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导言:作为写作爱好者,不可错过为您精心挑选的10篇生物技术的重要性,它们将为您的写作提供全新的视角,我们衷心期待您的阅读,并希望这些内容能为您提供灵感和参考。
目前,中国人口的问题仍未得到完全的解决,对自然资源和能源的消耗量,一直递增。因此,环境的污染问题越发严重,我国的食品安全状况不容乐观。如:水资源短缺、水体污染、土壤荒漠化、土壤盐碱化、重金属污染、酸雨加剧、林木减少、生物多样性锐减等等。以上种种对人类的可持续发展具有极大的阻碍力,食品安全是目前亟不可待去解决的高难度问题,为了迎接这个严峻的挑战,我们必须立足于环境保护的角度,多方面的发掘和创新新技术去整治我们的地球。微生物作为一种分解者,是解决环境污染问题过程中必不可少的,其积极意义非凡,具体表现在:种类繁多、资源丰富,并具有开发的潜力,更重要的是微生物的分布相当广泛,几乎不存在微生物资源缺乏的问题。同时,微生物还具有生态保护、绿色生活、绿色消费、循环利用、讲解转化等作用,因而受到各个国家的重视,并投入了大量的人力、财力、物力对微生物进行研究和开发。为了让微生物技术更好更快的发展,在高等院校中,如何将微生物技术教学课程的质量提高是教育的重点和难点,笔者将结合自己的教学经验分析微生物技术的新型教学模式。
一、重视并做好微生物基础知识部分
高职院校的一个特点在于部分专业不分文理科,直接招生,部分学生在高中阶段是文科生,到了大学之后转型成了理科生,又或许部分理科生在高中时期的生物就已经学得不够扎实,以致在大学学习微生物技术时感到困难重重。但需要重视的一点是,微生物技术是一门基础知识要求较高的课程,由于涉及到各种实验和数据的处理等,因而基础知识必须牢固、扎实。
第一点,是课程的改革和优化,根据专业的特点,对相应的基础课程作出调整和规划,是学生掌握基础知识的前提条件。
第二点,是建立健全的考核评估体系,高等院校与初中、高中不同,高校的学习成果最主要的因素在于学生个人,课程也相对较少,要想在高校中学有所成、学有所用,平时就必须努力的学习,而督促学生主动学习,让学生带着压力去努力学习的一个有效措施则是――考核。为了通过考核,学生通常会针对考核的内容,花时间、花精力去学习和研究,因此,建立健全的考核评估体系,是督促学生重视并掌握基础知识的有效手段。
二、重视微生物技术的实践教学
在二十一世纪的今天,微生物的应用越发广泛,而要将微生物技术的教育工作做好,一个关键的核心因素在于实践。微生物技术的实践的范围很广,例如:污水的处理、土壤的修复以及降解某些有机物,特别对于部分有毒有害的有机物而言,微生物技术几乎是它的克星。因此,在微生物技术的教学过程中,重视微生物技术的实践教学,提高学生的技术水平和专业素质,是食品安全工程中一大重要举措。
为了提高微生物技术的实践教学效果,教师必须要注重两个基本点,一是细节问题;二是安全问题,唯有将这个基本点做好了,才能真正提高学生的微生物技术的能力。关于细节问题,即便教师反复的提醒和教导,由于对实验结果的影响不大,学生往往不重视,忽略细节部分。因此,教师必须采取新措施,避免学生再出现细节的错误。
此外,是安全问题,微生物技术的实践教学相对起分析化学、大气污染分析、水体溶解氧的分析等实验相对安全一些,但,对于实验过程中的硫酸、盐酸、硝酸、EDTA等各种试剂,务必让学生谨慎再谨慎,习惯性的不谨慎,很有可能就在某次实验过程中受伤。同时,除了学生的安全问题,还有就是仪器的安全问题,如:微生物技术常用的显微镜,对显微镜的保护一定要细心,在转换物镜时,必须将载物台的高度降下来,以免打碎了标本的玻片和损害了镜头。同时,显微镜使用完毕后,必须将其外表擦干净,储存的地方要干燥、清洁,并还需要注意防腐蚀、防热以及防撞击。
综上所述,不难发现微生物技术的实践教学过程中,细节问题、安全问题是时刻牢记并警觉的两点,但是,微生物技术所需要注重的不仅仅如此,更多更细的问题会越来越多,为了环境保护工程的顺利进行,在微生物技术的教学过程中,教师有必要让学生学会更多,学得更精,为环境保护工程尽一份力,为社会做贡献。
三、结语
微生物技术的前景十分可观,微生物技术的教学策略有待创新和发掘,为了培养更多优秀的人才,广大教师需要坚持不懈的继续奋斗,钻研微生物技术的教学,让学生掌握更多更全的微生物技术知识,促进现代化微生物技术的发展,并让微生物技术真正落实到食品安全中去。
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随着茶叶的传播,目前茶叶的生产和消费几乎遍及全国和世界五大洲的国家和地区。我国是茶叶的故乡,加之人口众多,幅员辽阔,因此茶叶的生产和消费居世界之首。由于茶叶受到世界人民的欢迎,并成为三大饮料之一,所以世界茶业的发展速度也很快。目前,世界五大洲中已有50个国家种植茶叶,茶区主要集中在亚洲,茶叶产量约占世界茶叶产量的80%以上。茶叶生产和饮用已经历了几千年的历史过程,人们对茶叶的需求也出现新的要求。这是因为,在社会发展中,一旦人们对衣、食、住、行的要求得到了满足,就特别注重保健和文化生活方面的需求。茶,这种天然保健饮料必将愈来愈受到人们的青睐。与此同时,由于它含有大量的对人体起着一定的保健和防病的成分,更会吸引大量消费者去饮用它。茶叶已成为人们生活中不可缺少的伴侣。
现代茶叶种植发展迅速,不仅种植品种更多、规模更大,而且种植区域也更加集中,这给农业人员的管理和优化种植增加了难度和成本。为了解决这些问题,我国的茶叶种植正在向信息化和智能化的方向发展。只有应用先进的较低成本的信息采集手段,实时、精确地获取大棚环境信息,制定科学的管理决策,最后通过智能设备或人工控制等措施,才能提高种植作物的经济效益。
茶场茶叶长势的好坏、产品产量和质量的高低,关键在于温室内环境条件对于作物生长发育需求的适宜程度,因此准确监测温室内的环境因素才能确保高产、高效、优质和低耗。无线传感器网络是融合了嵌入式软件硬件、传感器、无线通信、芯片制造、智能控制等多种学科的综合性技术,这个新兴学科从一开始诞生就由于其潜在并广阔地应用前景而受到了众多学者和研究者的青睐,引起了学术届、工业界和国家安全机构等的高度关注,大有引起一场新技术革命的势头。无线传感器网络是由大量随机分布的微小节点组成的,网络节点自身带有传感器、数据处理、无线通信等模块,不需要任何网络基础设施,通过自组织的方式组网,借助其传感器模块,有效的与物理环境交互,能够协作的实时监测、感知和采集网络分布区域内的各种环境和监测对象的信息,并把信息通过无线网络传输到数据处理中心。从某种意义上说,无线传感器网络将在逻辑上和物理上的信息世界融合在一起,极大的扩展了现有的网络范围并且提高了人类认识世界的能力。通过无线传感器网络,人们可以在任何时间、地点和环境条件下都能获得详细可靠的信息。目前具有这些特点的无线传感器网络已经广泛地应用在国家安全、国防军事、医疗卫生、环境监测、健康监测、物质跟踪、制造业、智能农业、家庭应用以及供应链管理等各个方面。
无线传感器网络(Wireless Sensor Networks,简称WSN)是近年来新发展起来的学科,它改变了人类与自然界交互的形式,将客观上的物理世界与逻辑上的信息世界紧密地结合在一起,极大的拓展了现有网络的功能和人类认识世界的能力。在2003年的美国技术评论中无线传感器网络位于新兴十大技术的首列;同年的美国商业周刊将WSN称为全球未来的四大新技术之一。WSN实际上是一种特殊的Ad-hoc网络,传感器与嵌入式计算机、无线通信和电子等多学科技术合作,实时监控监测区域监测对象信息后,将处理后的信息传送给用户(王殊,阎毓杰,胡富平,2007)。无线传感器网络,以获得客观的物质世界信息,在许多领域的应用前景十分广阔,可应用于工业、农业、生物医学、环境监测、军事防御、危险区域远程控制等。
[收稿日期] 2014-03-18
[基金项目] 国家自然科学基金青年基金项目(30902003)
[通信作者] 吕爱平,Tel:(010)64067611,Fax:(010)84032881,E-mail:
[作者简介] 姜淼,副研究员,从事中药药性分类研究、中医证候分类研究、中西医结合临床基础研究工作,Tel:(010)64014411-2397,E-mail:
1 中药寒热药性研究的重要性及学科发展趋向
