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2010年諾貝爾生理與醫學獎頒給了“試管嬰兒”之父Edwards,標志著人類輔助生殖技術的成功。隨著分子生物學、遺傳學和生殖醫學的發展,第三代試管嬰兒技術時代來臨,我國輔助生殖技術也不斷邁進,胚胎凍融技術、卵泡漿內單注射(intracytoplasmicsperminjection,ICSI)技術廣泛應用,在人工助孕與顯微操作的基礎上,胚胎植入前遺傳學診斷(pre-implantationgeneticdiagnosis,PGD)正高速發展并逐漸應用于臨床,這使不孕不育的夫婦不僅能喜得貴子,并且能實現優生優育。通過復習文獻,本文就近年來胚胎植入前遺傳學診斷應用進展做一簡要綜述。
1概述
1.1簡介胚胎植入前遺傳學診斷主要是指采用快速遺傳學診斷方法,選擇無遺傳學疾患的胚胎植入宮腔,從而獲得正常胎兒的診斷方法,具體操作:待體外受精的胚胎發育到4~8細胞期,顯微操作下行卵裂球細胞活檢,取出1個或2個細胞,或者直接取受精前后的極體,對它們行聚合酶鏈反應或免疫熒光原位雜交分析。廣義的PGD還包括受精前配子的診斷,如:的篩選和分離、或卵子基因型的檢測、極體的活檢等。種植前遺傳學篩查(PGS)是近十幾年出現的以提高妊娠率、活產率為目的的早期產前篩查方法。通過對染色體數目異常的篩選,選擇染色體核型正常的胚胎進行移植。PGS是一種低危險度的PGD,歐洲人類生殖和胚胎學協會(ES-HRE)PGD協作組報告的PGS周期數占PGD一半以上[1],并逐年增加。PGS適用于高齡、反復種植失敗、非染色體結構異常的重復性流產等不孕不育夫婦,獲得可接受的妊娠率。但對其有效性尚存爭議[2]。應用PGD使胚胎植入子宮前的染色體分析成為可能。胚胎染色體異常不僅易導致自然流產,并且可能是導致許多不孕婦女不能解釋的多次種植失敗的原因[3]。PGD理論雛形是1967年由Edwards等率先提出的,他在小鼠胚泡期鑒定其性別并成功地將胚胎移入雌鼠體內[4]。20世紀80年代末,Handyside率先對人類胚胎進行顯微操作,為一對高遺傳風險的X-性連鎖疾病夫婦的胚胎進行卵裂球性別分析,植入女胚,并于1990年誕生了世界上首例PGD嬰兒。90年代后期,PGD逐漸普及,并可常規用于40多種遺傳病的診斷,包括:單基因疾病,如囊性纖維化;X染色體連鎖疾病,如杜氏肌營養不良;染色體結構異常,如非整倍體。
1.2優勢PGD目的是使有家族遺傳病的夫婦可以擁有一個健康的孩子。試管嬰兒(invitrofertilization,IVF)臨床上的挑戰是選出有活力的胚胎并優先將其植入子宮,目前,大多IVF實驗室采用形態學評估來確定哪些胚胎可以植入。但未能提供有關染色體復制數目的信息,而這些信息對細胞成活具有很重要的影響[5]。PGD彌補了傳統方法的不足,通過染色體基因分析,確保胚胎質量。細胞漿內注入后,經PGD出生兒與未經PGD出生兒在妊娠和出生指標上均具有可比性。PGD是避免遺傳病患兒出生的安全方法。其優點主要體現在:(1)非侵入性,可避免常規的產前檢查如絨毛取樣、羊膜腔穿刺活檢、羊膜腔穿刺的手術操作所帶來的出血、流產、宮腔感染等并發癥的危險;(2)把遺傳學疾病控制在胚胎發育的最早階段,避免了早期或中期妊娠再行產前診斷結果陽性時使孕婦面臨意愿性流產所帶來的生理和心理上的創傷;(3)可以排除患病胚胎和攜帶缺陷基因的胚胎,從而可使有遺傳風險的夫婦得到完全健康的后代;(4)相對于對胎兒進行人工流產,銷毀有遺傳缺陷的胚胎更易為輿論、倫理所接受;(5)在胚胎器官分化之前對疾病作出診斷為進行基因治療提供可能[6]。
1.3不足PGD的應用解決了部分有染色體異?;騿位蚣膊』颊叩纳龁栴},明顯降低了自然流產率,減少了染色體異常的畸形兒、有遺傳疾病的患兒的出生。然而這些患者的抱嬰率并沒有明顯的提高。原因主要有:(1)活檢材料的代表性不足;(2)分析技術缺陷造成誤診。PGD遇到的最大的問題是誤診的問題。迄今為止,已有2例囊性纖維化的診斷錯誤,1例性別診斷,1例強直性肌萎縮,1例地中海貧血,1例21三體的診斷錯誤,可能是由于污染或者染色體嵌合型造成誤診。許多研究發現,卵裂階段的人胚存在較高比例的嵌合體[7],等位基因脫失(alleledrop-out,ADO)是導致誤診的主要原因。此外,關于活檢的安全性也遭到了一些學者的質疑。