微生物的研究方向精选(九篇)

第1篇：微生物的研究方向范文

据上海医药工业研究生院消息，2015年上海医药工业研究院考研专业目录及考试科目已，详情如下：

专业代码、名称及研究方向 部门代码、名称及联系电话 招生人数 考试科目 100701药物化学

1.抗感染药物研发

2. 抗肿瘤药物开发

3.心脑血管系统药物研发

4.中枢神经系统药物开发

5.内分泌系统药物研发

6.药物合成工艺及创新药物研究

7.半合成抗生素药物研发

8.降血糖药物研发

9.降血脂药物研发

10.药物晶体工程研究 001化学制药部 T：021-55514600

009上海市抗感染药物重点实验室 T：021-55514600

010化学制药新技术中心 T：021-55514600

006生物制药部 T：021-62479808

012张江分院 T：021-50795798 21 101 政治理论

201 英语

701药物化学专业基础综合一（有机化学及药物化学）或702药物化学专业基础综合二（有机化学及分析化学）

注：701、702任选一门

方向10为012部门招收；方向7为006部门招收；其他方向为001，009,010部门招收。 100702药剂学

1.透皮给药系统

2.靶向给药系统研究

3.缓控释给药系统研究

4. 新型注射给药系统研究

5.生物黏附性局部给药系统

6.药品包装材料质量研究

7.粘膜给药系统研究

8.药代动力学

9.药物新剂型

10.难溶性药物给药策略研究 003药物制剂国家工程研究中心 T：021-51320211 11 101政治理论

201英语

703药剂学专业基础综合（物理化学、分析化学及药剂学） 100703生药学

1.植物资源综合利用及天然产物化学

2.中药及天然药物研究与开发

3.创新中药研究及其产业化和重点重要品种二次开发

4.中药及复方的药效物质基础及天然产物创新药物研究 004中药研究部 T：021-62479808

012张江分院 T：021-50795798 4 101政治理论

201英语

704生药学专业基础综合（天然药化及分析化学）

注： 方向4为012部门招收；其他方向为004部门招收。 100704 药物分析学

1.药物分析研究

2.药物质量控制方法研究

3.药物质量标准

4.毒物分析 005分析测试中心 T：021-62479808 5 101政治理论

201英语

705药物分析学专业基础综合（有机化学及分析化学） 100705微生物与生化药学

1.微生物新药的筛选及开发研究

2.微生物菌种的传统选育与基因工程改造技术

3.生物转化的工艺研究

4.多肽药物的工艺开发研究

5.细菌抗药机制研究

6.发酵废弃物处理及环保微生物开发研究

7.基因重组蛋白质药物的工艺研究 006生物制药部 T：021-62479808

012张江分院 T：021-50795798 9 101政治理论

201英语

706微生物与生化药学专业基础综合（生物化学及微生物学） 100706药理学

1.生殖毒理学

2.中药药理

3.神经药理

4.肿瘤药理

5.药物毒理学

6.分子药理

7.药物代谢动力学研究

8.免疫药理

9.消化药理

10.社会管理药学

11.临床药学 007药理评价研究中心 T：021-55514600

008国家（上海）新药安全评价研究中心 T：021-50800333

012中国医药工业信息中心 T：021-62897078

015临床药学研究中心 T：021-54234291-409 13 101政治理论

201英语

707药理学专业基础综合一（药理学、生物化学、毒理学）或708药理学专业基础综合二（药理学，管理学原理，药事法规）

注：方向1.5为008部门招收；方向10为011部门招收；方向11为015部门招收；其他方向为007部门招收。报考方向10的考生需要选择708，报考其他方向的考生需要选择707 081703 生物化工

1．生化反应工艺与工程

2．生化产物分离工艺与工程 006生物制药部 T：021-62479808 2 101政治理论

201英语

第2篇：微生物的研究方向范文

【摘要】：随着基因药物、药用辅料、新装置和新的给药技术的发展，脂质体、微球、微囊、纳米球、抗体等作为局部或全身性药物的载体进行肺部给药日益受到重视。

【关键词】：脂质体、微球、微囊、纳米球、抗体

1脂质体脂质体是磷脂质分子在水溶液中排列成封闭式多双分层小球状新型药物载体， 也称类脂小球或人工细胞。脂质体由于对各种化合物的高负荷能力而作为潜在的药物或基因的载体具有多个方面优点被广泛用于肺部给药，包括增溶，缓释，细胞及细胞内定位，减低毒性和促进吸收。[1-5]一些研究结果表明脂质体应用于肺部给药是安全的、有效的，Juliano and Mc Cullough [6]研究包裹在脂质体内的阿糖胞苷，其半衰期是原来的12倍，景恒翠等人[7]制备的穿心莲内酯脂质体在肺部有良好的靶向性。影响脂质体肺靶向给药的因素，粒子大小和表面电荷，直径4-7 μm的大粒子沉积在大气道，直径1-3μm的小粒子沉积在小气道和肺内，通常不带电的中性脂质体比携带正、负电荷的脂质体容易分布在肺内，然而中性脂质体具有非零的Z -电位的离子强度，吸收阴离子或阳离子，导致轻微的负或正的Z -电位[9]。宋金春等人[8]研究的肺靶向羟基喜树碱阳离子脂质体的制备也为肺部肿瘤化疗提供了一个良好的制剂方案。脂质体在感染治疗中的应用，治疗肺部感染所造成的各种病原体是一项艰巨的任务，这是因为药物溶解度（大多数用于治疗肺部感染的药物是疏水性），毒性药物（不溶性药物沉积在肺部造成毒性），以及肺局部化（针对特定领域的肺癌）问题，利用脂质体作为药物载体的克服这些问题。若干项研究进行了测试的安全性和有效性利用脂质体作为药物缓释剂或药物载体[10]。Chimote and Banerjee 研究制备抗结核药利福平，异烟肼和乙胺丁醇的脂质体。肺癌是常见的原发性和转移性恶性疾病。主要是由于诊断晚，肺肿瘤治疗方法一般是减少手术。全身化疗，吸入治疗肺恶性肿瘤已在最近几年的开展研究。巨噬细胞靶向药物和治疗肺动脉高压的肺脂质体靶向药物也引起许多专家的研究。在过去的20年中，脂质体已被应用在肺部给药。在这一领域的研究具有优势，脂质体为载体，第一个和最重要的原因是他们的化学相似的肺表面活性剂。其他包括能够溶解难溶性药物的能力，提供持续释放能力，促进肺泡巨噬细胞，并避免局部刺激肺组织的优点。缺点是其形成稳定骨架的寿命和其雾化后的稳定性。

2微球微球是一种由天然和合成多聚体组成的，粒子大小< 200 μm的球形离子，微球属于基质型骨架微粒，可以包载一种或多种药物，并具有靶向作用的特点。静脉注射的微球，在体内的分布首先取决于微球粒径的大小。通常小于7μm的微球被肝脾中的巨噬细胞摄取；大于7μm-15μm时则被肺部的最小毛细血管床以机械滤过的方式截留。Makino等制备聚苯乙烯微球，研究影响巨噬细胞吞噬摄取能力的微球的大小和表面特性的因素，研究结果显示聚苯乙烯微球比羧基微球更有效的被肺泡巨噬细胞吞噬和摄取。赵志娟、丁红等人对肺靶向阿霉素微球的体外释放度的测定方法的建立，为抗肿瘤治疗提供了良好的研究基础。微球作为载体应用于多种疾病的治疗，首先，抗肿瘤药物，顺铂、卡铂、多西紫杉醇的微球的制备被广泛研究，这些研究结果表明这些药物的微球制剂在肺部拥有理想的浓度，能达到有效的靶向作用。同时还有大量的研究集中在肺部吸入药和抗结核药的微球制备。

3纳米粒纳米粒是在200-300nm范围大小的固态胶体微粒。目前，纳米给药系统多应用于肺癌的治疗，该类型的纳米粒子在研究癌症的治疗应用包括聚合物纳米微粒、胶束、蛋白质纳米粒子、陶瓷纳米粒子、纳米病毒和金属纳米粒，这些功能性纳米微粒提供一个不被血清蛋白粘附的稳定表面，特别时亲水聚合物，可降低网状内皮系统的清除。明胶纳米粒子是基于人血清蛋白的纳米粒子，因此这类粒子适合作为药物载体用于人呼吸道上皮细胞的基因治疗，但是多烷基聚合物的纳米粒子对呼吸道上皮细胞有细胞毒性，它的的毒性主要依赖于烷基链的长度，短链比长链毒性大。纳米气溶胶具有可生物降解的核心，能有效地分布在肺部基因中，带有负电荷的纳米气溶胶比其他带有正电荷的纳米粒子低毒，因为它能表现出与细胞凋亡中产生的潜在负电荷的细胞膜减少的接触。蛋白质纳米粒子用于肺癌的基因治疗，在包载胰岛素形成的纳米粒子对控制血糖也有显著的优势，可延长降糖作用达20-48h。蛋白质纳米粒子还可以封装降钙素，能有效降低豚鼠血钙浓度长达24h。

4.微囊微囊是基于非离子表面活性剂的单层和多层囊泡，是药物载体的一种。一项研究显示在肺癌小鼠治疗中直径为3.72μm的卡铂微囊能提高治疗效果和减少副作用[11]。还有研究结果证实顺铂微囊拥有显著的抗肺部肿瘤次生长活性，比单独应用顺铂毒性低。在抗结核药物方面，直径8 -- 15 μm的利福平微囊，经大鼠口服后65%的药物肺部在肺部。

结论：

脂质体、微球、微囊、纳米球、抗体等微载体给药系统在肺靶向给药起着重要作用，载体能向肺部提供持续的药物，延长给药时间，减少给药剂量，提高患者的依从性和减少高毒性药物的不良反应。最近，生物活性分子例如载体表面结合的抗体提供了肺部靶向给药的一个良好的平台。然而，研究清楚的证明了受体在肺部高表达，还需要证实这样的受体不仅在肺部，在肺的细支气管和肺泡也有其靶向作用。我们应进一步研究长期应用的安全性，对每一个微载体的毒理学和毒代动力学的研究和这些药物的临床应用的研究。肺靶向给药系统的载体研究前景广阔。

参考文献

第3篇：微生物的研究方向范文

本文介绍了微波技术在毛纺行业应用的意义，描述了微波干燥技术在纺织领域尤其是在毛纺行业中应用的国内外研究现状，同时总结了目前微波干燥技术在毛纺行业的应用研究的不足，为微波烘干技术在毛纺行业推广，指导毛纺企业合理利用微波干燥技术，提供思路。

关键词：微波干燥；毛纺；影响；推广

微波是指频率为300 MHz～300 GHz的电磁波，具有一般电磁波的共性，主要应用于通信、雷达导航、广播等领域。工业常用的微波频率分布在915MHz和2450MHz两个中心频率段。微波加热速度快，没有热量损失和织物污染问题。微波具有热效应和非热效应，内外同时加热，可使织物在短时间内达到内外同热的效果。因此，微波技术是纺织加工领域一个新的研究方向。

1 微波技术在毛纺行业应用的意义

在毛纺行业，每年有大量的羊毛纤维羊毛衫需要染色、后整理，涉及大量的烘干生产工序。当前主要还是在沿用传统电热风干加热烘干方法生产，不仅存在着巨大的能量浪费，同时还由于传统加热方法耗时长、加热效率低、加热不均等，大大延长了毛纺织品的加工出货时间，导致企业在瞬息万变的市场竞争中处在被动地位。一种效率高、低能耗的新型微波加热烘干技术逐渐应用在纺织行业，采用高效节能微波干燥方法既节能、省时、环保，又符合当前低碳节能环保经济和社会发展的要求，也有利于企业提高生产效率，取得市场竞争的主动权，是解决传统加热干燥方法存在的固有问题的有效途径。虽然目前微波干燥技术已经开始应用于纺织品前处理、染色、后整理等去水烘干领域，但由于微波烘干对羊毛纤维性能的破坏及色泽影响，所以至今在毛纺行业内没有推广应用。因此将微波技术应用到羊毛织物的染整加工中，将大大缩短羊毛织物染整加工时间，提高生产效率，降低生产成本，同时减少污水排放，实现节水节能。

2 微波干燥技术在纺织领域的研究进展

微波干燥技术的应用和理论研究出现于上世纪60年代，在近几十年又得到了进一步的发展。微波加热处理技术是一种节能高效的热能技术，微波处理纺织材料正是微波技术与纺织领域相结合而开辟出来的新领域。尽管微波处理技术发展较早，但是关于微波对纤维作用的研究，大多数国家主要从事其应用方面的研究。例如：上世纪70年代美国学者Simth-RB，Minaee-B[1]曾做过微波对纱线的热作用的论述；Murugan R[2]等人于2007年发表的文章Study on the possibility of reduction in dyeing time using microwave oven Dyeing Technique中讲到微波在纺织染整加工中的应用及机理的研究；Armandb[3]等人在Microwave drying of FR cotton fabrics中做了纯棉织物的微波干燥研究，而关于微波与纤维相互作用的微观机理方面的研究少有报道，因而目前仍然没有一套完备理论对微波与含水纤维素纤维的相互作用进行描述，对于微波处理后的纤维素纤维结构与性能的研究也未见系统的文献报道。

