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海洋生物技术概述


来源:http://www.htgz.com.cn  发布时间:2020-05-22 14:59    作者:江苏省海头高级中学

 

一、海洋生物技术的概念

海洋生物技术是运用海洋生物学与工程学的原理和方法,利用海洋生物或生物代谢过程,生产有用物质或定向改良海洋生物遗传特性所形成的高技术。

海洋生物技术的基础是分子生物学。它给海洋生物学家提供了通过改变遗传分子,人工设计海洋生物性状提供了可能。经过近几年的研究,人们试图用人工的方法,把不同海洋生物的脱氧核糖核酸分子提取出来,在体外进行切割、嫁接,再放回到海洋生物体中,使不同海洋生物的遗传特性得到实现。

目前,已经找到了把一些基因接种到一些动植物里的方法。

二、海洋生物技术的内容

世界上第一个转基因的鱼,就是把人的一种生长基因从人的细胞里提取出来,移值到鱼的脱氧核糖核酸里去。这种转基因的鱼它的个体比一般同类鱼要大得多。这项技术是1985年由中国科学院水生所首次使用。1991年美国科学界公开承认了这项生物技术。

这种生物技术的应用前景十分广阔,它广泛应用于海水养殖业中,包括育种、性别控制、养殖新技术和病害防治等。在

欧洲的尤里卡计划中,就有支持挪威和西班牙开发改善牡蛎营养和遗传的新技术。1986年,美国科学家将虹鳟的生长激素基因转移到鲇鱼中,使鲇鱼的养殖期从18个月缩短到12个月。

目前,世界各国海洋生物技术的研究又有新的发展。一是探索有价值的海洋生物种群;二是利用生物技术开发新的海洋动植物优良品种,用于水产养殖业;三是利用海洋生物技术从天然生物中提取或者加工各种化工产品;四是从基因工程理论上阐明生物的特殊功能,并在可能的范围内加以利用;五是用基因工程理论阐明海洋生态系统存在与发展的规律,并对其进行人为的控制;六是建立海洋生物利用系统,包括海水养殖新技术和海洋生物生产系统。

三、海洋生物技术的兴起和发展

海洋生物技术兴起于20世纪80年代,是传统海洋生物学发展的一门新兴研究领域。目前,世界各国正在进行的海洋生物技术研究的内容,主要是以海洋生物为对象,综合应用基因工程、细胞操作技术和细胞培养等技术手段,进行海洋生物遗传性改造,或生产对人们有用的海洋生物产品。   

随着神经生物学、海洋生态学、海洋工程学、电子学,以及遥感技术和深海探测技术不断向海洋生物技术领域渗透,并与之相结合,海洋生物技术的研究范围将逐步拓宽。现在,人们正在研究的内容大体有三个方面:一是开发、生产和改造海洋生物天然产物,以便用作药物、食品、新材料;二是定向改良海洋动物、植物遗传特性,为海水养殖业提供具有生长快、品质高和抗病害的优良品种;三是培养具有特殊用途的“超级细菌”,用来清除海洋环境的污染,或者生产具有特定生物治理的物质。

海洋生物技术是运用现代生物学、化学和工程学的方法,利用海洋生物、生命系统和生命过程,生产有用产品和提供社会服务的一门高技术科学。海洋生物技术是现代生物技术与海洋生物学相交叉的产物,是二十世纪八十年代以来发展起来的新兴科学技术领域。

海洋生物技术是发展"蓝色农业"的基础,将为人类更有效地开发海洋生物资源,从海洋中获得更多的食品、药物和其他生物制品等提供最重要的技术支撑,并产生巨大的社会和经济效益。

针对我国当前海洋生物产业养殖品种缺乏和退化、病害严重,生物加工水平低下,天然产物研发技术滞后以及海洋生物技术研究起步较晚、基础相对薄弱的现状,我国将重点发展细胞工程、遗传工程、分子遗传学、生化工程、基因组学、生物信息学等方面的关键高新技术,大力加强海水养殖优良种子和海洋生物特有重要功能基因的研究。

四、主攻的方向及取得的进展

利用生物技术,改良具有重要经济价值的海水养殖生物遗传特性,是各国海洋生物技术的主攻方向之一。美国、加拿大、英国、法国和日本等发达国家的生物学家,将基因工程、细胞工程和传统养殖技术相结合,在海水养殖生物新品种培养方面,取得重要进展。美国科学家应用染色体组织操作技术,获得了雌性发育和雄性发育的虹鳟鱼。在贝类养殖上,用相同的技术,获得三倍体牡蛎。

加拿大科学家已将北极鱼类的抗冻蛋白基因,转移到鲑鱼的体内,使转基因鱼的生长速度比对照鱼提高46倍;同时,还建立起通过生殖细胞(精子)传递给子代,构建了全鱼基因库。在我国已有十多种海洋无脊椎动物诱导三倍体获得成功,并逐渐转化为规模生产。

尤其值得一提的是,在生长激素基因技术上已有重大突破,人们已从鲑鱼、墨鳗、金枪鱼、幼魳鱼、牙鲆鱼和鲷中,分离出来。这是为人们长期期待的应用生长激素基因生产转基因鱼类,培养出速生海洋鱼类新品种,奠定了基础。

在改造海藻类的研究中,也有重要突破。海藻可分为大型海藻和微型海藻两类。在大型海藻方面,人们已成功地从紫菜和海带中,成功分离出原生质,并进行培养,进行了细胞融合技术的研究。同时,人们还发现大型海藻类的质粒,这为开发藻类基因工程奠定了基础。另外,人们还进行核酸分子杂交和序列测定,并广泛用来研究藻类的系统发生、亲缘关系和地理分布等。

在海洋微生物技术的研究中,也取得了令人兴奋的成绩。20世纪70年代,美国率先开展了利用细菌消除海洋石油污染的研究。目前,已发现约有40个属的细菌,在不同条件下能够降解石油。

海洋生物技术除在海洋动物、海藻和微生物方面取得成绩外,还有更为广阔的用途。例如,纯种保存技术,实现了能对部分海洋生物成功地进行冷冻保存。将海产显花植物大叶藻的种子进行冷冻,对鲑科鱼类、贝类、甲壳类的生殖细胞进行收集和保存。在海洋环境保护里,在污染物和废水处理等环境净化领域,也可采用生物技术。将基因工程和技术应用到降解特殊化合物上,其操作技术是提高某些微生物体内特异性酶类水平对污染物进行特异性生物降解转化,使酶工程在环境净化中得以广泛应用。

人们在海洋药物筛选分离方面,已从海绵、海鞘、珊瑚和海兔等海洋生物中,成功分离出尿核苷、酰胺类、聚酰类、萜类、大环内酯、直链肽等多种化合物,其中有些已被批准为抗癌新药或正在进行临床试验。发现海洋鱼类、贝类和藻类中含有丰富的EPADHA,这些都具有降低血压、降低血脂等功能。有些已被正式批准为治疗心血管病的药物。此外,人们还从海洋生物中分离出一批具有抗菌活性的物质。

80年代兴起的海洋生物技术,其长远目标在于实现海洋农牧化生产,以使人们获得更丰富的海洋产品,开发出更多的海洋药物。

 

 

 



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