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生物工程與生物技術的區別范文第1篇

關鍵詞：生物技術概論；授課內容；講課方式

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）38-0158-02

《生物技術概論》是生命科學領域的基礎性課程，也是生物技術基礎知識和前沿科學相結合的綜合性課程。該課程通過向學生講授基因工程、細胞工程、發酵工程、蛋白質工程等原理和研究方法，使學生了解現代生物技術與傳統生物技術的區別及現代生物技術發展趨向，初步掌握生物技術在醫藥衛生、能源、環境、食品及工農業領域的科學應用，為學生將來從事與生物技術相關的工作打下基礎，并使其具備向生物學其他相關領域發展的基礎知識，如生物工程、生物制藥、食品加工、作物分子育種、動物育種等，讓學生在將來的學習和工作中有更大的選擇和發展空間[1]。

作為生物技術系學生的必修專業課程，《生物技術概論》課程內容難度較高，綜合性較強，學生在學習過程中的困難也比較多。而且在我校又是新開課程，面臨的問題更多。通過幾屆學生的學習，作者有以下幾點的心得體會：

一、適時選擇授課內容，控制課程內容深度

生物技術概論是涵蓋整個生物技術領域的一門課程，課程內容十分廣泛。我校選取的課本是由宋思揚、樓士林編寫的《生物技術概論》（科學出版社，第三版），該書全面介紹了現代生物技術的概念、原理、研究方法、發展方向及其應用領域。內容涉及基因工程、細胞工程、發酵工程、酶工程、蛋白質工程以及生物技術在農業、食品、醫藥、能源、環境保護等領域中的應用，同時還概要介紹了對生物技術發明創新的保護以及生物技術的安全性等。全書幾乎涵蓋了整個生物技術領域的所有內容，就一般院校的計劃學時來說很難一一講解。針對這種情況我們在授課時對內容進行了整合和刪減，側重結合專業特點，對部分教學內容做適當拓展與延伸，以期達到更有效的教學效果。

我校屬醫學院校，生物技術學生的專業方向是制藥方向，因此在授課時加重了與醫藥相關部分的內容講解。比如在介紹細胞工程時，學生重點掌握的是動物細胞工程。而對植物細胞工程比如人工種子的研制、單倍體的誘發，只求學生能夠有初步的了解。而在講解生物技術應用時著重介紹了生物技術在制藥和醫學領域方面的應用，在講解時授課老師先搜集生物技術藥物的最新進展和最新的基因診斷和治療方面的技術，配合動畫、影音，務求能讓學生能直觀和深刻地了解這一方面的知識。

另外生物技術概論屬于承接學生專業基礎課（生物化學、細胞生物學）和專業課（基因工程、細胞工程等）性質的課程。在授課內容選擇上我們還需要考慮到雖然生物技術概論中已經包含了四大工程的內容，但學生還將分別對這幾個工程進行專項的學習。因此本門課程的授課目的是讓學生理清整個生物技術脈絡，做到深入淺出。

目前的生物技術發展迅速，各種各樣的新技術、新方法層出不窮，不可能一一進行介紹。因此需要結合學生實際需要，有選擇地進行講授[2]。本校將生物技術概論安排在大三上學期講授，學生已經有了生物化學、細胞生物學方面的基礎，比如：

二、教學方式的改變

1.采取互動式教學。生物技術的發展速度十分迅速，尤其是它的應用更是非常廣泛，很多應用與實際生活息息相關。因此備課時除了書本知識外，還需要授課老師廣泛查閱文獻資料，力求把最新、最熱的生物技術資訊傳遞給同學。在某些章節也可讓學生結合課本，查找文獻，自己完成課程的講授。通過這些既讓學生加深對知識的掌握，刺激了學習的積極性，老師也可以獲得更多的授課資源，一舉兩得。

在備課中還注意收集圖片、動畫和影音，力求把枯燥的生物技術理論講得生動易懂，讓學生易于理解，激發學生學習積極性；老師講授知識的同時，也應注意調動學生的積極性，適時進行提問，及時了解學生對所學內容的掌握情況，促進學生課后復習[3]；針對大家關注和容易引起爭論的問題，適時組織學生進行課堂討論和辯論。如在講授緒論部分以后，組織學生進行“現代生物技術對人類之利與弊”討論，讓其對現代生物技術的安全性問題和倫理道德問題有一個初步認識。在后期講授生物技術安全性時，再讓同學們重新討論“現代生物技術是一把雙刃劍”這個議題。通過整學期的學習后同學們對此有了更深層的認識，看法也會有所改變。這樣對整個生物技術的發展也有更加客觀和理性的態度，取得了很好的效果。

2.以問題為導向，啟發性教學。生物技術是一門實踐性和科研性較強的學科，因此在課程講授中就要有意識培養學生的科學態度和科研思維能力，鍛煉學生自主思考問題的能力。如在講授轉基因技術時，就讓學生對目前社會上針對轉基因的幾種不同的觀點進行思考。轉基因技術的意義究竟在哪里？它是一種工具還是一種武器？如何建立完善的評估體系能有效規避轉基因技術的風險？通過這些問題的設置，讓學生對講授的內容有更深層次的思考和理解。

另外在講解完生物技術四大工程等理論性較強的內容后，可以結合醫學院校特點，在講解基因治療時設置幾個具體病例，如腺苷脫氨酶（ADA）缺乏癥和乙型肝炎，先讓學生尋找不同病例的治療方法，通過治療方法的比較讓學生掌握基因治療和普通治療方法間的區別。

三、加強雙語教學的比重

雙語教學是授課發展發展的必然趨勢，但雙語教學涉及教師和學生雙方面的因素，是一個循序漸進的過程。學生的英語水平參差不齊，對雙語教學的接收程度也不一，不能因為一味強調雙語教學而挫敗了學生學習的興趣，只有根據不同的情況實時調整，找出合適的教學方法，才能夠真正發揮雙語教學的優勢[4]。

我校已經有很多課程部分采用雙語教學，針對生物技術概論的特點我們加強了雙語教學的比重，采用“混搭式”教學方法，在授課時將部分課件和參考文獻完全替換為英文原版。采用雙語教學和原版教材搭配，能使教師快速了解該學科最新的科研成果和發展動態，并且使得學生們在掌握專業知識的同時，能夠提高外語聽、讀、寫能力，最終達到能自如地看英文文獻和用英文進行學術交流。在今后的課程中我們還將安排學生自己完成英文多媒體課件的制作，加深對知識點的了解。

四、課程發展趨勢

現代生物技術已經應用于當今世界高新技術產品的主要領域，尤其在醫學和藥學上的應用也更為廣泛。很多非生物專業學生也對現代生物技術方面的知識產生了濃厚的興趣。因此為適應現代社會發展、科學技術發展的需要，同時也為了滿足不同學生的要求，使學生的興趣愛好、專業特長得到發揮，今后可以將《生物技術概論》作為一門非生物專業選修課針對全校學生進行講授，加強相關知識的普及[5]。以上是我根據《生物技術概論》幾年的講授所總結出的一點淺顯的看法，希望能給其他生物技術相關課程的老師一些借鑒。

總之，我們在教育中力求把枯燥的生物技術理論講得生動易懂，讓學生易于理解，激發學生學習積極性；老師講授知識的同時，也應注意調動學生的積極性，適時進行提問，及時了解學生對所學內容的掌握情況，促進學生課后復習；針對大家關注和容易引起爭論的問題，適時組織學生進行課堂討論和辯論。如在講授緒論部分以后，組織學生進行“現代生物技術對人類之利與弊”討論，讓其對現代生物技術的安全性問題和倫理道德問題有一個初步認識。在后期講授生物技術安全性時，再讓同學們重新討論“現代生物技術是一把雙刃劍”這個議題。通過整學期的學習后同學們對此有了更深層的認識，看法也會有所改變。這樣對整個生物技術的發展也有更加客觀和理性的態度，取得了很好的效果。

參考文獻：

[1]宋思楊，樓士林.生物技術概論（第三版）[M].北京：科學出版社，2007：1-5.

[2]薛金愛.淺析《生物技術概論》的教學實踐[J].山西農業大學學報，2006，（6）：224-225.

[3]王國霞，趙奇，楊玉珍，等.《現代生物技術概論》教學改革與實踐探索[J].寧夏農林科技，2012，（53）：119-121.

生物工程與生物技術的區別范文第2篇

關鍵詞高級生物化學教學理論創新實踐

在工科院校中，“高級生物化學”是微生物學、發酵工程和生化與分子生物學專業研究生的重要基礎課程，是連接“生物化學”和“分子生物學”的橋梁。它既是本科“生物化學”課程的提高和深華，又是研究生階段“分子遺傳學”、“分子生物學”等課程的基礎。課程的目的是強化和拓寬研究生生物化學的基本理論知識，多角度地認識生物化學的基本原理和現象，并在此基礎上強化生物化學的實驗理論、技能和分析能力，為研究生研究實驗設計的合理性奠定基礎。在工科院校中，“高級生物化學”課程主要涉及蛋白質結構功能、蛋白質穩定性、蛋白質合成與運輸、基因與基因組學、蛋白質組學、代謝組學等章節的內容。近年來，生物化學領域的新進展、新發現層出不窮，高級生物化學成為生命科學領域極其活躍的帶頭學科。對于一些應用型的工科院校，高級生物化學課程將蛋白質化學和組學相關的基礎理論及前沿進展傳授給學生，培養善于理論學習，長于工程實踐，勇于集成創新的應用型生物技術人才。

1教材中英文結合

目前高級生物化學學科發展迅速，新知識新技術不斷更新換代。目前唯一的高級生物化學教材是李關榮主編的高等學校規劃教材《高級生物化學》，①內容涉及蛋白質結構、功能、尋靶、基因與染色體、基因技術、生物膜與跨膜轉運、生物信息轉導、基因表達調控、代謝調節策略等，偏重理論知識的講授。相對高級生物化學，生物化學課程的教材則很多，包括王鏡巖主編的《生物化學》②(高等教育出版社，2002年出版），于曉虹主編的《生物化學》③（浙江大學出版社，2012年出版，面向21世紀精品課程教材，全國高等醫藥教育規劃教材），劉國琴主編的《生物化學》④（中國農業大學出版社，2011年出版）等。王鏡巖主編的《生物化學》內容全面，講解細致，一直作為本科教學的典范，在本科院校的生物化學課程中廣泛采用，但作為工科院校的研究生教材，該教材一來與本科教學重復，二來內容過于基礎，缺乏前沿性。于曉虹主編的《生物化學》，內容著重闡述人體基礎生物化學知識，為遠程專升本教材，內容與本科教材有所區別，編寫著重符合這專升本學生的需要，不適合作為研究生的教材。劉國琴主編的《生物化學》是面向生物學專業本科生編寫的理科教材，內容包括三部分：首先，重點討論了蛋白質、核酸、酶、糖類和脂質等生物大分子的結構、功能以及結構與功能之間的關系，同時介紹了這些生物大分子的重要生物化學性質及相關分離、分析技術的基本原理和應用特點；其次，對糖類、脂質、氨基酸、核苷酸的分解代謝和合成代謝及其代謝調節進行了系統、概要介紹；最后，主要以原核生物為例討論了從DNA到RNA再到蛋白質的遺傳信息流的分子機制。該教材內容上和王鏡巖主編的《生物化學》有相似之處，適合選作生物學專業和生物技術專業教材，也適合生命科學相關學科，如醫藥、食品、農林等領域本科生使用。除了以上教材，DavidHames編著，王學敏等翻譯的《生物化學》⑤（第3版•中譯版）全書共13章，分別是：細胞結構與成像、氨基酸與蛋白質、酶、抗體、生物膜與細胞信號、DNA的結構與復制、RNA合成與加工、蛋白質合成、重組DNA技術、糖代謝、脂質代謝、呼吸和能量、氮代謝。該書屬于精要速覽系列叢書，是國外暢銷教材，該書結構新穎，視角獨特，重點明確，脈絡分明，圖表簡明清晰，適合作為工科院校研究生教材。同時，由于研究生教學對于英語的閱讀能力也具有較高要求，因此還可配合英文版作為課外閱讀教材，也便于雙語教學和國外客座教授的講學。

2教學模式以啟發式引導為主線

高級生物化學是一門抽象的學科，因此在教學中加入形象生動的flas，使學生對生物化學相關蛋白質、核酸等結構與功能的關系、分子作用機理等概念的理解更為深入；同時通過大量生物化學相關小電影的優美畫面引起學生對該課程的濃厚興趣。在課堂教學導入部分采用老師提問學生回答，通過案例進行啟發教學的模式，在此環節，提問可引發學生自主思考，通過學生的各種答案教師引出需要講授的內容，該方法可大大調動學生的學習積極性。在整個課堂教學中，摒棄傳統的以教為主的模式，把學放在首位，對特定原理的學習采用探究式教學的方法。在老師講解基礎知識的基礎上，引入課堂討論環節，議題與生物化學基本理論和概念充分結合，與本學科的發展與應用緊密聯系，通過對前沿問題的討論可激發學生的興趣并發揮主觀能動性，為進一步的深入學習奠定良好的基礎。在課堂討論環節，老師可安排討論的題目供學生選擇，也可由學生根據興趣自由選題，然后公開宣講，老師和同學既是聽眾，也是討論的參與者，通過提問、討論和解決問題，拓寬學生的眼界和思路。老師應及時對討論過程進行點評，一方面充分肯定學生顯示的創造性思維能力，一方面對思維中的不足進行糾正。課堂討論環節可培養學生創新創造、分析解決問題的能力，同時也促使老師自我知識不斷豐富和補充。與此同時，將學術報告引進課堂，每個班級的生物化學課程均邀請1~2位國內外生物化學領域的知名專家為研究生做學術報告。這些多樣的學術報告，既讓研究生了解了生物化學學科的前沿進展，又讓學生有了學術交流的機會，還可培養學生的科研思維和科學精神。

3充分利用網絡資源

高級生物化學的發展日新月異，互聯網累積了海量的生物信息資源，將對我們的教學工作起到非常重要的作用。在高級生物化學課程的教學中強調互聯網資源運用的重要性，通過學生網絡應用的親身體驗喚起學生的求知欲，在課堂教學過程中，對常用數據庫進行介紹，提高學生信息收集和辨別的技巧和能力。例如，目前大多數的蛋白質序列結構和功能方面的信息都可以直接從網絡公共數據庫中得到，其中最常用的核苷酸序列數據庫包括GenBank、EMBL、DDBJ等，這些數據庫中還同時包括了大量與序列直接相關的注釋信息，方便學生從中獲得需要的知識。另外，蛋白分析專家系統ExpertProteinAnalysisSystem可為用戶提供大量蛋白質信息資源。因此，在高級生物化學的教學中首先詳細介紹一些數據庫的使用方法，再通過具體舉例使同學掌握基本的查詢方法和結果分析方法，并通過布置課后作業，使學生通過自己的實踐更好地掌握數據庫的運用方法。

4開放式實踐教學貫穿始終

高級生物化學的理論知識相對比較抽象，對于初涉該專業的研究生而言較難理解，在理論教學中穿插大量實例是達到良好教學效果的必由之路。首先在教學過程中加入教師親身經歷的實驗事例，例如根據工科院校背景重點講解酶制劑的分子改造實例，使學生通過實例學習更好地掌握該課程的精髓，提高分析解決實際問題的能力。在實踐教學方面，由于在本科階段生物化學課程的講授中已按排了生物化學基本單元操作實驗，如蛋白質的兩性反應和等電點的測定、凝膠過濾層析測定蛋白質的相對分子質量、總含氮量的測定—微量凱氏定氮法、紫外分光光度法測定核酸含量、糖化型淀粉酶活力的測定及、酶作用的專一性、酶的激活和抑制、碘乙酸抑制糖酵解、底物濃度對酶活性的影響—蔗糖酶米氏常數的測定、蛋白酶活力的測定、酵母蔗糖酶的純化及其酶性質的研究等。因此在高級生物化學的實踐教學中，不再安排單獨的實驗單元操作，而采取開放式實踐教學模式，即選定相關學院生物化學方面相關老師所在的實驗室作為開放實驗室，對有興趣的學生進行時間、空間、內容和方法均開放的培訓，通過一些小實驗的自我設計和驗證激發學生的學習熱情，以達到更好的教學效果。同時通過開放性實驗，使研究生對于整個實驗的設計和操作更為理解，可為研究生進一步的課題選擇奠定基礎。

5結語

高級生物化學是生物工程相關專業碩士研究生的一門基礎課程，為培養生物技術專業人才的創新性和綜合能力奠定理論基礎。該課程涉及生物化學的抽象理論，同時和實踐常識相關里，對于培養學生的創新性和開拓精神是非常有幫助的。通過對教材、教學模式等方面的改革，可在教學過程中把最新的信息、方法向學生展示，從而開拓學生的視野；還可以通過互動教學，充分調動學生積極性，培養了學生的綜合能力。同時通過實驗內容將理論知識變為感性知識，充分提高學生的學習興趣。

注釋

①李關榮.高級生物化學[M].重慶:西南師范大學出版社,2010.②王鏡巖.生物化學.北京:高等教育出版社,2002.

