发布时间:2023-10-13 15:37:22
序言:作为思想的载体和知识的探索者,写作是一种独特的艺术,我们为您准备了不同风格的14篇生物科技发展前景,期待它们能激发您的灵感。
随着人们环境意识和生态概念的不断加强,市场对生物技术、生物产品的需要明显增多,政府也更加重视生物技术的发展,环境生物科学本身也将更加成熟。
1环境生物科学在废气及大气污染治理中的应用采用生物技术控制和处理废气,将废气中的有机污染物或恶臭物质降解或转化为无害或低害类物质,从而净化空气,是一项空气污染控制的新技术。目前主要采用以下方法:
(1)生物过滤法生物滤池内部填充活性填料,废气经加压预湿后从底部进入生物滤池,气体中的无机污染物、有机污染物或恶臭物质与填料上附着生成的生物膜(微生物)接触,被生物膜吸收,最终被降解为水和二氧化碳或其它成分,处理过的气体从生物滤池的顶部排出。
(2)生物洗涤法生物洗涤法分为废气吸收和悬浮液再生两个阶段,通常由一个装有填料的洗涤器(吸收设备)和一个装有活性污泥或生物膜的生物反应器(再生反应器)构成废气从吸收设备底部进入,向上流动,与顶部喷淋向下的生物悬浮液在填料床中相互接触,经传质过程进入液相,再进入微生物细胞内或经微生物分泌的胞外酶作用分解,净化后的气体从吸收设备顶部排出。吸收了废气的生物悬浮液从再生反应池的底部进入,通入空气充氧,废气被微生物氧化利用的过程也就是悬浮液的再生过程,再生后的悬浮液再进入吸收设备进行顶部喷淋,吸收与再生两个过程反复进行。
(3)生物滴滤法生物滴滤法是在生物吸收法基础上进行的改进,集合了生物过滤法和生物吸收法两种工艺的优点,生物吸收和生物降解同时发生在一个反应装置内。滴滤池内装有填料,填料表面被生物膜覆盖。循环水不断喷洒在填料上,废气通过滴滤池时,气体的污染物被微生物降解。
2环境生物科学在水污染治理中的应用环境生物科学中利用微生物的降解作用来处理水中污染物的方法,通常被称为生化处理方法或生物降解法,以植物吸收为主来净化土壤与水体的方法有土地生物修复、生物塘和人工湿地技术等。
(1)生化处理技术由于生化反应的过程、条件和参与反应的微生物种类的不同,生化处理技术可简单地分为好氧与厌氧降解两类,两类生化反应的基本过程如下:好氧降解:有机物+氧气+好氧微生物/酶水+二氧化碳+无机养分+能量。厌氧降解:有机物+厌氧与兼氧微生物/酶降解的有机产物+无机养分+能量。
①好氧降解技术好氧降解技术包括活性污泥法和生物膜法。
A活性污泥法活性污泥法是最传统的好氧生物处理技术。活性污泥是指微生物利用废水中的有机物生长与繁殖而形成的絮凝体。
B生物膜法生物膜法是在处理污水的反应器中添加介质(填料)作为微生物附着的载体。在分解有机污染物的过程中,微生物在介质表面生长繁殖,逐步形成粘液状的膜,然后利用固着在介质表面的这种微生物膜来净化污水。
②厌氧处理技术自20世纪70年代起,就有一大批类似好氧降解的厌氧反应器被研制和开发出来,厌氧技术的应用范围已扩展到高、中、低浓度的多类有机废水和生活污水的处理,其特点是废水处理和能源回收相结合,但出水水质难以达到直接排放的要求。
⑵生物自然净化技术
①生物塘。生物塘以太阳能为初始能源,通过在塘中种植水生植物,利用植物吸收等方式带走污染物以净化水体。氧化塘中除选育合适的水生植物外,还增加了曝气,以促进水体中生物的好氧降解。
②人工湿地。人工湿地是近年来迅速发展起来的水体生物-生态修复技术,可处理化工、石油化工、纸浆、纺织印染、重金属冶炼等各类废水,也可用于雨水处理。其原理是利用自然生态系统中物理、化学和生物的三重作用来实现对污水的净化。
3环境生物科学在固体废弃物处理中的应用
利用生物技术处理固体废弃物中的城市生活垃圾和农业废弃物,主要方法是卫生填埋、堆肥和发酵沼气。
⑴卫生填埋。卫生填埋是将城市生活垃圾存积在大坑或低洼地的卫生填埋场,每天填入的垃圾压实后铺盖一层土壤,并通过科学管理来恢复地貌和维护生态平衡。
⑵堆肥。堆肥是固体基质在有效的低温条件下的发酵过程,适用于生活垃圾的处理。该技术安全性高,成本低廉。
4环境生物科学的发展前景
⑴微生物脱硫技术的开发。利用微生物脱去煤中的无机硫和有机硫,可控制燃煤中SO2等含硫气体的排放。这些微生物包括硫杆菌、氧化亚铁硫杆菌、氧化硫杆菌、酸热硫化叶菌等。生物技术在大气污染治理中的应用时间尚短,但其具有技术简单成本低、安全性好、无二次污染等优点。
⑵水污染治理工艺的完善。好氧与厌氧工艺相结合、生物膜法与活性污泥法相结合的废水处理技术、无害化的生产工艺过程、高效完善的自动化体系以及构建针对难降解污染物的生物基因库和特殊功能的微生物的培养研究是今后主要的发展方向。
⑶难降解污染物的处理。利用基因工程构建的高效菌种来处理如杀虫剂、塑料、橡胶制品、医疗废物、危险废物等难降解的污染物,是现代环境生物科学发展的热点之一。
⑷与其它技术的结合。环境生物科学的发展离不开相关科学技术的配合。其与相关科学技术的结合,可提高处理效率、增强处理效果。将光、声、电与高效生物处理技术相结合,处理高浓度有毒有害难降解有机废水,这些工艺、设备、电子计算机的结合正在使以环境生物科学为主的综合治理技术向自动化、模块化方向发展。
【关键词】生物制药 ;发展概况 ;现状 ;前景;人才需求
中图分类号:{C960}
一.生物制药的特点
1、投资大。国际上一个新药物的研制一般需2-3亿美元以上,我国生物制药业虽起点较高,但从基础技术开始新产品研制耗费的资金在5000-10000万元以上。
2、回报高。生物制药具有高回报的特点。一般来说一种新产品研制并进行大批量生产后的回报大概在10-15倍之间,新产品规模生产、上市2-3年后就可收回本金。
3、风险大。从刚开始确定生物制药项目开始,到产品临床试验,转化为大规模生产后可能因为各种生产资质到时项目失败,在业内有有句话形容生物制药行业,那就是有100家企业同时进行某种项目的研究,最总成功的也只有5-10家。
4、周期长。一个生物技术产品从头研制,到获得技术开发成功,最少需6-7年时间,再到临床运用、广泛推广还需2-3年时间,可见其开发周期相当漫长。
5、低污染。生物药品的生产制造一般在常温下进行,能源、原材料的消耗极少,对周围环境几乎不产生污染,对生态环境的改善有一定的作用。
二.国际生物制药产业发展概况
国际上的生物制药的发展是随着生物应用技术的快速发展而形成的,美国发明生物技术并被运用生物制药行业,在以后的几年中在生物制药领域取得了巨大的成功。上个世纪七十年代,世界上第一家生物制药公司以后,世界其他国家也纷纷加入到生物制药行业的研究,并将这个领域作为本国经济发展的重要途径,这些取得成功的国家主要集中于美国、日本和欧洲等发达国家。
美国、欧洲等发达国家,政府在研究经费方面大力扶持,而大多数的发展中国家则凭借政府对高新技术的扶持,准备在最有前景的领域站稳脚步走向最高点。
21世纪,世界各国都在改变科技发展的重点和战略目标,生物制药作为高科技和行业的支柱之一,是各国大力发展和扶持的行业。
三.我国生物制药业的发展现状
对中国来说,扶持本土生物制药产业的发展不仅对中国的医药领域有重要的意义,也对提升中国综合实力,建立和谐社会具有重要作用。
从生物医学产业分析,我国存在的突出问题是研发力量薄弱,技术是水平落后;另外,项目重复建设现象严重,企业规模小,设备落后。这使我国与欧美国家相比还有很大的差距。但是我国生物制药产业起步比较高,相对容易赶超世界水平。
正值我国改革开放之际,全球生物医药行业开始大发展。因此在这一新的领域的起步相对于传统行业要来得高,国际上最新的产品,经过几年消化后,我国医药企业也有自主开发和生产的能力。
总之,中国生物制药产业未来充满希望,生物制药产业将呈继续增长态势。
四、我国生物制药业的发展前景
与其他的行业相比,生物制造业可以说是生生不息,是最具潜力的医药行业。自其产业化以来,年复合增长率达到15%以上,远超全球药品市场增长率以及全球GDP成长水平。
随着全世界对生物药业需求的增加,以及其带来的效益,全球的生物制药产业以空前的速度发展。近几十年来,我国的生物制药产业有了很大的进步,发展速度远超于其他子行业。但是仍与欧美等发达国家有明显的差距,目前我国的生物制药产业在整个医药产业领域中占的比重仍不是很高。“十一五”以来,中国在生物科技创新产业化等方面实施了一系列的科研项目和工程,使中国在这一领域有了好的发展优势。宏观调控下,生物产业保持了快速发展的趋势,生物科技水平飞速提高,重大生物科技研究成果产业化的速度加快,积聚日益明显。“十二五”期间,我国我国将继续加大力度推动生物产业的发展。在此期间生物医药必将实现跨越式的发展。
五.人才需求
由于生物医药行业具有高技术、高投人、长周期、高风险的特点,我国生物医药产业虽然发展较快,却存在着严重的问题,突出表现在研制开发力量薄弱,技术水平落后;项目重复建设现象严重;企业规模小、设备落后等几个方面。因此,今后应该在人才、技术市场等方面加大投人。
培养科研开发决策、管理人才:在知识经济中,人将真正成为最活跃的因素,人和技术的结合将超越资本、设备、土地等生产要素,成为新世纪最重要的竞争武器。生物制药属于知识密集产业,对人才及其素质要求更高。不仅要注意培养新药开发人员的科研水平,更要提高新药开发的决策水平。管理水平。必须把新药开发决策、管理水平的提高,上升到与技术水平的提高相同的高度。在生物制药行业,设备比较落后,人员技术力量薄弱,所以在此行业对人员的需求量还是很大的。
【结语】
截至目前,我国的生物产业发展规划和产业技术政策,政府从上到下对生物技术研究开发的支持和政策扶持;国内的国企和私企对生物技术的关注和生物技术的开发;而我国的生物制药领域也汇集了一大批自己培养和海外归来的高学历、高素质的科学家还有企业家,这四个方面的因素对我国的生物技术产业发展有举足轻重的作用。由于生物医药产业的投资回报周期比较长,在5-8年,而我国进入生物工程领域的时间还比较短,回报周期还不没有到来。预计在二十一世纪的前期将是我国生物制药产业大丰收的时候。
【参考文献】
[1] 王飞娟 张爽 王燕. 生物制药产业的发展现状及前景[J].华章, 2011,(33):344.
范园占地1200亩,为中国农业科学院和中国航天设计院等权威部门设计,规划有六大功能
区和一大中心,集科技农业、生态农业、绿色农业和示范农业于一体,不仅是豫东大地独此一家的现代化农业生态科技园,就是在全国也是名列前茅的,因为它集中展现了农业现代化和社会主义新农村的典型风貌。
现年41岁的吴振海在2003年被故乡商丘市招商团“招贤”回到桑梓。2004年2月20日,他以农业产业化为目标,宣告“未来农业科技开发有限公司”成立。之后,该公司在农作物新品种的繁育和主导产品火龙果的开发项目上快速发展,所属区农民收入连年提升。同时,该公司的市场网络建设快速发展,经济效益和社会效益同步增进,有关地方官员评价这个公司,在推进农业产业化结构调整、促进农业增产和农民增收方面起到了积极的示范作用和重要的推动作用。尤其是农业观光园的建设,被商丘市确定为“十一・五”期间的重点建设项目,以至于成为全市农业经济的一个新的增长点。在这种“新思路,大手笔”的迈进下,未来公司连续不断地荣获农业部、国家旅游局和河南省人民政府的各种荣誉,同时还被河南省工商局认定为“重合同、守信誉企业”,还被商丘市政府确定为“十一・五”规划项目重点龙头企业。与此同时,公司高管也被予以各种政治加冕,吴振海作为公司董事长更获殊荣:2005年当上了“感动商丘十大新闻人物”,2008年成了“五一”劳动奖章获得者,甚至被一度指定为2008北京奥运会圣火传递的河南商丘站主火炬手。于是间,从国家部委到省市区各级领导同志纷至沓来,视察并指导工作。农业部副部长张宝文在视察“未来”生态农业时挥笔题写下了“未来农业,农业未来”八个大字,可见其鼓舞、赞叹和鞭策之情之深远。在这种急剧膨胀的外部环境催生下,2006年1月28日,河南省未来农业生物科技发展有限公司以河南未来农业观光园股份有限公司的名义在媒体上刊登招股说明书。盛名之下,加盟者至。在为期不长的时间内,“未来”公司便吸引了来自本省和安徽、河北、江苏、山东等共计13个省份的数十万余民众,一下成立了53家分公司,营销网络亦骤然向全国人多省份迅速铺展。该公司的网站上讲,公司的产品已由单一的农作物原种繁育发展到火龙果系列产品的开发,尤其在与中科农业原子经济研究院合作成立农业原子经济科研基地后,高科技含量和高附加值的火龙果专利系列产品,总共为六大系列的十余个产品备受消费者青睐,且全部通过了国际质量体系认证。2008年3月6日,《商丘日报》在《未来农业快速启动上市工作》一文中称:“……产品投入市场后,受到消费者的欢迎,畅销豫、鲁、苏、皖等1 0多个省的县市,为企业创造了良好的效益,鲜果及其系列产品销售收入达2亿元。”
此外,此前的2008年2月27日,河南省人民政府办公厅下发豫政办(2008)23号文――《河南省人民政府办公厅关于做好2008年企业上市工作的通知》,河南未来农业生物科技发展有限公司被确定为2008年主板重点上市后备企业。
在各种荣誉称号编制而成的耀眼光环笼罩下,在各级领导干部的特别惠顾关怀下,在各项优惠政策的驱策下,“未来”公司如鱼得水,春风得意,人称如同坐上了火箭般的神速前行。可正当其发展如日中天之际,2008年7月1日,商丘警方突然拘留了吴振海并25名公司干职,查封了公司账目,以及观光园基地和火龙果基地。7月1 5日,商丘市人民政府新闻办公室举行新闻会,对外通报“未来”农业涉嫌非法集资案情况,披露并曝光了“未来”公司从事违法违规经营活动的部分事实。
面对这一突如其来的查封决定,全国各地参与了集资的各分公司员工惊恐不已,有一位年逾花甲的老员工说到自己为什么参加“未来”的集资时喟叹道:“高利返现固然是吸引投资的一个原因,但更重要的是人们看中了这是一个由政府支持的企业,而且又是一个有发展前景的现代化农业生态型企业。”另一位山东的投资者坦言:“真正下决心投资加入到未来公司是因为看到了河南省政府对‘未来’建设项目用地的批复,以及‘未来’公司被省政府确定为主板重点上市后备企业之后。”更有一位集资者手拿一大摞当地报纸,报纸上均有吴振海与各级领导握手的照片,他说:“如果是非法,为什么‘未来’非法集资这么久,政府非但不管,却还要处处支持? ”调查知悉:正是基于对政府的高度信任,“未来”的投资者才高达13万户,其中有80%的人是倾囊而出,有的甚至是将房产抵押后,用贷款来投资的。
[关键词]农业科技;金融支持;措施与建议
[中图分类号]F832.4 [文献标识码] A [文章编号] 1009 ― 2234(2013)04 ― 0154 ― 02
农业科技是提高农业生产效率,实现农业持续稳定发展、长期确保农产品有效供给的重要支撑,特别是农业生产的规模化、集约化程度提高,对农业科技的需求程度也随之增加。随着国家推动资源要素向农业和农村配置,金融对农业科技创新的支持力度也逐步加强,成为农业科技发展的动力。但是,农业科技企业自身信贷吸纳能力弱,农业保险作用未能发挥,农业担保体系弱小,金融机构在产品设计上满足不了农业科技创新的需求,多方面因素制约了金融对农业科技创新的支持。
一、金融支持农业科技创新面临的问题
(一)农业科技贷款条件严格、程序复杂,农业科技企业很难满足贷款要求。目前,由于农业科技企业多属于成长型企业,受资产结构不清、发展前景不明等因素的影响,信贷风险普遍较高。对此政策性银行、商业性银行对农业科技贷款都提出了较为严格的贷款条件。农业发展银行对农业科技贷款采用商业贷款管理,贷款必须满足抵押条件,并经过银行及科技部门双重审批。即使农业科技项目符合贷款要求,科技创新主体还需要有不低于项目总投资20%的资本金和经济实力较强的其他企业法人为其担保,贷款门槛高。商业银行对农业科技企业的贷款发放执行与其他企业同样的审贷标准。特别是对小微型农业科技企业发放贷款时,不仅要求企业提供土地、厂房作抵押,大部分还规定抵押物中要有一定比例的股东房产,民营企业还需法人夫妻双方承担连带责任,并要求企业信用等级在A级以上,贷款门槛较高,多数小微型涉农科技企业很难达到。
(二)农业科技预期收益不稳定、成果估值难弱化了自身信贷吸纳能力。农业科技发展一般开发周期长、投入大。正常情况下,一个农业新品种从研发到广泛推广需要6-8年完成,一项新技术需要3-4年完成。而且,在农业科技的每一个发展阶段,都需要大量的资金支持,同时还面临着技术风险、应用风险、市场风险以及管理风险。农业科技发展的上述特征决定了农业科技研发成功难、预期成果估值难、成果转化应用难弱化了农业科技自身信贷吸纳能力。信贷吸纳能力较弱。商业性金融机构从利润收益、风险管理、贷款责任等角度出发,介入意愿较低,不愿为企业,尤其是成长初期的企业办理此类高风险贷款。据统计,截至2013年2月末,齐齐哈尔市风险投资资本投入到新农业及生物科技行业的金额分别占总投资金额的1.9%和0.67%,而且由于风险投资机构较为谨慎,对于种子型农业科技企业的支持更是微乎其微。
(三)金融制度安排和产品设计存在缺陷,不利于支持科技创新业务开展。农业科技产业具有高风险性和可抵押资产较少的特点,但大多数商业银行没有建立与农业科技产业发展相适应的信贷管理制度,对农业科技企业贷款执行与其他企业同样的审贷标准,企业在创新产品产业化之前难以得到银行信贷资金支持。同时,金融机构对农业科技企业发放贷款时,抵押物仍以土地、厂房、机器设备等为主,由于抵押物的流动性限制,知识产权质押、农产品抵押、林权抵押贷款、应收账款质押贷款等贷款方式发放规模有限。而且农业科技企业的专利权、商标权等知识产权转化为产品、升级为产业要经历一个相当长的时期,在无形资产价值认定非常困难,转让市场规模较小、流动性较差。
(四)农业科技相关险种有待开发,农业保险的风险保障与分担作用尚未充分发挥。由于农业本身受自然环境影响大,农产品价格波动大,而黑龙江省单个农户经营的落后农业生产方式和组织形式,有效规避农业生产过程的灾害风险和市场价格波动风险较弱,急需参加保险转移风险。但近年来,农业保险发展迟缓,导致投保的农户与企业少,受灾损失难以分散,农业生产面临着巨大的自然灾害风险。目前,黑龙江省开办涉农保险业务的机构主要是阳光农业相互保险公司和人保财险公司,农业保险险种非常有限。同时,农业保险在发展中,由于存在着交易成本高、补偿范围认定较难、缺乏重大自然灾害补偿机制等问题,导致农业保险业务发展缓慢,农业保险的风险保障与分担作用尚未充分发挥。2012年,种植业保险覆盖面积仅为8551万亩,仅占全省农作物植面积的39.2%,赔付金融仅为11.71亿元。据资料显示,黑龙江省洪涝灾害年均损失20亿元左右,旱灾损失10亿元。
(五)担保体系弱小,放大能力不足以支持农业科技信贷需求。目前,黑龙江省农村地区中小企业和农户的信用体系建设还不完善,金融机构为了保证贷款安全,在提供贷款时要求企业提供有效的质押物或通过第三方进行担保。但企业能满足银行抵押要求的资产少,缺乏有效的质押物。如农产品加工企业用机器设备等作抵押,金融机构认为此类设备更新换代快、折旧率较高,变现价值低,影响保障效力,不同意作为质押物。同时,由于地方财政困难,中小企业担保中介组织发展缓慢。目前,黑龙江省目前为中小企业服务的融资担保机构有110家,有一定经济实力担保的政策性机构仅有50多家担保机构,年担保能力仅为100多亿元,而且担保机构主要集中在省内大城市面向制造业、流通业,县级面向农业担保机构相对弱小,甚至没有担保机构。与农业科技企业和融资担保需求相比,农村担保机构无论在数量与还是担保能力上都有较大差距。
(六)农村金融机构贷款利率僵化,融资成本偏高。由于农村金融机构处于政策性扶持而又完全商业化运作的特殊经营特征,加之农村金融风险分散机制不健全,在农业科技企业信用程度较低的情况下,导致农村金融机构对农业科技企业的贷款利率已经远远对城镇其他企业的贷款利率,严重削弱了农业科技企业的贷款有效需求。2012年我省有的涉农金融机构贷款年利率11.358%,与农户贷款利率一样,融资成本高于城市企业和居民, 超过农业科技企业的实际盈利水平和承受能力。
(七)金融支持农业科技创新没有形成整体合力,配套建设有待完善。目前,由于某种信息交流不畅、沟通机会少等原因,金融机构与农业、科技部门之间的缺乏信息共享和支农共建平台,金融机构与科技、农机、农技等部门联系较少,对农业科技发展的现状及前景缺乏足够的认识和了解,对农业科技企业的经营性质和经营风险缺乏掌握,农业科技部门对金融部门的信贷管理制度缺乏相应的认识,导致同时这些部门与金融机构也衔接少、配合少,影响了金融支持农业科技创新的深度和广度。
二、对策建议
(一)建立科学的农业科技研发推广模式,提高研发效率。鉴于农业科技的公共性及外部性的特点,应建立“政府主导、企业推动、院所保障、金融支持”的研发推广模式。政府部门要加强对农业科技研发推广的支持,确定发展目标和重点及保障措施,设专项经费重点推进产品研发、市场推广、对外合作、技术引进等环节。企业要发挥在产业化育种、成果转化与应用等方面的作用,增加研发投入,提高自主创新能力。高校、科研机构要建立科技转化机制,开展产学研相结合的技术创新活动、加速科技成果转化。金融部门要建立直接融资与间接融资相结合、风险投资与风险保障相结合的多元化金融支持机构,合理满足农业科技资金需求。
(二)从制度层面支持农业科技发展,提高金融支持的有效性。金融机构要根据农业科技企业的发展特点,制定相应的管理办法。农业发展银行把涉农企业在研发育种、农产品改良、土地改良及高效灌溉等基础性农业科技发展的资金需求纳入政策性贷款支持范围,发挥政策性金融对农业科技发展的支持作用。商业性金融要制定符合农业科技企业特点的信贷管理办法,拓宽贷款主体、简化贷款流程、提高授信额度,满足农业科技企业科技研发、成果转化推广过程中的信贷资金需求,满足专业合作社及农户开展设施农业、标准化种养殖、技术改造的资金需求。
(三)创新金融产品和服务方式,满足农业科技多元化资金需求。金融机构要创新符合农业科技企业特点的抵(质)押担保方式和融资工具,探索以农业科技型企业的股权、专利权、商标权、著作权为质押的融资业务,简化质押环节,完善技术知识产权评估、登记操作流程标准,探索集体林权抵押贷款、大型农机具抵押贷款、应收账款质押等贷款模式,开展股权质押融资和中小企业股权信托融资,对重大科技专项资产实行证券化,发展可转换债券、票据贴现、贸易融资等低风险业务,既降低了银行风险,又有效弥补产业化的资金缺口。
(四)探索扩大农业保险范围,发挥保障及风险分担作用。一是延伸农业保险体系。在农业较为发达地区、粮食主产区建立农业保险公司,扩大农业保险覆盖面,为农业生产分担自然风险和市场风险。二是保险公司要探索适合农业科技创新的保险产品,将科技育种、农业机械、农作物及畜牧品种改良、标准化养殖等涉及的农产品纳入农业保险范畴。三是加大财政对农业保险的补贴力度,充分调动保险公司的积极性,针对农业大灾之年出台对保险公司的有效补偿机制,弥补保险公司承保农业科技项目的风险损失。
(五)金融化运作,优化财政资金的引导效能。各级财政在自身财力范围内,综合运用无偿资助、偿还性资助、创业投资引导、担保、贴息、保费补贴、税收优惠等方式,引导和带动社会资本参与农业科技创新。通过设立风险补偿基金、创业投资基金等方式,探索建立对农业科技企业贷款的风险分担机制和奖励补贴机制,引导金融资本和民间资金参与农业科技成果转化。探索财政农业资金的金融化运作的新形式,政府与民间金融组织建立农业新产品、新技术合作研发机制,资金循环使用,最大限度地发挥财政资金效能。
关键词 牡丹产业;发展现状;对策;中国
中图分类号 F327 文献标识码 A 文章编号 1007-5739(2017)12-0156-02
牡丹是我国特有的传统木本花卉,因其色彩艳丽而深受人们喜爱。以前牡丹仅作观赏和药用,如今伴随着牡丹深加工产品的开发,牡丹产业已由过去的单一模式逐步转变为深层次、多领域的综合开发利用,牡丹企业和研究牡丹的高校及科研机构已遍布全国各地。
1 牡丹的地域分布
国内牡丹品种按地域可分为4个品种群,即中原牡丹、西北牡丹、江南牡丹及西南牡丹。目前形成的主要栽培区域为山东菏泽、河南洛阳、安徽亳州、四川彭州及甘肃兰州[1-2]。
1.1 中原牡丹
分布在黄河中下游地区,包括山东、河南、河北、山西等省。栽培中心在山东菏泽、河南洛阳,其栽培历史悠久,是我国牡丹的主要栽培中心。中原牡丹品种最为丰富,花型多样,植株高低不一,对环境的适应能力很强,栽培分布已遍布全国各地。
1.2 西北牡丹
分布在黄土高原、黄河流域地区,包括陕西、甘肃等省。栽培中心在甘肃兰州。植株高大、耐寒冷干旱气候是西北牡丹的特点。
1.3 江南牡丹
分布在长江中下游地区,包括安徽、江苏、浙江等省。栽培中心在安徽铜陵。开花早、根系浅、耐夏季高温高湿气候是江南牡丹的特点。
1.4 西南牡丹
分布在秦岭以南中国南方地区西部的广大腹地,包括四川、云南、贵州、等省。栽培中心在四川彭州。植株较高大、根系浅、耐湿热多雨气候是西南牡丹的特点。
2 牡丹的栽培应用现状
2.1 药用牡丹
东汉早期在甘肃出土的医简中记载了牡丹能够治疗血瘀病,秦末汉初《神农本草经》对牡丹作药用也有所记载,可见牡丹最早为人们认识的是药用价值。目前,以安徽铜陵、毫州为药用种植中心。
2.2 观赏牡丹
牡丹早在隋朝时期就作观赏使用,唐代兴盛,洛阳西苑是史上最早有记载的牡丹园。目前,观赏牡丹以河南洛阳等地为观赏旅游中心,菏泽为牡丹种植繁育中心[3]。
2.3 油用牡丹
近年来,国家大力倡导发展木本粮油的发展方向,油用牡丹是国家新兴战略产业,受国家及社会的重视,能显著降低种植成本,就此科学研究者研发出油用牡丹。推广种植的油用牡丹主要为凤丹和紫斑牡丹两大品种,紫斑牡丹更适宜北方半干旱地区栽植,全国大部分地区均可种植凤丹。
2.4 综合利用
近年来,深加工产品在粮油、保健、美容、生物医药等各领域广泛应用,产品包括牡丹籽油、牡丹茶、牡丹胶囊、牡丹化妆品、牡丹营养食品等。通过标准化生产、市场拓展和拉长产业链等优化牡丹产业,从而提高牡丹的综合利用价值[4-5]。
3 牡丹产业发展现状
近年来,国内食用油需求不断扩大。为了进一步加快木本油料产业发展、大力增加健康食用油供给、维护国家粮油安全,颁布了《国务院办公厅关于加快木本油料产业发展的意见》,加快了牡丹产业化进程。
3.1 全国部分省区油用牡丹发展规划
各地政府根据国务院发展木本油料68号文,陆续出台了有利政策。山东省:2015年牡丹种植面积力争达8万 hm2,油用牡丹种植面积不少于6.67万hm2;2020年牡丹种植面积达到26.67万hm2,油用牡丹种植面积24.67万hm2。河南省:5年内发展油用牡丹26.67万hm2,10年内发展到53.33万hm2。陕西省:5年内种植油用牡丹13.33万hm2。湖北省:10年内油用牡丹种植面积达到13.33万hm2。甘肃省:2020年种植基地面积达6.93万hm2。安徽省:2016―2020年营建油用牡丹良种繁种基地13个,面积53.33 hm2;油用牡丹培育基地面积达2.73万hm2;牡丹种质资源收集区2 hm2。
3.2 牡丹企业发展现状
据统计,随着近几年牡丹在我国的全面发展,各地牡丹栽培面积、种植规模不断扩大,目前国内牡丹公司已达230个以上,且因国家政策扶持保持上升趋势,其中具有一定规模的企业主要分布在山东、河南、安徽、陕西、甘肃等地(图1、2)。目前,国内牡丹核心企业有菏泽尧舜牡丹生物科技有限公司、瑞璞牡丹(菏泽)产业科技发展有限公司、甘肃中川牡丹产业有限公司等。
据新华社报道,2013年11月走访菏泽市尧舜牡丹产业园,了解牡丹开况,得知牡丹除了具有观赏、药用价值外,还能用于生产食用油和开发深加工产品,总书记表示增长见识。由此可见,牡丹的开发利用已受到政府的高度重视,往后也将投入大量资金用于扶持牡丹产业发展。
3.3 牡丹科研现状
2012―2016年,在国家和各省市政府扶持牡丹产业发展下,成立了众多牡丹科研机构,各省高校牡丹课题研究逐渐增长,全国近5年高校科研机构达到169个以上(图3),山东省占15%,在种质资源、品种选育与繁殖、高产栽培与生理生态等研究领域均有较大突破。
山东省作为牡丹的主栽培区之一,在栽培面积及高校、科研机构和企业数量上都领先各省,应抓住有利契机,在推进新品种、新技术开发应用的同时,大力发展牡丹产业。
研究牡丹的科研单位和高校在山东省分布相对集中,全国其他省市科研单位较少,技术人员更少,经费投入严重不足,国家在大力扶持企业的同时,重视科技创新领域,以科研机构和院校为技术支撑,以“专家+企业+基地+农户”的合作形式推动牡丹产业更好更快地发展[6-10]。
4 发展对策
牡丹与企业结合是最快的产业化道路,核心企业带领中小型种植合作社整体推进、标准化生产,并提供成熟的栽培技术和管理方案,以牡丹精深加工技术研发为突破口,引领加工企业技术进步[11-13]。国家加大科研投入和开发,综合利用牡丹资源,依托科技创新把牡丹运用到粮油、医药、保健、食品、旅游、农乐园和改善生态环境等领域,建设全面的牡丹产业链,为今后牡丹产业发展做出贡献,带动全国牡丹产业发展。
5 参考文献
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[11] 山东省人民政府.山东省人民政府办公厅关于印发山东省牡丹产业发展规划(2015-2020年)的通知[EB/OL].(2015-01-14)[2017-03-20].http:///art.