我国微波干燥技术研究起步较晚，与国外相比有一定的差距，但也取得了许多研究成果。2006年东北大学的杜春林[4]做了“织物真空微波干燥的实验”研究，对微波干燥技术做了详尽的阐述和实际应用说明，却没有涉及到微波对织物的影响的研究。东华大学的赵雪[5]等人做了“微波在纺织染整加工中的机理研究”，对微波在纺织印染领域中的应用研究进行了综述，并具体对微波在调整纤维结构、纤维接枝改性、染色、后整理等方面应用的机理进行了重点评述。2010年，方营[6]系统地阐述了微波在现代纺织工业中的应用，包括在纺织品前处理、染色、印花、后整理中的应用，并对微波技术在其他方面的应用及发展前景进行展望，也只是就微波在纺织领域的应用进行了综述。童孟良[7]利用微波干燥亚麻纱管的工艺，探讨了微波处理时间、微波功率对亚麻纱管脱水率的影响，还对工业微波干燥机的干燥能力进行了考察，并将试验结果与传统烘箱干燥后的亚麻纱色差和强度进行了比较。结果表明：利用微波处理干燥亚麻纱管是可行的，与传统烘箱干燥对比，微波干燥所得亚麻纱的色差小，强度高。苏州大学邹利云[8]对微波处理后的真丝结构及其性能进行了研究。结果表明：经过微波处理之后，桑蚕丝的强力会减小，其断裂伸长在微波短时间处理后会有上升，随后由于受到强力的影响，伸长又有所下降；柞蚕丝由于其强力总体上呈上升趋势，再加上湿热收缩，所以其断裂伸长亦是上升的。微波处理之后，桑蚕丝的急弹性和弹性变形在总体上是上升的，而柞蚕丝的急弹性和弹性变形在总体上呈下降的趋势，但短时间处理后弹性是上升的。在微波短时间处理后，柞蚕丝、桑蚕丝都会产生结晶化的趋向，而长时间微波处理后，会使得纤维的结晶化趋向遭到破坏。微波处理3min后，桑蚕丝的链段取向度提高。

3 微波干燥技术在毛纺行业的应用研究

纺织品的加热和干燥多采用热风、蒸汽、电热等方法，能量均通过传导或对流传递到纺织品内部。而微波处理可直接作用在纺织材料内部，并且水分吸收微波的能力为常规纺织材料的数百倍。

微波干燥技术在毛纺行业中，如羊毛，用普通的加热方法，热量渗透到绝缘体内部比较困难，能效低，羊毛纤维容易变黄；同时，由于毛条容易缠结，致使羊毛损伤，长度变短。而用微波加热，能有效地克服上述缺点，加热迅速均匀，能效高，不容易出现局部过热泛黄现象，毛条光泽好。由于羊毛纤维能充分伸展，相互缠结少，能有效地减少因毛条长度缩短而造成的经济损失。精梳时落毛也少，减少浪费。再如蚕茧微波干燥，丝胶的溶解率增加，生丝洁净好，解舒有提高的倾向。此外，棉花进仓以前，用频率915MHz的微波处理到60℃维持1.5min～2min，既可起到干燥的作用，又可将虫子全部杀死，毛织物也常用微波消毒、杀菌。

2009年，赵雪[9]等人讨论了微波辐射对不同含湿量羊毛织物断裂强力、撕破强力、结晶度、白度、表面微观结构的影响，结果表明：不同含湿量羊毛织物经过微波处理后断裂强力和撕破强力总的变化趋势都是在短时间内先提高，然后经过微波长时间辐射后再下降，常态织物断裂强力的变化总体呈上升趋势。干态织物和常态织物在微波辐射60 min后结晶度增加。湿态织物在微波辐射5 min后结晶度提高，但在辐射60 min后结晶度相对于原样呈下降趋势。微波处理20 min后白度明显下降，织物开始泛黄，湿态织物的泛黄随微波辐射时间的增加比干态织物和常态织物严重。微波辐射120 min后，干态织物的表面微观结构相对于原样基本没有改变，但常态和湿态羊毛织物的表面微观结构有所改变，羊毛鳞片出现裂痕。

2010年，赵雪[10]等人又讨论了微波技术处理羊毛后对其染色性能及表观得色量的影响，研究了处理后羊毛织物的染色动力学。结果表明：采用微波对羊毛织物进行预处理可以提高兰纳素活性染料和派拉丁1：1金属络合染料对羊毛染色的表观得色量、上染率、固着率和总固着率，并且随着微波预处理时间的增加，羊毛染色织物表观得色量总的趋势也逐渐提高。微波处理羊毛的最佳条件为功率400 W，时间3分钟。羊毛织物经微波处理后，初染速率有所提高，达到染色平衡时织物的表观得色量也有所提高。微波处理可以明显提高羊毛织物的染色性能。

以上国内外文献表明，微波干燥技术逐渐应用在纺织行业，但对于羊毛方面的应用研究尚处在起步阶段，尤其是微波对羊毛纤维的作用机理还有待于进一步研究。为使微波干燥技术更好地为纺织行业，尤其是毛纺织行业服务，有必要将微波技术对羊毛纤维的结构与性能的影响进行研究，得到高效节能微波加热干燥处理的最佳试验参数，从而为微波处理技术的实际应用提供理论基础，指导生产，在毛纺行业推广应用 。

4 结论

羊毛纤维及其制品作为一种高档纺织品，具有弹性、柔韧性、较好的吸湿性能和保暖性能，市场需求量大，产品种类丰富，在纺织行业中占有重要地位，其生产加工过程中需要大量的烘干干燥处理，因此将高效节能微波加热干燥技术广泛应用到毛纺织加工企业中，将大大缩短毛纺织品的加工出货时间，提高企业生产效率，降低生产成本，同时减少污水排放，实现节水节能。

根据上文中所述微波干燥技术在毛纺行业的应用研究现状可以发现，目前相关方面的研究还存在以下不足：

微波对毛纤维的作用机理的研究还不够深入；

微波技术在毛纤维、纱线和织物等烘干过程的最佳试验参数还未有进一步研究；

微波烘干技术对羊毛纤维的结构与性能的影响有一些研究，但不够深入和完善，而且对其他毛类纤维诸如兔毛、骆驼绒等纤维的研究几乎没有；

除了毛纤维外，微波烘干技术对毛纱和毛织物结构与性能的影响方面的研究也还不够完善。

由此可见，微波干燥技术在毛纺行业的应用方面的研究还比较缺乏，希望本文能为相关研究者提供一个研究思路。目前微波干燥技术在我国毛纺行业中并未得到广泛应用，希望本文能为微波干燥技术在毛纺行业的推广应用起到一定的作用。同时，笔者相信，微波干燥技术应用于毛纺行业的干燥过程是未来的发展趋势，随着微波干燥技术的发展与应用，毛纺行业也能随之提高效率、降低成本，真正实现高效、节能、环保的目的。

参考文献：

[1]Simth-RB，Minaee-B.Microwave heating of yarn[J].Journal of Microwave Power，1976，11（2）：189-190.

[2]Murugan R ，Senthilkumar M ，Ramachandran T.Study on the possibility of reduction in dyeing time using microwave oven Dyeing Technique[J].IE（I）Journal—TX ，2007，287（2）：23-27.

[3]Armandb，Peppermanjr，Sidneyl，etal.Microwave drying of FR cotton .

fabrics[J].Textile Chemist and Colorist，1977，9（7）：137-139.

[4]杜春林.织物真空微波干燥的实验研究[C].辽宁：东北大学.2006.

[5]赵雪，何瑾馨，展义臻.微波在纺织染整加工中的机理研究[J].现代纺织技术，2009 （3）：73-76.

[6]方营.微波技术在现代纺织工业中的应用[J].山东纺织科技，2010（1）：45-47.

[7]童盂良.微波干燥在亚麻纺织工业的应用[J].化纤与纺织技术，2006（1）：21-23.

[8]邹利云，陈宇岳，盛家镛，等.微波辐照后的真丝纤维结构及其性能研究[J].丝绸，2001 （4）：8-10.

[9]赵雪，何瑾馨，展义臻.微波辐照后的羊毛织物结构及性能研究[J].印染助剂，2009 ， 26（11）：35-38.

第4篇：微生物的研究方向范文

【摘要】 微波萃取技术是一种新型高效分离技术，也是中药现代化的关键技术之一。文章简要介绍了微波萃取技术的基本原理、特点及其在中药有效成分提取中的应用。在此基础上，提出了今后微波萃取技术的主要研究方向。

【关键词】 微波萃取； 中药有效成分； 研究方向

微波萃取技术是利用微波的热效应对样品及其有机溶剂进行加热，从而将目标组分从样品基体中分离出来的一种新型高效分离技术。与传统萃取技术相比，微波萃取技术具有许多独特的优点，被誉为“绿色萃取技术”，并已成为实现中药现代化的主要关键技术之一。本文简要介绍了微波萃取技术的基本原理、特点及其在中药有效成分提取中的应用。在此基础上，提出了今后微波萃取技术的主要研究方向。

1 微波萃取技术的基本原理

微波萃取主要是利用微波强烈的热效应，但微波加热方式不同于传统的加热方式。在传统的加热方式中，容器壁大多由热的不良导体制成，热由器壁传导至溶液内部需要一定的时间；此外，液体表面气化而引起的对流传热将形成自内而外的温度梯度，因而仅一小部分液体与外界温度相当。而微波加热是一个内部加热过程，它不同于普通的外加热方式将热量由外向内传递，而是同时直接作用于内部和外部的介质分子，使整个物料被同时加热，即为“体加热”过程，从而可克服传统的传导式加热方式所存在的温度上升较慢的缺陷。

微波萃取离不开合适的溶剂，因此微波萃取可作为溶剂提取的辅助措施。溶剂提取法是根据中草药中各种成分在溶剂中的溶解性能差异，选用对有效成分溶解度大，而对无效成分溶解度小的溶剂，将有效成分从药材组织内提取出来。采用微波协助提取，可以使溶剂提取过程更为有效。

当被提取物和溶剂共处于快速振动的微波电磁场中时，目标组分的分子在高频电磁波的作用下，以每秒数十亿次的高速振动产生热能，使分子本身获得巨大的能量而得以挣脱周围环境的束缚。当环境存在一定的浓度差时，即可在非常短的时间内实现分子自内向外的迁移，这就是微波可在短时间内达到提取目的的原因。

微波萃取的机理可从以下3个方面来分析：①微波辐射过程是高频电磁波穿透萃取介质到达物料内部的微管束和腺胞系统的过程。由于吸收了微波能，细胞内部的温度将迅速上升，从而使细胞内部的压力超过细胞壁膨胀所能承受的能力，结果细胞破裂，其内的有效成分自由流出，并在较低的温度下溶解于萃取介质中。通过进一步的过滤和分离，即可获得所需的萃取物。②微波所产生的电磁场可加速被萃取组分的分子由固体内部向固液界面扩散的速率。例如，以水作溶剂时，在微波场的作用下，水分子由高速转动状态转变为激发态，这是一种高能量的不稳定状态。此时水分子或者汽化以加强萃取组分的驱动力，或者释放出自身多余的能量回到基态，所释放出的能量将传递给其他物质的分子，以加速其热运动，从而缩短萃取组分的分子由固体内部扩散至固液界面的时间，结果使萃取速率提高数倍，并能降低萃取温度，最大限度地保证萃取物的质量。③由于微波的频率与分子转动的频率相关连，因此微波能是一种由离子迁移和偶极子转动而引起分子运动的非离子化辐射能，当它作用于分子时，可促进分子的转动运动，若分子具有一定的极性，即可在微波场的作用下产生瞬时极化，并以24.5亿次/s的速度作极性变换运动，从而产生键的振动、撕裂和粒子间的摩擦和碰撞，并迅速生成大量的热能，促使细胞破裂，使细胞液溢出并扩散至溶剂中。在微波萃取中，吸收微波能力的差异可使基体物质的某些区域或萃取体系中的某些组分被选择性加热，从而使被萃取物质从基体或体系中分离，进入到具有较小介电常数、微波吸收能力相对较差的萃取溶剂中。

综上所述，微波能是一种能量形式，它在传输过程中可对许多由极性分子组成的物质产生作用，并使其中的极性分子产生瞬时极化，并迅速生成大量的热能，导致细胞破裂，其中的细胞液溢出并扩散至溶剂中。从原理上说，传统的溶剂提取法如浸渍法、渗漉法、回流提取法、连续回流提取法等均可加入微波进行辅助提取，从而成为高效的提取方法。

