生物技术、生物制造与生物经济

本文首先介绍了生物技术的概念与发展历程,尤其是分子生物学、系统生物学、合成生物学等学科发展对形成生物核心技术、关键技术的影响以及生物技术的组成。其次,介绍了生物制造的概念、特征与作用意义。最后,阐述了生物经济的发展价值与态势。通过上述三方面的叙述与评论,提出以生物技术为支撑、生物制造为生产方式的生物经济将成为绿色发展的重要方向和构建循环经济重要引擎的基本观点,作为践行习近平总书记关于因地制宜发展新质生产力重大论断的领域性、专业性的体会认识,为体现在农工党界别优势领域有深度、广度的战略科学研究提供相关资料支撑。

新型生物膜载体在污水处理中的研究现状

生物处理法是污水处理领域的核心技术,其中的生物膜法因具有耐冲击负荷、污泥产量少、运行管理方便等优势,已在全球范围内得到广泛关注。生物膜载体作为微生物附着生长材料,在生物膜处理工艺中起到关键作用,直接影响工艺的处理效果。然而,目前所开发的生物膜载体大多只能为微生物提供适宜稳定的生态位,并不具有强化污水处理效果的能力。为此,本文围绕五种能够提高污染物降解效率的新型生物膜载体(缓释生物膜载体、氧化还原介体生物膜载体、磁性生物膜载体、亲水改性生物膜载体、亲电改性生物膜载体)进行讨论,详细阐述了其具体分类与作用机理,并针对其今后研究方向与未来发展提出建设性建议,以期为未来大范围提标改造污水处理厂提供理论参考。

数字经济背景下生物制药产业发展及其人才培养

生物制药是指利用生物活体来生产药物的方法,应用生物有机体、萃取物副产品或生物成分来预防、缓解和治疗疾病的涉及生物学、医学、化学等学科的综合性领域。生物制药人才主要从事生物药物的资源开发、产品研制、生产及技术管理、质量控制等工作。现代学徒制是职业院校结合战略新兴产业相关发展政策制定的“产教融合”的人才培养模式,对培养生物制药专业技术人才具有重要作用,更有利于完善校企合作育人机制。

基于产业视角的合成生物学发展态势研究

近年来,受技术突破、政策支持、产业和资本跟进等因素驱动,合成生物学迅速从实验室走向市场,迎来产业化发展的关键时期。本文梳理了2020年以来国内外相关战略规划、政策法规、市场动态、商业合作和金融投资等信息,从产业视角对合成生物学发展态势进行分析。政府方面,合成生物学成为各国生物经济战略中的关键引擎,应用于医药、化工、材料、农业、食品等关联行业的技术路线和规划目标进一步清晰,支持新技术新产品商业化的监管机制不断优化,技术管控和科技安全问题受到关注。市场方面,基于合成生物学的实用成果相继迎来商业化“里程碑”,合成生物企业与传统制造企业“双向奔赴”、协同合作日益紧密,市场投资保持信心并趋于商业理性,有利产业发展的健康生态正加快完善。为加快推动我国合成生物学产业发展,建议进一步研究制定关键领域技术路线,支持底层使能技术、产业核心关键技术与核心装备攻关,推动重点行业应用示范,增强先进生物制造设施、数据资源等能力建设,鼓励各方共建有利合成生物产业化发展的产业生态。

国际能源化工公司生物化工业务发展策略分析

生物化工通常以生物质为原料,或采用相对温和的生物发酵过程,具有典型的绿色特征,已成为“净零碳”目标下国际能源化工公司战略布局的重点之一。巴斯夫、道达尔能源、杜邦、埃克森美孚4家公司生物化工业务入局较早,且非常重视技术创新,结合自身优势各有侧重地部署新业务。巴斯夫推出生物质平衡方案,重视关键中间体的生物替代,围绕工业生物技术超前布局;道达尔能源以生物燃料为切入点,上下游统筹布局,不断强化产品优势;杜邦公司敏锐捕捉市场机遇,持续追求差异化竞争优势;埃克森美孚坚持油品业务主线,适时调整生物燃料布局重点,保持技术的领先性。我国企业可借鉴国际主要能源化工公司的发展模式及经验,结合公司业务定位,加速科技创新向产业应用转变。