中药药性理论作为中药理论体系的基础与核心,是中药学最重要的学术特征,也是中药区别于其他植物类药物的关键,其科学基础的发现是中药现代化发展的先决条件[1-2]。然而,由于药性理论的特殊性和复杂性,其研究已成为制约中药现代化、国际化发展的重要瓶颈[3-4]。寒热药性作为中药性能的核心要素,是目前药性研究的主要切入点,在药性理论中具有基础与核心地位。目前这一领域较为公认的问题可以概括成3个方面:①寒热药性科学内涵的现代科技语言诠释、表征;②寒热药性评价方法/指标体系的构建;③现代中药寒热药性理论构建及临床应用[1]。3个关键问题之中,前2个问题紧密关联、互为基础,只有在对寒热药性的科学内涵做出科学诠释的基础上,才可能构建其评价方法和指标体系;构建了科学准确的评价方法与指标体系,对于寒热药性的科学内涵诠释也提供了依据和思路,二者共为现代寒热药性理论构建及指导临床应用的前提。
因而,在当前科研体系下,基于传统药性的哲学认知,建立科学、可靠的寒热药性分类模型,是解决寒热药性诸多关键问题的重要命题和必要的切入点,不仅能够推进药性理论自身发展,还能够用于厘清药性混淆品种的寒热属性从而更好指导其应用、扩展药性理论应用范畴为中药引入其他植物药新资源,丰富中药学科内容,因而具有深远而重大的意义。
2 基于物质基础研究药物寒热属性分类研究面对的挑战
从物质基础讨论中药寒热属性的思路一直受到研究者们的重视,从化学成分入手寻找中药四性物质基础的方法在20世纪末即成为研究热点,研究方法包括化学分析[5]、文本挖掘[6]、实验研究等多种手段[7-9];也有学者提出将化学成分概念与系统观点整合研究的框架[10]或方法[11]。然而受限于中药成分的复杂性,大部分结论难以避免局限性和片面性[12]。作者所在项目组应用化学生物学技术,构建了基于药物所含成分的化学结构片段谱的寒热属性分类模型,分类准确性在验证集中可达90%,高于目前世界上现有的应用化学结构判定药物寒热属性的最好报道(81%)[13]。由于模型是基于现有的分子化学片段结构全集构建,较好避免了仅针对某一或某几种主要化学成分研究带来的片面性问题;然而仍然存在2个问题限制了模型的扩展应用:首先,化学结构谱的模型是定性而非定量化的模型,无法解决痕量成分带来较大生物学效应等特殊量效关系情况;第二,分类准确性受限于对目标药物化学成分信息的收集全面程度,如果某一药物的化学成分信息缺失或不准确,分类结果将受到较大影响。同时,越来越多的研究者认识到,药物寒热属性作为药物作用于机体后效应表达的一种高度概括,必然与药物的生物效应紧密相关;因而从生物效应角度区分中药寒热属性,是寒热药性分类模型构建的最重要的、也是必经的方向。
3 从生物学效应角度研究寒热属性分类的必要性
近年来,在中医药“系统观”、“整体观”思想的指引下,多位中药研究者将生物热力学[14-15]、数据挖掘[16-17]、网络药理学[18-20]、化学物质组学[10]等现代科技和理念引入药性理论研究,取得了阶段性成果。例如创新性地开发冷热板示差法应用于寒热药性研究,能够客观真实地反映药物甚至复方寒热药性的差异,且与传统中医药理论对应[1, 14-15]。基于这些研究,多个中药研究优势团队在学科交叉融合的基础上,提出了寒热药性理论研究的基本假说:“药性是中药的特征组分作用于机体的共性靶标而产生的生物效应的高度概括;药性功效科学内涵可以通过共性效应(群)-共性靶标(群)-特征组分(群)加以表征”[1]。指出药性的主要元素包括3个方面[21],除了物质基础,还包括生物效应、网络靶标,生物学效应在药性判定中的作用受到更高度的重视[22]。
然而,单纯基于某方面功能的药性研究,取得过一些可观的成果,如发现寒热药性与大脑不同部位单胺类神经递质的关系[23]、与抑制脂肪酸合成酶能力关系[24]、与线粒体能量代谢关系[25]等;但因结论多局限于所涉及的个别药物,忽视药性构成因素间的整体联系,难以进行客观化的生物学表征,缺乏能够推论于其他药物的原理性结果,结论不具有普适性,不能从理论层面对于药性原理做出解释,也无法满足当前“系统医学”、“整体医学”、“网络医学”理念下的药物寒热属性生物学效应系统化表征的要求。因而,融合现代多学科方法构建中药药性内涵的合理表征方法,揭示药性的“效应、物质、靶标”三要素现代科学本质,是当前寒热药性研究中的紧迫任务与重中之重。
4 基于生物学效应的药物寒热属性分类研究策略
4.1 网络药理学背景下的药物寒热属性分类研究 随着各种高通量组学技术的不断发展、可处理数据量的几何级数式增加、计算方法与能力的迅猛突破,现代医药学研究也进入了“信息时代”,为研究者提供了全面、系统地探索疾病、证候、疗效、预后等复杂命题的契机[18]。研究技术的进步必然引发研究策略的升级,系统生物学技术的产生,和被认为是“下一代药物研究模式”的网络药理学[26]概念的出现,使得从生物学效应角度为切入点、全面分析中药寒热属性的差异机制成为可能[27]。其优势在于能够用系统与网络的思维来理解中药寒热属性体系中整体生物学效应的复杂性,使得从“小尺度”的分子层面阐释“大尺度”的抽象药性概念成为可能,从而能够发挥寒热药性理论的特色、拓展其应用范畴,通过对其他植物药赋予寒热属性从而将其扩展纳入到中药领域,丰富中药资源。因而,如何将中药药性理论研究与网络药理学方法有机结合,应用网络药理学方法构建中药寒热属性的分类模型,是目前药性研究中最值得“挑战”的问题。
4.2 各种“组学”技术支持下的中药寒/热性矢量药理网络构建与分析 应用生物网络、药理网络分析技术开展中医证候、中药方剂复杂体系研究工作,已有一系列探索取得了令人关注的成果[18],目前已建立了基于网络大规模预测致病基因、药物靶标的方法[28-29];融合基因表达谱芯片与文献数据的生物分子网络构建方法[30-32];以及在网络靶标计算框架下评价药物功能的方法[28]、识别生物分子网络关键环节等方法[33],在方剂配伍规律、发现药效物质、中医方剂-证候关联机制等方面均有成功的实践应用[34-35]。特别是通过寒、热证候生物分子网络的构建,发现寒热方剂对寒热证患者的治疗作用的生物学基础在于逆转神经内分泌免疫分子介导的能量代谢、免疫应答网络失衡,即调控集体物质流-能量流-信息转换流(代谢)平衡[28],为揭示寒热证候内在机制提供了重要依据,也为寒热药性的研究提供了有力的参考和技术基础。
然而,药物的寒热属性研究不同于一般的病、证、方剂研究,具有其特殊性。首先,寒热药性的概念作为大尺度概念,具有高度概括性和抽象性,在临床上与证对应,而不局限于某个病种,也不针对某种特殊的体质,这导致了临床试验和动物实验研究设计的难度。同时,脱离了“疾病”概念的单纯证候网络也是难以构建的,因而从药-证网络对应关系角度来解析药性机制难以实现;而局限于某种疾病来对药性进行研究,又难以得出具有普适性的结论。其次,寒与热在理论中具有对立统一的哲学关系,这一关系投射到分子网络中,造成二者紧密关联、难以区分的结果,本项目组依托前一个自然科学基金项目,全面收集文献数据,根据所选典型寒、热性药物的成分所对应的活性靶蛋白,构建了典型寒、热性中药的药理网络,并且进行了网络分析,结果表明寒性药物和热性药物共享大部分靶标分子,仅有相对很小部分特异性分子靶标,表明单纯依据文献数据,没有具体的寒、热药物作用的方向性和强度信息,很难区分药物的寒、热属性。
因而,寒性药物和热性药物具有传统意义上“相反”的生物学效应,却又具有绝大部分共同的分子靶标,这一现象提示,在寒、热性药物的药理网络中加入药物的作用方向和作用强度信息,构建定性定量的矢量性药理网络,是以网络药理学技术判定药物寒热属性分类的研究的关键步骤,而近年来广泛应用的“组学”技术正可以为这一关键步骤提供技术方法。
代谢组学(metabonomics)是20 世纪90 年代中期发展起来的一门新兴学科,是一种研究生物体系中代谢物组的技术和方法,强调把生物体作为一个完整系统来研究,通过测定代谢物组成变化,来认识和反映生物体代谢网络在疾病和药物作用下的变化规律。代谢组学能用反映整体的代谢物图直接刻画出动态情况下的生理和生化状态及变化过程[36],与中医学的整体观、动态观一致,适于复杂的中医药系统研究[37-38]。蛋白质组学(蛋白芯片)[39]技术的研究对象是蛋白质,其原理是对固相载体进行特殊的化学处理,再将已知的蛋白分子产物固定其上,根据这些生物分子的特性,捕获能与之特异性结合的待测蛋白,可为获得重要生命信息(如某蛋白组分在体内表达水平生物学功能、与其他分子的相互调控关系等)提供有力的技术支持,且具有高通量的验证能力,可以定量研究。有效运用代谢组学与蛋白质组学检测技术,从整体、动态角度评价机体在特定药物干预下的状态,定性定量提取网络靶标扰动的方向、强度信息,可以为构建寒、热性药物的矢量药理网络提供关键信息。