2 微波萃取的特点

微波具有波动性、高频性、热特性和非热特性四大特点，这决定了微波萃取具有以下特点。

2.1 试剂用量少、节能、污染小。

2.2 加热均匀，且热效率较高。传统热萃取是以热传导、热辐射等方式自外向内传递热量，而微波萃取是一种“体加热”过程，即内外同时加热，因而加热均匀，热效率较高。微波萃取时没有高温热源，因而可消除温度梯度，且加热速度快，物料的受热时间短，因而有利于热敏性物质的萃取。

2.3 微波萃取不存在热惯性，因而过程易于控制。

2.4 微波萃取无需干燥等预处理，简化了工艺，减少了投资。

2.5 微波萃取的处理批量较大，萃取效率高、省时。与传统的溶剂提取法相比，可节省50％～90％的时间。

2.6 微波萃取的选择性较好。由于微波可对萃取物质中的不同组分进行选择性加热，因而可使目标组分与基体直接分离开来，从而可提高萃取效率和产品纯度。

2.7 微波萃取的结果不受物质含水量的影响，回收率较高。

基于以上特点，微波萃取常被誉为“绿色提取工艺”。

当然，微波萃取也存在一定的局限性。例如，微波萃取仅适用于热稳定性物质的提取，对于热敏性物质，微波加热可能使其变性或失活。又如，微波萃取要求药材具有良好的吸水性，否则细胞难以吸收足够的微波能而将自身击破，产物也就难以释放出来。再如，微波萃取过程中细胞因受热而破裂，一些不希望得到的组分也会溶解于溶剂中，从而使微波萃取的选择性显著降低。

3 微波萃取技术在中药有效成分提取中的应用

3.1 黄酮类物质的提取

黄酮类成分具有降压、降血脂和抑制血小板聚集等功能，在大部分中药中均存在。黄酮类化合物的传统提取方法主要有水煎煮法、浸提法或索氏提取法，但费时费力且收率较低。微波萃取在黄酮类物质的提取上具有良好的效果，在提取过程中具有反应高效性和强选择性等特点。刘忠英等［1］采用常压回流微波提取法提取刺五加叶中的总黄酮，结果表明提取率可达48.2 mg/g，远高于索氏提取法的34.7 mg/g，而提取时间却由索氏提取法的8h缩短至14 min。刘志勇等［2］采用微波提取法萃取荆芥中的总黄酮，结果表明提取时间可由常规法的2 h缩短至20 min，且提取液中的总黄酮含量可由常规法的0.71％提高至1.11％。周谨等［3］以水为溶剂来提取银杏黄酮，考察了微波功率、微波作用时间、溶剂用量及水浴浸提时间等因素对黄酮提取率的影响，结果表明微波水提法的黄酮平均提取率为60.5%，比常规法高出40％，而提取时间为1 h，比常规法缩短了50%。

3.2 生物碱的提取

生物碱是生物体内一类含氮有机物的总称，多数生物碱具有较复杂的含氮杂环结构和特殊而显著的生理作用，是中草药中的重要成分之一。刘覃等［4］利用微波萃取技术从龙葵中提取总生物碱，结果表明提取时间可由回流提取法的6 h缩短至8 min，产率则由8.40μg/g增加至10.77 μg/g。范志刚等［5］利用微波萃取技术从麻黄中提取麻黄碱，结果表明提取率可由常规煎煮法的0.183％提高至0.485％。查圣华等［6］利用微波萃取技术从千层塔中提取石杉碱甲和石杉碱乙，结果表明提取时间可由传统回流提取法的2 h缩短至90 s，而石杉碱甲和石杉碱乙的回收率分别达到94.3%和93.6%，比传统回流提取法高出10％以上。

3.3 苷类物质的提取微波对某些化合物具有一定的降解作用，且在短时间内可使药材中的酶灭活，因而用于提取苷类等成分时具有更突出的优点。郭振库等［7］研究了黄芩中的黄芩苷微波提取工艺，并与超声提取法进行了对比，结果表明微波提取法具有提取时间短、工艺稳定等特点，提取率可达13.12%。黎海彬［8］对微波辅助水提取罗汉果皂苷的工艺进行了研究，结果表明该工艺的罗汉果皂苷平均提取率可达70.5％，比常规水提法高出45％，且提取时间可缩短50%。龚盛昭等［9］利用微波萃取技术提取黄芪皂苷，结果表明提取时间可由直接加热法的3 h缩短至8 min，而皂苷产率则由1.65％增加至2.42％。

3.4 萜类和挥发油的提取萜类化合物是一类具有广泛生物活性的天然药物有效成分，植物中的挥发油大多富含单萜和倍半萜类化合物。挥发油的沸点较低，传统提取工艺具有提取温度高、提取时间长、易破坏有效成分的缺陷，致提取收率低。而微波提取可瞬间产生高温，具有提取时间短、提取效率高等优点。成玉怀等［10］利用微波萃取技术提取红景天叶中的挥发油，结果表明提取时间可由传统提取法的5 h缩短至20 min，而挥发油含量则由0.15％提高至0.40％。鲁建江等［11］利用微波萃取技术从佩兰中提取挥发油，结果表明提取时间可由传统提取法的5 h缩短至20 min，而挥发油的含量则由1.830%提高至2.106%。陈宏伟等［12］利用微波萃取技术从荆芥叶中提取挥发油，结果表明提取时间可由传统法的5 h缩短至20 min，而挥发油含量则由0.89%提高至1.10%。朱晓薇等［13］利用微波萃取技术从丹参中提取丹参酮IIA，结果表明提取率为1.815 mg/g，与传统提取法的1.808 mg/g相当，但提取时间则由传统提取法的7.6 h缩短至30 min。Hao J Y等［14］利用微波萃取技术从黄花蒿中提取青蒿素，结果表明提取率可达92.1%，提取时间可由索氏提取法的几个小时缩短至12 min。

3.5 多糖类物质的提取

中药多糖是一类具有显著生物活性的生物大分子物质，许多多糖具有抗肿瘤、增强免疫力、抗衰老和抗病毒等作用，因而受到国内外研究者的重视。与常规提取法相比，微波萃取法在选择性与提取时间上都表现出无可比拟的优越性。王莉等［15］对黄芪多糖的微波萃取工艺进行了研究，结果表明提取时间仅为常规法的1/12，提取的多糖含量为6.55%。王莉等［16］还利用微波萃取技术从天花粉中提取天花粉多糖，结果表明提取时间仅为常规法的1/12，而多糖收率则由常规法的0.840 9％提高至18.301 2％。刘红等［17］利用微波萃取技术提取山楂多糖，结果表明提取率可由传统提取法的10.05％提高至16.07％，而提取时间则由3 h缩短至20 min。付志红等［18］利用微波萃取技术提取车前子多糖，并与水提法和超声提取法进行了对比，结果表明提取时间分别为65 s、1 h和30 min，而提取率则分别为1.867％，1.243％，1.764％，可见微波萃取法的提取时间最短，提取率最高。

3.6 其他物质的提取目前，微波萃取技术还用于中药中的其他物质如色素、蒽醌类、有机酸等物质的提取。黎彧等［19］利用微波萃取技术从紫荆花中提取色素，结果表明提取时间可由溶剂浸提法的24 h缩短至30 s，而提取率则从90.2％提高至92.1％。王巧娥等［20］利用微波萃取技术提取甘草中的甘草酸，并与超声提取法、室温冷浸提取法和索氏提取法进行了对比，结果表明微波萃取54 min与室温冷浸44.3h、索氏提取4h的甘草酸得率相当。郝守祝等［21］以正交试验筛选出的较佳微波萃取方案为实验组，与常规煎煮法及95％乙醇回流提取法进行对比，结果表明微波萃取法对大黄游离蒽醌的提取效率要明显优于常规煎煮法，而与95％乙醇回流提取法的相同，但提取时间由回流提取法的2 h缩短为20 min。

4 今后的主要研究方向

微波萃取技术是提取中药有效成分的有效手段，已成为实现中药现代化的关键技术之一。从中药现代化的角度，今后的研究方向主要应集中于以下两点。

4.1 加强微波萃取的基础理论研究虽然许多研究者对微波萃取植物组织中的天然产物的机理进行了大量的研究，但由于基体物质和被萃取物质的复杂性，在萃取机理方面仍有许多工作要做。今后应特别注重微波作用下的传质机理研究，并建立描述微波萃取过程的热力学和动力学模型，这对微波萃取设备的开发和过程的优化设计是至关重要的。此外，迄今为止，有关微波萃取技术用于提高中药有效成分的含量或收率以及缩短提取时间方面的报道很多，但有关微波对中药有效成分的药理作用和药物疗效影响的研究则少有报道，这方面尚有许多工作要做。

4.2 微波萃取过程的工程化研究有关微波萃取技术提取中药有效成分的报道很多，但大多数微波萃取过程还停留于实验室小样品的提取及分析，所用设备较为简陋，许多甚至还在使用家用微波炉，因而不能提供工业化生产所需的基础数据。今后应加强微波萃取过程的放大研究及其配套设备的开发，以推动微波萃取过程的工程化。

可以预见，随着研究的不断深入，微波萃取技术一定能为中药现代化作出更大的贡献。

【参考文献】

［1］刘忠英，晏国全，卜凤泉，等. 中药刺五加叶中有效成分的几种微波辅助提取方法研究［J］. 分析化学研究简报，2005，4(4)：531.

［2］刘志勇，王 莉，鲁建江，等. 荆芥中总黄酮的微波萃取及含量测定［J］. 武汉植物学研究，2002，20(3)：243.

［3］周 谨，闰小燕，贺高红，等. 微波提取银杏黄酮苷的方法研究［J］. 天然产物研究与开发，2002， 14(1)：42.

［4］刘 覃，陈晓青，蒋新宇，等. 微波辅助提取龙葵中总生物碱的研究［J］. 天然产物研究与开发，2005，17(1)：65.

［5］范志刚，张玉萍，孙 燕，等. 微波技术对麻黄中麻黄碱浸出量影响［J］. 中成药，2000，22(7)：520.

［6］查圣华，李秀男，孙海虹，等. 从千层塔中微波协助提取石杉碱甲和石杉碱乙［J］. 中国生物工程杂志，2004，24(11)：87.

［7］郭振库，金钦汉，范国强，等. 黄芩中黄芩苷微波提取的实验研究［J］. 中草药，2001，32(11)：985.

［8］黎海彬，李 琳，胡松青，等. 微波辅助提取罗汉果皂甙的研究［J］. 食品科学，2003，24(2)：92.

［9］龚盛昭，杨卓如，曾海宇. 微波提取黄芪皂苷的工艺研究［J］. 中成药，2005，27(8)： 889.

第5篇：微生物的研究方向范文

Abstract： The position of microbial in surface water biosphere material circulation and energy flow is irreplaceable and vital， also plays a very important role in the lake ecosystem， and is one of the main reasons of characterization eutrophication. This paper discusses that intending to apply 16S rDNA-based PCR-DGGE technology into the study of microbial diversity in water， thus preventing and controlling eutrophication.

