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時(shí)間:2023-03-23 15:21:49
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2植物內(nèi)生微生物研究的基本特點(diǎn)
首先應(yīng)該指出,國(guó)際國(guó)內(nèi)植物內(nèi)生微生物研究最大的特點(diǎn)是其范圍之大、涉及微生物的種類之多樣、功能之繁雜、潛力之廣闊。據(jù)現(xiàn)行學(xué)術(shù)界通用的概念和范疇,只要是有機(jī)會(huì)在植物體內(nèi)出現(xiàn)的微生物,幾乎無(wú)所不包含在植物內(nèi)生微生物的范疇之內(nèi)[13-15]。這個(gè)特征決定了植物內(nèi)生微生物的研究領(lǐng)域是廣闊的,所涉及的學(xué)科除生物科學(xué)類各基礎(chǔ)學(xué)科外,還有農(nóng)學(xué)和林學(xué)類各基礎(chǔ)學(xué)科、藥物化學(xué)、醫(yī)學(xué)、生物工程、食品保藏與加工等多方面的學(xué)科。因此,植物內(nèi)生微生物的研究適合多領(lǐng)域共同協(xié)作,在視角和概念運(yùn)用等方面出現(xiàn)多元化也是很自然的。第二,植物內(nèi)生微生物基本功能是多層次的。最基本的層次是微生物本身的顯。這種功能以微生物的分離物為基礎(chǔ)、在人工培養(yǎng)時(shí)即得以表達(dá),可通過人工培養(yǎng)以及人工發(fā)酵進(jìn)行研究、挖掘和改良,我國(guó)這方面的研究報(bào)告最多[16-18]。第二層次是微生物和宿主植物形成共生體(Symbiota)所表現(xiàn)出來的功能。就像絕大多數(shù)產(chǎn)毒素的冷季型禾本科植物與其Epichloae類內(nèi)生真菌的共生體那樣,這種毒素的生產(chǎn)和積累的功能不是植物或微生物單獨(dú)所具有的,或者單獨(dú)能達(dá)到的強(qiáng)度和高度,只有通過宿主植物和內(nèi)生微生物形成共生體后才體現(xiàn)出來[19-21]。第三層次是內(nèi)生微生物/宿主植物共生體在不同環(huán)境中所表達(dá)出來的不同功能或不同程度。上述產(chǎn)毒Epichloae類內(nèi)生真菌和其宿主植物的共生體也不是在任何時(shí)候、任何環(huán)境中都能生產(chǎn)和積累毒素,在某種特定的環(huán)境條件下生產(chǎn)毒素(多),在另外的條件下則少生產(chǎn)或根本不生產(chǎn)毒素[19,22]。植物生長(zhǎng)環(huán)境直接介入微生物和宿主植物共生體的生物學(xué)特性的表達(dá)。這一現(xiàn)象十分符合植物和微生物相互作用的基本規(guī)律,可能對(duì)利用植物內(nèi)生微生物的生理活性物質(zhì)進(jìn)行生物制藥研究和開發(fā)的科研人員也會(huì)有積極的啟發(fā)。第三,植物內(nèi)生微生物給人類帶來的影響不全是有益的,有時(shí)也會(huì)出現(xiàn)有害的一面。從文獻(xiàn)的描述來看,這一點(diǎn)在我國(guó)目前僅在少數(shù)研究中引起了注意。黑麥草內(nèi)生真菌、葦狀羊茅內(nèi)生真菌、瘋草內(nèi)生真菌等該宿主植物帶來的毒素生產(chǎn)和積累則是最突出的例子。無(wú)論是產(chǎn)毒的禾本科植物內(nèi)生真菌還是瘋草內(nèi)生真菌,已經(jīng)被人們發(fā)現(xiàn)的這些有害事例已經(jīng)給社會(huì)造成了巨大的損失[19,23]。另外,雖然沒有出現(xiàn)鵝觀草致毒的報(bào)道,但從其中的內(nèi)生真菌中也檢測(cè)到了一些毒素生產(chǎn)基因(王志偉等,未發(fā)表)。因此,我們有必要對(duì)植物內(nèi)生微生物給人類帶來有害影響也給以足夠的關(guān)注。同樣,我們固然可以期望植物內(nèi)生微生物給宿主植物帶來或加強(qiáng)抗菌作用(Antagonism)、化感作用(Allelopathy)等抑制其它生物生長(zhǎng)和發(fā)育的功能,在植物抗病、抑制雜草等方面起到一定的正面作用。但另一方面,這些作用是否會(huì)導(dǎo)致區(qū)域內(nèi)生物多樣性的降低[24-25],產(chǎn)生新的生態(tài)問題?這些都需要今后去認(rèn)真評(píng)價(jià)。第四,植物內(nèi)生微生物的功能一部分可通過生物學(xué)/生物化學(xué)的特征表現(xiàn)出來,另有一部分功能必須通過生態(tài)學(xué)的方法才能加以研究和利用。新西蘭在飛機(jī)場(chǎng)及其周邊大規(guī)模種植產(chǎn)毒素Epichloae類內(nèi)生真菌和其宿主植物共生體,以此驅(qū)避在機(jī)場(chǎng)聚集的鳥類(JohnCuradus,私人通信)。這是通過生態(tài)學(xué)的方法對(duì)植物內(nèi)生微生物的功能加以利用的一個(gè)代表性事例。在我國(guó),利用植物內(nèi)生微生物進(jìn)行植物病蟲害的生物防治也是這類事例中的典型[25-27]。在這些情況下,內(nèi)生微生物和其宿主植物的共生體特征的穩(wěn)定表達(dá)就十分重要。一般來說,植物內(nèi)生微生物作為藥用微生物利用時(shí),微生物本身相對(duì)重要一些,而作為農(nóng)用資源或環(huán)境修復(fù)手段加以利用時(shí),共生體的特征則往往更加重要。