目前即使在英美等发达的市场经济国家,政府在引导企业技术创新方面仍起着重要作用。
(一)美国政府对企业的研发补贴
尽管美国是信奉自由市场经济的国家,政府仍在企业技术创新中起到重要作用,上世纪六七十年代,美国约一半以上的研发支出是政府资助的。随着企业自主创新能力的提升,美国政府对企业的研发资助主要体现在对中小企业技术创新的资助,1982年美国政府制定和实施的“小企业创新研究计划”规定,国家科学基金会等10个部门每年要拿出其研发预算总额2.5%的经费无偿资助科技型中小企业,且对产品开发阶段的资助金额要达到75万美元以上。利用该项资助计划,从1983~2003年,美国政府共资助企业研发项目超过7.6万个,累计资助金额达154亿美元。
对于未来有发展前景的新兴产业,政府一直给予大量的研发资助,比如为了发展有广阔市场前景的新能源汽车产业,2011年8月美国能源部宣布将在未来五年投入1.75亿资金资助新能源汽车的研发。
(二)德国政府对企业的研发补贴
德国被称为“创意之国”,企业(含中小企业)具有较强的创新能力,企业创新能力的培养过程中政府起到很大的作用。政府除了在基础研究领域进行投资、制定专利法和完善知识产权制度、建设有利于企业技术研发的经济环境外,对于企业的研发活动,政府提供了强有力的资助,这些资助包括两个方面:第一,政府选择特定的产业对其开展研发活动进行直接补贴,比如为了在信息技术、航空航天、生物科技以及新材料等领域追赶美国和日本,2006~2009年,政府耗资150亿欧元资助相关企业进行技术研发。另据德国政府的报告显示,在空客A300、A310和A320的研制过程中,政府提供的研发补贴达到37亿马克,此外政府还为飞机生产的贷款资金提供担保,为A300和A310提供的融资担保资金达到19亿马克;
(三)韩国政府对企业的研发补贴
作为后起的发达国家,韩国也是政府主导下的技术创新模式。1980年前后,韩国政府研发投资占国内研发投资总量的50%以上,政府出资从国外引入大量先进技术,并鼓励企业吸收、消化模仿到再创新。韩国政府非常重视中小民营企业技术创新能力的培养,韩国政府1966年制定的《韩国科学技术研究所扶持法》、1972年的《技术开发促进法》、1973年的《特定研究机构扶持法》规定:私营企业承担国家研究开发项目时,政府给予50%的研究开发补助,从事新技术商业化研究的,政府给予80%~90%的资助,私营企业可以从其销售额中提取5%的技术开发准备金,且这笔基金在3年内免税。
1972年韩国政府颁布的《技术开发促进法》明确规定了企业技术研发的“技术开发准备金制度”,企业可以根据所属行业提取3%~5%的技术开发准备金,并允许在3年内用于技术开发、引进技术的改进等。
(四)主要发达国家资助企业研发投资的经验
分析以上发达国家工业化的过程不难发现,在这个过程中,政府起到核心作用,其共同之处体现在以下几个方面:
(1)在工业化前期,企业技术创新必须靠政府来引导。在工业化前期,企业尚且没有足够的技术研发能力,由于技术研发本身具有外部性,而且其投资资金大、回收期长还面临很大的风险,企业没有动力和能力去开展技术研发活动,此时必须由政府来主导整个研发体系。上世纪五六十年代,美国研发投资超过一半都是政府资助的,20世纪80年代韩国政府研发投资占研发投资总额的50%。政府资助企业研发投资是为了培养企业技术研发能力,除此之外,政府还要建立和完善有利于企业技术创新的制度环境,特别是专利和知识产权保护等。
(2)注重中小企业技术创新能力的培养。长远地看,市场对企业技术创新的引导作用有一个重要前提,那就是中小企业具备一定的创新能力,中小企业技术研发能力竞争的结果会推进技术向前迈进。美国、德国、日本以及韩国中小企业技术创新能力的提高得益于政府对中小企业提供的各种研发资助。
二、我国政府对企业的研发补贴
近年来我国政府拿出大量财政资金资助企业研发活动,国家财政科技拨款从1980年64.6亿元增加到2012年的4634.4亿元。根据我国财政预算的科目,政府财政科技拨款包括四个方面:科技三项经费、科研基建费、科学事业费和其他科研事业费。
其中科技三项经费(2004年单列,更名为“应用技术研究与开发资金”)是政府资助企业研发的一个重要方面,其通常包括三部分:新产品试制费用、中间产品试验费用以及重大科研项目补助,其是为了解决企业技术创新问题而专门设立的经费。此外,财政贴息也是政府资助企业研发活动的一个重要方面,财政贴息是对企业研究开发贷款利息给予的补贴,通过政府补贴利息的形式降低企业技术研发的资金成本。
总的说来,我国企业获取政府研发补贴主要是通过申请中央和地方政府的一系列科技计划,这些补贴均来自财政预算资金,通常先由企业申报,再由政府科技部门会同其他部门进行评审,最后由财政部门进行资金拨付。
一、指导思想和基本原则
我区发展生物农业的指导思想是:以科学发展观为指导,以体制创新为动力,以科技创新为支撑,以产业化、规模化、市场化为重点,以增加农民收入为着力点,充分发挥自身产业优势,加快构建我区生物农业体系,使生物农业成为新兴产业培育的重要增长点,成为推动农业转型升级的战略性新兴产业。基本原则是:
(一)坚持政府主导与市场运作相结合的原则。充分发挥市场配置资源的基础性作用,鼓励农业企业、农业园区联合科研单位建设生物农业产业化合作平台。加大政策支持力度,加快形成有利于生物农业产业发展壮大的体制机制。
(二)坚持自主创新与政产学研合作相结合的原则。积极开展与国内外高水平的生物农业创新机构的政产学研合作,培育科技创新制高点,促进关键核心技术突破。以重点农业企业、农业园区为主体,加快自主创新步伐,培育一批具有自主知识产权的农业科技创新成果。加大农业招商引资力度,加强生物农业产业领军型创业人才和团队的引进,吸引多元资本投入生物农业建设。
(三)坚持全面推进与重点突破相结合的原则。重点推进对生物农业产业化发展具有重大示范带动作用的项目建设,重点推进农业生物关键技术的攻关,从而辐射带动全区生物农业及相关配套产业的发展。
(四)坚持统筹规划与分步实施相结合的原则。要以规划为先导,以现有产业为基础,以发展趋势为导向,科学合理布局,分阶段、分目标扎实推进,建设一批生物农业产业示范工程。
二、发展目标
根据《市现代生物农业产业发展规划》、《关于引进国内生物农业领军型创业人才计划的实施意见》和《关于加快生物农业发展的实施意见》的要求,我区发展生物农业的总体目标是:发挥资源和产业优势,大力发展生物农业技术,全面提升产业化水平,建设特色鲜明、科技领先、效益显著的现代生物农业示范区。2010~2012年的具体目标是:
2010年:全区培育生物农业企业4家以上,引进生物农业项目6个,推广示范生物农业产品20个。引进生物农业领军型人才2名,实现生物农业销售收入2亿元,培育生物农业规模企业1家。
2011年:与国内知名科研院所广泛开展政产学研合作,加大招商引智力度,引进生物农业领军型人才3名,引进项目8个,实现生物农业销售收入3亿元,培育生物农业规模企业1家。初步建立我区生物农业产业化体系。
2012年:全面推进生物农业关键技术研发、应用与创新,形成特色鲜明的生物农业发展体系。引进生物农业领军型人才4~6名,引进项目10个以上,实现生物农业销售收入6亿元,培育生物农业规模企业1家。全区生物技术在农业中的推广应用率达到80%以上,农业技术水平和综合效益显著提升。
三、发展重点
根据我区生物农业发展基础和自身产业特色,按照“产业化、集聚化、国际化”的发展要求,着力实施生物农业研发中心、生物农业产业基地、生物农业创新示范园等重点项目建设。
(一)生物农业研发中心建设
以生命科技产业园为载体,挂牌成立“生物农业研发中心”,将生物农业发展纳入园区重点规划目标。深化与中国农科院及省内知名院校、科研单位的产学研合作,重点开展生物育种、生物食品工程、生物(动植物)反应器、生物饲料、生物肥料、生物农药、农业环境控制和生物信息的技术研发,全力打造生物农业研发高地。
面向国内外著名生物农业企业开展一系列招商活动,争取引进一批技术领先、拥有自主知识产权、掌握核心技术、具有良好发展前景的项目。成立生物农业创新研发平台,打造生物农业总部经济,并以此为依托,组织力量,把握机遇,带动对生物发展关键技术的攻关,打破产业发展瓶颈。建设综合服务楼和各种配套设施,配备国际标准化生物化学实验室单元和符合GMP标准的生物医药制造用房、实验动物用房等设施,努力建成高水平的生命科技、生物农业创新载体,使之成为我区生物农业发展的助推器。
(二)生物农业产业基地建设
以高端技术研发为先导,着力建设生物农业产业孵化基地,形成集技术转化、产业孵化、生产制造和交易展示等较为完整的产业链,充分实现生物农业项目、人才、基地、资本等要素的有机整合,重点培育发展生物反应器、生物育种、生物制剂、生物食品工程及生物饲料产业。
1.发展生物反应器产业。引进和培育兰诺生物等一批生物反应器生产企业。以基因表达、体细胞克隆、转基因等核心技术为重点,建立和完善动植物生物反应器扩繁、重组蛋白分离提纯技术体系,打造地区生物反应器研发、制造高地。
2.发展生物育种产业。以华日美生物科技有限公司等科技企业为载体,加快珍稀特种水产等的生物育种技术研究和开发,加速优质新品种的选育,积极推广良种畜禽、水产品种。
3.发展生物制剂产业。开发先进的动物疾病诊断试剂、食品安全检测试剂、环境监测试剂、新型酶制剂、微生物制剂、蛋白质产品、核苷酸产品、绿色水产药品、小分子抗原抗体、基因重组抗原抗体等生物化学制品。以安迪生物工程有限公司为基础,建设完整的抗原、抗体、试剂盒、试纸条、细胞工程、酶工程、基因工程等技术研发和生产的平台。
4.发展生物食品工程产业。以开发“安全、营养、多功能、生态”食品需求为重点,加快发展生物食品工程。与江南大学食品学院合作,重点开展食品酶制剂、功能食品等生产技术攻关,开发淡水和海水混合鱼糜、鲍汁小鱼丸风味重整等一系列新型食品加工项目,培育生物食品工程产业基地。
5.发展生物饲料产业。大力发展植酸酶、木聚糖酶、蛋白酶等新型饲料添加剂,建立饲料安全质量控制、添加剂和饲料安全配置、转基因饲料等技术体系,转化一批具有自主知识产权的高技术成果;开发畜禽饲料添加剂,分解粪臭素,抑制氨气排放,阻断粪臭素生成,最大限度减少畜禽的臭味,降低养殖业对环境的影响。
(三)生物农业创新示范园建设
以阳山水蜜桃科技园和区精细蔬菜产业园为核心,组建生物农业创新示范园,重点试验、应用与推广先进生物农业技术和产品,提高水蜜桃、蔬菜的综合生产能力和科技水平。
1.生物肥料推广应用。根据土壤种类和作物类型,推广功能型生物肥料,有效缓解土壤酸化、结构变差,阳离子交换能力降低,蓄水保肥能力下降,作物病虫害加重,产品质量降低的矛盾,逐步解决土壤酸化问题,克服连作病害问题。
2.生物农药推广应用。推广虫害性诱技术,运用生物学原理,通过物理手段控制虫害发生;继续与复旦大学合作研发酶工程甲素生物农药技术项目,进行生物灭鼠课题研究;在阳山水蜜桃科技园和精细蔬菜产业园推广高效、广谱生物杀菌剂、生物杀虫剂,延长农药有效控制时间,降低农药使用频率,减少化学农药中有毒物质在农产品中的残留。
3.农业环境控制技术推广应用。与中科院南京土壤研究所合作开发农业废弃物无害化处理系统,利用畜禽粪便、蔬菜秸秆等农业废弃物为原料,添加有益菌种,进行无害化处理、生物发酵,最终生成种植业生产所需生物有机肥料。找寻农业生产有机废弃物处理新模式,切实减轻农业面源污染和降低碳排放。
4.生物信息技术推广应用。突破农业专用传感与识别技术、农业传感网、智能化农业信息处理等重大共性关键技术,重点开发物联网技术、GIS技术在农业资源利用、农业生态环境监测、农产品与食品安全等领域的集成应用,培育一批农业信息相关新兴产业。
四、保障措施
(一)强化组织领导,健全工作体系。成立区生物农业发展领导小组,由区政府分管领导任组长,区委组织部、农林、发改、经信、科技、人社、教育、农办、商务、规划、国土、财政、各镇(街道)、开发区等为成员单位,领导小组办公室设在区农林局,具体负责组织推进、协调和日常管理工作。
各相关部门按照职责分工,统一协调推进相关组织工作。区委组织部、区人社局主要负责对生物农业领军型创业人才引进的组织协调和管理服务;区农林局负责生物农业发展组织推进、协调和日常管理工作;区发改局负责人才引进涉及的固定资产投资项目的立项审批与管理;区科技局主要负责生物农业科技成果转化、企业孵化平台建设;区财政局负责生物农业领军型创业人才引进专项资金的筹措管理;区经信、教育、农办、商务、规划、国土等部门负责落户生物农业企业的综合服务与管理;各镇(街道)、开发区负责生物农业企业落户。
(二)加强宣传发动,营造良好舆论氛围。围绕转变农业发展方式,大力宣传发展生物农业的重要战略意义,广泛宣传我区生物农业的规划布局、产业基础和发展政策,营造全区生物农业发展的良好氛围。
关键词:人体基因科技;法律规制;法律体系
一、我国人体基因科技立法现状及不足
(一)立法规制现状
我国从上世纪90年代开始基因科技法律规制建设,陆续出台了《基因工程安全管理办法》、《农业生物基因工程安全管理实施办法》、《中华人民共和国植物新品种保护条例》、《人类遗传资源管理暂行办法》、《中国国家生物安全框架》、《农业转基因生物安全管理条例》、《农业转基因生物安全评价管理办法》、《农业转基因生物进口安全管理办法》、《农业转基因生物标识管理办法》等十几部与基因工程相关的法律法规。在基因生殖立法方面,2001年卫生部颁布了《人类辅助生殖技术管理办法》、《 人类库管理办法》、《人类辅助生殖技术规范》、《人类库基本标准》、《人类库技术规范》和《实施人类辅助生殖技术的伦理原则》等规范人工生殖的应用。另外,我国《人口与计划生育法》、《婚姻法》、《最法院关于实施< 民法通则> 的意见》中也有部分条款对相关问题予以规定;在基因治疗立法方面,我国于20世纪90年代初期开始对基因治疗临床试验进行调控。1993年卫生部《人的体细胞治疗及基因治疗临床研究质控要点》,对基因治疗临床研究的质量控制标准要点做出规定。1999年国家药品监督管理局通过《新生物制品审批办法》,专门规定了“人基因治疗申报临床试验指导原则”和“一方面确保治疗方案的安全与有效,另一方面要促进基因治疗的研究和创新”的基因治疗基本原则,并对各环节给予了详细规定。2003年又颁布《人基因治疗研究和制剂质量控制技术指导原则》,规定我国基因治疗仅适用于体细胞,不得在人体上开展生殖细胞系基因治疗临床研究,但没有说明是否可以进行临床前基因治疗动物实验;在胚胎干细胞研究立法方面,我国政府在政策上一贯支持胚胎干细胞研究和治疗性克隆胚胎研究。2002年国家科技部、卫生部出台《我国人胚胎干细胞研究伦理指导原则》,为我国大陆地区的胚胎干细胞研究提供了一份伦理指导框架,力图体现生命伦理学中的行善和救人、尊重和自主、无伤和有利、知情和同意、谨慎和保密等基本原则,同时明确表达了对体细胞核转移技术(SCNT)或者治疗性克隆在胚胎干细胞研究中应用的支持,使我国的胚胎干细胞研究与其他国家相比有着更为宽松的环境和有利的政策条件;在克隆研究的立法方面,国际上制定了禁止克隆人的公约,我国虽没有专门对克隆进行立法,但态度很明确,即反对生殖性克隆人,支持治疗性克隆研究。1997年我国政府已发表声明,表明“不赞成、不允许、不支持和不接受”克隆人实验的“四不”政策,并多次在不同场合重申 了这一原则。2003年我国卫生部了十项禁令,严禁克隆人和单身妇女通过手术怀孕,修订了人类辅助生殖技术与人类库相关技术规范、基本标准和伦理原则。
(二)立法不足
从以上基因科技立法规制状况可以看出,我国对基因科技规制的相关法律制定时间比较早,滞后于目前迅速发展的基因科技,不足以应对研究和应用中出现的各种难题,还存在以下诸多不足:
1、缺乏统一理念、立法分散、调整范围狭窄
我国现有关于基因科技的立法调整范围狭窄、比较分散,缺乏统一的立法理念。立法的目的和原则往往是立法理念的直接体现,是其他法律规范的基础。从我国已有基因科技相关法律规范可以看出,多数立法仅是提出一个具体的目标,而且比较分散,没有集中于一个统一确定要保护和达到的目的。在这方面,可以借鉴德国和奥地利的立法经验,二国都在《基因科技法》中明确规定了立法目的,尽管表述略有不同,但基本保护理念却是一样的,即确保人类健康福祉又推动基因科技研究。而在我国基因科技立法目的中恰恰看不到这样统一的立法理念。另外,很多规范制定时间远远落后于日新月异的基因科技发展,且调整范围过于狭窄,对很多人体基因科技新领域没有完全介入,缺乏准入的标准和规范,对可能产生的社会、伦理、法律问题不能有效的防范和控制。因此,在进行立法时首先确立一个核心的理念无疑是非常重要的。
2、立法层次较低,无基本的《人体基因科技基本法》
目前,我国并无基本的《人体基因科技基本法》,已有的相关基因科技立法分别由国务院、科技部、农业部、卫生部等部门制定,多属于法规、规章,层次比较低,其效力等级也较低,迫切需要提高法律位阶。如:作为世界上基因资源最为丰富的国家,只有一部《人类遗传资源管理暂行办法》规范,与发达国家完善的基因资源保护立法相比较,显然不够;胚胎干细胞研究是目前世界上基因科技的热点,也是伦理、法律争议最多的研究之一,由于其可以克隆人类胚胎,并使之生长成人体所需要的200多种身体器官,因此未来的发展前景非常广阔,可一旦滥用,对人类健康造成的威胁和负面影响不言而喻,仅以《伦理指导原则》的规章来调整还远远不够。其他还有很多基因科技的研究也正在迅速发展,而相应的立法却远远落后,同样需要提升对其规范的法律层次,加大对人类健康和生命保障的法律强度,并进一步保障和促进人体基因科技的良性发展。另外,在已有的基因科技立法中,并没有对人体基因科技与其他动植物基因科技的规范区别开来,而是统一适用形式的法律,其重点在于对动植物的基因重组规范,而对关涉人民生命和健康的人体基因科技着重不够。#p#分页标题#e#
3、法律、法规与规章之间缺乏衔接,系统性不强
目前,我国虽然制定了一些关于基因科技研究和应用的法律规范,但是法律、法规以及规章之间缺乏衔接,没有形成统一的基因科技法律规范体系。首先,我国1982年宪法第四十七条规定:“中华人民共和国公民有进行科学研究、文学艺术创作和其他文化活动的自由。国家对从事教育、科学、技术、文学、艺术和其他文化事业的公民的有益于人民的创造性工作,给以鼓励和帮助。”这被视为我国所有科技法律的来源。科技基本法律《科学技术进步法》进一步规定:“国家保障科学研究的自由,鼓励科学探索和技术创新,使科学技术达到世界领先水平。”这些规定作为基因科技法的“母法”,应该作为其他基因科技法律、法规、规章和地方法规、规章的立法依据,但事实上却没有起到这个作用,至今没有出台配套的实施细则,国务院也没有颁发相应的条例。虽然制定了《促进科技成果转化法》,但没有配套的实施细则,在实践中也没有体现很好的规范作用。其次,规范基因科技的法律、法规和规章与其他部门法中的相应规定也没有很好衔接,包括民法、知识产权法、刑法等。再次,基因科技研究需要足够的财力、物力和人力的支持,但在银行法、预算法等当中都找不到具体的依据,系统性不强。因此,构建一个系统的法律规范体系作为基因科技发展强有力的保障是非常必要的。
4、相关权利保护力度不够,新型权利保护缺位
目前,我国已有基因科技法律规范中所保护的权利主要有知情同意权、隐私权等,但规定比较简单。如《人类遗传资源管理办法》第十二条规定,办理涉及我国人类遗传资源的国际合作项目的报批手续时须填写申请书,并附以人类遗传资源材料提供者及其亲属的知情同意证明材料,否则不予审批;《人胚胎干细胞研究指导原则》第八条规定,进行人胚胎干细胞研究,必须认真贯彻知情同意与知情选择原则,签署知情同意书,保护受试者的隐私。除此之外,对其他一些相关权利和义务的规定也比较笼统,不利于保护公民合法权益。如《人类遗传资源管理办法》第十八条的规定,“有关人类遗传资源的国际合作项目应当遵循平等互利、诚实信用、共同参与、共享成果的原则,明确各方应享有的权利和承担的义务,充分、有效地保护知识产权。”随着基因科技的迅速发展,基因检测、基因治疗、基因移转以及胚胎干细胞研究等在生活中的运用越来越广泛,越来越深入地影响人们生活,产生各种各样的新型社会关系,有很多新型法益需要保护。如胚胎的相关权益,基因信息权、基因隐私权、基因专利权、身体完整权等。而目前相关法律、法规及规章涉及不多或没有立法,使很多法益处于争议状态,不利于公民权利的保障与实现。
5、存在大量空白,亟需加强相关基因科技立法
目前,英、美、日本、澳大利亚、新西兰、加拿大、印度、南非等国家及地区都在不断完善各国的人体基因科技立法,不仅制定国家基因科技发展的宏观整体规划和政策,而且加强对人体基因科技基本法或单行法的修改或制定。如美国在近10年国会通过的法律中有相当一部分是和人体基因科技的研究实验与基因专利制度相关的法律;欧洲联盟和欧洲理事会也颁布制定了许多条约、法令,对促进欧洲人体基因科技发展有非常重要的作用。与这些国家相比,我国人体基因科技立法还存在着大量的空白,既无基本的人体基因科技基本法,又没有对基因检测、基因治疗、基因专利、基因知情权、基因歧视等的专项法律,存在很多漏洞,因此,目前亟需加强人体基因科技的立法规制,以保障公民基本权利。除此之外,适时立法,也能降低立法的滞后性和防止立法的任意性,进一步促进人体基因科技的研究和发展,为人类造福。
二、构建我国人体基因科技规制法律体系
由上可知,目前我国人体基因科技立法还存在很多不足,一方面,无法对一日千里的人体基因科技发展作立法回应;另一方面,人性尊严、生命权、健康权、身体权、隐私权等宪法基本权利受到巨大挑战,社会面临的基因科技风险已是现实存在,构建人体基因科技规制法律体系已是当代法学最迫切和重要的议题之一。那么,究竟应该如何构建?应遵循何种规范方向和原则?本文认为:首先,必须确立人性尊严为人体基因科技立法规制的核心理念地位,因为它是整个规制法律体系的灵魂,统摄其他法律、法规及规章的制定与实施 [1];其次,在宪法层面要明确宣示人性尊严是宪法基本权利的核心价值,并在宪法中增加与人体基因科技研究相关基本权利保护规定;再次,法律层面要尽快制定一部核心基本法律《人体基因科技基本法》,从水平层面上规范各项人体基因科技的研究和运用;最后,在确立核心理念和制定基本法的基础之上,制定规范基因治疗、胚胎干细胞等专项法,同时加强其他配套法律、行政法规和规章的立法,同时修改其他部门法中相关法律规定,弥补立法漏洞,并以刑法为底线共同构建我国人体基因科技规制法律体系。
(一)确立人性尊严作为基因科技立法规制的核心理念
人性尊严在伦理上拥有至上的价值,它展示了人权的一个重要方面,体现了一种核心的道德价值。康德指出:“目的王国中的一切,或者有价值,或者有尊严。一个有价值的东西能被其它东西所代替,这是等价;与此相反,超越于一切价值之上,没有等价物可代替,才是尊严。” [2]这说明了人性尊严的至上性,因为尊严超越了一切价值,找不到可以替代的等价价值,因此是无价的、至上的。人性尊严被视为宪法的最高价值来源于人性尊严与人权之间关系的认识。的存在是以人为本体的,它通过保障人权来实现人的尊严,作为伦理价值的人性尊严是人权的根源。如某学者所说:“人的尊严不仅是人所固有的不可剥夺的权利,而且是一切人权的来源,或者说一切人的权利都只是人的尊严的表现形式。”[3]可以这样理解:一切人权都是人性尊严的表现形式,人的尊严是各项人权共同的伦理基础和法理基础;人权是实现人性尊严的一种手段,当尊严作为一项权利时则是人权体系的核心;人性尊严原则是统领各项人权的概括性原则,也是人在经济、文化、社会等各方面权利的价值根源。当我们为基因隐私权、知情权、自主决定权等主观权利作辩护时,应当从人性尊严价值去挖掘其来源;当面对生命权、身体权、健康权等各项人权带来的挑战时,同样应当从人性尊严那里寻求终极的哲学依据,也正是人性尊严理念成为保护人类的国际性法律文件的人权理论基础,各国的宪法或实践都确认了人性尊严的核心价值,并把保障人性尊严作为宪法追求的根本精神,是国际社会秩序与法律规范的核心价值。#p#分页标题#e#