4.3 多学科背景下的药物寒热属性分类模型构建 通过矢量药理网络分析方法发现寒、热性药物的生物效应差异后,还需要对这些高维度的复杂数据进行处理,构建能够直接应用的、具有实用性的模型工具,使研究成果便于应用推广,才能达到应用模型厘清药性混淆品种的寒热属性、甚至将药性理论扩展应用于其他种类药物而扩展中药学资源的目标。
模式识别属于人工智能范畴,发展于20世纪50年代初期,是一个涉及多领域的交叉学科,包括统计学、计算机科学、信号处理、心理学和生理学等等,已广泛应用于自然科学和社会科学的各个领域[40]。其研究内容主要集中在2个方面:生物体是如何感知对象的,以及如何用计算机实现给定任务下的模式识别的理论和方法。模式识别问题是面向多维数据的、按照数据表达的特征将其分类的理论[41],通过对具体事物进行观测得到的有时间和空间分布的信息,模式所属的类别或同一类模式的总体称为模式类(或简称为类)。“模式识别”是在某些一定量度或观测基础上把待测模式分到各自的模式类中去,其技术在医药领域已经有过诸多成功应用的范例。
模式识别中公认最好4种的分类方法包括模板匹配法、统计模式识别、句法或结构模式识别和神经网络[42-43]。基于现代生物信息学证据的中药寒热属性模式识别过程属于从中药的现代生物信息学研究范式空间(包括生物活性靶蛋白、生物活性通道等参数)向其传统药性研究范式空间(寒热属性)的映射,其本质上属于对事物或现象的不同认识角度之间的映射。因而,选择模式识别技术,对于复杂的数百维生物学效应参数进行处理,建立算法,建立这些参数与寒热属性范式空间之间的映射,是使基于矢量药理网络分类中药寒热属性的研究成果得到更大限度便捷性、实用性与可推广性的优化选择。
5 小结
综上,药物寒热属性是作为药物的特征成分作用于机体的共性靶标而产生的生物效应的高度概括,寒与热具有对立统一的特征规律,共享大部分生物靶标而生物效应呈现相反的方向;这种性能特点,可以通过定性定量的矢量药理网络分析来进行区分,并应用现代人工智能技术构建相关模型,达到应用生物效应参数识别药物寒热属性的目的,从而厘清药性混淆品种的寒热属性,有望为药物寒热属性的判定提供科学方法,也为拓展中药新资源提供策略;同时也将丰富中药理论,推进药性理论应用范畴和现代化进程。
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A cold/heat property classification strategy based on
bio-effects of herbal medicines
JIANG Miao, LV Ai-ping
(Institute of Basic Research In Clinical Medicine, China Academy of Traditional Chinese Medicine, Beijing 100700, China)
要想学好英语,必须多背、多记单词,需得下一番苦功夫,才能更好地攀登英语高峰。可是,笔者发现,有一些学生,即使他们已经记住了大量的英语单词,但在平时的口述、造句和作文时,仍然会出现典型的中国式英语。举个简单的例子,翻译“请你给我翻译这个句子”时,有的学生每个单词都写对了,却翻译成了“Please you give me translate this sentence.”再如,翻译“你要努力工作”,变成了“You will work hard.”这实际上反映了部分学生语法知识的欠缺,对英语简单句的五种基本句型没有能够灵活地掌握,而且学生在翻译中受到了中文的干扰,没有能够用英语去思维。
要想学好五种基本句型,我们首先要知道,英语的用法说到底,难点、重点都是动词的用法,动词在英语中含义丰富,变化最多,并且搭配能力最强。英语简单句的五种基本句型(Basic Sentence Pattem),可简化为S+V,S+V+DO,S+V+IO+DO,S+V+P,S+V+DO+OC(S主语,V动词、IO间接宾语、DO直接宾语、OC宾语补足语、P表语)。任何一个复杂的句子,最后都可以拆分成这五种简单句型。这五种基本句型,可以说是学生学习时由熟悉简单句型通向理解英语句型的桥梁。五种基本句型在高中的语法,如定语从句、名词性从句和非谓语动词这三大类语法学习中发挥着重要作用,必须完全掌握才有可能学好英语。
在语法方面,如果在语法学习中,学生没有从句子结构来分析语法,哪怕掌握了所有的语法理论,在做题时,也会碰到各式各样的问题。从基本句型的结构可以发现,动词在句子中至关重要。在分析句子到底属于基本句型中哪一种时,学生的思考也是有一定规律可言的。比如,当V作为不及物动词的时候,如果有S出现,那么,S+V就构成了一个完整的句子,如“They talked for half an hour.”当V作为及物动词出现时,有无宾语出现就成为判定句子是否完整的依据,这个时候,可能有三种情况出现:第一,动词只能接一个宾语,句型可表达为S+V+DO。简单举例:He has refused to help them.第二,动词要接直接与间接宾语时,句型表达为S+V+IO+DO。例如:My parents bought me a new bike.这个句型中的及物动词要跟两个宾语,间接和直接宾语,一个指人,一个指物。如果要把间接宾语放在直接宾语的前面,其中要加上适当的介词。上面的一句话也可以写成:My parents bought a new bike for me.常见的可接双宾语的有bring,pass,tell,show,give,send offer等。第三,当动词是make等后面接宾语与宾语补足语时,句型只能是S+V+DO+OC才能完整。比如:They appointed him manager.可接复合宾语的动词有allow,have,find,help,force,persuade,elect等。
不仅在简单句中,在定语从句、名词性从句、状语从句等其它从句中,也必须先满足基本句型条件,再确定要用哪类连接词。比如在定句从句中,如果缺少主语、表语或宾语,就选用关系代词that,which,who等补全从句;如果从句的句型是完整的,就选择关系副词when,why,where等;在名词性从句中,如果是陈述句,就用that等;He said that he could finish his homework before supper.如果是一般疑问句,就用whether等;I worry about whether I hurt her feelings.如果是特殊疑问句,就可以选用when,where等。另外,在实际运用中,在状语从句、倒装句型、特殊句型中,五种简单句的基本句型结构也担当着重要角色。
中图分类号:F407.82文献标识码:B 文章编号:1009-9166(2008)33(c)-0043-02
目前,对检测食品中兽药残留的方法有很多:微生物学检测法、免疫分析法、色谱法,还有新近研发的生物传感器、纳米材料、生物芯片等技术。微生物检测法是测定抗生素残留的经典方法,具有前处理简单、经济、批量大等优点,但精确度、准确度和特异性不高,缺乏灵敏度。本文就近两年将液相色谱-质谱联用技术(LC/US)应用于动物源性食品中几种常见兽药残留的检测方法做一个综述。
一、对动物性食品中抗生素残留的测定
(一)、硝基呋喃类
