植物体细胞杂交技术应用
摘要：植物有性杂交是遗传物质交换重组保持遗传多样性的主要途径，也是遗传育种的主要方法之一。然而，由于种质隔离的限制，植物不同种属间的遗传物质交流很难实现，从而限制了近缘种和野生种优良基因的利用。植物体细胞杂交技术使远缘杂交不亲和的植物有可能实现遗传物质重组，创造和培养植物新品种乃至新物种，尤其在多基因控制农艺性状的改良上具有较大优势。随着原生质体融合技术和现代分子生物学的发展，体细胞融合再生植株的植物种属范围不断扩大，杂种鉴定的方法和手段也有了很大提高。本文就近年来植物体细胞杂交的技术手段以及应用前景进行介绍，并展望了其应用和发展前景
关键词：体细胞杂交、前景
有性杂交是通过雌雄配子结合，实现双亲遗传物质转移和重组的常规育种手段。这一育种技术在植物育种工作中发挥了巨大的作用。但是远缘杂交的有性不亲和、双亲花期不遇、雌／雄不育等阻碍了这一技术在植物育种中的应用。植物体细胞杂交是以原生质体培养为基础，人工诱导使不同亲本原生质体融合，并通过对异核体的培养产生体细胞杂种的技术。它可以克服有性杂交遇到的前述障碍。体细胞杂交在转移抗逆性状，进行作物改良，实现远缘重组，创造新型物种，以及定向转移胞质基因控制的性状和利用配子一体细胞杂交产生三倍体植物上显示出重要的应用前景，并对丰富种质、保持和促进生物多样性具有重大的意义。利用体细胞杂交转移的基因为亲本自身所携带，不存在安全性问题。随着分子生物学的发展，在获得上述体细胞杂种的同时，体细胞杂交的技术、方法、检测手段等都得到了一定提高。
1.植物原生质体融合技术的发展
植物原生质体融合技术始于1970年，Power用硝酸钠为诱导剂进行较大规模的原生质体诱导融合。以这种阳离子诱导技术为基础，1972年，Carlson等报道获得第一株烟草体细胞杂交植株。1974年，Kao等借助动物细胞在聚乙二醇（PEG）诱导下实现细胞融合的技术，建立植物原生质体高频率诱导融合的PEG法，利用
PEG诱导原生质体融合，极大地促进了这一技术在多种植物中的研究，获得了大批融合产生的体细胞杂种。一些科间、属间的体细胞杂交相继展开。1978年，Melcher等获得马铃薯和番茄的第一个体细胞杂种。随后Zimmermann等发展了电融合法，使原生质体融合效率进一步提高。此后，PEG融合和电融合技术经过不断的改进和完善，使其成为今天体细胞杂交中广泛使用的技术。
随着原生质体培养技术逐渐的程序化和系统化，植物体细胞技术以日渐成熟。对体细胞杂交的亲本组合以开始有目的地进行选择，杂种细胞选择和杂种植株的鉴定方法也不断发展，配子-体细胞融合和配子细胞间的原生质体融合也开始发展。体细胞杂交作为一种育种的新途径，已经成为植物新种质创造的重要途径。
2. 体细胞融合的方法
诱导异源原生质体融合产生异核体(hetero—karyon)即杂种细胞，是体细胞杂交程序的第一个关键环节。目前主要有以下两种方法。
2．1 PEG—高ph高钙法
自20世纪70年代中期，Kao等[3 建立起聚乙二醇(PEG)——高pH 高钙法以来，直到20世纪90年代，所获得的体细胞杂种大部分是用该化学诱导法诱导融合产生的，后来又发展了电融合法和聚集微素激光法。但一直以来PEG法都被广泛使用，聚集微素激光法应用极少。1999年，夏光敏等[3 用PEG法诱导普通小麦与紫外线照射的高冰草原生质体融合，产生了具有优良性状的F 代穗系2001年Yue 等rl 用PEG法将獐毛麦的耐盐性转移到普通小麦。2005年Wang等采用PEG法将用IOA和紫外线分别用Arabidopsisthaliana(L．)Bupleurumscorzonerifolium w 川d．融合，形成科间不对称杂种并再生植株，染色体数目检测发现：紫外线照射的供体的染色体完整存在，但是受体染色体却被排斥，只有少数片段渗透到杂种细胞中。
2．2 电融合法
用细胞融合仪产生交变电压和高压脉冲电场诱导植物细胞融合，是目前研究最热的物理诱导融合法。1979年Senda 首次报道了植物原生质体可以在电脉冲作用下进行融合。Zirnmemenn等又进一步发展了动植物细胞电融合的方法和仪器。由于电融合较之化学融合有操作简便、易于控制、副作用小、融合率高、应用范围广
等特点。从20世纪80年代中期起，国外对动植物细胞电融合的方法和条件进行了大量研究，细胞杂交成功的例子相继被报道。随后植物原生质体电融合也相继成功并获得多种杂种愈伤组织。Sherraf等[3 用电融合法
诱导野生型番茄和耐盐系双单倍体土豆融合，得到再生植株，并得到介于双亲中间型的叶片和地下果实，杂种的耐盐性降低了50 。Brewer等[2 用电融合法诱导了植株矮小但可富积重金属锌和镉的Thlaspi caerulescens和植株较高大的Brassica na—pus融合，并得到在含高锌和镉的土壤中存活的再生植株，使通过体细胞杂交将高积累重金属品系的基因转移到其它植物中成为可能。他们同时对电融合参数进行了摸索，使电融合频率提高到13％。20世纪80年代末，我国也开始采用电激法进行体细胞杂交。郑强等对不同品种的白菜间进行了电融合试验；目前华中农业大学作物遗传改良国家重点实验室通过电融合法对属间柑橘进行融合，得到多种属间体细胞杂种。20世纪90年代国内外还同时开展了空间电融合技术的研究[1 ，发现微重力环境可以改善细胞电融合技术，使电融合频率升高到18．8 ，异核细胞的成活率也高于50 。电融合操作方便，又避免了化学方法对原生质体带来的毒害，融合频率也大大提高，因而得到普遍应用。但原生质体融合的频率直接受电压大小、场强、脉冲强度和幅宽以及脉冲次数的影响，对于不同的植物材料，需要经过实验来找出这些参数的适当值。
3 体细胞融合体系的类型
体细胞杂种按照融合产物的细胞核组分来看，可以分为对称性和非对称性细胞杂种两类，非对称细胞杂种又分为核不对称和胞质杂种两类。一般来说，对称融合多形成对称杂种，其结果是在导入有用基因(或优良性状)的同时，也带入了亲本的全部不利基因(或性状)；而对称融合只转移部分核基因或者只转移胞质内容物，从融合再生植株中挑选具有优良性状的植株，从而缩短育种时间；此外还可采用配子与体细胞杂交来产生三倍体植物。在原生质体技术发展初期，人们试图通过原生质体融合(对称体细胞融合)将两个亲缘关系较远的物种基因组结合在一起，创造新的植物类型。然而融合产物虽得到再生植株，但其可育性及形态特征趋于不正常化，且双亲染色体出现不可控性排斥与丢失，或者获得的体细胞杂种愈伤组织难以分化。而携带受体全部染色体和供体少数染色体或染色体片断的不对称
