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20世纪70年代以来，基因工程及杂交瘤技术的相继诞生，以及生物加工技术的发展，推动了传统生物技术跨入一个新时代——现代生物技术发展和应用时代。这个崭新的时代对发展中的中国提出了严峻挑战。
现代生物技术发展趋势
基因操作技术日新月异，不断完善；转基因植物和动物技术有重大突破；人类基因组研究促进了有重要价值新基因的分离、克隆以及开发应用；新技术、新方法通过商业渠道，出售专项技术或全套试剂，方兴未艾。全世界每年授予的1万多项专利技术中，有近1/3出自生物技术。
现代生物技术的基本特征是科学化、集约化、商品化、环保化和国际化，实现产业的社会、经济和生态效益三统一。生物技术的研究、开发及其产业化发展将会引起世界产业结构的重大变化。
一、技术的进一步完善与发展
1.基因操作技术。为了生物技术的自身发展，以及推动其产业化进程，基因操作技术在不断的完善与发展，其中包括基因合成、扩增技术、基因修饰技术、基因克隆技术、基因转移技术和蛋白质工程等；新型表达载体或体系的研究中，转基因植物和动物的相关技术有突破，动物乳腺反应器等新型的生物反应器在开发中；基因工程下游技术的发展，推动了技术集成和规模化生产；同时，作物育种和动植物品种改造相关联的分子标记技术进一步推广，以基因治疗为核心的生物治疗和诊断技术不断完善和发展。英国克隆绵羊的成功使动物“克隆”技术出现了始料不及的突破，甚至引起世界恐慌，如何应用体细胞核移植是当今世界各国不得不高度重视的重大问题。
2.基因组学技术。人类基因组计划是当代自然科学一项伟大的科学工程，进展甚速，2003年完成人体全基因组遗传图、物理图、转录图的制作以及全部序列(30亿碱基对)的测定。人体内总数约为8万～10万个的基因将全部定位，它们的分离、克隆以及结构与功能的研究全面展开。包括水稻基因组在内的模式生物基因组的研究也是该项计划的组成部分。与此相适应的是，在DNA重组技术的基础上进一步发展起基因组研究的系统技术(有人称之“基因组学技术”)，它融会了现代分子生物学、细胞生物学、分子遗传学以及数学、物理学、计算机科学、信息科学等学科的理论和方法。正在成长中的基因组学及其系统技术将对21世纪生物技术的发展起着积极推动作用。具有重要的生物学功能的新基因以及疾病相关基因的分离和克隆，可直接用于基因工程产品的生产、基因治疗或人类疾病发生机理的研究，并为创新药物研制提供基础。同时，以水稻基因组研究为核心发展起来的农作物重要性状相关基因的分离、克隆以及结构与功能的研究将对农作物育种以及整个农业生产带来革命性变化。
3.生物信息学技术。生物信息学是由生物学与数学、物理学、化学、计算机科学等诸多学科交叉发展而成的一门崭新的学科。其研究内容主要包括生物体遗传信息的“解读”，生物大分子(蛋白质、核酸、多糖等)的结构模拟和分子设计，以及基于蛋白质和核酸结构基础上的药物设计；与此同时，要进行生物信息的收集、贮存、管理，创建生物信息分析的新技术、新方法，并开展相应的应用研究。它不仅对认识生物起源、遗传、发育与进化的本质有科学意义，而且可为新基因的发现、为人类疾病的诊断和预防开辟全新的途径，为动植物的物种改良提供坚实的理论基础。
二、医药生物技术产业化进程突飞猛进
医药领域的生物技术的研究和开发一直处于领先地位，其产业化的进程甚快，已有近50种基因工程药物、疫苗和其他生物制剂产品投放市场。销售最好的是促红细胞生成素(EPO)、粒细胞集落刺激因子(G-CSF)、生长激素、胰岛素和溶栓药t-PA等基因工程产品，EPO、G-CSF等产品在美国的年销售额，每种可达十几亿美元以上。美国从事生物技术药物研究、开发及产业化的公司约1300家，其中较大的生物制药公司225家，工业投资达350亿美元；日本约有800家公司从事生物技术药物的研究与开发及产业化，已有14种产品投放市场。基因工程疫苗以乙肝病毒疫苗为主要产品，目前还注意发展针对艾滋病、肿瘤等治疗用疫苗；单克隆抗体是生物技术药物中数量最多的产品；基因治疗由遗传病转向以肿瘤、心血管病和艾滋病等重大疾病为重点。