3我植物內(nèi)生微生物研究的發(fā)展和特點(diǎn)
進(jìn)入21世紀(jì),特別是近10年來,我國(guó)植物內(nèi)生微生物的研究發(fā)展迅猛。據(jù)最保守統(tǒng)計(jì),在我國(guó)發(fā)行雜志上由我國(guó)科研人員發(fā)表的植物內(nèi)生微生物的論文(篇名中含有“內(nèi)生菌”、“內(nèi)生細(xì)菌”或“內(nèi)生真菌”字樣的論文)在2008年以后每年都超過200篇,2013年論文總數(shù)已逼近300(圖1)。考慮篇名中沒有體現(xiàn)出來的論文以及在國(guó)外發(fā)表的論文,我國(guó)科研人員近年來發(fā)表的植物內(nèi)生微生物研究的論文大約每年可達(dá)400篇以上。研究領(lǐng)域也全面開花,基本形成了4大板塊、24個(gè)分支的局面(表1)。至此,我國(guó)已形成了一支隊(duì)伍龐大、成果豐碩的科研力量,在國(guó)際植物內(nèi)生微生物研究中占有十分顯要的地位。從整體趨勢(shì)來看,我國(guó)植物內(nèi)生微生物研究的特點(diǎn)可概括為“四多四少”。資源探索多、分離培養(yǎng)多、活性檢測(cè)和生物功能研究多,基礎(chǔ)性前期工作多;方法研究少、涉及林木少、與宿主的關(guān)聯(lián)少、實(shí)際應(yīng)用少。特別是以藥物開發(fā)為目的的資源探索性研究報(bào)告最多,以抗菌、抗腫瘤等指標(biāo)為主的藥物開發(fā)指向的論文大量出現(xiàn),形成了我國(guó)植物內(nèi)生微生物研究中最耀眼的亮點(diǎn)[17,28-29]。植物內(nèi)生微生物研究以生理活性檢測(cè)以及活性物質(zhì)探索為主要范式(Paradigm)之一,思路清晰易懂、方法簡(jiǎn)單、實(shí)施容易,是研究生訓(xùn)練的好材料。關(guān)注我國(guó)植物內(nèi)生微生物論文數(shù)量的上升時(shí)機(jī),也不難發(fā)現(xiàn)其上升趨勢(shì)和研究生畢業(yè)數(shù)量的上升基本同步(圖1)。從論文數(shù)量整體來看,從20世紀(jì)末開始我國(guó)科研人員在本國(guó)的科學(xué)雜志上(中國(guó)學(xué)術(shù)期刊網(wǎng)絡(luò)出版總庫(kù)收錄部分,1979-2013年),植物內(nèi)生微生物的研究有了飛速的發(fā)展。在21世紀(jì)的第一個(gè)10年中,我國(guó)關(guān)于植物內(nèi)生微生物研究的突飛猛進(jìn),論文數(shù)量從2000年的14篇增加到2010年的257篇,翻了18.4倍(圖1);研究對(duì)象也從Frankia等非共生固氮根瘤菌為主、加上幾個(gè)關(guān)于紅豆杉內(nèi)的紫杉醇生產(chǎn)菌以及冷季型禾本科植物中的麥角菌類真菌等零星報(bào)道,發(fā)展到包括草本、木本、單子葉、雙子葉以及蕨類等數(shù)十科近百屬植物中的微生物;研究方向也增加到包括醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)、環(huán)境、食品等多個(gè)領(lǐng)域(表1)。最近幾年來,植物內(nèi)生微生物相關(guān)的論文數(shù)量繼續(xù)增加、研究范圍繼續(xù)擴(kuò)大,形成了我國(guó)微生物學(xué)研究中發(fā)展最快、研究人員增長(zhǎng)和人才積累最快、研究范圍擴(kuò)大最快的領(lǐng)域。在這個(gè)領(lǐng)域中,顯示各種生理活性、具有潛在的藥物開發(fā)價(jià)值的植物內(nèi)生真菌以及它們所生產(chǎn)的生理活性物質(zhì)不斷出現(xiàn),具有抗病蟲害活性的內(nèi)生微生物菌株也大量積累,新的微生物物種被相繼提出,并不斷開發(fā)出重金屬抗性增強(qiáng)、難降解化合物的分解等新的應(yīng)用功能。同時(shí),通過參與植物內(nèi)生微生物研究而得到基本科學(xué)訓(xùn)練的年輕學(xué)者也大量進(jìn)入社會(huì),我國(guó)植物內(nèi)生微生物的研究蘊(yùn)含著巨大的發(fā)展?jié)摿?。但是,我?guó)植物微生物研究發(fā)展不平衡。在我國(guó)的期刊上發(fā)表的研究報(bào)告主要集中在醫(yī)藥方向和農(nóng)業(yè)方向,尤其是以生物醫(yī)藥開發(fā)為目標(biāo)的藥用植物內(nèi)生微生物的論文數(shù)量尤為突出[17,28-29]。而在大尺度生態(tài)學(xué)中十分重要的天然林木以及草原野草中的內(nèi)生微生物則報(bào)道相對(duì)較少[12,30-33]。在研究程度上也存在著“初步研究多、深入追究少”的特點(diǎn)。