硝基呋喃类药物主要包括呋喃唑酮、呋喃它酮、呋喃西林和呋喃妥因.硝基呋喃类药物对光敏感,代谢快,母体化合物在动物体及其产品中很快就降至检出限以下,但其代谢物以蛋白结合物的形式在体内可残留较长时间。显然,检测硝基呋喃类药物母体化合物已不能反映真实的用药情况。目前,各国均将硝基呋喃代谢物作为指示硝基呋喃类药物残留的标示物。研究动物组织中4种硝基呋喃类代谢产物AOZ、AMOZ、SEM和AHD的自动固相萃取HPLC-MS分析方法,以2-氯苯甲醛和2-硝基苯甲醛作为衍生化试剂。色谱柱:Intersil ODS,150mm×4.6mm,5μm(GLScience Japan);以乙腈-0.1%甲酸为流动相,采用梯度洗脱。流速:0.6mL/min,进样量:30μL。离子化模式:正离子API-ES。采用两种不同衍生化试剂硝基呋喃代谢产物选择离子(SIM),对于2-氯苯甲醛衍生物AOZ、AMOZ、SEM和AHD的同位素离子分别为:m/z225∶227:m/z324∶326:m/z198∶200:m/z238∶240。对于2-硝基本甲醛衍生化物AOZ、AMOZ、SEM、AHD的选择离子分别为:m/z 335、m/z 236、m/z 209、m/z 249。回收率为85%~90%:检出限可达0.5μg/kg。采用硫酸锌和亚铁氰化钾脱蛋白,电喷雾电离正离子方式(ESI+)、多反应监测(MRU)方式成功测定了奶粉中的硝基呋喃代谢物。流动相A为乙腈,B为0.1%甲酸(含0.5mmol/L醋酸铵),梯度洗脱:流速0.2mL/min,柱温30℃。4种代谢物内标法回收率在89.5%~110.3%之间。方法检出限(3倍S/N)AMOZ、AOZ为0.05μg/kg,SEM、AHD为0.1μg/kg,优于欧盟的要求[1]。采用高效液相色谱―电喷雾多级质谱(LC/MSn)同时快速、准确测定蜂蜜中呋喃西林、呋喃唑酮、呋喃它酮和呋喃妥英4种硝基呋喃类抗生素代谢物。硝基呋喃类代谢物在酸性条件―F经过邻硝基苯甲醛衍生化,液相萃取后经色谱分离。色谱柱:ZORBAX 80A Extend C18150 mm×2.1mm,5μm(Agilent)。流动相:甲醇(B)和超纯水(A),采用梯度洗脱。进样量:20μL:流速:0.2mL/min。质谱仪采用电喷雾正离子(ESI+)检测模式,扫描模式为二级质谱。加标样品平均回收率达到64%-79%,定量下限(LOQ)为0.1-1μg/kg,检测限(LOD)达到0.05-0.5μg/kg[2]。PPMulder等报道用液相色谱-串联质谱(LCMS/HS)确证定量检测禽肉及肝组织中的3,5-二硝基水杨酸肼(3,5-dinitrosalicylic acid hydrazide,DSH)代谢物。经酸性衍生化为NPDSH和NPHBH,乙酸乙酯提取,采用电喷雾负离子检测模式进行测定。NPDSH和NPHBH的[M-H]为m/z374,NPDSH的碎片离子为m/z182和226,而NPHBH的碎片离子为m/z 183。肌肉和肝组织中的检出限分别为0.04mg/kg,0.025 mg/kg,定量限分别为0.10mg/kg,0.05mg/kg[3]。
(二)、喳诺酮类
喹诺酮类(Quinolones,QNs)是1,4-二氢-4-吡啶酮-3羧酸衍生物的抗茵药,4-吡啶酮-3-羧酸是共同的功能基团,对细菌DNA螺旋酶具有选择性抑制作用。其中氟喹诺酮类(Fluoroquinolo-ne, FQs)是近十多年来研究最多、发展最快的一类合成抗菌药。由于不合理用药和滥用药的情况发生,因此,氟喹诺酮类药物残留问题越来越引起人们的重视。LC-MS法检测灵敏度高,能方便地对微量兽药残留组分进行检测,同时能对兽药残留组分进行结构确证,是目前检测食品中FQs残留确证检测的最佳方法之一。研究建立了水产品(鳗鱼、虾、鱼肉)中3种氟喹诺酮类抗菌素(PQs)残留量的LC-ESI-MS/US液相串联质谱测定方法。测定的3种氟喹诺酮类抗菌素:恩诺沙星ENRO、单诺沙星DANO、沙拉沙星SARA。色谱柱:LichroCART(r),Pu-rospher(r)STAR RP-18e,125×2mm,5μm:流动相:乙腈(A)和0.1%甲酸溶液(B),梯度洗脱。流速:0.2mL/min:柱温:30℃:进样量:10μL。质谱条件:扫描方式:多反应监测(HRM),正离子。3种氟喹诺酮抗菌素标准在1.0ng/mL-200ng/mL范围内具有良好的线性。样品检测限(LOD)0.5-2.9μg/kg,定量检测限(LOQ)分别为:1.8(ENRO)、8.2(DANO)、2.4(DIF)μg/kg,这种测定方法可作为原鳗、烤鳗、虾肉、鱼肉等样品的定量检测和确证方法,符合国外对氟喹诺酮类抗菌素残留的最大允许限量(HRL)要求[4]。
(三)、氯霉素类
氯霉素(Chloramphenico,lCAP)是一种广谱抗生素,能抑制细菌蛋白质的形成。动物源食品中氯霉素残留对人类的健康构成直接或潜在的威胁,特别是氯霉素导致人类再生障碍性贫血。用液相色谱-大气压光电离质谱(LC-APPI-MS)开发出测定鱼肉中氯霉素的方法。样品用乙酸乙酯萃取并挥发至干,然后用乙腈和正己烷萃取。分离柱采用ZorbaxEclipseXDB C18150×3 mm, 5μm,10mmol/L醋酸铵水溶液-甲醇为流动相:掺杂剂:丙酮,0.05mL/min:梯度洗脱:柱温:40℃:进样量:20μ:l流速:0.5mL/min。选择离子监测(SIM):m/z321 [M-H]-。对于加入量为0.1-2ng/g的样品,小鲱肉和比目鱼肉中氯霉素的平均回收率分别为89.3%-102.5%和87.46-94.8%。LOD为0.07ng/ml。小鲱肉和比目鱼肉中氯霉素残留的检测极限(信噪比=3)分别为0.27ng/g和0.10ng/g。采用电喷雾电离源(ESI),负离子模式采集,选取m/z:321/152为监测离子对测定对虾中氯霉素残留。用乙酸乙酯提取。C18Inertsil 5ODS-2色谱柱(5μm,2.1mm×50mm,Meta ChemTechnolegies Inc.):甲醇为流动相,流速为300μL/min,进样量为20μL。该方法线性范围为0.28~28μg/L,相关系数r=0.99991。定量检测下限0.07μg/kg。牛英娟等建立了液相色谱/电喷雾离子阱(Q-Trap)质谱测定虾中氯霉素残留的分析方法。色谱柱:InertsilODS-3柱(2.1mm×15cm,5μm)。流动相:乙腈0.01mol/L乙酸铵水溶液,梯度洗脱。流速0.5mL/min,进样量5μL:柱40℃:检测波长278nm。MS条件:电离方式(-)API-ES,选择离子模式,对m/z321进行MS2检测。浓度为0.1~20μg/L的线性相关性系数为0.99953:浓度为20~1000μg/L的线性相关性系数为0.99803,回收率均在70%~116%范围内。岳振峰等以m/z321.0为母离子,m/z152.1、257.0和194.1为子离子,采用多反应监测(HRM)负离子模式对鸡肉组织中的氯霉素残留进行检测。采用微量化前处理方法。色谱柱:BDS C18,2.1×150mm,3.5μm:进样量:30μL:柱温:30℃:流速:300μL/min:流动相:乙腈-水(V/V10:90),梯度洗脱。方法的检出限为0.010μg/kg(S/N≥3),定量下限为0.10μg/kg,线性范围为0.100~1.00μg/L,加标回收率为74.3%~84.0%。氯霉素类抗生素除代表药氯霉素外,还有甲砜霉素和氟甲砜霉素。同时建立了鸡肉中氯霉素、甲砜霉素和氟甲砜霉素三种氯霉素类抗生素残留的高效液相色谱-电喷雾电离三重四极杆质谱测定法。色谱柱:XDB C18柱(150 mm×2.1 mm .id.,3.5μm):进样量: 30μL:柱温:30℃:流动相:乙腈-水,流速:300μL/min,梯度洗脱。该方法采用多反应监测(MRU)负离子模式,氯霉素、甲砜霉素和氟甲砜霉素的定性分别采用m/z152.1和257.0,m/z185.1和290.1,m/z185.1和336.1,定量离子分别为m/z321.0/152.1,354.0/185.1和356.1/336.1。方法的检出限为0.010μg/kg,测定低限为0.100μg/kg,线性范围为0.050-1.00ug/L,加标回收率为69.0%-92.8%。
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(四)、β-内酰胺类
