豆科牧草混播,選擇耐旱、產草量高、草質較優(yōu)的品種,在牧草生長季節(jié)進行放牧利用;雨季結束后牧草因干旱缺水而干枯,其枯草的營養(yǎng)價值仍較高,也可在旱季(或冬季)放牧利用,但大多數牧場都在雨季剛結束時割草調制青干草。家庭農牧場在種植牧草的同時,一般都安排一定面積的土地種植玉米,作為枯草季節(jié)飼草料的主要來源。種植飼草料,實行機械化播種、收割和管理。人工種草,既發(fā)展了畜牧業(yè),又恢復了草地植被。
與此同時,牧場主十分重視合理利用天然草地和人工草地。大力推廣草地鋼絲圍欄技術,實行劃區(qū)輪牧。在當地的春季,牧場主利用雨水和光熱條件相對較好的季節(jié),實行休牧,讓草地有休養(yǎng)之機,使草地得到可持續(xù)利用。
2.4 提高牲畜質量,實行草畜平衡 南非把減少牲畜數量、提高牲畜質量,既作為提高畜牧業(yè)經濟效益的關健措施,又作為保護好草原的重要手段。除北部地區(qū)因溫度高、降雨少,主要飼養(yǎng)當地的山羊品種外,其余地區(qū)都飼養(yǎng)良種畜和雜交種。肉牛品種主要是安格斯、夏洛來、海福特及其與本地牛的雜交種,奶牛品種以黑白花品種為主;南非是波爾山羊的原產地,山羊品種主要是波爾山羊;綿羊品種主要有飼養(yǎng)美利奴細毛羊和Dorper肉用綿羊。國家十分重視家畜良種的培育和推廣,設立了國家和民間的良種公牛中心,專門向全國各地的奶牛場、肉牛肥育場提供優(yōu)良種畜。全國基本形成了國家的、民間的良種中心到生產場的良種繁育推廣網絡體系,牧場主通過限制牲畜數量、提高牲畜質量的措施來提高畜牧業(yè)經濟效益。并根據草地的生產能力來確定牲畜的飼養(yǎng)量,實行草畜平衡,既能避免破壞草原,有效保護草原,又能實現長久的經濟效益,推進畜牧業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。
2.5 滅治草原蝗蟲,治理蟲害草地 南非蝗蟲對草原的破壞十分嚴重,在蝗蟲危害區(qū)域每平方公里有蝗蟲4000~8000萬只,3400只蝗蟲一天的采食量相當于1只羊的采食量(1.5kg干草),全國蝗蟲每天要損害6000t牧草。南非政府對治理草原蝗蟲十分重視,建立了蝗蟲預警制度,要求發(fā)現蝗蟲必須立即上報,每年政府投資3000~5000萬蘭特專項用于滅治草原蝗蟲。滅治方法主要是在草原專家的指導下,一般在蝗蟲的產卵季節(jié)農牧民噴撒化學藥劑滅治,取得了很好的效果。
2.6 實行科學飼養(yǎng)管理,注重科研與生產結合 南非的草地畜牧業(yè)是以家庭牧場為基本生產單位,牧場主一般都有大專以上學歷,從事農牧和生物技術科研、教學的專家、教授,大都有自己的農牧場,實行科學養(yǎng)殖,其生產經營和管理水平也較高。牧場主根據市場需求組織生產,并制定切實可行的年度生產經營計劃,實行集約化經營,標準化生產,注重投入、產出和效益。
南非國家設立了農牧科學研究院,主要從事農牧高新技術研究;地方設立了農牧科研所或站,主要研究農(牧)場的實用技術;大專院校也設立了專門從事農牧科學研究的機構和實驗基地,大多數從事基礎研究。農牧科研單位的人員工資由政府提供,但科研經費由公司或農場主提供,公司或農牧場主根據生產、經營中存在的關健性技術難題,與有關科研所和大專院校簽訂協(xié)議,出資進行研究,其科研成果直接應用于出資者,迅速轉化為生產力,從而避免了科研與生產的脫節(jié),這一經驗值得我們借鑒。如ANGLO礦業(yè)公司的礦渣植被恢復,就是該公司出資由比勒陀尼亞大學進行試驗研究,在礦渣上種植牧草和農作物均獲得成功,并在全國進行大面積推廣。
3 幾點建議
通過20多天在南非的培訓和學習,很受啟發(fā)。結合四川實際,提出以下幾點建議。
3.1 進一步抓好“三化”草原治理,恢復草原生態(tài)植被 我省草原位于長江黃河上游和源頭,草原面積3.13億畝(合2087萬公頃),占全省幅員面積的43%。近30年來,由于多種因素的影響,草原生態(tài)環(huán)境不斷惡化。到2002年,全省有沙化、鼠蟲害、其它退化草原面積達16010萬畝(合1067.33萬公頃),并集中分布在川西北牧區(qū),這是我省草原保護建設工作中最突出的問題。借鑒南非恢復草地植被的經驗,切實抓好我省“三化”草地治理工作。積極開展沙化草地治理的科學研究,推廣沙化草地治理的實用技術,恢復沙化草地植被;繼續(xù)采取生物、化學、物理、保護天敵等綜合措施,治理草原鼠蟲害;大力推廣補播、除雜、施肥等草地改良技術,治理好一般退化草地。特別是在川西北牧區(qū),因采金、挖礦毀壞草原植被的現象很突出。借鑒南非恢復礦渣草地植被的成功經驗和技術,切實抓好礦產企業(yè)的草地植被恢復。
3.2 建立草畜平衡等三項草原保護制度,合理利用草原 一是以鄉(xiāng)為單位劃定基本草原保護范圍,樹立標志,并公告保護,建立基本草原保護制度。二是根據草地資源狀況和草原承載量,合理確定牲畜發(fā)展數量,防止超載過牧,建立草畜平衡制度。并通過加強技術服務和市場引導,加快畜群周轉,優(yōu)化畜群結構,提高牧畜質量,使傳統(tǒng)型的數量畜牧業(yè)向質量型的效益畜牧業(yè)轉變。三是繼續(xù)采取有力措施,堅定不移地實行好天然草原退牧還草工程,視其退化程度分別進行禁牧、休牧,建立禁牧、休牧和輪牧制度。
3.3 加強草原基本建設,提高草地生產能力 草原建設,是抓好草原生態(tài)環(huán)境建設和推進畜牧業(yè)發(fā)展的根本措施,是解決好我省草原所有問題的關健。多方籌集草原建設資金,加大草原基本建設的力度。重點抓好圍欄改良草地、人工草地、飼草飼料基地、牲畜棚圈以及草原畜牧業(yè)基礎設施建設,著力提高草原生產力,緩解畜草矛盾,逐步改變傳統(tǒng)的飼養(yǎng)方式,實行科學養(yǎng)畜,既發(fā)展畜牧業(yè)經濟,又保護草原生態(tài)。