生物学和生物技术的区别范例(3篇)
时间:2025-07-05
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【摘要】目的对DNA分子遗传标记技术在中药材鉴定领域的应用作一综述。方法通过查阅20世纪90年代以来发表的文献进行归纳分析。结果DNA分子遗传标记技术具有微量、快速、特异性强、准确可靠、对样本要求较低的特点;使用较多的方法主要有RAPD、ISSR、ITS标记以及rRNA基因序列分析技术。同时,DNA分子标记技术也存在着使用局限、对实验硬件和从业人员的技术要求高、成本较高、技术复杂度高、对不同部位入药的药材仍然难以区分以及无法用于成药、复方、提取液鉴定等弱点。结论DNA分子遗传标记作为中药材鉴定的方法还有待发展和完善。
【关键词】DNA分子遗传标记;中药材;鉴定
Abstract:ObjectiveThepapersummarizestheresearchesofapplicationofDNAmolecularmarkersinChinesemedicinalmateria.MethodsInductionandanalysiswereusedbyreferringtoliteraturereleasedsince1990s.ResultsDNAMarkerTechnologieshavecharacteristicsoftrace,rapid,peculiarity,accuracyandcredibility,lowerrequirementsforthesample.RandomamplifiedpolymorphicDNA(RAPD),inter-simplesequencerepeat(ISSR),interialtranscribedspaoers(ITS)andrRNAgenesequencingtechnologyareoftenused.However,DNAMarkerTechnologieshavesomedisadvantagesthatemployeesarerequiredspecialskills,thecostishighandthetechniqueiscomplicated,whileitisdifficulttodistinguishdifferentpartsofChinesemedicinalmateriausedmedicinallyandidentifypatentmedicine,ChinesemedicinecomplexprescriptionandtheextractofChinesemedicinalmateria.ConclusionThemethodsofChinesemedicinalmateriaidentificationbyDNAmolecularmarkersneedtodevelopandimprove.
Keywords:DNAmolecularmarker;Chinesemedicinalmaterials;Identification
针对我国药材种类繁多,来源复杂且品种混淆情况严重的状况,为了保证临床用药的安全及质量和疗效,广大中医药领域的专家学者多年来一直都致力于寻找更加科学的鉴定方法来解决这一难题。随着当今生命科学不断取得重大突破,其中分子生物学技术以其准确性高、重复性好等特点尤为引人瞩目。DNA分子标记大致可分3类:首先是以电泳技术和分子杂交技术为核心的分子标记技术,其中代表技术有RFLP分子标记技术;第2类是以电泳技术和PCR技术为核心的分子标记技术,实际使用较多的代表技术为:RAPD、简单序列重复间区标记技术(inter-simplesequencerepeatISSR)和AFLP(AmplifiedrestrictionfragmentPolymorphism)。第3类是以DNA序列为核心的分子标记技术,其代表性技术有ITS(interialtranscribedspaoers)测序分析技术。本文仅就最近十几年来DNA分子标记技术在中药鉴定方面的应用作一分析,并就其应用前景进行讨论和展望。
1经典的DNA分子标记技术
此类技术的代表是限制性片断长度多态性(RestrictionFragmentLengthPolymorphism,RFLP)。