β-内酰胺类抗生素主要包括两类热不稳定的化合物:青霉素和头孢菌素。在兽医临床上,最为常用的β-内酰胺类抗生素包括青霉素G钾、青霉素G钠、氨苄青霉索、盐酸普鲁卡因青霉素、阿莫西林、头孢唑啉、头孢氨苄、硫霉素等。利用电喷雾四极杆串联-离子肼质谱测定牛奶中β-内酰胺类抗生素的残留量。该方法可检测5种p―内酰胺类抗生素(氨苄青霉素、阿莫西林、青霉素G、青霉素V和邻氯青霉素)和2种头孢菌素(头孢匹林和头孢噻呋)。样品用乙腈提取。用水/甲醇(含1%乙酸)梯度洗脱。氨苄青霉素、阿莫西林、头孢匹林和头孢噻呋用质子加合物[M+H]+进行定量,而青霉素G、青霉素V和邻氯青霉素则用钠离子加合物[M+Na]+进行定量分析。该方法可检测出美国FDA所规定的牛奶中允许检出量5ng/ml和安全使用量2.5ng/mL。最低检测限(信噪比=10)为0.2ng/mL(氨苄青霉素),0.4ng/mL(头孢噻呋),0.8ng/mL(头孢匹林),1ng/mL(阿莫西林和青霉素G),2ng/mL(青霉素V和邻氯青霉素)。利用弥散固相萃取柱(spersive-SPE)采用液质联用技术测定牛组织中β-内酰胺类抗生素的残留。弥散型萃取柱与传统的萃取小柱相比,操作简单,绝对回收率高。所检测的10种β-内酰胺类抗生素有:脱乙酰基头孢匹林、头孢匹林、阿莫西林、头孢噻呋DCCD、氨苄青霉素、头孢唑林、青霉素G钠、苯唑青霉素、氯唑西林、萘夫西林和双氯西林。除了头孢噻呋DCCD回收率为58%之外,其余平均回收率≥70%。
结语:LC-MS对简单样品可进行分析前净化并具有几乎通用的多残留分析能力,用于对初级监测呈阳性反应的样品进行在线确证,其优势明显。液质联用系统是残留分析理想的检测手段。对于需要高灵敏度、宽适用范围、复杂基质的多残留快速筛选工作而言,液质联用无疑是首选的最佳检测手段。
作者单位:东北农业大学
参考文献:
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[2]蒋原,丁涛,沈崇钰等.液相色谱-电喷雾质谱联用检测蜂蜜中四种硝基呋喃类代谢物[J].畜牧与兽医.2005.37(3):12―15
[中图分类号]Q813.1[文献标识码]A[文章编号]1008-6455(2010)03-0341-04
Effects of alcohol extractant from self-made traditional Chinese drug on expressions of typeⅠcollagen, matrix metalloproteinase 1 and vascular endothelial growth factor in keloid-derived fibroblasts
ZHAO Qing-li,MENG Ru-song,YANG Qing-qi,CAI Rui-kang
(Department of Dermatology,Air Force General Hospital of Chinese PLA,Beijing 100036,China)
Abstract:ObjectiveTo study the effects of the alcohol extractant from the self-made traditional Chinese drug on the expressions of typeⅠcollagen, matrix metalloproteinase 1 and vascular endothelial growth factor in keloid-derived fibroblasts(KFB).MethodsThe alcohol extractant from the self-made traditional Chinese drug at concentration of 500μg/ml was added to the cultured KFB. Immunohistochemistry was applied to detect the expressions of typeⅠcollagen, matrix metallo- proteinases 1 and vascular endothelial growth factor in KFB.ResultsAfter the extractant from drug taking action, the expression of type collagenⅠwas suppressed, the expression of MMP-1 was enhanced while the expression of VEGF was increased or decreased.ConclusionsThe self-made traditional Chinese drug may produce therapeutic effects by influencing the synthesis of typeⅠcollagen, MMP-1 and VEGF.
Key words:keloid, traditional Chinese drug; fibroblast, typeⅠcollagen; matrix metalloproteinase 1;vascular endothelial growth factor
瘢痕疙瘩(Keloid, K)的组织病理学特征为真皮中胶原纤维致密增生、排列紊乱。研究表明,K形成与胶原蛋白的合成与降解失衡有关;K组织中的微血管状况影响着K的发生、发展及转归。Ⅰ型胶原蛋白是K胶原组织中的主要成分,基质金属蛋白酶1(Matrix Metalloproteinases 1, MMP-1)是降解Ⅰ型胶原蛋白的关键酶。血管内皮细胞生长因子(Vascular Endothelial Growth Factor, VEGF)为血管内皮细胞特异性丝裂原,在血管的形成、发育、分化等方面发挥着重要作用。本研究检测自制中药醇提物对K成纤维细胞Ⅰ型胶原蛋白、MMP-1及VEGF表达的影响,其目的是探讨药物的作用机制,为K临床治疗提供实验依据。
1材料和方法
1.1 材料:自制中药由全蝎、蚤休、丹参、生乳香、浙贝母、生甘草组成。体外培养的人K成纤维细胞(Keloid Fibroblasts, KFB)6株、人正常皮肤成纤维细胞(Normal Fibroblasts, NFB)3株由中国医学科学院整形外科医院王春梅教授赠送。主要试剂及仪器包括兔抗人Ⅰ型胶原蛋白、MMP-1、VEGF多克隆抗体(武汉博士德公司)、二步法免疫组化检测试剂(北京中杉金桥生物技术有限公司)、DMEM、新鲜小牛血清、正常羊血清、正常兔血清。
1.2 实验方法
1.2.1 药物制备:90g自制中药粉碎为细粉,加8倍量75%乙醇回流提取,滤过,浓缩,用乙醇溶解为100ml,密闭冷藏。量取适量的自制中药醇提物水浴蒸干,加二甲基亚砜及PBS溶解,微孔滤膜滤过除菌,用细胞培养液(含DMEM、新鲜小牛血清、青霉素、链霉素)稀释成实验浓度。
1.2.2 细胞培养及免疫细胞化学染色:根据增殖实验结果,选择对成纤维细胞增殖无显著抑制作用的药物浓度(500 μg/ml)。KFB、NFB传代3~7代,加0.25%胰蛋白酶消化,制成1.5×105/ml细胞悬液,以2ml/孔(3×105细胞/孔)加入内含消毒盖玻片的6孔板中,培养箱中孵育48h。吸除原培养液,中药组加自制中药醇提物培养液2ml于KFB孔中,阴性对照组加单纯培养液2ml于KFB孔及NFB孔中,继续孵育48h。取出盖玻片,冷丙酮固定,1:15正常羊血清作用30min,分别滴加兔抗人Ⅰ型胶原蛋白(1:50)、MMP-1(1:100)、VEGF(1:50)多克隆抗体,同时设PBS对照及正常兔血清对照。4oC湿盒中过夜,复温,滴加通用型IgG(Fab段)-HRP多聚体,37℃作用30min,DAB显色,复染,脱水,封片。取硬皮病、恶性黑素细胞瘤、子宫内膜石蜡切片各1份,分别进行Ⅰ型胶原蛋白、MMP-1、VEGF免疫组化染色,以此设为阳性对照。
1.2.3 结果判定:显微镜下观察到Ⅰ型胶原蛋白、MMP-1、VEGF阳性表达呈棕褐色,细胞浆和/或细胞核内含棕褐色颗粒的细胞为阳性细胞。随机计数5个高倍镜视野(×400)中细胞总数及阳性细胞数,并换算成阳性细胞百分计数。
1.3 统计学分析:将所有资料输入数据库,采用SPSS 13.0软件进行统计学处理,检测指标用x±s表示,统计分析方法为t检验。P
2结果
硬皮病真皮网状层可见Ⅰ型胶原蛋白呈片状棕褐色着色。恶性黑色素瘤胞浆、核质中见MMP-1呈颗粒状棕褐色着色。子宫内膜血管内皮细胞胞浆内见VEGF呈弥漫性棕褐色着色。PBS对照及正常兔血清对照均未见棕褐色着色。