③于曉虹.生物化學.浙江:浙江大學出版社,2012.

④劉國琴.生物化學.北京:中國農業大學出版社,2011.

生物工程與生物技術的區別范文第3篇

關鍵詞：生命科學；開放式討論教學；案例分析

生命科學是研究生命活動的本質和發生規律，以及各種生物之間和生物與環境之間相互關系的學科。近年來，生命科學研究的新方法、新技術的不斷涌現為解析各種生命現象構建了研究平臺，使科研人員從分子、細胞、個體和群體各層面深入探討生命活動的基本規律成為現實，促進了生命科學領域中一系列觀念和認識的更新［1］。與此同時，生命科學領域基礎研究的進步也促進了應用，其成果正在以前所未有的速度向農牧漁業、能源工業、環境保護、食品輕工和醫藥衛生等多個方面滲透，產生了巨大的經濟效益、社會效益和環境效益［2］。因此，目前高校生命科學相關的專業課程中既包含基礎理論又包含技術手段，既包含研究前沿又包含應用進展，內容豐富、信息量大、邏輯性強。在當今以素質教育和創新型人才培養為核心的教育思想指導下，生命科學相關課程的教學過程中應采取靈活多樣的教學方式，幫助學生夯實基本概念，掌握前沿進展，培養創新意識，適應現代化建設和未來社會發展的需要。傳統的課堂授課方式以教師主動講述、學生被動接受為主。這種授課方式教師講授偏多，學生主動性發揮不足，從而導致學生對部分知識點掌握的深度和廣度受到限制，僅停留在熟練記憶的層面。近年來，筆者對生命科學專業課程教學方式進行了初步的改革嘗試，將教師講授式授課與開放式討論授課相結合，注重對學生的學習方法、思維能力、綜合素質和創新能力的培養，產生了積極的反響。我們在學期伊始便給學生介紹與本課程相關的參考書、期刊和網站，教授學生查閱中英文相關文獻的方法，隨后將與課堂教學內容密切相關的知識延伸、科研進展、研究方法等作為小組（每小組學生4～6人）討論題目布置給學生。學生通過在課下查閱文獻、積極思考和相互交流等方式深入認識討論題目，并在課堂上以視頻、PPT和presentation的方式向全班同學展示。而小組展示過后，教師會引導學生對所講內容展開討論并對討論內容進行歸納總結。同時，教師根據學生報告情況予以打分，并按一定百分比計入期末成績。下面筆者以生命科學專業的骨干必修課“細胞生物學”和專業必修課“植物生理學”為例，闡述如何在生命科學專業的教學中引入開放式討論教學模式，引導學生深入探究生命科學理論的內涵。

一、開放式討論教學應用于“細胞生物學”課程教學的案例展示

細胞作為有機體結構與生命活動的基本單位，既是生命科學發展的生長點，又是生命科學發展的匯聚點。細胞生物學是在顯微、亞顯微和分子水平研究和揭示細胞基本生命活動規律的科學，是當代生命科學的重要基礎學科。目前，細胞生物學的研究日益深入，已成為21世紀生命科學研究的重要領域?！凹毎飳W”課程既是北京林業大學生物科學與技術學院理科基地生物科學專業的重要主干課程，也是生物技術專業重要的專業基礎課程。

（一）通過開放式討論教學引入最新科研進展內容

“細胞生物學研究方法”是“細胞生物學”課程中承前啟后的一個章節，該章節從細胞形態的顯微觀察、細胞及其組分的分析、細胞培養與生物工程、細胞及生物大分子的動態變化等幾個方面介紹了有關細胞生物學的研究方法。其中關于細胞形態的顯微觀察，課本中主要介紹了光學顯微鏡、熒光顯微鏡、激光共聚焦顯微鏡和電子顯微鏡的原理和使用方法。這些顯微成像技術可以幫助研究者從分子和細胞等微觀層面觀察生命過程中的變化，揭示生命活動的物質基礎和動態規律。近年來，科學家們不斷嘗試，實現了突破衍射極限的光學顯微成像，即超分辨熒光顯微術［3］。2014年諾貝爾獎即授予了其中兩種超分辨率光學顯微鏡的發明者———受激發射損耗顯微術（以下簡稱為STED）的發明者StefanW．Hell和光激活定位顯微術（以下簡稱為PALM）的發明者EricBetzig、WilliamE．Moerner。由于教材內容篇幅的限制以及修訂和出版時間的周期性，這一重要內容并沒有被及時收錄在內。于是，我們選擇這一部分內容作為開放式討論教學內容。首先，教師為學生強調衍射極限的概念，從成像的角度來說，衍射極限影響下的顯微成像系統只能分辨有限小的細節，一般在200nm到300nm之間。德國物理學家ErnstAbbe發現了這一現象，并將其公式刻在自己的墓碑上。在教師的引導下，學生們播放了在網上查找到的諾貝爾獎獲得者的采訪視頻和超分辨率顯微術動畫，激發大家的學習興趣；另一組學生則通過PPT和presentation展示了STED和PALM技術的原理和特點。隨后，教師通過設立以下問題引導學生展開討論：相對于傳統光學顯微術，STED顯微術和PALM顯微術通過何種方式突破了刻在墓碑上的公式———光學衍射的極限，實現了在納米級對生物大分子和細胞結構進行清晰成像。最后，教師對學生講述中提到的多種超分辨率顯微鏡的優勢和不足加以補充和總結。通過這次講述和討論，學生們增長了知識，開拓了視野，知道了超高分辨率顯微鏡通過多種技術革新大大提高了人們對細胞內大分子物質定位和功能分析的觀測尺度，深刻理解了顯微鏡是認識復雜生命現象的窗口這一觀點。由上述案例可知，通過開放式討論教學可將更多的研究進展融入到課堂教學中，更新和充實基礎理論。

（二）通過開放式討論教學將理論與實際應用相結合

“細胞增殖調控與癌細胞”是“細胞生物學”課程中備受學生關注的一個章節。細胞增殖是生物繁殖和生長發育的基礎，是受到高度嚴格調控的細胞生命過程。在細胞增殖中任何關鍵步驟的錯誤，都有可能引發嚴重后果。在動物體內，異常旺盛增殖的細胞會發生癌變轉化為癌細胞，對生命安全造成嚴重威脅?！凹毎飳W”課程中大多數章節理論性較強，知識較為抽象，然而“細胞增殖調控與癌細胞”一節與每位同學的身體健康密切相關，學生們有著強烈的學習興趣和探索欲望。因此，我們借助學生的學習興趣，將癌細胞的形成與特征部分作為開放式討論教學內容。首先，教師為學生概述癌細胞的定義和與細胞增殖調控的關系。緊接著，有學生講解癌細胞的基本特征及腫瘤的發生過程，另一組學生講解腫瘤發生的細胞信號調控網絡以及目前針對特異信號通路的癌癥治療靶向藥物。隨后，教師通過設立以下問題引導學生展開討論：癌癥的發生與環境因素是否密切相關？癌癥是不是遺傳性疾?。堪┌Y是不是可以稱為老年疾??？癌癥的產生除了基因突變，有沒有其他遺傳機制的參與？等等。最后，教師對學生講述中提到的癌基因、抑癌基因和生長因子等重要知識點加以強調和深化。通過這次講述和討論，學生不但對課本知識理解得更為深刻，也真正認識到細胞生物學與人類生活的密切關系，以及細胞生物學在解決人類所面臨的重大健康問題中所發揮的重要作用。由上述案例可知，通過開放式討論教學，可以將與理論知識密切相關的實際應用融入課堂教學中，激發學生的學習興趣，促使學生積極主動地學習和運用知識。

二、開放式討論教學應用于“植物生理學”課程教學的案例展示

植物生理學包括植物生命活動過程中物質代謝、能量轉化、信息傳遞及由此表現出的形態建成等多方面內容，是從不同層次、不同水平、不同角度探索研究植物生命活動規律及其與環境相互關系的科學。植物生理學既在基礎研究領域探究相互聯系、相互依存、相互制約的生命現象本質，又為農業和林業生產實踐提供了理論指導和技術支持。正是因為“植物生理學”課程的重要性，這門課程成為北京林業大學生物、林學、園藝和水保等多個專業的專業必修課程。

（一）通過開放式討論教學展示多種技術手段

“植物礦質與氮素營養”是“植物生理學”課程中介紹植物生命活動橫斷面中的一章，圍繞高等植物礦質元素的概念及生理作用、礦質離子跨膜運輸的機理、植物根系吸收養分的過程和特點等幾部分展開講述。膜片鉗技術和非損傷微測技術均可用來測量和研究生命體外微環境中的離子／分子流，在植物礦質元素轉運研究中均獲得成功應用［4］。膜片鉗技術利用微玻管電極接觸細胞膜，對膜片上離子通道的離子電流進行監測記錄，從而反映單個或多個離子通道的分子活動。非損傷微測技術利用選擇性電極，可在保證被測樣品完整性和近似實際生理環境狀態下，對進出樣品的各種離子／分子流進行三維、實時和動態的測量，從而獲得離子／分子流的濃度、流速和運動方向等多方面信息。我們將這兩種研究植物礦質元素轉運的重要技術的比較作為開放式討論教學的內容，作為該章理論知識介紹的補充。首先，教師為學生講授膜片鉗技術和非損傷微測技術的歷史由來，再由一組學生講解膜片鉗技術的原理、特點和應用舉例，而另一組學生講解非損傷微測技術的原理、特點和應用舉例。隨后，教師通過設立以下問題引導學生展開討論：膜片鉗技術和非損傷微測技術相比，分別有哪些優勢和劣勢？應該應用在哪些不同的領域？最后，教師為學生們講述現實中兩種技術的應用并加以總結，指出膜片鉗技術是研究植物細胞膜離子通道的傳統工具，但非損傷微測技術可以使植物礦質離子轉運研究更加深入和豐滿。通過這次討論和講述，學生們在明確植物礦質元素轉運、吸收和生理功能等理論的基礎上，進一步了解了進行上述理論研究的技術手段，做到了知其然，也知其所以然。由上述案例可知，通過開放式討論教學，可以有的放矢地加強學生對研究方法和技術手段的學習。

（二）通過開放式討論教學鍛煉學生科學思維的能力

“植物生長物質”是“植物生理學”課程中內容相對獨立的一章，主要介紹多種植物激素和植物生長調節劑的生物學功能。在這一章中，教師不但需要為學生介紹生長素、赤霉素、細胞分裂素、脫落酸和乙烯等5大類經典激素，還需要為學生講解油菜素內酯、茉莉素、水楊酸、獨腳金內酯等4大類新型植物激素。每種激素都需要圍繞激素的發現與種類、分布與運輸、合成與降解代謝、生物學功能和信號傳導途徑等多方面進行講述。我們希望學生在聽教師講授完其中8大類植物激素的相關知識后融會貫通、舉一反三，對最后一種也是最新的一種植物激素———獨腳金內酯展開開放式討論。首先，教師向學生強調植物激素的定義和特征。緊接著，一組學生講解獨腳金內酯的發現和分布、結構和合成，而另一組學生講解獨腳金內酯的生物學功能和信號傳導。隨后，教師通過設立以下問題引導學生展開討論：獨腳金內酯的各種生物學功能中，哪些是與其他激素的生物學功能協同作用，哪些是與其他激素的生物學功能相拮抗的？獨腳金內酯的信號傳導途徑與哪些激素的信號傳導途徑具有相似性，而不同之處又在哪里？最后，教師對獨腳金內酯的各種信息進行梳理，加深學生對植物激素特征和生物學功能的理解。通過這次討論和講述，學生們可以從對每種激素具體細節的領會中跳出來，對植物激素從最初合成到最后發揮生物學功能的一系列過程加以宏觀把握。由上述案例可知，通過開放式討論教學，可以鍛煉學生的科學思維能力，引導學生由個別到一般、由局部到全面，獨立有序地完成教學內容。通過上述“細胞生物學”課程和“植物生理學”課程中多個教學案例可以看出，開放式討論教學可以補充講授型課堂教學的不足，幫助學生在教師的指引下進行積極而獨立的思考和自主而深入的學習，了解科研進展，知曉實際應用，掌握研究方法，鍛煉科學思維，培養創新意識。

參考文獻

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［3］呂志堅，陸敬澤，吳雅瓊，等．幾種超分辨率熒光顯微技術的原理和近期進展［J］．生物化學與生物物理進展，2009，36（12）：1626－1634．

生物工程與生物技術的區別范文第4篇

隨著適用性研究和開發的進展，人們可以發現許多經濟上可行的方案來滿足整個地球的需求。該"設想"確定了方向和相應的規劃，采取措施建立利用植物系統中能源和碳源的可再生資源基礎。面臨的挑戰是嚴重的，但機遇也是難以衡量的。人類可以適應變化，但必須接受所面臨的挑戰。序言中從兩方面進一步闡明“設想”提出的背景：

1、界定植物/農作物基資源

植物/農作物基(有時用生物基bio-based)資源是指來自于一定范圍的植物系統，主要是農作物、林產品和食品、飼料和纖維工業加工過程中的副產物。它們可以通過一年生的作物和樹種，多年生植物和短期輪作樹種等途徑在一個較短的時間內再生。石油化學品原本也是以植物為基礎，其基本分子為烴類。植物/農作物基可再生資源當前所用的大量基本分子是碳水化合物、木質素和植物油。也有一些量少高值的分子是來自二級植物新陳代謝。另一個主要區別是烴類及其提取系統已經開發并加工處理其所需要的原料型產品，而植物基可再生資源在某些程度上雖然也被認定，但某種植物會含有某種資源，加工后會留下什么，尚未完全搞清。