RFLP是最早发展的分子标记,是由Bostein首先提出,Soller和Beckman最先应用于品种鉴别和品系纯度的测定,这是最早发展的分子标记技术。其基本原理是利用限制性内切酶酶切不同个体基因组DNA后,与同位素或非同位素探针标记杂交,从而显示与探针含同源顺序的酶切片段在长度上的差异。RFLP探针的来源主要是RG克隆和cDNA克隆,其中cDNA探针保守性较强,许多同科物种cDNA探针都可以作为通用探针。在实际应用过程中,人们普遍感到经典的RFLP技术须经酶切、电泳、Southern转移、与探针杂交、放射自显影等步骤,在实际应用中很不方便,费时费力,并受到探针来源的限制,多态性检出效率低(只能检测探针长度内切酶识别位点上的变异)。同时要求的DNA量较大,实验材料必须新鲜,因此难以适用于干燥药材的鉴定,目前在中药鉴定领域已很少使用,已归为被淘汰的技术。
在多源性中药材如伞形科北沙参、柴胡,菊科苍术属豆科甘草属,羽扇豆属(Lupinussp.),YamazakiM,茄科澳茄属(Duborsias)MizukamiH,3种苍术MizukamiH的基原鉴定、资源分析及其地理品系(居群)间亲缘关系研究方面有了一些报道。
2基于PCR的DNA分子标记技术
此类标记技术的代表为:RAPD(RandomAmplifiedPolymorphicDNA)、简单序列重复间区标记技术(inter-simplesequencerepeatISSR)和AFLP(AmplifiedrestrictionfragmentPolymorphism)。
2.1随机扩增片段长度多态性标记(RandomAmplifiedPolymorphicDNA,RAPD)RAPD技术是由美国的Williams与Welsh两个研究小组于1990年同时提出的一种DNA分子标记技术。Williams等称之为RAPD,Welsh等称之为Ap-PCR(arbitarilyprimedPCR),此技术利用单一的10个碱基寡核苷酸作为引物,对基因组DNA进行PCR扩增,经琼脂糖凝胶电泳来检测DNA序列多态性。RAPD标记只需微量DNA,且对受试基因组无特定要求(不须知道受试基因DNA的背景材料),检测灵敏、方便、多态性强,可以检测出RFLP标记不能检测的重复顺序,可填补RFLP图谱空缺,适用于种质资源的鉴定和分类、目标性状基因分子标记、遗传图谱的快速构建等研究,也可用于亲缘关系等的研究。相对于其他几种分子标记,RAPD标记是在中药鉴定领域用得最多的分子遗传标记技术,并对中药鉴定研究产生了深刻的影响。RAPD技术自问世以来,在中药鉴定中主要用于中药混淆品、代用品的鉴定,多来源中药的鉴定,名贵中药的鉴定,动物类中药的鉴定等。
从1996年以来,黄璐琦等[1~3]等分别对天花粉、西洋参等进行了鉴别研究,证明了RAPD分析法作为鉴别动植物类生药是可行的。
2000~2004年,于燕莉等[4~13]分别对金银花、姜黄属药材和山药、射干类药材射干及混淆品鸢尾、野鸢尾、蝴蝶花、德国鸢尾、近缘物种金线莲母(金线莲)与金线莲公(无线金线莲)、泽泻、麻黄、灵芝、厚朴、地黄和海风藤等进行了研究,从分子水平定性地揭示道地药材的遗传变异,得出同种异地药材所形成的不同的居群,具有不同的遗传特征。李颖等[14]分别对广藿香和独活药材进行探索,并建立了鉴别方法。
2.2AFLP技术扩增片段长度多态性(amplifiedfragmentlengthpolymorphism,AFLP)标记技术是1993年由荷兰科学家Zabeau和Vos发展起来的一种检测DNA多态性的方法,AFLP是一种RFLP与RAPD相结合而又不使用分子杂交技术的分子标记手段,被誉为新一代的分子标记技术。它的原理是基于对基因组DNA双酶切经PCR扩增后的限制片段进行选择。使用特定的双链接头与酶切DNA片段连接作为扩增反应的模板,用含有选择性碱基的引物对模板DNA进行扩增,选择性碱基的种类、数目和顺序决定了扩增片段的特殊性,所以,只有那些限制性位点侧翼的核苷酸与引物的选择性碱基相匹配的限制性片段才可以被扩增。扩增产物经放射性同位素标记、聚丙烯酰胺凝胶电泳分离,然后根据凝胶上的DNA指纹的有无来检出多态性。由于AFLP预先不需要知道DNA序列的情况,但获得的指纹信息位点要比RAPD技术更为丰富。相比之下。最后完成AFLP实验的成本比用RAPD方法的成本低,更省时间、更方便,而且准确性更高,数据更可靠,技术难度也不大。