(二)宪法层面之构建
1、明确宣示人性尊严为宪法基本权利核心价值原则
我国现行宪法第三十八条规定:“中华人民共和国公民的人格尊严不受侵犯。禁止用任何方法对公民进行侮辱、诽谤和诬告陷害”。2004年修宪又把“尊重和保障人权”列为重要的人权保障原则。学者对宪法人格尊严条款的理解有所不同,有的认为是属于一般的人格权 [4];有的认为人格尊严是一项具体化而且内涵较狭窄的基本权[5];还有学者从司法实践的角度把人格尊严条款认为是一项民事权利等。总之,大多数学者倾向于认为我国宪法人格尊严条款仅为一项具体的公民基本权利,对人性尊严的尊重和保护还未上升到一种国家或公民的法律或宪法义务,不能充分反映人性尊严作为宪法的本质性价值、整个人权保障体系的价值基础或基本权利体系的核心价值地位。
首先,在宪法中应明确宣示人性尊严是宪法的核心价值,它既是基本权利的基础,也是人性尊严核心理念的体现;其次,目前宪法人格尊严条款不利于人体基因科技迅速发展下人性尊严和各项基本权利的保护,宪法应强调人作为人的尊严得到国家、社会和他人的起码尊重并不被侵犯的权利,主要目的是防止国家公权力机关对公民权利进行侵害。因此,有必要在宪法中明确保护人性尊严的原则,并像外国宪法那样设立专门的条款规定姓名权、肖像权、名誉权、荣誉权和隐私权等具体的人格权,与规定人性尊严权的条款分开,或者对宪法第三十八条人格尊严进行广义上的解释,扩大人格尊严的内容,将其上升到保障人性尊严的价值高度;[6]实际上,目前人体基因科技发展中,人性尊严不仅需要国家公权力的不干涉、不侵犯,更需要国家进行积极的作为来保护和促进,所以宪法中更要明确在基因科技领域中的人性尊严保障原则。宪法增加的人性尊严保障条款可以这样规定:“国家有义务尊重、保护和促进人体基因科技的发展,人性尊严不得侵犯”。
2、宪法中增加与人体基因科技研究相关基本权利保护规定
目前,我国宪法中列举的一些基本权利面临着人体基因科技迅速发展的冲击,很多权利在宪法中找不到明确的依据。比如生命权、健康权、身体不受伤害权、隐私权、环境权等,所以使人体基因科技的研究和应用有时处于被动局面,在很多问题上无所适从。如在胚胎干细胞研究中,究竟何时可以用胚胎作试验,胚胎是否享有人性尊严,是否能成为法律权利主体,是否可以作为客体进行研究?如果不在宪法中明确规定保护那些随着人体基因科技发展而产生的新型基本权利,将不利于社会秩序稳定,更不利于对公民基本权利的保障及发展自由。因此,需要完善宪法对基本权利体系的规定,应明确列出人体基因科技发展所需保护的新型权利,如基因信息权、基因隐私权、身体完整权等,并给予一定解释空间,包括权利主体、保护范围、功能、限制等,并以此为研究重点,扩大法学在基因科技发展下的研究视野,及时调整相关法律来回应人体基因科技发展的需求。为确保人性尊严和基本权利的实现,同时建立宪法诉讼机制,完善违宪审查制度和相关程序,使人性尊严和基本权利在被侵犯时能得到有效的司法救济。
(三)、法律、法规层面之构建
在法律层面,虽然我国已有《科学技术基本法》及其他一些基因科技法律,并在人体基因科技研究和运用中起到一定规范作用,但其主要目的或规范领域在于转基因动物、植物以及食品安全等方面,没有专门对人体基因科技研究进行系统调控,并且其基本价值取向是促进基因科技的发展,对保障权利方面着墨不多。而人体基因科技的发展已经对人性尊严、生命权、健康权、身体权以及其他基因隐私、信息权与专利权等基本权利带来了巨大的冲击和挑战,并且这些权利都是宪法所追求所保护的法益,当人民基本权利的法律保障出现漏洞时,无论是从平衡促进基因科技良性发展与保障公民基本权利为目的角度,还是从科技法律本身维护人类根本利益的价值目标,制定一个总纲性的、水平面的《人体基因科技基本法》都是非常必要而迫切的,其性质可以定位为基因科技法的下位法。在制定《人体基因科技基本法》的基础上,再陆续制定专门调节各具体领域的单项人体基因科技法,如《人工辅助生殖法》、《基因检测法》、《基因治疗法》、《胚胎干细胞法》、《治疗性克隆法》等。
在行政法规方面,以宪法和基因科技基本法律以及各专项法为基础,制定配套的、具体的国务院行政法规、规章及实施细则。人体基因科技发展具有未来不可知性、不确定性和迅速发展的特征,如何根据基因科技发展的事实,不断进行相应的、提前立法是当代基因科技立法规制的一项重要课题。而行政立法的灵活性、自由裁量性恰好能弥补立法滞后性的缺陷,所以在制定法律之后或没有立法之前都要充分利用行政弹性立法的空间,更好地为人体基因科技提供法律保障。
最后,由于人体基因科技一旦被滥用,会导致很多违法犯罪情形,有些后果甚至不堪设想。其中有些犯罪是刑法目前没有规定的,比如,制造基因武器、利用基因技术制造非法药物等。所以,在刑法中也要及时地、预防性地对人体基因科技相关犯罪进行立法,可以通过修改刑法的方式增加相应的基因犯罪处罚条款,但应注意必须是造成或者可能造成对人类健康及福利的重大后果才采取刑事制裁的方式,其他一般伤害则应采取民事制裁或行政制裁方式。至此,整体上就构成了由宪法、科技法、人体基因科技基本法、基因科技专项法、国务院行政法规、规章、地方性法规、规章以及刑法这样一个系统的规制法律体系共同规范人体基因科技的研究和运用,在促进人体基因科技的良性发展的同时又充分保障公民的各项基本权利。曾有学者提出了我国科技法律体系的整体结构图表,其中,生物科技法是科技法律体系中的重要组成部分[7]。基因科技法是生物科技法的基本构成要素,其他主要包括信息科技法、纳米科技法、智能科技法、网络通讯科技法等。而基因科技法又自成体系,包括非人体基因科技法与人体基因科技法,人体基因科技基本法则是人体基因科技法的核心组成部分(见图一)。确立人体基因科技基本法的框架,明确其主要内容是构建人体基因科技基本法律体系的重心。#p#分页标题#e#
三、《人体基因科技基本法》的基本框架与主要内容
(一)、《人体基因科技基本法》的基本框架
由于人体基因科技研究涉及的范围非常广泛,引起的伦理和法律问题比较多,所以要制定一部水平面的基本法律,实属不易。一方面要避免面面俱到,另一方面要规范各项人体基因科技研究,所以也不能太具体,只能针对人体基因科技的共性问题进行规范,其中每个具体的领域将来要制定相应的专项单行法,在上述人体基因科技规制的法律体系中也有所体现。基于这部基本法促进人体基因科技发展、保障人权以及趋利避害的目的,本文认为这部基本法律至少应包括下列七章内容,其主要框架设计如下:
第一章 总则
主要包括立法目的、基本原则、适用范围、管理机构、本法用语。
第二章 一般规定
主要包括人体基因科技研究和应用的一般性规定,与国际伦理、法律文件保持基本一致。如不得侵犯人的尊严、人权和基本自由等规定。
第三章 权利保障
主要包括人体基因科技研究涉及的各项基本权利,如基因信息权、知情同意权、基因专利权、基因隐私权、基因所有权、身体权等。
第四章 人体基因科技的研究
主要包括对人体基因科技研究的一般性规定,包括许可和准入制度,审查制度等,包括对各单项人体基因科技的一般性规定,如人工辅助生殖规范、基因检测规范、基因治疗规范、胚胎干细胞规范、治疗性克隆规范等。
第五章 人体基因科技的应用
主要包括各项人体基因科技成果应用的范围、使用条件、投放市场、所得收益、进行销毁等,如基因治疗药物的许可、生产、经营、流通、收回等规定。
第六章 管理机构、研究机构、职业机构职责
主要规定管理机构的权限,国家介入管制的时机和范围,各职能部门的一般职责和专项科技领域管理部门的专门职责;研究机构的职责权限、职责范围与职责义务,从事人体基因科技研究人员的特定职责,如谨慎、注意、智力工作的诚实和正直;以及相应职业机构所需要履行的职责,如医疗机构为实施基因治疗所履行的职责,包括对患者的检查、同意、保密等。
第七章 法律责任
主要规定违反本法各项规定所应承担的法律责任。包括民事责任、行政责任和刑事责任。
(二)、《人体基因科技基本法》的主要内容
在上述《人体基因科技基本法》的基本框架中,本文认为第一章总则部分是整个法律的目的、定位、基本原则、适用范围以及管理机构的规定,体现的是整部法律的目的和精神,即尊重人性尊严、保障基本权利和自由、促进科技进步;第二章是这部基本法的基础部分,也是对人体基因科技共性进行规范的部分,趋利避害的特点应该表现在这一章,所以应该体现对核心理念和精神的贯彻,尊重人性尊严,尊重研究自由,规定一般性的防止科技滥用以及防止对人类造成危害的条款,如禁止歧视、禁止克隆人等都应在本章予以规定;第三章是关于人体基因科技相关权利保障,是本部基本法的重点部分,因为已有的人体基因科技法律的基本精神在于促进科技进步,维护公民安全,但对相应各项基本权利保障略有欠缺,所以有必要突出权利保障的规定,尤其是面对能操控人类生育以及死亡的人体基因科技带来的风险和影响,目前讨论比较多的各项基因权利的保护都体现在这一章;第四章是这部基本法的主体部分,与第二章的一般规定相比较,这部分内容是对人体基因科技的研究进行细密化的规范,包括研究的条件、范围、风险评估、审批和准入等具体法律制度的设计以及人体基因试验操作规范要求等。
四、结语
21世纪是生物技术时代,又是走向权利的时代,基因科技是生物技术的“黄金”。但无论科技如何发展,“人是目的”应是展开研究的基本前提。实现人的全面发展和保障人权应是最终的目标。目前,基因治疗、基因检测、胚胎干细胞及基因克隆器官等各种人体基因科技正迅速而广泛地应用到医疗、保险、职业、教育等领域,关涉每个人的生命健康权、知情同意权、劳动权等各项基本人权,影响到个人及家庭社会福利系统的利益。由于人体基因科技具有对人的出生至死亡各阶段的操控能力,一旦滥用,后果不堪设想,而传统的伦理道德面临巨大冲击,适用于人体基因科技研究的新伦理道德原则和体系尚未确立。如何防范科技滥用、促进科技利益最大化,同时用科技发展促进人类各项基本人权最大限度的实现,是各国生命伦理和法治建设的重大课题。加强立法,制定较完备的国际公约和国内法律制度,构建完善的人体基因科技规制法律体系,指引科技沿着保护人权的方向健康发展,是实现法治和造福人类的必然要求。
参考文献:
[1] 沈秀芹.人性尊严:基因科技立法规制的核心理念[J].新视野,2010,(5).
[2] [日]岩崎允胤.人的尊严、价值及实现[M].北京:当代中国出版社,1993.22.
[3] 龚向和.人的尊严:中国农民人权的兴起[J].河南政法干部管理学院学报,2008,(1).
[4] 参见秦前红,韩永红.宪法“基本权利核心概念”研究——基于中日比较的视角[J].广东社会科学,2008,(1).
[5] 马平.宪法上的人格尊严—一个中国语境下的诠释[J].云南大学学报(法学版),2008,(2).#p#分页标题#e#
我国农业已进入高产、优质,高效、生态、安全阶段,促进农民增收,农业增效已成为农业发展的主旋律。我国政府支持新型肥料的研究是极为必要的,是促进肥料品种多元化、提高施肥效益、确保粮食安全的重要手段,对于我国农业的集约、清洁,安全生产与可持续发展具有重大的战略意义。新型肥料的发展趋势与农业发展趋势密切相关,随着人口的增长,人类对粮食和农产品需求量增多,只有加快新型肥料的发展速度,才能保证农业生产沿着高产、优质、低耗和高效的方向发展。
新型肥料是有别于传统的,常规的肥料,是指加入新材料,采用新技术、新工艺,新设备,改变原有品种或剂型而创制的提高肥料利用率,适合多种土质和作物的化肥产品。新型肥料有别于常规肥料,首先在于肥料功能拓展或功效提高,除了提供养分作用以外,还具有保水、抗寒、抗旱、杀虫,防病,除草等其他功能。其次是形态更新,是指肥料的形态出现了新的变化,除了固体肥料外,根据不同使用目的而生产的液体肥料、气体肥料、膏状肥料等。此外是新型材料的应用,其中包括肥料原料、添加剂、助剂等,使肥料品种呈现多样化、复合化、功能化、易用化和高效化。
当前金融危机余波未平,市场需求乏力,化肥行业处于尿素持续低迷,磷复肥大面积亏损的困境中,产能过剩形势严峻,产业调整刻不容缓。专家指出。从本质上说,目前的化肥产能过剩其实就是基础肥料的过剩,而随着我国农业水平的不断发展,更需要走一条复合化、专业化、精细化的肥料发展道路,基础肥料总量应该控制,在新型肥料上加大开发力度才是根本出路。各种新型肥料正在迅速发展,正曰益得到市场认可。从肥料品种到产业格局的角度,发展新型肥料将成为行业发展的大趋势。在化肥产业调整大力发展新型肥料的机遇之下,新型肥料有望突破资源和市场的双重制约。产业必将进入一个加速发展的新时期。以下介绍国内近期生物酶活化磷肥、硝基腐植酸生态肥、多肽尿素、双酶尿素,水溶性肥料等一些最新研制品种的开发及应用情况。
1 生物酶活化磷肥
生物酶活化剂是在生物酶解磷菌的基础上,加入了促进磷分解的活性有机物而制取的高效活化剂,生物酶活化剂与磷矿粉均勻混合后,即可生产生物酶活化磷肥,成为一种新型的低碳环保肥料产品。用生物酶活化剂能代替硫酸生产磷肥,可节酸降耗,与普通磷肥生产相比,其生产工艺无磷矿粉与硫酸的混合、化成过程,无需专用设备,只需普通的混合设备,整个生产过程可在一个密闭的搅拌混合设备中完成,没有任何固、液、气态的污染物产生,且磷矿粉和活化剂对设备没有腐蚀。不仅降低了生产成本。简化了生产过程,而且还能充分开发我国难以利用的中低品位磷矿,大大扩充我国的有效磷资源库。这种生物酶活化剂还可以用于现有磷铵、过磷酸钙,钙镁磷肥等各种磷肥的生产。使其利用率大幅度提高,一般可节肥2整理0%,高者达30%,而肥效不减。与过磷酸钙、钙镁磷肥等传统磷肥相比,活化磷肥肥效高而生产成本大大降低。磷活化技术具有突出的减碳效果,不仅可以降低磷肥生产中的能耗物耗,还可以大幅度提高磷的利用率。
生物酶活化技术的研制成功顺应了全球性的低碳经济发展的需求,突破了国内外的经典技术框架,在常温常压的温度条件下即可生产活化磷肥,这与目前国内外通用的强酸、高温煅烧等激烈反应条件有很大区别。活化磷肥的生产过程既可免除强酸、高温煅烧的高能(碳)耗物耗,又可获得适度、均衡的水溶性,不用对过高的水溶性进行缓释处理,因而可以减少对环境污染而提高肥料利用率。与钙镁磷肥、磷矿粉,过磷酸钙、磷铵相比,生物酶活化磷肥水溶性磷动态释放特性非常明显,靠需求拉动释放,从而大大提高磷的利用率。是一种长效缓释的肥料。这种活化态肥料不仅在生产环节具有节碳低能效果,而且在使用环节也有节碳环保效果。
用生物酶活化剂生产的生物酶活化磷肥与普通磷肥相比,其优势非常明显,通过添加生物酶来提高肥料的利用率,减少了对环境造成的污染。同时有效减缓或逆转磷与土壤中的钙,铝、铁等发生沉淀反应,避免土壤中磷浓度大起大落的波动,在植物生长期内维持磷的供求平衡,从而提高其利用率,也避免普通磷肥施用过多的游离酸而造成农田板结。
近年来,中国农业科学院德州实验站与华南农业大学开展的肥效对比试验表明,施用生物酶活化磷肥的地块,作物产量和品质明显优于施用过磷酸钙,可使小麦增产9.4%、大豆增产15.4%~32.2%,水稻增产10%,甘蔗增产30.9%,辣椒增产4.6%~8.8%、菠萝增产2.9%~8.1%,西瓜增产22.7%。尤其是在甘蔗,西瓜等将碳水化合物转化为糖类的作物上,生物酶活化磷肥的施用效果更为明显。
为进一步研究发展和推广应用生物酶活化剂及低碳环保肥料生物酶活化磷肥生产技术,北京中农瑞利源高科技发展有限公司、中国农业科学院德州实验站、华南农业大学新肥料资源研究中心、国家钙,镁、磷、复合肥技术研究推广中心四家单位近期共同成立了中国首家肥料低碳技术研发中心。目前北京中农瑞利源高科技发展有限公司与华南农业大学新肥料资源研究中心已经联合开发成功生物酶高科技产品生物酶活化剂,并推出了采用生物酶活化剂技术生产的新型活化磷肥产品,生产成本比普通磷铵每吨低280元左右,市场竞争力强,是传统磷铵的升级换代的理想产品。目前该肥料已获得中国专利和美国、俄罗斯等国际专利,并荣获第十六届全国发明展览会金奖。
以生物酶活化剂为载体生产的生物酶活化磷肥,现已分别在湖北吉顺磷化有限公司、钟祥福林化工厂、湖北农乐化肥有限公司相继投产,年总产能达到30万吨。同时此项技术也与湖北龙祥磷化工有限公司,湖北金明珠化工有限公司等企业达成合作意向,届时将形成年产50万吨的生产规模。
2 硝基腐植酸生态肥
21世纪是绿色革命时代,开发及生产绿色生态肥料至关重要,近年来,经过众多的科研机构和腐植酸生产企业的共同努力,利用腐植酸类肥料改良土壤、提高化肥肥效已取得了很大的进展。腐植酸在农业上的科学合理应用及腐植酸产品开发与生产,是我国发展有机一无机复混肥料切实可行的途径。实践表明,腐植酸生产的复合肥在提高化肥利用率,改良土壤,增加作物的抗逆性能和改善农产品质方面的作用逐步受到人们重视,腐植酸绿色生态肥以实现农作物目标产量的同时追求肥料投入的最经济为目的,彻底改变传统肥料配伍观念、施肥应用模式,被称为是第三代化肥。
硝基腐植酸(NHA)外观为黑褐色粉状,微溶于水,呈酸性,含有羟基,羧基,酚羟基等活性基团,是任何煤种经硝酸氧化后生成的一种高活性腐植酸的产物。在所有的煤种中,褐煤的氧化活性最高,硝酸氧化后,褐煤的腐植酸收率都明显提高。利用泥炭、褐煤,风化煤等含有腐植酸的低级别煤在硝酸作用下,其中的腐植酸被硝化和氧化,生成具有较高化学活性和生物活性的多环硝基芳香羧酸的混合物硝基腐植酸。硝基腐植酸中腐植酸含量≥45%、水分≤15%,盐基交换容量(以干基计)≥205mol/mg,可增强作物体内过氧化氢酶,多酚氧化酶的活性,刺激生理代谢,具有改变化肥特性、改良土壤结构、增强抗逆特性、改善果实质量等特性。
硝基腐植酸的生产工艺为将原料煤粉碎后与硝酸,水在反应器中混合、加热,在90℃下反应1小时左右,离心分离后过滤,将固体干燥,得NHA产品,每吨产品成本约900元。硝酸废液含有黄腐酸和各种无机盐,可用于提取黄腐酸或制造液体肥料,由于硝酸来源较少和价格高,只有在充足硝酸资源条件的地方才适于用该方法加工。此外,为节省硝酸且不排放废液,最好采用干法工艺,即固/液比不超过0.5。美国和日本采用生产硝酸过程中产生的含有HNO3蒸汽、NO2、NO,N2O4气处理低级别煤来生产硝基腐植酸、既能降低生产成本又可减少环境污染。此外,硝酸反应尾气(主要是NO和NO2)有毒性,尾气处理无疑是不可忽视的一个重要环节。除采用碱液吸收,分子筛吸附及催化还原法除掉大部分NOx后,可用泥炭+碱(氨或石灰)吸附残余尾气,获得较好的;争化效果,吸附饱和的泥炭还可用于制作肥料。
作为制备高效有机一无机复混肥的原料,硝基腐植酸对肥料有明显增效作用,如将尿素100℃下熔融后加入硝基腐植酸,混合后得到具有较好缓释性能、质量稳定的硝基腐植酸尿素。又如用硝基腐植酸生产的硝基腐植酸铵复合肥,是一种有机和无机混合的多功能复合肥料,既有有机肥料的长效性,又兼有无机化肥的速效性,还有改良土壤的特效性,是一种理想的发展绿色生态农业产品的新型肥料。这种肥料中含有腐植酸(以干基计,下同)≥10%、N≥7.2%、P2O5≥6.4%、K2O≥6.4%、水分≤15%,除富含腐殖酸铵、黄腐酸、氨基酸,多肽等水溶性有机物外,还按作物生长需要配进氮、磷、钾、微量元素,能提供农作物生长发育所需的氮、磷、钾和钙,镁、硫以及锌、锰、钼,铁等微量元素和生长刺激素,既能提高肥料的利用率,获得增产,又有改善农产品的质量,提高农业经济效益、生态效益和社会效益,在增产节肥、增收节支上,一般增产率达15%~20%,最高可达30%以上。
除可用作化肥增效剂,生产多功能高效复合肥料外,硝基腐植酸还具有广泛的应用领域,可用于土壤改良剂、水稻育秧调酸剂、石油钻井液处理剂、陶瓷泥料添加剂、混凝土减水剂、重金属吸附剂等方面。低级别煤生产硝基腐植酸及绿色生态复合肥。是变废为宝的高效利用途径,符合国家节能减排、绿色环保、矿肥结合的方针和产业政策,对于我国现行化肥企业的产品结构调整,深化有整理机农业、发展现代农业具有深远的战略意义,特別适合环境治理、生态农业建设、无公害农业生产,绿色环保产品和循环经济发展的需要。
3 多肽尿素
肽是一种有机两性化合物,由氨基酸脱水而成,含有羧基和氨基,由三个或三个以上氨基酸分子脱水而成的肽为多肽。多肽的相对分子量在1000—3000之间,是涉及生物体内各种细胞功能的生物活性物质。肽键是氨基酸在蛋白质分子中的主要连接方式,肽键金属离子化合而成的金属蛋白酶具有很强的生物活性,酶是生物发育成长不可缺少的催化剂,因为生物体进行新陈代谢的所有化学反应,几乎都是在生物催化剂酶的作用下完成的。金属蛋白酶可以被植物直接吸收,因此可节省植物在转化微量元素中所需要的体能,大大促进植物生长发育。酶鲜明地体现了生物的识别、催化,调节等功能,可激化化肥,促进化肥分子活跃。
多肽尿素是一种淡黄色,无嗅,粒状结晶体。其制取是在尿素形成过程中,在尿液中加入金属蛋白酶、聚天冬氨酸或SOD(超氧化物歧化酶),经蒸发器浓缩造粒而成。也可以将多肽增效剂直接与熔融的尿素混合,然后在尿素造粒塔造粒。其中多肽的重量含量为0.01%~1.5%,尿素的重量含量为,98.5%~99.99%,多肽尿素的产业化生产工艺,与普通尿素生产工艺比较,无新增废水、废气、废渣排放,符合环境保护标准要求,符合国家产业政策。作为无毒、无害、无残留属环境友好型产品,多肽尿素真正实现了施肥成本降低,尿素含量不变。施肥方法不变,节约肥料、能源、水资源,提高化肥利用率、农作物产量,农作物品质和增加农民收入,在为农民提供高性能尿素的同时,也为节约国家资源,实现可持续发展打下了基础。
2002年10月,河北石家庄中农兴泰生物科技有限公司开始介入此领域研究,经科研人员多年努力,开发出超过美国的同类产品仿生多肽,申请了国家发明专利和商标,并在全国29个省作了大量田间试验。2003年,山东禹城中农润田化工有限公司与北京中农瑞利源高科技发展有限公司、中国农业科学院德州实验站联合研发了多肽尿素,专家鉴定为“国内首创、国际领先”,被誉为普通尿素的换代产品。
目前国内生产多肽尿素的厂家有山东鲁西化工,中盐安徽红四方、江苏华昌化工,河南心连心化肥,济南山东明水大化集团明泉化工等。在中国石化镇海炼油化工股份公司52万吨/年尿素生产装置,中国石油宁夏化肥厂52万吨/年尿素进口装置、中国海洋石油海南富岛天然气化肥厂52万吨/年尿素上均进行过多肽尿素工业试验,已取得成功,产品推向了市场,目前国内已有山东华鲁恒升、山东中化平原、湖北三宁化工、山东瑞星,山西晋丰,山东齐鲁一化、河北正元等多家尿素企业计划新增多肽尿素生产装置。
多肽尿素主要功能特点是智能缓释,根据作物生长需要供给养分,防脱肥防早衰,平均提高肥料利用率30%以上,并且能改善作物品质,促进蛋白质合成。果实饱满,作物增产增收20%以上。多肽尿素能与任何肥料掺混水溶性、无残渣、pH中性,解决了肥料工业与农业生产中应用的难题。经试验,施用多肽尿素,由于节省了微量元素的氧化物和盐类在植物体内的转化时间和植物体能消耗,植物一般可提前5~15天成熟,如玉米提前5天左右,棉花提前7~10天,西红柿提前10~15天,且可以提高化肥利用率和农作物品质等。具有同量增产(与施用同量尿素相比,作物增产15%~20%),同价增效(施用80千克的多肽增效尿素与施用100千克普通尿素效果基本相同,作物产量且有所提高),提高肥效20%左右,改良上壤、改善作物品质、绿色环保、使用广泛等特点。
4 双酶尿素
双酶尿素是通过对原有尿素生产装置工艺和设备的改造,在普通尿素生产过程中添加了多肽金属蛋白酶、生物辅酶、双歧因子等营养成分加工而成的一种高科技含量的草绿色颗粒状尿素新产品。主酶即多肽金属蛋白酶,辅酶即非金属生物酶。在作物生长新陈代谢的过程中,在酶的催化参与下,主酶和辅酶二元协同互补,相辅相成,同时存在时才能起更好的作用,如果二者单独存在时均无催化作用。作物可以自我合成内源双酶,当外源双酶的王酶和辅酶同时补充或替代时,作物便可以更有效加快新陈代谢,而多肽尿素只补充外源主酶仍靠植物的内源辅酶起作用。当作为外源的尿素中同时加入了具有催化和调控功能的双酶主酶和辅酶后,作物便会节省自我合成双酶所需要的时间和能量,这样不仅能加快作物的生长和成熟过程,而且还大量节省为提供作物自我合成双酶所消耗的化肥量,提高了肥料中各种养分的利用率,并能够激活土壤中被固化的氮、磷、钾等多种养分被作物重新吸收利用,真正实现了节肥增效的效果。