国际上普遍把医药领域作为发展生物技术产业的突破口，这是由医药生物技术在创新性及其经济效益上的巨大潜力所决定的。发展基因工程药物、疫苗以及开创全新的基因疗法和诊断技术乃是主要方向，并且它是新药研究和创制的重要支柱技术。生物技术药物是一种高附加值产品，一个药物的年销售额就可能超过一个大型钢铁企业，所以，医药生物技术产业仍将是现代产业发展中最为活跃的领域，同时也是国际知识产权竞争的主要领域。21世纪，它将成为国民经济新的重要支柱。
三、农业生物技术市场大有进展，前景诱人
世界上进入田间试验的转基因植物已增至1500种，美国FDA相继通过了棉花、玉米、西红柿、马铃薯、大豆、南瓜等经生物技术改造的农作物品种安全性检查，并颁发商品化许可证。Calgene研制的可长期贮存的转基因西红柿已投放市场，美国和澳大利亚已批准抗虫转基因棉花进入大田推广应用。分别由Ecogen和Crop Genetics研制的几种生物杀虫剂早在1994年已获美国环境保护委员会批准。此外，农用生长激素、疫苗等产品开发也都取得可喜的成绩。生物技术在培育高产、优质、抗病虫、抗逆性能好的农作物、畜禽、鱼类新品种中显示出很大的潜力，其对未来农业发展至关重要。
鉴于世界性的粮食短缺，各国政府都已开始重点支持生物技术在农业中的应用。目前，国际水稻基因组图谱和拟南芥菜基因组图谱等研究已获得重大突破，以植物基因组图谱为基础的农作物重要性状基因的分离和克隆研究正在蓬勃兴起。基因转化已经在水稻、玉米、棉花、马铃薯、油菜、大豆和烟草等主要作物中获得了成功。许多重要生产性状，如抗病、抗虫、抗逆、产量、品质及采后保鲜等都得到了明显改善，大大提高了现代农业的技术含量和技术附加值。特别是分子标记辅助育种技术将会对21世纪农作物常规育种带来革命性的突破。生物技术在农业中的应用将作为21世纪农业发展的主要生长点。
四、生物技术为治理环境污染提供了新途径
在环境污染日趋严重的今天，世界各国已普遍接受“可持续发展”这个概念，并围绕它制定和实施本国的环境保护及其相关的产业政策。可持续发展要求在保持经济高速发展的同时，必须保护好人类赖以生存的环境。传统的污染防治技术和手段，已远远不能满足人类对生存环境的质量要求。生物技术是环境保护的理想和武器，在处理环境污染物方面具有高速度、高效率、低消耗、低成本、反应条件温和以及无二次污染等显著优点，应用生物技术治理环境污染，已受到各国政府的高度重视。21世纪，生物技术将成为环境保护的关键技术之一。
五、经济强国在生物技术发展领域竞争激烈
作为21世纪高新技术的核心，生物技术必将在最终解决人类粮食、健康和生存环境等重大问题上发挥独特的作用。世界各主要经济强国都把生物技术确定为21世纪经济和科技发展的关键技术。美国在生物技术研究与开发方面一直处于领先地位，但近年来欧洲和日本等发达国家对其霸主地位提出了挑战。部分发展中国家也十分重视生物技术的发展。
为加紧研究发展对策，美国国家科学和技术委员会从1992年起接连发表了题为《二十一世纪生物技术》、《二十一世纪生物技术：实现诺言》和《二十一世纪生物技术：新的方向》等发展战略报告和蓝皮书，指出生物技术在经历了第一次浪潮(医药和保健领域)后，在继续重视和推动第一次浪潮向纵深发展的基础上，迎来了第二次浪潮，即重点发展：(1)农业生物技术；(2)环境生物技术；(3)生物制造和生物处理工艺及能源研究；(4)海洋生物技术研究。为此，除继续重视医药生物技术外，政府将加大在农业、环保等其他领域的研究与开发力度，并在税收、经费、专利保护期等方面制定了特殊优惠政策，以加快生物技术的研究和发展。
欧洲和日本等国纷纷制定21世纪生物技术发展战略。日本虽然起步较晚，但发展迅速，不仅引起西欧诸国的恐慌，也造成美国的严重不安。欧盟为协调和促进各成员国生物技术的研究和开发，从整体上与美、日等发达国家抗衡，专门成立了生物技术委员会，把生物技术作为未来科技发展的重点。韩国声称要在所有高技术领域全面发展，计划21世纪争取进入世界十大科技先进国家之列。印度政府专门成立了生物技术部，全面协调生物技术的研究、开发与产业化。