中国生物油气发展现状及未来对策

生物油气是基本不改变油气利用形态又能实现碳减排的油气产品。2023年中国生物油气产量约为689万吨标煤,占生物质能源产品的17%。与传统油气相比,生物油气具有“分散式小规模”“点多面广”的生产经营特点,“就近利用”“就近入网”的运输利用特点,“跨行业多部门”“特许经营与市场运行并存”的发展模式特点。当前中国生物油气发展面临气候治理和碳中和目标的新动力,规模提升与模式创新并重的新要求,出口受阻与国内市场容量不足并存的新问题。未来生物油气需要实施“原料、市场、模式、技术”四大战略:进一步完善生物油气相关的有机废弃物收集、运输和储存体系,扩大原料规模;扩大国内B5车用燃料推广范围,拓展生物船舶燃料和生物航煤国际市场;以生物油气分布式应用场景、低碳和绿色认证体系为抓手,拓展生物油气负碳效应;以木质纤维素乙醇、微藻柴油、可持续航空燃料、合成生物燃料为重点,加大科技创新力度,促进生物油气产业迭代升级。

我国作物病虫害生物防治研究与应用最新进展

本文总结了近5年来我国在作物病虫害生物防治研究和应用方面的最新进展,包括作物害虫、病害(真菌、细菌和病毒病)和线虫的生物防治、植物免疫和昆虫性信息素的研究和应用,以及新方法和新技术在作物病虫控制中的应用。同时,与国外的研究进展进行了比较,指出了存在的主要问题、发展趋势与对策建议。

信息技术在初中生物实验教学中的应用

教育信息化是当前教育的一个热点,将信息技术充分应用到生物教学当中,使其与实验相结合,可以让教学更加生动有趣,提高生物实验教学的质量和效率,增强学生的实验能力。初中生物教师应当加强现代信息技术的应用,通过发挥现代信息技术的优势来提升初中生物实验教学的趣味性与有效性,提升学生的生物核心素养。

根际微生物增强植物对非生物和生物胁迫耐受机制综述

频繁的人类生产过程造成的土壤盐渍化、干旱、病害、重金属等不利环境,以及低温地区环境的限制,严重制约了各地区自然和社会经济的发展,伴随封山育林、植树造林等生态修复工程的大力开展和研究发现,植物因其固着性将长期面临各种生物及非生物胁迫,植物可通过改变自身的生理生化反应来响应逆境。但随着对植物响应逆境研究的不断深入,发现根际不仅是植物根系与土壤之间物质交换和能量代谢的重要界面,根际微生物的生命代谢活动还可以影响植物生长发育、新陈代谢等生理活动来帮助植物建立响应非生物和生物胁迫的抵抗和耐性机制。为了推进生态修复工程和解决人地矛盾,越来越多的科研工作者关注到干旱、盐渍、重金属、低温等地区和植物病害下根际微生物在帮助植物响应逆境过程中发挥的作用。因此本文就根际微生物增强植物耐旱、耐寒、耐盐、耐重金属、抗病害等方面的研究状况进行系统梳理,结合实例综合论述根际微生物在增强植物对非生物和生物胁迫中发挥的作用,以期为根际微生物促进农业发展和参与生态修复提供理论参考。

食品中4种致病微生物的多联PCR快速检测技术

食品安全问题一直以来都是人们关注的焦点,食品中微生物污染是导致食品安全问题的重要原因之一。常见的致病微生物包括沙门氏菌、大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和志贺氏菌等。传统的微生物检测方法通常需要较长时间,而且灵敏度有限。因此,研究人员对快速、准确、高效的食品微生物检测技术的研究越来越重视。传统的微生物检测方法存在时间长、操作复杂和灵敏度低等问题,不能满足对快速检测的需求。PCR技术作为一种高效、准确的分子生物学方法,可以在短时间内扩增目标DNA序列。多联PCR技术即同时进行多个PCR反应,可以实现对多个目标序列的快速扩增。