关键词： 微生物多样性；变性梯度凝胶电泳（DGGE）；16S rDNA

Key words： microbial diversity；denaturing gradient gel electrophoresis （DGGE）；16S rDNA

中图分类号：Q938.8 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）19-0305-02

1 湖泊水体系微生物生态学

1.1 湖泊水体系微生物多样性 ①藻类，常见的藻类约56个属138个种，包括：硅藻、裸藻、金藻、甲藻、小球藻属，栅列藻属，以及蓝细菌等。②细菌，在被研究水体中BOD符合负荷值比较低、维持好氧状态的富营养话水体中，常见的优势菌群有芽孢杆菌属、假单胞菌属、产甲烷菌属、光和细菌属、硫酸盐还原菌等。③原生动物及微型后生动物，富营养化水体中常见固着型纤毛虫、鞭虫、甲壳类、摇蚊幼虫等。

1.2 湖泊水体系微生物间的相互关系 位于食物链中的各种生物与其生存环境间通过一系列的能量和物质的转移与循环保持着相互依存的稳定关系，即生态平衡。但当湖泊水体系中大量累积N、P等营养元素时，生态系统的平衡就被破坏，主要表现为藻类通过大量繁殖，数量明显增多，进而导致水体透明度下降和臭阈值增加。经过反复试验验证，向湖泊水体系中投加复合细菌能与原有水体中微生物形成共生增殖关系，从而使藻类优势种群无法形成，起到了强化水体生物自净能力，恢复湖泊生态平衡的作用。

2 微生物多样性分析的常用方法

2.1 水体微生物多样性的传统研究方法 水体微生物多样性的传统研究方法是先将被检测水体样品中的微生物进行分离培养，经过纯培养后获得纯菌株，再研究纯菌株的特征及细胞性质，最后总结特性。但由于微生物形态简单，个体较小，仅依靠外观形态观察无法获得太多信息，且自然界中大多数微生物无法依靠纯培养分离，也不能精确鉴定分离物，进而揭示分离物间的系统发育关系。

2.2 分子生物学技术 应用分子生物学技术研究水体微生物生态学，能够在一定程度上避免微生物多样性丢失及种群构成变化等问题的发生，有利于被研究水体微生物中新的菌株、新菌种的发现，进一步提高对环境微生物多样性的认知水平。

3 应用PCR-DGGE技术进行水体微生物多样性检测的原理、步骤和主要优缺点

3.1 应用PCR-DGGE技术进行水体微生物多样性检测的原理 本论文拟采用基于凝胶中不同DN段电泳迁移率差异的变性梯度凝胶电泳DGGE技术分离被研究水体系微生物的DNA。

如图1将尿素和甲酰胺等DNA变性剂添加到聚丙烯酰胺凝胶中，使溶液呈现线性的变性剂浓度梯度变化。在电泳过程中水体微生物的DNA双链分子在变性凝胶中逐步进行解链，形成解链区域，此接连区域的形成增大了DNA分子的迁移阻力。当到达一定变性剂浓度，水体微生物的DNA分子在变性凝胶中的解链程度恰好合适，DNA分子所受到的迁移阻力与周围电场力互相平衡时，DNA分子便停留在该变性浓度的聚丙烯酰胺凝胶中。DNA双链分子由于碱基排列顺序不一样解链区域及解链行为也不相同，导致虽然处于同种变性凝胶电泳环境中，其迁移行为也不一致，因此可以在其周围电场作用下得到分离。

为了提高被研究水体样品中微生物多样性的检验精确度和检出率，能够更好的反映被检测水体微生物的实际情况，彻底分离DN段，在PCR扩增过程时将GC发夹结构添加到正向引物的5'端，使其在PCR过程中，通过扩增连接到目的DNA双链分子片段的一端上[1]，使其在含有变性剂的电泳凝胶中难以完全解链而形成DNA单链。由于单链DNA在DGGE凝胶中的电泳行为完全取决于DNA的分子大小，而与DNA的碱基排列顺序无关，因此DGGE电泳无法将其完全分离。因此，可以说只要将检测过程中的电泳条件设置合适且其满足条件足够细致，哪怕仅有一个碱基区别的DN段也可以被区分。

应用PCR-DGGE技术在水体微生物多样性研究中具有以下优点：检测极限低；检测速度快；检测费用低；结果有较强的客观性；能够针对多个样品及多种微生物进行同时检测；可以结合其他检测方法提高检测质量。

3.2 PCR-DGGE技术分析微生物多样性的主要实施步骤：①环境样品微生物DNA的提取；②环境样品微生物DNA的纯化；③Touch-down PCR[2]；④GC发夹；⑤染色和测序。

3.3 PCR-DGGE技术分析研究水体系微生物多样性的局限性 如同任何检测分析技术一样，PCR-DGGE技术分析微生物多样性也存在一定的局限性，其局限性主要表现在如下几个方面：①存在DN段检测的最理想长度一般在200～500bp之间，所以能够提供的生物系统发育信息具有局限性[3]。②在湖泊水体系微生物多样性检测中，由于被研究水体样品中个别种类的微生物16S rDNA在复制时的异质性问题及异源核酸双链分子的检出影响，会导致检测结果偏离真实值略高。③DN段扩增后的PCR产物由于受到具有不同序列的DNA共迁移问题的影响，DGGE电泳图谱中可能出现同一条带中含有不同种类的微生物，这将导致对湖泊水体环境微生物的多样性估计偏低。同时受到电泳条件的影响，也不能保证具有序列差异的DN段完全分离。④无法还原被研究水体中微生物在生活环境中的真实图景，也无法提供微生物数量、群落新陈代谢活性和基因水平等研究信息，需要进一步结合微电极测量或荧光原位杂交等其他技术方法对被研究水体系中的微生物进行更详尽地群落的复杂性分析。⑤DGGE凝胶电泳技术虽然可以检测到占有超过全部研究水体系的整个群落微生物数量1%的优势菌群的存在，但仍无法将被研究水体样品中环境微生物群落的复杂性完整地体现出来。对于以上技术方法中存在的检测缺陷，可以从改善PCR扩增及DGGE电泳条件着手；同时将与其他传统的技术检测方法与DGGE电泳技术进行有机的结合、相互补充，这样将被研究水体系微生物群落的代谢、数量、结构和功能等情况的动态变化更贴近实际地反映出来，并进一步将原位生理等环境中微生物的多样性信息进行表达，从而不断提高分析微生物生态学的研究水平。

4 总结

本文拟使用PCR-DGGE分子生物技术分析研究水体微生物群落多样性，使用该方法的研究较少目前仍然没有明确出一种具体的、行之有效的方法来对微生物群落多样性研究进行实验，实验的后续性研究拟从传统培养方法上对各种菌体进行更全面的研究，进而将分子生物技术在水体微生物群落多样性上建立起一套快捷、可靠的分析方法，在对水体微生物处理以及富营养化水体的治理研究中起到相应的作用。

参考文献：

[1]曾薇，杨庆，张树军等.采用FISH、DGGE和Cloning对短程脱氮系统中硝化菌群的比较分析[J].环境科学学报，2006，26（5）.

第6篇：微生物的研究方向范文

关键词：地方新建 本科院校 产学研 模式

中图分类号：F127；G71

文献标识码：A

文章编号：1004-4914（2016）10-220-02

一、关于地方新建本科院校产学研合作育人的认识

产学研合作是现代高等教育发展的大趋势，符合高等教育内外部关系规律。基于不同的合作利益相关者立场，就会对产学研合作的主体、内容、方式、内涵和功能等有不同的理解和认知。从高校的角度讲，产学研合作是为了获得教育资源，将科技成果转化成现实生产力，满足人的社会化需求，为人才培养搭建平台，形成教育与社会的良性互动，根本目的在于提升人才培养质量。但是，长期以来，人们较多的是从科技与经济的角度来定位和审视产学研合作，注重科技成果的转化，关注经济效用，较少从人才培养的角度来衡量产学研合作的育人功效和办学行为，这就偏离了大学培养人才这一根本使命和办学目标。因此，促进产学研各方的教育资源深度合作和共享，并探索出不同类型高校适合的产学研合作培养人才的模式，实现产学研各方的合作价值，既出人才，又出成果，是当前产学研合作的关键问题。

地方新建本科院校作为我国高教体系的重要组成部分，已经成为我国高等教育阵营的主力军，是建设创新型国家的重要人才培养基地。但由于地方新建本科院校处于地方，大多存在地缘、信息资源、经费、办学条件等方面的劣势，这就要求地方新建本科院校必须在开放办学思想的指导下，在积极进行内部挖掘的同时，注重向外部借力发展。河西学院位于甘肃省河西走廊中部的部级历史文化名城――张掖市，是兰州至乌鲁木齐近2000公里范围内唯一一所多科性普通本科院校，全校上下同心协力，克服地域偏僻、经济欠发达、人才难留、经费短缺等诸多困难，发扬“追求卓越、自强不息”的学校精神，不断改革创新，在加强应用型大学建设方面取得了良好成绩，尤其是在校内产学研合作方面具有典型性，是一个较好的案例。

二、河西学院校内产学研合作育人模式概况

河西学院以甘肃凯源生物技术开发中心和甘肃省微藻工程技术研究中心为依托，培育和打造校内产学研示范基地。近年来，示范基地坚持“科学研究、产业发展、服务社会、人才培养”多元化发展方向，先后承担了各类研究项目20余项，获得项目资金2000多万元，授权专利38项，获得省、市科技进步、技术发明等科技奖励25项。科技成果转化应用支撑着微藻科技产业发展，科技产业取得经济效益，又为科学研究提供经费支持。形成科研与产业互为条件、相互支撑、协调发展的局面。同时，学校组织相关专业教师参与到示范基地的科技项目研究和产业开发工作中，促进了“双师型”教师队伍的锻炼培养。示范基地与学校农业生物技术学院合作，开展产学研合作教育试点工作，开设“沙产业――微藻理论与实践”选修课，发挥科技产业在应用型人才培养中的作用，安排生物工程、农学、种子工程、市场营销等相关专业学生到甘肃凯源生物技术开发中心养殖基地、生产车间及销售市场进行实习实训；发挥甘肃省微藻工程中心实验室的作用，向学生开放实验室，吸收学生参与教师承担的科研项目，指导学生完成所承担的校内创新研究项目，为学生参与科研活动搭建了平台。坚持科研、产业与教学相互促进，形成了“高校科技产业+工程技术研究中心+教学院系”的应用型人才培养模式。

1.甘肃凯源生物技术开发中心概况。甘肃凯源生物技术开发中心是河西学院依托教师科技成果转化而创办的科技产业。中心在钱学森先生“多采光、少用水、新技术、高效益”沙产业思想指导下，结合河西地方自然条件特色，发展沙产业，以藻类研究开发为突破口，建成螺旋藻养殖及系列产品开发生产基地，研发的新产品被评为甘肃省优秀新技术新产品，产品行销省内外。经过十多年的发展，中心已成为甘肃省高新技术企业；人社部批准设立的博士后科研工作站；国家知识产权局确定的第一批国家知识产权优势企业；实现了科技开发、生产加工、产品销售、人才培养一体化，为学校和地方经济发展做出了一定贡献，取得了较好的学术效益、经济效益和社会效益。

2.甘肃省微藻工程技术研究中心概况。甘肃省微藻工程技术研究中心是甘肃省政府依托河西学院设立的、由甘肃凯源生物技术开发中心承担组建的省级微藻工程技术研究机构。下设微藻藻种优选培育研究室、微藻生产技术与产品制备研究室、微藻功能分析与产品检测研究室、微藻生物质能开发研究室、微藻生态与生物技术研究室。旨在建成集研究与开发、技术推广、人才培养、产品销售为一体的综合性微藻研发平台；探索科研机构、高等学校和企业结合的有效形式和新的运行机制，促进科技成果转化，提高科技成果的工程化、商品化水平，解决科技成果转化中在工艺、装备、测试、标准及产品质量等方面的薄弱环节；培育扶持企业诞生成长，在微藻领域起到示范、辐射作用，带动微藻行业发展；形成微藻系列产品研究开发能力，努力实现技术规范与产品标准化，促进甘肃微藻产业的发展。是甘肃省技术创新体系的重要组成部分，也是学校工程技术研究基地、应用型本科教育教学实训实践基地和服务社会的基地。

第7篇：微生物的研究方向范文

“富素”引导人类营养健康新革命

――访农业生物地球化学这一新边缘学科的开拓者、学术带头人王将克教授

俗语曰：人生七十古来稀，眼前已过古稀之年的王将克教授是这样向记者表述的：由于强烈的事业心和对自己所从事的研究项目的浓厚兴趣；为了实现他研究的“富素”（即富含微营养元素的农产品和食品）为人类健康造福的梦想，他退而不休，继续坚持在科研的第一线，开创其新的边缘学科农业生物地球化学和“富素”产品，下面我们重点采访王教授的学术活动就不难看出他提出的新边缘学科和多年学术研究的连贯性，他的研究工作，大体可分成四个时期:

王将克教授各时期的学术活动

上世纪七十年代

1、教学方面：主要从事动物学基础与动物地理学、古脊椎动物学和普通古生物学教学。

2、科研方面：对我国大熊猫化石和现生种、两广第四纪洞穴堆积哺乳动物化石、珠江三角洲全新世堆积物发现的象、鳄鱼动物遗骸、广州南越王墓出土动植物遗骸等的研究，均有较深造诣，其成果和论文都分别发表在《动物学报》、《古脊椎动物学报》、《古生物学报》、《西汉南越王墓志》（上下卷）等部级刊物，其研究成果和文献都被广泛应用和收藏。

广东三水盆地及近邻盆地早第三纪鲤科鱼化石和关于骨（骨票）类起源问题的研究也做了大量工作。三水盆地早第三纪鱼化石系1974年王教授在广东三水河口等地“红层”含油页岩地层采集的，经研究鉴定全是鲤科鱼化石，其生存环境属陆相淡水湖盆，通过进一步研究提出，鲤科鱼类起源于早第三纪劳亚古陆的见解，当时媒体纷纷报道这个重要发现，媒体包括：《广州日报》、《光明日报》、《文汇报》、《人民画报》、《广东画报》。该成果在中国科学院古脊椎动物研究所创始人杨钟健院士（已故）的推荐下，在《中国古生物志》专册（总号第160册，新丙种第22号，1981年）出版，杨老还为该专著撰写序言。说明当时在三水盆地发现早第三纪鱼化石的意义重大。