中国现代生物技术的发展与对策
自20世纪70年代末80年代初开始、特别是在863计划把现代生物技术作为关键领域以来，我国政府高度重视这一技术的研究、开发和利用。十余年来，已经在农林牧渔、医药卫生等许多方面取得了令人瞩目的成就，并产生了显著的经济效益和社会效益。
一、我国生物技术产业化的成绩
两系法水稻杂交优势利用是我国的首创，取得了举世瞩目的成就。两系法品种间和亚种间杂交稻的累计示范试种面积已近1000万亩(截至1997年底)，一般增产10％～15％，为进一步大规模的推广应用创造了条件。
抗虫棉研究完成了五种抗虫基因的分离和克隆，获得了一批适用于我国长江流域和华北棉区大面积应用的转基因棉花株系，进入一定规模的试种示范；抗病小麦生物技术育种有所创新；农业重组微生物的应用，效果突出；转基因动物研究培育出来的生长激素转基因猪和转基因鲤鱼、鲫鱼新品种，正在中试开发。我国水稻基因组研究已取得突破性进展，在物理图谱方面居世界领先地位。
医药生物技术产品的研究、开发和产业化已初具规模。我国研制的哺乳动物细胞基因工程乙肝疫苗于1992年获国家批准投放市场，它已逐步替代传统的血源疫苗。几年来，我国城镇婴儿的乙肝带毒率有大幅度下降；包括我国创制的一类新药——重组人alb型干扰素在内，已有七种高技术药物先后经国家批准，投放市场，其中国家一类新药两种；G-CSF等十几种基因工程多肽药物正在临床Ⅰ、Ⅱ期试验；还有几十种产品处于中试开发或实验室阶段工作。B型血友病Ⅸ因子基因治疗在国际上属首例报导；应用疱疹病毒胸苷激酶基因治疗恶性脑胶质细胞瘤工作已完成临床Ⅰ期试验。
863计划实施十余年来，初具规模的我国生物技术产业，已开始对国民经济和社会发展产生影响。就其学术水平和开发水平，在亚洲地区名列前茅，而且，与发展中国家相比，也处于领先地位。然而，与发达国家相比，随着他们步伐的加快和投资量的加大，我国在整体研究和开发水平，尤其是产业化的程度上仍有相当大的差距。
我国发展生物技术产业，挑战、机遇并存。我们要在科学发展观指导下，坚持可持续发展战略，加快国家创新体系建设，促进科技成果的转化和推广，推动高新技术产业化进程。只要政策得当，措施得力，充分注意发挥我国的优势，我们是能够在面临巨大挑战和激烈竞争中，建立和发展自己的现代生物技术产业，为21世纪我国的经济振兴和社会发展起推动和促进作用。
二、经济和社会发展对现代生物技术的需求
发展生物技术对于解决我国13亿人口的吃饭和医疗保障问题，减轻环境压力具有十分重要的现实意义和深远的战略意义。
1.不断满足日益增长的粮食需要。
预计到2010年我国人口有可能超过14亿，根据人口增长趋势和当前的土地消耗率估计，到2010年我国人均拥有土地将少于0.07公顷。今后每年食物总供给与总需求的缺口大致为：粮食2200万～2500万吨，为保证人民基本生活水平逐年有所提高和满足我国人民对粮食的需求，从现在开始到2015年，我国粮食总产量每5年必须增加1000亿斤。如何大幅度提高粮食产量是我国农业生产面临的重要问题。
为满足我国日益增长的粮食需求，保持农业生产可持续发展，必须加大高科技投入。应用现代生物技术培育高产、优质、抗病虫和抗逆的农作物新品种，大幅度提高农作物产量和品质，提高常规育种的效率，逐步实现定向育种；设计和生产新一代高效、低毒、无污染，兼有防病杀虫功能的微生物农药，减少病、虫对农作物造成的危害，间接提高农作物产量，大大减轻环境污染。
2.有效控制人口，提高全民族健康素质。
我国虽然是发展中国家，但疾病病种却同时具有发展中国家和发达国家的特征，导致死亡率最高的是心脑血管病、恶性肿瘤、病毒性传染病等疾病。我国仅肝炎病毒带毒者就达2亿人。心脑血管疾病、肿瘤和糖尿病患者数千万人，以呆傻为主的遗传病患者3000万人；另外，过去已经控制的传染病如肺结核等的发病率呈回升趋势，性病和艾滋病的蔓延令人担忧；血液制品污染状况严重，已不能满足人民健康和国防的需要。它们严重影响我国人民自身健康和劳动能力，也是我国经济发展中的负担和障碍。与此同时，我国的人口压力越来越大，已成为制约国民经济发展的重要因素。因此，有效地控制人口增长，提高全民族的素质已成为关系国计民生的大事。