在生物活性和活性物質(zhì)研究方面,分離和初步鑒定多、周密的分類鑒定少,活性菌株的初級(jí)篩選多、達(dá)到或接近可應(yīng)用水平的篩選少,活性檢測(cè)和物質(zhì)初步提純多、化合物純化與鑒定少,發(fā)展到后期應(yīng)用的事例則寥寥無(wú)幾,有關(guān)生理活性物質(zhì)生產(chǎn)的基因及其調(diào)控的研究則更少[17,29]。在生態(tài)學(xué)研究方面,也存在微生物的群落結(jié)構(gòu)、生態(tài)分布、生活史研究、培養(yǎng)條件的優(yōu)化等都比較少的傾向[33-36]。此外,微生物的分離技術(shù)、培養(yǎng)技術(shù)、微生物的消除技術(shù)、接種技術(shù)等開發(fā)還相對(duì)薄弱。考慮這些內(nèi)生微生物的農(nóng)業(yè)應(yīng)用,能將植物內(nèi)生微生物進(jìn)行工具化的上述操作技術(shù)也有待于今后進(jìn)一步開發(fā)。因此,我國(guó)的植物內(nèi)生微生物研究的質(zhì)量進(jìn)一步提高、應(yīng)用面繼續(xù)擴(kuò)大、實(shí)用性大幅度增加的空間依然很大。
4我植物內(nèi)生微生物研究的成
4.1醫(yī)藥指向的研究
1993年,Strobel等發(fā)表了關(guān)于紅豆杉內(nèi)生真菌合成紫杉醇這一發(fā)現(xiàn),在國(guó)際上形成了藥用植物內(nèi)生微生物開發(fā)的范式。受此范式影響,我國(guó)醫(yī)藥指向的植物內(nèi)生微生物研究以藥用植物為材料居多,尤以紅豆杉類植物、紅樹類植物、鬼臼類植物、石斛等蘭科植物以及銀杏等植物較為常見。紅豆杉屬(Taxus)植物主要有短葉紅豆杉(Taxusbrevifolia)、紅豆杉(T.wallachiana)、南方紅豆杉(T.chinensisvar.mairei)、云南紅豆杉(T.yunnanensis)、東北紅豆杉(T.suspidata)等,我國(guó)微生物學(xué)工作者從中分離得到了紫杉霉屬(Taxomyces)、鐮孢霉屬(Fusarium)、鏈格孢屬(Alternaria)、擬盤多毛孢屬(Pestalotiopsis)、曲霉屬(Aspergillus)等植物內(nèi)生真菌和內(nèi)生細(xì)菌。從這些微生物中又分別檢測(cè)到了抗腫瘤、抗氧化、抗動(dòng)物病原物、抗病原媒介物、抑制特定酶活性等生物活性,分離到了生物堿類、苯丙素、萜類、醌類、脂類、酮類、酚類、有機(jī)酸類、甾體類等活性化合物及其衍生物,其中關(guān)于紫杉醇生產(chǎn)的研究報(bào)告最多[17,28-29,37-38]。常用的紅樹類植物主要包括生長(zhǎng)在包括港澳地區(qū)在內(nèi)的華南沿海的紅海欖(Rhizophorastylosa)、秋茄(Kandeliacandel)、木欖(Bruguieragymnorrhiza)、桐花樹(Aegicerascorniculatum)、白骨壤(Auicenniamarina)、海漆(Excoecariaagallocha)等。我國(guó)微生物學(xué)工作者從中分離得到了鏈格孢屬(Alternaria)、曲霉屬(Aspergillus)、芽枝霉屬(Cladosporium)、鐮孢霉屬(Fusarium)、擬青霉屬(Paecelomyces)、擬盤多毛孢屬(Pestalotiopsis)、青霉(Penicillium)、莖點(diǎn)霉(Phoma)、葉點(diǎn)霉(Phyllosticta)、木霉(Trichoderma)、芽孢桿菌屬(Bacillus)等植物內(nèi)生真菌和內(nèi)生細(xì)菌[39-41]。從這些微生物中又分別檢測(cè)到了抗菌、抗腫瘤、抗氧化等活性,分離到了肽類、多糖類、尿囊素、異香豆素等活性化合物[37,40-42]。小柴科的桃兒七(Sinopodophyllumhexandrum)、八角蓮(Dysasmaversipellis)、南方山荷葉(Diphylleiasinensia)等鬼臼類(Podophylloideae)植物內(nèi)生微生物中有些菌株能合成具有抗腫瘤活性的鬼臼毒素(Podophyllotoxin);銀杏(Ginkgobiloba)的內(nèi)生微生物中有些具有明顯的抗氧化作用;夾竹桃科的長(zhǎng)春花(Catharanthusroseus)的內(nèi)生微生物中,鐮孢霉屬(Fusarium)真菌等有些能合成具有明顯的抗癌作用的長(zhǎng)春新堿(Vincristine);天麻(Gastrodiaelata)、石斛類植物(Dendrobiumspp.)等蘭科(Orchidaceae)植物中的密環(huán)菌屬(Armillaria)、角擔(dān)菌屬(Ceratobasidium)、皮傘菌屬(Marasmius)、鐮孢霉屬(Fusarium)、絲核菌屬(Rhizoctonia)等內(nèi)生真菌也生產(chǎn)多種生理活性物質(zhì),獲得了高度的關(guān)注[17,29,37]。關(guān)于藥用植物的內(nèi)生微生物及其藥物指向的生理活性物質(zhì)的研究在我國(guó)如火如荼,從各個(gè)角度總結(jié)出來的綜述也層出不窮[9,37,43-44],在此不一一贅述。但是王劍文,譚仁祥等提出的利用內(nèi)生菌寡糖誘導(dǎo)黃花蒿(Artemisiaannua)發(fā)根(Hairyroot)合成青蒿素(Artemisinin)的研究提示了植物內(nèi)生微生物利用的一個(gè)新方向[45],提示了植物內(nèi)生微生物的作用并非一定要以微生物為主的思路,喚起我們對(duì)內(nèi)生菌和宿主兩者的相互作用的關(guān)注,值得借鑒。