上世纪八十年代至九十年代初

教学方面：1、除负责、完成本科生教学外，主要培养我国首届氨基酸生物地球化学研究生。

科研方面：从事地质体中生物物质成分蛋白质氨基酸残留物，氨基酸测年和演化等研究，发表有关氨基酸方面的论文二十多篇，如氨基酸外消旋及其应用，（1986年《百科知识》第12期）；氨基酸测年法及其在考古学和古人类研究中的应用，（1986年《史前考古》第1、2期合订本）；化石中氨基酸对映体气相色谱分析，（1987年《实验技术与管理》第2期）；广西一些第四纪洞穴堆积中化石的氨基酸地质年龄，（1989年《人类学学报》8卷第2期）；化学化石―对传统化石概念的补充，（1989年《地质论评》第3期）；从氨基酸分子的手性探讨生命起源，（1989年《天地生综合研究进展》中国科学技术出版社）；“安徽和县猿人地点中化石氨基酸生物地球化学”，（1989年《地质科学》第3期）；“手性（―）毛细管柱对化石氨基酸对映体分离”，（1987年《分析化学》第15期）等。主持、撰写有关地质体氨基酸方面的专著两部：《氨基酸地质年代学》（1986年.海洋出版社出版）和《氨基酸生物地球化学》（1990年.科学出版社出版）。《氨基酸生物地球化学》还荣获中国科学院出版基金资助，该书被列为中国参加世界第30届国际地质大会系列专著之一，该书的出版填补了我国自然科学领域的空白；《氨基酸地质年代学》的出版，是我国第一部建立地质体氨基酸测年的专著，曾受到我国地学界同行的高度评价。

2、发起成立全国性氨基酸专委会：向全国同行发起成立和召开“全国氨基酸生物地球化学专委会暨第一届全国学术研讨会”（1991年在中山大学召开，王教授为大会主持人和学术报告人）。

上世纪九十年代

主要从事生物地球化学及有关方面研究：1、撰写生物地球化学系统论著：1994年王教授等撰写一份长达万字的《关于在我国开展生物地球化学研究的总体设想》，向院士们征求意见，后来杨遵仪教授（图1）、刘东生教授（图2）等四院士复函并撰写一份推荐书，鼓励支持这个研究计划，使王教授等深受鼓舞。通过四年的努力，一部长达85万字的生物地球化学系统论著终于问世，该专著填补我国自然科学学科领域的空白（图3），该书曾荣获国内10位院士和20位教授、博士生导师的联名推荐，作为我国高等学校本科和研究生教学用书。生物地球化学是一门广泛覆盖地球科学、环境科学和生命科学的基础理论学科。该书的出版为我国进一步开展相关学科的研究做出重要贡献。杨遵仪院士在该书序言中指出：“任何一项科学研究，尤其是重大的研究项目，其成功与否，取决于学术带头人的作用。我和王将克同志的工作联系已达30多年，对他的情况比较了解，他是一位意志坚定、事业心强、勤奋好学、办事认真和以身作则的教师，他曾是主持过多项重大研究的科研骨干。王将克的所有这些研究成果和论著曾先后得到了中国科学院院士杨钟健、涂光炽、刘东生、郝诒纯、吴汝康、蒲蛰龙、叶良俊、王鸿祯和贾兰波等诸先生的支持和赞扬。”

用。我和王将克同志的工作联系已达30多年，对他的情况比较了解，他是一位意志坚定、事业心强、勤奋好学、办事认真和以身作则的教师，他曾是主持过多项重大研究的科研骨干。王将克的所有这些研究成果和论著曾先后得到了中国科学院院士杨钟健、涂光炽、刘东生、郝诒纯、吴汝康、蒲蛰龙、叶良俊、王鸿祯和贾兰波等诸先生的支持和赞扬。”

2、开展珠江三角洲地区（典型点）的环境生物地球化学项目研究。

3、十多篇，主要有：《生物地球化学及其研究方向》（1994年《中山大学学报》自然科学版第33期（增刊））和《关于生命起源研究的问题及其主攻方向的探讨》（1995年《地球科学进展》第2期)等。1997年，“农业生物地球化学新兴边缘学科”，论文在粤台高科技现代农业研究会宣读，获与会专家教授和领导的好评。当晚主持研讨会的台北大学生物化学系的丁一倪教授等五位专家与王教授专门就农业生物地球化学问题开座谈会，高度评价王教授关于农业生物地球化学的学术思想，认为台湾的农业发达，主要是应用基因工程培育良种提高产量，但没有提高农产品的微营养元素含量；应用农业生物地球化学提高农产品的微营养元素含量对满足人体健康需求意义重大。

4、召开“关于发展现代农业新科技路线研讨会”：1998年底，由广东老教授协会举办，在中山大学召开“发展现代农业新科技路线生地化营养工程研讨会”（图4）。王教授为本次会议的主题报告人（图5），卢瑞华省长在百忙中到会（图6），并给予充分肯定，与会代表深受鼓舞，会议取得圆满成功，代表纷纷发言，反映很好。广州日报、羊城晚报、南方日报和中山大学校报分别作了报道。

5、原创性“富素”新产品开发研制和申请专利：1999年，由于⒄瓜执┮敌驴萍悸废哐刑只开得很成功，受到领导、专家、教授和院士的充分肯定后，集中全力进行新产品开发、试验研制，提出应用生物地球化学营养工程生物转化技术的科学方法，研制了富含生物源有机态微营养元素豆类食品及系列产品，经过两年的奋斗和无数次的试验，成功研制了“富素”（即富铁、富锌、富硒、富铬等）豆粉系列产品，并及时总结其研究成果，申请国家专利。

本世纪初（2000年）至现在

1、召开富含有机态微量元素豆类新食品系列产品鉴定会：2000年底，在广州迎宾馆召开富含有机态微量元素豆类新食品系列产品成果鉴定会。由王教授在会上作研究成果鉴定报告（图7）。评审专家鉴定委员会由中国食品工业协会组织主持（图8），我国著名营养学家于若木教授为该评审委员会名誉主任委员。鉴定委员会一致认为：“该项目选题正确，符合国家农业现代化政策，符合我国食品工业发展‘天然、营养、卫生、方便’的要求，并能够以市场为导向，适应食品工业生产的需求，为缺乏营养素人群提供了有机态的微量元素补充剂，对确保人体缺乏微营养元素的平衡具有重大意义”；经鉴定委员会评审和权威机构查新检索结果，“认为该项目研究成果及其产品具有较高的科技水平，填补了国内空白，在国际上也属领先水平，建议尽快扩大种试，完善产品技术标准，尽早将这一技术产业化，以满足市场需求。”

2、申请美国专利：2001年，对上述富含有机态微量元素新食品研究成果申请美国发明专利。

3、“富素”项目特准立项：2001年9月，中国食品工业协会对王教授提出的《富含有机态微营养元素豆粉》中试扩产项目特准予立项，复函认为本项目是具有高科技含量的可持续发展项目，希望技术提供方与生产企业紧密配合，积极做好项目的实施工作，保证产品的技术含量与质量，以取得良好的经济效益和社会效益，为促进食品工业发展及提高国民身体素质起到积极的作用。

4、院士、专家教授联名推荐书：2002年8月王将克教授曾向省政府领导和院士递交一份关于本项目的研究成果汇报，并获8位中科院院士和广东省四位营养学和食品学权威教授的支持和鼓励，他们于2002年10月在百忙中为本研究项目撰写推荐书。前广东省委书记李长春和主管科技的李鸿忠副省长也对项目作了支持、批示。

5、创建生物地球化学营养工程研究所：2002年底王教授的研究项目从中山大学移师韶关学院英东生物工程学院，创立生物地球化学营养工程研究所（图9）。近几年来，他率领研究所科研人员，克服种种困难，做了大量原创性、开拓性工作。

6、参加红三角经济发展研讨会：由广东老教授协会名誉会长黄焕秋教授给霍英东先生提议，由广东老教授协会牵头，召开红三角经济发展研讨会，霍先生立即应允，于2003年4月9～10日，霍英东先生和何铭思先生亲临广州市南沙经济技术开发区召开经济发展研讨会（图10）。专家们一致指出，当前要抓准突破口：以韶关学院英东生物工程学院为基地，加速组建生物地球化学营养工程研究中心，催生科、产、贸一体化的富素有机食品系列，使之成为“红三角”富创造力的尖端品牌。

7、筹备《生物地球化学与富含有机态微量元素新食品全国首届研讨会》：经过积极筹备，由韶关学院、中国食品工业协会、广东老教授协会等联合举办，于2003年11月在韶关学院召开了“全国首届农业生物地球化学与富含有机态微量元素新食品研讨会”。王教授在会上作主题报告（图11），我国全国最高科技奖得主、中国科学院资深院士刘东生教授在百忙之中亲临指导并作重要讲话（图12）。中国科学院资深院士杨遵仪教授送来录音发言贺词，我国著名营养学家于若木教授寄来贺信和题词。本次大会开得十分成功（有关大会盛况在2003年11月18日《人民日报》及2003年第6期《微量元素与健康研究》杂志中有详细报道）。

会后，于若木教授、杨遵仪院士和刘东生院士三人联名向总理写了推荐书信：“希望中央以远见卓识突破樊篱，采取‘特事特批特办’的革新措施，高度关注十多年来各国科学界倡导的‘第二次世界农业革命’这一时代课题，在实施食品革命、拯救人类健康这一世界难题上，扶持一个既显示中国科研原创力、更具有国际竞争力，可又因缺乏必要的奖金，频临流产，急待转化为产业的创新项目，基于‘生物地球化学营养工程’而开发出来的‘富素有机食品系列’（富含有机态微量元素的新食品系列），促使其早日从潜在生产力转化为现实生产力。我们以绝对负责的态度申明：这一项目如能开发、投产、确能体现‘以人为本’的理念，确是增进人类健康、造福子孙万代的伟业”。温总理见后很是重视，当即交代有关部门予以重视、支持。

8、申请广东省科技厅科技计划项目基金：2003年荣获广东省科技计划项目基金资助，研究课题选择面向粤北资源丰富的烟草和银杏叶。

9、申请全球人类健康14个重大挑战基金：2004年初王教授联合中山大学、华南农业大学和中国食品工业协会，共同申请美国首富比尔・盖茨基金会发起的“全球人类健康14个重大挑战”基金―其中第9个项目即提高主食农产品的微营养元素。王教授的研究项目就是应用其生物转化技术提高农产品微量元素的，与上述申请项目不谋而合，说明其研究内容，方向与当今国际接轨。

10、建立“富素”绿色农产品开发生产基地：2003-2006年在粤北始兴建立富素绿色农产品开发生产基地，应用生物地球化学营养工程生物转化技术，利用生物必需的或有益的矿物元素开展富素烟草试验研究、富硒绿茶和始兴、南雄富素银杏叶茶新资源研究。

首先，王教授通过两年时间在始兴马市进行了“微矿物元素育烟苗”和“烟草生长发育过程叶面喷施不同浓度矿物元素比较试验”。最后得出了评估意见：使用微矿物元素可显著提高烟叶的质量，上等烟比例提高，下等烟比例减少，对增加农民收入、落实三农政策意义重大。为此，始兴县领导非常重视并积极扶持该项研究，决定在2006年扩大中试500亩（图13），已获得了巨大的成功，现已计划在2007年扩大中试面积达5000亩，试验准备工作已就绪。

韶关学院科研处、始兴县领导、烟草公司也大力支持，韶关市委组织部人才基金拨款资助中试部分费用，现在该所已把“富素烟草”中试试验列为2007年研究工作重点。

同时，在始兴县胆源林场进行“富素”银杏叶新资源研究开发。主要是针对银杏叶中的几种既是人体必需又是银杏叶本身含量低的微量元素（如硒、锌、铬、钴等）进行开发。利用人体必需的矿物元素，有的放矢地优化银杏叶，提高其含量水平。新开发的“富素银杏叶”新资源，将成为研制新一代富素银杏叶系列产品的原料。

11、应邀赴港参加“渔农业科技促进协会”两年一度的盛宴：2005年底，王教授带着得力助手邱晓武到香港参加渔农业科技促进协会两年一度的晚宴（图14），会上王教授展示了他们潜心研究的三个新产品“富素银杏叶茶”、“富硒绿茶”和“富硒菜心”，并在会上发言，引起与会代表们的极大兴趣，同时也在该会会刊上发表文章，并被聘为该会顾问。

12、研发富硒灵芝：富硒灵芝的开发，近年来在韶关市经贸局的支持帮助下，到新丰县灵芝场考察，应用生物转化技术，利用微矿物元素对灵芝进行试验，初试结果效果良好，当地领导十分重视这个项目的研究，进一步的研究计划已落实。

13、2006年6月，广东老教授协会针对“富素”项目研究撰写一份长达5页的报告―“关于实施农业科技新路线、发展生物地球化学营养工程的建议”，要求政府给予支持，正待主管农业的李容根副省长批复。