2000年以来,马小军等[15~19]用AFLP标记分别对人参、西洋参、石斛以及天麻等进行分析,结果显示,AFLP指纹技术具有稳定性高、重复性好等优点,得到了清晰的AFLP指纹图谱,该体系具有良好的稳定性和重复性。
2.3ISSR标记技术简单序列重复区间(inter-simplesequencerepeat,ISSR)技术又称为锚定简单序列重复技术(anchoredsimplesequencerepeat,ASSR)由加拿大蒙特利尔大学的Zietkiewicz等于1994年提出。它用锚定的微卫星DNA为引物,即在SSR序列的3’端或5’端加上2~4个随机核苷酸,在PCR中,锚定引物可以引起特定位点退火,导致与锚定引物互补的间隔不太大的重复序列间DNA片段进行PCR扩增。所扩增interSSR区域的多个条带通过聚丙烯酰胺凝胶电泳或者琼脂糖凝胶电泳得以分辨,扩增带多为显性表。ISSR标记技术特点:实验操作简单、快速、高效,不需要繁琐地构建基因文库、杂交和同位素显示等步骤。ISSR标记技术结合了RAPD标记技术和SSR标记技术的优点,耗资少,模板DNA用量也少。
2003年以来,此标记技术受到许多学者的青睐,邱英雄等[20~31]分别对明党参和川明参、南北五味子、罗汉果、金花茶、怀区地黄、铁皮石斛和黄精、麦冬、金钗石斛、丹参和半夏等药材的基因组DNA进行PCR扩增,建立并优化了ISSR-PCR反应体系,结果证明ISSR标记可以作为不同产地药材鉴别的有效分子标记。
此外,2008年以来,李磊等[32~36]分别对4种叶型性状半夏和掌叶半夏、山茱萸、银杏、益智和乌头等药材利用ISSR分子标记进行了分析,并取得良好结果。
2.4DNA序列分析技术以DNA序列为核心的分子标记技术。建立在PCR技术基础之上的DNA测序分析技术(DNAsequencing)的开发使DNA分子标记技术取得了又一次的突破性进展。
动植物在进化过程中,其基因会发生碱基的重排、替代等,从而导致基因序列的差异。通过检测其DNA片段序列的差异,即可将不同的种区别开来。近年来,由于DNA测序技术的发展以及人们对一些基因结构、功能的进化规律认识的更加深入,一些基因已用于动植物的进化与分类、物种鉴别研究。利用已知基因的结构、序列,可以为PCR引物的设计及目的基因的扩增提供前提条件。而基于PCR的DNA直接测序技术,极大地提高了DNA序列分析的效率,促进了该项技术的应用研究。目前用于中药DNA测序的基因主要有植物叶绿体基因组的rbcL,matKrpoC等;植物核基因组的rRNA、ITS等;动物线粒体基因组Cytb基因等,这些被选基因的共同特点是进化速率差异大,基因序列变异大,基因序列均匀地分布于整个基因组,分辨率高,一般用于种级以上的分类系统研究以及分析研究动植物的亲缘关系与进化等。
马小军等[37~40]2005年分别通过测定山参、大戟、巴戟天以及细辛和柴胡的序列,获得了可喜的效果。
此外,徐红等[41~47]2004年分别对川芎、西洋参、竹节参、石斛、姜黄、大黄、当归及小秦艽、肉苁蓉、广藿香、太子参、葛根等进行了药材鉴别,根据序列能够将研究对象区别开。
动物类药材多用线粒体细胞色素b基因片段的序列变异鉴别药材。1998年吴平[48]通过分析对乌龟、中华鳖和山瑞鳖线粒体12SrRNA基因片段序列来区分正品和混淆品;还通过扩增约450bp的12SrRNA和约490bp的Cytb基因片段对海马作了DNA序列分析,可作为其它动物药材干样品鉴定的参考。1999年王义权等[49]扩增了乌梢蛇及其混淆品的Cytb基因片段,通过比较蛇的Cytb基因246bp的同源DNA序列,可以准确区分乌梢蛇及其混淆品。
3评价与展望