1.天宮一號(hào)與神舟八號(hào)成功實(shí)現(xiàn)交會(huì)對(duì)接
11月3日1時(shí)36分,神舟八號(hào)與天宮一號(hào)在太空成功實(shí)現(xiàn)首次交會(huì)對(duì)接。從接觸到最后鎖緊,它們用了8分鐘。對(duì)接機(jī)構(gòu)完成鎖緊后,天宮一號(hào)姿態(tài)啟控,建立起組合體飛行模式,開始組合體運(yùn)行,進(jìn)行一系列相關(guān)科學(xué)試驗(yàn)。11月14日20時(shí),在北京航天飛行控制中心的精確控制下,天宮一號(hào)與神舟八號(hào)成功進(jìn)行了第二次交會(huì)對(duì)接。這次對(duì)接進(jìn)一步考核檢驗(yàn)了交會(huì)對(duì)接測(cè)量設(shè)備和對(duì)接機(jī)構(gòu)的功能與性能,獲取了相關(guān)數(shù)據(jù),達(dá)到了預(yù)期目的。11月17日19時(shí)32分,神舟八號(hào)飛船降落于內(nèi)蒙古四子王旗主著陸場(chǎng)。天宮一號(hào)與神舟八號(hào)交會(huì)對(duì)接任務(wù)取得圓滿成功。繼美俄之后,中國(guó)成為世界上第三個(gè)掌握完整的太空對(duì)接技術(shù)的國(guó)家。
2.“蛟龍”號(hào)載人潛水器成功突破5 000米
7月26日上午,“蛟龍”號(hào)在第二次下潛試驗(yàn)中,共有來自
13個(gè)單位的96名科研人員參加了本次海試任務(wù),有8人完成15人次下潛,下潛深度分別為4 027米、5 057米、5 188米、5 184米和5 180米。潛水器在海底完成多次坐底試驗(yàn),并在中國(guó)大洋協(xié)會(huì)多金屬結(jié)核勘探合同區(qū)開展海底照相、攝像、海底地形地貌測(cè)量、海洋環(huán)境參數(shù)測(cè)量、海底定點(diǎn)取樣等作業(yè)試驗(yàn)與應(yīng)用,完成了各項(xiàng)試驗(yàn)任務(wù)?!膀札垺碧?hào)載人潛水器5 000米級(jí)海試成功,是我國(guó)海洋科技發(fā)展的一個(gè)里程碑,標(biāo)志著我國(guó)具備了到達(dá)全球70%以上海洋深處進(jìn)行作業(yè)的能力。
3.百畝超級(jí)雜交稻試驗(yàn)田畝產(chǎn)突破900公斤
雜交水稻之父袁隆平院士指導(dǎo)的超級(jí)稻第三期目標(biāo)畝產(chǎn)
900公斤高產(chǎn)攻關(guān)獲得成功。試驗(yàn)田位于湖南省邵陽(yáng)市隆回縣羊古坳鄉(xiāng)雷峰村,18塊試驗(yàn)田共107.9畝。9月18日,這片由袁隆平研制的“Y兩優(yōu)2號(hào)”百畝超級(jí)雜交稻試驗(yàn)田正式進(jìn)行收割、驗(yàn)收。農(nóng)業(yè)部委派的專家組按照嚴(yán)格的測(cè)產(chǎn)驗(yàn)收規(guī)程,測(cè)得隆回縣羊古坳鄉(xiāng)雷峰村百畝片畝產(chǎn)達(dá)到926.6公斤。雜交水稻大面積畝產(chǎn)
900公斤,使中國(guó)雜交水稻超高產(chǎn)研究保持世界領(lǐng)先地位。
4.首座超導(dǎo)變電站建成
4月19日,由中國(guó)科學(xué)院電工研究所承擔(dān)研制的中國(guó)首座超導(dǎo)變電站在甘肅白銀市正式投入電網(wǎng)運(yùn)行。這也是世界首座超導(dǎo)變電站,標(biāo)志著我國(guó)在國(guó)際上率先實(shí)現(xiàn)完整超導(dǎo)變電站系統(tǒng)的運(yùn)行。這個(gè)變電站的運(yùn)行電壓等級(jí)為10.5千伏,集成了超導(dǎo)儲(chǔ)能系統(tǒng)、超導(dǎo)限流器、超導(dǎo)變壓器和三相交流高溫超導(dǎo)電纜等多種新型超導(dǎo)電力裝置,可大幅改善電網(wǎng)安全性和供電質(zhì)量,有效降低系統(tǒng)損耗,減少占地面積。這座超導(dǎo)變電站,在核心、關(guān)鍵技術(shù)上獲得了近70項(xiàng)完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。
5.發(fā)現(xiàn)大腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)形成新機(jī)制