最近生物技術進展可以改變植物成分和酶提取系統，這就為現在需要的化學產品和新型中間人體及產品制造提供了新的經濟機遇。據統計，美國的森林、耕地、牧場等面積約22.46億英畝(1英畝=0.405公頃，下同)，其中主要農作物的種植面積有4.24億英畝，可以生產大量植物/農作物基資源。過去50年，這類資源的重點主要是面向食物、飼料和纖維生產。

2、烴類經濟

20世紀后期，世界經濟發展很快，生產增長率有很大提高，尤其是各發達國家，一些發展中國家也不斷增長。成功的增長和發展過程中起主要作用的是烴類經濟。自20年代以來，礦物化石燃料的采取和利用提供了人們當前所享受的經濟效益和生活水準。許多國家都依靠這種資源來滿足能源和原材料的需要。

在過去50年中，大量的研究開發在能源生產和基礎產品制造方面創造了許多可以大量增值的工藝過程。市場經濟明顯地受人們提高生活水準的意愿所驅動，以創造各種產品。生物基資源的(主要是用植物基)用量很小。據統計，在能源方面少于1%，在原材料方面亦低于5%。美國1996年玉米、黃豆和小米等生產用作食品和飼料量約為6900億磅(1磅=0.4536公斤，下同)。由此從經濟角度看還不能趕上工業原料，而以烴類為基礎的經濟卻繁榮昌盛。

烴類雖然將繼續起到非常有效的經濟發展平臺作用，但是在其未來應用中卻有若干問題有待解決。首先是對石油化學產品的應用環境問題日益受到關注，隨著又產生了許多相關的問題。化石燃料是一類正在減少的原料資源。應用植物/農作物基資源作為一種補充，由于它們是可再生的，所以為經濟有序地向可持續發展轉變創造了機會。

通過對能源狀態的審視就可看到可再生資源作為一種補充的必要性。烴類資源有限，許多專家提出世界可采和探明儲量，如按現在消費水平計算只能提供50-100年，此處的一個重要假設是“現在消費水平”是保持不變，但是從全世界人口增長和生活水準變化來考慮，此假設是不合理的。當前世界上按人口平均的能源消費水平差距很大，詳見表1，許多發展中國家都將增加能源消費。未來的能源供應問題是多方面的，因為發展中國家人口眾多。例如，中國按人口平均能源消費相當于美國水平的1/3，其需要增加的能量數量約相當于美國現在全年能源使用總量。

表1當前按人口平均能源消費水平kwh/人美國法國日本巴西泰國中國

122007500700015001200900

一些有效利用烴類的開發將有助于需要增長問題的解決，但是對烴類找到補充資源是完全必要的，只有如此才能保持可持續發展的工業基礎。

新技術開發和應用需要時間。石油化學工業本身的發展就是一個事例。1920年烴類原材料經濟并不像今天這樣具有吸引力，過了50年，開始適應化石燃料狀況的工藝。因此，要使植物/農作物基系統達到同樣現代化水平也需要時間。

當前正是開展大量研究開發工作、利用各種可再生資源和各種新工藝、并開始在各種可供選擇的途徑中提出選擇標準的時候。現在進行研究并不意味系統要立即改變，但是，烴類經濟的經濟學未來將出現問題：要支付高額環境費用，或是由于原料缺少而價格上揚。

投資適用性研究可以在未來能源和原材料間進行相關的比較，提供非常需要的選擇。在中期至長期，選擇植物/農作物基可再生資源可能是要兼顧環境方面容許和經濟方面具有吸引力。而在近期，研究和開發可能只在一些領域內進行，使植物/農作物可再生資源能開始進入基本化學原料市場，從而擴大資源基礎，延長有價值的化石燃料儲備的應用壽命。

在上述背景環境下，通過研究討論，提出了2020年開發利用植物/農作物可再生資源的設想的目標；“設想”是要通過植物/農作物基可再生資源的開發來提供經濟繼續發展、生活的健康標準和強大的國家安全。植物/農作物基可再生資源可以改變當前對日益減少的非再生資源的依賴。

本“設想”的內涵重點是建立新的觀念，即植物基資源是越來越重要的工業原料資源。非再生資源可能因經濟和環境因素逐步被植物基再生資源所取代，“設想”反對等到危機發生時現開始啟動替代。

展望2020年，化石燃料可能仍將占90%，增加植物基可再生資源并不是可有可無的，它對滿足未來的需求非常迫切。當然，需要有效地加工和利用這些植物衍生原料。其新途徑的研究從現在就要開始，為經濟發展有足夠的時間，保證解決環境而進行良好的合作。

要取得有成效的進展，應當確定以下的方向性目標：

1、2020年化學基礎產品中至少有10%來自植物的可再生資源原料，到2050年提高到50%。

2、建立植物基(農作物，林產，加工業)系統，用有效的轉化加工工藝生產可再生原料，為2020年選中的產品提供經濟合理、對環境瓜敏感的制造平臺。用此生產鏈來示范一個綜合的植物/農作物基原料系統的經濟合理性和潛在效益，顯示工業應用機遇的新領域，為2020年以后國內和出口的需求做出貢獻。

3、在工業投資者、植物商、生產者、學術界和各級政府之間建立合作伙伴關系，開發從小范圍到大規模的工業應用，重新激活農村經濟，改進增值加工和制造鏈的集成，消除食品、飼料和纖維加工業與基礎材料制造業之間的差別。

“設想”中提出，科研與開發方面要制定有詳細目的和要求的相應計劃，支持上述方向性目標的實現，從而也可取得投資的優勢。

植物/農作物基資源利用現狀和前景

一、現狀

烴類提供人類能源和衣著。塑料、油料、油漆、染料、藥品等基礎原料，已經成為現代生活的主要依靠。1970-1990年間石油基的塑料增加了4倍，已經逐步代替了玻璃、金屬甚至紙張。植物/農作物基資源目前尚未有效利用，主要是因為可用性差、質量不高、供應不穩或是價格高。要推動和提高植物/農作物可再生資源應用的興趣，需要從以下幾個方面來分析。

1、實用性

盡管消費總量不高，但是植物基原料當前在化學品方面應用面很廣，如用于油漆、粘合劑及劑等。黃豆是植物袖的傳統原料，隨著基因工程進展，可以生產滿足特殊劑市場需要的專門油。最近，可用黃豆衍生物制造油墨，在乙醇、山梨醇、纖維素、擰槽酸、天然橡膠、多數氨基酸以及各種蛋白質等化學品生產中，植物基資源是主要原料，詳見表2。

表2、美國植物基資源用量萬t/a類別用量用途

木材8090紙，紙板，木質素纖維復合材料

工業淀粉300粘合劑，聚合物，樹脂

植物油100表面活性劑，油墨，油漆，樹脂

天然橡膠100輪胎，家用品

木材提取物90油料，膠

纖維素50紡織纖維，聚合物

木質素20粘合劑，丹寧，vanillin

在多數情況下，應用的植物基材料主要是原始狀態分子。如木質素纖維、植物油和橡膠等復雜分子的應用也只有有限的改性。這就與石油化學工業構成明顯的反差，石油化工則是用化學方法按需要將烴類裂解成幾種簡單分子，如甲烷、丙烯等。用這些基礎原料進行化學合成，制造所需要的復雜的分子。

在少數情況下，植物/農作物原料進行裂解成為不同的基礎分子，例如高果糖的玉米生產糖漿和玉米淀粉發酵生產燃料乙醇。1996年美國用211億磅(1磅=0.4536公斤，下同)玉米采用新型酶發酵方法生產9億加侖(1加侖=4.546l,下同)乙醇，從而加工為90億加侖混合汽油。從許多實例看，植物基原料有一定實用性，雖還未生產像藥物那樣的高度專業化的分子，但卻包括了大量生產的中間體及產品。

2、供應及質量

植物系統地區分布廣，由于土壤和氣候條件不同，導致供應和質量的差異。森林和農業系統的發展已經縮小了天然野生植物的供應差異。

生物質的總產量雖然很大，但是由于沒有經濟的轉化技術而使其應用受限制。一些新進展如快速裂解提供了從中獲得低分子量產品的機會，如果能在分離技術上進一步創新，就可以推動此應用。生物質資源可以來自快速增長木材、田邊作物以及其他專門培植的植物物種。另一潛在的生物質資源是當前為食用和飼料種植的農作物，如玉米、黃豆、小麥和高梁等。一般情況下這些作物只應用其產量的一半。此4種作物估計每英畝(1英畝=0.405公頃,下同)約有2600磅(以干物質計,下同)遺留在田地中，總計約有5200億磅。一部分留在耕地以改良土壤結構，但大部分運出去，作為原料應用。因此要求有適當的、成本低的儲運系統和加工技術。

供應方面的主要問題是對原始生產的管理。當前，樹木可作木材和紙漿，種植農作物只是為食品、飼料和纖維加工，沒有在綜合利用上進行優化。對植物/農作物投入的成本評價基礎是未經優化的植物生產系統，因此經濟性不佳。一些邊際土地的利用可以擴大植物基可再生資源原料基地。但是從經濟上比較，其很難達到經濟可行目標。在估算其經濟回報時，要考慮化肥、農藥等化學品的使用費用。要增加可再生資源來源，除了要提高邊際土地利用率外，主要應是如何對良田建立優化種植生產系統。

當前低投入、低產出的植物生產對農民難以盈利，并不利于農村發展，也不能為加工業提供低價原料。但是在產出方面，數量和質量相差甚大，從此系統得到的產品必然價格較高，嚴重地限制了經濟上的可行性。而且，由于低產出生產就需要更多的土地，其對環境的單位影響常常大于更為強化、密集的系統。因此要優化生產系統，同時改善邊際土地的利用。此外利用生產率高的土地作為植物/農作物可再生資源的原料基地，這也有利于解決數量和質量上的波動變化。

農村根據市場需求規劃種植計劃，如根據乙醇市場還是植物油供需情況，做出種玉米還是種黃豆的選擇，其次則要進行第2輪對品種的選擇，作乙醇則要種高淀粉含量的玉米品種，如要種飼料，則種含高油量玉米更佳。這些選擇都對產出經濟效益有很大影響。面對“設想”需要擴大食品或飼料、飼料或原料、油料或淀粉、纖維或糖、藥品或聚合物等等選擇范圍。要根據供應或需求來決策，就需要進一步仔細研究有關課題。

3、植物/農作物基原料成本

利用植物/農作物基可再生資源主要是成本問題，它與烴類相比是不經濟的。工業生產要求大量的便宜原料。植物原料價格便宜，如果能開發適當的系統將極具競爭能力。利用植物/農作物基原料生產化學品的成本比較，詳見表3。

表3、植物/農作物基化學品生產成本類別生產量萬噸通常方法美元/1b植物衍生美元/1b植物衍生占總產量%

糠醛300.750.7897.0

粘合劑5001.651.4040.0

脂肪酸2500.460.3340.0

表面活性劑3500.450.4535.0

醋酸2300.330.3517.5

增塑劑801.502.5015.0

炭黑1500.500.4512.0

洗滌劑12601.101.7511.0

顏料15502.005.806.0

染料45012.0021.006.0

墻涂料7800.501.203.5

油墨3502.002.503.5

專用涂料2400.801.752.0

塑料30000.502.001.8

實際上,在制造業中選用不同的化學加工工藝對其成本影響很大。

植物/農作物基可再生資源不是一種替代性資源,而是為工業原料提供的補充資源。成本問題并非只限于原料,而且與加工過程有關，因此要進一步開發新的化學和生物加工工藝，才能擴大植物基可再生資源應用范圍，使之成為經濟可行系統。

二、前景

由于植物/農作物基可再生資源的來源不同，每種來源的原料又可以利用不同的加工工藝，構成了一種多維的發展前景。本“設想”運用矩陣分析方法進行探討。不同投人的植物原料，可以運用不同的加工系統，并取得各種不同的開發效果。

1、廢料和副產物利用

從當前看，利用機會多，但需要有新的加工技術才能使其成為更重要的資源。

(1)現代化學

森林工業已經將副產物利用發展成為一個較大的行業，如紙漿副產液轉化為磺酸木質素表面活性劑ch3soch3以及用樹皮制丹寧。農作物的磨榨工業開發了許多應用副產物進行加工的工藝，如從燕麥制糠醒、淀粉粘合劑、專用棉籽油、從濕磨料生產擰蒙酸鹽和氨基酸等。但是，許多食品加工業，如蔬菜和水果卻沒有開發相應的副產利用加工工藝，經常將副產淀粉和糖排放入周圍環境。副產物的利用具有許多發展機遇，提取及銷售其所含的有效成分是降低主產物成本的手段，而且從戰略上看是擴大利用植物基資源。

(2)改進化學

木本植物和有些農作物加工中有較高的木質纖維素含量和一些碳水化合物，如烴類工業一樣，可以將復雜分子轉變為較小分子技術。便宜的植物衍生發酵制糖的開發已在進行。用金屬有機物化學將碳水化合物轉變為增值化學品是擴大利用植物基原料的又一技術途徑。改進化學方法具有潛力，可以使植物衍生的廢料加工利用提高經濟回報率。

(3)生物加工

在比較復雜的料漿中用微生物發酵法生產某種分子，再將其分離出來成為需要的產物。生物轉化是應用微生物、細胞或不含細胞的酶系統的一步法工藝，它提供了改進廢物料和副產物利用機會，隨著分離技術的提高，生物加工工藝可以獲得更為廣泛的應用。

(4)新分子

在此方面似乎不太重要，從廢料中生產新分子不是一條最佳途徑。

2、現有農作物

從近期看擴大應用具有最佳機會。

(1)現代化學

從化學工業整體看，并沒有|認為植物衍生材料具有較高的經濟價值，但是具體|問題要具體分析。石油化工利用烴類而不用碳水化合物和其他生物基分子。

(2)改進化學

如果植物衍生原料是結構型的生物質，含有木質素和纖維素等成分，其具有一定優勢。一些新技術，如綜合燃燒或金屬有機化學等都能提供更好地利用此類資源的機會。除林產資源外，約有5200億磅的生物質資源目前尚未加以利用。改變加工工藝路線可以提高利用現有資源的效益。新的工藝開發可以提供利用糖和淀粉的機會。植物淀粉有不同來源，如水稻、土豆、玉米和小麥，它們的性質、用途都不同，因此需要改進其化學方法，發揮其潛能。新化學工藝與生物加工及先進的分離技術綜合起來可產生很大效益。

(3)生物加工工藝

植物作為生物加工原料量大而多樣，從結構型生物質到一些專門的植物組分，在生物加工方面潛在優勢很大：用酶轉換玉米衍生的葡萄糖生產高果糖的玉米糖漿。最近從玉米葡萄糖經過發酵制琥珀酸也取得成功。琥珀酸鹽可以用作制一些化學產品如丁二醇、四氫呋喃，這些中間體又可進一步加工制成許多種產品。當前，用10億磅這種原料可得到價值13億美元產品，現在正在中試。多種學科進行合作就可取得良好的效果，這是短期內取得成效的一種良好運行模式。

(4)新分子

植物原料的投入固定，利用基因改性所用微生物或是專用酶，可產生新分子。此工作目前只在很小的市場中進行。當市場對具有特殊性能的新產品需求增加，投入產出可能會促使其發展，技術和經濟的綜合研究要沿著產品開發鏈進行，從界定所需要的產品——需要的特性——分子結構——中間體——酶技術——蛋白質/基因工程——投入植物的最佳原料——生產優化等。