杂种成为培育新种质的更有价值的材料，因此近年来不对称体细胞杂交已成为原生质体融合的热点。不对称融合方法的建立，即通过物理或化学因子(常用的有X 射线、7射线、紫外线、碘乙酰胺(IOA)、R6G-罗丹明6G)处理供体原生质体，使供体亲本一方仅以胞质基因或部分核基因转移到受体一方，从而直接获得胞质杂种或不对称核杂种，为远缘杂交不亲和的种间或属间的体细胞杂交创造了有利条件，增加了获得可育再生植株的可能性。目前也有用紫外线辐射处理，并得到了较好的非对称杂交效果。Phaduivk等。建议用超致死剂量辐照供体细胞或原生质体，使其染色体被击成“小片段”，然后与一个正常受体细胞或原生质体融合。在部分同源的适宜条件下发生重组，使供体染色体碎片“掺入”受体染色体中，从而形成具有受体整套染色体组，而仅有少量供体染色体片段的不对称杂种。辐照剂量因物种不同差异很大，X射线和。Co 7一射线一般在10O～1 000 Gy。如Bates等用100 Gy辐照蓝茉莉叶烟草原生质体与普通烟草原生质体融获得了含1条供体染色体的不对称体细胞杂种。但Forsberg等在进行Brassica napus 与Arabi—dopsis thaliana不对称体细胞杂交时使用了70、800、1 350 Gy 3个剂量，结果1 350 Gy对获得不对称杂种最有效。紫外线辐照原生质体的剂量一般为100～4 500 J／m ，Xia等用强度为380／~W／cm的紫外线辐照原生质体0．5～5 min后融合，发现辐照2、3 min比辐照0．5 min中的体细胞杂种分裂慢，且不能形成再生植株，辐照5 min则不能形成愈伤组织。在这种辐照产生的不对称杂种中，一般被辐照的供体DNA优先丢失，但存在受体染色体被排斥的现象，而辐照体．的染色体却完整或绝大多数保留在杂种细胞中，具体原因有待进一步
研究。
4. 植物体细胞杂交的应用、存在问题和发展前景
虽然目前体细胞杂交还没有有效的手段将野生资源中有益性状转移到栽培种中，仍然存在体细胞杂种再生困难或再生植株寿命短等问题。但是随着植物体细胞杂交的技术的不断完善，获得杂种再生完整植株的科属范围不断扩大，植物体细胞杂交技术将被广泛运用。(1)在育种方面的应用。传统的突变育种和有性杂交育种历时长，同时突变育种随机性大，而采用融合育种将会缩短育种时间。尤其对于双亲花期不遇、雌／雄不育或者某种作物基因库已经通过杂交育种被充
分利用，那么为了适应现代农业的高品质、高抗逆性的要求，就必需开发新的基因资源，进行远缘杂交。而融合育种可以克服远缘杂交存在有性不亲合现象；(2)应用于定向转移胞质基因控制性状及核质互作的研究，如CMS，以及利用配子一体细胞杂交产生三倍体植物等；(3)应用于染色体定位或者进行染色体排除等机理研究。由于亲缘关系较远的物种进行融合后，会出现染色体斥现象，这为此类研究等提供了便利条件。
参考文献
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区块链采用P2P技术、密码学和共识算法等技术，具有数据不可篡改、系统集体维护、信息公开透明等特性。区块链提供一种在不可信环境中，进行信息与价值传递交换的机制，是构建未来价值互联网的基石。 区块链技术发端于虚拟货币，自2009年以来，虚拟货币在全球范围内兴起，区块链技术逐步走进人们的视野。目前，世界各国政府、产业界和学术界都高度关注区块链的应用发展，相关的技术创新和模式创新不断涌现。中国信通院组织了专题团队，对区块链技术演进、应用发展、安全与监管等进行了研究，提出了“全球区块链应用发展十大趋势。下面，我对这些趋势做个简要的介绍。 趋势一：区块链行业应用加速推进，从数字货币向非金融领域渗透扩散 区块链技术作为一种通用性术，从数字货币加速渗透至其他领域，和各行各业创新融合。我们认为，未来区块链的应用将由两个阵营推动。一方面，IT阵营，从信息共享着手，以低成本建立信用为核心，
逐步覆盖数字资产等领域。另一方面，加密货币阵营从货币出发，逐渐向资产端管理、存证领域推进，并向征信和一般信息共享类应用扩散。 趋势二：企业应用是区块链的主战场，联盟链/私有链将成为主流方向 目前，企业的实际应用集中数字货币领域，属于虚拟经济。我们认为，未来的区块链应用将脱虚向实，更多传统企业使用区块链技术来降成本、提升协作效率，激发实体经济增长，是未来一段时间区块链应用的主战场。 与公有链不同，在企业级应用中，大家更关注区块链的管控、监管合规、性能、安全等因素。因此，我们认为，联盟链和私有链这种强管理的区块链部署模式，更适合企业在应用落地中使用，是企业级应用的主流技术方向。 趋势三：应用催生多样化的技术方案，区块链性能将不断得到优化
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人工浮床又称人工浮岛、生态浮床(生态浮岛）。自20年前德国BESTMAN公司开发出第一个人工浮床之后，以日本为代表的国家和地区成功地将人工浮床应用于地表水体的污染治理和生态修复。近年来，我国的人工浮床技术开发及应用正好处于快速发展时期。研究与应用结果表明，在藻化严重的富营养化水体致力于修复过程中，采用人工浮床作为先锋技术可以使得一部分水生动物得到自然恢复或在人工协助下恢复。 2分类编辑 人工浮床类型多种多样，通常按其功能主要分为消浪形、水质净化性和提供栖息地型三类，浮床的外观形状有正方形、三角形、长方形、圆形等多种。其最大的优点就是直接利用水体水面面积，不另外占地。 各种各样人工浮床图集(14张) 各种浮岛的制作过程和景观 水体富营养化是全球性的水环境问题，我国现有湖泊2 700余个，总面积达9.1万km2. 根据调查资料和国内外评价湖泊富营养化指标，我国比较典型的37个主要湖泊中，中营养型和中一富营养型的占55.8%,富营养型的占14.7%,重富营养型的占8.8%.中国90%以上的水域污染是因水体中的N、P含量过高而引起的富营养化造成的，而N、P则是植物生长最基本的必需营养元素。生态浮岛技术是以可漂浮材料为基质或载体，将高等水生植物或陆生植物栽植到富营养化水域中，通过植物的根系吸收或吸附作用，削减水体中的氮、磷及有机