復(fù)旦大學(xué)腦科學(xué)研究院馬蘭教授研究團(tuán)隊(duì)經(jīng)3年多研究,發(fā)現(xiàn)一種在體內(nèi)廣泛存在的蛋白激酶GRK5,在神經(jīng)發(fā)育和可塑性中有關(guān)鍵作用。這一發(fā)現(xiàn)揭示了GRK5在神經(jīng)系統(tǒng)中的功能,以及調(diào)節(jié)神經(jīng)元形態(tài)和可塑性的新機(jī)制,也給神經(jīng)元發(fā)育異常引起的孤獨(dú)癥和唐氏綜合征等疾病的治療和藥物研發(fā)提供了新的思路。這一發(fā)現(xiàn)刊登在美國(guó)《細(xì)胞生物學(xué)雜志》上,被選為研究亮點(diǎn)和封面論文,并被國(guó)際醫(yī)學(xué)和生物論文評(píng)價(jià)系統(tǒng)“Faculty of 1000”選為“必讀”論文,《科學(xué)》雜志子刊《科學(xué)?信號(hào)傳導(dǎo)》撰文予以重點(diǎn)介紹。
6.世界最大激光快速制造裝備問世
華中科技大學(xué)史玉升科研團(tuán)隊(duì)研制成功工業(yè)級(jí)的1.2米×1.2米,基于粉末床的激光燒結(jié)快速制造裝備,這是世界上最大成形空間的此類裝備,超過德國(guó)和美國(guó)的同類產(chǎn)品,使我國(guó)在快速制造領(lǐng)域達(dá)到世界領(lǐng)先水平。已有200多家國(guó)內(nèi)外用戶購(gòu)買和使用這項(xiàng)技術(shù)及裝備。我國(guó)一些鑄造企業(yè)應(yīng)用該技術(shù)后,將復(fù)雜鑄件的交貨期由傳統(tǒng)的3個(gè)月左右縮短到10天左右。該技術(shù)被歐洲空客公司等單位選中,用于輔助航空航天大型鈦合金整體結(jié)構(gòu)件的快速
制造。
7.發(fā)現(xiàn)人肝癌預(yù)后判斷和治療新靶標(biāo)
美國(guó)《癌細(xì)胞》雜志發(fā)表了中國(guó)工程院院士、醫(yī)學(xué)免疫學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任曹雪濤課題組及其合作者的研究論文,報(bào)道了其通過深度測(cè)序技術(shù)進(jìn)行人正常肝臟、病毒性肝炎肝臟、肝硬化肝臟和人肝癌microRNA組學(xué)分析,發(fā)現(xiàn)了microRNA-199表達(dá)高低與肝癌患者預(yù)后密切相關(guān),證明microRNA-199能靶向抑制促肝癌激酶分子PAK4而顯著抑制肝癌生長(zhǎng),從而為肝癌的預(yù)防判斷提供了新的潛在靶標(biāo),為肝癌生物治療提出了新方法。
8.首座快堆成功實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)發(fā)電
由中國(guó)核工業(yè)集團(tuán)公司組織,中國(guó)原子能科學(xué)研究院具體實(shí)施,我國(guó)第一個(gè)由快中子引起核裂變反應(yīng)的中國(guó)實(shí)驗(yàn)快堆7月21日10時(shí)成功實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)發(fā)電,標(biāo)志著我國(guó)在占領(lǐng)核能技術(shù)制高點(diǎn),建立可持續(xù)發(fā)展的先進(jìn)核能系統(tǒng)上跨出了重要的一步。 該堆采用先進(jìn)的池式結(jié)構(gòu),核熱功率65兆瓦,實(shí)驗(yàn)發(fā)電功率20兆瓦,是目前世界上為數(shù)不多的大功率、具備發(fā)電功能的實(shí)驗(yàn)快堆,其主要系統(tǒng)設(shè)置和參數(shù)選擇與大型快堆電站相同。
9.首座超深水鉆井平臺(tái)在上海交付
中國(guó)船舶工業(yè)集團(tuán)公司上海外高橋造船有限公司為中國(guó)海洋石油總公司建造的“海洋石油981”3 000米超深水半潛式鉆井平臺(tái),5月23日在上海命名交付。這座鉆井平臺(tái)是當(dāng)今世界最先進(jìn)的第六代超深水半潛式鉆井裝備,是中國(guó)實(shí)施南海深水海洋石油開發(fā)戰(zhàn)略的重點(diǎn)配套項(xiàng)目。該鉆井平臺(tái)投資額60億元,將用于南海深水油田的勘探鉆井、生產(chǎn)鉆井、完井和修井作業(yè),最大作業(yè)水深3 000米,最大鉆井深度12 000米,總長(zhǎng)約114米,寬90米,高137.8米。平臺(tái)配置了目前世界上最先進(jìn)的DP3動(dòng)力定位系統(tǒng)和衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。
在物理學(xué)史上“永動(dòng)機(jī)”的研究就是典型的脫離“能量守恒”的謬誤。在積累基礎(chǔ)知識(shí)和理論方面,現(xiàn)代的教育都注重標(biāo)準(zhǔn)化,通識(shí)教育就是這樣的。而學(xué)生在研究生階段則更需要學(xué)習(xí)專業(yè)知識(shí),培養(yǎng)專業(yè)特長(zhǎng),從事專門的研究。而醫(yī)學(xué)長(zhǎng)年制教育中“標(biāo)準(zhǔn)化”要和“個(gè)體化”培養(yǎng)相結(jié)合,每個(gè)階段都有不同的注重點(diǎn),各個(gè)階段的銜接至關(guān)重要。就科學(xué)研究而言,公理只是在一定條件下的客觀規(guī)律。只有掌握了普遍的理論,才能在遇到與公理相違背的科學(xué)現(xiàn)象時(shí)探尋到本質(zhì)。