3、新鮮農作物

此項作為中期發展機遇。

(l)現代化學

因為化學工業一般不認為農作物的利用能獲得較高的經濟價值，因此新鮮農作物并無吸引力。過去曾認為可以降低成本，但是實際上的技術限制否定了其經濟性。

(2)改進化學

從投入產出看，存在類似問題，如果改進的化學工藝需要專門的農作物，-新鮮農作物可能會有優勢。另一優勢是在物流方面。按照改進工藝實施和運作規模，所需原料只能就近供應新鮮農作物。因此改進工藝應當與供應系統平行進行才能互相支持共同發展。植物作為原料補充資源時，困難在于許多烴類加工裝置不位于農作物和森林種植地區，而植物基原料運輸費用很高。

(3)生物加工工藝

與改性化學類似,區別在于如何將原料加工成中間體和最終產品。在技術上要考慮農作物品種的適用性，一種生物工藝可以對多種品種進行加工。優化工藝是影響運作經濟很重要的因素。

4、改性基因類植物

這是中長期發展機遇，其可提供的成效目前尚難以想像，今后是否出現碳水化合物經濟，或是其他經濟，這要看建立在生物工程基礎上的新工業平臺所能發揮的作用。

(1)現代化學

基因改性植物基原料可能成為現有的烴類加工系統原料。但是，改性植物分子在烴類系統中降解所花代價太高。因此投入技術要能跨越加工技術，或者是較復雜的分子能直接得到并進入制造鏈，再有是新工藝路線能高效地應用此改性原料。當然這些變革都要從經濟和環境兩方面來評價其效益。

(2)改性化學

對優化植物/農作物基原料投入和加工有好處，應當進行此方面研究。至于何時見效則要根據基因技術進展及其達到工業化時間來確定。

(3)生物加工工藝

微生物或酶進行基因改變達到強化工藝過程目的。生物工程具有長期潛力，在原料投入和生物技術本身之間創優，有時所需要的可作基礎原料的分子可以部分在植物原料內進行合成，用生物轉化或高度專門化的生物/化學工藝進行分離。為了繼續應用化石燃料生產專門產品，需要進行研究開發，使有限資源能取得最大的價值。

(4)新分子

過去20年中，塑料已成為最大的工業部門，在日常生活中代替了玻璃、陶瓷、木材和金屬。市場將會根據消費者的意愿和需求發生變化。材料科學將繼續發展，市場銷售者將繼續設計新的消費品，塑料的未來變化難以預料。能作為新工業發展平臺基礎的新分子將會很多，物理與化學科學與生物工程材料結合將產生新的領域。植物基可再生資源將是未來的主要資源。新陳代謝工程是將豐富資源制造成所需基礎原料的渠道，支持社會基礎設施。開發和拓寬其可能性，需要先進的技術，這將是未來新領域。

生物技術的潛在影響及實施“設想”的工作途徑

生物技術的潛在影響

對一個新的技術領域進行評價，可以從如下幾個方面來分析：近來變化的速度和引入的速度、量度及其帶來利益的水平及公共公司投資、評價專利活動和有關協會的活動、觀察開發進程、審視所取得的成功進展。

90年代初期，許多人對生物技術將對農作物帶來很大變化是持懷疑態度的。到1996年，轉基因作物在產業化方面取得成功，明確地澄清了這個問題。這些早期的成效是關于新的作物保護途徑，對保護植物生產免受病蟲害起了重要作用，對進一步了解和掌握如何改進植物組分也很重要。

由于管理方面的需要，轉基因大田試驗記錄由美國動物和植物健康監測服務中心保存。從記錄中可以看到一些行之有效的轉基因改變植物組分的工作正在進行之中，試驗范圍也在不斷擴大，一些主要的公司如杜邦、孟山都和pioneerhi-bred等都在進行。

為了改變植物組分以提高營養價值，改善加工性能，或是為了某些工業和制藥的應用，一些轉基因改性品種已經進行了評價，包括碳水化合物的變革、油和脂肪酸改性、提高氨基酸水平、蛋白質形態操作(typemonipulation)、纖維特性改性、產生抗體、工業酶生產、二級化合物操作(甾醇，earotenoids等)、新型聚合物生產。

轉基因技術發展非常迅速，為植物基材料擴大應用開辟了新的途徑，使其可以為工業生產提供分子基礎原料和更為復雜的分子原料。用植物基原料主產聚合物，制造塑料就是一個成功事例。從a1-coligenenentrophus細菌的3種基因已經能轉入植物的1ipid合成中，可以得到polyhydroxybutyrate(聚羥基丁酸酯)，濃度可達14%。這種生物可降解的熱塑性塑料正在進一步開發，使之可以從黃豆、棉花和油菜籽制備。

在過去50年內，通常用的植物培植產率已經提高了3倍，根據農作物滿足食物、飼料和纖維不同用途，選擇不同的方法得到具有不同特性的產物。高級植物種植要用基因圖譜和轉基因技術，進一步提高食物和飼料生產需要供應的植物基原料。

生物技術對植物基原料已經產生革命性的影響。但是，用生物技術來改變植物，使之適合烴類經濟需要，并不是一條最佳途徑。這就需要進一步弄清什么是工業鏈需要的因素，而這些因素又是能在未來轉基因植物基可再生資源中具有最大的優勢。

實施“設想”的工作途徑

要成功實施美國可再生資源開發利用的戰略設想(以下簡稱“設想”)中所提出的大綱，需要將研究、開發、工業過程工程以及對未來的市場了解等項工作有效地集成起來。適應“設想”的多學科計劃以及各個項目的協作都要求有一共同的目標，向前沿技術邁進。應用改進的化學工藝加工現有的農作物，包括集成運用生物工藝，可以納入短期計劃之內，從當前到今后10年可以著手實施。這是研究中的一個熱點。另一個熱點是觀念上的飛躍，超越當前的烴類化學，結合基因改性植物，運用新的工藝，這可以納人中長期計劃中，在10到20年甚至更長時期內實施并產生影響。上述兩個熱點都是當前在研究中進行投資，在不同期限內可以取得回報。

如果在這些領域內取得成功，在工業應用上就可以有了一個可行的堅實科學基礎。新鮮作物應用開發將被看作是一個降低這些系統成本的一種機制，或是改善供應狀況(數量和質量)，滿足工業發展需要。

當審視植物基可再生資源的前景時，可以看到供應鏈本身包含著許多重大課題。不同物種發展有各自的地理優勢，可以形成專門原料的加工中心，包括進入國內和國外兩個市場。對轉基因作物的鑒別保護機制仍在變化，植物基可再生資源上的這些系統都需要進一步研究。

本“設想”并非要給各種問題以答案，而是指出未來潛在的可能，在各方面采取一定的步驟就可以使其實現。下一階段就要進行各方的協調工作，使多方面的投資者能有一個投入的基礎，針對“設想”提出的目標進行開發工作。該規劃要訂出各項目計劃，通過研究和開發來支持“設想”中提出的方向性指標。各計劃項目要符合下列一個或幾個方面的要求。

優化生物質和農作物基原料生產，達到計劃應用要求狀況。

為植物基原料的供應鏈提出裝置、地點、貯運和分銷措施，包括加強農村經濟的機制。

加速發展基于改性化學和生物工藝的新工藝，同時考慮利用植物/農作物基可再生資源原料。

對多類投資者支持的項目，對上述三個方面中一個或一個以上將產生影響的項目，或是多學科項目等將給以優先和優惠待遇。投資項目選擇標準應考慮時間要求和潛在影響的大小來確定。

植物/農作物基可再生資源對工業基礎原產的需求增長是一個戰略性措施，也是使美國在21世紀繼續保持領先地位的戰略性選擇。開發基礎資源具有經濟、環境和社會方面的好處。機遇是明確的，考慮未來的設想是需要的，要聯合投資者對新途徑進行投資，才能創造一個安全的未來。

“設想”文本中不止一處引用達爾文的名言“能夠幸存下來的物種，不是最強的，也不是最聰明的，而是能適應變化的”。

2020年可再生資源應用將增加五倍

《植物/農作物基可再生資源2020年設想實施的技術指南》(以下簡稱“技術指南”)，是《植物/農作物基可再生資源2020年設想》(以下簡稱“設想”)的補充，提出的目的是：支持“設想”方向，確定發展中的主要障礙和問題，確定優先的研究領域。

要達到上述目的需要進行協調觀念開發，收集專家證明，組織多學科研討會、聽證會，優勢排隊試驗和團隊行動計劃等多項工作。在“技術指南”編制過程中吸收了各方面人士的意見，參加研討的共有66名有關部門不同行業的專家。專家們就全球性問題提出“設想”，針對“設想”結合現實狀況提出存在的主要障礙與問題，再確定研究與開發領域，從而找出優先研究開發的課題。這些課題所屬領域都是能為利用可再生資源實現可持續發展起最大杠桿作用的研究領域。通過參加“技術指南”研究和編制的專家的專業情況反映出在化工制造中應用生物基原料需要涉及多門學科。但是有3個產業是中心，即化學、生物和農業，每個產業都涉及幾門不同的學科，如農業，林業和石油化學。

1、農業和林業

農業：是一個廣泛的概念，包括谷物生產、林地和牧場等。這些土地上生產的農產品和林產品一起構成生物基材料，它們通過太陽能，大氣中的co2和土壤中養分進行原始生產而成為可再生資源。美國擁有大量優良土地，豐富的自然水資源和先進的技術基礎，通過資源保護和利用，每年可產生可再生資源的巨大財富。林業：在美國有超過6.5億英畝（1英畝=4046.24平方米）的森林，從業人口140萬，每年生產價值2000億美元產品。過去10年內，紙張部門的增長比木材業快。木材和紙產品回收循環利用率高，每年有約4000萬t紙再生利用。美國的林業已經制定出2020年發展設想以及相應的研究計劃。該設想呼吁進行研究，用先進的生物和遙感技術以及樹木生理學和土壤科學等理論。

農業和林業通過應用基因學技術和轉基因植物等新手段將會出現大的躍進。在不久的將來，可生產出大數量和高質量的作物。除了飼料和食品，還可以為工業部門提供原材料。而且還可以引入某些酶標記基因，可能會在植物體內制造完全新型的聚合物，并可大量生產，成為經濟的消費用品。

美國將技術進展應用于植物和農作物的調整，使其在農業、林業和制造業中保持可持續發展的領先地位起著主要作用。國家的未來明顯地要依靠近期開發可再生資源基礎的研究來支持。

2、石油化工業

化學、工程學、物理學和地理學等幾門學科在石油化學工業中的應用，對人們生活產生的影響是50年前難以想像的。石油化學工業成功地創造了眾多產品，從高性能的噴氣發動機燃料到基礎化學品以及許多聚合物，如聚丙烯、聚苯乙烯、聚丙烯腈、聚偏氯乙烯和聚碳酸酯等。

石油化學工業：是資本密集型工業，已經建立了可觀的基礎設施來處理和加工化石燃料。美國每天要用1390萬桶烴類原料，多數是作為燃料型產品，用于化工及其他工業基礎原料生產，每天約為260萬桶油短類原料。

近年來，工業化學品和塑料生產都有巨大的增長。塑料工業從業人員120萬人，有20000套生產加工裝置，過去在研究開發上花費以10億美元數計的投資，才獲得了今日成就。如果塑料制品的原料沒有可再生資源，遲早有一天會變得十分昂貴。一方面，是否還有上萬億桶的石油開采量，原油價格能否在每桶10美元以內。世界原油生產已經變化迅速，而且有許多不定因素。另一方面，化石燃料資源是有限的，這是無可爭議的事實。重要的是考慮當供應呈峰值時未來價格的敏感度，而不是去爭論何時是油將用盡的理論時間。最近由于幾處新資源的發現及應用，在20年內原油產量可能會有所增加。但是，必須注意美國一直是原油進口國，50%原油靠進口。如果原油進口一旦停止，北美可采用的化石燃料資源儲量按目前消費水平只能維持約14年。如果保持目前進口水平而不增加，也只能使用28年。當然，將會有新的改進的抽提技術，例如水平鉆探和核磁共振鉆孔等，但是要在近年取得成效，希望是不大的。

用可再生資源補充石油化學品，要從現在開始，由少量到大量逐步進行，有關研究工作要立即開始。不考慮化石原料供應衰退時間表的爭論，由于人口增長以及一些新興國家人們生活水平提高，需求將繼續增長。在可再生資源取代化石燃料之前，它將作為一種補充資源。因此，無論如何在美國開發可再生資源作為工業原料都是十分重要的。

“設想”中提出的指標是“2020年基礎化學品至少有10%來自植物衍生可再生資源，隨著發展觀念到位，2050年要提高到50%”。要注意無論是美國還是全世界總消費量的增加是很快的，因為即使2020年的10%目標是按當時的生產總量計算，也比當前消費水平要提高4—5倍，絕對的增加更大。如果2020年消費水平本身提高1倍，可再生資源的絕對指標也要翻番。

換言之，不能期望可再生資源在不變的需求環境下能完全取代烴類資源，而只有當消費產品需求增加，可再生資源可以能滿足此增加需求中的一部分。在2040年時間框架中，指標可以是：可再生資源應用使化石燃料能穩定地維持現在的消費水平。按此指標可以形成以下的觀念：

由于不是一個競爭替代戰略，可再生資源并不與非再生資源直接競爭。

需要用可再生資源和非再生資源兩種資源來滿足未來20年的需要。30年以后，可能要更多依靠可再生資源，因為那時的化石燃料將會很貴而且有限。滿足近期指標的支持和研究完全與長期目標保持一致，這些方向性指標，非常清楚地表明面臨的挑戰是巨大的，需要從現在就采取行動，應當開始建立通向擴大利用可再生資源的道路。除了建立可操作的可再生資源基礎指標外，其他一些相關的指標也是很重要的，包括：

建立系統，通過加強經濟可靠性的基礎設施支持，將供應、制造和分銷等活動集成起來。

通過功能基因學來提高對植物新陳代謝的理解，優化對專門的增值加工工藝的設計和應用，除應用現有的組分外，要開拓新型聚合物生產和應用。要保證開發的新工藝過程的效率高于95%，同時應用伴生工藝，應用所有副產物，消除廢料，保證新的平臺能在特殊的環境條件下堅持目標方向對確定目標與研究指標要反復交叉檢驗，使其能堅持可再生燃料/能源需要的目標。

在生產和分銷中要開發保持穩定供應的途徑，在年生產一定范圍基礎上控制一些因素，如價格、數量、性能、地區分布、質量等。同時要制定提出這些因素的標準。

建立進一步合作伙伴關系，改進綜合集成，通過加強農村發展來支持取得成功。

“設想”的目標要實現，主要要使本“技術指南”中所列出的目的大綱都能達到。基因改性植物生產專門的代謝產品和開發補充性的化學改性產品取得成效就可以達到2020年可再生資源應用增加5倍的目標。這些進展也將為2020年以后的進一步發展奠定基礎。