2018年我国区块链发展现状及未来趋势分析 当前，新一轮科技革命和产业变革席卷全球，大数据、云计算、物联网、人工智能、区块链等新技术不断涌现，数字经济正深刻的改变着人类的生产和生活方式，成为了经济增长的新动能。区块链作为一项颠覆性技术，正在引领全球新一轮技术变革和产业变革，有望成为全球技术创新和模式创新的“策源地”，推动“信息互联网”向“价值互联网”变迁。 我国《“十三五”国家信息化规划》中把区块链作为一项重点前沿技术，明确提出需加强区块链等新技术的创新、试验和应用，以实现抢占新一代信息技术主导权。目前，我国区块链技术持续创新，区块链产业初步形成，开始在供应链金融、征信、产品溯源、版权交易、数字身份、电子证据等领域快速应用，有望推动我国经济体系实现技术变革，组织变革和效率变革，为构建现代化经济体系作出重要贡献。
我国区块链产业目前处于高速发展阶段，创业者和资本不断涌入，企业数量快速增加。区块链应用加快落地，助推传统产业高质量发展，加快产业转型升级。利用区块链技术为实体经济“降成本”、“提效率”，助推传统产业规范发展。此外，区块链技术正在衍生为新业态，成为经济发展的新动能。区块链技术正在推动新一轮的商业模式变革，成为打造诚信社会体系的重要支撑。与此同时，各地政府积极从产业高度定位区块链技术，政策体系和监管框架逐步发展完善。 产业呈现高速发展，企业数量快速增加 截至2018年3月底，我国以区块链业务为主营业务的区块链公司数量已经达到了456家，产业初步形成规模。 2013-2017年我国新增区块链公司数量 从中国区块链产业的新成立公司数量变化来看，2014 年该领域的公司数量开始增多，到2016年新成立公司数量显著提高，超过100家，是2015年的3
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合成生物学在生物燃料领域的研究 摘要：本文简要介绍了合成生物学的概念，生物燃料的研究现状、研究前景以及未来可能会遇到的一些挑战。探讨了合成生物学在生物燃料研究中的应用进展包括提高生物质原料的转化特性、开发绿色高效生物催化剂、构建微生物细胞工厂以及设计合成多种生物燃料产品。最后对合成生物学在生物燃料领域的研究做出了展望。 关键词：合成生物学；生物燃料；研究现状；前景；挑战；应用进展 1 合成生物学概述 合成生物学(synthetic biology) 是综合了科学与工程的一个崭新的生物学研究领域。它既是由分子生物学、基因组学、信息技术和工程学交叉融合而产生的一系列新的工具和方法，又通过按照人为需求( 科研和应用目标)，人工合成有生命功能的生物分子( 元件、模块或器件)、系统乃至细胞，并自系统生物学采用的“自上而下”全面整合分析的研究策略之后，为生物学研究提供了一种采用“自下而上”合成策略的正向工程学方法[1]。它不同于对天然基因克隆改造的基因工程和对代谢途径模拟加工的代谢工程，而是在以基因组解析和生物分子化学合成为核心的现代生物技术基础上，以系统生物学思想和知识为指导，综合生物化学、生物物理和生物信息技术与知识，建立基于基因和基因组、蛋白质和蛋白质组的基本要素( 模块) 及其组合的工程化的资源库和技术平台，旨在设计、改造、重建或制造生物分子、生物部件、生物系统、代谢途径与发育分化过程，以及具有生命活动能力的生物部件、体系以及人造细胞和生物个体。 2 生物燃料研究现状与挑战 2.1 生物燃料的研究现状 生物燃料主要包括纤维素生物燃料(乙醇、丁醇等)、微藻生物燃料(生物柴油、航空生物燃料等)，以及最近两年研究较热的新型优质生物液体燃料(高级醇、脂肪醇、脂肪烃等)和利用新技术路线合成的生物乙醇与生物柴油(蓝藻乙醇、微生物直接利用纤维素水解糖体内合成生物柴油等)等。“可持续性”是生物燃料的核
合成生物学的前景展望 目录： 前言 科学定义 学科特征 发展现状 前景展望 结语 前言 当今方兴未艾的合成生物学，是一门建立在生物信息学、DNA化学合成技术、遗传学和系统生物学之上的交叉学科。近十年来，该学科在病毒全基因组合成、标准化遗传回路和最小基因组研究中取得了巨大的突破，也展现了其在生物科学应用中扮演的重要角色。本文将通过介绍与分析合成生物学的相关信息展望合成生物学的发展前景。 科学定义 目前合成生物学研究涵盖范围广泛，对其定义的表述不尽相同：合成生物学领域知名的网站（http://syntheticbiology. org）这样描述该领域的主要研究内容：“设计和构建新型生物学部件或系统以及对自然界的已有生物系统进行重新设计，并加以应用。”2010年12月，美国13位知名专家共同完成了一份名为《新的方向》的研究报告，专门探讨合成生物学问题，文中将合成生物学的研究目标定位为：“将标准化的工程技术应用于生物学，以此创造出新型或具有特定功能的生命体或生物系统，以满足无尽的需求。”合成生物学组织(Synthetic Biology Community)网站上公布的合成生物学的定义则强调合成生物学的两条技术路线：(1)新的生物零件、组件和系统的设计与建造；(2)对现有的、天然的生物系统的重新设计。 综合起来，合成生物学可被理解为基于系统生物学的遗传工程从基因片段、人工碱基DNA子、基因调控网络与信号传导路径到细胞的人工设计与合成，类似于现代集成型建筑工程，将工程学原理与方法应用于遗传工程与细胞工程等生物技术领域，合成生物学、计算生物学与化学生物学一同构成系统生物技术的方法基础。 学科特征 1.多学科交叉性： 作为一个以多学科为基础的综合性交叉研究领域，对于生物学家，合成生物学打开了一扇探索生命奥秘的大门；工程学家更关注的是该如何将实验流程和各类生物学元件进行模块化、标准化，以及如何有效地控制多个元件的相互协调；而如何将标准化的生物学模块进行数字化、定量化评价，更好地为人造“软件”进行模拟计算从而指导生物系统的构建，则是计算科学在生命科学中应用的突出体现；化学家和药物学家则更愿意将合成生物学看作多种用途的新型工具，用于高效地生产新型燃料和药物。 2.超越传统技术的革新： 合成生物学改变了过去的单基因转移技术，开创综合集成的基因链乃至整个基因蓝图设计，并实现人工生物系统的设计与制造。从分子结构图式、信号传导网络、细胞形态类型到器官组织结构的多基因系统调控研究的系统遗传学，以及纳米生物技术、生物计算、