除了能提高提高肥料利用率和肥效外,双酶尿素还具有自主生物调控功能,能根据作物生长各个过程中的不同需肥特性,自主调控各种养分的释放速度,使作物前期不疯长,后期不脱肥。并且能提高作物的抗病性、抗逆性和抵抗恶劣天气的能力,大大减少了各种灾害对作物的影响,是具有广阔发展前景的一种新型尿素产品。
双酶尿素适用广泛,可应用于小麦,玉米、水稻、棉花,豆类,油菜,瓜果,茶叶、药材、土豆,大蒜、葱、姜,花生、花卉,水产,畜牧等,在提高作物产量和改善作物品质方面作用明显。中国农业科学院德州实验站在禹城市安仁镇赵集村“郑单958”夏玉米上进行肥效试验,同时与附近农田设置大田进行对比示范,实验结果显示,与普通尿素相比,在等量施肥的情况下,玉米能增产6.60%。减量50%施用,仍能增产0.89%。施用双酶尿素作物品质也有了较大改善,表现为小麦面筋增加,水果蔬菜中果糖、氨基酸等含量提高,口感好,色泽美,耐贮存。此外,双酶尿素施用方便,可穴施、抛施、冲施、滴施,使肥料中的营养成分更好地作用于作物的根部并被吸收利用,而且还可对作物进行叶面喷施,促进光合作用。双酶尿素可提高化肥利用率20%以上,减少能源浪费和氮磷钾的流失,在一定程度上避免了因过度用肥造成的土壤板结、水系污染的弊端。
国内山东禹城中农润田化工有限公司与北京中农瑞利源高科技发展有限公司,中国农业科学院德州实验站采用低碳技术对多肽尿素产品进行技术升级,目前已研制成功并推出双酶尿素。在产品问世之初,生产企业与中国农业科学院德州实验站、山东禹城市土肥站合作做了大量的田间试验,针对不同区域、不同土壤与不同作物上进行多点试验,为大面积示范推广提供依据。仅就中农润田生产双酶尿素28万吨/年计算,农民可减少普通尿素用量28万吨,可节省标准煤14.76万吨/年。如果全国推广双酶尿素,对于节约煤炭,减少二氧化碳排放。对减轻环境污染将起到明显的作用。
在取得了大量的试验数据后,2010年春季,中农润田公司才正式推出这一新产品,深受各地经销商欢迎。在2010年4月12日召开的“山东禹城中农润田化工有限公司双酶尿素产品推介暨全国订货会”上,农业部全国农技推广服务中心、中国氮肥工业协会,中国农业科学院等有关专家一致认为,双酶尿素的研发成功对提高肥料利用率和推动普通尿素的升级换代具有重要意义。与传统尿素相比,双酶尿素利用率高,营养全面、速效长效、绿色环保,节能低碳,从真正意整理义上破解了氮肥利用率低的难题,是多肽尿素的更新换代产品,符合我国农业可持续发展的要求。
5 水溶性肥料
水溶性肥料(WaterSolubleFertilizer,WSF)是一种可以完全迅速地溶于水的多元复合肥料,更容易被作物吸收,而且其吸收利用率相对较高。水溶性肥料可以含有作物生长所需要的氮、磷、钾、钙、镁、硫以及微量元素(添加的微量元素主要有硼,铁,锌,铜,钼,其中以添加螯合态微量元素最优)等全部营养元素,由于根据作物生长所需要的营养需求特点科学的配方,不会造成肥料的浪费,使得其肥料利用率差不多是常规复合化学肥料的2~3倍。水溶性肥料不但配方多样而且使用方法十分灵活,一般有滴灌、喷灌和无土栽培,土壤浇灌,叶面施肥三种。更为关键的是水溶性肥料还可以应用于喷滴灌等设施农业,实现水肥一体化,达到省水省肥省工的效能,其效益是显而易见的。
因为水溶性肥料具有使用方法简单、使用方便,营养全面等特点。在世界得到了广泛的应用。在国外,被广泛用于温室中的蔬菜和花卉、各种果树以及大田作物的灌溉施肥,园林景观绿化植物的养护。高尔夫球场,以及家庭绿化植物的养护。在国内,由于其高价位影响了农民的接受和使用。但近年来由于我国花卉业和观赏园艺的飞速发展。也已经被广大专业种植者用于盆花、草花,鲜切花种植及一些高尔夫球场等。在一些大型的种植业农场,安装喷滴灌设施等现代化灌溉设备后,要达到水肥一体化,则必须施用水溶性肥料。
国内直到2007年开始,相关企业才开始关心国际上已经普遍使用的全水溶性肥料,并且开始有了初步的技术研究和产品开发,我国农业部也已经开始水溶性肥料的登记批准。水溶性肥料的种类主要有通用型、高氮型、高磷型,硫磷酸铵型,硝基磷酸铵型等。国内生产厂家有陕西巨川富万钾股份有限公司、深圳市芭田生态工程股份有限公司、上海永通化工有限公司、山东粮源生物有机肥有限公司、武汉格林凯尔农业科技有限公司、河北萌帮水溶肥料有限公司,南京加农和信植物保护有限公司等。
水溶性肥料并不是几种营养元素通过简单的物理混配就可以生产,而是采用化学合成方法生产。要实现全化学反应,必须在生产系统的液相中进行化学反应。然而,单一物质的溶液容易掌握,存在两相、三相甚至更多相的循环溶液,在低温冷却结晶的过程中就会出现共结晶现象,也就是产品在析出过程中实际形成了较为复杂的复盐,直接导致产品氮磷钾的养分出现波动,不会按照设想的配比析出产品。化学反应合成的水溶性肥料相对于简单物理混配的产品,具有外观好、品相均匀,纯白结晶的特点,可以真正确保100%全水溶。
关键词:台湾地区 基因组医学 科技计划
2000年人类基因组计划工作草图完成。次年2月,工作草图的具体序列信息、测序所采用的方法以及序列的分析结果公布。当时全世界的科学家都意识到一个全新的科技世纪已经开启,同时也认识到致力于基因组功能的研究已经是大势所趋。许多研究显示,人类的一般疾病与遗传疾病和基因变异有相当的关联。研究基因序列,使人类有机会对生命个体有更深的了解,除了可以搜寻疾病基因,进行研究预防、诊断和治疗的方法之外,同时也可以经由物种间的基因相互交叉比对,进一步了解环境与进化的关系。
随着对基因学研究的进展,科学家提出了一个医学研究的新概念――基因组医学。它是以人类基因组为基础,将生命科学与临床医学整合在一起,使基因组的研究成果迅速高效地转化并应用于临床医学实践,是后基因组时代最重要的研究方向。因为基因组研究不仅提供科学家们窥探自然,以及了解生命基础奥秘的方法,同时所衍生的知识,包括使用的技术(如基因芯片和生物信息技术等)与所开发的产品(如疫苗、诊断药剂和治疗医药等)都可以产生很高的经济价值,并有可能为生物技术产业拓展新领域带来曙光,世界各国无不视此为生物技术产业发展的重大机遇。
在当局的推动下,我国台湾地区也将生物技术及其相关领域列为了科技研发和产业化推动的重点领域。台湾“国科会”最先设立的6个“国家型”科技计划,即:“防灾”、“农业生物技术”、“电信”、“制药与生物技术”、“基因组医学”和“数字典藏”科技计划,其中三个计划项目都涉及生物技术相关领域,目的是通过加大对包括基因技术在内的生物技术发展的投入,从而在台湾创造出新的产业或者推动现有传统产业的升级改造。
一、台湾推动基因组医学“国家型”科技计划的背景
台湾“行政院”于1995年通过了《加强生物技术产业推动方案》,确定有关医、农等生物技术产业为政府全力推展的重点,并由“行政院科技顾问组”协同各部会进行横向整合组成生物技术产业指导小组。1996年举行的全台第五次科技会议将医学方面的生物科技推动列为主要议题,同时通过决议将基因医药相关的研究整合成跨部会的大型合作计划。为此,台湾“国科会”和“卫生署”于1998年起开始推动“基因医药卫生科技尖端研究计划”,整合台湾医学中心与研究单位的近百位科学家、医师投入“基因医学”研究行列,针对基因组基础研究、基因治疗、基因药物开发、遗传疾病、实验动物供应、环境毒理遗传基因与科技对伦理、法律、社会影响等进行研究。
台湾“国科会”于2002年设立基因组医学“国家型”科技计划(台湾称为“基因体医学”),2003年开始执行。该计划整合跨部会资源,由“国科会”、“经济部”和“卫生署”共同参与执行。计划的目标以基因组研究为基础,运用人类基因组序列中所隐含的知识,发展疾病预防、诊断与治疗技术,同时结合基础研究、动物模型测试、临床试验等技术,完成台湾基因组医学科技的开发,进而通过技术转移、业界发展等力量,建立具有国际竞争力的医学科技产业。计划的第一期为时三年(2003―2005年),主要目标是构建完善的基因组研究基础设施;计划第二期(2006―2010年)的目标是“集中资源,以特定疾病研究为导向,加速成果导入医学生物技术产业”。基因组医学“国家型”科技计划于2010年正式结束。
二、基因组医学科技计划概况
1.一期计划的总体情况
基因组医学“国家型”科技计划规划有短、中、长期阶段性目标。第一期计划执行期为三年,由“国科会”推动实施。计划第一期的目标着重于基因组研究的基础建设及自由探索基因组相关研究。规划范围则是包含:基因组医学、蛋白组学与结构基因组学、生物信息学以及伦理、法律、社会的影响(ELSI)四个领域。包括:探讨基因多形性与常见重要疾病感受性的相关性,鉴定及分析与台湾人体常见重要疾病相关的新基因,应用基因技术预防或治疗台湾人体常见重要疾病,开发新的基因科技进行基因组的分析与测序,开发新而灵敏的基因诊断试剂与治疗模式,评估基因科技对伦理、法律与社会的冲击影响,以及建立核心设施与研究团队等。目标推动如下:
(1)基因组医学:寻找三种疾病的10个分子目标;对无机砷的人类易感基因更进一层的了解;台湾人体特殊病毒的宿主易感/抵抗基因的鉴定;建立台湾地区特殊族群基因库及相关性状数据库;建立台湾人体疾病诊断用的遗传体数据库;建立特殊疾病的单核苷酸多态性(SNP)、蛋白质图谱等可作为未来临床诊断与个性化疾病诊断的参考;建立台湾人体疾病的相关基因及危险因子;建立台湾人体疾病的辅疗法;建立基因治疗临床试验使用的GMP/GLP设施;建立台湾人体疾病的动物模型3~5个;在ENU突变小鼠中发现3~5个疾病基因及其机转与导向化合物(Lead compounds)的筛选;及利用移植人类癌细胞和免疫细胞的NOD/SCID作人类治疗基因的功能鉴定。
(2)生物信息:结合基因组研究加速其进展,促进医学科技产业的发展;建立台湾人体重要疾病的基因医药数据库;建立人类遗传疾病并维护加值数据库;建立基因组知识经济基础;培养高质量的生物信息研发人才。
(3)蛋白组与结构功能:完成3个细胞膜蛋白的结构,有助于新药的开发;设立低浓度转录因子蛋白组的研究程序,作为医疗途径;建立3个逆境蛋白质,以及嗜热蛋白质的功能图;了解传染病有关的蛋白质;以台湾有关的细菌或病毒的蛋白组,发现新的蛋白质折迭模式。
(4)伦理、法律、社会影响:建立相关学术研究所需的基础架构,及国内外相关研究社群的互动网络;建立基因组医学科技的议题发展追踪与信息交换;建立基因组医学科技的意向调查与分析;建立基因组医学科技的学术论坛与社会教育;对基因科技发展及其在伦理、法律和社会方面所造成的冲击背景信息与讨论议题通俗化。
(5)核心设施:建立全台基因组医学高速核心设施及高科技研究团队,服务基因组研究计划;加速台湾研究计划执行效率。
(6)产学合作:开拓创新研究成果的知识产权,协助申请与维护专利权益;建立产学合作及GLP/GMP规格设施;加速进行癌基因/细胞治疗的临床试验;推动岛内基因与蛋白诊断产品的商业化发展;培育研发人才,促进产业活力。
2.二期计划的总体情况
为了聚焦并吸引产业界的投入,计划第二期设定的目标是:“集中资源,以特定疾病研究为导向,加速成果导入医学生物技术产业”;以台湾本地重要的四大疾病(肝癌、肺癌、高遗传性疾病与传染病)为聚焦主题,持续加强创新研发与基因组医学对伦理、法律与社会的影响,同时建设核心设施以支持基因组研究,提供基因组研究所必须的基础设施与技术,进一步加强与产业界和各国间的合作与交流,将本计划的研究成果迅速导入生物技术医疗产业,提升国际能见度。
计划第二期较第一期更具有整合性,加强了各行政主管部会的直接参与。“国科会”补助上游的基础研究计划,建设营运核心设施,提供必需的基础建设与技术支持;依据研究领域及导向,计划实施分为肝癌组、肺癌组、传染病组、高遗传性疾病组、创新研发组、伦理法律社会影响组(ELSI)、产学合作组及国际合作组。“卫生署”的重点在法规、遗传咨询、与国民健康相关的癌症、传染病以及中医药基因组相关研究,推动“肺癌基因组研究及临床应用”、“基因组医学的健康服务应用”、“建立台湾病原体基因数据库”、“中医药基因组相关整合性研究”及“建立严谨的基因组医学临床试验与相关产品的评估与审核机制”等五大研究项目,希望从法规及公共卫生层面,重要的卫生医药问题。“经济部”则从较具产业发展潜力的基因药物技术等方面进行规划,建立产业发展所需的重要环境,并同时以业界科专机制补助生物技术医药业者投入基因组相关研发与应用,以研发带动周边产业发展,创造生物医药产业经济效益。
各专业组的研究范围包括:
(1)肝癌组:寻找肝癌致病基因,研究开发检验试剂及检测设备,致力于早期诊断与治疗的成效,整合并建设台湾肝癌资料库技术平台,并延伸到乙型、丙型肝炎,以期成为未来亚洲最大的肝癌资料库。
(2)肺癌组:利用基因组学或分析流行病学等相关技术,进行肺癌遗传流行病学、药物基因组学等研究,探讨致病因子与肺癌转移机制,涉及个性化临床诊断与治疗策略,并利用已建立的肺癌临床研究网络提供防治肺癌的有效工具。
(3)传染病组:探讨肝炎病毒、登革热病毒、肠病毒、克雷伯氏肺炎杆菌及肺结核分枝杆菌的致病基因及致病机制,研究新颖的抗病毒策略,并结合“卫生署”行政单位,使研究成果落实到公共卫生领域以开展疾病防治。
(4)高遗传性疾病组:研究多种高遗传性疾病的致病基因(如精神性疾病、糖尿病、先天性心脏病、自闭症及代谢症候群等),建立公共卫生研究及公共卫生应用的互动管道,发展相关筛验工具及预防性医疗,增进民众健康。
(5)创新研发组:结合“基因组医学”、“蛋白组与结构生物学”、“生物信息学”,并鼓励其他具有创新性的研究,如系统生物学、肝细胞及中医药相关的基因组研究。
(6)伦理社会法律影响组:推动台湾有关人类基因资料库ELSI议题的研究,与欧美、亚洲地区学者进行学术交流与合作,共同打造基因组医学研究及其产业化所需的ELSI环境。协同行政机构建立台湾基因或遗传咨询机制及相关法规的订立与改革。
(7)国际合作组:鼓励岛内学者与其它国家研究学者在与基因组医学相关课题上开展研究合作,提升台湾基因医药领域的研究品质及国际能见度;通过科技交流,间接促进与国际制药或生物科技公司的实质性合作。
为提升生物技术产业的经济效益,加速基础研究成果商品化,基因组医学计划鼓励学界与业界的互动与合作,使业界即时掌握基因组医学研究的重要进展。为积极促进产学双方合作,与生技制药“国家型”科技计划合作进行“桥接计划”,整理并挑选具有产业发展前景的成果,进行专利及市场分析,进一步协助计划主持人研拟商业模式规划及取得知识产权保护。同时,由医药品查验中心针对研发所需的医药法规提供咨询,以解决商品化过程中所遭遇的问题,推动产业化的进程。
3.计划各阶段的执行结果
基因组医学“国家型”科技计划在致病基因的发现步骤、功能及致病机转的研究、开发疾病的动物模型、基因芯片技术、基因细胞治疗方法、疾病预防方法等方面都取得了明显的成效。
第一期计划的重要成果如下:
(1)砷与移行细胞癌的毒理基因组研究:证据显示二甲基砷酸盐(DMA)可能为膀胱癌的致癌砷种类,且细胞还原能力降低可能和致癌有关;建立体外培养及裸鼠膀胱癌形成模型,发现第九号染色体缺失及第四号染色体增幅现象;和砷代谢有关的砷输送蛋白基因OATP-2、MRP1及MRP2,呈现显著单一碱基多型性区域和膀胱癌相关基因,包括雄激素接受体及血红素氧化酵素-1,显示遗传多形性区域。
(2)肠病毒整合性计划:完成建构第一阶段肠病毒数据库,包含4,000多种从GenBank所收集的肠病毒序列及解析,并建立鉴定肠病毒71型的特异序列比对区域图谱;找出157种寄主易感基因,包括趋化激素接受体、细胞凋亡、干扰素及补体相关途径的基因;于细胞培养中显示可利用RNAi抑制病毒复制;TNF-α启动子的遗传多型性和肠病毒71型的易感有关。
(3)利用核磁共振技术,完成3个幽门螺旋杆菌蛋白质构造研究;建立高效能蛋白质表现系统;建立X光高分子结晶技术;以昆虫细胞─杆状病毒系统表现具活性的幽门螺旋杆菌蛋白质;鉴定出一种幽门螺旋杆菌的酸诱导蛋白质,可促进其生长及活动。
(4)中医药基因组相关研究计划:进行过敏性鼻炎患者中医寒热体质类型与基因及蛋白质表现、中医寒与热性体质实用药对细胞基因表现;收集完成病人相关数据、各种辩证指标记录的统计资料分析,并建立起基因的多样性分析模式。
(5)发现DNA甲基转移酶(DNMT)的过度表现与台湾地区“非小细胞肺癌”有关,且与许多抑癌基因5'CpG island过度甲基化、cytosine突变亦有关。
(6)完成正常人类肝蛋白组图谱的建立,及人类/小鼠胚胎干细胞蛋白组图谱的建立。
(7)基因药物开发完成多项活体外分析系统的建立,包括:重组腺病毒rAd/AGL载体病毒颗粒感染GSDIII病人初级培养细胞的方法、蛋白质转染系统、重组蛋白质AGL在细胞内的功能分析;完成腺病毒活体递送方法的建立与活体内分析系统,确认基因递送方法与递送载体在动物体内组织分布的相关性;并建立了活体内基因转录分析与蛋白质功能分析法,提供基因载体活体递送系统的基盘分析技术。
第二期计划的执行情况
基因组医学“国家型”科技计划第二期的规划延续了第一期的成果,第二期计划的重要成果如下:
(1)重要致病基因、蛋白质的发现
a.药物不良严重反应的基因:包括最常引起台湾人体发生致命药物过敏(史蒂文生琼森症候群)的抗颠痫用药(Carbamazepine)的危险基因,降尿酸药(Allopurinol)引发严重过敏反应的危险基因等。
b. 家族性肝癌的基因:乙型肝炎导致家族性肝癌的连锁相关分析,证实在第4对染色体长臂(4q)上,有1个基因座的LOD score在3.5。
c. 肺炎杆菌的致病基因:发现克雷伯氏肺炎杆菌,它是造成院内泌尿道感染、肺炎感染以及免疫机能不全病患肺炎、败血性休克的常见致病菌,还会造成菌血症,化脓性肝脓疡及脑膜炎等。
(2)关键动物模型的建立:先后建立了肝癌的动物模型、糖尿病致病动物模型、代谢疾病的动物模型、乙型肝炎的土拨鼠及基因转殖鼠模型等。
(3)肝癌、肺癌、高遗传、创新研发、ELSI五组研究成果
a.乙型肝炎病毒的HBx基因参与活化:男性荷尔蒙信息传递路径,经由活化基因的表现,可能增加肝细胞的癌化能力。未来将有可能就此信息传递路径,发现肝癌的重要标靶分子,而应用于临床预防或治疗上。
b.完成台湾肝癌病患(约800例)临床数据及组织样本的合成网创设,提供肝癌研究的共同资源库。
c.完成台湾人体肺癌病患临床数据库、组织、血液检体的收集,提供肺癌相关研究学者的研究共同资源。此外,发现的致病或转移因子,可应用于肺癌诊断、治疗、或预后评估等。
d.抑癌基因HLJ1的发现:抑癌基因(HLJ1)可预测肺癌病人存活及复发,本研究发现可应用于临床检验试剂、药物开发与生物技术服务相关产业。
三、核心研究设施的建设及相关产学合作计划
基因组医学“国家型”科技计划在管理过程中还增加考虑了相关核心设施的统一建设管理,以及促进产学合作。
本计划开始后就规划了相关核心研究设施的建设问题,对研究项目所需购置的高速、贵重仪器进行“整合资源”和“统一管理”,解决了重复购置、人员与管理等问题。为基因组研究所需的核心设施涵盖的领域包括了以下五项:动物疾病模型、表现型鉴定及造影核心设施,临床样品研究与组织库,基础基因组研究设施,蛋白组血与结构基因组研究设施,生物信息核心设施。
在本计划执行过程中,还在产学合作方面特别加以推动。如:符合台湾生物技术产业所需并且具有商品化潜力的技术和产品,包括药品、疫苗、检验试剂、生物医药技术、基因治疗方法、保健食品开发及基因咨询服务等;促进台湾生物技术信息发展的产业;办理产学合作计划的审查及后续项目追踪管理和考核;促进参与产学合作厂商对相关法规与知识产权的了解,利用产学说明会开展产学合作辅导;协助导入核心研究设施至产业界,提高业界的生物技术研发水平;协助推广本计划产生的优秀研究成果,营造学术界与产业界对话机会,扶助研究计划主持人所属机构申请与获得专利,协调与产业界完成技术转让事宜并建立与相关部会的良好合作与互动。
参考文献
[1] 罗勇.台湾科技计划的管理及其特点分析[J].科技管理研究, 2013(22): 38-42
[2] 基因组医学“国家型”科技计划[EB],http://nrpgm.sinica.edu.tw/content.php?cat=agtc,(2013.1.10)
准确地说:自20世纪80年代以来,我们已是处在一个信息爆炸的时代、一个知识经济的时代。有人还更形象地说:这是一个一“网”情深的时代;一个“网”事如歌的时代;一个无“网”而不胜的时代。的确,进入20世纪的后期,我们已实实在在地处在了一个信息网络化的时代中。未来学家们又进一步预言说:21世纪将是生物科技的时代,或者说是生命科学的时代。因为生物技术和信息技术的迅猛发展已向人们展现出了更加诱人前景,并使得将生物学和信息学结合起来的生物信息学的研究成为可能。运用生物信息学的原理或机制去提示生命的奥秘,认识和探讨人类疾病的发生和发展及至康复等医学问题,将是一个全新的课题,并有望开启一个崭新医学时代。生物信息医学的时代。这是一个将“物质、能量和信息”三基元的思想用来指导医学的研究和发展的新阶段,是对现代医学仅从人体的物质结构和功能(能量)或者注重从生物物理和生物化学的角度去认识疾病和防治疾病方法的一种进步和完善。换句话说:我们将从生理、生化和生物信息三方面去看待机体和生命,去认识和防治疾病。这不正是我们传统中医学的“形、气、神”理论的现代体现吗?所以,我们认为,21世纪的医学发展趋势将是以生物信息为主导的医学新时代。
下面我想从4个方面来分析和探讨一下,我们所提出的“生物信息医学”形成的可能性或可行性。即:①现代高新科技发展所提供的时代科技背景;②信息时代新的哲学思想原则为之提供的认识论和方法论;③生物信息医学已存在的历史和发展现状;④生物信息医学未来的发展前景展望。
1生物信息医学形成的时代背景――现代高新科技
现代医学科学的每一个新进展都与当时的科学研究和技术的支持是分不开的,在当今蓬勃发展的医学背后有现代高新技术强有力的支撑。
现代高新科技来自现代尖端科学的研究,所谓尖端科学就是人类探索自然界规律,攀登科学知识高峰的前沿。当前,科学研究的最前沿主要可以归结为以下几个方面的问题,即物质的组成或结构,生命的本质和演化,人类生存的环境,宇宙的起源和人类智力的奥秘。正是对在这些问题探索研究的过程中,人们不断获取尖端科学知识,并应用这些知识,又进一步开发出了如下高新科学技术,即:①生命科学技术(或称生物科学技术)――对生命的本质和演化的探索;②信息科学技术――对人类智力的探索;③软科学技术(或称管理科学)――对人类智力的探索;④海洋科学技术――对生存环境的探索;⑤空间科学技术(或称航空航天技术)――对宇宙空间的探索;⑥环境科学技术――有益于环境的高新技术;⑦新材料科学技术――对物质的组成或结构的探索;⑧新能源和可再生能源科学技术――对物质的组成或结构的探索。
这高新技术中,其中信息科学技术、生命科学技术和软科学(管理科学)是与人的生命和智力的探索直接相关的。自然也是与医学是密切相关的科学和技术。海洋科学和空间科学及环境科学,主要研究人类生存空间的拓展和生存环境的保护,也是以人为本的。新材料科学和新能源及可再生能源科学则主要是为人类寻找更好的使用工具和动力资源,提高人类劳动效率和生存生活质量。同时,其新材料科学技术还将会为我们的医学提供更精细和精密的诊疗仪器或技术手段。例如:纳米技术可使我们造制出更加精细的检测仪器,如:纤维镜、胃镜等,也可提供更精细手术器械等。