可再生資源應用技術和市場的障礙及問題

將可再生資源制成消費產品的整個系統中有許多障礙和問題，其中關鍵和問題是：

植物科學方面：基因學、酶、新陳代謝和組分。

生產方面：單位成本、收率、持續性、基礎設計、植物設計。

加工方面：經濟學、分離、轉化、生物催化、基礎設施。

應用方面(由技術和材料驅動的問題)：經濟學、功能性、性能、新用途。

應用方面(由市場和需求驅動的問題)：價格性能比、性能、知覺、市場開發。

現將上述關鍵和問題擇要分別介紹于下。

一、關于應用方面（材料驅動問題）

1、經濟學

單位成本是當前植物衍生材料使用的主要障礙，也是經常引起爭論的一個問題，問題的核心是競爭性成本狀態。在多數情況下，應用植物基原料的成本都比較高，難以與以烴類原料為基礎的加工工藝競爭。但是，成本競爭情況有幾個非常復雜的因素互相影響，諸如產品價值、材料成本、產量、需要加工程度以及所用基礎原料的性能等。因此如果未來的戰略只考慮降低本是不會成功的。最重要的經濟推動因素不是成本本身，而是制得的產品和制造費用的差價(即增值)。

產品價格是諸多因素的函數，諸如產品利用、性能、消費者喜好和需求等，而制造成本則受原材料價格、供應的持續性、加工、廢料處理費用和投資等諸因素影響，要符合當前的具有競爭性的通用化學品工業的低成本需要。但是，從長遠考慮，只進行成本比較是有問題的，因為未來的化石燃料的成本是難以預測的。

在當前情況下，用烴類原料生產消費型產品的加工效率是很高的。但這并非是化石原料本身具備的特點。因為石油化工已經研究了100年，有了3代科學家，政府投入了大量資源才使之達到今日的水平。與之相比，植物基材料應用尚處于較低的水平，開拓植物基原料應用來適應已臻成熟的烴類加工需要并不是一條唯一的道路，目前應用數量還是很少的。另一條路線是通過弄清植物衍生材料性能進行技術開發，用基因改性植物，使之能提供含有需要功能的組分。

2、功能性

改變植物中的不同組分含量的目的是提高其功能性。在石油化工中先進行原料裂解降級成為簡單的分子，隨后用它們再行合成為較復雜的分子和聚合物。植物中已經含有不同形態的聚合物，可以在許多產品中應用。但是，在現在加工系統中尚無大量應用。用量有限的原因有幾個方面，其中主要的是由于缺乏對其功能性的理解，而只注意其成本。最近，已經由植物衍生的蛋白質聚合物研制出塑料薄膜的試驗產品，顯示出其應用的潛力。而且，植物擁有立體化學結構，可以得到一些有價值的手性分子，如糖類、維生素、氨基酸等。從總體看，目前對植物基礎原料的反應性和功能性尚不夠了解，因此限制了新應用思路的產生。

二、關于應用方面（需求驅動問題）

1、市場開發的費用

植物衍生材料應用的一個關鍵是市場開發費用高。正如許多新產品市場一樣，新產品的研究往往是由小公司開始的，它們投資不足，缺乏繼續發展的資源，常常只停留在試驗階段。工業化的成功率低，由于沒有一定的供應量而常使產品衰落。因此，需要大力改進產品開發和支持機制，而且要進行與產品相關的市場開發，這是擴大利用可再生資源的主要工作。目前市場上應用的標準都是基于石化產品，沒有適應生物基產品的標準，這也是要成功地與石化產品競爭的另一障礙。

2、認識問題

植物衍生材料常給人以較低級的印象，這可能是由于當前處于“石化時代”之故。對某些制造廠商來說，它的性能較差，主要是因為未得優化。雖然公眾環境意識增強，但是對植物基產品需求尚不足以創造市場來拉動技術開發。因此，當前可再生資源的進展主要是基于技術推動的結果，只有增加市場拉動才能有力吸引公司更多投資。沒有要變革的沖擊，就不會有更多的變革。因此，如果沒有各種經濟傾斜途徑，現狀是難以改變的。

三、加工問題

1、基礎設施中分銷問題

多年來石油化學工業已經建立了加工和分銷烴類基礎產品的有效基礎設施。由于依賴進口原油，美國的多數基礎設施是建設在海岸線上。因此，許多現有的加工裝置并不適合大量植物基材料的收集。植物原料都是在木材加工廠、榨油廠和玉米濕法加工廠進行加工，它們最好接近于供應地。要應用大量植物原料就需要進一步將供應和加工制造集成起來。應當開拓確立農村發展優勢和重點的戰略和措施，更好地鼓勵多用可再生資源。

2、分離技術

應用植物于工業用途的一個關鍵是缺少植物組分的分離技術。樹木具有非常復雜的成分如木質纖維素。此成分強度高，但要將它分離為有用的分子組分則很困難。多數農作物收獲品是種子，它們含有碳水化合物、蛋白質、油分和數萬種其他組分。通常對許多谷物發芽和生長都能進行良好的安排，而對其作為原料進行分別管理則很困難。一些除去原始粗組分的工藝，如榨油和提取糖分等已經開發，但如何將專門形態的蛋白質和純的含碳組分分離則仍是困難。在植物基原料加工中常遇到非常稀的水溶液物料，處理費用很高而且技術困難，這是應當要解決的問題。將反應與分離集成起來的加工系統(如催化蒸餾)可能是一個解決問題的方向。但是此類系統目前應用有限。而且還未被開發作為植物基原料方面的應用。通過引入某些基因而使植物增加新的組分，就更需要應用先進的分離技術來回收有意義的新組分。例如生物聚合物開發中目前就因缺少高效純凈的經濟上可行的分餾工藝技術而受到限制。植物的組分如不能有效地分離出來，就不可能控制最終產品的特性和質量。

3、轉換技術

要利用植物中各種組分的另一問題是將這些非均相的混雜原料轉換成較為簡單的分子，這才可以進行進一步反應。在植物基原料中，加工工藝需要有高性能的多功能生物催化劑或是非均相催化劑，這些催化劑具有多種功能并可以進行回收。

知識不足是另一關鍵，目前人們尚缺乏關于植物組分的自然差別和來自不同作物的同樣組分的特性等方面知識。這些知識的缺乏和不足就構成難以鑒別植物的差異性，缺少鑒別的手段，因此也就難以考慮作為原料的應用。發酵是用來將某些農作物轉化為各種產品的工藝，轉化是非均相的。所用的轉化方式，副產利用和分離等方面仍有許多有待改進之處。一般地說，植物系統的復雜化學問題使新型或改進植物基加工工藝的設計較為困難。烴類化學制造中有豐富的氧化化學知識，還原化學方面較少，這些都是植物系統加工所需要的。目前特別缺少關于還原生物催化劑共生因子系統方面的實踐知識。

植物原料加工工藝開發的另一個大的障礙是當前缺乏有關的教育培訓。目前化學工程課程中只有少數涉及生物化學課題，多數畢業生成為化學工程師只擁有非?；A的生物工藝知識和有限的重要生物分離的知識。多年來，工藝化學家和工程師的培訓重點都是烴類化學，考慮植物基可再生資源加工需要很少。

四、生產方面

1、收率、持續性和基礎設施

因為目前尚未利用大量植物基原料，除木材和造紙外，只是關注未來的供應分銷而不是現實存在的問題。但是，這些對實現可再生資源的目標都是十分重要的。在供應的持續性方面，數量和質量都是未知數。如果植物基原料能加工成簡單的碳分子，其持續性問題就不成關鍵。但是如果要設計應用其中某種特殊組分(如聚合物)，或是要直接抽取其中某種專門組分，原料的質量和數量的穩定性就非常重要。

在一些情況下，供應持續性中的不確定因素實際上就是風險管理的內容。未來的石油化工供應問題和可再生資源供應問題都有風險。對石油化工來說，未來的供應不桷定因素可能因世界上一些區域的政治變化而增加。而對植物基原料來說，氣候可能成為不確定的地區因素。如果某些專門植物不能大量生產可能導致貿易上的不確定因素，這些問題不需要采取斷然措施，但是需要重視通過改變基礎設施來保證經濟可靠性。另一個沖擊供應持續性的不確定因素是未來的農作物用途是作為食物還是作為工業原料。一方面是根據供應短缺理論，認為農業難以供應飛躍增長的人口和消費品增長所需的原料。實際上，從需求角度看，食物和原料都在增長，即使不考慮可再生資源進行工業利用，食物本身也存在問題。解決食物問題的方案也可能就是解決工業原料問題的方案。因此，在供應方面必須應用新技術，如生物技術，這樣才能保持產率不斷提高，使農業能達到一個新的水平。

2、植物設計、植物科學、基因學

轉基因技術已經顯示出令人鼓舞的前景，要進一步充分利用尚有大量工作有待進行。存在的一個主要障礙是對植物本身內在新陳代謝過程還不夠了解，不能按特殊聚合物和其他材料的需要進行設計。因此，對植物新陳代謝和碳流的知識匱乏是其發展中的限制因素。

近年來功能基因學的進展有望促進對材料合成設計的理解。但是這門科學目前剛開始，與類似的醫學領域相比所取得的支持還是很有限的?；蜣D變中的另一成就是讓更多的專用基因嵌入和對質體以及細胞核的常規轉變。在植物變化、基因學和生物信息等方面有著廣泛的研究項目，但是將這些出現的新技術應用于可再生資源的專門研究則很少。

要使科學知識不斷深化，在一定程度上取決于消除這些主要障礙，有些已被稱為多學科的研究。但是，需要努力加強和協調才能促進現有的障礙及時地被克服。換言之，基因管理的研究必須緊密地與植物內含聚合物的功能性以及分離工程等研究相結合。

研究和開發的課題

《美國植物/農作物基可再生資源2020年設想的技術指南》(以下簡稱“技術指南“)列出為解決植物/農作物基可再生資源利用中的主要障礙應當進行研究開發的課題?！凹夹g指南”按4個主要方面的障礙依重要性大小列出研究開發課題，每個研究課題的影響都有其時間范圍，其中近期表示0—3年、中期表示2010年、長期表示2020年，近期目標的達到可用以衡量面向2020年可再生資源開發利用設想的前進步伐。

一、植物科學研究方面

1、近期影響課題(按重要性依次減小順序排列,，下同)

(1)應用功能基因學了解植物新陳代謝和組成，至少要與1種主要農作物基因計劃結合；

(2)開發能實時進行植物組分的定量分析工具；

(3)改進轉基因方法，特別是對麥桿基因的專門嵌入，要在1998年基礎上提高效益10倍；

(4)開發1—2種主要農作物的基因標記系列，使之有助于擺在有用的可再生組件含量；

(5)將80%現有的germplasmbase進行編目，有效利用各類淀粉、蛋白質和油分；

(6)找尋發展中的生物信息學利用途徑，推動可再生資源的研究和開發，

(7)弄清nuclear-plastid相互作用。

2、中期影響課題

(1)在新陳代謝過程和碳流中至少弄清50個限制速率的關鍵步驟；

(2)利用功能基因學弄清分子、細胞和整個植物的控制管理；

(3)為主要植物用于可再生資源的組分制定標準；

(4)在2種植物中，建立碳庫并為細胞分割確定控制點；

(5)在plastid轉變中高效率(大于90%)方法的建立；

(6)創建示范工廠，使主要組分利用率大于60%(如油料、淀粉)或是專門碳鍵(如c5)大于3o%；

(7)利用基因開關的方法；

(8)建立為植物可再生資源利用的生物信息學基礎。

3、長期影響課題

(1)重新設計新陳代謝過程，提供有用的碳結構骨架；

(2)應用有針對性進化技術建立100個未來原料的品種庫；

(3)設計新型分子或改性現有化合物，使之適應于功能需要；

(4)為提供工業用原料，創制2種新植物種類；

(5)利用簡單的細胞組織進行成本和能源效率評價；

(6)利用計算機技術設計植物組分。

二、生產研究方面

1、近期影響課題

(1)提高畝產量10%~15%以降低原材料單位成本；

(2)改善農業管理，提高肥料利用效率和蟲害防治，

(3)確定至少10種影響原料組分和質量的因素；

(4)對至少10種具有潛力的系統和植物類型的畝產效率進行定標趕超（如主要農作物、林業和多年生種類等）；

(5)調節氣候條件對生產的影響；

(6)每年對2種農作物的潛力進行評價或用其他方法評價畝產量；

(7)提高當前農業加工中廢料利用率5倍；

(8)在單位投入基礎上提高貧瘠土地產量2倍。

2、中期影響課題

(1)提高產量，使單位投入的碳產出為1998年基礎上的2倍；

(2)為長期可持續發展，開發盡量減小土地、大氣和水利用影響的系統方法；

(3)對收獲產物和主要植物成分建立標準；

(4)專門設計收獲裝備，盡量增大碳的收獲；

(5)開發新的利用方法，使現在遺留在土地上的農作物45%能得到利用，

(6)培育適應專門土地和土壤的農作物；

(7)建立農業信息學基礎，重點是不同來源的可再生資源植物類型、生產價值、質量和單位成本。

3、長期影響課題

(l)在化石燃料排出廢氣中co2的固定；

(2)從現在植物/農作物生產中消除碳的廢料；

(3)設計新的農作物/植物生長系統，優化原料回收率(大于95%可利用)；

(4)對主要能源獲取和固定，提高化合效率；

(5)對收獲前期工作和部分就地加工的裝置進行設計；

(6)對連續生產系統進行設計和評價。

三、加工研究方面

1、近期影響課題

(1)改進分離技術，處理大于95%的非均—植物材料；

(2)改進單體基礎原料變換的生物催化劑；

(3)開發3種具有高選擇性的快速反應強力催化劑；

(4)為將植物聚合物轉換為有用的單體，找出新型和性能優良的酶(具有10倍活性)并進行評價；

(5)將微生物進行工程化，改善非均—植物的發酵；

(6)提高廢物利用率2倍；

(7)開發高效的除水技術并對改進的非水溶劑反應系統進行評價；

(8)在植物材料中利用天然立體化學方法的評價。

2、中期影響課題

(1)應用5種以上高級分離系統(如自行清凈膜、離子交換、精餾等)；

(2)為經濟捕集植物單體和聚合物開發改進的分離——純化技術；

(3)為2種以上植物類型建立經濟共生系統；

(4)通過分子進化技術設計并創制50種新型酶；

(5)開發100種以上具有性能成本特性的新型酶庫；

(6)研究反應性分級系統；

(7)對微生物、酶和化學品庫的性能建立信息學基礎，用于特殊的轉化。

3、長期影響課題

(1)實現原料加工中無廢料的多種產出的連續工藝；

(2)為改性植物和組分設計新設備；

(3)為3種以上新產品(如將工程化酶轉入植物并在收獲中得到活化)設計新機制；

(4)固態酶轉化；

(5)設計14種化學與生物結合型反應器；

(6)評價植物組分在分離前相內的作用。

四、應用和基礎設施研究方面

1、近期影響課題

(3)探求3種在現有加工裝置(如玉米濕法加工廠、紙漿廠)上擴大應用植物原料的機遇；

(4)分析測量系統，對90%以上的主要植物組分進行定量；

(5)實時評價單位性能成本和增值成本的方法；

(6)評價運輸系統及成本；

(7)計算出100%年加工貯存量和投人產出的需求量；

(8)創建基礎設施，擴大利用農業廢料。

2、中期影響課匾

(1)深入掌握植物中10種以上組分和碳鍵新陳代謝體的結構與功能關系知識；

(2)開發對高質量原材料的100%鑒別保護系統；

(3)為價值驅動的生產和定貨實現營銷系統；

(4)對在同一地點的多目的利用區的協同作用進行評價；

(5)對原材料組分和加工過程中的中間產物實現實時定量分析手段(小于3分鐘/試樣)；

(6)開發生產預測手段，準確性大于95%；

(7)在一組植物原料性能基礎上建立信息學基礎，如單位成本、性能、功能性、最佳來源、應用范圍等。

3、長期影響課題

(1)所需功能進行分子結構設計制備植物化合物至少10種；

(2)在植物生產區內開發至少5個制造利用中心；

(3)開發3種以上有新功能的新材料；

(4)提出擴大利用可再生資源所需的教育培訓需求；

(5)在植物組分功能間協同作用的利用；

(6)設計最終產品的貯存和運輸，使之到達銷售中心和出口；

(7)為供需關系的控制創建減輕超過90%風險的戰略。

當前，美國有一些項目已在進行，可視為工業原料中應用可再生資源的先驅，也可視為本“技術指南”中研究項目的示范事例。其一是在轉基因植物開發中的聚羥基丁酸酯(pib)。phb可在植物中生成，作為制造生物降解塑料的原料，用適當的細菌基因進行轉化并弄清植物內在的新陳代謝路徑，從而構成制備方法。現在正在進行分離、生產標準等項工作。