结语：

记者对上述王教授的学术活动归纳如下几点：

1、如上所述，王教授学术活动的特点是专攻边缘学科，选择课题主要是针对学科的交叉点，如早期由现代生物学转古生物学；由化石到生物物质成分，由地质体蛋白质氨基酸残留物扩大到生物地球化学―农业生物地球化学―生物地球化学营养工程生物转化技术，专攻本世纪农产品微量元素含量不足问题。

2、研究成果的原始性，从八位院士们对他的推荐书中都提到这一点：他们研究工作扎实、循序渐进，坚持多年的基础理论研究（已主编出版三部有关论著）；提出农业生物地球化学新学科和发展该学科而又有别于“基因工程”的“生物地球化学营养工程”；应用该工程开发“富含生物源有机态微量元素豆类食品及其系列产品”（成果已通过部级有关部门鉴定）；申请六项国家专利和一项美国专利，最终成功地研制出系列新产品。整个过程创立“理论―成果―专利―产品”研究开发一条龙的新体系。这是我国自然科学研究领域的一大创新。

3、科学钻研精神为年轻人树立榜样

多年来王教授一直致力于研究如何结合他的学科解决21世纪人类的缺素症亚健康问题，他十年如一日的工作，即使年事已高，身体状况欠佳，但他仍然以满腔的热情投入到科研中，他以严谨的科学态度、诲人不倦的育人精神，以身作则的态度影响着身边的人，在这个科技为人类带来巨大物质财富的社会，王教授以其老教授独特的人格魅力为我们带来了另一笔更为珍贵的财富。

王教授各时期的学术活动与新边缘学科的建立

可能有人会问起农业生物地球化学新边缘学科是如何建立的，这个问题王教授从两个方面发表意见：

首先，涉及到王教授的知识面、理论基础和实践经验。从王教授各时期的学术活动，所从事的科研工作不难看出其建立新学科的功底是雄厚的。王教授多次表示他一贯十分重视边缘学科的研究，其学术活动的特点是专攻学科交叉点，他的许多研究项目（选题）几乎都是选择交叉学科方面的（农业生物地球化学也是一门交叉学科），王教授从大学攻读生物学专业到毕业后从事古生物学、从生物形态分类到生物物质成分、从地质体蛋白质残留物（氨基酸地质年代学和氨基酸生物地球化学）到地质体所有生物物质成份（生物地球化学），然后又建立生物地球化学的分支学科―农业生物地球化学及其研究手段―生物地球化学营养工程。王教授指出：农业生物地球化学的理论依据是生物地球化学的基本原理、研究手段是生物地球化学营养工程生物转化技术、研究对象是农业生物体的有机元素与其环境中无机矿物元素相互关系、主攻方向是提高农产品中微营养元素含量，满足本世纪缺素亚健康人群需求。

从上述列举事例中充分看出王教授创建的农业生物地球化学新边缘学科是各时期学术活动知识的积累和结晶，也是他从事交叉学科研究，一环靠一环密切相关、紧密联系的结果。

另一方面王教授在“农业生物地球化学―新兴边缘学科”论文别提到我国农业发展过程：由传统农业―现代农业（其中经历过石油农业―绿色农业―有机农业―“富素”有机或绿色农业）；王教授还在“纵观我国从传统农业到现代农业的发展历程及其与农业生物地球化学的关系”中指出：“农业生物地球化学关于提高农产品及其制品中的微营养元素含量水平，正是针对当今农产品及其制品（食品）和医学临床存在的、亟待解决的微营养元素问题而提出的”。

综上所述，“农业生物地球化学是一门可持续性发展的学科，也是伴随着社会经济、科学技术和人民生活水平提高的发展而诞生的一门新兴边缘学科，它与当前发展农业生产和许多有关农业问题研究有密切关系，尤其是与当今世界正在为解决人类‘营养危机’而提出的‘农业革命’和21世纪人类‘食物革命’的关系更为密切，它的研究对于推动农业生产的发展、国民经济的创汇、提高人类健康水平、具有深远的意义。”

“富素”新食品：引导食物新革命

何谓“富素”呢？富素系指应用生物地球化学营养工程生物转化技术，以农产品为载体，吸收富集人工投入的人体必需的或有益的微矿物元素，并转化成为农产品中具生物活性的有机态微量元素，达到大大提高农产品中微量元素含量水平，满足当今缺素症亚健康人群的需求；同时也达到人类开发“健康食品，必须从农产品源头抓起”的目的。

近几年来王教授和他的助手们不断进行室内外试验研究，现已开发研制出一系列富素新产品，现归纳成如下两大类：

第一类：富含有机态微量元素健康食品（含专利产品）

1、“富硒”绿茶

“富硒绿茶”产于广东粤北始兴县，该县是经国家农业部批准认可的绿色生态示范县。据检测，水、土、气均达到无公害、无污染的绿色农业发展标准。

功效：富硒绿茶的含硒量比普通绿茶含硒量提高十几倍，对微量起到补硒、抗癌、抗衰老、提高免疫力和消脂减肥作用。

2、“富素”银杏叶茶

本品应用王将克教授多年研究开发的生物地球化学营养工程生物转化技术，提高银杏叶中有机态微量元素（如硒、铬等）含量，从而达到满足缺素症亚健康人群需求的目的。

功效：本品除具有一般银杏叶、桑叶等的药效外，还富含有机态微量元素硒和铬（Ⅲ），为心血管疾病和糖尿病人，尤其是中老年人提供理想的微量元素硒和铬营养补充剂。

3、“富素”蜂胶，申请号：200510037055.0

富素蜂胶是一种适合亚健康人群需求的新产品，它除了保留蜂胶原有对人体有益的有机物质成份外，再应用生物地球化学营养工程生物转化法（或有机态微量元素添加法）补充蜂胶中微量元素含量，使蜂胶产品所含微量元素能更好地达到人体健康需求。

4、富硒灵芝孢子粉

通过灵芝的生物转化作用，将无机硒转成具生物活性的有机硒，提高灵芝体中微营养元素硒的含量，达到满足人体健康需求，本品除富含优质灵芝孢子粉的营养成分外，有机硒的含量达到30-50μg/粒，大大高于市售人工栽培的灵芝孢子粉的含量（＜1μg/g）。

5、“富素”豆奶，专利号：ZL01129884.7（图19）

本品是一种富含生物源有机态微量元素的豆奶，它是选用营养丰富、无污染的新鲜大豆、花生为原料，应用生物地球化学营养工程生物转化技术处理，大大提高大豆本身具生物活性的有机态微量元素含量，为当今由于食物中缺乏微量元素而出现的亚健康人群的理想营养补充剂。

本品远优于传统豆奶、别具特色：

⑴应用生物地球化学营养工程生物转化技术处理后的豆奶，大大提高生物源有机态微量元素的含量，也提高豆奶中总氨基酸和八种人体必需氨基酸的含量，即分别提高13%和15%；

⑵富素豆奶所含有机态微量元素，具生物活性、人体吸收利用率高、无毒副作用，远优于无机态的；

⑶本品用新工艺流程精制而成，不除豆渣，充分保留大豆营养成份、口感好；

⑷如上所述，本品是一种富含生物源有机态微量元素豆奶。每100毫升豆奶中微量元素（铁、锌、硒、铬）的含量，均控制在成人日需要量的范围内。

6、“富素”豆类（原料），专利号：ZL99116298.6

本产品应用生物地球化学营养工程科学方法处理，利用豆类（如黄豆、黑豆、绿豆等）为载体，富集人体必需的多种有机态微量元素（如铁、锌、硒、铬）为原料和其它原料配制成各种新产品如富素豆粉（黄豆粉、黑豆粉、绿豆粉、红豆粉等等）。为缺素症“亚健康”人群的理想营养补充剂。

7、“富素”发芽糙米，专利号：ZL200410077758.1

“富素发芽糙米”系指富含人体必需的有机态微营养元素的发芽糙米。其特色如下：

⑴富素发芽糙米的最大特色就是“富素”，即令糙米吸收富集人体必需微量元素并转化成具生物活性的有机态微营养元素，更易于人体吸收利用，而且其微营养元素（如铁、锌、硒、铬、钴等）富集量比原糙米的大大提高几十倍至几百倍，以满足“缺素症”亚健康人群的需求；

8、“富素”大豆南瓜粉，专利号：ZL99117294.9

本产品利用生物转化技术科学方法处理，以大豆为载体吸收富集人体必需的某些无机态微量元素（如铬、硒、钒、锂、锌）并转化成具生物活性的有机态微量元素豆粉，与具有较高的药用价值的南瓜粉组合而成“富素大豆南瓜粉”。本发明的富素大豆南瓜粉是专提供糖尿病心血管病患者食用，使其既免受饥饿之苦，又能摄取到一定的微量元素（如微量元素铬-Ⅲ是葡萄糖耐量因子-GTF的重要活性成分，糖尿病和心血管病患者需要经常补铬-Ⅲ），采用食疗代替药疗的方法解决糖尿病患者所面临的疾苦，也是心血管病患者的健康食品。

本发明的富素大豆南瓜粉可做成冲剂、饼干、煎饼、点心、饮料等供心血管病和糖尿病患者食用，如富素大豆南瓜粉，富素大豆南瓜饼等。

9、“富素”醋蜜酱，专利号：ZL99117295.7

本产品是利用生物转化技术科学方法处理，以豆类为载体吸收富集人体必需的某些无机态微量元素（如锌、硒、锗等）并转化成大豆本身具生物活性的有机态微量元素，也即令豆类大大地提高有机微营养元素的含量水平。传统的配方：用花生大豆浸泡醋和蜜糖是中老年人的营养食品，具有降血压、降血脂、降血糖、软化微血管、开胃、杀菌、美容、解酒、提高免疫力等功效。本品在传统配方的基础上，除保留传统配方的成份和功效之外更富含人体必需而又易于吸收利用的生物源有机态微量元素（锌、硒、锗），对于防治当今因食物缺乏上述各种微营养元素（未能满足人体健康要求）而引发的缺素症亚健康人群的需求更具重大意义。

10、富含有机态微营养元素补充剂（胶囊型），专利号：ZL 99124691.8

富硒―维E胶囊：本品是富集有机态微量元素硒。硒和维生素E都是人体中重要的抗氧化剂，两者联合作用的效果比单独应用任何一种的活性更强，更能有效地抑制和分解过氧化脂质，为中老年人，尤其是恶性肿瘤、糖尿病和心血管病等亚健康人群的理想营养食品；

富硒―锗胶囊：本品以豆类为载体，所富含的硒、锗均为具生物活性的有机态形式。硒和锗联合作用（如防癌、抗衰老）的效果比单独应用任何一种更为明显；

富铬（Ⅲ）胶囊：本品以豆类为载体，富集微量元素铬，其中所含的铬为具生物活性的有机态形式，因而补铬效果显著。铬是葡萄糖耐量因子的重要活性成分，也是促进胰岛素正常分泌的重要物质，故补铬极为重要。

11、“富素”芽苗菜系列食品和芽苗菜栽培装置，专利号：ZL 99236651.8

富素芽苗菜系列产品：富素（Se、Zn、Fe等）黄豆、绿豆、黑豆、豌豆、萝卜苗、白菜苗等芽苗菜。

芽苗菜栽培箱是一种新颖的无土栽培装置，体积小，可多层立体化栽培，操作简单，使用方便。是适于家庭式生产营养丰富、安全、卫生的芽苗菜新型装置。

具体地讲，富素芽苗栽培箱是模拟自然界种子发芽生长的自然过程，通过室内人工调控，利用人体必需的微量元素优化的种子发芽生长成卫生、安全、无毒副作用、富含有益于人体健康的具生物活性有机态微营养元素的芽苗菜，如富铁、锌、硒、铬等芽苗菜系列产品。

本新型产品，适应于千家万户使用，尤其对于医院病人、远洋航行和极地考察人员提供富素绿色的新鲜菜苗，同时也适于作为中小学生自然课教学模具。

第二类：应用微矿物元素开发农产品达到提高抗病力，促进生长发育，提高产量和微营养元素含量，达到人类“健康食品，从源头抓起”的目的

（一）通过叶面喷施，开发的富素绿色农产品：

1、富素食用菌，如富硒香菇、富锌草菇。

2、富素玉米，如富硒、富锌玉米。

3、富素瓜果，如富硒佛手瓜、西瓜、黄瓜、蕃茄等。

4、富硒烟草，如富硒烤烟、富硒烟叶蛋白等。

5、富素牧草，如富硒、锌或钴牧草用作牛、羊、马和兔子等饲料。

6、富素灵芝，如富含硒~锗灵芝，富硒灵芝孢子粉、富硒灵芝子实体等。

（二）应用生物地球化学营养工程，利用生物必需的或有益的微矿物元素联合作用，以农产品为载体开发富含有机微矿物元素动物饲料添加剂。

1、家禽（家鸡、鹌鹑等）有机饲料添加剂。

2、家畜（乳猪、肉猪等）有机饲料添加剂。

3、水产动物（淡水鱼等）有机饲料添加剂。

4、龟、鳖类（金钱龟、龟、鳖等）有机饲料添加剂。

5、宠物猫、狗等和稀有动物（如鹦鹉等）有机饲料添加剂

6、蝇蛆：有机微矿物饲料添加剂

王教授的工作体会

1、记者问及王教授对上述科学活动的体会，他认为自己在科研实践中能自觉地、牢固地树立为科学奋斗终身，活到老、学到老，干一行爱一行，一竿插到底，直至取胜的决心和毅力。王教授主持的一部长达85万字的生物地球化学系统论著就是在这种思想指导下，用这种精神干出来的。中科院资深院士杨遵仪教授在为该专著撰写的序言中，对王教授从事科学研究的精神、决心和毅力都给予很高评价。