在现代高新科学技术的基础上,现代医学科学研究方法的特点:一是研究更为深入,利用现代生物学先进技术,在核酸、蛋白质等生物大分子水平上阐述生命体的结构和功能特征,并且利用基因技术使人们能够设计和改变生物体特征;二是研究技术的综合应用,以往各学科单一的研究方法、系统正在被跨学科多水平的实验体系所取代,高水准的研究一般都在整体、离体组织、细胞、分子多种水平上证实一种论点;三是高新技术的发展完善,使得元损伤非侵入式研究越来越广泛被采用,不仅可以在实验动物上得出与人更接近的结果,还能直接用于人体的研究;四是信息科学技术又为现代医学科学的研究提供了新的思路和方法。它使我们对生命体的认识不再只考虑其物质结构和能量代谢两个方面的问题,而是将生命体内物质、能量和信息三个基本要素都考虑进来。目前,对于人体信息系统的组成、信号转导及有关的分子家族、信号转导过程、细胞内信号转导、细胞间通讯、神经信息的传递、大脑信息的加工、处理等有了前所未有的详细认识。
因此,在这里我将重点介绍一下信息科学技术和生物科学技术。因为,这两项技术与我所提出的生物信息医学是紧密相连的。
1.1信息科学技术
1.1.1信息的定义及本质的讨论:从20世纪中叶开始,对于信息的定义及其本质的问题在世界范围内已引起了非常广泛的讨论,但仍未有一个定论。
其实,信息现象十分古老,早在人类历史发端以前,信息已存在于物质世界。如阳光普照,星光灿烂,就是宇宙天体发出的信息,在人类社会诞生以后,信息不仅来自物质世界,而且来自精神领域。人类认识和改造客观世界的过程,实质上就是一个信息过程。所以,人类自诞生以来,一直是在不断地进行信息的加工、传递、交流和利用等过程。
人类虽然很早并一直在接触和利用信息,但对信息进行有意识的科学阐析,都是20世纪以后的事。在此之前,我们对信息的认识和理解,主要是指一些通知、报告、新闻消息、报道、情报、知识见闻、资料等,进一步指思想、事实、思维、意念、资讯等,在通信科学发展的时代中是指信号、指令、代码、数据、图像等等。这些都是我们的日常可能接触到的一些信息。。然而,从哲学的角度去深究信息的本质,是相当艰难的,在学术上也一直是争论不休的。这些争论,始终是围绕着信息同物质、能源的关系,同认识、意识的关系问题展开的。由于人们认识上的差异以及观察角度和采用方法的不同,各国学者在探索过程中,给“信息”下的定义已有四五十个之多,每种定义都有理性的面,但还没有一个是定义在世界范围内得到公认。不过,从这些讨论中可以肯定的是:信息与物质和能量一起共同构成了人类可利用的三大基本资源要素。换句话说:整个世界(包括人体)是由物质、能量和信息三大资源构成的。信息论的创始人之一,美国学者唯纳说过一句有名的话,他说:信息就是信息,它不是物质也是能量;不承认这一点的唯物论,在今天就不能存在下去。
随着信息科学和技术的发展与完善,相信人们一定会对信息的本质作出一个比较全面的科学阐析。目前,对信息的单位已确定了用“比特”来表示。所谓的信息流也就是比特流。美国麻省理工学院媒体实验室主任尼古拉•尼葛洛庞帝先生说过:信息社会的基本要素不是原子,而是比特。比特与原子遵循着不同的安全法则。比特没有重量,易于复制,可以以极快的速度传播。它在传播时,时空障碍完全消失。而原子只能由有限的人使用,使用的人越多其价值越高。尼葛洛庞帝还说:“我觉得我们的法律就仿佛在甲板上吧达吧达挣扎的鱼一样。这些垂死的鱼拼命喘着气,因为数字世界是个截然不同的地方。大多数法律都是为了原子的世界而不是比特的世界而制定的”。可见信息与物质和能量有着本质的不同。另外信息网络带来的挑战,可能会更超出我们所有人的想象。所有这些都将有助于我们对“信息”的进一步理解。对于信息的定义值得一提的有:《中国新闻实用大辞典》(人民日报出版社)从“实用”的角度,把“信息”表述为:一切事物的状态和特征的反映。它普遍存在于自然界、人类社会以及人们的认识和思维过程中。人类生活的世界是一个充满信息的世界。另有一个比较通俗的说法:即认为凡是人和动物通过眼睛、耳朵、鼻子、舌头、身体、大脑接受到的外界事物及其变化,统统都含有信息。如五彩滨纷的图画、火车的鸣叫、香水的芬芳、苹果的酸味、棒击的疼痛、灵感的触发等等。据专家统计,一般来说,人类通过视觉获得的信息占83%,通过听觉获得的信息占12%,而其余6%的信息通过嗅觉、触觉和味觉获得。然而,这些也只不过是指人体从外界接收或获取的体外信息,只是机体信息中一个方面。而另一方面在生物体内自身还有其信息的加工、处理、发出、传输、储存和利用等过程。如大脑的思维、心理活动、神经反射、激素调节、体液传导、遗传变异、气功意念、经络传感、细胞、组织的新陈代谢等等,都是一些重要的生物信息过程。可见,“生物信息”的过程要比现在我们了解的“电子信息”处理的过程更为复杂。
现代医学是建立在分子生物学、细胞学、组织胚胎学、解剖学、生理学和生物化学的基础上的。它注重的是机体不同部分之间的差异性,即每发现一个部分在结构和功能上的不同,就给予这个部分一个命名,就成为一种新发现。这也正是科学界历来所信奉的“结构决定功能”的理论观念。由于这种思想观念的指导,使人们对机体内部各个部分都有了深刻的研究和了解,便于得到各部分之间的结构方式和本质差别,进而了解其功能特征。然而,这种只从物质结构状态和功能(或能量)特征去认识机体是不全面的,它忽视了生物体不同部分之间还有其信息的联系和控制调节等特点,即生物体内的“信息调控机制”问题。因而,现代医学也就遇到了许多理论难题和临床疑点问题,这些问题也正是影响医学和生命科学全面发展的主要因素。因此,未来医学则必须是建立在生物物理学(物质结构功能,即分子生物学、细胞学、组织胚胎学、解剖学、生理学等)、生物化学(物质和能量代谢)和生物信息学的基础上。
1.1.2信息技术的发展历程:在人类诞生之初――即最原始的人类,其信息交流可能主要是靠叫声和动作手势,进而就有语言的产生,最后又有了文字符号,并进一步又有印刷术的出现。紧接着又有书报、信件、邮递员、信鸽等信息传播工具或媒体,这些是古代信息传播技术发展的一个基础过程。到了近代,随着电的发明和发展,利用电来传递信息的技术得以研究和发展。最初是电报、电传,到了1876年3月10日,贝尔运用电声转换技术发明了电话,随后又是有了无线电广播、电影、电视的发睨。这些使人类的信息传播技术产生的一个飞跃,是一次信息革命
进入20世纪后,电话、无线电广播、电影和电视得到了极大的发展和应用。更有意义的是:20世纪上半叶又有了电子计算机的出现,计算机改变了人类对信息储存、加工、处理和复制的基本方式,也使传统的印刷术发生了一场革命。使之告别了铅与火,代之以光和电。进入20世纪90年代以后,以Intemet为代表的计算机网络得到了飞速的发展。它从最初的教育科研网络,逐渐发展成为商业和民用网络,并正在改变着我们工作和生活的各个方面。可以毫不夸大地说,Intemet是自印刷术以来人类通信方面最大的变革。目前,Intemet与电话和电视并称为三大通信网络。从计算机网络(Intemet)的发展速度和趋势来看,有可能以它为核心将“三网合而为一”。
1993年9月15日,美国政府了一个在全世界引起很大反响的文件,其文题是“国家信息基础结构行动计划”。后来人们又通俗、生动而形象地把这个“行动计划”称作“信息高速公路”。紧接着全世界所有的工业发达国家和很多发展中国家都纷纷研究和制订本国建设信息基础结构的计划。这就使得计算机网络(Intemet)的发展进入了一个新的历史阶段。应该说,这正是我们进入信息化时代的一个标志。当然,这个时代是经历了由信息科学研究一信息技术革命一信息产业化、商品化一信息的社会化一信息化时代的过程,也差不多是经历了一个世纪的发展历程。
在这个信息化时代,我们所有的人都可以感受它给我们带来的快捷和便利。也更惊叹它的发展速度以及其社会变化竟是如此变幻莫测。有一个著名的定律是美国贝尔电话实验室的穆尔提出的,叫穆尔线性定律:他说一个硅片上的晶体管数量,按每18个月增加1倍的集成度的速度增长。目前,一块计算机芯片上晶体管的集成度已达几亿个以上。据估计,到2007年将达到2000亿个晶体管。所以,有些学者说,在信息化时代,我们只能预测到5年(最多10年)以内的发展情形,10年以后是很难以预料的,因其发展太快了。如果说20世纪末的信息时代是那么地变幻莫测,那么21世纪的生物科技时代,就更难以预测了。因为,21世纪人类的生存、生活、婚姻、家庭以及伦理、道德等方式都将有可能被重新定义或定位。你想想,可以将人进行复制,并使生命延续的克隆技术已予示着将打破一切条条框框(这正是下面我将要介绍的生物科学技术的发展及态势)。
1.2生物科学技术的发展态势:生物技术应该说不完全是一门新兴学科,它包括传统生物技术和现代生物技术两部分。传统的生物技术是旧有的制造酱油、醋、酒、面包、奶酪、酸奶及其他食品等传统工艺。现代生物技术则是指20世纪70年代末80年代初发展起来的,以基因工程为核心,以DNA重组技术的建立为标志的新兴学科。目前我们所提的生物技术基本上是指现代生物技术。
现代生物技术包括:基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程、蛋白质工程以及生化工程等。.不久的将来也许还将有生物信息工程的诞生。
1.2.1基因工程:1944年Averg等科学家阐明了DNA是遗传信息的携带者;1953年Wats。n和Crick提出了DNA的双螺旋结构模型,阐明了DNlA的半保留复制模式,从而开启了分子生物学研究的新纪元;1961年M•Nirenberg等破译了遗传密码,揭示了DNA编码的遗传信息如何传递给蛋白质这一秘密;1972年Berg首先实现了DNA体外重组技术,这标志着生物技术的核心技术――基因工程技术的开始,它向人们提供了一种全新的技术手段,使人们可以按照意愿在试管内切割DNA,分离基因,并经重组后导人其他生物或细胞,藉以改造农作物或畜牧品种;也可以直接导人人体内进行基因治疗。基因治疗主要包括制备正常基因取代遗传缺陷的基因,或者关闭异常表达的基因,或者降低异常基因的表达强度。这样可以对一些由于基因突变、缺失和异常表达所引起的疾病,如遗传病、恶性肿瘤等有望达到较理想的治疗效果。
根据基因工程技术而进行的基因工程药物的研究自20世纪70年末也已经开始,如人工胰岛素、干扰素、生长素类、白细胞介素类和肝炎疫苗等。一还有转基因技术对人工选育优良品种也取得了成功。其中克隆羊的成功为动物转基因研究揭示了广阔的前景(有关克隆技术在下面的细胞工程中介绍)。
1.2.2细胞工程技术:所谓的细胞工程是指以细胞为基本单位,在体外条件下进行培养、繁殖,或人为地使细胞某些生物学特性按人们的意愿发生改变,从而达到改变生物品种和创造新品种,加速繁育个体,或获得某种有用的物质的过程。在这里我重点介绍一下细胞核移植技术-克隆技术。进入20世纪90年代,利用幼胚细胞核克隆哺乳动物的技术接近成熟。世界上许多国家和地区,如美国、英国、新西兰、中国、台湾等纷纷报道成功克隆猴子、猪、绵羊、牛、山羊、兔等。不过最让生物学家和全世界震惊的重大突破是英国PPL生物技术公司罗斯林(R。slin)研究所的维尔穆特(Wilmut)博士于1997年2月27日在世界著名权威杂志《Nature》上宣布的用乳腺细胞的细胞核克隆出一只绵羊“多莉”(D。lly)的消息,“多莉”的诞生,既说明了体细胞核的遗传信息的全能性,也翻开了人类以体细胞核竟相克隆哺乳动物的新篇章。仅仅过了一年半,1998年7月5日,日本人就喜迎来了叫作“能都”和“加贺”的两头克隆牛犊的降生。它们是用母牛输卵管细胞的细胞核克隆成功的,几乎与此同时,一组科学家在美国檀香山宣布,他们已经采用卵泡细胞的细胞核克隆成功的小鼠“卡缪丽娜”再克隆出了下一代。祖孙三代22只克隆鼠组成的大家庭具有完全一致的遗传基因和信息。随后,德国和韩国的科学家也相继宣布用体细胞成功克隆出哺乳动物的消息。可见,几个世纪以来人类梦寐以求的快速、大量繁殖纯种动物的夙愿,在20世纪快要结束之前正在变成现实。
如果说1997年2月克隆“多莉”羊的新闻轰动了世界,一些人还是持怀疑态度的话,那么随着“能都”和“加贺”等多头克隆牛的问世以及克隆老鼠的再克隆成功,用体细胞而不是用早期胚胎细胞的细胞核克隆的哺乳动物,已经成了广为科学界和普通群众接受的事实。在此基础上,克隆人已经不再是科幻小说中的故事了。1998年初,美国哈佛大学的理查德•希德宣布了他的克隆人计划,立即招来了全世界一浪高过一浪的反对呼声,紧接着欧洲19国联合签署了禁止克隆人的协议,我国政府以及美、英、德、日也已明确表示反对。然而这位69岁的博士称:克隆人“只不过是人类生育的另一项先进技术”。他计划把自己的体细胞核与捐献者的卵相结合后,再将这个胚胎植入他妻子格洛丽亚的子宫中,以期生下他的复制品。目前全世界都以关切的目光注视着希德的举动和美国政府的一些反应。另据报道,韩国科学家已于最近克隆成功了人的早期胚胎,但摄于法律的约束,又主动将她销毁了。正象核能的开发具有截然相反的作用那样,人类对克隆自身已采取了十分慎重的严肃态度。
但是,科学的发展是无法阻挡,即便是法律最终也可能无能为力,它也只能为顺应科学的发展而变化或制订新的条文,以此来对新生事物加以规范或约束,强制阻挠是愚蠢的。正如信息时代一样对信息犯罪必须重新修订法律条文。所以,克隆人最终还是会变成现实的。据了解,目前在医学领域是允许可以克隆器官的,以便提供被人体易接受的一模一样的器官移植。
总之,这项技术必将对21世纪的医学科学、生命科学以及农学等诸多领域产生重大的影响和变革。如果一旦被允许可以克隆人时,那么,整个社会的形态,生存和生活的方式都将发生变化,人与人之间的关系、婚姻、家庭和伦理道德等概念都将会被重新改写或定义,因为,一种新的生育方式将改变这一切。因此,21世纪的生命科学时代的确是人们难以预料的。
1.2.3生物信息学的萌生:随着人类基因组计划等大型国际项目的实施,以及生物技术和信息科学技术的进一步研究和发展,一门新兴的边缘学科――生物信息学已应运而生。因为,生物科技和信息科技等高新技术的发展已为生物信息学的研究、开发和利用提供了可能,并已成为当前一个前沿领域和研究的热点。
生物信息学是以核酸(DNA分子)、蛋白质等生物大分子的信息密码;细胞间的通讯;脑科学和神经网络;内分泌激素的信使作用和免疫调节,以及中医的经络学说和精气神理论为主要研究对象。以数学、信息学、计算机科学和仿生学为主要手段,以计算机硬件、软件和通信网络为主要工具,对浩如烟海的原始数据和纷繁复杂的生命信息进行存储、管理、注释、加工、解读,使之成为具有明确生物意义的生物信息。通过对生物信息的查询、搜索、备份、比较、分析,从中获取基因编码、基因调控,核酸和蛋白质的翻译和其结构功能关系,大脑的信息加工、处理机制、神经信息的传输原理等等知识。在弄明白这些大量的生物信息的基础上,再结合已有的生理、生化知识去探索生命的起源、生物的进化、生命信息的传输调控机制、大脑的思维和神智;人类的疾病与康复,以及细胞、器官和个体的发生、发育、衰亡等生命科学中的重大问题,搞清楚它们的基本规律和内在联系,是完全可能的。因此,生物信息学对21世纪的医学科学和生命科学具有不可估量的奠基和推动作用。
高新技术的重要特征之一是学科的横向渗透、纵向加深、综合交错、发展迅速。所以,我们所提出的生物信息学也正是在现代多学科发展的基础上横向结合而产生的。它是生物学与信息学,信息学与生物医学工程学等学科之间的相互交叉、相互渗透的一门边缘学科。同样,生物信息学又将与生命科学和医学科学进行交叉和渗透,并进一步形成生物信息医学这门新兴分支学科。它将促进医学科学的发展,并有可能引发一场医学革命,使我们步入生物信息医学时代。虽然,我们目前尚不能作出一个比较完善的定义或解释,但是,今天我们大家大概都不会否认,信息过程是生物体(人体)的一个重要过程。这一过程从根本上来说,是个体为了适应机体内、外瞬息万变的各种环境。事实上,现代生物遗传工程、转基因技术、细胞工程学和克隆技术,还有现代医学的脑科学研究、神经生理学、内分泌激素、免疫学、心理医学和思维医学,以及我们祖国传统医学中的针灸学、经络学说、气功和推拿按摩学等等,这些都已不同程度地揭示了机体内的一些信息过程中内涵。这些探讨生命过程中的信息问题,对于了解生命的本质、演化以及疾病的发生、发展和转归等无疑是十分重要的。因此,我们有理由相信,生物信息医学将成为21世纪医学科学研究和发展的主流。
2信息时代的哲学思想原则与方法
19世纪和20世纪初,我们把它称为工业化的时代。在工业化时代,牛顿力学有力地支撑了对立统一的哲学思想原则,也使我国古代就已形成的“物生有两,体分左右,皆有二也”的朴素“二元论”辩证法观念找到了近代科学的解释。然而,牛顿力学观察的是两个物体之间的相互作用,是以质量和能量作为物质的两个本源特质的。人们很容易理解,任何事物都有正反两个方面,非此即彼,非我即敌的机械认识论观点就是这种思想方法的极端体现。
进入20世纪后半叶,现代科学技术发展把人们推进到了信息化时代,人们遇到的诸多问题已经不可能在牛顿力学的单一因果链的思维平台上获得满意的答案,除了对立双方之间的力学作用之外,还必须考虑介质或者环境变化的信息作用问题。对立双方长期斗争的结果并不总是一个吃掉另一个,而往往是两败俱伤,由第三者或第三态主导局面。因此,信息时代的哲学思想原则应该是至少要考虑三个最基本的要素而不是两个。比如:物质、能量和信息;元序、有序和自序;整体、局部和媒介;主体、对象和环境;正态、负态和零态;宏观、微观和中观等等。现已知晓:物质、能量和信息是人类可利用的三大基本的战略资源。整个世界包括我们的人体,是由物质、能量和信息三者所共同构成的。因此,一位美国科学家曾经说过这样一首诗,他说:“没有物质的世界是一个虚无的世界;没有能量的世界是一个死寂的世界;没有信息的世界则是一个混乱的世界”。可见,物质、能量和信息这三者是缺一不可。物质可以被加工成材料,为工具准备形体;能源可以被转换为动力,为工具注入活力,驱动机器运转;信息则可以被提炼成为知识和智慧,为工具和机器提供智能指令。在这三种资源之中,物质相对直观;信息资源相对抽象;而能量资源则介于两者之间:人类认识世界的规律是由直观而至抽象,这就决定了一个极为有趣的生产力发展进程。在农业时代,人们主要利用物质一种资源来制造人力工具(称为一维工具、死工具),这种“物质”又全部取之于自然环境;在工业时代,人类进一步学会了高效地利用能量资源,并把它与材料结合起来制造动力工具(称为二维工具、活工具)物质和能量大显身手、大出了风头,使我们看到了电灯代替油灯,汽车代替了马车。到了信息化时代,人类又学会了利用信息资源,并把它与物质和能量结合起来制造智能工具(称为三维工具、聪明工具),也使我们看到计算机代替生产线上的工人。也因此在信息时代,大量的下岗和失业是在所难免的。
由此可见,人类的生产活动,实际上是通过能源的开采、运输和变换,作用于各种物质,使之发生物理的和化学的种种变化,使之成为人们所需要的各种产品。这种能量流和物质流的结合程度,取决于信息流的注入程度。我们人类的医疗实践活动似乎也遵循了这一发展规律,在原始的农业时代,人们的医疗手段主要是靠自然医疗和天然药物医疗。那时只能凭借自然界的现有条件来同疾病作斗争。到了工业时代,人类也就掌握了运用化学药物和切开手术医疗手段来战胜疾病,这些正是将物质和能量的结合利用。那么,到了信息化时代,人类也将会把信息导入医疗实践活动,并把他作为一种新的诊断和治疗手段,或与药物和手术结合起来应用,使其医疗手段更加先进和完善。在工业化时代,人类对自然资源的过度开采和大量索取,造成了有些资源短缺、物种的灭绝和环境的严重污染或破坏等,已使人类饱偿大自然对人类的惩罚。同样,现代医学由于大量使用化学药物和手术切除或置换修补,致使药源性和医源性疾病的发生和泛滥。也使人们也偿到苦头,并感到了恐慌。把生物信息资源导入医疗实践,将很有可能改变这一不利局面。
我们知道,在生产力体系中,物质、能量为实体因素,而信息是非实体因素。信息对物质和能量起着结合和控制作用。没有信息的参与,物质和能量无法正常发挥作用,生产就混乱而无法进行,除了这种“结合”和“控制”作用外,信息还起到放大或倍增作用――即信息可以凭借它“携带”的科技和经济知识、管理智慧,使物质和能量十倍、百倍甚至千倍地产生效益。一旦人们掌握了新的技术信息和管理知识,就可以创造发明新的工具;利用新的能源,掌握控制先进的生产程序,就可以十倍、百倍地提高劳动生产率。同样的道理,将信息作为一种诊断和治疗手段或要素参与医疗实践,无疑将可以降低化学药物的用量和手术的创伤使疗效成倍的提高;甚至可以免去不必要的手术和化学药物的应用,使治疗效果更加稳定、可靠,副作用也更小。
总之,在信息时代,人们对信息的本质和作用的认识也越来越深刻。并受到广泛的重视,传统哲学的二元论思想原则已受到挑战。一种以“物质、能量和信息”三基元的哲学指导思想正在起着主导作用。这种新的哲学思想认为:任何事物都是由三个具有正交完备性的最基本的要素构成的,比如热力学有三定律,机械学有三定律,生物学也有三定律(遗传、变异、自然淘汰),现代交叉科学有老三论(控制论、信息论、系统论),新三论(协同论、突变论、耗散结构论),有三个基本原理,彩色电视中有三基色原理,任何事物可能都是由物质、能量和信息三个基本要素的完整体现,任何事物(包括机体)的组织形态也可能都存在着无序、有序和自序这三种极端模式等等。这种“三基元论”的哲学指导思想原则,无疑将改变我们对所有自然科学的研究方法和认识论观点。
我们知道,西方近、现代自然科学受英国启蒙科学家培根(R.Bac。n,1220~1292)的巨大影响,抛弃了古代科学家习惯使用的思辩方法,强调“实验方法”和“数学”的伟大作用,倡导一种直观形象的思维方法或模式,采用一种实证方法来进行验证。也就是我前面所提到的科学界所信奉的“结构决定功能”科学思想观念。因此,在18世纪以来,实验和观察成为所有自然科学的主要研究途径和人类认识客观世界的第一位的最重要实践活动。并进而将现代科学技术推进到一个很高的水平。
现代医学(西医)正是在这种哲学指导思想和科学发展的背景下得以取得了巨大发展的。其思维模式是以具体(个体)的形象思维为主导的,即将其分割后进行验证,运用形象的逻辑推理的方式,来找到或发现有可能的因果关系。因此现代医学(西医)较偏重于局部的组织结构和功能的研究,而对于整体的宏观信息调控的考虑则相对较少,如解剖学、细胞学、组织胚胎学、分子生物学、病理学、细菌学、生物化学等,这些学科都是从不同的角度,通过实验方式进行研究和观察。它注重和强调具体的人体物质结构和形态的存在形式。与此正好相反,我们传统的中医学却仍然坚守着古代哲学的思辩方法,即是从复杂的整体环境和现象中寻找规律,通过比类取象的方法,对物质世界进行一种抽象的概括或综合归纳。因此,中医学偏重于整体的宏观研究和经络信息网络的调节机能,是以整体的、运动的、辩证的观点在活的机体上来认识人体,依据“天人同理” 原理,采取比类取象的方法,以自然和社会的规律及现象来类比观察人体与疾病。如中医的阴阳五行学说、形气神理论、天人合一理论、五运六气和脏象学说等,都是我国劳动人民在长期的生产和生活实践中测天观地、比类取象,并引伸到人体的生老病死中,以整体的抽象思维方式概括而成的。同样,针灸学中的经络学说也是古人根据人体复杂的“气”感和穴位效应等机体信息变化现象而抽象概括描述出来的。
这两种不同的思维模式也就导致中西医两种截然不同的理论体系。现代医学因抛弃了抽象的思辩方法,因而在认识上就不够全面了,这也是现代医学不能完全取代传统中医学的原因。信息时代的“物质、能量和信息”三基元论的哲学指导思想原则将使我们重新调整对人体的认识方法和医学的研究方法。前面说过,物质是具体而形象,而信息相对抽象;能量则介于两者之间。因此,西医的形象思维和中医的抽象思维模式都只能是认识论的一个方面的,都有一定的片面性或局限性。如果将它们结合起来作为医学的一种新的认识研究方法,即形成第三种思维方法――维象思维模式,我想我们医学的发展就会有较大的突破,中西医两种医学也就可能真正结合到一起。我们所提出的生物信息医学正是以这种新的哲学指导思想原则和维象思维模式为指导,它将会使我们传统中医学的一些抽象理论和神奇的治疗方法得以挖掘和科学的阐析。因此可以说,信息科技时代将是我们传统中医学得以振兴和科学解析的时代。
3生物信息医学存在的历史和发展现状