生态浮岛（浮床）方案 1.生态浮岛技术介绍 采用生态技术对河道湖泊进行水质恢复是一种经济而有效的生态途径，目前在国内经济发达地区已经被广泛应用。生态技术也就是我们常说的人工湿地、生物浮岛，它包括微生物、水生植物、水生动物等组成的生态平衡系统。城镇河道、湖泊由于空间和水位变化的限制，湿地技术的应用受到很大的影响。而人工生物浮岛作为一项新兴技术，不受水位变化的影响，维护管理方便。 现在，生态浮岛因具有净化水质、创造生物的生息空间、改善景观、消波等综合性功能，在水位波动大的水库或因波浪的原因，难以恢复岸边水生植物带的湖沼或是在有景观要求的湖泊、河道等封闭性水域得到广泛的应用。 2.水生植物在生物浮岛上的应用 水生植物包括湿生植物、挺水植物、浮叶植物、沉水植物、漂浮植物五种类型。其中湿生植物、挺水植物、浮叶植物及漂浮植物在富营养化条件下其生产力可以超过陆生植物。利用水生植物富集N、P 是治理、调节和抑制水环境富营养化的有效途径之一。 生物浮岛水生植物选择原则 1.选择的植物应为适宜水系水质条件生长的多年生水生植物； 2.以耐污抗污、且具有较强的治污净化潜能的植物为主； 3.根系发达、根茎分蘖繁殖能力强，即个体分株快； 4.植物生长快、生物量大； 5.满足景观空间形态的需求，综合岸线景观和湖面倒影、水面植物进行适当的景观组 织。 常用水生植物 植物的选择、种植密度及群落配置对净化效果有很重要的影响。一般选择种植：美人蕉、旱伞草、香蒲、菖蒲、千屈菜、粉绿狐尾藻、黄菖蒲等。 3.生态浮岛的载体要求
目前，国内浮岛建设上形式各样。主要区别大都在浮岛载体上，良好的耐用的浮岛需要满足以下条件： 1.结构具有足够的稳定性，防止被风浪吹走或是单元之间的碰撞； 2.经久耐用，需要抗老化、无污染，耐腐蚀； 3.经济性，达到设计效果的同时减少投资成本； 4.可扩展，便于运输易于拼接，可自由组合。 4.本浮岛的结构特点 浮岛单元可根据生物浮岛的设计形状进行适当组合。浮岛单元一体性完整，结构牢固，拆装维护方便。水生植物可根据当地情况灵活选用。 本生态浮岛（NH-2）实现了： ①浮岛载体独立注塑成型，结构更简单，更坚固，可靠性更高。 ②设置了专门的固定孔洞，固定更牢固。 ③防撞防挤压边角设计大幅提高浮岛寿命。 ④多种株距及种植密度设计，适应性更强。 ⑤采用抗氧化材料，经久耐用； ⑥水体与空气之间有一定的接触空间，净水效果更突出 ⑦可根据需求拼接成适当的图案，达到水上绿化的目的； ⑧固定简便，便于水生植物种植和收割 本浮岛是一种由多个独立的浮元经连接件组合而成的种植载体。每平方米由6个单体组成。浮元是采用抗氧化防UV的PE材料制成的板状浮体，其上分布直径大小不等间距不一的若干圆孔用于置放种收集篮，其边缘分布有连接孔。每个浮元有大的栽植孔7个，小栽植孔12个，收集篮可与浮元上不同大小的孔都能紧密配合。收集篮为适应各种不同类型的水生植物的根系作了两段三孔式设计，上半段的直径较大，可以很好的容纳球茎及种子植物类的慈姑、荸荠等水生植物，下半段的直径较小用于须根类的植物如黄花鸢尾等。因此本生态浮岛可以满足多种植物的种植需求，不同的根系的植物种植，不同植株大小的植物的种植三孔为主根孔、根状茎孔和须根孔。然后再根据植物的生物学特性来确定栽植孔的大小，同时根据工程的需要确定种植密度，把植物固定在收集篮内，收集篮安装在浮元的栽植孔内并能自行固定。 本生态浮岛示意图如下：
基因工程的发展现状及前景 摘要： 从20世纪70年代初发展起来的基因工程技术，经过30多年来的进步与发展，已成为生物技术的核心内容。许多科学家预言，生物学将成为21世纪最重要的学科，基因工程及相关领域的产业将成为21世纪的主导产业之一近年来随着生物工程技术的发展，许多基因工程抗体陆续问世。基因工程研究和应用范围涉及农业、工业、医药、能源、环保等许多领域。 关键字： 基因工程；基因工程抗体；前景；现状；发展 一、基因工程介绍 1、基本定义 生物学家于20世纪50年代发现了DNA的双螺旋结构，从微观层面更进一步认识了人类及其他生物遗传的物质载体，这是人类在生物研究方面的一次重大突破。60年代以后，科学家开始破译生物遗传基因的遗传密码，简单地说，就是将控制生物遗传特征的每一种基因的核苷酸排列顺序弄清楚。在搞清楚某些单个基因的核苷酸排列顺序基础上，进而进行有计划、大规模地对人类、水稻等重要生物体的全部基因图谱进行测序和诠释。美国从1991年起，准备用15年时间完成人体基因组测序计划。[5] 基因工程（Genetic engineering）原称遗传工程。从狭义上讲，基因工程是指将一种或多种生物体（供体）的基因与载体在体外进行拼接重组，然后转入另一种生物体（受体）内，使之按照人们的意愿遗传并表达出新的性状。因此，供体、受体和载体称为基因工程的三大要素，其中相对于受体而言，来自供体的基因属于外源基因。除了少数RNA病毒外，几乎所有生物的基因都存在于DNA 结构中，而用于外源基因重组拼接的载体也都是DNA分子，因此基因工程亦称为重组DNA技术（DNA recombination）。另外，DNA重组分子大都需在受体细胞中
2018年区块链技术创新发展及应用研究报告 2017年12月
目录 一、区块链概述 (1) （一）概念及主要特征 (1) 1、区块链的概念 (1) 2、区块链的主要特征 (2) （二）核心技术 (3) （三）功能价值 (6) （四）重要意义 (7) 二、我国区块链产业发展现状 (9) （一）技术应用能力不断提升 (10) 1、积极利用国际开源技术资源加快创新 (10) 2、形成了较为完善的密码技术体系 (10) 3、部分区块链底层基础架构技术达到国际先进水平 (10) （二）企业加快区块链技术和产品开发 (11) 1、万向集团 (11) 2、世纪互联 (11) 3、Onchain (12) 4、布比 (12) 5、火币网 (12) （三）区块链技术应用逐步拓展 (13) 1、金融领域 (13) 2、医疗领域 (14) 3、能源领域 (14) 4、公证领域 (15) 5、通信领域 (15)