2.1成纤维细胞Ⅰ型胶原蛋白表达:阴性对照组KFB(图1)、NFB及中药组KFB(图2)均见胞核核膜上呈线状及核质中呈核仁样分布的较多Ⅰ型胶原蛋白阳性颗粒。阴性对照组KFB胞浆中见大量散在分布的阳性颗粒,阴性对照组NFB及中药组KFB胞浆中仅见少数散在的阳性颗粒。胞浆中阳性颗粒的表达强度为:阴性对照组KFB>中药组KFB≌阴性对照组NFB。阳性细胞百分计数在阴性对照组KFB与NFB间、阴性对照组与中药组KFB间比较,差异均无统计学意义(P>0.05)(表1)。
2.2 成纤维细胞MMP-1表达:三组MMP-1阳性表达均以胞核为主。阴性对照组KFB(图3)多数胞核呈阴性反应,少数胞核中见阳性细颗粒、粗颗粒排列于核周或/及散在分布于核质中;阴性对照组NFB及中药组KFB(图4)多数胞核呈阳性反应,阳性颗粒粗大甚至呈团块状,散在分布于核质中或聚集于核质的一侧。阴性对照组KFB胞浆中阳性颗粒少见,阴性对照组NFB及中药组KFB胞浆中均见少数散在分布的阳性颗粒。阳性颗粒的表达强度为:中药组KFB≌阴性对照组NFB>阴性对照组KFB。阴性对照组KFB的阳性细胞百分计数低于阴性对照组NFB,差异有统计学意义(P0.05) (表1)。 2.3 成纤维细胞VEGF的表达:阴性对照组KFB(图5)、NFB多数胞核、胞浆中均见VEGF阳性颗粒,呈细颗粒、粗颗粒状散在分布于核质中或/及胞浆中,以胞核为主。中药组KFB(图6A 6B)部分细胞阳性表达减弱,表现为胞核中少数散在的核仁样颗粒,胞浆中呈阴性反应或仅见少数散在的阳性细颗粒;部分细胞阳性表达增强,表现为胞浆中大量散在分布的阳性粗颗粒,或大量阳性细颗粒聚集于核周。阳性颗粒的表达强度为:中药组KFB表达增强区>阴性对照组KFB≌阴性对照组NFB>中药组KFB表达减弱区。中药组KFB的阳性细胞百分计数低于阴性对照组KFB,差异有统计学意义(P0.05)(表1)。
3讨论
K组织中Ⅰ、Ⅲ型胶原蛋白的含量明显增加,尤以Ⅰ型胶原为甚。Ⅰ型胶原蛋白的合成受诸多因素影响,直接检测体外培养的KFBⅠ型胶原蛋白的表达可以避免许多内在因素的干扰,显现KFB本身所固有的特性。为了能准确地判定自制中药醇提物对成纤维细胞合成Ⅰ型胶原蛋白的影响,避免药物抑制细胞增殖的干预,本研究选择对成纤维细胞增殖无显著抑制作用的药物浓度。我们的结果表明,KFB合成Ⅰ型胶原蛋白增加,表现为胞浆中有大量的阳性颗粒;自制中药醇提物可抑制KFB合成Ⅰ型胶原蛋白,表现为胞浆中阳性颗粒明显减少。然而,阳性细胞百分计数分析并未显示阴性对照组KFB与NFB间、阴性对照组与中药组KFB间统计学意义上的差异,我们认为这可能与三组成纤维细胞胞核上阳性表达无数量上的差异有关。
近年来,胶原蛋白合成与降解间的失衡在K形成中的作用引起国内外学者的重视。关于K组织细胞中MMP家族的检测与干预已成为当今研究的热点课题。MMP家族是一组蛋白水解酶类,它们对细胞外基质具有广泛的降解作用。MMP-1为其家族成员之一,它可以在Ⅰ型前胶原α1、α2链的特殊位点降解胶原,使其成为1/4~3/4片段。在创伤修复中MMP-1可表达于真皮成纤维细胞上,以参与肉芽组织的形成和清除以及瘢痕的消退[1]。国内有学者对K病理切片进行MMP-1免疫组化染色,结果显示K组织中MMP-1表达较正常皮肤显著增加[2]。鉴于成纤维细胞、巨噬细胞、上皮细胞等多种细胞均可产生MMP-1,我们认为检测K组织中MMP-1的表达并不能反映出成纤维细胞合成MMP-1的实际状况。本研究的MMP-1定性、定量分析结果显示,体外培养的KFB与NFB比较,其MMP-1表达显著降低,此结果与Arakawa等[3]、Uchida等[4]结论相符,提示KFB自身存在着MMP-1转录及/或翻译水平的异常,致使KFB胞核、胞浆中MMP-1蛋白减少。在我们的临床疗效观察中发现,自制中药软膏可使K萎缩、变平、退化(待发表)。本研究显示自制中药醇提物可使KFB中MMP-1蛋白增多,这表明本药物可能通过促进KFB合成MMP-1、以降解致密增生的胶原纤维,从而达到促使K消退的治疗效果。
关于K微血管状况在K发生、发展、转归中的作用已成为近年来学术界争论的焦点之一。部分学者强调,瘢痕组织血管生成过多、血供丰富支撑着瘢痕的过度增生。另有学者认为,瘢痕组织供血不足、组织缺氧诱发K;瘢痕内血管通路的建立、正常微循环的形成对瘢痕的退化有促进作用[5-6]。新近的研究表明,K部位不同,组织内微血管状况亦不同;浸润部微血管数量增加,老化部微血管数量减少[7]。多数文献支持K组织中VEGF表达增高[7-10],其主要分布或真皮成纤维细胞上[7-8,10],或表皮角质形成细胞中[9];VEGF表达K浸润部>K周边正常皮肤≌K增生部>K老化部≌正常人皮肤[10]。由此可见,对于临床表现复杂多样的K皮损而言,单纯地促使或抑制血管增生均欠全面,须根据K皮损的不同表现分别采取相应的治疗。本研究结果显示,在培养液中生长的KFB其VEGF表达与NFB比较无明显差异,即KFB就单个细胞而言无VEGF合成增多。我们推测以往学者检测到的KFB上VEGF高表达可能与组织中的微环境及相关因子的作用有关,或与组织中KFB增多有关。KFB在自制中药醇提物的作用下,虽与阴性对照组比较其VEGF阳性细胞百分计数显著减少,但却同时显现VEGF表达明显减弱及显著增强,即表明该药物对KFB VEGF的合成具有双向调节作用,可使部分KFB合成VEGF增多而部分KFB合成VEGF减少,这是否意味着K组织中存在着具有不同VEGF合成机制的成纤维细胞,是否意味着调动成纤维细胞的这种双向反应以促进及抑制血管增生对K的治疗更有益,尚需要进一步研究。
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前言
21世纪的中国,科技的发展非常突出,生物技术在农业种植方面的重要性也不可忽视,如生物技术中的转基因技术、现在的生物农药、组织培养技术等在农业的发展中也占有很大的突出地位。生物技术在农业种植的过程中,保护了土壤的肥沃程度,节约了一定的资源,在一定意义上促进了生态保护的作用,并且,生物技术在农业种植的过程中,提高了农产品的产量,保证了农产品的高效增收和质量,增加了农民的收入,带动了现代农业的发展,一定程度上也带动了农村经济的发展。
1发现农业生物技术的重要性
随着科技的不断发展,生物技术在农业中也越来越重要,作为第三产业,自身具有产量高,投资小等特点。我国是一个农业大国,对农业的需求非常大,并且我国也是世界上人口最多的国家,这就意味着对农产品的需求也很大,我国的耕地面积大,这样就要保证农产品的质量,产量,以及田地自身的状况,利用生物技术可以在节约资源,保护环境的情况下,保证农产品的质量,产量,土壤肥沃,生物技术是一种可持续发展技术。在农业种植的过程中,会出现种种问题,如病虫害多,需要用农药去除病虫害。在用传统的农药过程中,化学因素很多,不仅会造成对环境的污染,降低土壤的肥力,降低农作物的产量,而且不能从根部去除病虫害,只能局部除害,局限性大,而生物药物,是利用生物的新陈代谢等来去除病虫害的,不仅减小了对农药的使用,可以保护环境,提高农作物产量,而且还可以从根部去除病虫害,不会在使病虫害复发。大力发展生物技术在农业种植中的应用,可满足我国人民的需求,带动我国现代农业的发展,提高农民的收入,加快经济的发展。
2生物技术在农业种植中的应用
2.1抗病虫。在农业种植的过程中,有时候农作物的产量并没有像人们预期的那样高,在这一过程中,往往是因为大量的病虫害侵害农作物,粮食的产量因农作物侵害造成的损失占有大约六分之一,导致农作物的产量急剧减少,人们往往采用化学药剂进行灭虫,这样不仅不能对病虫害完全消灭,而且对农作物自身也具有不良的影响,影响农作物产量,利用生物技术配制的生物药物,可以将病虫害完全消除,提高农作物的产量。2.2抗寒。在寒冷的冬季,有些植物往往熬不过冬季便已死亡,特别是在东北这种超冷的地区,大部分植物都过不完冬季都已死亡。种种迹象表明在寒冷的冬季大部分植物的抗寒性较差,而利用生物技术,可以产生抗寒能力的转基因作物,可使在寒冷的冬季,提高农作物的抗寒能力。2.3抗金属。越来越多的人挖煤矿,挖铁矿,采各种各样的矿类,造成环境污染严重,空气污染严重,水污染严重,土壤破坏严重等问题,而且采各种各样的矿类会造成金属污染,大量的重金属会造成各种环境问题加剧。重金属的污染,会破坏土壤的肥力,导致农作物植株矮小,生长周期不正常,导致生长周期比其他植物生长周期长,从而导致土壤肥力下降,从而降低农作物的产量,并且重金属还会危害人类的健康,对人类身体健康产生不良影响巨大,利用生物技术改良农作物对重金属的抗性,可提高农作物对金属污染的抗性,促进农作物恢复正常生长。2.4促进其他技术领域的发展。生物技术的发展,不仅在农业种植方面有很大的贡献,还会促进其他技术领域的发展,如促进转基因技术的发展,转基因技术是通过一种优良的农作物基因,转移到一种与其毫无关系的农作物身上,从而提高农作物的质量和产量,推动其他技术领域的发展。2.5制作生物农药。通过利用生物技术的发展,可以制作出与传统农药完全不同的生物农药,传统的生物农药具有很大的局限性,传统的农业不能将病虫害完全的消灭,并且化学因素较多,降低土壤的肥力,破坏环境,造成对环境的污染,而生物农药则不同,生物农药不仅减少对农药的使用量,而且还能完全消灭害虫,不污染环境,不对土壤造成伤害,不会降低土壤的肥力。