2、不满“一刀切”，王教授已退休十年了，近十年来正是他有生以来为人类做出重大贡献的岁月，从自己的科学实践中，他体会到科学是靠人来发展的，脑袋是靠磨练的，知识是靠积累的，知识积累是需要时间的，人才是靠筛选的，一刀切是不科学的。盲目地执行“一刀切”的人是愚蠢的。他还认为，对知识分子来说60岁正是知识积累的高峰期，创造期，停下来对个人、对社会都是浪费。“假如我执行‘一刀切’，即60岁到点，就停止我的科研活动，那么以前的科研基础，知识的积累就浪费了，近十年来的工作成果就无法贡献出来，不是太可惜了吗？”王教授是这样说的更是这样做的。

第8篇：微生物的研究方向范文

关键词：精品课；微生物学；微生物学实验；教学改革

“微生物学”是一门生物学科的必修基础课程。微生物学的发展对探索和揭示生命运动的规律，推动自然科学的发展起着其他学科不可替代的重要作用。微生物学与现代遗传学、生物化学、细胞生物学和分子生物学等前沿学科有着不可分割的密切联系。微生物学教学对于获得微生物学知识、掌握微生物生命活动的规律、了解微生物与人类和自然界的关系、掌握微生物学的研究方法、提高分析问题及解决实际问题的能力等均起着非常重要的作用。经过多年努力，使微生物学成为北京师范大学校级精品课程。我们将在以下几方面继续努力，使这门课程向更高的目标发展。

一、打铁先得本身硬：教师素质提高

作为教师，既要热爱教学工作、懂得教育教学的规律，又要有过硬的专业知识。在知识快速更新的今天，要想打造一门高质量的课程，就需要教师不断提高自己。

1．不断学习，提高自己，积累素材

几年来，微生物课程组的教师利用多种途径学习和积累与教学有关的知识，如从报纸上、专业期刊杂志上、网络上等多种途径收集和积累教学资料。多年来收集了许多的文字资料。

积累了几十个视频小动画，建设了教学图片库，收集了多所兄弟院校的微生物学课件等。既积累了教学素材，又在这个过程中提高了自己的专业知识水平。

2．整体作战，梯队建设

中青年教师虚心向老教师学习，老教师认真传帮带。几年来，始终坚持课程组教师一起研究和分析教材。在老教师的指导下，中青年教师在教材编写、教学研究过程中不断成熟，逐渐肩负起教学的重任。

3．同行交流，取长补短_

积极参加全国教学研讨会，并多次在大会或小组报告会上介绍北师大的教学情况，与同行进行交流。与北京大学、武汉大学、南开大学、中国农业大学、湖南师范大学、华南师范大学、河南师范大学、陕西师范大学、山东大学与河北师范大学等多所高校的微生物学同行建立了密切的联系，并进行微生物学教学内容、教学改革等方面的交流，吸取兄弟院校的先进经验。

二、兵马未到，粮草先行：教材建设

国内外有许多特色的微生物学教材，具有内容丰富、插图精美、体系完整等特点。这些教材特别适合综合性院校微生物学课程。而师范院校微生物学课程的课时都较少，大都没有设置微生物学专业，也缺乏相应的微生物学后续课程。因此，师范院校微生物学课程迫切需要一本简明扼要、重点突出的微生物学教材，几年来，微生物课程组的教师认真研究学习了许多国内外优秀的微生物学教材，学习这些教材的优点和特色、内容的先进性、编排的技巧性等，打造优秀的师范院校微生物学教材。

黄秀梨主编的《微生物学》于1998年由高等教育出版社出版第一版，2003年由高等教育出版社出版第二版，并被列为面向21世纪教材，荣获2006年北京高等教育精品教材，2006年与其配套的教学辅助光盘由高等教育出版社出版。黄秀梨主编的《微生物学实验指导》于1999年由高等教育出版社、施普林格出版社出版第一版。林稚兰、黄秀梨主编的《现代微生物学与实验技术》于2000年由科学出版社出版。这三本书组成了从本科生到研究生的系列微生物学教材。黄秀梨与辛明秀主编的《微生物学》第三版和《微生物学实验指导》第二版即将在“十一五”期间由高等教育出版社出版，这两本书均被列为国家“十一五”规划教材。我们将继续把教材建设作为课程建设的一个重要的组成部分，争取使《微生物学》第三版和《微生物学实验指导》第二版成为高质量、高水平的优秀教材，同时促进微生物学课程建设。

三、教什么：教学内容和教学体系优化

1．教学内容和体系的凝练

根据师范院校微生物学课程特点和规律，课程组认真研究教材，凝练本学科最本质和最核心的教学内容。认真处理好微生物学教学内容中与生物化学、遗传学、细胞生物学和分子生物学中相互交叉的内容。在微生物学实验教学中，将微生物学实验整合为五个模块，分别为形态结构观察(细胞水平)、目的微生物的分离纯化(群体水平)、微生物生理生化反应及理化因素对微生物生命活动的影响(生理生化水平)、微生物遗传与免疫(遗传免疫水平)和细菌系统发育学分析(分子水平)。五个模块分别从不同水平和层次研究微生物生命活动的规律。通过凝练教学内容，重点突出，使学生在短时间的教学中抓住本学科的重点。

2．把最新的研究进展引入教学

微生物学研究发展很快，教学中要把微生物学最新研究结果及最新实验技术手段引入教学。如：微生物基因组研究的意义及研究结果，不可培养微生物(uncultured microorganisms)的研究及意义，原核细胞中线状染色体的发现，巨大细菌的发现，三域学说与微生物系统发育学研究，极端环境微生物学研究等。介绍与微生物学有关的诺贝尔最新获奖项目，如朊病毒(1997年)是疯牛病等的病原体、幽门螺杆菌是引起胃癌的病原体(2006年)。将最新的微生物学技术手段引入实验教学或在教学中加以介绍，如：荧光原位杂交(FISH)，变性梯度胶电泳(DGGE)，限制性酶切片断多态性分析，16S rDNA序列分析方法在细菌系统发育学中的应用等，既丰富了微生物学的教学内容、提高了学习兴趣，又使学生了解到最新的研究进展，同时也认识到，随着科学技术的发展，各学科相互渗透，相互促进，共同推动学科的发展，使探索生命运动规律的研究不断深入。

3．专家讲座，开阔眼界

多年来我们多次邀请专家进行专题讲座，如近年邀请了中国科学院马延河教授进行了题为“极端环境微生物学”的讲座，使学生了解到，即使是在极端的环境中也存在着丰富多彩的微生物世界，极端环境微生物是宝贵的微生物资源。请中国农业科学院的王磊副教授进行了题为“分子微生物学实验技术”的讲座，使学生了解最新的微生物学实验技术及所能解决的实际科学问题。通过专家讲座丰富微生物学的教学内容。

四、怎样教：教学方法和手段

在把握教材内容的前提下，合理的教学方法和手段是实现教学目的的保证。应用科学合理的教学方法和手段把条理化的知识体系传授给学生。

1．注重各部分内容的内在联系，体现知识的整体性

在教学中注重各部分内容和知识点之间的联系，如在理论课教学中将微生物的形态结构、生理生化、遗传与变异、微生物生态、微生物在实际中的应用等知识有机的联系为一个整体。在每一个部分的教学中，挖掘这部分内容与教材其他部分内容的联系，从而使学生获得

相互联系的完整的知识体系。注重结构与功能之间的联系，在讲述微生物的形态结构时，注意与其功能相联系，在讲述基本原理和基本功能时，适当点明与其对应的结构基础。注意理论与实际的联系并通过学习各种环境中微生物类群的结构特点和代谢特点等，了解微生物与环境的适应性及微生物与自然界和人类的关系。

在实验课教学中巧妙设计实验方案，将微生物学实验整合为五个模块。五个模块各有侧重，交给学生一个内容丰富、又相互联系的实验体系。

2．理论课与实验课相渗透

理论课上重点讲述微生物的基本理论和基本原理，实验课主要学习微生物学的基本研究方法和技术手段，共同目标是使学生掌握微生物学的基本原理和微生物学的基本研究方法。理论课教学中强调微生物学基本理论得出的实验过程和证据，实验课上强调实验手段和技术的基本原理及所能解决的理论问题。相互渗透，相互强调，使学生更好认识微生物学的本质、掌握其核心内容。课程组长期坚持主讲教师参与实验课教学，有利于把理论课与实验课紧密的联系，有利于对学生的全面培养。

3．积极进行教学改革，承担教改项目

进行了“微生物学”教学内容、体系及教材建设研究(获2001年部级教学成果二等奖)和微生物学实验改革研究(获2004年北京师范大学教育教学成果二等奖)。与南开大学共同承担并完成了武汉大学主持的“微生物学立体化精品教材体系”中的微生物多媒体课件的制作工作(教育部课题，将由高等教育出版社出版发行)。将教学研究成果不断应用到教学中，提高教学水平和教学效果。

4．启发教学、培养兴趣、加强课堂讨论，课堂教学与网络学习相结合

认真研究教学内容，精心设计问题，引导深入思考，加强课堂讨论，增强对知识体系的理解和掌握，充分利用北京师范大学的Blackboard网络平台进行辅助教学，丰富教学内容和信息量，提高课堂教学质量。

5．通过自主设计实验，培养自主创新能力

从2000年开始，进行微生物学自主设计实验的教学改革研究，培养学习微生物学的兴趣、独立开展科学研究的能力及自主创新的能力。许多学生都感觉， 自主设计实验很辛苦，但值得。自主设计实验报告按论文的格式书写，强调对实验结果的分析和讨论，培养独立分析问题的能力。

6．严格教学管理

理论课的成绩由平时成绩(30％)和期末成绩组成(70％)。平时成绩包括：小考(15％)、课堂讨论(10％)和考勤(5％)。实验课成绩包括平时成绩(50％)、自主设计实验(40％)和实验考试(10％)。平时成绩细化到每次实验。自主设计实验包括实验设计、实验操作、小论文和实验汇报四部分组成。通过小论文的写作，还可锻炼学生论文写作的能力和查阅文献资料的能力。实验考试包括实验理论和实验操作两个部分。每个教学环节都严格要求。

第9篇：微生物的研究方向范文

1光镊基本原理

光是一种电磁波,在与物质相互作用时不仅会发生能量的传递,也会发生动量的传递,也就是说光会对该物质施加一定的力,即产生光的力学效应。1970年,A.Ashkin首次提出光辐射压力(光压)可以操纵微小微粒[14]。1986年,A.Ashkin和Chu等实验发现,只需要一束高度聚集的激光,就可形成稳定的三维光学势阱以稳定俘获微粒[15],由于只使用了一束激光,所以称之为单光束梯度力光阱,简称光镊。光镊是基于光的辐射力建立的。如图2所示,在折射率为n2的介质中存在一个折射率为n1的微粒(n1>n2),当一束带有动量P1的激光穿过该微粒时,经两次折射后,激光的动量变为P2。根据动量守恒定律,微粒将产生与激光的动量变化大小相等、方向相反的动量,即Δp。由动量与冲量的关系和牛顿第二定律可知,微粒会受到一等于动量变化率的作用力,因此,当我们采用高数值孔径(NA>1)[15]的物镜将激光聚焦到一个焦点f(捕获中心)时,不论微粒上、下、左、右、前、后偏离激光焦点f,微粒都会受到一个指向焦点的作用力。这个焦点就如同一个“陷阱”可以捕获该微粒,因此在光镊实验中,我们通过调节激光的位置就可以像一把无形的“镊子”达到操控微粒的目的。同时,微粒偏离捕获中心的距离和其受到的回复力成正比[16],这决定了光镊对微粒的操控不是刚性的,而是类似于“弹簧”,并符合胡克定律F=–kΔx。其中,F是拉力,k是光镊的刚度系数(stiffness),Δx是微粒偏离激光中心的位移。通过微粒产生位移和激光的刚度系数即可计算出拉力F。因此,在操作过程中,我们可以通过实时测量微粒的位移得到微粒间的相互作用力,从而得到与微粒相连的生物分子上所受的作用力。