浮游生物对持久性有机污染物迁移和转化影响的研究进展

持久性有机污染物(persistent organic pollutants,POPs)被持续排放到自然环境中,严重危害环境安全和生命健康。海洋、河流等水环境是POPs重要的“汇”,作为水生食物链的起点,浮游生物在水生生态系统的物质循环和能量流动中扮演着重要的角色,其对POPs的吸附、吸收、转化及运输,在很大程度上影响了POPs的环境行为。本文将浮游生物对POPs迁移和转化的可能影响进行了总结,综合分析了浮游植物和浮游动物对POPs的吸附-吸收和生物富集/放大过程及影响以上过程的生物和环境因素,从脱卤代谢、氧化代谢和微生物联合代谢3个方面阐述了浮游生物对POPs的降解及转化机制,最后讨论了浮游生物的生物泵作用对POPs垂直迁移的影响。本文能够为水生生物影响POPs迁移和转化的研究提供重要参考。

欧盟生物产业发展现状及趋势研究

21世纪以来,欧盟始终高度重视其生物产业的发展,既是制定生物产业相关政策及推动生物经济快速发展的先行者,也是全球生物市场最活跃的区域。对我国而言,生物产业发展起步较晚,近年来虽已取得快速发展,但与生物经济发达的国家和地区相比仍有一定差距。通过全面分析欧盟生物经济及产业发展的成功经验,对未来我国生物产业的发展提出相关建议,以期为我国生物产业发展提供决策参考。

木质纤维素类生物质热解转化研究进展

综述了木质纤维素类生物质热解技术的研究进展,总结了不同生物质原料的热解机理,分析了产物的组成和性质,研究了产物的调控、改性和应用。指出未来的研究方向应该集中在以下几方面:技术改进,致力于改进生物质热解技术,提高能源转化效率和产物选择性;产品多样化,除了生物质热解产生的主要能源产品,如生物炭、生物油和生物气,还应着眼于开发高价值的化学品和材料,包括生物基化学品、特殊化学品和高性能材料;集成系统,应尝试将生物质热解与其他能源转化技术相结合,形成多能源联供系统,与生物质发酵、光催化、电解和储能等技术集成,以提高整体能源系统的效率和可持续性。

生物特征及物种组合对重金属污染修复的影响

生物修复具有成本低廉、不易产生二次污染及便于回收的特点,常被用于重金属污染程度较低区域的修复工作中。文章总结了各类植物应对重金属胁迫的特殊机制,介绍了植物生物特征对修复效果的影响,然后阐述了重金属在食物链中的传递特性及其对动物活动习性的影响,分析了可用于重金属修复的动物种类及其对构建平衡网络结构的意义,最后还汇总了微生物对重金属污染的适应机制及应对策略。在上述内容的基础上,总结了植物组合、植物与动物组合及植物与微生物组合中,物种间作用关系对重金属修复的影响。该综述表明了合理搭配物种可以扩大物种适用区间,增强物种抗胁迫能力,同时提升重金属修复效率,但如何有效协调不同物种间作用关系及充分发挥各物种特征是生物组合修复的重要研究方向。

找到新赛道 激活新引擎 以合成生物助力长三角农业硅谷建设

习近平总书记强调,要把发展农业科技放在更加突出的位置。《“十四五”生物经济发展规划》明确将合成生物学列为重点发展方向,并指出要重点围绕生物育种、生物肥料、生物饲料、生物农药等方向,推出一批新一代农业生物产品。在政策指导下,合成生物在农业领域的研发应用实现飞跃式发展。

海相优质烃源岩中硅钙质来源:生物骨壁壳及其碎屑

应用超显微有机岩石学等技术,从生物分子构成及其稳定性的角度,探讨硅质、钙质骨壁壳等生物碎屑与优质烃源岩的关系。常见的具有生物硅及硅质衍生物的生物主要是放射虫等原生动物、海绵动物、硅藻、金藻及某些似鱼鳞藻疑源类等浮游藻类的硅质骨壁壳及其碎屑。在优质烃源岩中能保存下来的生物钙主要来源于浮游有孔虫、翼足虫等动物和颗石藻等浮游藻类或疑源类的钙质骨壁壳及其碎屑。这些生物硅质、钙质骨壁壳碎屑颗粒中常常含有不等量的有机质(果胶或硬蛋白,相当于Ⅲ型有机质),高成熟—过成熟阶段可生成一定量烃气,并可保存于生物结构的原生孔隙中。