3.1评价中药材品质鉴定是中药质量控制的首要环节,多年来人们一直在寻找科学有效的鉴定中药材的方法,从应用的现状不难看出DNA分子标记技术在该领域的应用已经取得了一些成绩。DNA分子标记技术作为中药材品质鉴定方法之一具有以下几点优势:微量、快速、特异性强、准确可靠,且不受药材生长发育阶段、供试部位、环境条件、产地、采收季节、贮藏等因素的影响,对样本要求较低,无论是药材还是成药、甚至是粉末都可以用来鉴别;归纳起来DNA分子标记技术已应用于几个方面:①用于中药真伪、近缘药材及代用品鉴别,使用的方法主要有RFLP,RAPD,AP-PCR,ITS等标记;②药材的野生类型与栽培品种的研究,使用的方法主要有RAPD,AFLP;③粉末、中成药鉴别,使用的方法主要有RAPD,RT-PCR;④本草考证与出土中药研究,使用的方法主要是测序技术;⑤道地药材研究,使用的方法主要有RAPD,RFLP,AFLP标记和ITS与rRNA基因序列分析技术。文献报道的研究人员主要集中在中国、日本,但已显示了强劲的发展势头。另一方面,DNA分子标记技术在中药材鉴定中的应用也存在着明显的不足。主要表现在几个方面:①作为鉴别药材的方法学的研究,投入的人力物力都还很有限,与中药其他方面研究的结合还未开展,所以从方法学上来讲,中药材的分子鉴定方法还需要发展才是。②使用还很局限,由于分子标记技术对实验室硬件和从业人员的技术要求很高,再加上成本也较高,所以真正用于中药材鉴别的方法还很少,已涉及的中药品种也很有限,从文中可看出,仅RAPD、ISSR以及测序技术使用较多,涉及的中药品种也只有几十种;正因为技术复杂度的制约,此类鉴别技术对于生产收购第一线的人员仍然显得复杂,还无法推广使用。③数据分析所使用的软件还很局限,测序后对数据进行分析,这是判断药物近缘关系的关键步骤,数据分析必须借助多种软件及适当的方法,以往多采用的Nei(1972)方法现已显单一了,目前用于其他生物技术的分析软件早已多元化了,且很多新的软件主要应用于中药材的遗传多样性分析当中。④DNA分子标记技术对不同部位入药的药材仍然难以区分,各部具有同样DNA标记式样。对于成药、复方、提取液的DNA标记还未见报道。
3.2展望从分子标记技术的发展来看,前后也就二十多年的时间,它也是随着分子生物学技术及信息技术的发展而发展的,不可否认的是分子标记技术肯定是本世纪的主流技术。除了以上分子标记技术外,现在还发展有单核苷酸多态性标记技术(SNP)、相关序列扩增多态性标记技术(SRAP)、靶位区域扩增多态性标记技术(TRAP)、荧光原位杂交技术(FISH)、变性梯度凝胶电泳技术(DGGE)等[50],这些技术已被用于其它一些领域的研究之中,因此,作为方法学的研究,在中药鉴定领域还应该加大人力物力的投入,选择和发展出更适合中药鉴定或针对不同鉴定对象的鉴定方法,最终推动分子生物学技术对更多的中药品种或剂型进行鉴定。同时我们也看到,仅仅依靠分子标记技术在相当长的时期内还不可能解决中药材和中药制剂的鉴定和质量控制,那么我们就还必须要同时选择多种方法进行协同分析,比如分子标记技术与细胞学标记技术、生化标记技术、高效液相及核磁共振分析等技术的协同使用,通过多种技术的结合来达到最终准确鉴定中药材或中药复方制剂的目的。
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一、加强农业科技管理,大力发展知识农业
1、适应知识农业发展需要,创新农业科研教育组织
为提升农业科技水平,策划农业科技发展方向与目标,加强科技计划的管理与考核,“农委会”于1986年成立任务编组的“农业研究发展小组”,于1993年改组,确定该小组的主要任务:(1)农业科技发展政策及法规的拟定;(2)计划的规划、评审及预算编列;(3)计划的推动、管理、成果检讨与绩效的考评;(4)人才培养及国际合作的规划、推动与管理;(5)科技会议的筹划及其结论与建议事项的推动;(6)与相关“部、会”、学术及研究机构有关农业科技计划的协调与联系。随后又改组为任务编组的“农委会”农业科技研究发展委员会。这一时期台湾农业科技集中在“农委会”农粮处主管,部分科技项目由“农委会”有关业务处室管理。此外,“国科会”生物处主管台湾地区农业生物科技的基础研究。
为了适应知识农业发展的需要,“农委会”着手研究调整农业试验研究机构,于2000年把拟成立“农业部”作为工作重点来抓,研究设置“农艺研究署”,从事全台湾农业科技研发工作。
为了迎接生物科技新纪元的到来,“中研院”设立生物农业科学所,台湾大学成立生物技术中心,中兴大学成立农业生物技术研究所。民间企业于1998年投资12亿元新台币成立了花卉生物技术公司,投资六亿元新台币成立家畜疫苗公司。近几年还先后把屏东技术学院和嘉义技术学院扩大为屏东科技大学和嘉义科技大学。