2光镊实验设计

光镊技术的实验环境一般为接近于生理环境的水溶液,可减少对样品的损伤,同时实现在生物分子具有生理活性的条件下实时监测分子动态行为的目的。此外,如何对样品进行处理是光镊实验设计中的另一个关键问题。由于生物分子,例如DNA、蛋白质等,往往在几纳米到几十纳米之间,光镊的刚度一般不能稳定地捕获和操控生物分子,因此需要借助一个表面修饰的微米量级的小球(微球)作为“手柄”,将生物样品通过化学偶联黏附在微球上,通过直接操控微球达到间接操控生物分子的目的[17]。生物大分子尤其是蛋白分子,通常尺寸较小,因此会在生物分子的一端或两端通过化学方法交联上一段或两段DNAHandle[18],使得生物分子两侧的微球间有足够的空间距离,方便对单个生物分子进行力的测量并且减少微球间不必要的相互作用;选用的DNAHandle分子长度一般大于500bp[8]。图2是双光镊技术研究生物样品的经典单分子实验体系[19]示意图(以DNAHairpin为例),两个聚苯乙烯小球表面分别免疫修饰了Streptavidin和anti-Digoxigenin,DNAHairpin一端被标记biotin与Streptavidin修饰的微球相连,另一端则通过巯基与DNAHandle共价交联;DNAHandle则通过Digoxigenin与修饰anti-Digoxi-genin的微球相连。因此,当我们利用两束激光分别捕获两个微球时,就可以对微球间的conjugates进行操作,通过移动光阱的位置,微球间的距离和力都会发生改变,我们通过测量这些数据就可以得到相关的动力学信息。

3光镊技术在生命科学中的应用

近年来,基于光镊技术的应用研究,证实了该技术独到的应用价值。光镊的应用基本分为四类,即光镊与细胞生物学、光镊与单分子生物学、光镊与软物质胶体科学和光镊与物理学四个领域。在这些领域中,科学家们利用光镊技术解决了许多重要的科学问题。结合我们实验室的研究方向,我们将主要对光镊在单分子生物学的应用加以介绍。光镊亚纳米级的空间分辨率和飞牛顿的力分辨率使其在研究一些生物大分子(如DNA/RNA双链特性[20-22]、分子马达的分子机制和生物学功能[17,23-24]、蛋白质折叠[25-27]以及染色质重塑[28]等)的动态运动细节(中间态、能量、折叠速率、作用力、距离等)方面成为一项不可或缺的单分子技术,并展示出巨大的发展前景。以下我们将对一些代表性的研究成果进行简要介绍。

3.1研究DNA力学性质

现代生物学中一个最基本的生物学定律就是中心法则:即遗传信息可由DNA流向DNA,完成DNA的自我复制过程;也可由DNA流向RNA再进一步流向蛋白质,完成转录翻译过程。这是构成现代生物学的理论基石,因此,DNA、RNA与蛋白质的特性以及它们之间的相互作用无疑是整个生物学研究的核心。Bustamante等[29]首先利用单分子磁镊技术操纵长约16μm的dsDNA分子,测量了DNA的拉伸特性:在0.1~10pN范围内,DNA的拉伸行为符合蠕虫链模型(worm-likechain,WLC),持久长度为50nm;而当力增加到65pN时,DNA的结构由B型变成S型[30-31];人们用同样的方法研究了ssDNA的力学性质,发现与dsDNA的拉伸曲线截然不同,ssDNA的持久长度仅有1nm。基于这些实验结论,科学家们就可以通过研究蛋白质对DNA拉伸特性的改变来研究DNA相关蛋白(如RNA聚合酶、核糖体、DNA异位酶等)的工作机制。细胞分裂时,DNA会发生凝缩形成高度聚集结构以维持遗传信息的稳定性。之前人们对DNA如何形成核小体结构已经有了一定的认识,但是对更高级的染色体结构形成缺乏了解。Case等[32]利用光镊技术将参与高级染色体结构形成的凝聚蛋白MuK-BEF作为研究对象解析了这一动态凝聚过程。Case等发现,与nakedDNA的力–延伸曲线(force-extensioncurve,FEC)相比,MuKBEF-DNA复合体表现出更大变化率的力–延伸曲线(FEC),并且当拉力达到17pN时,MuKBEF-DNA复合体会经历一个锯齿状振荡的平坦曲线,说明MuKBEF-DNA复合体经历了个别凝聚事件(MuKBEF结合到DNA上时利用“夹子”这种张合的方式来凝聚DNA)。而当力被撤回时,MuKBEF-DNA复合体重新回到原始的凝聚态,Case等根据这一现象提出了MuKBEF复合物凝缩DNA的“夹子”模型,这一研究为DNA凝缩机制的研究提供了重要的科学依据。

3.2研究分子马达的运动机制

生物机体的一切活动,从DNA的复制和转录、细胞分裂、肌肉收缩到细胞内物质转运,最终都归结为分子马达做功的结果。分子马达通过运动可以快速高效地将化学能转化为动能,执行各种生物功能,因此,分子马达的动力学机制成为研究者们关注的焦点。科学家利用光镊观察了分子马达运动过程,发现分子马达是以步进形式运动的,并测量了蛋白的运动步长,证明了单个驱动分子的力和运动速度与ATP浓度相关[17,23,33-34]。这些研究使得光镊成为研究单酶动力学的重要手段,促使科学家利用光镊技术研究表观遗传调控机制,尤其是ATP依赖的染色体重塑复合物的运动机制[35]。基因组DNA通常以染色质的形式存在于细胞中,以维持遗传信息的稳定性。然而很多细胞生命活动(比如基因转录、DNA复制、DNA修复、DNA重组等)的正常进行都需要不同的DNA结合蛋白或者反式作用因子结合到特定的DNA区域(如启动子、增强子等顺式作用元件),进而发挥功能,因此需要染色质重塑蛋白复合物移动、驱逐和重组核小体使得染色质DNA从核小体上暴露出来。目前,光镊研究染色体重塑复合物的工作已经取得了一定的进展。Bustamante实验室利用光镊成功操作单个核小体并研究核小体动态行为,发现在2~3pN的力作用下,核小体上DNA与组蛋白八聚体的相互作用会被打破,而内部DNA与组蛋白的相互作用被打破则需要20pN以上的力[36]。Zhang等[37]则利用光镊在核小体水平实时监测了RSC复合物的作用,测定了RSC转移速率等动力学参数,证实了RSC是依赖核小体的转移酶。Hall等[38]发现,核小体中DNA-组蛋白相互作用并不是均匀的,在空间上存在约5bp的周期,有3个强的作用区域,其中dyad区域的作用最强,另两个较强的作用区域在离dyad约±40bp处,而核小体的进出端的相互作用较弱,这些强弱不同的相互作用形成了不同的能垒。这些能垒可能对染色体重塑复合物有着重要的影响,因为染色体重塑时可能需要克服核小体上的能垒,这些参数为以后染色体重塑复合物具体工作机制的研究提供了很好的参考。

3.3研究蛋白质折叠的动力学机制

光镊在单分子生物学的另一个重要应用就是研究蛋白质折叠的动力学过程。在蛋白质折叠研究中,人们往往最关心的问题就是一维的氨基酸序列以何种方式折叠而变成稳定的有功能的三维结构的。众所周知,蛋白质的折叠态、去折叠态及错误折叠态在生物体系中都同时存在。这些态与态之间的相互转换和生物体系的功能直接相关,同时也和疾病的形成有着密切的关系[8]。尽管人们已经利用各种传统的生物化学方法对蛋白质反折叠过程进行了几十年的深入研究,但对蛋白质折叠过程中的具体动力学细节仍知之甚少。光镊技术可以对操控单个蛋白分子并实施观测整个折叠和去折叠的动力学过程,因此被越来越多地应用到研究生物物理的精细过程研究。最近,Gao等[26]利用双光镊技术对突触SNARE蛋白的组装机制进行了深入研究。在神经细胞分泌过程中,SNARE蛋白介导突触小泡与突触前膜的融合。SNARE蛋白包括定位在靶细胞膜上的t-SNARE(syntaxin和SNAP-25)和囊泡膜上的v-SNARE,只有当t-SNARE和v-SNARE通过组装形成“拉链式”复合物时才能驱动膜融合。尽管过去的二十年已经做了大量研究,但是“拉链式”假说、装配中间体、动力学和能量仍然不明。Gao等通过实时观测单个SNARE复合体的组装/去组装过程,发现了SNARE复合体的“拉链式”结构和关键的“半拉链式”装配中间体(t-SNARE和v-SNARE部分折叠到“离子层”),提出了一种效率高的“拉链式”组装模型,即:SNARE复合体N末端的“拉链式”组装是缓慢的,从而SNARE装配中间体可以充当调节蛋白(如Munc18和Complexin)的结合平台,然后在调节模式下,进一步稳定地装配中间体快速及强有力地进行“拉链式”组装直到C末端,最终在跨膜区驱动膜融合。此外,Zhang实验室还研究了SNARE突变体、Munc18和Complexin对SNARE组装/去组装动力学过程的影响[39]。该研究成果从分子水平上加深了人们对神经分泌过程中SNARE蛋白复合体驱动融合机制的深入了解,同时为我们探索更多疾病相关性蛋白的动力学机制提供了很好的模式基础,相信我们可以通过光镊技术从生物物理层面解释某些蛋白与疾病形成的关联,为开发抗癌药物提供更精确的结构水平的信息。

4光镊与其他技术相结合

以上关于光镊技术应用在生命科学领域的研究仅仅是冰山一角,但已经向我们展示了光镊在单分子水平研究生物大分子动力学的优越性,它的应用极大地推动了生命科学尤其是生物物理学的发展,加速了人们从单分子水平解析DNA、蛋白质以及各种酶反应的动力学过程。然而每项实验技术都有其一定的局限性,这就需要相关技术手段结合,克服彼此的劣势,达到最理想的功效。光镊也常常与其他光学技术相结合,成为性能更优越的技术手段。

4.1光镊与smFRET技术结合

生物大分子尤其是蛋白质往往是三维结构,但目前光镊仅能在一维空间研究它们结构动力学(沿光阱移动方向),存在一定的局限性。例如,马达蛋白沿底物移动时会经历复杂的分子内构象改变,超高分辨率光镊仅能研究马达蛋白沿底物移动的步长等动力学信息,而无法获知蛋白的具体构象变化过程。smFRET技术即单分子荧光共振能量转移检测技术,则可通过给生物分子的不同结构域,或者相互作用的分子,比如受体与配体上分别标记donor和acceptor的染料分子,实时地观测分子构象的变化过程,但其空间分辨率不高。因此,为实现在亚纳米级的空间尺度上研究生物分子构象变化的目的,科学家们采用交错分时的方法(interlacingandtimesharingmethod)将smFRET与光镊技术相结合,并利用ssDNA与其互补序列的杂交过程证明了该方法的可行性[40]。相信随着这种整合仪器设备的进一步完善,科学工作者将会通过荧光信号和成像技术在单分子、亚纳米级空间尺度上多角度监测生物分子的构象改变,尤其是一些蛋白复合物和大分子机器,得到更多的动力学信息。

4.2光镊与拉曼光谱结合

当一束单色光通过振动的分子时会发生非弹性散射,入射光的能量变化与分子内部分子键(molecularbond)的振动能量相一致,收集分子对入射光的拉曼散射光谱,就可以判断分子的生物化学组成[41]。传统共聚焦显微拉曼光谱的后向散射横切面很小,散射强度十分微弱,因此所得到的拉曼信号很弱,同时拉曼光谱探测技术通常使用化学修饰将研究对象固定在机制上,这种配置非常不利于生物分子维持其天然的生理状态,也不利于背景噪声的去除。而结合光镊技术的激光光镊拉曼光谱系统(lasertweezersRamanspectroscopy,LTRS)则可以利用激光形成的光阱捕获生物分子,实现在溶液中将其固定并同时得到光谱信号的目的,保证了生物分子天然的微环境,大大提升了光谱的信噪比[41]。近年来,激光光镊拉曼光谱系统已广泛应用于不同细胞类型的分选[42]、细菌孢子[43]、囊泡等研究。不同于荧光技术,拉曼光谱的非弹性散射使其避开了光学漂白,可以实现实时、连续监测单细胞的动态过程。Moritz等[44-45]利用激光光镊拉曼光谱控制单个大肠杆菌细胞,研究其对抗菌药物的敏感性。首先在无药状态下测定大肠杆菌在生长周期的不同阶段与DNA、RNA及蛋白质相关的不同拉曼振动谱带,然后在加药(盘尼西林/链霉素、头孢唑林)状态下测定729cm–1、1245cm–1和1660cm–1的光谱谱带并与无药状态下的拉曼光谱相比较,发现大肠杆菌对头孢唑林更加敏感。激光光镊拉曼技术无需样品预处理,对样品无损害,是临床研究一个很好的切入点,相信随着该技术的进一步发展,其在细胞分选、癌细胞检测及细胞动力学单细胞水平研究上会越来越有发展空间。

5发展前景及展望