合成微生物的环境风险防控与检测技术研究进展

合成微生物(基因改造、修饰和重建的微生物)在生物制造、疾病诊疗、环境修复等领域展现出巨大应用潜力。与此同时,合成微生物的规模化应用可能存在环境生物安全风险问题,造成物种入侵、多样性丧失和生态系统破坏等不可预计的后果。为此,本文总结了合成微生物环境释放后潜在的生物安全风险,围绕合成生物学建立的环境防御与检测技术展开讨论,并对未来如何更好地避免工程微生物的环境风险问题提出展望。经梳理发现:①合成微生物释放引发的环境风险主要包括危害环境生物安全、水平基因转移及生态位占据和破坏等,这主要与合成微生物改造后的特性及携带的外源片段有关。②通过营养缺陷型或环境敏感型微生物、基因线路、使用非天然元件、限制质粒异源复制等技术可避免合成微生物在环境中的存活或核酸扩散,针对不同微生物的特性可采取相应策略。③分子标记、生物传感、快速核酸检测等针对合成微生物的特异性检测方法,以及微生物条形码与高通量测序等通用性检测技术可用于合成微生物的环境追踪。鉴于此,提出今后重点研究方向:一是升级高效、稳定型生物封存策略以应对微生物的快速进化;二是分析合成微生物的环境生存能力及分级预估其潜在风险;三是研究合成微生物与环境生物的互作机制及其对环境生物的影响;四是开发环境消减技术建立以确保合成微生物失控释放后的高效清除。

校园生物多样性资源在高中生物教学中的作用——以临桂中学校园生物多样性为例

校园生物多样性作为一种资源丰富的学习素材,在高中生物教学中,应该充分加以利用,将其融入《生物与环境》模块的教学中,以提高学生的学习效果和综合素质。校园生物多样性,是指校园内存在的各种生物种类和生态系统的多样性。校园作为学生日常学习和生活的场所,拥有丰富的生物资源。校园生物多样性不仅包括植物、动物等生物种类的多样性,还包括它们在校园内的生态关系和生态系统的多样性。

潮滩泥沙抗侵能力的微生物作用研究综述

经典海岸动力学理论认为,海岸泥沙的侵蚀特性仅与物理化学因子有关。潮滩上大量微生物及其分泌的黏性物质形成的生物膜,附着泥沙颗粒而展现出的生物稳定效应,是新的研究难点,也是国际前沿和热点问题。目前微生物作用对于潮滩泥沙稳定性影响的研究尚处于发展阶段。结合国内外文献综述了潮滩微生物及其生物膜的分布特征,分析了潮滩微生物对海岸泥沙理化特性及稳定性的贡献及其作用方式,针对研究现状中的不足,对今后的研究方向提出了展望。研究成果可以丰富海岸动力学和泥沙运动力学的知识体系和学科内涵,发展河口海岸生物泥沙研究新方向。

新医科背景下生物安全融入医学微生物学本科实验课程路径研究——以湖南师范大学为例

近年来,生物安全问题尤其是病原微生物的安全问题被社会广泛关注。由于医疗工作面临不同层级的生物安全风险,因此相关工作者必须具备相应的生物安全知识及应急处理能力。医学微生物学是检验专业学生的必修基础课程,实验课程内容以病原微生物为主,由于病原微生物具有一定的不可控性,所以相关操作必须在生物安全实验室内进行。实践中,以往课程以符号知识为教学途径,无法培养学生的安全实验意识及具身体验。因此,湖南师范大学依据相关法律法规条例建设本科教学的生物安全二级(biosafety level 2,BSL-2)实验室,并通过将培养学生生物安全意识、完善实验室生物安全制度、加强实验室生物安全管理以及生物安全考核等融入实验教学的日常工作,提高学生生物安全意识,确保医学微生物学本科实验教学活动安全,实现课程育人的新图景。