1.2掌握基本的科研方法
隨著科技的日益發(fā)展,科研方法和科研工具愈發(fā)細(xì)化,在各個(gè)特定的領(lǐng)域都出現(xiàn)了專門的科研方法與工具。通常根據(jù)研究方法的不同,把臨床醫(yī)學(xué)研究分為基礎(chǔ)研究和臨床研究。基礎(chǔ)研究需要用到生物分子學(xué)、化學(xué)等相關(guān)的技術(shù),而臨床醫(yī)學(xué)則更多地用到統(tǒng)計(jì)學(xué),流行病學(xué)等方面的知識(shí)。不管在從事何種研究,熟練地掌握科研方法和科研工具都對(duì)所從事的科學(xué)研究大有裨益。例如,在腫瘤研究領(lǐng)域,腫瘤干細(xì)胞的研究近期成為一個(gè)研究熱點(diǎn)。如果想深入了解,或者設(shè)計(jì)相關(guān)的課題,就不能不對(duì)腫瘤干細(xì)胞的分離、識(shí)別、培養(yǎng)有較深入的了解。否則深入研究無(wú)從談起。
科研工具不僅包括諸如離心機(jī)、天平等實(shí)體,還包括眾多和科研相關(guān)的計(jì)算機(jī)軟件、參考圖書等。新的科研工具給科學(xué)研究提供了更好、更高的平臺(tái)。因此科研工作者不僅要關(guān)心研究領(lǐng)域的進(jìn)展,還必須進(jìn)行科研方法和科研工具的學(xué)習(xí)和更新。例如現(xiàn)代科學(xué)研究已經(jīng)越來越離不開計(jì)算機(jī)技術(shù)。從文獻(xiàn)檢索到文獻(xiàn)分類保存,從科研數(shù)據(jù)收集到分析整理,從論文寫作到投寄發(fā)表,都和計(jì)算機(jī)技術(shù)息息相關(guān)。如果還停留在上圖書館查找紙質(zhì)資料,恐怕會(huì)事倍功半,掛一漏萬(wàn)。在當(dāng)今知識(shí)大爆炸的時(shí)代,充分利用現(xiàn)有的科研方法和科研工具顯得尤為重要。
1.3樹立正確的世界觀
世界萬(wàn)事萬(wàn)物都是按照一定的自然規(guī)律來運(yùn)行的??陀^規(guī)律是可以被認(rèn)知的,這是人們從事科學(xué)研究的基礎(chǔ)。如果客觀規(guī)律是不可探知的,那么科學(xué)研究也就是無(wú)本之物了。只有這樣才能遵循科學(xué)的本質(zhì),才不會(huì)落入唯心主義和形而上學(xué)的陷阱。知識(shí)的積累奠定科學(xué)研究的基礎(chǔ),因此研究生科研能力培養(yǎng)的前提是大量的知識(shí)積累。
2增強(qiáng)科學(xué)研究的動(dòng)力
增強(qiáng)科學(xué)研究的動(dòng)力可以從以下三個(gè)方面去做。
2.1啟迪學(xué)生去思考,培養(yǎng)科研的興趣
“發(fā)現(xiàn)問題、解決問題”這是一個(gè)正面的反饋。啟迪學(xué)生去思考,一方面要求為師者有淵博的知識(shí),厚重的人文積淀,循循善誘的教學(xué)方法,還最好要有創(chuàng)新精神。“傳道授業(yè)解惑”所要求的只是通過知識(shí)的積淀,來傳授學(xué)生知識(shí),解除學(xué)生的疑問,并沒有指出怎么去發(fā)現(xiàn)問題,怎么去創(chuàng)造知識(shí)。傳道授業(yè)解惑———“知識(shí)流”單方面從教師流向?qū)W生,而沒有創(chuàng)新,沒有啟迪,沒有碰撞。很難達(dá)到青出于藍(lán)而勝于藍(lán)。要想青出于藍(lán),那么“青”這種顏色必定不是藍(lán),不管是淺藍(lán)、深藍(lán),肯定不是藍(lán),肯定有和藍(lán)相區(qū)別,相沖突,但又有相互繼承,相互依托的關(guān)系。一名優(yōu)秀的教師不能只甘作為知識(shí)的存儲(chǔ)器,還需要成為智慧的啟迪者,點(diǎn)亮創(chuàng)新之火。培養(yǎng)科研的興趣,興趣是最好的老師。
2.2對(duì)科學(xué)研究予以正面的支持和反饋
支持學(xué)生去想問題,支持學(xué)生去通過實(shí)踐驗(yàn)證自己的假設(shè)。這些支持既包括精神上的,也包括物質(zhì)上的。有的時(shí)候精神上的支持更加重要。科學(xué)研究中失敗在所難免,這需要人們正視失敗,重新審視失敗的原因。尤其對(duì)于剛從事科研的學(xué)生來說,這一點(diǎn)很重要。往往在他們第一次失敗的時(shí)候,最需要鼓勵(lì)和安慰,最需要正確的引導(dǎo)??茖W(xué)研究者需要正確的世界觀,需要有堅(jiān)毅不拔的意志,需要有細(xì)心膽大的心態(tài),需要有百折不饒的精神。而這一開始的鍛煉和培養(yǎng)都需要教師做良好的引導(dǎo)。
2.3尊重科研創(chuàng)新