3生物技术在农业种植中的推广策略
3.1加强宣传。加强生物技术在农业种植中的推广和宣传力度,可利用现代传媒技术的发展,通过微博、微信、新闻、报纸、电视等手段进行传播,让全世界更多的人了解生物技术到底是什么,有什么用,对农业种植方面有什么巨大的贡献,让生物技术引领农业的发展,只有让更多的人了解生物技术,才能更好的促进生物技术的发展,从而推动生物技术在农业种植方面的发展。3.2政府加强政策扶持。政府应该加强对农业技术推广的支持,对农民进行补贴,出台相应的惠农政策,建立培养基地,让更多的农民进行学习,使更多的人了解生物技术,这样可以保证对土地资源的合理利用,也会减少对环境的污染,促进可持续发展。建立健全技术设施保障,建立农村合作根据地,与一些生物技术公司合作,建立生态技术农业技术,提高专业人员的技能,加强培养专业人员,让专业人员带动农村人员,从而培养农村人员的专业技术技能。3.3改革创新。生物技术的发展,不能死搬硬套,要有创新意思,改革创新,与时俱进,要与当今经济的发展相适应,生物技术的发展,要适应农业的发展,要与当今农业道路相适应,只有进行了改革创新,与时俱进。才能很好的促进生物技术的发展。总结生物技术在农业种植当面具有很大的贡献,使农业得到很大的发展,提高了农作物的产量和质量,促进现代农业的发展,带动农村经济的发展,增加居民的收入,带动第三产业的发展,带动相关经济的发展,促进其他产业的发展。
参考文献
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微生物技术是在多种学科上面相互紧密交叉的一门应用学科,对环境污染修复技术方面的发展具有重要的推动作用。本文主要介绍目前常用的分子生物技术,分析分子生物技术在水、土壤、恶臭等方面的应用,明确分子生物技术在环境工程微生物修复治理工作中的重要性,为在下一步的分子生物技术的研究提供一个良好的契机,也为在环境工程的工作取得良好的效果而做好各项准备工作。
1与环境工程相关的分子微生物技术
1.1PCR核酸技术
PCR是一种利用脱氧核糖核酸半保留复制的原理,在体外扩增位于两段已知序列之间的DNA区段,从而得到大量复制的生物技术,其应用在整个行业中最为广泛。PCR技术主要分为以下三种:PCR-SSCP技术、PCR-DGGE技术以及PCR-RFLP技术。
(1)PCR-SSCP技术主要通过利用银染法以及荧光的检测技术等,对SSCP凝胶DNA谱带进行详细的分析,应用这种技术进行分析,能够简化测试的试验步骤,比较方便且精准;
(2)PCR-DGGE技术是按照一定顺序检测生命物质碱基,获得变性试剂解链不同的内容物质反映,对样本进行检测,从而达到研究目的;
(3)PCR-RFLP技术主要是利用限制性核酸内切酶的特性进行样本分析,在基因组上寻找多态性位点,从而揭示个体或群体间遗传变异或评估种间亲缘性关系的一种分子标记技术。
1.2荧光原位杂交技术
荧光原位杂交技术是目前单个细胞水平上分析微生物群落结构的常用分子生态学方法,根据目前已公布的、定位在不同分类等级的rDNA分子的特定位置,设计以rDNA为靶点的寡核苷酸探针,然后用荧光标记探针,用于原位鉴定单个细胞.目前可利用此方法,使用一整套特异的寡核苷酸探针可进行单个细胞的快速分类。
1.3基因重组技术
此技术是利用DNA体外扩增或重组技术把需要的基因或DN段从供体生物基因组中抽取分离,或通过人工合成的方法获取基因,并经过一系列的切割、加工、修饰、连接反应产生重组的DNA分子,再将其导入适合的受体细胞,从而获得基因表达的过程。
2分子生物技术的应用
工业的高速发展极大地促进了我国经济的增长。然而,工业污染已对我们正常的生活环境及个人健康造成了不可忽视的影响。分子生物技术应用对环境污染的修复和治理成为现今行业的关注热点。
2.1水处理中的应用
微生物絮凝剂是由微生物菌体内外分泌的生物大分子,并带有电荷。相关的研究表明,微生物絮凝剂对生活污水及工业废水的COD及SS的去除率可分别达到68%和91%。相比铁盐、铝盐等化学药剂,微生物絮凝剂对活性污泥所产生的絮凝作用更高效,其产生的沉淀也更易过滤,且絮凝后的残渣可生物降解,不会造成二次污染。由此可见,微生物絮凝剂具有高效、无毒的优点。
2.2土壤修复中的应用
由于土壤生物修复技术具有环境友好、成本低、可原位处理等优点,因此成为了目前的一个研究热点。有益微生物可通过自身代谢分解土壤中的有机污染,其分泌的有机酸、铁载体等物质能使重金属转变为无害的螯合态。此外,根际微生物还能协助植物生长,促进超富集植物对土壤的修复效果。通过分子生物技术筛选具有高效代谢能力的菌种,并观察分析微生物在修复过程中的群落动态变化,可进一步了解土壤生物修复的机理,建立土壤功能微生物资料库,促进土壤生物技术在实际应用中的优化。
2.3臭气处理中的应用
微生物的代谢作用可把臭气分解成硫酸盐、CO2、H2O等无害无味物质,特别适用于堆肥厂、污水处理厂、垃圾填埋场等环境卫生处理设施的臭气治理。目前常用的生物除臭工艺包括过滤除臭、滴滤除臭、曝气式除臭以及洗涤式除臭。分子生物技术已广泛用于分析臭气处理设备中微生物代谢功能及群落的变化。通过扩增除臭细菌某基因的可变区,并结合相关的分子生物技术,观察除臭生物装置中的微生物的多样性、丰度及代谢功能在不同pH、碳源或其他制约条件下的变化,可筛选出最有利的菌种。因此,分子生物技术的应用对臭气治理具有非常重要的意义。
2.4对石油降解方面进行分析研究
石油的成分复杂,包括一些对微生物有毒害的物质。因此,如何鉴定、筛选、培养具有高效降解能力的菌种成为石油污染物生物处理技术的关键。为了更好的解决石油的污染问题,需要相关研究人员在分子生物与石油污染进行深入细致的研究,并积极寻找有效可行的治理方法。分子生物技术在环境工程方面,主要具有环境治理效果好、无副作用、成本较低等优点。由于分子生物技术的众多好处,得到了各方面的广泛认可,使得这项技术在我们行业的发展上起到了重要的作用。
3结语
我国现今所面临的难题是,如何降低对环境的污染,如何能够进一步改善我们现在的生活环境。环境工程生物修复技术作为目前行业的热点,而分子生物技术俨然已成为环境工程微生物不可或缺的研究手段,这同时也在另一个层面让我们充分的认识、理解到分子生物技术在环境工程中的重要性。分子生物技术的研发与应用是我们在环境保护中的前沿阵地,我们在不断的分子生物研究中进行发掘和创新,为我们的环境工程事业做好有力的技术支持,同时也为我国在环境保护方面做出重要的贡献。
参考文献
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近年来,伴随着我国经济的快速发展,生态环境受到严重威胁。农业水污染作为我国发展面临的主要问题,受到我国专业人士的广泛关注,农业水污染来源广泛,如工业废水、生活污水以及江河湖泊的水华等。传统水污染的治理措施主要以物理和化学方法为主,虽取得一定成效但是由于自身的因素易对周围环境造成破坏且运行成本高而未能广泛使用,生物技术作为一种新型技术,可以依靠动植物和微生物作为反应器对污水进行加工处理,但是由于技术成熟性,生物技术在农业水污染治理中仍然存在很多问题有待于解决。
1对生物技术的解读
生物技术,是指人们利用现存的生物进行体内物质和能量运动原理生产出对人体及环境有益的物质。通常来说,生物技术是指利用微生物、动植物的生理活动对被污染的物质进行加工、处理和修饰,最后生产出对环境有益的物质。20世纪80年代,国际合作及发展组织就对生物技术有了明确的定义,随着生物技术科学领域的不断发展,现代生物技术作为一种新型的科学技术已经被世界广泛接受和使用,现代生物技术主用包括基因工程、酶工程以及细胞工程。经过不断地摸索和探究,人们发现利用生物的生理特征可以有效治理农业水污染,如降解能力、吸附能力,这样既可以节省成本又可以获得高水平的污水处理效果,但由于目前生物技术仍处于初级水平,并不能很好地控制生物在外界因素影响下仍能高效地进行污水净化处理,因此生物技术在农业水污染治理中仍然存在许多问题有待于进一步优化。