3.1传统中医学中的信息医疗方法和思想:《灵枢•官能篇》日:“语徐而安静,手巧而心审谛者,可使行针艾……缓节柔筋而心和调者,可使导引、行气”。这就是说在传统的针灸和按摩治疗中,已体现出了一种朴素的信息医疗思想观念。它对从事针灸的施术者(医生)提出了要修心养性,语言和蔼,施术时要安静,注意意念集中,以便达到最佳的信息调节治疗效果。对从事气功推拿的要求是:应加强修炼,使动作柔缓、心理调和,这也是强调意念信息的调理作用。还有针灸针的针柄也给了我们一个很好启示,针柄上的“线圈”不应单单只是为提插捻转的方便而设计。这种金属“线圈”还当然具有接收和传导生物信息的功能,它可接收术者的意念信息或外界环境的某些信号并传导给被施术的病人体内。从而达到一种生物信息的调节治疗,因此针灸疗法实质上是一种信息刺激调节疗法。所以,我们可以这样来认为:药物治疗主要是给机体补充“能量”以增强机体的抗病能力,是一种“能量”治疗,而手术的切除、修补或置换是对机体物质结构形态的改变,是一种物质治疗方法。那么,针灸、推拿治疗则主要是运用信号刺激和传输而达到调节生物“信息”节律为目的的信息医疗思想和方法。这也正是这类疗法的抽象神奇之所在,因信息的调控机制尚未被揭示,所以,只知其然而暂时不知其所以然。尽管针灸早已引起世界各国科学家的关注并成为研究的热点,但从信息论的角度来研究还只是近几年的事。例如:随着山东大学张颖清教授对生物全息律的发现和全息生物学的创立。针刺疗法的信息映射传输反应也从一定的程度上得到一些提示和发展,随之也就有全息胚针灸学的出现。我们坚信,随着生物信息学的研究深入,针刺的治病和镇痛机制将会得到科学的解释和进一步的发展。
不仅仅如此,我国劳动人民在医疗养生保健活动中,还积累和创造了其它很多宝贵的“信息疗法”。如:心理疗法、思维疗法、物境疗法、生物钟疗法、生理饥饿疗法、睡眠疗法、想象疗法、信念疗法、静思疗法、善美疗法、阅读疗法、技艺疗法、音唱疗法、笑骂疗法、暗示疗法、音乐疗法、幽默疗法、认识行为疗法、精神分析疗法。还有在临床上经常使用的气功疗法、埋线疗法、刮痧疗法、灸法等等。另外,在中医诊断学中的切脉就是一种很抽象的“信息”诊断法,它是通过对脉搏的动态信息变化来进行分析、推测和辩证诊断的。在中药治疗学中,是很强调中药性味的归经和配伍的,其中药味的甘、辛、苦、寒,其实就是一种可以传输给机体的信息,并通过经络信息网络传递给所要治疗的脏腑器官。而现代的中成药几乎是完全去掉了中药的味,只取其性,因而其效果大打了折扣,所以对中药进行化学提纯或深加工,并不一定是很理想的选择。
中医的经络学说一直是科学界关注和广泛研究的课题,科学家一直试图想找到它的物质结构形态。可最终所得到的不是神经,就是血管,要不就是网织的胶原纤维组织,根本没有属于经络自身的物质结构或组织,其实,如果我们按照中医学“天人同理”思想,将经络与现代的信息网络类比,就不难明白,现代通信网络是由不同的地域(局域网)、系统网、有线网和元线网等通信子网互联而成的一个很大而且开放的通信网络。并且还有电信网、广播电视网和计算机网等三大异质网络系统。它们的传输途径和媒介有光纤传输、电缆传输、卫星传输、地面微波接力传递等等,还可以互相转换信号,如:模数或数模转换等。我们的神经系统、血液循环系统,就如同有线通信子网,机体还存在一个无线通信子网,如:内分泌激素、免疫系统等。这些机体通信子网的互联通讯就构成了一个人体完整的信息网络系统。所以,我们可以把经络系统理解为神经系统、血液循环系统、内分泌激素、免疫系统、细胞间的联系等组织、器官和系统的信息子网的互联,即人体信息的互联网络。
中医的相生相克理论认为,机体的五脏六腑、四肢百骸都存在着相互化生和相互制约的关系。中药的配伍也存在其相生相克的关系。世界的万事万物都存在着相生相克的关系。所以,机体(个体)与机体之间也有一个相生相克的关系。这种相生相克其实就是一种生物信息的相互生成或互相冲突(干预)。因而,在临床医疗过程中,我们可能会发现这样的一个现象:对同样一个人,两个针灸师采用的是同样的施针方法,选择的也是同样的穴位,可是达到的效果却不一样。这种情况一般认为是由于针灸师的临床经验不同而造成的。其实这里面也应该存在一个机体之间生物信息的相生相克机制问题。如果一个针灸师的生物信息场与病人的信息场是相克的关系,那么他对病人进行针刺信息调节治疗,其效果肯定是不理想,甚至可能还会加重病情。同样,施行气功导引和推拿的医师也存在这种现象。还有,同一名医师,他在不同的时期行医,也可能表现出在不同时期虽然采用的诊治方法一样,但临床诊治效果却不同。这可能是这名医师在不同时期,因自身的身体状况和精神因素变化而造成的生物信息动态变化所致。其一定时期的生物信息可能刚好与那些病人的生物信息场相生,所以治疗效果好。而另外某一个时期的生物信息场不好,正好与病人相克,所以治疗效果不佳。其实,这也反应了中医学要求行医者必需注意个人修练,保持心静、气调、神清的医德思想境界。
中医的脏象学说中的“象”是指什么?所谓“象”就是脏腑所表现出的动态的时空信息变化,即“时空信息花样”。中医学的“形、气、神”正好与我们所说“物质、能量和信息”是一一对应的。只是中医学缺乏对现代科学知识的引入,加之信息科学发展较晚,以致无法揭示“神志”的内涵致使中医学显得有些神秘摸测,甚至有的人还对他的科学性表示怀疑。随着生物信息学的研究和发展并逐步引入中医学的研究中,相信一定会使中医学重新大放光彩。
中国的气功科学尽管还有不少疑点,但确能强身治病,这是举世公认的。气功强调“调心”、“调神”、“调息”、“以意领气”、“意念观想”等。这可能都是强调用意念和精神因素来调节或控制神经、免疫、内分泌等信息经络系统,使其达到健身、治病和提高生活质量的目的。在气功文献和气功医学实践中,有迹象表明(当然还不是证实)大脑中想象的愿望、状态、图景、符号、口决、童趣,以及想象的动作、行为、刺激、过程等,都可通过经络信息系统的调控作用而影响人体生理活动,并可强身治病。这与西方医学和心理学中的“摸拟情绪”影响免疫和内分泌功能有着异曲同工之妙。
3.2现代医学中所体现出的信息医疗思想和方法:过去人们流行的观点是“生命在于运动”,并把死亡的标志确定为以呼吸的停止、心脏的停跳为标志。随着近几十年来脑科学的研究与发展,人们对于脑在整个机体中的重要地位的认识已日益深刻。脑是人体的信息中枢,人体的各个组织、器官和系统都受它的调节和控制。科学研究显示,人类大脑工作时,大脑的神经细胞会从大脑以外的细胞那里搜集信息,并把这些信息综合起来作出判断,然后再输出指令,让人体的某些部位做出相应的反应。对于端起一杯咖啡这一简单的动作,就需要几百万个神经细胞的协调工作。美国国立老年研究所使用计算机控制的电子显微镜测定,经常用脑的老年人脑细胞比一些中年人还多。国外学者通过调查5000名已故的运动员后发现,他们当中多数人的寿命短于一般人。美国学者马劳斯在研究不同职业者的寿命时也发现,超级球星和优秀拳击运动员的寿命比学术上有成就的学者、专家平均短8~83岁,究其原因是因为长时间进行剧烈运动会使人体的新陈代谢长期处于旺盛状态,缩短了人体细胞分裂的周期,从而加快了机体器官组织的磨损与衰老。而经常使用大脑的人,由于大脑的信息调控作用,使机体各部位的协调运动,保持动静平衡,进而达到延年益寿。据此,有人将“生命在于运动”的命题引伸为“生命在于脑运动”。并且现代医学对死亡标志作了新的认定,即脑死亡是人死亡的主要标志。因此,人体健康首先是应该脑的健康和运动。
现代医学也已充分地注意到了心理、精神和社会因素对健康和疾病的影响,例如:心理和精神因素对心脏病、高血压、胃溃疡、糖尿病和癌症等均有很大影响。于是,就有了心理医学、思维医学和身心医学的提法,并运用心理疗法来配合这些疾病的治疗。对癌症的病人一般不直接告知患者本人的患病情况,只告知其家人――这在医学上称为“善意的谎言”,目的是不要让患者的心理负担过重,否则,精神就会夸掉。身心医学就是研究社会、心理和精神等因素与疾病发生与发展关系的一门医学新学科。国外已有人证明,心理刺激可通过氧化自由基而损伤DNA。
人类文明在进步的同时也给人类带来了许多新的文明病。其中以“大脑信息”失控或失调所致的精神心理障碍性疾病最为突出。据世界卫生组织的统计数字,全世界约有5亿人患者有不同程度的精神错乱,有5200万人患有严重精神病,约有1.5亿人患神经官能症,3000万人患癫痫。加上患有精神过敏症和其它心理障碍的人数,估计已占到总人口的20%以上。对于这些精神心理性疾病,现代医学的药物或手术疗法已显得力不从心了,只能采用心理疗法或思维疗法等信息调适方法,也有人把目光投向传统的中医、针灸、气功等信息疗法。从而也使我们看到了这些朴素的信息医疗方法对于现代文明病的攻克,显示出了广阔的发展前景。
在现代医学的诊断学中,心电图和脑电图的检测技术,其实就是一种探触大脑和心脏动态信息的检测技术;现代分子生物学已揭示了基因遗传信息的编码和控制蛋白质合成的信息链板;脑科学的研究也从一定程度上揭示了大脑进行信息搜集、加工、分析、处理并发出信息指令的部分原理;神经生物学、内分泌和免疫学则揭示了一部分机体信息交换、传输和产生反应的机制。随着生物信息学的研究和发展,现代医学在上述这些研究领域一定会取得更大突破和进展。
4生物信息医学的发展前景
“电脑”是人们对电子计算机的俗称,表现了人们的一种愿望――使计算机像人类大脑一样工作。这种仿生技术的发展和应用,必将对脑科学和机体信息调控机制的研究产生巨大促进作用。
迄今为止,科学家们已经模拟出了神经系统的一连串的活动规律,并据此编制出了相应的计算机程序;美、英科学家已合作成功研制出了世界上第一个硅神经元――一种能够模仿生物大脑细胞信息处理功能的微型芯片。这种面积只有01平方毫米的芯片的工作速度,比同样大小的生物神经细胞的工作速度还要快l00万倍;与此同时,日本三菱电机公司也已开发出了每秒可达800亿次的神经元芯片,这一成果把神经元芯片记忆一个字符所需的时间缩短到了万分之三秒。神经细胞是神经系统的基本单元,它采用电子工作方式。硅神经元在模拟神经细胞时,其电子特性和神经细胞一样能够独立运行,有自己的“行为规范”,不受控制者的“指挥”。因此,从理论上说,几百万个芯片就可以组成一个功能强大的“人造大脑”,科学家还研制成了生物芯片,生物芯片传递信息的速度比人类大脑还要快l00万倍。同时,当芯片出现故障时,它可以自我修补,成为一种半永久性的器件。
神经元芯片和生物芯片的获得,为生物计算机――仿生电脑研究带来了勃勃生机。而与之相关的神经元网络研究上的突破,更使生物计算机的研究大大向前推进了一步。神经元网络是科学家们在神经科学、心理生理学研究的基础上发展的,它具有联想记忆、相似性识别和分类、误差较正、时序保留和概括等功能。当神经元网络之间高度连接时,会引起并行机制而使神经元集团具有独特的计算性质,如同人脑的一些高级思维和信息处理或控制功能。试想,生物计算机技术对揭示人类的大脑和生物信息节律的调控机制将会起到多么关键的作用,对于大脑疾病、神经官能症、精神和心理障碍以及癫痫等疾病的有效诊治,其为期难道还远吗?
如今人们常常是,“谈癌色变”因为癌症的确困扰医学很久了,尽管有了很多新药的研究开发以及手术的改进,但这些并非是医治癌症的良方或万全之策。在生物信息医学时代,我们很有可能找到医治它的良方,比如:依据生物信息原理,我们可以研究“修复”癌细胞缺损或变异的信息密码技术,也就是对癌细胞进行“重新教育”使之“改邪归正”,或者是恢复对癌症等病灶的正常生物信息指令控制。这就好比怎样平息一个“地区”的“独立判乱”一样,其武力解决(病灶切除)并非是上策,通过说服教育,使人心归顺,才能算得上对该地真正收复。另外,对于一些组织器官或系统的功能紊乱,可以使用模拟相应的生物信息(信息编程)仪器或电子信息药丸,并设法让它进入该信息系统进行调节控制,使之恢复其生物信息节律的平衡。这种同疾病作斗争的方式的确如同“现代战争”(大家可能看过电视剧《突出重围》……)。在现代战争中,“电子信息战”已越来越突出而重要,与常规武器和生化武器等的协同作用威力也是越来越大。《孙子兵法》中云:“不战而屈人之兵,乃上之上策也”。这不正是信息战的伟大之处吗。同样,我们未来的医疗实践,也必将是以生物信息调节为先导,或将信息调控、药物治疗及手术治疗结合起来以达到协同作战的最佳效果。所以,我们不难预想21世纪的医疗实践将是一个更加先进和完美的生物信息化的医疗时代,或者可以简称之为“信息医学”时代。
我们国家是一个人口大国,也是一个资源大国。但是,经济的发展带动了资源的消耗量日益加大,人口的数量仍在持续增加,人均可分配的各种资源也越来越少。目前摆在我们国家面前最大矛盾就是——是牺牲环境来换取经济的高速发展,还是限制人均资源的使用来保护现有的生态环境不再被破坏。我国的工业为整个国民经济的发展起到了举足轻重的作用,其中的化学工业为其他各个行业持续不断地提品和服务。但是,我们在创造了快速的经济增长率和经济增长量的同时,整个大自然也遭受了前所未有的破坏。严重的环境污染和生态破坏制约了经济的发展,也严重损害着人们的身体健康,加剧了社会的各种矛盾。这种现状迫切要求我们改变生产模式,改变研究模式,在化学工业中引“绿色化学”的理念,将末端治理环境污染转为源头防范和治理。
绿色化学又称环境无害化学(EnvironmentallyBenignChemistry)、环境友好化学(EnvironmentallyFriendlyChemistry)、清洁化学(CleanChemistry),绿色化学即是用化学的技术和方法去减少或消灭那些对人类健康、生态环境有害的原料、催化剂、溶剂和试剂、产物、副产品等的使用和产生。绿色化学的理想在于不再使用有毒、有害的物质,不在产生废物,不再处理废物。它是一门从源头上阻止污染的化学,是更高层次的化学。我们从绿色化学的定义上就能够知道它是秉承着对人类可持续发展的责任而产生的。
绿色化学引导人们更加关注环境、关注公众问题。1996年美国设立的“总统绿色化学挑战奖”就是美国“绿色化学挑战计划”的内容,这个奖项旨在鼓励人们努力探索绿色化学,应用绿色化学的成果。日本的新阳光计划确定了绿色化学在这个国家的技术研究和开发。我们国家在上个世纪90年代仍在努力发展经济,只有1996年开过一次研讨会,主题是“工业生产中绿色化学与技术”,虽然只是一个研讨会,但是这表明我们国家已经开始重视环境保护和绿色化学工业成果的研制和开发。一年之后,召开的香山会议则正是宣告我国开始了以“可持续发展问题对科学的挑战——绿色化学”为主题的绿色化学研发工作。上述这些例子都是我们在化学教学的过程中应该努力研究并在教学过程和教学成果中体现出来的良好借鉴。
二、绿色化学秉承的发展思路和模式
它在现有的科学技术前提下,努力应用各种无害无污染的原材料来替代有毒有害的原材料、在应用各种原材料的过程中尽量实现节约和效率转化最大化、在污染物的排放尽量实现减少零排放化。
(一)高效是化学始终追求的目标
高效体现的思路是尽可能少地利用原材料,尽可能多地制造成品;尽可能少地排放污染物,尽可能多地提高转化率。国家制定的污染物排放标准实际上是建立在假设每一个化学工业企业都按照高效生产的操作前提上的。
(二)回收和重复利用材料
回收体现的是降低节约资源的理念,重复利用体现的是降低成本的理念。两者都是资源节约型社会下改善企业经营成本的有效方法。对于自然环境难以净化或在短时期内难以净化的各种材料,应实现重复利用;而对于那些高污染的化学制成品比如电池应当尽量实现回收利用。在社会倡导回收利用材料是一种有效的绿色途径。
(三)通过回收实现的再生利用和对高成本高污染原材料的拒绝使用
在化学制成品的生产设计环节就应当考虑再生利用,高分子原材料在自然环境中的污染时最为明显的,只有在设计的时候就考虑到将其纳入回收的范畴,才能使废物变成宝物,将污染变为绿色。而拒绝使用的那部分高污染、无法替代和无法回收、重复利用和再生的高危材料应当尽量寻找替代品,拒绝使用之。
三、绿色化学教学的探索和应用
绿色化学教学和研究在高校的课程设置中上没有明确的规定,但是在各种教材和政策中都有体现。我们先从国外的一些学校的实验来看:美国的俄勒冈大学是美国绿色化学课程的先行者,该学校在1997年就将绿色化学的原理和实践引入到了化学教学课程中。通过各种绿色化学实验取代传统的实验在美国率先创造出了安全无污染的实验环境和研究环境;澳大利亚的莫纳什大学则在2000年成立绿色化学中心,这个大学成为了世界上研究和教育绿色化学的领导者。
国外的大学对绿色化学的探索和应用为我国的高校提供了经验,因此我国的高校在探索和应用绿色化学的过程中应加强对教学的渗透。大学生毕业后进入到社会研究和生产的过程中将成为我们国家化学工业的主要力量。在大学的教学内容中融入绿色化学的理念,是加强他们绿色环保意识和可持续发展意识的重要教学任务。首先要对教材进行改革,要增加化学教材中有关绿色化学的理论知识和各个国家在绿色化学领域中的先进成果。对于学生来说,多与老师加强绿色化学方面知识的探讨和交流是十分必要的;对于老师来说,要主动引导学生在学习和生活中多对绿色化学方面的知识关注程度。比如说,对于各种工业原料的附加产品的研究,既要对工业原料在加工过程中的有害气体加以研究,又要对工业原料的制成品、附加产品和工业废料的环境危害程度进行研究和对比;再比如从同样一种工业原料提取各种有机物,使用蒸馏的方法还是其他方法能减少有害气体的排放等等。
其次是要在教学中树立绿色环保节能意识。教师要起表率作用,首先树立这种意识。要多阅读各种相关的书籍、文章文献,要改变传统的教学方式和思维,要在课堂教学和实验时多强调化学物质的排放有害性,而不是只顾及化学物质的功能性和有效性。教育工作者要在课余时间关注绿色化学的教学和研究的各种动向和轨迹,努力在课堂中将这些动向和轨迹传授给学生。
然后要针对教材的固定性和信息资讯的变动性努力做教学内容的灵活补充。由于教材编写出来之后的一段时间内是不会变动的,其中的教学内容在一段时间内是相对固定的,但是目前日新月异的科技发展速度将绿色化学定格在一个比较滞后的位置。所以,教学工作者应当在教学中进行适当的内容补充,使学生的绿色化学意识能够在一个完整的链条上得到延续。特别是有机化学,许多有机物都会对环境产生污染和破坏,这需要老师在教学过程中对这些有机物多加强调,对这些有机物的减少排放上多借鉴生物科技,以微生物作为催化剂,成功合成所需要的化学制剂。
最后对学生而言,单一而枯燥的教材授课不能达到加强印象的效果,所以,化学实验绿色理念的融入必不可少。实验能够使学生加深印象,使教材中的各种概念更加形象化,巩固化学知识,但是最重要的还是使学生将分析问题、动手解决问题的能力得到强化。多做实验有利于学生强化实验的技能,同时对学生对待科学的严谨、认真、实际的态度融入意识中去。绿色化学是可以通过化学的实验教学有效实现的。无论是试剂、溶剂还是催化剂,在试验的过程中都应当首先尽量考虑使用无害的环保的物质,而各种溶剂和催化剂,在试验前的准备阶段要优先考虑各种替代品或者避免使用有毒有害的物质。特别是催化剂,要优先考虑各种具有生物活性的酶和产生化学反应后生成水和二氧化碳的氢氧化合物。在进行化学实验的过程中,教师要强调学生合理使用剂量,尽可能地节约、尽可能地小剂量使用化学试剂,这对今后学生在化学工业领域工作时牢固树立节约意识是十分有用的。同时在实验的设计方面应该尽量实现试剂的完全化学反应,避免不完全燃烧和不完全反应等低效率的化学过程。目的是为了实现有害物质的低排放和零排放。
生物育种高技术产业化是指应用转基因技术、细胞工程、分子标记等先进遗传改良技术对动植物品种进行科学改良,并通过相应的工程措施对技术成果进行规模化、产业化开发的过程。2000年以来,针对生物技术为主导的高技术产业迅速发展态势,国内存在产学研脱节、产业化条件成熟的成果得不到及时转化的问题,结合我国农业和农村经济发展和结构调整的战略需求,国家相应启动了生物育种高技术产业化工程。10多年的实践证明,生物育种产业是农业高技术产业的重要方向,也是近年来发展最快的农业高技术产业。前些年虽然国家只安排了产业化工程总投资的10%的扶持资金,却带动了地方政府、企业和银行的积极性,对农业生物高技术应用、新品种的产业化发展、行业结构调整起到了重要推动作用。在看到成绩的同时,还存在进一步发展和提高的问题。必须面对国内需求不断提高和国内外资源、技术竞争日益激烈的形势,从战略和全局的角度出发,在宏观管理、资金、政策和工程内容等方面采取相应的措施,使之保持持续、健康、稳定的发展。
1我国生物育种高技术产业化工程成效显著
2000年以来,结合国家农业优势农产品区域规划,围绕保粮增收的总体建设目标,有计划、分步骤地在全国有条件的地区,组织实施生物育种高技术产业化工程。通过组织各部门和各省区对国家和省鉴定的有关生物育种的科技成果和相关品种(系)的产业化方案实施,起到了以点带面的作用,引导全国有条件地区的农业优势资源开发和农业产业技术升级,促进了农业产业结构调整和农业综合生产能力的提升。围绕生物基因资源开发利用方面,在国家发改委的主持和组织下,依靠各省区相关企业的力量,对生物基因资源从多方面、多角度进行了全方位开发和利用。据不完全统计,2000年以来,全国共实施了农业生物育种产业化项目250个,对450个具备产业化条件的动植物新品种(品系)进行了产业化开发。工程总投资约170亿元,其中国家投资约20亿元。在新技术应用和新品种产业化发展取得了较大的成就,产生了较好的经济和社会影响。
1.1优质高产动植物新品种的产业化,为农业综合生产能力提升提供了强有力保障(1)在种植业新品种示范应用方面,国家先后组织了湖南、湖北、四川、江苏、福建、海南、吉林等省建设优质超高产水稻的项目27个、新品种(品系)58个的产业化,新增水稻父母代良种3.3亿kg,约可推广1000万hm2,占全国水稻种植面积的36%;组织了吉林、河南、陕西、甘肃、新疆等省建设玉米项目19个、新品种(品系)44个的产业化,新增玉米新品种2.4亿kg,约可推广800万hm2,占全国玉米种植面积的29%;组织了吉林、山东、河南等省建设小麦项目9个、新品种(品系)15个的产业化,新增小麦新品种7300万kg,约可推广113万hm2,占全国小麦种植面积的7%;组织了黑龙江、河北等省建设大豆项目5个、新品种(品系)15个的产业化,新增大豆新品种9200万kg,约覆盖233万hm2,占全国的24%;在油料、糖料、薯类及其它经济作物均相应组织实施了一批高技术产业化项目。通过这些项目的实施,良种推广面积超156万hm2,形成年增产50多亿kg。已发展成为国内种植业内稳定的高技术生物育种产业,成为稳定市场、提高农产品品质和改善人民生活的重要支柱。(2)在棉花新品种示范应用方面,国家先后组织了新疆、江西、湖北、河南等省建设转基因抗虫棉等优质品种产业化项目10个,对20个新品种(品系)进行了开发,新增优良种籽2600万kg,约可推广116万hm2,占全国优质棉种植面积的23%。通过这批项目的实施,大大促进了生物技术选育的棉花新品种的推广应用,到2010年底,通过生物技术选育的棉花新品种种植面积占总面积的75%以上,河北、山东、河南、安徽等棉花主产省的生物技术棉花种植率已达到100%。通过产业化技术的突破,在转基因抗虫棉新品种方面,形成了一批在国际市场有影响的高技术企业,在国内市场上已与世界著名的美国孟山都生物公司形成强有力的竞争。(3)畜禽、水产新品种示范应用方面,近年来先后组织了北京、新疆、湖南、河南、吉林等省(市、区)牛胚胎及牛新品种快繁技术的推广和应用,湖南正虹猪、吉林、四川、新疆优质羊快繁等43个高技术示范项目,对湖南正虹猪、渝荣配套系猪、海南文昌鸡、湖南黑牛、云南的大河乌猪等46个优良品种分别进行产业化工程配套。这些项目的实施,带来了畜禽新品种繁殖技术的革命,有力地推进了畜禽新品种的快速繁殖和推广,产生了显著的经济和社会效益。据分析,已实现年新增核心良种奶牛4.42万头,良种奶牛胚胎20.6万枚,良种肉牛肉羊冻精680万支,奶牛冻精350万支,优良父母代种猪19.3万头,父母代种禽1585万套的能力。利用现代育种技术推动我国本土品种资源的产业化,促进了我国地方种畜资源的改良和商业化进程。在水产类通过对青海湖裸鲤、南美白对虾、中华绒螯蟹、福建花鲈等22个项目、37个品种(品系)的产业化开发,新增优质鱼虾蟹苗生产能力79.1亿尾,贝类苗37.7亿枚。形成年提供优质水产品40多亿kg,年增产值约1000亿元,年出口创汇近20亿美元的高技术产业。