社會(huì)之所以進(jìn)步,科技之所以發(fā)展:都是由于一次次的創(chuàng)新,一次次的變革引起的。創(chuàng)新才是發(fā)展的本質(zhì)和源泉。當(dāng)今社會(huì)鼓勵(lì)創(chuàng)新,保護(hù)知識(shí)產(chǎn)權(quán),為科學(xué)研究設(shè)立基金和獎(jiǎng)項(xiàng)等都是通過精神或者物質(zhì)獎(jiǎng)勵(lì)來刺激求知欲,激勵(lì)科學(xué)研究??茖W(xué)研究需要大量的人力、物力予以支持,巧婦難為無(wú)米之炊,社會(huì)對(duì)科學(xué)研究的認(rèn)可,對(duì)科學(xué)研究的投入是尊重創(chuàng)新最直接的,最好的體現(xiàn)。尊重創(chuàng)新還體現(xiàn)在去偽存真上。弄虛作假不是科學(xué)研究的本質(zhì)。由于科學(xué)研究的前瞻性,創(chuàng)新性,有時(shí)很難利用現(xiàn)有的制度或者條例來約束。只有科學(xué)家,科研工作者懂得“實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)”,樹立正確的價(jià)值觀,培養(yǎng)良好的求知欲,工作中求真務(wù)實(shí),從內(nèi)心敬畏科學(xué),尊重創(chuàng)新,方能在去偽存真。這在培養(yǎng)剛進(jìn)入科研工作的學(xué)生來說尤為重要。通過啟迪學(xué)生“發(fā)現(xiàn)問題,思考問題,解決問題”的過程可以很好地刺激學(xué)生對(duì)科研探索的興趣,而另一方面尊重科研創(chuàng)新又進(jìn)一步地激勵(lì)人們?nèi)氖驴蒲?,去獲得創(chuàng)新。
3樹立正確的科研觀,用馬克思哲學(xué)指導(dǎo)科學(xué)研究
實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)。真理來源于實(shí)踐,實(shí)踐中總結(jié)并檢驗(yàn)真理的正確,并通過實(shí)踐來完善或者更正這些理論。所謂公理,也就是經(jīng)過人們長(zhǎng)期實(shí)踐檢驗(yàn)、不需要證明同時(shí)也無(wú)法去證明的客觀規(guī)律。公理還有一個(gè)特點(diǎn):公理被證明正確了一萬(wàn)次,一億次,不能說它永遠(yuǎn)是對(duì)的,但只要證明它在某種特定的條件下錯(cuò)了一次,那么這個(gè)公理必將被改寫,被完善。這就是實(shí)踐檢驗(yàn)真理的方法??茖W(xué)研究的最終目的和歸宿在于取得科學(xué)發(fā)展,即在一定的研究領(lǐng)域內(nèi)不斷地突破對(duì)客觀世界的現(xiàn)有認(rèn)識(shí),從而實(shí)現(xiàn)認(rèn)識(shí)上的理性飛躍,并通過科學(xué)的邏輯思維形成新的理論,用以指導(dǎo)人們有目的地高級(jí)實(shí)踐活動(dòng)。在復(fù)雜的人類科學(xué)研究活動(dòng)中,實(shí)現(xiàn)科學(xué)發(fā)展和理論進(jìn)步的關(guān)鍵環(huán)節(jié)在于創(chuàng)新,而創(chuàng)新性成果又首先源自于創(chuàng)造性思維。因此,培養(yǎng)創(chuàng)造性思維,最大程度發(fā)揮人的意識(shí)能動(dòng)性作用,鼓勵(lì)不斷創(chuàng)新,是科學(xué)研究活動(dòng)中極其重要的內(nèi)容。就創(chuàng)新在科學(xué)研究中的地位和作用,用哲學(xué)上矛盾和發(fā)展的觀點(diǎn)并結(jié)合人的意識(shí)能動(dòng)性作用進(jìn)行簡(jiǎn)要的論述。科學(xué)研究是一種特殊的實(shí)踐,是有計(jì)劃的,有目的的主觀性很強(qiáng)的一種實(shí)踐。科學(xué)研究是研究某一特定條件下一類科學(xué)現(xiàn)象的本質(zhì),并用此來檢驗(yàn)、修正或者創(chuàng)新理論,更清晰地認(rèn)識(shí)客觀規(guī)律。
世界萬(wàn)物是變化的,但客觀規(guī)律是不變的。之所以在不同條件下有不同的科學(xué)現(xiàn)象,但大的規(guī)律還是不變的。并不是人們沒有認(rèn)識(shí)到它,它就不存在。只不過是人們認(rèn)識(shí)的深淺,看待問題,研究問題的角度不同而已。正由于科學(xué)研究是在研究者制定的特定的條件下探索客觀規(guī)律,那么研究結(jié)果中只有少數(shù)剛好吻合客觀規(guī)律,肯定相當(dāng)部分的科學(xué)研究的結(jié)果是失敗的。這里指的特定的條件是前人沒有創(chuàng)造過,或者從前人沒有思考過的角度去研究。而科學(xué)研究的失敗總的分為兩個(gè)方面:①設(shè)計(jì)的失??;②新的客觀規(guī)律導(dǎo)致的失敗。在這些失敗中,設(shè)計(jì)的失敗占絕大多數(shù)。這要求人們進(jìn)一步改進(jìn)科學(xué)研究的設(shè)計(jì),重新創(chuàng)立條件,重新審視研究。而第二種失敗正是人們之所以說的“成功之母”,那是新的規(guī)律發(fā)現(xiàn)的曙光。無(wú)論是巧合的發(fā)現(xiàn),還是經(jīng)歷千萬(wàn)次失敗換來的成功,這都需要人們有一定的積累,有一定的基礎(chǔ)。