各有关农业科技的研究机构的分工是,“中央”研究院主要从事学术及基础方面的研究工作;大专院校则以教学及训练人才为主,研究工作为其业务的一部分;公营事业机构研究所及财团法人或类似组织的研究所从事专业性特定项目的研究工作;而原省属的试验研究机构为从事台湾地区全面性的试验研究工作的主干。有关农业科技研究发展对于基础研究、应用研究、技术发展与商品化及应用,依上、中、下游各层次负责推动。
2、应对国际农业科技发展趋势,加快高新技术创新步伐
1992年“农委会”农业研究发展小组依据《台湾科学技术发展12年长程计划及6年中程计划》、《农业综合调整方案》有关农业科技发展目标,以及历次“行政院”科技顾问会议农业组顾问建议事项,确定生物技术、生物防治、种苗繁殖、栽培渔业、动物用生物制剂等五个领域的研究发展重点,加以推动实施。其湾“农渔牧产业自动化”十年计划,约投入经费25亿元新台币。
从1997年7月至2000年6月,台湾“农委会”按照台湾地区“跨世纪农业建设方案”中的有关“发展政策导向的产业科技”要求,在重点产业科技、加强生物技术的研发与应用、整合农业科技研究群及区域推广体系、加速农业自动化与信息科技应用等方面研究取得一批成果。
2000年夏季,台湾“农委会”研究拟定“迈进二十一世纪农业新方案”,做为2001年至2004年农业政策蓝本。该方案提出了“发展农业知识经济,厚植农业竞争得基”策略,明确了新世纪初台湾地区农业知识经济的发展重点。2001年台湾农政机关用于扶持农业知识经济发展的经费预算为450.01亿元新台币,2002—2004年约需195.18亿元新台币用于支持农业知识经济发展。
2001年“农委会”制定台湾地区农业各领域科技发展中程纲要,包括11个研究领域,分别是作物科技领域、林业科技领域、渔业科技领域、畜牧业科技领域、农业环保科技领域、农产品加工科技领域、农业自动化科技领域、农业共通性科技领域、农业生物技术领域、林业防灾科技领域,“农委会”计划从2000—2004年度,共投入241.56224亿元新台币用于支持农业科技研究。
从上述分析可以看出,二十一世纪前十年台湾地区农业科技发展方向主要是:(1)在生产方面:建立高科技、高效率的农业生产体系,提高国产农产品的市场竞争力,突出加强生物技术的研发与运用,创造台湾地区农业的新绿色革命:加速农业自动化与信息科技应用,提升产业竞争力。(2)在生活方面:生产卫生、安全、高品质且多样化的农产品,提升国民生活品质质,重点发展高品质且多样化的农产品,满足消费大众需求;结合民间力量发展食品科技,带动产业发展。(3)在生态方面:减轻农业生产对环境的冲击,强化农业支持生态环境维护的功能,重点改进动植物生产、检疫防疫技术与体系,保护国内农业生产环境;加强农业资源保护利用,维护自然生态环境。
3、大力推动农业生物技术的研发与应用
鉴于农业生物技术将成为21世纪世界产业发展趋势,为了加快台湾生物技术的研究创新及其应用技术的发展,突破台湾农业发展与产业结构调整的瓶颈,提升传统农业的技术能力,近十几年台湾在生物技术产业发展方面,不断增加研发经费、人力和设备投入。
1995年8月台湾“行政院”第2443次会议通过《加强生物技术产业推动方案》,并于1997年修订方案内容,确定将农业与医药领域的生物技术,作为台湾全力发展的重点科技。“农委会”为落实“行政院”《加强生物技术产业推动方案》,1996年优先执行了花卉种苗、动物用疫苗及生物农药三个推动计划。
1997年3月,台湾“国科会”委员会选定农业生物技术为台湾四个“国家型”科技计划之一。同年10月,成立台湾农业生物技术“国家型”专案计划规划工作小组。1998年1月,聘任该计划个案咨询委员会委员。1998年2月,台湾农业生物技术“国家型”计划的目标、规划重点提交“国科会”委员会审定通过,推动执行,课题申请通过率为45.2%。1998年7月,公布1999年度第一期三年的课题补助金额,共有42项课题列入该“国家型”计划。其主要研究目标是:(1)整合台湾农业生物技术产业研发既有人力、物力与技术资源,落实产业应用,使农业生物技术在台湾得以生根并茁壮发展;(2)加强本土性的具有产业发展潜力的农业生物技术产品,以提升台湾生物技术产品的国际竞争力;(3)建立台湾研发与应用体系,确保台湾农业生物技术产业的永续发展,尽快提升台湾的农业生物技术水平;(4)整合以产业发展为导向的尖端农业生物技术研究,把台湾建成为亚太地区农业生物技术产业研发与营运中心,促进台湾加入WTO后的农业发展。