2生物技术治理农业水污染的现状
2.1生物技术治理农业水污染中的政府支持力度
生物技术作为一种新型污水处理技术受到世界各国的广泛重视,我国作为人口最多的国家,农业水体污染可以追溯到每位居民的饮食住行,因此加强生物技术的研究势在必行。农业水污染的主要物质有氮磷的富营养化、农药的降解、悬浮物、硫化物和重金属等,由于农业污水的有机物含量高,易造成水体腐败,对周边的农作物造成直接影响,导致农作物成熟不良、抗逆性差且易发生病害。目前水体污染引起政府的高度重视,2000多家的农药制造企业已有500多家生物农药制造企业,各级政府积极实施政策和方针,如2013年,浙江省通过建立水源地水质自动检测系统为农业水体的净化提供了有力保障。
2.2生物技术治理农业水污染中的市场使用现状
农业水污染生物技术的应用不仅是国内市场发展战略的趋势,更是世界市场农业发展的重要战略目标。我国拥有辽阔的土地面积,农业生产技术相对先进,但面临的农业水污染问题如不能尽快解决,将给我国农业发展和农业市场经济带来空前的灾难;农业水污染生物技术作为生物技术的重要研究内容,在经济全球化的背景下应加快生物技术的研究工作,加强市场与农业水污染生物技术的联系,使生物技术存在的缺陷和问题能够尽快解决。2011年,英国、法国等多个国家共同建立生物信息科技园、生物风险基金等,向全世界展示了生物技术商业化的发展趋势,随着农业水污染生物技术的推广,生物技术商业化也出现了相应的问题,如是否建立更多的生物技术商业区,如何处理农业水污染生物技术出现的问题成为世界生物学界关注的焦点。
3生物技术治理农业水污染中存在的问题及原因分析
伴随着农业水污染生物技术的应用,农业水污染的问题得到了有效解决,但是由于农业水污染生物技术仍处于初级阶段,目前还存在许多问题有待于进一步优化,
3.1生物技术治理农业水污染中存在的问题
3.1.1无法替代部分农药与分解
传统的农药主要含汞剂和砷剂为主,这类农药可以在植物体内积累,并且产生有害毒素,扰乱植物的成熟期,部分药物还含有尼古丁、生物碱、赤霉素等,这些农药在今天很难被生物技术所代替,并且由于农药的复杂性,部分微生物也无法对其进行分解。传统农药的专一性不高,因此常常会对周围的植物产生毒害作用,因此必须加强生物技术的研制工作,将遗留下来的农药进行分解,使农业水污染的情况有所改善。
3.1.2无法满足部分生物依赖的生存环境
农业水污染的主要来源是农业生产生活中产生的污染物造成的污染,如农药、化肥、粪便等,这类污染物不易被降解,久而久之就会对生态环境造成严重的破坏,水体造成严重污染,这使得部分微生物的生存造成威胁,此外,外部坏境的改变也使得微生物无法满足赖以生存的生物圈,因此,农业水污染生物技术面临着无法使部分微生物正常存活的困难,这也是生物技术发展面临的主要困难之一。
3.2生物技术治理农业水污染中存在问题的原因分析
生物技术作为一种新型生物科学技术,目前被应用到各个领域,我国作为一个农业大国,在农业水污染生物技术方面尚未成熟,主要原因有:
(1)起步时间晚,我国生物技术相对于其他发达国家发展缓慢。
(2)内容缺乏,目前生物技术主要以水生藻类、微生物为主,这类生物易被环境干扰。
(3)缺乏合理的规划,在农业水污染控制方面以治理为主,忽视了预防的重要性。农业水污染问题关系到每位居民,在经济快速发展的时代里,我们应该珍惜我们的家园,爱护我们的环境。
4结语
随着经济的发展、资源的浪费,农业水污染成为世界人民关注的热点话题,本文首先分析了当前农业水污染生物技术的现状,接着从生物技术的替代与分解、生存环境和规划问题三个方面,探究了农业水污染生物技术在实际应用中存在的问题,最后理性的对全文进行总结。
[参考文献]
中图分类号:G633.91 文献标识码:A
1现代生物技术教育的作用
1.1开拓学生的视野
由于现代生物技术的学习内容会涉及到众多现代生物技术的理论研究成果,尤其是基础理论,所以会一定程度上开拓学生的生物学视野。例如学习胚胎工程一定会涉及和卵子细胞的发生过程和激素调节、受精作用机制、胚胎发育过程等;学习克隆技术就一定会涉及细胞的全能性、分化与脱分化机制、细胞的核与质相互作用等原理。如此种种原理的学习,除了会增加学生的生物学知识,还会启发其进一步思考生物学未来发展方向,提高其创新思维,开拓其视野。
1.2增强科技意识
由于生物科学研究领域涉及面较广,包括农学、医学、环境科学等方面,所以在其研究日益加强的同时,应用科学也必将得到发展,反过来也可以从应用科学中汲取最新研究成果,为理论研究提供素材。例如,“水稻基因组计划”的实施会对新世纪农业的发展影响深远,更会很大程度上缓解全球各地都面临的粮食问题。除此之外,生物科学还对全球人口问题、资源短缺、食品健康等问题影响深远,只有通过将生物科学转化为绝对生产力,才能让生物技术彻底造福人类,促进社会进步。借助于生物教育,学生会系统了解到科技的内涵,并掌握生物科学对人类生产生活的重要性,促进学生对生物科学的热爱。
1.3提升对科技和社会发展的认识
在国家之间综合国力竞争日益激烈的今天,科技间的较量无疑是核心之争,各国争相发展本国的优势产业,其中生物技术的发展更是重中之重,甚至掀起了一股生物技术革命的热潮,是上世纪继蒸汽机和电能应用以来的重大科技变革,为世界发展史翻开了崭新的一页。在人类认识世界和改造世界的过程中,生物技术已被应用于资源短缺、环境污染、人口增加、生态破坏等各个重大问题的解决中。在此过程中,生物技术不断得到发展,粮食问题得到解决、人们的健康状况得以改善、生活质量得以提高,传统产业的种种弊端得以转变,更大大促进了经济的增长。展望未来,新世纪生物技术必将成为国民经济发展中的重要推动力,更能有效促进我国可持续发展战略的实施,并与信息技术一同成为经济发展的支柱,在新世纪高新技术领域中占有重要地位。对于高中生物教育而言,学生们对现代生物技术的初步了解和进一步展望都会助于他们今后在人生道路上更好的面对挑战,增强其辩证性思维,以迅速融入社会。
2现代生物技术在高中生物课程中的内容
根据教育部制定的普通高级中学《生物课程标准》(2003年)的规定,此阶段的现代生物技术课程包含36个课时,内容必须涉及到基因工程、克隆技术、胚胎工程、生物技术的安全性和伦理问题这四部分。其中基因工程包括简述基因工程的诞生、原理、技术、应用及蛋白质工程;克隆技术包括动物的细胞培养、植物的组织培养、体细胞克隆,并举例说明细胞融合与单克隆抗体;胚胎工程包括动物胚胎发育的基本过程,胚胎工程的理论基础、应用及胚胎干细胞的移植等;最后一部分包括基因生物的安全性、生物武器对人类的威胁、生物技术中的伦理问题等。
3现代生物技术在高中生物课程中的教学建议
现代生物技术是随着社会各层面的发展而不断变化的,因此教师在教学过程中一定要持续关注最新研究成果,不断更新生物技术的最新进展,以丰富自身的知识储备,教给学生最及时科学的知识。另外除了教师的努力外,还应该培养学生自己探索的能力,教师可以引导学生查阅相关资料,可以通过报纸、杂志、网络等多种渠道探索,及时掌握现代生物技术的最新研究发现。当学生有了一定的知识储备时,教师可以组织学生开展简单的专题报告,通过口头辩论、小型研究论文等方式进行。
除此之外,在信息技术高度发达的当今社会,教师可以指导学生选择有效的网络资源进行研究,除了在日常的课堂教学中将网络搜集而来的材料整理制作成课件,以节省教学时间、提高教学效率,还可以在课外为学生提供其他自学的方式,如教会学生使用搜索引擎、关键词、相关网站等,提高学生的自主学习能力;或者教师可以就某一基因工程为专题,首先提供给学生部分网址,其次鼓励学生自己搜集有关材料,在此过程中学生不仅强化了自己的知识理解力,而且学会了新的探索方式。另外,处理课堂教学的种种方式外,还应该增加学生的实践能力。如果可以,校方可以组织学生到附近的研究单位和工厂进行实地参观生物技术的生产车间或实验室,学生可以亲自观察或体验应用过程;或者可以邀请相关的专家学者就某一专题做一次研究报告,向全体师生展示现代生物技术的最新研究成果及其发展前景。这样的实践经验远比单纯的课堂教学效率更有效、记忆更加深刻,也更能激发学生的学习兴趣和探索未知的好奇心。
4结语