当前，随着国际竞争的日益加剧，我国传统医药行业亟待更新改造，如何设计和生产新一代具有我国自己知识产权的新药，已刻不容缓。生物技术产业的发展能大幅度减轻国家在卫生保健方面的负担，对提高人民的健康水平、增强我国医药市场的竞争能力和国民经济实力具有重要的推动作用。
3.大力治理污染，保护生存环境。
我国的环境污染问题十分突出。近年来，总体环境质量在下降，大气污染物如二氧化硫、飘尘等的排放量仍在上升，废水排放已超过400亿吨/年，工业固体废弃物6200万吨/年，其中100万吨直接排入河流。采用碱法造纸技术及滥用化学药品、特别是杀虫剂造成了大规模的水体和土壤污染，此外，有60亿吨未经处理的工业废弃物堆放在室外，占地数万公顷以上。总之，我国生态环境破坏严重，其治理和恢复已迫在眉睫。生物技术是解决环境污染如水污染(包括江河污染、工业废水污染、生活废水污染)、空气污染(包括石油、煤废气污染)和农用塑料造成的“白色”污染等诸多问题的有效手段之一。
三、我国生物技术产业化面临的挑战
开发一个生物技术新型药物，要经历一个较长的周期，且耗资巨大；即使是形成了产品，对其疗效和副作用仍有很大考验，存在着很大风险；在农业上，要真正培育出高产、优质和抗逆性能好、有推广价值的新品种，过程是很艰难的。在当前激烈的国际竞争中，我们面临的风险和挑战更多：
1.专利和知识产权的威胁。目前研制和开发的医药产品，有大部分是引进国外已有或正在开发的产品，属于仿制和拷贝之列，处理不当有可能发生国际纠纷；
2.基础研究整体力量薄弱，潜在的、拥有我国自己知识产权的候选产品数量少，制约着我国生物技术及其产品的开发，以及在国际上的竞争能力；
3.国内产品开发存在严重的分散状况，低水平重复的产品多，不能形成规模化生产；
4.下游工程技术和工艺的研究力量薄弱，产品开发能力低；
5.国家在实施对外开放政策的同时，目前尚缺乏在现有状况下如何保护我国民族生物技术产业成长的相应政策和措施。
综上所述，现代生物技术是典型的高新技术，其研究的最终目标是生产商业产品，即实现产业化。现代生物技术产业是技术密集型产业，需要高深专业知识，更需要善于市场开发；需要高的资金投入，还需要科学的经营管理。现代生物技术产业具有高风险、高回报的特点，要改变过去单一的国家投入机制，建立由中央、地方、企业、投资者共同参与的风险投资机制。为把握战略机遇期大力发展我国生物技术产业化，提出如下建议：
在定位于现有863计划的基础上，以大幅度提高我国生物技术领域整体研究水平和开发能力为目标，使我国生物技术总体水平到2010年跻身于发达国家行列，某些方面处于世界领先地位。在农业、医药和环保等重要应用领域，形成具有相当规模的新兴产业。
主要任务是重点开展：高产、优质、抗逆农作物分子育种；高效畜禽和水产养殖的分子技术；高效、无污染农业与环保用遗传工程微生物；新型药物和疫苗研究与开发；组织器官工程和基因治疗的研究与开发；重大疾病相关基因的分离和我国特有资源的开发利用；分子设计和生物信息技术等七项重大关键技术和成果转化项目的研究与开发，并在水稻等重要农作物杂种优势利用、农作物分子标记辅助育种、转基因植物、重大疾病相关基因研究、基因工程药物和疫苗开发、人造血液、基因治疗、中草药开发利用等方面形成我国优势。提高我国粮、棉、油的自给能力，初步满足我国日益增长的对粮食的需求，大幅度提高和改善人民的营养水准和健康保障水平，推动社会的全面进步。
我国发展生物技术产业，挑战、机遇并存。我们要在科学发展观指导下，坚持可持续发展战略，加快国家创新体系建设，促进科技成果的转化和推广，推动高新技术产业化进程。只要政策得当，措施得力，充分注意发挥我国的优势，我们是能够在面临巨大挑战和激烈竞争中，建立和发展自己的现代生物技术产业，为21世纪我国的经济振兴和社会发展起推动和促进作用。