其二是用玉米淀粉作原料，通過酶反應制備聚乳酸(pla)。cargi11-dow合資企業已在充分研究的基礎上進一步投資數百萬美元建立制造裝置進行工業開發。pla是一種生物裂解聚合物，原料是由玉米濕法加工工藝制備的葡萄糖，其中發酵過程和酶的活性是重要因素。最終的pla樹脂可視用戶制膜、纖維、碳制品和涂層的需要分別制出不同規格品種。pla具有聚苯乙烯、聚烯烴和纖維素的功能性。

協同與合作是取得成功的途徑

未來利用可再生資源需要采取一條多學科和跨行業途徑。在許多領域內的研究成就都提供了發展機遇，如生物聚合物、立體結構型分子、新型酶、新材料和轉基因設計等。但是每個方面內的任何進展如果只當作孤立的技術領域是遠遠不夠的，需要更有力的相關研究計劃，采取平行的和協調的方式進行工作，才能取得成果。

要取得有效益的進展必須采取多學科的途徑，這是非常清楚的。但是，任何一個組織都難以具備有如此深度和廣度的技術能力。因此，對研究提供的支持應當是多方面的，而且要在跨行業的系統中進行。

“植物/農作物基可再生資源2020年設想”(以下簡稱“設想”)中提出的要求需將重點瞄準有限的熱點目標同步取得進展。對于研究工作則需要有準確的時間表和系統中各方面的廣泛交流，所有這些都要走相互協同的道路。例如，一位科學家可能發現一種新型聚合物，具有可以作為高級生物降解塑料的功能，但是，此研究成果的價值受到以下一些因素的限制：發現適當的基因、新陳代謝過程可靠性、:最佳作物類型是否能有足夠的產率和可承受的成本、各種聚合物組分分離可能和利用此材料制造新產品的方法等。所有這些因素都需通過研究和開發才能取得相應的進展。進行這些研究開發要采取最佳途徑保證研究成果關鍵的目標互相協調、平行地進行，此途徑要鼓勵私營部門的參與。

當前，植物和農作物作為生物質和原料已被應用，諸如淀粉、蛋白質、脂肪酸和異戊二烯化合物。林業主要是為紙漿和造紙提供原料。黃豆則是用于油墨和涂料。玉米通過濕法加工發酵工藝已經進入幾個工業部門，但是各種用量都很少。由于基因工程可以通過新陳代謝操作使植物或農作物生成有功能需要的材料，從而顯示出新的發展機遇。

“技術指南”已經突出了未來取得進展的途徑，而且確定了系統的各個組成部分的目標。成功地達到這些目標就可實現“設想”中確定的到2020年可再生資源利用增加5倍的目的，同時也為2020年以后進一步發展奠定了基礎。按“技術指南”目標提出課題是人們用所有的天然資源滿足不斷增長的消費品和能源的需要。當前進行研究將為今后的產品選擇提供機會。可再生資源需要將注意焦點放在以下幾個方面：發展方向、最佳科學思維的應用、最先進技術的應用和最高級智能水平的繼續研究等。本“技術指南”已經提出了需求和研究開發課題，其目的就是為美國開拓實施一條成功的可再生資源戰略。而且也選出了需要優先支持的領域，它們都是從幾個已經確定的科學研究和工業開發需求中選擇出來的，而且考慮了在高級可再生資源的關鍵部門有最大的投資回報。

未來世界許多方面都會延續但將發生變化。幸運的是我們已看見其需求并具有科學智慧適應變化的發展。美國要保持領先地位就要繼續采取迅速的行動來滿足擴大利用可持續發展的可再生資源的需求。不斷的科學突破和技術進步(正如“技術指南”文件中所列出的項目和課題)才能滿足資源利用的挑戰。這些挑戰正在我們面前，我們面臨的挑戰是為滿足人們對產品不斷增長的需求。

“技術指南”中從兩個方面表明多學科和跨部門的研究開發對實現“設想”的重要性：

一是植物的投人，同時要考慮廢料和副產物利用、改性基因學的應用。

生物工程與生物技術的區別范文第5篇

1.1從市場環境變化粉

在市場環境不斷變化的今天，汕頭農業區正在暴露出過去短缺經濟環境下掩蓋住的一些深層次問題，其中農業整體質量引發的連續多年農民增產不增收已發展成現代農業發展的突出制約因素。農產品市場由賣方市場變成了賣方市場與買方市場并存，且逐步向買方市場過渡。計劃經濟體制條件下農業增產農民增收的鐵定規律已不復存在，買方市場的快速形成，城鎮居民對農產品選擇性消費趨勢的發展.給我市農業生產提出一個新的命題:即如何以市場為導向組織、安排、管理農業個體系，滿足外向型、開放性囚民經濟發展和城鄉居民生活水平日益提高對農業產品多樣性、高質量的需求，有效解決特色農產品供給與市場需求品種性、地區性、季節性不相應的問題〔2〕。這個命題從表面看是給特色農業提出質與量的雙重要求，實質上則是一個質與標準化生產與管理的融合問題，特色農業正在呼喚著建造標準型農業構架的要求。標準化自然而然地成為我市農業發展新階段的戰略選擇。

1.2從創農業品牌的角度肴

買方市場條件下的農產品競爭的實質是品牌競爭.而農業標準化是農產品創品牌必由之路。一個農產品牌的形成，必然要建立在對資源、市場、科技、經營管理、配套服務體系充分論證的基礎之上，克服傳統經濟的盲目性和隨意性.并要在育種、栽培、植保，到產后的加工、保鮮、貯藏、運輸，以及生產資料的供應和技術服務等各個環節上，都要實現標準化生產與管理。我市農業領域正在確立一種新理念，這叫做“小商品、大市場;小商品，大產業”，這是一種“品牌農業”的理念，是發展品牌農業、提高競爭優勢的理念，這種理念將為我市農標準化快速發展開創一個新視野:農業標準和農業品牌產品是互為促進、密不可分的關系。首先，農業標準化的發展要以效益為中心，要靠贏利來支持，而農業名牌產品的效益遠遠超過非名牌產品，具有巨大的價值升值功能，能夠為農業創造巨大的效益。第二.名牌產品離不開標準，名牌產品的基礎就是高水平的產品標準。把標準化工作同創建農業名牌產品結合起來，可以利用農業名牌效應，提高農業標準化效益。農業產業部門的領導將象工業部門的領導一樣抓標準化生產。

1.3從我國加入WTO對我市農業帶來挑戰的必然趨勢

加人WTO與實現我市農業外向型.客觀上要求我們必須充分認識國際農產品自由貿易對一個發達農區實施標準型農業的客觀要求。當今世界，影響農產品國際貿易相對優勢的主要因素是科學技術，由科學技術水平決定產品質量.成了農產品國際貿易競爭中的主要因素。因此，努力提高我市農產品的質量也就成為我市農業科技進步模式選擇的出發點之一，同時，也是我市農業科技進步的主攻方向。我市應從遺傳改良、生物技術、條件控制、品種更新，農產品生產質量標準體系和農產品生產技術標準化等方面人手，綜合運用各種農業科技手段，研究、開發、推廣農林牧漁等優質農產品的標準體系，提高我市農產品的商品性能和國內、l司際兩個市場的競爭力。農業發展的國際前景，對我市農業外向型的發展已經提出了很高的農業標準化要求。推動我市標準化構架的建設是因應WTO對我市農業帶來的挑戰的有效舉措。

1.4我市初具實施構筑標準型農業構架的良好機遇和條件

第一，民眾生活水平較高、對農產品質量要求不斷提高，農業正初步由“生產者主導型”轉向為“消費者主導型”.光靠傳統農產品以及農產品的傳統用途，已經很難適應和滿足一個大城市廣大消費者高度分化對農產品的要求，比喻，健康問題日益突出，農產品的安全衛生及營養倍受關注，這是實施農業標準化的基本條件。

第二，我市大多數農產品相對過剩，都市型農業結構調整面臨千載難逢的良機。同時，城市居民對絕大多數農產品有極大范圍的選擇權(國內優質，綠色食品，國外產品).這為實施標準化農業構架提供了前提條件。

第三，我市農業既屬城郊型農業，也屬港口型農業，更具都市型農業的基本特征，具備生產優質農產品的環境、資金、技術、人才。通過在城市率先實施農業標準化，進人城市市場的農產品就要達到城市對農產品要求的質童標準，這就促使農產品生產者要以此為導向，以城市的農產品標準為導向進行生產。同時，城市擁有的資金、科學技術、生產資料和設備，可以通過城市強大的輻射作用向周邊地區滲透和發展。這樣，城市就可以在市場上對本地區農業標準化進行引導從核心農區向農區推進。汕頭作為粵東的中心城市，實施農業標準化工作的效應十分明顯，這是實施標準化農業的良好條件。

第四，我市具備發展農業國際貿易的基礎，特區優勢、沿海優勢、鄰近臺港澳地理優勢、僑居世界各國和地區的潮人眾多優勢(人文資源優勢)等比較突出。市場經濟體制比較完善，市場觀念和產品質量監測體系具有一定基礎，為實施標準化農業準備了市場競爭條件。

2.標準型農業的內涵與我市的規劃構架設想

2.1標準化農業的內涵

農業標準化是把生產實踐中積累和總結的生產經驗，同國內外先進科學技術和成果相結合，納人農業領域的產前、產中、產后全過程，指導和規范生產、加工、經營、銷售等活動，進而達到提高農產品的產量、質量和經濟、生態、社會效益的預期目的。農業標準化是一個科技成果轉化為現實生產力的過程，而在一個特定區域內，農業領域全面推行標準化生產，則可以說，這種農業就稱之為標準型農業。標準型農業是通過全面實施農業標準化而形成的.標準農業與傳統農業相比，具有鮮明的個性特征:

—標準化體系的綜合性:包括農業生產資料標準、農業生產和管理技術標準、農業環境保護標準、農業經營管理標準;

—標準化體系的政策性:表現在要遵循發展國民經濟的總方針來確定適應國民經濟持續、快速、健康發展的農業標準化方針政策和標準化規則與計劃;

—標準化體系的技術性:突出特點是以載體的形式而不是以物質的形式出現，所以標準不是研究對象技術本身，而是研究負載其上的載體(標準)的。標準這一載體的技術形式，不是只迫求反映對象技術的先進性而是合理的先進，是融合著標準化方針、政策、經濟要求的總合。所以，標準化是受政策性指導的技術;

—標準化體系的經濟性:表現為可以使農業生產發展避免不必要的經濟損失和勞動損失.其經濟效果有的可以定量地計算出來，有的是間接地表現出來，有的是從保護自然資源、人類工作與生活環境和身體健康等而長遠地表現出來;

—標準化體系的法制性:突出地在產品質量監督和質童管理過程中體現出來。

2.2農業標準化是我市特色農業產業化的一種技術支撐

“九五”期間，我市農業全面發展，農業結構調整已初見成效，形成一批有區域特色作物區、水產區、畜牧區，農業產業化經營取得發展，2000年全市15家農業龍頭企業帶動5萬多農戶每戶增收2000余元;農業標準化生產開始啟動，組織一批優質農業產品注冊商標，實現零的突破;農業科技服務廣泛開展，鄉鎮企業保持較快增長勢頭。我市70%土地和人口在農村，沒有農業的現代化，率先基本實現現代化的目標就難以實現，一定要從戰略高度重視科學技術對農業產業化、產業特色化的滲透作用，重視剛剛興起的農業標準化工作對特色農業的推動作用，重視農業標準化工作對外向型農業發展的巨大影響，才能在國際貿易中占據優勢川;圍繞農業增效、農民增收這一長期農業產業化發展目標，依靠科技不斷調整優化農業產業結構，積極探索農業產品規?；洜I.扶持農業龍頭企業發展，完善公司加基地加農戶的經營機制，把農村分散的千家萬戶與市場聯系起來。政府要相對集中人力物力財力，把剛剛實現“零的突破”的我市農業標準化工作更有效地推進一個新臺階。

我們必須首先明晰我市實施農業標準化的總體思路(發展的階段目標、規劃)和采取的有效方式(結合國家標準，參考國際標準，制定適合我市農區特色農產品產前、產中、產后全過程的具體標準，以及建立質量監督管理體系)，然后確立標準化農產品市場的戰略定位，并深人研究實施農業標準化對本市農區農業結構的調整、優化的作用機理，進而探索通過實施農業標準化來調整、優化本區域農業結構的新途徑，以此指導今后我市特色農業經濟的具體實踐。從而，為我市全面實現農業現代化，成功推動外向型農業發展夯實基礎。

2.3我市實施農業標準化思路

以國家“農業科技發展綱要(2001年~2010年)”中有關毛I毛找11化問題的論綱，作為我市實施農、l卜今l、找l·化_l二作的理論指南‘“，，包括:

“實施作物良種科技行動，促進種植業結構調整。以優質高產作物新品種選育及其產業化為重點，加快種植業結構戰略性調整;發展優質高效種植業.促進種植業和產品標準化、布局區域化、經營產業化?！?/p>

實施優質高效畜牧水產科技行動，加速養筑規模化、產業化、標準化進程。開展畜牧水產優良品種選育、飼料開發、生產設施設備研制、疫病綜合防治等技術研究.加快畜牧水產業的專業化、規模化生產，建立健全畜禽水產品質t檢測體系，推動畜牧水產業全面發展，大力開拓國際市場。”“……建立健全農產品加工質量標準體系和監測、檢測技術體系。開發先進監測技術與設備.推動主要農產品監測、檢測網絡體系的技術升級，加速農產品加工質量監測、檢測網絡體系的技術升級，加速農產品加工質量監測、檢測技術體系與國際接軌。發展有機(綠色)食品等無公害產品，提高農產品與食品的安全性?！?/p>

“依靠科技，建立新型農產品加工業。采用‘公司加墓地加農戶’的農業產業化模式，引進良種.開發配套生產技術，推動標準化、規?；瘍炠|農產品原料生產基地建設;大力加強農產品加工技術與設備的研究開發，培育大宗農產品加工科技企業.開發國內外市場，促進農產品加工業的全面快速發展?！?/p>

“大力發展生態農業技術，提高抵御農業自然災害的能力。開展無公害農業生產技術研究;建立無公害農業生產技術標準;開展鄉鎮企業污染治理技術研究和示范;大力開展農業病蟲害防治技術研究;建立生態農業技術體系，提高抵御早、澇、風、雹等氣象災害能力?！薄凹訌娹r業標準化體系和動態監測網絡建設。”