1.2促进了农业生物关键技术的产业化通过组织实施一批生物育种高技术项目,在一系列生物育种相关技术产业化方面取得了较大进展,解决了一批制约产业化发展的关键问题。在过去10年生物育种高技术产业化工程推广技术中,11%的项目企业主要产品技术水平达到了国际领先水平,12%的项目企业达到了国际先进水平,59%的项目企业达到了国内领先水平,对企业创新能力提升和产业化发展起到巨大推动作用。(1)植物育种主要应用转基因技术、细胞工程、分子标记3种技术。①促进了转基因技术与相关技术的有效融合,为植物新品种选育提供了更加有效的技术支撑。如创世纪转基因技术有限公司通过“双价转基因抗虫棉和单/双价抗虫杂种棉高技术产业化示范工程项目”的实施,以具有自主知识产权的双价抗虫棉及单/双价抗虫棉技术成果为基础,形成一批抗虫棉生产性繁育和示范基地,农业科技产品中试基地,使农业高新技术应用和成果转化水平大幅度提高。通过对转基因抗虫棉技术的熟化、中试、转化和组装,培育了一系列可以大规模推广应用的新品种,培养了一批集中配套技术的示范样板棉区。除转基因抗虫棉外,在粮食作用、林木花草、饲料作物等方面也得到广泛应用,培育和推广了大量的新品种和新品系,且规模不断扩大。②转基因技术与航天育种、远缘杂交等高技术的结合更加紧密。如在“新疆中国彩棉(集团)股份有限公司天然彩色棉良种繁育高技术产业化示范工程”中,将航天育种、离子束灌注、转基因、远缘杂交等技术相结合,创造出彩色棉新种质,获得经济性状有明显改良的新品系。③双价、多价转基因技术逐步完善,不断研制出功能更加强大的转基因农作物新品种。河北三北种业有限公司高油玉米高技术产业化示范工程属于发明专利,该项目利用三种遗传效应(杂交优势增产效应、细胞质雄性不育的增产效应、花粉直感对含油量和蛋白质含量及赖氨酸含量的增加效应),突破了普通玉米无法高产、高油化的局限。(2)畜禽育种方面。①突出了我国本土品种资源的产业化。国外动物种源大规模进入,并长期垄断中国种畜市场。针对中国“引种-退化-再引种”的对外国种源严重依赖的怪圈,和普遍推广的国外高生长性能的品系(如猪的杜×长×大杂交组合)风味不足,肉味不浓,难以满足消费者的需求的现实,相比之下我国本土畜禽品种更加适合中国人注重“色、香、味”的消费习惯。已实施项目中,重庆的渝荣配套系猪、云南的大河乌猪和广东的阳山鸡、皖南青脚鸡、南江黄羊、青海大通牦牛等都属于地方特色新品种,在现代生物技术推动下,不仅具有风味突出、抗逆性强等特点,兼具较好的生长性能,有较好的市场前景。这些项目加快对我国地方特色品种的产业化。②应用现代生物技术,促进我国地方种畜资源的改良。传统的育种方法是将不同特点的某类动物进行杂交,经过几代繁殖后,能够实现既定育种目标且后代性状稳定的才能成为一个品种或品系。由于杂交组合多,杂交后代性状不稳定,及动物体有自然生长周期,因此,选育动物新品种(品种)周期比较长,难度大,尤其是大型动物如猪、牛等有时要经过几代人的努力才可能选育出一个新品种(系)。现代养猪育种技术中应用较多的包括分子标记辅助育种技术和最佳线性无偏估计(BLUP)方法。生物技术中的DNA测定技术,已经准确地找出控制产子数量、脂肪含量、抗应激性、产奶量等基因,通过分子标记,直接对未长成的动物幼体进行基因检测,而不必等动物完全长成后进行统计,既缩短了育种周期,又可以及时排除不符合育种要求的杂交组合,大幅度减少育种工作量。已实施项目中对地方优势资源的开发也进行了有益尝试,如渝荣配套系猪、山东鲁莱黑猪、湖南黑牛、云南的大河乌猪和广东的阳山鸡、广东的“广良”高效瘦肉型猪选育项目等,在发挥地方特色品种优势方面取得了一定的成果,对我国地方种畜禽资源更好地进行商业化开发进行了有益尝试,能够起到带动示范作用。③现代生物技术在畜禽快繁突破技术的应用。如采用无性生殖和有性生殖相结合的方法,以单倍体化的胚胎细胞作为母源卵子替代物,构建胚胎;采用胚胎移植、分子标记辅助选择和胚胎性控等生物育种技术,实现良种奶牛繁育和产业化生产,以及卵母细胞体外成熟、体外受精和体外培养系统方法等,在畜种改良和产业化发展中发挥了重要作用。在已实施的项目中,北京荷斯坦种牛、广西奶水牛、吉林延边牛、新疆肉羊等高技术产业化项目均从不同层面对上述技术进行了有效开发和应用。(3)水产类。①突出了珍稀水产资源的开发。如青海省鱼类原种良种场青海湖裸鲤原种繁育高技术产业化项目对青海湖裸鲤进行了人工繁殖和有效的开发和保护。张家界金鲵生物科技有限公司张家界大鲵保护与规模化繁殖高技术产业化示范工程对大鲵的成功人工繁殖和有效保护。重庆市对长江上游特有的6种名特野生鱼的人工驯养和规模化生产项目,在满足消费者多样化需求的同时,对保护长江特有的珍惜鱼种资源方面具有重要意义。②注重优良品种的引进和开发。新疆天润赛里木湖渔业科技开发有限公司高白鲑、凹目白鲑白鲑属鱼高寒淡水良种繁育高技术产业化示范工程,通过高白鲑、凹目白鲑的引进和人工繁殖填补了国内空白。浙江跃腾水产食品有限公司南美白对虾生物选育高技术产业化示范工程引进并选育南美白对虾SPF品种,并在繁育技术上实现重大突破。大连天正实业有限公司圆斑星鲽等北方名贵海水鱼类新品种育种高技术产业化示范工程采用纯种引进、遗传结构分析、分子辅助标记、亲鱼促熟与采卵授精等技术,实现圆斑星鲽等北方名贵海水鱼类新品种育种产业化。这些项目的实施丰富了国内水产资源和良种的产业化。
1.3扶持了一批产业化龙头企业,促进了高技术成果的转化和新品种的推广我国从事农业良种生产的企业较多,但专门从事生物育种的企业不多,而且规模普遍偏小。国家通过生物育种高技术产业化工程的实施,由于国家资金的扶持和引导,促进了高技术成果的转化和新品种的推广,提高了企业产品抗击市场风险的能力,出现了一批知名龙头企业。如农作物生物育种方面主要有拥有抗虫转基因水稻专利的奥瑞金公司、隆平高科、登海种业、丰乐种业、万向德农、敦煌种业、海南神龙大丰、河北大风车、大北农等龙头企业;在畜禽生物生物育种方面,涌现出湖南正虹(生猪)、海南罗牛山(文昌鸡)、江苏京海禽业等龙头企业。在水产生物育种方面,涌现出湖南省洞庭(青鲫)、浙江跃腾(对虾)、永强(大鲵)、福建闵威水产(鲈鱼)、山东丁马(中华鳖)等知名企业,为提高农业生产技术水平、改善市场供应发挥了重要作用。
1.4探索了“企业+基地+农户”的生物育种高技术产业化发展模式农业生产涉及千家万户,生物育种产业化工程一直积极探索通过“企业+基地+农户”的模式,促进企业与农户之间形成利益共同体,按市场需求与农户签订收购合同,积极争取最大规模的农户参与,带动农民发展生产,让农民在参与产业化项目中得到实惠。以2002年江苏高邮鸭集团有限公司申报的高邮鸭良种繁育高技术产业化示范工程为例,项目提出运用现代分子育种技术,进一步提高高邮鸭的生产性能,按照“企业+基地+农户”模式建立各镇基地,其中基础设施建设11386.31m2、购置仪器设备76台套。建设规模为1000万只良种高邮鸭及配套加工,项目批复总投资4898万元,其中国家扶持500万元。2006年项目建成,在做好高邮鸭保种、选育的同时,加大了高邮鸭的扩繁和推广力度,分别在郭集、司徒、横泾等乡镇建立了5个扩繁基地,饲养种鸭20万多只,推广苗鸭近1000万只,带动农户和专业大户400多家,有效地促进了农业增效和农民增收,增强了高邮鸭蛋、鸭肉的加工转化能力,还带动了养殖运输产业,形成了以高邮鸭为品牌的高邮鸭产业集团。
2生物育种产业化工程面临的形势与挑战
2.1资源环境约束和消费需求的提高,对生物育种产业提出了新的挑战新的时期,“三农”问题始终是社会各界关注的重要问题。耕地面积减少的趋势不可逆转,耕地质量在一些地区不断下降;水资源短缺与利用效率低下并存;农业面源污染加重,农业生态环境脆弱。根据国情,从今后发展看,随着人口增长,消费水平提高,粮食需求将呈刚性增长。必须确保国家粮食安全的同时,不断满足人们对农产品的优质、安全、多样化需求。这就要求必须加快新技术和新品种的应用,发展高效农业,提高资源使用效率,走人与自然和协发展的道路。我国农业生物资源丰富,是选育高产、优质、抗逆等特性的新品种、维持人类生存的物质基础,其中与农业生产密切相关和植物物种达9600多种[2],水生动植物资源2万余种,但近些年围垦和开荒,以及环境污染,加上保护、开发、利用措施不到位,生物资源破坏和流失严重。据农业部统计,国家需重点的野生动植物得到应有保护的比例不足20%。同时,国外对农业生物资源的争夺激烈,采取各种途径从世界各地获取资源,如中国野生大豆资源流失美国大大提高其生产能力,成为大豆出口大国,给国内大豆生产造成巨大冲击。这对我国生物育种产业提出了严峻挑战。我国是农业大国,只有掌握了生物资源的制高点,才能在未来的竞争中争取主动。
2.2面对全球性转基因技术的严峻挑战从世界范围而言,在近30年里,转基因技术在农业领域的应用研究进展迅速。转基因作物在产量、抗逆性、品质和生产成本等方面较传统作物有明显优势。2010年全球转基因作物种植面积达到1.48亿hm2,是1996年的87倍。1996年全球种植转基因作物的国家仅6个,2010年已达29个。至2010年转基因作物累计种植面积已超10亿hm2。这些表明转基因作物仍保持强有力的发展态势。我国目前转基因玉米和转基因水稻获得了安全证书。抗虫棉、耐贮番茄、转基因辣椒等已被批准商品化生产。转基因农业的研究和开发整体上居世界中等水平,还处于产业化发展初期。我国转基因植物的研究起步较早,在国家“863”计划、“转基因植物研究与产业化专项”和国家高技术产业化生物育种专项等科研和产业化项目的支持下,我国的转基因植物研究取得很大进展。由于成功地自主研究出转基因抗虫棉,有效地抵御了国外抗虫棉的冲击,在抗虫棉方面形成了较好的规模和竞争力。全国抗虫棉种植面积达到25万hm2,国产转基因抗虫棉已累计推广超过了1667万hm2,通过产业化技术的突破,在转基因抗虫棉新品种方面形成了一批在国际市场有影响的高技术企业。与之相反,因研发和产业政策滞后,大豆产业的国际竞争力急剧下降,难以抵挡美国、阿根廷、巴西等国廉价转基因大豆的入侵。总体上看,我国在转基因技术尤其是规模化、产业化方面还有很大的发展空间,与发达国家存在不少差距。孟山都、杜邦、拜耳等跨国公司利用其基因技术、专利、市场、营销、服务和资本优势,已经控制了国际种业市场70%的份额。转基因产品的市场竞争正在改变全球农业生产、加工、贸易和粮食安全的格局。面对全球性转基因生物育种技术的严峻挑战,我国作为农产品生产和消费大国,生物育种高技术研发与产业化工作任重而道远。
3对进一步实施生物育种高技术产业化工程的建议
3.1从宏观上做好生物育种高技术产业化工程的战略规划生物育种高技术产业化是一个系统工程,涉及农业大国的粮食安全和肉蛋奶的稳定供应,需要相应的高技术成果作为支撑,也需要将产业化条件熟化技术和成果进行大面积推广应用,才能获得预期的效益。因此,生物育种高技术产业化工程需要发挥综合管理部门的宏观管理职能,与科技、农业、林业等专业部门的协调、配合,做好“全国一盘棋”的战略规划。①要明确生物育种产业的中长期发展目标、生物育种产业的重大战略布局、分品种的区域布局,以及需要建设的重大成果推广转化工程;②要做好生物育种高技术产业化工程与行业发展部门的协调和配合。从生物育种高技术产业化工程“十•五”“十一•五”执行效果看,国家虽然下了很大的决心,组织人力物力安排了一批项目,但安排的项目更多体现在“点”上的效果,“面”上的效果还不很明显,还没有形成产业聚集效应和区域聚集效应。农业高技术产业化项目主要涉及的农业部、林业部和科技部,从部门的角度出发,在“十二•五”期间在粮、棉、油、糖、肉、蛋、奶、林产品等方面分别已制定了一系列总体发展和区域发展规划,如《全国新增1000亿斤粮食生产能力规划(2009-2020年)》、《全国农业生物资源保护工程建设规划(2011-2015年)》、《农业科技发展“十二•五”规划(2011-2015年)》、《新疆棉花生产基地二期建设规划》等,地方也有不同区域和资源特点的开发规划,这些规划体现了我国农业生物资源的开发和区域经济的规模化、专业化、区域化发展。③要做好生物育种高技术产业化工程与科技部《国家“十二•五”科学和技术发展规划》的协调和配合。《国家“十二•五”科学和技术发展规划》提出,针对保障食物安全和发展生物育种产业的战略需要,围绕主要农作物和家畜生产,突破基因克隆与功能验证、规模化转基因、生物安全等关键技术,获得一批具有重要应用价值和自主知识产权的功能基因,培育一批抗病虫、抗逆、优质、高产、高效的重大转基因新品种,实现新型转基因棉花、优质玉米等新品种产业化,整体提升我国生物育种水平。重点突破现代生物育种技术和品种产业化技术,培育动植物新品种1000个,其中重大突破性品种100个。从长远看,这些规划的实施为生物育种高技术产业化工程提供了重要的背景和条件。生物育种高技术产业化工程建设规划必须在工程布局和工程内容上做好与规划的衔接,做到协调布局、各有侧重、相互促进,协调发展。
3.2加大政策扶持力度,提高产业聚集效应(1)生物农业发展前景广阔,将成为投资的热点领域。比较中国生物农业企业与与美国和日本的生物农业企业可见,我国企业存在如下差距:首先是资金实力和资本规模不足,例如Monsanto公司的年销售收入为55亿美元,而我国最大的生物农业企业年销售收入也仅5亿元人民币左右。生物育种是高技术、高投入、长周期的产业,需要一段时期的持续投入,需要有实力的企业参与,也需要政府的持续扶持。我国种植和养殖领域种类繁多,许多品种选育和技术成果都到了成熟期,全国每年涉及生物育种的各类具备产业化发展的成果有300多项,而国家每年用于生物育种领域的投资有限,前10年平均每年只能安排不到20%的项目,时效性很强的科研成果往往有被搁置浪费的危险。从资金投入看,项目总投资大都在3000万元到1亿元,前10年国家对每个项目补助投资仅10%左右,由于我国农业企业普遍规模较小、实力弱,企业自筹能力有限,加上地方配套资金难以落实,导致项目资金规模和建设规模缩水,很难保证项目按设计顺利完成,并得以持续发展。必须集中资金,突出重点,在产业布局的基础上,加大生物育种高技术产业化扶持力度,形成多层次、多渠道、多元化投资格局,使产业的聚集效应在重点区域和重点品种上集中体现。同时,还需加强各类高新技术产业化载体、产业化基地、科技园等建设,进一步完善从技术创新到产业化的全链条支撑服务体系。因此,还需国家加强政策性扶持的力度和扶持范围。(2)生物育种是社会关注度较高的产业,要引导资本市场和社会投资投向生物育种产业。应进一步加大国家投资力度,对产业前景较好,但前期相对弱小的新品种,适当提高国家投资比重。充分运用财政支持、金融信贷、引进外资、风险投资等多种融资渠道。研究建立国家生物农业发展专项基金,支持重点生物育种项目建设,引导社会资金投向生物农业。允许农业高技术专利在银行办理抵押贷款,促进政策性银行开辟中小型农业企业贷款渠道,鼓励商业银行加大对生物育种企业的贷款规模。
3.3加大种子产业的市场宏观管理,培育大规模、高水平生物育种企业我国已累计培育主要农作物新品种1万余个,实现大规模的品种更新换代5—6次,良种对增产的贡献率达到35%左右,已初步形成主体多元化的全国种子市场,种业市场价值达500亿元,种子使用量在200亿kg左右[5]。截至目前,全国持证各类种子经营企业有10000余家,专门从事生物育种和改良的机构1000多家,并有继续扩大的趋势。在我国登记注册的国际知名种子公司也纷纷在我国设有办事机构,形成市场之势。国内育种企业由于经营主体比较分散,企业规模普遍偏小,产业聚集度低,整体实力不强,多数企业没有稳定的生物育种和研发设施和团队,缺乏核心竞争力,难以满足农业结构调整的需要。必须通过政策引导、法律规范,加大种子执法力度,进一步严格市场准入,强化市场监管,整顿种子市场秩序,规范品种管理,维护公平、有序的市场竞争环境。通过政策引导、财政扶持、企业积极参与,鼓励同类企业的战略重组,加速资产整合,提高创新能力和企业竞争力,加速培育具有龙头带动作用的产业主体,打造一批育种能力强、技术先进,市场网络健全的生物育种企业集团。
(一)生物医药
(1)创新药物
以具有自主创新能力和技术优势的生物制药骨干企业为依托,加强产学研合作,以基因工程药物、疫苗和诊断试剂、抗生素类药物、化学新药、特色非专利药、新型药物制剂和医药用包装材料及制药设备为重点,重点研发预防和治疗重大传染病、心脑血管和肿瘤及地方常见多发病的创新药物,提升药物的原始创新能力,推出一批拥有自主知识产权和市场竞争力的优势品种,并加大对处于研发阶段和临床试验阶段药物的扶持力度,为产业化储备一批新药。基因工程药物。依托哈药集团生物工程公司、圣泰制药、仁皇药业、紫杉科技、众生北药、美华生物等骨干企业,加速以基因工程为核心的现代生物技术产业化进程。重点发展基因重组人干扰素α-2b、促红细胞生成素(EPO)、重组人粒细胞集落刺激因子、重组抗HER2人源化单克隆抗体、重组抗EGFR人鼠嵌合单克隆抗体、CD20单抗、CD52单抗、高糖化重组人干扰素α-2b、高糖化促红细胞生成素(EPO)、肿瘤坏死因子(TNF)融合蛋白、人血管内皮抑制肽、纤维蛋白源、NGF神经生长因子、基因疫苗、转移因子、胸腺肽系列等产品。疫苗和诊断试剂。抓住国家扩大公共免疫计划范围的契机,针对重大传染疾病的快速诊断、预防,建立人用疫苗研发技术中心和诊断试剂研发技术平台,加快推进防控艾滋病、流感、肝炎、肺炎等疾病和治疗肿瘤、乙肝、七价肺炎、子宫癌等疾病的新型人用疫苗,梅毒、衣原体、人瘤病毒(HPV)、肿瘤等诊断试剂和肺癌、胃肠癌、卵巢癌快速检测试剂盒以及生物芯片等产品的研发和产业化进程,打造国内现代化疫苗和诊断试剂的研发生产基地。抗生素类药物。以哈药集团为重点,继续巩固抗生素原料药和头孢类产品在国内市场的领先地位,培育青霉素系列产品的国际竞争力。引进膜过滤、7ACA及系列产品项目,进一步提高抗生素深加工品种的竞争能力;开发和仿制一批市场需求量大、工艺技术先进、质量稳定可靠、疗效确切、副作用的化学药品;建成全国最大的抗生素生产基地,建设原料药出口生产基地,以规模优势赢得市场。化学新药。依托哈药集团总厂、哈药集团三精制药股份有限公司、誉衡制药、博莱制药等骨干企业,开发替代进口药品的治疗肿瘤和呼吸系统疾病等的化学药物,重点开发和生产三精司乐平、西维来司那抗感染冻干粉针、厄贝沙坦胶囊、盐酸伊托必利片等一批国家级新药。特色非专利药。加快国际认证步伐,紧抓国际市场一大批畅销药物专利集中到期的历史机遇,有选择地发展高附加值的化学原料药及中间体,大力发展药物制剂产品国际化;以国内市场为重点,优先选择发展抗肿瘤、心脑血管等潜在发展前景广阔的老年性、慢性疾病用药。新型药物制剂。依托骨干企业,大力推广新型粉碎技术、薄膜包衣技术、微型包囊等制剂新技术,加快发展控释、靶向给药、透皮吸收剂、速溶制剂、口腔粘膜给药、透皮控释制剂、微囊剂及渗透泵片等新剂型产品,重点开发胰岛素口服制剂项目。医药用包装材料及制药设备。依托哈药集团制药总厂、纳诺医药化工、红十字中心血站药业、宏立药用胶囊等一批骨干企业,采用国内外技术和设备,开发生产铝塑包装系列产品、药用丁基橡胶胶塞、机制胶囊及胶囊充填设备等先进包装产品和制药机械,提高医药产品包装档次和水平。
(2)现代中药
紧抓国家振兴和支持东北老工业基地调整、改造的机遇,坚持“古为今用、洋为中用,药食两用”,以资源优势为依托,以北药开发为重点,积极开展野生与栽培药材的资源调查、种质保藏、中药资源可持续利用等技术的研究,尽快完善中药种植GAP、生产过程GMP标准化体系建设,推进中药传统剂型向现代剂型转变;加强北药应用开发研究的技术平台建设,利用细胞融合、克隆、组培脱毒、转基因等技术加快改良和选育中药材优良品种,应用缓释、超临界萃取、超微粉碎、膜分离等现代制剂技术重点发展抗肿瘤新药、心脑血管特效药、保健药品等产品;完善中药的技术标准和安全用药保障体系,促进以企业为主体的技术创新体系的形成。北药种植。以33家中药厂为依托,建立起北药规范化种植(GAP)基地,扶持一批市县级中药材种植基地。在丘陵浅山区如五常、延寿、依兰、木兰、宾县、阿城等地开发建设五味子、刺五加等基地,在依兰、五常、巴彦、通河、延寿等地建立充山参、西洋参等基地,大力推行GAP规范种植。现代中成药。依托哈药集团中药有限公司、世一堂制药厂、葵花药业、珍宝制药、圣泰制药等骨干企业,努力实现中药产业装备现代化;有重点地培植一批中药现代化科技示范企业,推动组织培养、细胞培养、微生物发酵、转基因、膜分离、指纹图谱等现代生物及现代制药技术向中药制造领域渗透,促进传统中药产业升级和现代中药开发;支持企业采用超微(含纳米、微米)粉碎、超声波提取、CO2超临界萃取、大孔树脂吸附分离、超滤、膜分离、喷雾干燥等中药提取、分离、纯化技术,提取中药有效成份和有效部位。加大“中药二类新药注射用金森脑泰”、“中药三类新药圣宝肝泰胶囊”、“护肝滴丸”、“双参乙肝滴丸”等中药新品种的开发力度;紧抓双黄连、刺五加、芩暴红、熊胆等具有资源优势的品种,对“世一堂”、“葵花”、“满山红”等品牌产品进一步深度开发,搞全覆盖的剂型开发,尽力做优、做大、做强,真正形成拳头产品和独家品种;重点开发完成加味血栓通缓释胶囊、注射用小牛血去蛋白提取物、注射用骨瓜提取物等并推进产业化。中药饮片加工。以市中药优势企业为依托,加强中药饮片炮制工艺及规范研究,鼓励中药原料、饮片、提取物、中成药等有效成分含量测定方法、质量检测与质量控制(如利用指纹图谱、生物芯片技术鉴定药材及相关产品)技术研究,建立符合GMP标准中药饮片生产基地,推进中药饮片生产向标准化、可控化、规模化方向发展;加强配方颗粒、单味超微速溶饮片等新型品种的开发与应用。OTC及保健药品。依托哈药集团三精制药、哈药六厂等骨干企业,巩固和发挥原有品牌效应,采用现代生物技术、现代中药制取技术,开发生产促进人体增强免疫力、调整神经、调理胃肠功能以及抗衰老、抗疲劳等独家、特色、系列化的保健药品,重点发展维生素类、蜂产品类、人参类、鹿类等大众健康产品。
(3)生物医学工程和生物医药服务外包着眼于满足全民基本医疗保健的需求,加强产学研联合,重点发展生物医学材料制品、生物人工器官、医学影像和诊断设备、医学电子仪器和监护装置、现代医学治疗设备、医学信息技术等现代生物医学工程产品;积极发展包括睡眠医学工程系统和装置、便携式微型生命体征监测和小型生化检测装置(快速微型血压、血糖、血氧、尿液、动脉粥样硬化检测,以及中风等疾病早期预警等装置)、按摩及中医保健器械等在内的康复医疗器械。进一步优化生物医药产业发展环境,依托市的医药研发资源优势,大力发展合同研究组织。生物医学工程。引进一批生物医学工程领域的骨干企业,鼓励采用智能化、数字化、光电一体化技术,扩大国内市场紧缺的常规普及型医疗器械的生产规模,重点发展生物医学材料制品、医学电子仪器和监护装置、现代医学治疗设备、医学信息技术、康复工程技术和装置、组织工程等领域,形成和发展具有一定特色的生物医学工程产业。生物医药服务外包。发挥市实验室管理系统、仪器分析、技术服务、项目信息、人才培训等各领域优势,依托医科大学、中医药大学等大专院校、科研院所,积极引进国内外著名的生物医药服务外包公司落户,整合和完善各类服务资源,搭建生物医药信息、活动和技术平台,初步形成涵盖新药研发各阶段的“外包”服务链,为创新企业提供实验场所、实验设备、实验室服务、新药申报、临床研究等一系列技术外包服务,重点发展包括分子优化,先导化合物筛选、动物试验等临床前研究和包括临床文件、政策法规咨询、生产包装及药品推广、市场销售、药物经济学、商业咨询及药效追踪等药品上市辅助工作在内的生物医药服务外包。
(二)生物农业
(1)生物良种