该科技计划的重点研究领域是:(1)、花卉及观赏植物领域,(2)植物保护领域,(3)水产养殖领域,(4)动物用疫苗领域,(5)农产品保鲜利用领域,(6)农业环境保护领域,(7)保健及药用植物领域。
4、加快农业科技管理创新
“农委会”为加强农业技术发展规划及本会农业科技研究发展计划的执行、管制与运作,设立农业科技审议委员会,该委员会的任务是:农业科技研究发展方向规划的咨询,农业各产业技术发展政策、制度、法规、策略及重大方案审议之咨询,农业科研计划资源分配审议的咨询,农业科研计划成果检讨审议的咨询,其它农业科技发展事项的咨询。委员会下设农业、林业、渔业、畜牧及生物技术五个技术领域审议小组,各技审小组的任务是:对“农委会”个别产业技术发展规划及审议的咨询,“农委会”科研计划审查及管理考核咨询,“农委会”科研计划与业界合作事项协调及审议的咨询,“农委会”有关科研计划事项的咨询。
为加强农业科技研究发展计划执行绩效评估,促使农业科技研究经费有效运用,“农委会”2001年3月6日成立农业科技绩效评估委员会,该评委会的任务是:以农、林、渔、牧及生物技术等领域科技研究计划为对象,评估过去该领域的研究计划执行绩效;评估农、林、渔牧及生物技术等领域科技研究成果所建立的技术,对提升台湾地区农业产业竞争力的效益。评委会设委员23—25人,由“农委会”主任委员遴聘学养优异、经验丰富,对产业科技、经济充分了解的相关产、官、学、研界专家兼任。评委会在对各领域专业技术进行评估时,得视需要聘请该领域的相关专家若干位参与绩效评估。此外,还在台湾地区农业生物科技“国家型”计划中设立了咨询委员会,在台湾地区农业科技中程发展纲要各领域聘请评审委员会。
二、注重农业科技投入,扶持技术创新
从下表可以看出,台湾地区农业科研经费投入常年维持在较高的水平。
1996年度(1995年7月1日—1996年6月30日)台湾地区农业科研经费为21.135亿元新台币(下同),其中农业基础研究(含农艺学、园艺学、农业化学、畜牧兽医、森林及水土保持、渔业科学及农业工程)的经费投入为3.9450亿元新台币,其经费主要来源是“国科会”和“中研院”,共执行537个研究课题,参加研究人员1206人。同年度的农业应用研究与技术发展(含农作物科技、林业科技、渔业科技、畜牧科技、食品科技等)的经费投入为17.19亿元,执行197项整合性研究发展计划,参与研究人员5142人。
在研究成果方面,共有952篇研究、72本专著、934项技术报告发表,完成55项技术创新和923项技术服务,实现技术转移18项,取得专利权6项、著作权3项。从1996年度的农业应用研究与技术发展的经费投入结构看,应用研究占70%(12.172亿元),应用基础研究占3%(0.439亿元),商品化开发研究和技术发展占18%(3.077亿元),其他研究占9%(1.504亿元)。
1997年度台湾地区农业科技应用研究与技术发展经费投入为15.3857亿元。1998年度台湾地区农业科技应用研究与技术发展经费投入为16.6880亿元。从1998年度台湾地区农业科技各领域经费投入结构看:重点产业及资源保育利用研究发展的经费为10.94648亿元,农业生物技术领域经费2.12078亿元,食品加工科技经费投入为1.79738亿元,遥测技术及精准农业科技经费投入为0.44965亿元,农牧渔产业自动化科技经费投入为2.60亿元,其中重点产业领域内部经费投入结构为:作物育种及生产技术研究2.822亿元,农业生物遗传资源研究利用0.8亿元,动植物防检疫与病虫害防治研究1.25755亿元,渔业生产科技研究发展0.805亿元,畜牧生物科技研究发展1.46606亿元,农业废弃物利用及公害防治技术研究0.44431亿元,水土森林资源保育利用及水利科技研究0.95641亿元,农业经济、农产运销技术与农民辅导研究0.52亿元,农业科技人才培育、国际合作及计划管理0.6亿元,农业资导系统建立研究与利用1.07515亿元。
“农业生物科技国家型计划”经费,包括台湾地区“国科会”、“农委会”、“中研院”、“环保署”和财团法人台湾农业生物技术中心五部分的研发投入,预估1998至2001年度,总额达到8亿元新台币。各年度分别为0.2亿元、2.11亿元、2.6亿元和3.1亿元。