6、物流领域 (15) 三、区块链的典型应用场景 (16) （一）智能合约 (16) 1、应用价值 (16) 2、典型案例 (17) （二）资产管理 (18) 1、应用价值 (18) 2、典型案例 (18) （三）供应链金融 (19) 1、应用价值 (19) 2、典型案例 (20) （四）社会治理 (21) 1、应用价值 (21) 2、典型案例 (21) （五）能源管理 (25) 1、应用价值 (25) 2、典型案例 (25) 四、我国区块链发展的主要问题与瓶颈 (27) （一）技术层面的瓶颈 (27) （二）产品层面的瓶颈 (28) （三）应用层面的瓶颈 (29) 五、全球区块链技术和应用发展现状及对我国的启示 (30) （一）全球区块链技术和应用发展现状 (30) 1、政府高度重视，大力推动区块链发展 (30) 2、核心技术取得突破，相关产品和服务不断增加 (32) 3、金融领域应用不断深入，其他行业应用加速扩展 (34) （二）对我国区块链技术创新发展及应用的启示 (35)
?生物技术及其应用前景 ?一、酶工程与发酵工程 酶工程与发酵工程是生物技术中有着悠久历史的两门技术。近20年来，随着与生物技术相关的诸多基础理论和技术以及实验手段的发展，这两门传统的生物技术逐步走出被动、低效的状态，而发展成为主动、高效的当代生物技术，被列入到高技术领域。 （一）酶工程 酶工程就是利用酶的催化作用进行物质转化，生产人们所需产品的技术。 催化剂即指能化学变化加速而翻身不变的物质。酶是一类具有特殊催化反应能力的蛋白质，它由生物体的活细胞产生。在生物体内进行的各种化学反应，几乎都需要在酶的催化下才能顺利地完成。我们每天吃的米饭、鸡蛋、肉类等的食物都必须在胃分泌的胃蛋白酶和胰脏分泌的淀粉酶、胰蛋白酶和脂肪酶等的作用下，分解成葡萄糖、氨基酸、脂肪酸和甘油等小分子，才能透过小肠壁，被组织吸收和利用；人体生长的时候，体内又会进行各种蛋白质、脂肪等的合成反应，这些合成反应也需要在酶的催化下完成。一旦酶的正常催化作用遭到干扰破坏，轻则会使生物体表现出某些症状，重则将危及生命。比如，在人体内有一种内酪氨酸酶，当它不能行使正常作用时，人就会得白化病。在人类中有一种半乳糖血症的遗传病，发病的原因是由于患者体内缺乏将半乳糖转化为葡萄糖的酶，造成患者血液中半乳糖含量急剧升高往往在婴儿期就死亡。 酶工作技术的应用X围大致有：（1）对生物宝库中存在天然酶的开发和生产；（2）自然酶的分离纯化及鉴定技术；（3）酶的固定化技术（固定化酶和固定化细胞技术）；（4）酶反应器的研制和应用；（5）与其它生物技术领域的交叉和渗透。其中固定化酶技术是酶工程的核心。 在洗衣粉中加入一些酶可大大加强其去污能力，这是把酶催化剂作为一种添加剂加入到产品中去，促进了产品与作用对象的化学反应。但是对于像用葡萄糖生产果糖行业来说，需要用酶，而酶又不能留在产品中，否则会影响产品纯度。再说，成批的反应物中，加入的酶在反应结束后，没有被消耗掉，但却失去了再被利用的机会，这显然是一种浪费。若能够将酶固定起来，不仅能使其在常温、常压下行使专一的催化功能，而且由于酶密度提高，使催化效率更高、反应更易控制。固定着的酶不会跑到溶液里，与产物混合，这样酶便可反复使用，从而使产品成本降低。因此，固定化酶技术十分重要。酶的固定方法主要有：通过非特异性物理吸附法或生物物质的特异吸附作用将酶固定到载体表面，叫作吸附法；利用化学方法将载体活化，再与酶分子上的某些基因反应，形成共价的化学键，从而使酶分子结合到载体上，这种方法叫共价键合法，是广泛采用的制备固定化酶的方法。 与固定化酶技术相配套的是酶生物反应器。一个安装有固定化酶材料的容器就是酶生物反应器，它是把反应物质变成产品的重要生产车间，葡萄糖溶液缓缓流进装有葡萄糖异构酶的生物反应器，出来的就是比原来溶液甜的多的新液体。 酶工程对医药、医疗方面贡献巨大。现在，菠萝蛋白酶、纤维素酶、淀粉酶、胃蛋白酶等十几种可以进行食物转化的酶都已进入食品和药物中，以解除许多有胃分泌功能障碍患
区块链技术的发展与未来应用 摘要：区块链诞生自中本聪的比特币，自2009年以来，出现了各种各样的类比特币的数字货币，都是基于公有区块链的。区块链技术就像一个公开透明 的可信赖的帐务系统，但它的意义之重大，用途之广泛，一旦你意识到你定会 激动万分。区块链行业目前发展迅速，是全球各大顶级银行和金融机构大力投 资和追逐的新兴领域，正在革新全球金融基础设施，是未来五年有前景的行业 之一。区块链技术使得DAC成为可能，而DAC是一种能够从根本上颠覆人类社 会组织模式的东西，将来对社会的影响力，可能会不亚于工业革命，成为互联 网给世界带来的最为深刻的变革。它来源于比特币，却也成就了比特币，超越 了比特币。可以这样说，没有比特币，区块链技术可能要晚很多年才可能出现；第二是比特币是区块链技术工业化最成功也是目前最成熟的一个例子，当然， 它也未必是最好的，因为它有公有链，基于代币的pow的公有链。那么，面对 当今格局的风云变幻，科技技术的快速发展与竞争，区块链技术未来又将具体 用在哪些方面呢？据调查研究分析，区块链技术未来可能会对我们的货币贸易、资产和数据、股权等进行改革。 关键词：帐务系统、人类社会组织模式、变革、竞争。 （一）：区块链技术的工作原理 区块链的机制目前主要分为两类：pos（proof of stake）权益证明机制和 pow(proof of work ) 工作量证明机制。 中本聪要在这个支付系统中自证其信，首先要解决的问题，就是双花，即重复 支付的问题。正如现在的法币系统中，如何杜绝假币的问题，主流社会的做法是：通过国家制定法律法规，通过强制力迫使人杜绝制造假币，而中本聪则用 区块链系统本身杜绝了人为因素，完全依靠技术解决双花问题。而比特币采用 的pow工作量证明机制，则是按照做工作量的多少来获得奖励。 区块链有以下特性： 1：随时提取————去中性化特性 2：不可伪造————集体维护监督 3：不可撤销————开源即匿名性 4：可验证性————可分数据存储 首先我们来看基于公有区块链讲解的两张图
浅谈合成生物学 The Basic Of Synthetic Biology 姓名： 刘志洋指导老师： 吴敏 蓝田学园工学1117班 刘志洋 3110101731