機(jī)會(huì)永遠(yuǎn)是留給有準(zhǔn)備的人的。對(duì)待科學(xué)研究,就應(yīng)該有科學(xué)的態(tài)度去認(rèn)識(shí)。時(shí)代是進(jìn)步的,科學(xué)是向前發(fā)展的。如人們至今尚不能說客觀規(guī)律是有限的還是無(wú)限的,但在人類能預(yù)知的未來,都有新的客觀規(guī)律等待去發(fā)現(xiàn)。辯證法和唯物主義的研究對(duì)象是統(tǒng)一的,即都是客觀世界,但二者研究的角度卻不同。唯物論說明世界的本質(zhì)“是什么”,辯證法則進(jìn)一步回答客觀世界“怎么樣”,處于什么樣的狀態(tài),二者相互滲透,不可分割??茖W(xué)發(fā)展的本質(zhì)就是要更全面地認(rèn)識(shí)客觀規(guī)律。通過哲學(xué)的學(xué)習(xí),不僅可以掌握科學(xué)的方法論,還可以樹立正確的世界觀,價(jià)值觀。堅(jiān)持實(shí)踐對(duì)認(rèn)識(shí)的決定作用,也就是堅(jiān)持了物質(zhì)第一、意識(shí)第二的唯物主義原則;辯證唯物主義認(rèn)識(shí)論又是以實(shí)踐為基礎(chǔ)的能動(dòng)的反映論,它堅(jiān)持并貫穿了唯物辯證法的基本思想,科學(xué)正確地解決了主體與客體、實(shí)踐與認(rèn)識(shí)的關(guān)系,揭示了認(rèn)識(shí)發(fā)展的過程、本質(zhì)與規(guī)律,為人們提供了探索真理的正確途徑。因此通過深入地學(xué)習(xí)哲學(xué)思想來指導(dǎo)科學(xué)研究大有裨益。
4科研中創(chuàng)新的幾個(gè)途徑
創(chuàng)新引領(lǐng)科學(xué)進(jìn)步。創(chuàng)新可以促進(jìn)新理論的形成,新的理論又可指導(dǎo)產(chǎn)生新的創(chuàng)新,二者相輔相成,形成良性循環(huán)。回顧歷史,可以發(fā)現(xiàn)科研中的創(chuàng)新主要有以下幾個(gè)途徑:意外發(fā)現(xiàn),逆向思維,理論研究,長(zhǎng)期積累,挑戰(zhàn)權(quán)威,辯證思維。在泌尿外科臨床研究上,西地那非(Sildenafil,即“偉哥”)的發(fā)現(xiàn)到應(yīng)用就極具戲劇性。它原來是美國(guó)輝瑞公司研發(fā)合成的一種抗心肌缺血藥物,但經(jīng)過10多年的研究發(fā)現(xiàn)其抗心肌缺血的作用有限,只能中止臨床研究。但研究人員發(fā)現(xiàn)雖然此藥抗心肌缺血的作用有限,但參與試驗(yàn)的志愿者熱情高漲,并且在試驗(yàn)要終止的時(shí)候受試者仍不愿意將剩余的西地那非退回。后來經(jīng)過調(diào)查發(fā)現(xiàn)該藥有很強(qiáng)的改善男性的作用。意外發(fā)現(xiàn)需要科研工作者具備敏銳的觀察和分析能力。逆向思維就是打破故有的思維定勢(shì),從問題的另一面去思考問題。藥物研發(fā)中人們通常關(guān)心其原來設(shè)計(jì)的治療作用,但歷史上新藥都是“反其道而行”憑借其副作用聲名大噪。原本用來治療高血壓的環(huán)孢靈素用于毛發(fā)增生,原本用來抗心肌缺血的西地那非用于治療障礙。臨床醫(yī)學(xué)是一門注重實(shí)踐的學(xué)科,臨床醫(yī)學(xué)研究更注重長(zhǎng)期的積累。
循證醫(yī)學(xué)(Evidence-basedMedicine,EBM)是最好的臨床研究證據(jù)與臨床實(shí)踐(臨床經(jīng)驗(yàn)、臨床決策)以及患者價(jià)值觀(關(guān)注、期望、需求)的結(jié)合。EBM是運(yùn)用最新、最有力的科研信息,指導(dǎo)臨床醫(yī)生采用最適宜的診斷方法、最精確的預(yù)后估計(jì)和最安全有效的治療方法來治療病人。循證醫(yī)學(xué)的產(chǎn)生和發(fā)展正是基于這樣的理念。在科學(xué)研究中,沒有“權(quán)威”,只有正確與錯(cuò)誤、完善與不完善。因此,每一次對(duì)“權(quán)威”的質(zhì)疑,就是對(duì)理論的深思。歸納和演繹,分析和綜合,抽象和具體,歷史和邏輯。辯證思維方法從普遍聯(lián)系、永恒發(fā)展的角度來揭示事物的關(guān)系,側(cè)重于人與世界的整體關(guān)系。辯證思維給了人們看問題時(shí)新的視角,是從事科學(xué)研究中重要的思維方法。除了這些思維方法外,學(xué)術(shù)交流和學(xué)術(shù)探討是獲得新想法的一個(gè)很好的方式。在學(xué)術(shù)交流和探討時(shí)應(yīng)該拋棄權(quán)威,平等地進(jìn)行探討,進(jìn)行思維的碰撞,這樣更容易產(chǎn)生創(chuàng)新的火花??v觀科學(xué)發(fā)展的歷史,突破性的,劃時(shí)代意義的研究并不多,大部分從事科學(xué)研究的都是在跟進(jìn)別人的工作,工作做得更細(xì)、更透徹,即便在這些科研工作中依然需要我們具有敏銳的思維,獨(dú)到的眼光,別出心裁的創(chuàng)意和扎實(shí)可靠的基本功。而且只有在科研中不斷地鍛煉思維,提升科研能力才有做出重大的突破性的研究的希望。