三、加强农业科技推广,促进技术成果转化
1、制定农业技术成果转化政策法规
主要包括《“行政院”加强生物技术产业推动方案》、《“农委会”农业科技计划产学合作实施要点》、《“农委会”科技计划已有成果拟进行产学合作加速商品化的项目一览表》、《“农委会”科学技术研究发展成果归属及运用办法》、《“农委会”主管计划研究成果技术转移执行要点》等法规。
《“行政院”加强生物技术产业推动方案》提出台湾地区生物技术发展策略是加强研究发展与其成果移转、扩散及应用,整合产、官、学、研的研究发展体系,成立“国家型”计划,畅通研究、发展、生产三者之间的渠道,以加强生物技术产业发展。其中与农业相关的主要内容有:修订生物性农药开发相关法令规范;推动农业生物技术国家型计划以花卉种苗、水产养殖、动物用疫苗、生物性农药、保鲜技术等方向为重点,并落实于产业发展;加强花卉新品种智能财产权保护,并纳入植物种苗法新品种命名及权利登记范围的花卉种类,加强花卉新品种权利保护,以提高育种研发意愿,推动花卉种苗产业发展。
“农委会”为提高农业科技研发绩效,鼓励民间产业界积极参与农业科技研究与开发应用,以加速落实研发成果于产业发展,于2001年4月3日制定了《农业科技计划产学合作实施要点》。“农委会”的经费支持主要用于人事费、研究设备费、包括杂支、材料、仪器设备维护等其它研究有关费用、管理费和必要的技术移转费用。
《“农委会”主管计划研究成果技术转移执行要点》提出,移转研究成果的技术或智能财产权给予厂商时,应以该成果作价取得价款。技术成果移转作价原则以“农委会”资助研究总经费乘下列百分比收取之:(1)参与开发的合作厂商收取5%,未参与开发的厂商收取10—15%。(2)技术成果最终使用者若为供个别农家使用则收取5%,供农企业使用则收取10—15%。
2、推动农业科技推广方面的研究
台湾地区各年度的农业科研课题均包括与农业技术推广和成果转化方面有关的研究课题。从2001年度台湾地区“农委会”主管科技计划研究重点内容看,与推广相关的研究主要有,在农业政策方面,设有《农产运销制度、法规、批发、零售、渠道与市场的规划及评估研究》在健全组织及人力资源,提升农业经验管理效益方面,设有《农民组织功能研究》、《农业推广体系研究》、《农村建设规划研究》、《农业人力资源研究》、《农民福利制度研究》、《农业金融结构研究》;在农业生物技术产业方面,设有《推动花卉种苗、生物性农药、动物用疫苗及水产养殖生物技术产业发展研究》;在农产运销电子化方面,设有《推
动产销与网络商城信息整合研究》、《农业自动化与电子化推动配合措施研究》、《农产运销自动化及电子化研究》等。
从1999年度台湾地区“农委会”主管农业科技计划实施结果看,安排与农业技术推广相关的研究课题主要有,《现有农业网站与农业推广网络系统评估》、《农业知识信息推广体系研究》、《农业推广远距离教学系统的规划》、《农业知识创新的传播研究》、《作物基因转移技术的开发应用研究》、《生物技术在植物病虫害诊断与防治上应用研究》、《生物性农药的生物技术应用开发研究》、《生物肥料的生物技术应用开发研究》、《应用生物技术加强花卉种苗产业发展研究》、《加强推动动物疫苗产业发展研究》、《农产品服务业自动化计划配合措施研究》、《加强食品工业技术及管理的辅导》、《灵芝和樟芝菌种发酵培养技术开发研究》。
【参考文献】
1996年、1997年、1998年“中华民国”科学技术年鉴,“行政院国家”科学委员会编印
“农委会”九十年度委外办理之科技计划研究重点、汇整单位及汇整人一览表
一、遥感技术的发展
遥感器不断拓宽的频谱范围,陆续推出的新型传感器,有效提高的分辨率,不但对遥感的观测尺度、分辨对地本领以及识别精细程度进行了提高,使得利用遥感器处理数据、提取信息的方法都产生了一个质的提高,把遥感技术的研究应用推向了一个崭新的高度。
不断提高的遥感探测分辨率,使对地物精细特点的探测也变成了可能。地物的特点具体包括:其一地物具有的几何特点,其二组成地物的物质结构与成分,其三演化地物的特点。根据高空间分辨率遥感、高光谱遥感与高时间分辨率遥感可以探测以上特点的精细度。