浅谈合成生物学 The Basic Of Synthetic Biology 3110101731刘志洋 [摘要]:合成生物学是从人们长期以来对生命的了解和认识发展而来的，是科学研究经历积累、酝酿和萌发后水到渠成的结果，体现了对生命科学知识从学习了解到自由运用的转变；体现了对生物系统研究从拆解与还原到拼装与整合与转变；体现了对生命的认识从敬畏和膜拜到剖析和创造的转变。本文将从合成生物学研究进展、微生物基因组的合成重构、天然产物的生物合成及合成生物学在酶的定向进化中的应用等方面进行介绍，并展望合成生物学将为生物科学研究带来的巨大变化。 [关键词]：合成生物学，基因，细胞，遗传，分子。 [Abstract] Synthetic biology is from people to life long knowledge and understanding, It is science research experience accumulation, brewing and germination of success will come after the results. Reflecting life science knowledge by learning to understand the free use of transformation. Reflecting biological systems research and reduction to the assembled from disassembled and integration and change. Reflecting life from the understanding of the fear and worship to analyze and create change. In this paper, we will talk about the research progress of synthetic biology. And looking for the great changes synthetic biology will bring us. [Key words] Synthetic Biology genes cell DNA heredity. 目前合成生物学研究涵盖范围广泛，对其定义的表述不尽相同：合成生物学领域知名的网站(http：Hsyntheticbiology．org)这样描述该领域的主要研究内容：“设计和构建新型生物学部件或系统以及对自然界的已有
富营养化水体人工浮岛治理方法研究 摘要：水体富营养化是当今世界面临的一个严峻的环境问题，浮岛技术作为一种新兴的富营养化水体生态处理措施,已得到人们越来越多的重视。人工浮岛是一种生长有水生植物的漂浮结构，由于其独特的特点，能够被应用于多种类型的滨水区，且易于调整空间配置形式，固定方式多样，能提供重要的生态功能。介绍浮岛的种类，指出人工生态浮岛技术在富营养化水体治理中具有广阔的应用前景。同时对浮岛技术今后的发展方向进行了初步探讨。 关键词：人工浮岛、富营养化、生态恢复 随着社会经济的不断发展，工农业废水排放量越来越大。传统的水处理方法对废水中氮磷的处理率只能达到30％～50％，大量的氮磷排放到江河湖据显示：我国天然湖泊约910万hm 2，其中85％有不同程度的富营养化现象，50％的湖面已经为中度以上的富营养化。由富营养化引起的“水华”现象越来越频繁，已经引起一系列的不良后果，如湖泊淤积速度加快，水产资源破坏，水源污染而造成功能性缺水，使水体生态系统受到毁灭性的打击等[1]。 水体富营养化治理十分棘手而且代价高昂。传统的方法包括清除点源(截留污染源并清污分流)，减少和控制面源污染，机械清淤等[1]，这些方法虽行之有效，但实施起来经常会遇到各种困难，代价很高，且存在各种限制条件。如从另一方面看，水体中超标的氮磷物质虽然是一种污染，对植物却是生长过程中不可缺少的营养物质。本文要介绍的人工生物浮岛就是利用水体中的氮磷，在水面载体上栽种植物，从而对污染水体进行原位修复的水处理技术。 1浮岛起源及原理 植物在生长过程中，需要C 、H 、O 、N 、P 、S 这些大量元素和Fe 、Mn 、Cu 等微量元素。在土壤栽培植物过程中，如果不及时补充一些营养元素，土地会因此贫瘠。在无土栽培植物时，必须在水中定期添加氮、磷等营养成分，否则植物的生长便会受到影响。在水体中设置人工浮岛，浮岛上的植物根系吸附和吸收水中的氮、磷等物质，贮存在植物细胞中，并通过木质化作用使其成为植物体的组成成分。同时，浮岛上植物根系拥有巨大的表面积，为水中微生物生长提供良好固着载体，起到“生物膜载体”的作用。另外，许多浮床植物如凤眼莲、水花生、水浮莲、满江红、浮萍、紫萍、狐尾藻、金鱼藻、马蹄莲、轮藻、石莒蒲、芦苇等在生长过程中都能够分泌克藻化学物质[2]，再加上浮岛能阻挡阳光直接照射水面上，降低藻类进行光合作用的光照强度，从使藻类的生长繁殖得到了有效抑制。除净化污染水质，防止
在当今世界各国纷纷建立以基因为核心的知识产权保护，抢占２１世纪国际生物技术制高点的新形势下，参加北京“国际周”现代农业高层论坛的专家呼吁，要密切关注现代农业生物技术领域日益显现的研究成果商品化、研究方式规模化和基因资源争夺白热化的趋势，在即将到来的生物世纪里，真正占据自己的位置。 农业生物技术的主要研究内容包括：增强农作物以及畜禽鱼的抗性、品质改良、提高产量和生产具有特殊用途的物质等。其中以转基因作物的研究和运用最为重要，发展最快。根据统计资料，到２０００年，全世界转基因作物推广面积达４４２０万公顷，比１９９６年增长了２５倍；种植转基因作物的国家从１９９６年的６个增加到２０００年的１３个。这其中美国的转基因作物种植面积最广，达到了３０３０万公顷，占６８％；其次为阿根廷，１０００万公顷，占２３％；加拿大３００万公顷，占７％；我国为５０万公顷，占１％。根据有关专家的看法，现代农业生物技术的最新发展趋势表现为：——研究成果商品化产业化进程加速。目前，农业生物技术作为一项高新技术产业在发达国家业已形成，并处于一个高速发展时期。有关专家预测，本世纪生物技术产品在国际贸易中的份额将达到１０％以上，而现代农业生物技术又将占相当的比重。世界银行下属机构预测世界范围内转基因作物产业的交易额为２０００年２０亿美元，２００５年６０亿美元，２０１０年２００亿美元；国际农业生物技术应