汕頭農業標準化工作既要以“綱要”作理論指南，更要圍繞率先實現農業現代化的戰略要求，以高新技術為先導，大力發展工廠化農業、創匯農業，大幅度提高農業企業的創新能力，促進農業產業升級，增強農業的國內外競爭力。

2.4我市標準型農業規劃構架

2.4.1指導思想

充分發揮標準化和監測工作在我市農業和農村經濟中的作用。根據本市區域農業優勢制定實施農業標準化工作規劃和項目，把重點放在農業支柱產業和主導產品上，品種的重點放在名、特、優和高產、高效的農業產品上，立足創建農業品牌和名牌，在農副產品的產前、產中、產后全過程都注人新的科技成果，從選種、育種到生產、收獲、加工、貯藏，都執行規范的生產方法和質量保障體系。

要使農業科技成果轉化率能有較大提高，就必須加強農業標準化工作.在現代市場經濟對農副產品，特別是消費者對名、優、特農副產品的商品化提出越來越高的要求，國內外競爭日益激烈的情勢下.制定并實施農副產品的加工標準、檢測技術標準、包裝規格標準、品質等級標準等可以使農副產品的商品化過程在標準的監控下，以高品質和優質服務適應市場競爭，使農產品的價值得到充分體現。農產品標準與國際接軌，更能擴大我市農產品在國際市場的競爭力，進一步開拓國際市場。

農業監測體系是指為提高農產品、農用生產資料和農業生態環境的質量，由各類具備農業專業技術和監測能力的檢驗、測試機構組成的監測網絡，是農業標準化工作的重要組成部分。重視農業標準化工作就必須重視建立以農副產品和農用生產資料監測為重點，包括對農業生態環境檢測在內的完整的農業監測體系。此將有效為規范市場交易，杜絕假冒偽劣產品的市場流通，切實保護生產者和為消費者提供服務。

2.4.2我市農業標準化體系范圍

農業標準化體系主要指農業、林業、畜牧業和水產業制定的，以國家標準為基礎，地方標準為重點，行業標準和企業標準相配套的產前、產中、產后的全過程系列標準的總和，還包括為農業服務的化工、水利、機械、環境保護和農村能源等方面的標準。

按農業生產主體和為主體服務的其它因素，我們把我市農業標準化體系分為主要農副產品標準體系，以及支撐和服務農業的標準體系兩大類。

農副產品標準體系，包括糧食、水果、蔬菜、畜牧業、水產業、林業、其它農產品(包括茶葉、煙葉、糖料、熱帶作物(引種>、食用菌、花卉等)、動植物纖維等方面的標準。支撐和服務農業的標準體系包括飼料、動植物保護設備、農用化工產品(化肥、農藥、農用塑料薄膜)使用、農業機械管理與使用、農用水利與水土保持、農業能源、農業環境保護等。上述的兩個方面都應按市場需求的原則，根據具體需要確定標準的級別，按標準化法規的規定操作，逐級分解細化，制定具體的個體標準。

總體來說，主要突出四個方面的內容:一是農副產品的等級標準，二是種苗的品種和用種質量標準及生產資料質量標準，三是農業技術規范，四是農副產品包裝、儲藏和運輸標準。

2.4.3我市實施農業標準化工作的計劃、規劃項目選擇

2.4.3.1農業標準化項目內容非常廣泛，對于全市性的計劃、規劃項目，只能因地制宜，有目的、有重點地選擇，具體細分如下:

第一，著重考慮種子標準項目

種子標準是種子、種苗、種畜、種禽和菌種、魚苗的標準總稱。在計劃中，要著重考慮種子標準項目。

第二，重點制定并實施農產品等級標準項目

農產品等級標準，是對農產品等級質量的技術規定，是產品生產、產地檢驗，交貨驗收及質量仲裁的技術依據。農產品等級質量以外觀形態、內在質量、加工精度作為分等級的主要依據。

第三，突出種養生產技術規程項目

種養生產技術規程，是指農作物、林木、畜禽及水產類，在各自生產過程中，把科技成果和生產實踐經驗，有機地形成最佳生產技術方案，經選用優良品種并合理運用栽培、速生、飼養及養殖生產技術措施。

第四，開發農業主導產業標準項目

為加快推進農業產業化，以立足我市長期以來形成的畜禽、水果、水產、蔬菜、食品加工等特色優勢產業作基點，按商品化生產要求，從這些特色產業中找準系列品種，列入計劃，實施主導產業標準項目，并在實施中按市場要求不斷提高完善標準，全面與國際市場的標準接軌。這不僅滿足了農產品優質化的規范要求.也滿足了小包裝、規格化的市場需求及現代連鎖店經營的需要。這是一種“小商品，大市場”的現代農業理念。

2.4.3.2實施我市“無公害農業”標準化工作

無公害農業是90年代出現的一個全新概念。它是指在無污染區域內或已經消除污染的區域內，充分利用自然資源，最大限度地限制污染物質進人農業生產系統，生產出無污染的安全、優質、營養類產品，同時，生產及加工過程不對環境造成污染危害。農產品生產由普通農產品發展到無公害農產品(或稱之為綠色食品、有機食品、生態食品、自然食品)，已成為現代農業發展的必然趨勢。隨著我國消費者環境意識與自我保護意識的不斷增強，普遍需求市場提供安全、優質農產品，西方發達國家對進口農產品中各種污染物的含量不斷進行嚴格限制.可以說，未來的市場將是無污染市場。因此，必須將“生態安全”和“環境友善”作為現代農業標準體系的新內容舊。發展無公害農業不僅具有極良好的社會效益、環境效益和巨大的經濟效益，而且能夠大大地增強我市農產品具有應對加人wTO后適應國際市場的競爭能力。當前迫切需要制訂具有出口優勢的汕頭農產品的商標標準、定量標準、包裝標準，這些標準是發展外向型農業中消除國外技術壁壘的通行證。

我們建議把無公害技術標準的構架中的關鍵技術的突破補充列人市“十五”科技攻關計劃，抓好以下工作:通過無公害農業關鍵技術的攻關，改進無公害農業生產資料(農藥、肥料、飼料)的人工化學物質的配方，開發符合我市土地、水質、氣候條件的高效、低殘留、無污染的生物制品，培育具有復合功能生物農藥工程菌種.使之兼備優良的生物學工藝特點及工藝性狀，為產業化打好基礎;著重研究微生物和植物性生物農藥的資源開發和品種選育，開展發酵、后處理、制劑等工藝研究.提高生物農藥產品的品質、穩定性、貨架壽命，降低成本;開發安全、高效、價廉的獸藥系列產品;采用生物技術手段研制多功能生物肥料工程菌株，開發新型微生物肥料生產工藝，重點開發有機肥料、有機無機復混肥、腐殖酸類肥料、礦質肥料、及其摻和肥料等;

研制安全、天然、營養、多功能和通過發醉技術制取的新型食品添加劑和飼料添加劑.著重研究食品(飼料)添加劑的天然資源開發和提取技術，開發微生物發酵、提純等工藝研究，提高天然食品(飼料)添加劑的品質、色澤及效能，降低生產成本;在包裝儲運方面，重點研究物理滅菌工藝、CO:超臨界萃取技術、膜分離技術、酶工程、發酵工程、冷凍干燥、擠壓膨化、低溫濃縮技術，研制滅菌包裝技術及安全、可降解和可重復使用的包裝材料;開發食品氣調儲藏技術;為生產出符合人體健康或特定需要的安全谷物、果蔬、畜禽及水產品莫定符合國內外，特別是發達國家準進口的嚴格品質安全物質的標準要求。沒有上述無公害農業關鍵技術、設備的研制和開發，實施無公害農業的標準化工作即失去核心的支撐科技力量，外向型農業將會受控于人。

無公害蔬菜標準體系的建立與實施是我市發展無公害農業的重要組成部分。無公害蔬菜生產標準化工作要努力建立比較完善的標準體系，與發達國家標準接軌，才能獲得國際貿易“通行證”;才有“資格”參與國際市場競爭，才能拉動無公害蔬菜新產業的形成與發展。

無公害標準體系的構成與建立，包括與其生產、流通有內在聯系的各個環節的標準:

—無公害生產基地的條件標準。主要規定生產基地的土壤質t、空氣質量、農用灌溉水質最控制指標，以確保生產環境滿足無公害標準要求。

—無公害蔬菜有毒、有害物質殘留限量標準。主要規定蔬菜中有毒、有害物質限量標準及其試驗方法。

—無公害蔬菜農藥合理使用規則。主要規定嚴禁使用的殺菌劑、殺蟲劑等高毒高殘留農藥和允許限量使用時的常用藥盤及稀釋倍數及安全間隔期(天)，以確保無公害蔬菜中有毒有害物質殘留量不得超標。

—無公害疏菜產品標準。主要規定無公害蔬菜品質質壇和衛生質量要求，以此作為無公害蔬菜質量判定標準。

—無公害蔬菜栽培技術規程。根據無公害蔬菜生長特性，規定出品種選擇、育苗、整地、定植、田間管理、農藥化肥使用標準、病蟲害防治、采收、初加工等技術操作規程，以確保其生產過程達到無公害標準規定。

—無公害蔬菜農藥殘留量試驗方法標準。主要收集、制定與無公害產品標準相配套的方法標準。

—無公害蔬菜包裝標準。主要規定無公害蔬菜包裝用材料、包裝基本原則，標注內容等。由于無公害蔬菜標準體系的建立比較復雜，需由專業部門進行專題的調研論證工作。

2.4.3.3研究制定一個我市農區通川的“安全I又生優質農產品(或原料)產地環境地方標準”

這項標準是結合汕頭農產品生產和質量控制的實際情況，參考有關發達國家的農產品標準進行制定，它應包括與優質農產品的安全衛生有密切相關的土壤、水質和空氣三個環境質量要求，包括農[[]灌溉水質標準、養殖少}l水質標準、畜禽用飲水水質標準、土壤環境質量標準、大氣環境質量標準等等。其中，大氣環境質量標準應采川國家標準中有關自然保護區、風景區的環境空氣質量要求。用汕頭優質的空氣、韓江優質的水源、潮汕無污染的優質耕地等構成的優質生態環境，生產具有汕頭系列品牌標志的農副產品，將是汕頭特色農業的最大特色。

2.4.4關于我市標準型農業的戰略思維

綜上，提出建設我市標準型農業基本構架，大力推進農業標準化工作，將使汕頭農業現代化有一個實用而強有力的技術支撐整體體系。分為六大體系:建立以環境農業為主體，水、土、生物資源科學為依據的生態體系;二是建立污染環境極小的“三高”農業技術生產體系;三是形成布局合理，連接國內外市場的運輸、倉儲、營銷技術體系;四是建立高水平都市林業和都市園林為主體的環?？萍俭w系;五是建立能提供有效服務的信息服務和情報服務的服務體系;六是建立完善的監測、法律體系。由于標準化工作的網絡式貫穿作用，以上體系是一個相輔相成的一個農業科技總體，體現了對現代農業發展的支撐作用。

3.推動構建我市標準型農業構架的戰略對策

從產量最大化到效益最大化，這是我市農業發展新階段區別于過去的一個重要標志。據專家測算，在同樣的生產條件下.如果投人決策目標從產量最大化轉變為效益最大化，單位農產品的生產效益可以增加10一30%以上〔，，。如何有效地推動?我們提出:

3.1用“區域發展”推進“標準型農業”的跳躍式發展

我市于2000年通過實施的“汕頭面向21世紀科技振興規劃”中確立四個與農業相關的“科技發展重點區域”，是我市標準型農業的示范區域川。它們是:

設施農業示范區

示范區設于市白沙蔬菜原種研究所及市白沙禽畜原種研究所，基地總面積為1715畝，分為蔬菜業設施示范區和禽畜業設施示范區兩大類。

蔬菜業設施示范區下設蔬菜研究成果展銷中心、國家農作物品種區域試驗區、蔬菜引種研究中心、蔬菜生物工程研究區、良種繁育區、種子包儲加工區，通過采用遠緣雜交、輻射育種、化學誘變育種、雜種優勢利用、染色體r幾程、基因工程等現代種子人工二干涉作物遺傳變異.培育出水平更.佰的蔬菜新品種，認真抓好“種子工程”，實現蔬菜種子產業化。

畜牧業設施示范區下設種鵝場、種雞場、現代化孵化廠、種牛輸精配種場和家禽育種中心，力求布局科學合理，設備先進配套。通過示范指導作用，為家禽育種提供一個符合科學設計的場所，促進家禽育種工作的開展，增育更多更好的家禽良種。

農業科學園

科學園以市農科所為載體，利用大專院校和科研院所的智力和研究開發條件，借鑒國內外農業發展經驗，結合汕頭市情形成“科學內容、園林外貌、潮汕特色、規模產業、良好效益”的綜合體，將對摸索、總結和推廣“三高”、“四化”農業發展經驗，普及農業科學知識，豐富地方文化意蘊情趣，美化市容環境，維持生態平衡，探索新時期農業科學研究所發展的新路子產生積極的影響。

農業科學園置于汕頭市區西北，占地面積約20公頃。參照潮汕園林設計模式，整個園區按功能分若干個小區，并人工改變部分地貌，依靠園林造景、人工湖、人造山丘結合種植特色植物，達到園林風景如畫，處處洋溢科學文化內涵與潮汕特色的境界。

設立墓因工程育種、航天育種等農業高新技術研究開發基地，重點選育優質、高產、多抗的水稻、花生和名貴花卉新品種，并利用組織培育、工廠化育苗，實現花卉種苗產業化;研究適合南方氣候特點的農業設施設備及模式化栽培技術，建成設施花卉生產示范基地;優化資源配置，建成農業科技教育培訓基地。

汕頭農業科學園，作為現代農業與都市農業相結合的產物，以其在集約經營、資源優化配置、科技進步、經濟發達、生態環境良好等方面綜合表現出可持續發展的良好效果.充分發揮研究、試驗、開發、推廣、培訓、示范、服務的典型作用，進而推動農業產業化的進程。

潮陽民曹科技發展試驗區

民資民力雄厚、民營經濟發展較快是潮陽的優勢。本區域的主要任務之一是大力發展高產優質高效農業，提高農業的綜合效益，調整種植業區域結構，發揮區域優勢，推廣良種良法，發展國外市場需要的高價值經濟作物。以潮陽盟興水產品養殖有限公司和僑豐(集團)公司二家省級農業龍頭企業為依托，重點發展高效生態型水產養殖業和高科技工廠化養殖，發展水產品的精加工、深加工和綜合利用，重點抓好大宗水產品的保質和低值水產品的深加工，提高水產品質量和附加值。

南澳科技興海示范區

國家科技部等五個部委己把南澳列為“全國科技興海示范區”，是我市海水增養殖的主要基地，將以汕頭大學在南澳建立的廣東省海洋生物重點實驗室臨海試驗站為依托，利用本地的地理環境及資源優勢，建立海洋經濟生物培苗中心，重點發展高效生態型水產養殖業，開發新品種和增養殖新技術，優化增養殖結構，重點建設水產種苗廠.工廠化養殖場，搞好水產品精深加工，提高水產品附加值。