遥感数据的空间分辨率在近些年来正在迅速被提高,促使地物精细具有了空间特点,在遥感图像上看清地物的全部相关因素如大小、外形、分布空间、纹理构成、以及其它地物之间产生的空间关系等。地物识别中的地物空间特点在高空间分辨率遥感图像上逐渐占据了重要位置,而色调与统计特点在中低分辨率图像识别中曾经发挥的主要作用转变为次要或者辅助地位。不断兴起与发展的高光谱技术,推动遥感鉴别逐渐变成直接识别地物。高光谱遥感的重要特点是对元光谱进行获取与重建,进一步按照光谱特点对地物外形、组成地物以及具体成分直接进行识别。伴随着逐渐提高的光谱分辨率,在识别过程中地物的光谱特点逐渐占据了重要位置,工作方法从原来的分析图像转变为图谱联合,同时促使遥感逐步脱离看图识字时期,更加倾向于定量分析与理解地物波普。
二、遥感技术在地质灾害中应用的优势
(一)高精度获得数据。在高空中遥感技术能够探测较大的范围地区,并且宏观上获得这一地区范围的数据。按照不同的采集方法,也会产生不同的广度与精度。采集工作使用飞机能够获得10km左右的高度,使用陆地卫星能够获得910km左右的高度。当前TM卫星可以产生15米的影像空间分辨率;而SPOT卫星全色波段最高可产生2.5米的影像空间分辨率,多光谱波动为10米。
(二)更新数据时间很短。在同一地区范围利用遥感器探测可以反复周期的采集数据,进一步可以有效获得这一地区最新的各种自然现象的相关数据。按照不断变化的数据,可以动态监测这一地区的自然现象,对地面变化的事物动态反映。遥感平台的不同高度可以对各种周期重复观测,每天NOAA气象卫星可以两次收到同一地区的遥感数据,而每半个小时Meteosat则能够在同一地区获取图像。
(三)符合各种地面条件。地面条件不会对遥感技术造成限制,在一些沙漠、沼泽等恶劣条件的地区,可以采用遥感技术取代人类采集和探测相关的重要数据。另外,利用各种遥感器和波段,还能够通过遥感技术探测地物内部。例如,深层地面、水下层、冰层下存在的水体、沙漠下地物特点等。
三、遥感技术在地质灾害中的应用
(一)有效预防灾害。第一,在全区范围内利用遥感技术可以积极了解地质情况,找出容易出现地质灾害的范围。在遥感影像上比较常见的地质灾害都体现出了一些特点,联系这些特点,能够准确将地质灾害频发地区进行划分,进一步绘制地质灾害危险等级。应当在高级别地质灾害地区加强防范安全意识和监测强度,争取在每一个人身上都普及防范安全意识。第二,在容易发生地质灾害的地区利用遥感技术重点进行监测,做好预防和警报工作。发生地质灾害的因素是不断变化的地质体,而暴雨天气是造成地质变化的重要原因,当然也可能是发生大地震之后引发的次生灾害,一般体现出了突发性特征。传统的调查方法在暴雨发生时无法有效监测面积较大的易受灾地区,同时准确性与实时性都需要进一步提高。而通过遥感技术能够对变化的气候进行动态监测,及时提醒人们在容易发生地质灾害地区的人们尽快做好预防工作。此外,针对地质变化情况也可以利用遥感技术及时准确的发现,提前做好预防地质灾害的措施,进而降低损失。
(二)迅速组织救援。发生地质灾害时最为显著的特征便是突发性,一旦地质灾害出现,开展救援工作需要具备充分的资料。此外,发生灾害之后,救援人员很难勘测受灾地区。这时可以使用遥感技术勘测受灾地区具体情况,对灾害带来的破坏状况全面了解,为开展救援工作提供重要的参考资料。灾害发生之后救援工作一般非常紧迫,在救援工作中利用遥感技术的较短周期、较高精度等特点为其提供精准、迅速的灾区信息。通常情况下能够应用到的遥感技术包含:受灾地区、范围、破坏建筑的状况、毁坏交通的状况、气候改变的状况等。当前,具体是对比发生灾害之前遥感高精度信息影像和发生灾害之后的高精度信息影像,利用影像具有的特点提供重要根据。这些资料能够为报告灾害情况、评估灾害情况损失、救援措施等提供准确而迅速的参考根据。
(三)灾后重建。造成地区受灾严重的关键原因是缺乏科学合理的规划。发生地质灾害之后,需要对规划重新考虑。了解灾害发生地区的地质状况是科学进行规划的前提。由于发生地质灾害之后会出现不同程度的改变地质的现象,假如使用人工传统的勘测方法,对这些变化地质的情况需要更多的时间组织摸底调查工作,致使快速重建灾区陷入困境。通过遥感技术的应用,能够迅速对变化的受灾地区地质情况进行确定,或者对存在于规划中的失误及时纠正。联系监测评估遥感数据的结果,同时联系国家总体规划政策与地方贯彻落实的具体方案,为重建规划灾后地区提供重要的信息支撑。
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