用机构（ＩＳＡＡＡ）的预测则分别为３０亿美元、８０亿美元和２８０亿美元。 ——研究方式集约化、规模化明显。在政府以及公共机构对现代农业生物技术进行投资研究的同时，众多私有企业也开始注意到这一领域将是继计算机和网络技术之后的又一个潜力巨大的经济增长点，私人公司已逐步成为农业生物技术的研究主体。以美国为例，民营机构１９９２年对这一领域的投资为５．９５亿美元，而１９９９年则达到１５亿美元。与此同时，世界范围内出现了生物技术企业领域的兼并和收购狂潮，并购金额从１９９７年的１２．３７亿美元陡然升至１９９９年的１３８亿美元。一些资产过百亿美元的巨型跨国公司由此形成，过去分散的研究基地也随之向集中化规模化发展。 据业内人士分析，促成公司并购的原因，一方面是为合理利用资源、降低生产成本、优化人员组合，而更重要的原因，则是因为现代农业生物技术产业是一个高技术、高投入、高风险、长周期的产业，小公司在资金、技术、以及抗风险能力上均难以独立对农业生物技术产品进行研发和推广。只有强强联手的大型现代农业生物技术企业才能有效占领市场，与其它企业抗衡。 ——基因资源争夺呈白热化。在商业利益驱使下，发达国家各主要生物技术公司对生物资源及其知识产权展开了激烈争夺，其核心就是对基因的争夺。谁掌握了基因，谁就掌握了生物技术的制高点，就掌握了未来竞争的主动权。有专家称，转基因植物技术知识产权很可能就是未来国际贸易中市场准入、贸易壁垒问题产生的主要原因。
区块链的现状和发展趋势 2016年，互联网金融至关重要的一年。这一年，行业冰火两重天，生死两部曲。一边是，网贷行业面临监管收紧，大浪淘沙;一边是，互联网保险、消费金融、供应链金融等新金融崛起，区块链、人工智能、大数据等新科技开始慢慢落地。 一本财经将对互金行业的各个细分领域，进行全年盘点——分析模式，解析现状，寻找突围，预测风口。以下是第五篇，2016年，区块链的浮躁与自醒。时下最火的FinTech(金融科技)，非区块链莫属。这个从比特币中涅槃而生的创新技术，被认为可以重塑金融和生活架构。而2016年，被称为区块链元年，因为这一年，区块链技术的真正价值，开始被关注和挖掘。2016年，资本热捧，巨头入场，行业高呼，行业峰会不断;和热络的呼声不同的是，区块链实际落地寥寥无几，大多号称做区块链的公司，只停留在概念和实验阶段。区块链行业，变得雷声大雨点小。2017年，区块链行业将洗尽铅华，从浮躁中抬起头来。01 资本版图 2015年，区块链成为了美国创投中获得融资最高的板块，突破10亿美元。2016年，在中国，投行、金融巨头、互联网巨头全都磨刀霍霍，融资和关注力度，都空前盛大。 十大VC：
巨头布局： 投资区块链的，主要来自3方面的玩家： 1、投行：成立专门区块链投资基金 着力金融科技领域的投资机构，自然对区块链技术持续关注。
万向集团，中国最大的汽车零部件制造商之一，在2015年9月成立了中国第一家区块链技术专业机构，万向区块链实验室，并成立了专项投资区块链基金，共5000万美金。 近日，以实业投资为主的汇银集团，成立了一家专门的比特币投资基金，汇银区块链投资，管理资金规模达到2000 万美元。 2、金融巨头：从担忧到拥抱 区块链是分布式记账技术，有不可篡改的特性，降低了金融领域的价值交换成本和信用的成本。 这就意味着，金融链条中，所有的中介机构，都将面对“被革命”的命运。2015年，美国区块链融资10亿美元中，投资最多的，反而是传统的银行机构，譬如摩根、花旗等巨头。 银行动作频频，开启防御型进攻：与其被革命，不如自我革命。 近日，国内银行也开始区块链落地现实的尝试：中国平安，在资产交易和征信领域嫁接区块链; 中银香港推出按揭区块链应用; 浙商银行推出基于区块链技术的移动数字汇票平台; 中国邮政储蓄银行的区块链的资产托管系统，已经在2017年初，正式推出。 3、互联网巨头：金融科技重点布局 BATJ等互联网巨头，在扩展自身的业务版图，把区块链技术作为提升自身金融科技实力的勋章。 拥有雄厚的技术团队，他们往往亲自上阵，组建联盟、测试场景，一举一动都受到行业关注。
浅析生物技术在环境工程中的应用与前景浅析生物技术在环境工程中的应用与前景 1我国生态环境的现状 我国生态环境污染日趋严重，如“三废”污染、水体污染、土壤污染、废弃塑料和农用地膜污染、农用化肥和农药污染等，造成水资源严重短缺，土地荒漠化日益加剧，森林覆盖率剧减，草场严重退化。生态环境的恶化，时刻威胁着人们的生命财产安全，疾病发病率也迅速提高。因此，必须积极发展高新技术，如现代环保生物技术等，采用防治结合的方式，解决当前的环境危机，维护生态平衡，已迫在眉睫。 2环境生物技术简介 生物技术是建立在生命科学的基础上，通过直接或间接的方式利用生物或生物有机体的特定部分或某些功能，建立降低或消除污染物的生产工艺或能够高效净化环境污染，同时又能生产有用物质的工程技术。主要包括基因工程、细胞工程、酶工程、蛋白质工程、染色体工程、生化工程等。生物技术在环保领域发挥着越来越重要的作用，正衍生出一门新兴的学科与技术，即我们所说的“环境生物技术”，亦称“环境生物工程”。其特点如下： 实现对污染物的循环利用 对垃圾废弃物的降解生成的产物或副产物，一般都可重新利
用。这样，可把污染降到最小程度，不仅可解决长期污染的问题，还实现了对固废的循环利用。 安全可靠、效果明显 利用发酵工程技术治理，产生的物质基本属于稳定无害的物质，常见的包括CO2、水、氮气、甲烷等。并且，多数都是一步到位，无二次污染。因此，该技术既安全、彻底又高效。 简化流程，节约成本 生物技术是建立在酶促反应基础上的生物化学过程。酶作为生物催化剂，实质是一种活性蛋白质。一般在常温常压或近乎中性的条件下即可发生反应。因此，绝大部分生物治理对环境条件要求不高，并可就地实施。 3.环境生物技术在三废处理中的应用 在废水处理方面的应用 废水中含有许多有毒有害物质，比如，酚类、氰化物、重金属、有机磷、有机汞、有机酸、醛、醇、蛋白质等。废水生化处理经近百年的发展，现已形成了许多新工艺、新技术。通过生物技术治理废水，主要借助微生物的降解作用完成。它分为耗氧降解技术与厌氧降解技术两种。耗氧降解技术又分为：活性污泥法与生物膜法。目前，采用较多的是固定化酶与固定化细胞技术，它属于酶工程技术。固定化酶又称为水不溶性酶，是通过物理吸附法或化学键合法，导致水溶性酶和固态的不溶性载体结合起来，从而使酶不再溶于水。微生物细胞犹如一个天然的固定化酶反应器。微生物细胞的固定可采用制备固定化