上述四個高技術農業發展區域，備受各級政府和相關部門的支持，其農業技術與經濟發展的知名度和影響力已遠遠超出汕頭農區，波及粵東整個區域，在省內乃至全國也頗具知名度。已經取得的成就以及人力資源、技術資源和生態資源等優勢條件，極其適宜將其建設成汕頭標準型農業的試驗基地、示范基地及中心區。這不只是簡單再加掛一個招牌的問題，而是應當有支撐性的再投人、吸引人才、增加設備和設施，成為有實力的實施農業標準化工作的模范區域。要在動植物良種、生物工程、現代化集約種養技術、農產品儲運加工技術、農作物病蟲害及自然無害的綜合防治、農業資源的高效運用、農業檢測、土壤能源建設、無公害農產品的生產、先進的經營管理等的技術及其含量的標準化措施，并在設施化、工廠化、企業化建設和管理方面，提出并建立可行的技術化標準。

模范區域要成為有能力引進國內外最新的農業科技成果和先進技術、先進裝備，形成網絡健全、反應快捷、測定精確的現代農業標準監測及管理體系的中樞，并有能力把觸角伸向廣大農村，提高監測品種和手段，加強農產品質量跟蹤和打假力度，真正使標準農業取信于民，成為全市農業標準化工作的中樞。

3.2發揮龍頭企業的“龍頭帶動”作用

我市1999年有潮陽市僑豐集團有限公司、澄海市畜牧總公司被廣東省評為第一批省級農業龍頭企業，2000年又有汕頭大洋集團公司、潮陽市盟興水產品養殖有限公司、潮陽市糧豐集團有限公司等三家公司被省評為第二批省級農業龍頭企業。至今全市已有包括5家省級龍頭企業在內的15家農業龍頭企業。據統計，1999年共創值10億元，帶動6.36萬戶農戶，增加農民收人1.39億元，戶平均2183元。上述農業龍頭企業較好地化解農民分散的小生產與千變萬化的大市場的矛盾，初步(一個側面)解決農產品由賣方市場向買方市場轉變這一實際情況所帶來的問題，成為現代農業和農村經濟發展的帶頭羊。但是，我市農業的總體產業化水平仍然是低水準的，其發展規模仍不及全省的平均水準。1999年廣東全省公司加農戶產銷一體化龍頭企業已近1400家，銷售收人39。億元.帶動農戶140萬戶。珠江三角洲地區正在試辦的十大農業示范區總面積為14萬畝。預計總投資40億元，1999年已投資10億元。形勢說明，在農業產業化競爭中，我市需要充分發展和發揮產業鏈條中“龍頭”企業的作用t6J。把產業化的規模和水平推上一個新臺階，才能有效縮短距離，獲取應有的農業產業化利益。

如生態農業是通過生物鏈把種植業、養殖業與畜牧業結合起來，產生循環經濟所特有的環境效益和社會效益一樣，按照耗散結構經濟論的觀點，現行的“公司加基地加農戶”的農業產業化經營的產業結構是一個特有的經濟非平衡系統，產業只有不斷打破原有的平衡，呈現開放狀態，才有活力;注意與其它產業要素的融合，才有促協力。農業產業化就是企業、基地、農戶三要素的相互融合，因而融和之后產生一種雜交優勢親和力。這種“活力”、“親和力”的經濟表現就是經濟效益，企業經濟效益與農戶經濟效益都得以提升。在這樣一個經濟生態系統中，再把“農業標準化工作”、“標準型農業理念”引進這個系統中去實施，“公司加基地加農戶”的產業化系統又一次被打破原有的平衡，再一次呈現開放狀態。從這個意義上講，標準化工作是農業龍頭企業取得壯大和持續發展的有效動力。把我市的農業龍頭企業再發展至30家或40家.帶動的農戶再增加至10萬戶或者說15萬戶，汕頭全市標準型農業將呈雛形而不僅僅是實現零的突破。

這樣，現在表現為制約農業發展的深層次問題:農產品發展的市場定位不準確.大路貨農產品供過于求，造成價格因成本倒掛，虧本生產經營;市場預測難度大，生產出現盲目性;加工保鮮技術跟不上，制約具有地方特色優稀高值品種的發展;技術含量高的高值、高效優質品種不多，引進力度不夠;缺乏農業企業、中介組織，制約設施化、規模化、標準化生產;產品難以形成品牌，難以打進大市場、國際市場競爭力不足等等，將在龍頭企業實施農業標準化工作中有效地被消化被解決.我市農業實施發展“小商品大市場，小商品大產業”的目標就有可能實現。

3.3選擇農產品加工業作為農業標準化工作的盆點

現代農業食品幾乎不再是從菜園子到菜籃子，而是經過多重加工和各項消費前服務川。要從汕頭實際出發，抓住大宗農產品和特色產品，確定加工目標，扶持加工企業，不斷提高加工水平，形成一批具有汕頭特色，符合國際質量標準的農業加工產品名牌，拓展國內外市場，實現對農產品商品價值的提升。

我市大宗的農產品主要有蔬菜(尤其是冬種大芥菜)、海淡水產品(尤其是貝殼類、中低檔魚類)、禽畜產品(尤其是雞、鵝)，目前多數以初級產品進人市場.要認真研究加工、保鮮技術，開發系列產品，善于包裝，提高產品質量，增加產品加工附加值，提高經濟效益。要選擇一批具有區域特色的優勢產品，如潮陽金玉三棱橄欖、澄海樟林林擒、潮陽西肪楊梅、南澳桔紅，以及各地的一批優質蕃薯、優質玉米等，進行保鮮和包裝研究開發，把具有稀少性價值，而市場價值較高的特色農產品全面實施標準化生產。

我市農產品加工企業，多屬小型、分散，競爭力不強.要通過知識培訓.樹立品牌意識，提高經濟管理水平。要逐步建立符合國際慣例的衛生標準和質量標準，以適應市場經濟的發展和我國加人Wl一O的需要。企業不僅要有注冊商標的產品，還應有自己的名牌產品。政府和有關部門.要通過引導和必要扶持，促進一批農產品加工骨于企業形成。要通過選擇有一定規模、效益、有自己品牌產品、有市場前景的企業.經過篩選，確定一批重點農業和農蒯產品加工的企業，給予相應的扶持。一是扶持企業開展150900。系列標準認證;二是產品技術開發扶持，幫助重點企業建立研究開發中心，開展新產品和保鮮包裝技術的研究、開發、創新及應川;三是幫助企業組織一批品牌進行著名商標、馳名商標認定和15014001綠色食品認證。強化一系列服務，使我市形成一批基礎扎實、產品知名度高、信譽良好的農產品加工綠色企業，讓汕頭農產加工品在即將到來的綠色產品、綠色消費、綠色市場、綠色營銷的大潮中領導潮流。

產品只有通過市場交易成功，才能實現商品價值，農業產業結構調整的目的也才能實現。如何拓展市場，最重要是規范現有專業農副產品批發市場的秩序和管理，形成市場的交易吸引力。與此同時.要選擇一、二個大型的市場建立信息網絡，逐步實行網上報價、交易、代購、代銷，配套金融、保險、食品衛生檢驗等機構，以形成標準化農產品的標準化市場。

3.4用“人才離地”支持構筑標準型農業產業構架

我市倘若缺乏一大批具有標準化科技知識的實施農業標準化工作的人才，就難以構筑起標準型農業產業構架。因而培養和廣攬人才既是當務之急、又是長遠所需，吸引人才的政策則要由“剛性”轉向“柔性”。為適應發展之需，我們認為我市至少需要形成以下三支隊伍:一是具有全局觀念、超前意識、創新精神及現代農業管理能力的農業產業化的宏觀管理領導者隊伍，尤其要造就具有國際商業頭腦和全球化經營戰略的農業企業家.以適應加人WTO以后的發展形勢;二是具有市場眼光、知識轉化能力，敬業創業，熟悉本產業、本企業的標準化管理的管理者隊伍;三是具有較強的崗位能力.在生產(服務)過程中起骨干作用，始終堅持在第一線，提供一流優質服務的專業技術骨干隊伍(宜在現有的農業技術、農業管理隊伍中進行知識改造和更新)。

“人才高地”的形成.其最終目的是為我市建立“三個體系”、“四個創新”提供智力資源保證閉:

“三個體系”:一是建立農業標準體系，把農業生產的產前、產中、產后諸環節納人標準化管理軌道。二是建立農業監測體系，形成較為完善的農業生產資料、農副產品和農業生態環境等方面的監測網絡。三是建立農產品評價體系，通過制定和完善質量認證標準和產品評價標準.實施農業品牌(商標)戰略，扶持和培育優質農產品.提高特色農產品的市場知名度和市場占有率。

“四個創新”:一是種子質量標準創新。農產.鉆質量的競爭核心是良種的競爭，誰擁有良種，誰就能掌握質最競爭的主動權種子既是農業生產的“源頭”.也是農業標準化的第一站。二是操作規程創新。隨著人民生活水平的提高，特別是隨著大中城市農產品準人證的實施和加人wTO，農產品的安全、衛生、健康問題越來越突出，因此，今后在制定操作標準時，既要重視操作規程的技術含量，更要注重操作規程的操作環境和安全控制。三是產品標準創新。我市農產品大多數至今還沒有實施產品標準.這不僅給實施品牌農業帶來困難，而且也難以實行優質優價。四是農產品的加工和包裝創新。加工和包裝是實現農產品多次增值的有效途徑，是提高農業生產效益的重要手段。

4.措施建議

第一，標準型農業是我市農業發展新階段的戰略選擇，它代表著現代農業發展的方向，成為現代農業的新概念。我們應當切實統一思想，提高認識，把農業標準化工作列人農業產業化的議事日程。我市農業現代化處于沿海地區發展的前沿，對農業標準化的認識更應超前一步，全市各級政府和部門要統攬全局，加強領導，在研究農業如何產業化時，同時研究農業標準化，要結合農業產業的總體安排，制定農業標準化規劃或計劃，在實施“豐收”、“星火”等科技發展計劃時應同步考慮標準化，對一些帶全局性的產品實施產業化時，應由政府牽頭，組織包括標準化行政部門在內的有關部門共同推進標準化進程。

第二，農業標準化工作是一項龐大的系統工作，必須把涉及農業標準化的有關部門有機的組織起來，建立一個體系.形成一個合力，制定與國際接軌的新的法律、法規和有關標準，把農業標準作為重點進行攻關〔”。這一體系目標的形成，可以參照借助于農業推廣體系建立農業標準化體系。從行政上看可分成為市、縣、鄉、村四級。這四級標準化組織的建設可采取不同的組織形式、不同的標準管理內容、不同的要求，即協調市一級、提高縣一級、健全鎮一級、加強村一級。協調市一級，組織形式上可以成立農業標準化工作委員會，把農業、水產、水利、農機、計委、財委、科委、農委、技術監督、外貿、高等院校等部門的有關專家、分管領導組織起來，具體負責領導全市農業標準化工作的計劃、規劃，部署實施每年的全市農業標準化工作，農業主管部門是起草標準、宜傳標準、對標準執行情況進行日常檢查的主力軍，承擔大量的具體工作;科委應當把農業標準的制定與實施列為科技項目加以推廣;技術監督部門做好統一管理，組織協調，主要工作是制定農業標準化工作計劃，指導正確運用標準化的原理和方法制定標準，協助有關部門貫徹標準及對實施情況進行檢查。外貿部門應從農產品國際貿易的形勢提供信息服務，國際市場除了產品的供求形勢常發生變化外，產品的類型、規格及生產流程也常常發生變化，且往往以修改標準或制定新標準的方式出現，特別是對農產品進出口的嚴格技術壁壘，外貿部門應提供農業標準化工作的對應措施。各部門通力配合，才能做好我市的農業標準化工作。

第三，“十五”期間，應采取多種形式培養一批掌握標準化理論、熟悉標準化管理的政府官員、企業管理者，促其更新觀念，把農業的標準化工作放在農業現代化的戰略層面上去認識，象抓工業標準化那樣來抓農業標準化。同時也應強化標準化的宣傳教育，大面積、大幅度地提高廣大農民群眾、企業職工的標準化意識。開展標準化教育培訓的目的還在于培養一批高素質的農業標準化人員。因為標準化人員的素質是決定農業標準化水平的基本條件，也是影響當前標準化事業發展的重要因素。要選拔一批年青農技人員或企業中的科技人員，從管理學、系統工程學、外語外貿等方面進行重點的培訓和深造，使之成為農業標準化事業向深度和廣度發展的中堅力量，成為新世紀的農業標準化專門人才。

第四，加強農業標準化科學研究和技術開發工作。研究體現市場對我市特色農產品優質要求的等級品質劃分的科學依據和方法，鍵全高效的農業標準監測體系，研究并確定農產品中農用化學物質等涉及安全衛生方面的限蚤指標及配套的分析方法，研究和開發適合于現場應用的快速檢測設備和技術;研究農業標準高效示范的理論與技術途徑;研究國外農業標準體系，以及我市農業標準體系如何與國際接軌問題。據此作為新切人點、重新審視農業系統關于產、研、學合作解決農業系統問題的途徑，重新定位我市農村四級農業技術推廣體制和隊伍的重要性。

第五，選擇扶持“潮汕小菜”推行標準化生產作為我市農業標準化工作的突破口〔1的。潮汕小菜系指由澄海大芥菜、烏欖、蘿卜、青竹梅、生姜腌制加工而成的咸菜、貢菜、昔菜、橄欖菜、蘿卜干、咸梅、醋姜等潮汕特色的小菜。由于近年的發展，已成為我市農業的一大特色經濟。以澄海市為例，每年發展8一10萬畝冬種大芥菜生產，鮮菜總產t15一20萬噸，90%用于腌制，加工品總值2.5億元。據農業部門統計，汕頭全市現有芥菜腌制加工企業、作坊467家，其中有工商執照企業92家，有商標品牌企業僅21家，約占加工企業的4.5%，較有知名度的如“咸菜王”、“蓬盛橄欖菜”等17個品牌，而出口罐頭批號尚為空白。產品除主銷潮汕地區外，通過展銷會及試銷點等渠道，試銷至國內很多大中城市，也銷往港臺地區及東南亞、歐美等國的華僑居住地。

從目前的情況看，“潮汕小菜”為蔬菜產業延長了加工鏈條，增加了附加值，增加了蔬菜業的整體效益。但由于還處于低水準的技術含量，在質量、標準、風味等方面遠不及四川榨菜，也不及江浙的醬菜，產品未能大踏步走出潮汕，品牌更沒有叫響國內外。在消費者日益講究農產加工品的衛生健康安全的情況下，以家庭作坊式加工為主的“潮汕小菜”很難適應現代市場之需、外向型經濟發展之需。很難設想，如果讓外商客戶去參觀你的作坊、企業，他們會與你簽訂購銷合同?外商心目中的質量首先是企業工業化、現代化生產線。針對我市實際，要在鼓勵企業、作坊兼并重組構建規?；髽I的同時.當前迫切需要制訂出一整套具有內外銷優勢的商品標準、衛生安全標準、包裝標準等標準體系，尤其對出口產品都應重新包裝，加上英文說明，加注相關指標，將計蚤單位從公制換算成“盎司”等，并將中國的條形碼改成適合歐美電腦的條形碼等等。以生產線實施標準化生產，以管理創新保證標準化生產，以國際標準規范標準化生產，不斷拓展深度加工項目。讓新產品改變人們心目中“潮汕小菜”就是“家庭作坊”，就是不衛生的觀念，掃除拓展市場的阻力。需要通過組建行業“協會”的形式.開展標準化生產的培訓，樹立“潮汕小菜”的品牌新形象，既有潮汕人喜愛的風味系列，也有廣州人、深圳人喜愛的系列，也有外省人喜愛的系列，也有適合出口的系列，花香蝶自來。