积极发展优质超级水稻、专用大豆、专用玉米,充分利用现代农业生物技术,加速农林业新品种的升级换代,扩大优质品种覆盖面积;加强优质农产品的精深加工,扩展和延长产业链;支持重点科研机构和大型种业公司,提高市生物种业竞争力;逐步形成集资源保护、良种选育繁育和经营推广为一体的现代种业体系。优良品种的规模化种植。重点支持优质超级稻、高产专用玉米、高产(超高产)专用大豆,推进优良品种的自主选育。重点建设双城、呼兰、阿城、宾县的优质玉米基地,五常、尚志、延寿、方正、木兰、通河的优质水稻基地,巴彦、宾县、依兰的优质大豆基地。动物新品种及特色农产品。重点培育奶牛核心群、肉牛优良杂交组合、生猪新品种、转基因鱼等,促进其实现产业化。推进依兰锦灯果、延寿万寿菊、宾县双孢菇、香坊巴西菇等10余项特色产业开发试验示范项目建设,推广“龙头+基地+农户”的产业化模式,实现规模化生产。林木新品种。进行林木育种区区划,建立林木良种科研、推广和生产体系,实现林木基因工程优良新品种、工业用材林良种、能源林新品种等产业化,建立良种繁育基地。以及加强食用菌深加工和菌种选育建设及产业化。
(2)绿色农用制品业
抓住绿色食品市场迅速壮大的良机,重点发展枯草芽孢杆菌、淡紫拟青霉产品及其复配制剂、生物降解高效活性吸水剂、肥料控释剂、酵素有机肥等生物农药和生物肥料产品;并以哈兽研为核心,重点建设包括生物安全四级实验室在内的、达到国际标准的国家动物医学研究中心,利用其工艺规程和工程化技术数据加速向生产企业进行技术转移,建立和扩大生产能力,形成兽用生物制品的开发、中试和工程化技术研究、规模化生产的产业化体系;推动一批拥有自主知识产权的科技型生产企业进入省级重点农业产业化龙头企业行列,形成1-3个大型龙头企业,建设成为国内领先且规模最大的生物农药和生物肥料研发生产中心、动物疫苗专业化生产基地、动物疫苗兽用生物制品高新示范产业化基地。生物肥料。依托益农生化公司、恒华生物肥料公司、白石生物有机肥料等科技型企业,利用麦秸、玉米秆、高粱秆等农业废弃物生产肥料,重点开发微生物肥料菌种剂、生物复合菌肥、生物有机肥、有机无机复合肥等绿色农用制品;支持农用水资源清洁、高效、安全利用技术和农田灌溉制品研发,提高资源利用效率;鼓励开发生态饲料、功能饲料,积极推进动物源性蛋白饲料和秸秆生物颗粒蛋白饲料研发,加强配套技术及生产设备的研究,促进新型饲料产业化;在推广使用大豆、玉米、水稻等专用肥料控释剂产品的基础上,支持建设控释肥料生产基地,改良土壤、提高农产品质量、保护生态环境。生物农药。依托强尔生化、科润生物等科技型企业,重点开发高效、低毒、低残留的杀菌剂、除草剂、杀虫剂等绿色生物农药,支持高效、经济、安全农药的产业化;重点支持宁南霉素、淡紫拟青霉和枯草芽孢杆菌项目。加强与全俄罗斯植物保护研究所和全俄罗斯生防所的合作,研制以食虫病原真菌为主要成分的生物制剂用于防治蝗虫,对全俄植物保护研究所研制的治农作物真菌性和细菌性病害的生物制剂、防治蔬菜、果树和观赏作物的有害线虫的生物制剂、防治节肢动物门和致病线虫、蚜虫、红蜘蛛、螨类的生物制剂在我国环境条件下进行试验,力争研制出适合我国的新型生物农药制剂。动物疫苗。依托哈药集团生物疫苗有限公司、维科生物技术开发公司等骨干企业,在禽用常规疫苗规模化生产的基础上,重点发展禽流感等特种疫苗,同时大力发展牛、猪、羊等大动物疫苗,大力发展兽用抗生素及抗病毒系列产品。研究流行毒株鉴定、基因工程疫苗株分离技术和中草药抗病毒药物筛选、提取技术,开发禽流感系列疫苗、猪流感新型疫苗、猪繁殖障碍病疫苗、牛乳腺炎透皮制剂、兽用长效缓释注射液等产品,并尽快形成规模化生产能力。动物用诊断技术及试剂。依托哈兽研大力开发多种诊断技术及试剂,尽可能扩大病毒亚型鉴定技术、ELISA诊断技术、Dot-ELISA诊断技术等标准在全国推广应用,力争实现重组和蛋白抗原琼扩诊断试剂盒的规模化生产和推广使用。
(三)生物制造
生物基材料。利用丰富的生物质原料,以生物质资源的综合开发利用为基础,以化石资源的生物替代为目标,以降低成本为重点,加快推进生物基高分子新材料规模化发展,努力提升大宗发酵产品的生产水平及产品质量,通过关键技术突破和产业化示范,加快相关产品衍生产物的开发应用,重点建设一批生物基材料的中试工程技术平台和环境友好型的生物基材料制造中心。以辰能生物工程有限责任公司等优势骨干企业为支撑,大力发展通过发酵生产1,3-丙二醇、聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)等生物基材料;以工业大学和东北林业大学为支撑,支持以可再生资源为原料,大力发展丁二酸及聚丁二酸丁二醇酯、聚氨基酸、淀粉基生物降解塑料(多功能可降解液态地膜)、L-乳酸、高分子材料聚乳酸、聚羟基脂肪酸酯等一批生物可降解性和生物相容性好的生物基材料。微生物制造(酶制剂)。以促进节能减排为目标,以新型生物反应过程为核心,加快微生物和酶制剂对传统化学制造过程的改造,对现有的重要酶种、生产菌种及发酵工艺,进行重点改造。以美华生物技术股份有限公司、乐能生物工程股份有限公司、美佳娜生物工程有限公司等骨干企业为依托,重点开发动物肠道益生菌、果蔬微生物活菌防腐保鲜剂、凝乳酶、大豆肽、大豆苷元粉、工能蛋白等生物酶制剂,加快产业化步伐;以工业大学和东北林业大学为核心进行技术研发,开发研制高产细菌纤维素菌株、亚油酸异构酶、高温酸性淀粉酶、高温糖化酶、碱性蛋白酶、碱性脂肪酶、碱性甘露聚糖酶、木聚糖酶等重要酶制剂产品,重点突破工业酶规模化表达体系技术;建立工业酶制剂工程技术研究平台,开发新型酶制剂,提高纤维素酶、半纤维素酶等产品的技术水平和产量;建立一批微生物制造示范企业,发展壮大一批专业化的工业酶制剂生产骨干企业,促进酶制剂产业的集聚和发展。功能添加剂。通过利用先进的基因工程及代谢工程技术,加强对传统发酵产业的技术改造,开发新的玉米综合利用产业链,以哈工大集团、华冠科技、大成玉米等企业为依托,以高产γ-聚谷氨酸的菌株发酵制造γ-聚谷氨酸;采用现代生物技术发酵生产黄原胶、环状糊精、普鲁兰胶、透明质酸、结冷胶等微生物多糖类产品;以玉米为原料精深加工生产玉米玉淀粉、玉米蛋白粉、玉米胚芽粕和玉米化工醇等产品。糖工程产品。支持以玉米芯为原料生产低聚木糖、木糖、糠醛、低聚木糖醇、木糖醇等糖工程产品,不断完善聚葡萄糖、香菇多糖、海藻糖、壳寡糖、异麦芽酮糖醇、赤藓糖醇、甘露醇等产品的工业化生产技术,实现产品的大规模工业化生产,不断提高产品品质;建立“农林废弃物资源利用—功能糖产品生产—无公害养殖业—安全食品生产”的综合利用循环产业链。大豆深加工。发挥本地产非转基因绿色大豆的资源优势,以哈高科、三乐源生物、惠康食品、禹王植物蛋白、吉庆豆业等为依托,以大豆为原料,生产优质低温豆粕、蛋白、蛋白纤维、大豆皂苷、高纯磷脂、改性磷脂等产品,重点发展大豆蛋白系列、大豆医用保健产品系列等深加工产品。
(四)生物能源
农村沼气建设。依托国家大力推动农村沼气建设的契机,积极推进“一池三改”(改圈、改厕、改厨)、“四位一体”(沼气池与塑料大棚、改圈、改厕相结合)和“八个一工程”(沼气池、太阳能、省柴节煤炉灶与卫生厕所、畜厩、水窖、青贮氨化池、经济林或生态林建设相结合),逐步形成以沼气为纽带的“猪-沼-菜”农村循环经济基本模式,形成较为完整的良性循环生物能源发展链。依托龙能燃气投资公司等龙头企业,引进战略投资者,充分利用农业畜牧养殖废弃物和城市有机垃圾,加快规模化沼气技术开发力度,大力发展集约化专业养殖场沼气工程,以满足广大农户需要的新型、高效小型户用沼气池。针对冬天气候寒冷,沼气发酵系统产气能力低的特点,力争采用高效、连续规模化沼气装置及低温菌应用集成技术,加快解决沼气池不能正常产气的技术难题,实现高寒地区沼气的常年生产。燃料乙醇。采用国际先进的酶裂解和微波技术,以各种谷物秸秆、蒙古栎种子等农林业残余物及非粮作物为原料生产生物燃料乙醇。加大利用纤维质原料制取燃料乙醇的科研攻关力度,努力建成万吨级纤维乙醇产业化示范项目,形成秸秆采集、储存、调运、纤维素酶生产制取和配送、纤维乙醇生产与集中脱水加工等较为完备的生产经营管理模式,实现纤维乙醇的规模化生产。同时,研究开发纤维素基的丁醇生产技术。生物柴油。研究以地沟油、煎炸油、废动植物油、工业废油等废弃油和大豆油油脚为原料生产生物柴油的工业化实验装置和生产工艺,加强清洁生产工艺开发,提高转化效率,提高产业化规模。同时,测试和确定生物柴油燃烧和排放特性等指标,制定生物柴油产品和技术标准。生物质发电和供热。按照积极稳妥、合理有序推进的原则,积极探索“直燃做大、气化做小”的不同生物质发电技术的产业发展路径。不断完善以木屑、工业废渣等工农业生产废弃物为原料的发电技术,提高节能效果和环保效益,建立高效、高产的生物质发电、发热工程。充分利用工农业生产废水,大力发展利用有机废弃物的大型工业沼气工程,建设一批高技术、高水平的沼气热电示范工程。
(五)生物环保
水污染治理。依托工业大学、工业大学环保科技有限公司、华化环保技术开发有限公司、深深蓝水处理科技有限公司等骨干企业,研制具有化学絮凝剂同样性能或性能更好的高性能、高稳定性、无毒性生物水处理絮凝剂;研制强化生物降解无毒化的各种高级氧化/生物过滤耦合水质净化技术与装备;研究提高稳定性有机污染物可生物降解性的预处理技术;开发高效处理高浓度有机废水、去除饮用水中有毒有害污染物等关键组合生物技术与装备;开发高效率和高稳定性的复合式高效水解酸化、厌氧发酵和好氧生物处理设施。城市生活垃圾处理。依托工业大学、高维环保科技发展有限公司等骨干企业,通过生物工程、再生回收的综合处理方法有效处理城市生活垃圾,使之无害化、资源化,实现节能减排;对城市生活垃圾易堆腐物进行生物炼制,最大限度发挥使用价值,实现节能、减排、降耗的目标,加快发展循环经济。农业生产过程中污染治理。采取生物工程处理技术,对牛粪、猪粪、鸡粪进行高效资源化、无害化处理;筛选出2种至4种长残留性除草剂生物降解产品,建立长残留性除草剂生物降解产品生产加工的企业标准并进行试验示范;采用现代微生物发酵技术,将生产淀粉过程中产生的废渣转化为无害无毒、营养丰富的高品质动物饲料。
(六)创新体系建设
生物医药研发中心。吸引国际、国内医药研究的一流人才和机构,构建专业化的研究机构和优秀的人才队伍,建立专业技术人才库;加快组建生物医药、医学分子生物学、医学细胞工程、医学病原学等重点实验室,协同医科大学、省中医药大学等大专院校和科研机构及医药企业共建科技创新平台,形成符合市场经济要求和科技发展规律的新机制,形成企业与院校、企业与科研机构、企业与企业之间的技术合作。国家动物医学研究中心。以兽医研究所为依托,建设国际一流的国家动物医学研究中心,包括知识创新基地、技术创新基地和后勤保障系统三部分;其中,知识创新基地包括高级别生物安全实验室、科研综合楼、实验动物和动物实验中心,技术创新基地由达到GMP标准的现代化实验生产检验设施组成;力争将兽医研究所打造成我国动物疫病和人畜共患病防制研究的最重要基地。SPF商品代种鸡群和育种保种中心。依托兽医研究所实验动物中心暨省实验动物质量监督检验站,扩大SPF鸡种群的饲养保种规模。加强在SPF鸡的环境监控、遗传育种、营养调控、饲养管理、微生物监测等方面的工作,通过中国农业科学院兽医研究所实验动物中心自身提供品种优良的京白鸡SPF种鸡,建立生产规模达年存栏17000只的SPF商品代种鸡群和育种保种中心,保证新型禽流感疫苗生产的需要。生物医药技术孵化平台。构建新药开发专业技术服务模式,以提高企业的持续创新能力为目标,为企业提供技术和管理支持,打造专业孵化器的生物医药特色品牌。以高科技创业中心为主体,组建一批医药科技创业服务中心,如生物工程医药科技创业中心、北药开发创业服务中心、医疗器械科技创业服务中心等,建设服务于生物医药企业的技术服务平台;建立专家库,为企业提供项目论证、技术咨询、产品开发等方面的服务;建立公共实验技术平台,为已有开发项目的企业提供配套的实验支持和研发支持;建立新药开发中试基地,为孵化项目提供场地、设施、人才、资金、政策等便利条件,推进成果的商品化进程;开展GCP培训,培养熟悉《药品临床试验管理规范》(GCP)及现行管理法规,熟悉试验用药品临床前和临床方面信息的专业人员。生物产业网络信息服务系统。依托亚太传统医药技术与产业网、中医药文献信息中心和孵化器与科技信息网、医药科技产业园共建的生物医药信息网,推动医药网络信息系统建设,并尽快投入使用。利用网络信息系统创建生物产业资讯技术平台,把握生物产业发展最新动态,使之成为一个国内外信息交流的窗口。建立医药电子商务中心和物流送配中心,帮助企业开拓市场,解决商品流通堵塞造成的产销脱节、供需不符、积压短缺、资源浪费等问题,调剂库存,使市场资源有效配置。
发展空间布局和项目筹划
(一)空间布局依据
统筹协调原则。产业布局要与国家《生物产业发展“十一五”规划》、《省生物产业发展规划》、《省生物产业发展规划行动方案(-)》、《国家生物产业基地发展规划》以及省、市“国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要”有机衔接,对各产业功能区统筹规划,突出重点,分工合作,优势互补,明确定位,协调发展。比较优势原则。从市实际情况出发,结合开发区、呼兰区利民经济开发区、阿城市新华新区以及五常市、双城市经济开发区和科技园区各自的区位条件、资源优势和现有产业基础,依据比较优势,有选择地培育生物医药、生物农业、生物制造、生物能源、生物环保等优势产业,形成特色经济,建立合理的地域分工体系,实现特色产业的分工协作、优势互补、错位发展,推动市生物产业竞争力的全面提升。突出重点原则。充分利用市生物医药龙头企业的产业基础优势,进一步发挥本地资源、区位条件、生产要素供应优势,促进资金、技术、科教资源、人才等各类生产要素向优势地区集中,构建完善的、具有竞争优势的生物医药产业链,培育区域增长极,形成若干各具特色、相对集中布局的产业基地。立足优势企业和龙头产品,延伸产业链,构建服务平台,增强对上下游产业的吸引力和带动效应,形成良性互动、由点及面的发展态势。可持续发展原则。产业布局要与全市人口、资源和环境相协调,切实按照科学发展观和节约型社会的要求,根据生物产业原料、市场、资源依赖程度错落布局,转变经济增长方式,大力发展循环经济,建设环境友好型产业。
(二)总体布局
根据市经济发展态势以及生物医药产业基础、生物农业、生物制造、生物能源和生物环保的项目地域分布情况,从构建产业链群的需要出发,统筹规划生物产业核心区和扩展区的产业布局。核心区、扩展区的布局要充分体现集聚发展、集中投入、以点带面的原则。特色产业链条的打造要以现有龙头企业、主要产品和资源优势为依托,人力、物力、财力和配套设施为保障,相对集中连片布局,形成以生物医药为主导、生物农业为辅助、逐步培育生物制造、生物能源和生物环保的生物产业体系架构和以点带面、点状辐射与点面结合的区域生物技术产业发展格局。即:以建设“一极三园”生物医药产业核心区为战略支点,发挥哈药集团、开发区、呼兰区利民医药科技园、新华新区生物产业园的辐射带动作用,以宾县、双城、五常等为拓展,逐步形成“‘一极三园’带动(核心区),扩展推进(扩展区),辐射大庆、佳木斯、牡丹江等毗邻城市(辐射区)”的协调发展布局,促进区域优势互补,产业联动发展。核心区:发挥“一极三园”(哈药集团、开发区、利民医药科技园、新华生物产业园)的产业基础和区位优势,依托其龙头企业、资金、设施、人才、技术、信息较为集中的先发优势和较为便利的交通条件,形成以生物医药为核心的研发、人才和技术成果聚集、国际信息的交流中心。重点加强创新公共服务条件和平台建设,搭建产业化示范基地,发展生物医药为主、生物制造、生物农业和生物环保为辅的配套服务支撑体系,进一步强化和提升“一极三园”作为市生物产业发展的核心地位和作用。以松北科技创新城为中心,以大学、大所和重点生物企业为依托,建设生物产业研发、检验、信息、科技成果评估、中试、孵化、人才培训等产学研平台。“一极”中污染严重的企业,在具备条件时,应考虑向园区搬迁,以减少市区污染,增强生物产业集聚。扩展区:以核心区相邻三市(县),宾县、五常市、双城市为扩展区。发挥相邻拓展区的产业延伸功能,依托资源优势和区位条件,吸引生物医药、生物农业、生物制造、生物环保等龙头企业入驻,打造、延长生物产业链条。发展与核心区互补定位的生物制造、生物农业。在五常市设立市生物制造产业基地,突出自身特点,重点开发微生物制造、酶制剂有关技术、产品,依托五常市“稻米之乡”资源优势,重点发展生物农业。建设双城市农用育种公共研发平台和实验室,设立现代农业生产示范中心。辐射区:以市其它县(市)、大庆、佳木斯、牡丹江市等毗邻城市为市生物产业辐射发展区,拓展市生物医药产业链条,扩大产品研发试验、试生产、示范消费半径。
(三)重点产业布局
1.生物医药。主要布局在哈药集团所在中心城区、经济技术开发区以及利民产业园、新华生物产业园。依托哈药集团、富尔斯特、济仁药业、仁皇药业、完达山等龙头企业,重点发展基因工程药物、疫苗和诊断试剂、抗生素类药物、化学新药、特色非专利药、新型药物制剂等创新药物,现代中成药、中药饮片加工、OTC及保健药品等现代中药和生物医学工程、生物医药服务外包。2.生物农业。主要布局在南岗区、五常市和双城市。依托省农科院的技术优势,发挥育龙种业、松粳科技等龙头企业的引领带动作用,依托稻米、大豆等资源优势,重点发展种植、畜牧、水产等农用良种,生物农药,动物疫苗和诊断试剂有关产品。3.生物制造。主要布局在南岗区、五常市。以大学的先进技术成果为基础,重点开发生物质基高分子新材料、木质纤维素原料生物高效转化等技术和产品,开发微生物资源、传统啤酒类制造等关键技术。4.生物能源。重点布局在南岗区、五常市、双城市和尚志市等其它辐射县区。依托哈工大生物工程研究所、大学、省科学院等科研院所的技术优势,重点开发微生物基因工程菌株转化木质纤维素等物质生产能源乙醇、秸秆原料生物高效转化生产乙醇、高能源植物优选及资源化利用技术研究,打造循环经济产业链。5.生物环保。重点布局在南岗区,五常市。重点引进、开发生物环保装备与技术,构建生物环保产业链条,培育新经济增长点。(四)重大项目筹划以项目为载体,促进市生物产业的快速发展。一是促进已建设完成的项目尽快投入运营;二是“十二五”期间,在项目规划建设上加大向生物产业领域的倾斜力度。
保障措施
(一)建立组织保障
1.加强组织领导。市生物产业基地领导小组统筹负责全市的生物产业发展规划及相关政策的制定、协调等重大问题。领导小组办公室设在市发改委,具体负责市生物产业的招商引资、人才引进、管理服务和相关优惠政策的落实,以及公共服务平台的建设,统筹服务基地产、学、研、开发等事宜。2.完善咨询论证。聘请包括生命科学和生物技术、医学、生物农业技术、经济研究、企业界等领域的国内外著名专家,成立市生物产发展专家咨询委员会,就生物产业政策、发展战略、发展规划、产业定向、项目筛选、园区建设等重大问题提供咨询意见和建议。3.推进行业管理。由核心企业牵头成立市生物产业行业协会,促进行业自律,负责上下游企业的协作,促进会员间交流,协调会员间利益,为会员企业提供信息、技术、对外合作、职业培训等方面服务,推动生物产业健康、有序、快速发展。4.强化责任落实。市政府各职能部门要根据《市生物产业发展规划》进行分工,加强沟通协商,密切配合,落实和完善各项保障措施,确保实现《市生物产业发展规划》确定的目标。各区县要按照《市生物产业发展规划》结合各自实际抓紧制定具体落实方案,确保取得实效。具体工作方案和实施过程中出现的新情况、新问题及时报送市发展和改革委。建立奖励机制,对生物产业发展成绩突出的单位和个人,由市政府予以表彰、奖励。
(二)加大政策扶持
1.认真贯彻落实省政府《加快省生物产业发展的若干政策》。结合生物产业发展具体情况,制定进一步加快市生物产业发展的有关投融资、土地、财税和金融、科技和人才等政策的实施细则,加快生物产业发展步伐。2.向国家和省有关部门争取资金支持。积极推荐我市生物技术企业申报国家和省重大项目,对获得国家高技术产业化、示范工程等项目,市政府给予50万元至200万元的配套资金。3.加大对重点生物企业的资金支持力度。对重点生物企业投资扩能、重大技改等项目在现有流动资金、技改贷款贴息政策基础上,提高贴息比例、延长贴息年限;支持利民医药园区、开发区医药工业园区等重点生物医药园区加快基础设施建设,对园区基础设施建设贷款在现有贷款贴息政策基础上,提高贴息比例;开发区、利民开发区管委会、松北区、呼兰区、五常市、阿城市等重点区域要在土地、规划、财政等方面制定促进生物产业发展的具体政策措施。4.加大对生物技术研究开发与产业化的投入。整合政府项目计划,逐年加大在生物技术及其产业化方面的投入,支持生物技术及产业发展。各类市级财政专项资金优先扶持生物企业产品研发、产业化示范、公共创新平台等项目。5.落实国家关于财政性资金优先采购自主创新生物产品制度。各级政府机关、事业单位和团体组织用财政性资金进行采购的,应优先购买列入政府采购自主创新产品目录的生物产品。6.加强生物产业的国际合作。鼓励大型生物企业走出去,进行海外投资和跨国并购,努力培育几个技术创新能力强大型龙头企业。加强对日本、韩国、俄罗斯等国的招商,积极吸引一批跨国生物企业到投资建厂或将其生物科技成果放到进行产业化。
(三)强化招商引资
1.确定生物产业引资重点。全面、深入分析现有生物产业链,寻找产业链的薄弱环节和优势环节,确定重点支持的本地企业和重点引进的外地企业,增强招商引资的计划性和科学性。锁定重点目标企业,实行“一企一策”、“一事一议”。对生物产业招商引资的重大项目,优先保障用地和能源供应,按照项目固定资产实际投资额给予一定比例的一次性资金补助;采取由政府性投资公司出资、跟进投资和提供融资担保等方式,促进项目落户。2.提高招商服务水平。借鉴合肥缺席默认制、上海全程服务制等先进地区的各类招商引资经验,多方面为企业提供帮助和服务,加快和提高重点项目的建设进度和水平,使落地项目尽快开工投产见效。建立对政府具体办事人员的业务素质考评奖励制度,被企业投诉的工作人员应施行待岗学习或辞退制,以切实提高政府办事效率。3.简化、加快项目审批。对于在同一地点,扩建相同规模、相同工艺、相同产品的同质生物产业项目,项目核准、环评、安评批复手续可以并联办理,部门内部的审查环节可以合并办理,提高审批时效。开发区管委会、利民开发区管委会等特定区域按照市总体规划,行使市级审批权限,对项目进行独立审批。4.组织对相关招商人员的培训和业务指导。努力提高招商人员对外招商的能力,尽快建立起一支懂政策、会谈判、善公关的复合型招商引资队伍,为市招好商、引好资提供保证。要使招商人员在熟练掌握招商引资优惠政策的同时,学习和掌握一些企业和生物产业的政策需求,做到“有的放矢”,并努力学习谈判知识,熟练掌握谈判技巧。
(四)拓宽融资渠道
1.鼓励商业性金融加大对生物产业的信贷支持。扩大银企合作的广度和深度,定期组织市重点生物企业与金融机构的洽谈交流会、项目对接会,及时沟通信贷政策、项目信息,努力解决企业从银行融资难的问题,力争实现银企间的长期合作。建立和完善多种资金来源、多种组织形式、多层次结构的中小企业融资担保机制。鼓励金融机构将市生物产业中骨干企业作为金融产品创新的重要试点企业,如在企业资产抵押的基础上推行知识产权质押、土地使用权抵押、家庭财产抵押贷款业务。2.加大政策性金融对生物产业的投入。积极争取国家政策性银行对生物企业的扶持,在资金安排上给予倾斜,积极探索利用低息、小额贷款等方式支持中小型生物企业发展。国家开发银行加大对生物产业基地基础设施和生物技术产业化的支持,中国进出口银行加大对生物产品出口的信贷支持。3.支持生物企业利用资本市场进行融资。支持有条件的生物企业发行企业债券和可转换债券,对具有自主知识产权、销售能力突出、业绩优秀的生物骨干企业,加快股份制改造,推进企业在中小企业板、创业板、主板上市。4.引导社会资金投向生物产业。设立“生物产业种子基金”,引导创业投资资金发展,支持有实力的金融投资机构和企业设立风险投资机构,加强与国际创业资金的嫁接合作,引导社会资本进入创业投资领域,加大市生物技术企业的投资。