合成生物学的未来展望 合成生物学是生物科学在二十一世纪刚刚出现的一个分支学科，近年来合成生物物质的研究进展很快。与传统生物学通过解剖生命体以研究其内在构造的办法不同，合成生物学的研究方向完全是相反的，它是从最基本的要素开始一步步建立零部件。与基因工程把一个物种的基因延续、改变并转移至另一物种的作法不同，合成生物学的目的在于建立人工生物系统（artificial biosystem），让它们像电路一样运行。 传统的生物学是通过解剖来了解生命体以及其内部构造的，而合成生物学恰恰相反，它是从最基本的要素开始一步步建立零部件。重塑生命是合成生物学的核心思想。该学科致力于从零开始建立微生物基因组，从而分解、改变并扩展自然界在35亿年前建立的基因密码。此外，还可以通过人工方式迫使某一细菌合成氨基酸。合成生物学是基因工程中一个刚刚出现的分支学科，它吸引了大批的生物学家和信息工程师致力于此项研究。 一些专家提出应该制造一个配备有生物芯片的细胞机器人，让它在我们的动脉中游荡，检测并消除导致血栓的动脉粥样硬化。还有一些研究人员认为，运用合成生物学还可以制成各种各样的细菌，用来消除水污染、清除垃圾、处理核废料等。恩迪还提出，可制造一种生物机器用来探测化学和生物武器，发出爆炸物警告，甚至可以从太阳中获取能量，用来制造清洁燃料。但是也有一些谨慎的研究人员认为，合成生物学存在某些潜在危险，它会颠覆纳米技术和传统基因工程学的概念。如果合成生物学提出的创建新生命体的设想得以实现，科学家们就必须有效防止这一技术的滥用，防止生物伦理冲突以及一些现在还无法预知的灾难。 合成生物学将催生下一次生物技术革命。目前，科学家们已经不局限于非常辛苦地进行基因剪接，而是开始构建遗传密码，以期利用合成的遗传因子构建新的生物体。合成生物学在未来几年有望取得迅速进展。据估计，合成生物学在很多领域将具有极好的应用前景，这些领域包括更有效的疫苗的生产、新药和改进的药物、以生物学为基础的制造、利用可再生能源生产可持续能源、环境污染的生物治理、可以检测有毒化学物质的生物传感器等。 合生生物学的商业化应用是必然趋势，但多数还要等到几年之后才能实现。即便如此，研究人员已经在利用合成生物体来研制下一代清洁的可再生生物燃料以及某些稀缺的药物。第一代合成微生物是合成生物学的简单应用，它们可能与目前利用DNA重组的微生物类似，其风险评估或许不成问题，因此，对立法者的挑战较少。但随着合成生物学技术不断走向成熟，又可能研制出复杂的有机体，其基因组可能由各种基因序列（包括实验室设计和研制的人工基因序列）重组而成。尽管其风险和风险评估问题与经过基因修饰的生物体引发的问题类似，但对于这类复杂的合成微生物来说，找到上述问题的答案要困难得多。 今后几年，合成生物学将在以下几个方面取得重要进展。 一是更多的合成生物学零件及模块会得到表征及标准化；更复杂、更精细的合成基因线路会在原核生物及真核生物中得以应用。 DNA合成技术是支撑合成生物学发展的重要技术之一，其在基因及调控元件的合成、基因线路和生物合成途径的重新设计组装，以及基因组的人工合成等方面都具有重要的应用。近几年来，DNA合成技术发展很快，成本越来越低。目前,DNA芯片发展有两大趋势:其一是以Affymetrix公司为代表的向高密度基因芯片发展,争取把人类所有基因探针都固定在一块芯片上,其发展将对生物学的基础研究起到革命性的推动,并有可能在将来引发新 的革命;另一种发展是以Nanogen公司为代表的过程集成化趋势,由于在实际临床诊断及军事、司法应用中,大多数情况下并不需要高密度的DNA芯片,而是要求便携式、灵活、速度快和成本低,因此,发展这种高集成、中低密度的DNA芯片可以在近几年进入市场并发挥社会效益。
合成生物学的真实前景 科学家快能制造生命了，但如此一来，结果怕是有好有坏 “我预见过的未来，都已成为现实。” 最近，当我在听克雷尔文特尔（合成基因组学和合成生物学的领军人物之一）演讲时，这句话再次浮现在我脑中。每次听到这方面的演讲，就像跨进了人工控制领域的新阶段，会觉得连“创造生命”都已成为uguoqu 看看问雷格文特尔（J.Craig V enter Institute）取得的进展吧：2003年，该研究所的科学家合成噬菌体phiX174;2007年，他们通过基因组移植，成功地把一种细菌变成另一种；最近，他们又开发出一套方法，可以合成生殖道支原体的圈套基因组。 在今天的计数面前，2001年完成的人类基因组计划就像史前文明。过去5年中，不仅基因测序的费用和速度比计算机芯片发展得更快，科学家利用生物、化学手段合成新型复杂生命体的能力也产生了翻天覆地的变化。包含在合成基因中的指令可以移植到外源细胞中，这些细胞则会根据指令，合成相应的蛋白质，而这些蛋白质又能构建出拥有上述基因指令的生命体的功能性拷贝。文特尔把这个循环称为“能为自己制造硬件设备的软体系统”。我期待很快就能听到这样的信息：科学家从零开始，成功制造出第一个完全由人工合成的生命形式——在科学家完成装配前，它是没有生命的。 半导体纳米技术已经“领跑”科学界十多年，但我相信，在能改变生命和社会的生物技术面前，纳米技术将相形见绌。想象一下，科学家借自然之力，设计出的生命系统会对人类产生多大的影响：从产油细菌，或能吞食CO2，制造出生物不可降解的塑料建材的微生物，到能在手术中大发神威，专门对付癌细胞的生命体，它们将完成天然生命体完全无法完成的任务。我希望在未来50年内，驱动世界经济向前发展得不再是计算机信息，而是生物技术制造的软件系统。 当然，正如蜘蛛侠所说：“能力越大，责任越大。”现在，黑客制造的各种计算机病毒，是不是会让庞大的计算机网络“瘫痪”一次。当我们有能力制造出有序排列的DNA序列时，也预示着躲在暗处的DNA黑客可能会威胁到全世界的安全——不管他们又心还是无意，都可能制造出爱波拉病毒，或让1918年的流感病毒再现人间。这两种致命微生物的基因序列，都比文特尔合成的生殖支原体短得多。我们不妨设想，如果出现了能抵抗现有所有疫苗的病毒，将会多么可怕！ 有些人担心，新的生命形式会攻击地球上的所有生命，或者说，至少会攻击人类。这可能是杞人忧天。生命已在地球上存在了30多亿年，它们是如此“抢答”。在过去几十亿年里，在各种可能病原体的锤炼下建立起了抢答的防御体系，几乎没有一种突变能琴艺瓦解这个体系。相对而言，文特尔坚持的“自然产生的疾病比人工产生的新型病更危险”的观点，似乎更令人信服。 然而，直到最近，对基因信息的无限制复制都几乎没有任何监控措施。不过，随着合成复杂生命系统的能力不断提高，科学界开始实施一套自发形成的非官方闲置体系，比如不能将具有潜在致命性的生物体的基因片段用于商业目的。目前，建设合成生物学实验室所需知识和技术已经超出恐怖分子的能力范畴，他们还无法用合成生物学相关技术来危害社会。不得不