在許多國家,PGD較產前診斷受到更多的限制,這些國家認為PGD是嬰兒設計。使用PGD技術進行性別選擇將有可能導致性別比例失調,特別在一些偏愛男孩的國家。此外,隨著人類基因組計劃的推進,人們不僅能了解致死疾病的單基因突變,同時揭開了身高、智力、長相等的遺傳奧秘。有些夫婦為了選擇一個優秀的子代,對子代的智商、身高、膚色、胖瘦、長相等進行選擇,將不可避免地導致非醫學指征胎兒的出生。倫理學方面亦有很多爭論。針對目前研究者往往僅關注胚胎的生理質量而忽視倫理選擇的現象,應考慮用倫理的視角審視實施胚胎植入前遺傳學診斷的行為,賦予生命科學行為必要的倫理思想。因此應當權衡利弊,謹慎確定PGD的應用范圍,建立適合我國國情的PGD技術及倫理操作指南[8]。
2植入前診斷的步驟
2.1活檢通過IVF結合ICSI。實際上,ICSI因其可減少父源性污染,被建議用于所有PGD周期中。可通過三種方法打開透明帶:機械法、化學法或激光法。清楚可視的細胞核將引導對卵裂球進行有選擇的活檢。第一、二極體和第三天的單細胞胚胎活檢用于評價人胚胎整倍體曾經是最常用的。最近,一些項目開始將極體活檢與第三天單細胞分析相結合運用[9];也有文獻報道運用第三天雙細胞活檢[10]或囊胚泡活檢[11]。還有學者提出了間接診斷:取材于胚胎的生化標記物或產物,如酶、蛋白質等,間接地對胚胎進行遺傳學分析。這種無創方法的優勢在于胚胎不需活檢,不存在因顯微活檢技術影響胚胎遠期發育的潛在危險性。采用此法行PGD有兩個必要條件:(1)檢測的基因在植入前胚胎發育階段轉錄及表達活躍;(2)胚胎的基因產物水平不同于卵子胞漿的基因產物水平,而且這種差異能被檢測出來。但關于體外植入前胚胎分泌的基因產物的研究甚少,此法目前仍未被用于人類胚胎[12]。
2.2分析技術
2.2.1單細胞多聚酶鏈反應(polymerasechainreaction,PCR)單細胞PCR主要用于診斷單基因性疾病和胚胎性別。PCR擴增后用于后續基因診斷的方法主要有:(1)根據有無特異性目的條帶作出診斷;(2)多態性分析;(3)等位基因寡核苷酸特異探針(allelespecificOligonucleotide,ASO)斑點雜交及反向斑點雜交(reversedotblot,ROB);(4)單鏈構象多態性(single-strandconformationpolymorphismanalysis,SSCP)及變性梯度凝膠電泳(denaturinggradientgelelectro-phoresis,DGGE)等。
2.2.2免疫熒光原位雜交(fluorescenceinsituhybridisation,FISH)目前,FISH主要應用于植入前遺傳學篩查、染色體結構異常及性連鎖遺傳疾病的性別鑒定。但是,關于PGD的遠期安全性仍存在很多爭議[13]。
2.2.3全基因組擴增(WGA)通過非選擇性擴增微量組織或單個細胞的整個基因組DNA,在反映基因組全貌的基礎上最大限度地增加其含量,以提供足量DNA模板進行后續分析。WGA發展至今形成了兩種類型:(1)以PCR為基礎,使用隨機引物或部分隨機引物通過熱循環擴增的引物延伸預擴增(primerextensionpreamplification,PEP)和簡并寡核苷酸引物PCR(degenerateoligonucleotideprimedPCR,DOP-PCR);(2)不以PCR為基礎,使用隨機引物恒溫擴增的多重置換擴增(multipledisplacementamplification,MDA)。其中,尤以MDA為PGD技術開辟了一條全新的途徑。
2.2.4比較基因組雜交(com-Parativegenomichybridization,CGH)該法可檢測待檢全染色體組各位點遺傳物質的增加和缺失,可診斷單細胞的全基因組中任何超過20Mb的染色體域的拷貝數異常,已有成功應用的報道[14]。新發展的mi-croarray-CGH可檢測到一些不能被傳統方法檢測到的微重復和缺失[15]。
2.2.5微測序技術(mini-sequencing)又稱為單核苷酸引物延伸法(singlenucleotideprimerextension,SnuPE),通過微測序技術與其他技術的結合,已經能夠診斷一些單基因疾病,如囊性纖維化、視網膜母細胞瘤等,并應用于臨床PGD中[16]。
3應用進展
3.1國外國外資料表明,可能生育患有遺傳性疾病后代的高危夫婦,在胚胎植入前行PGD,其新生兒先天畸形發生率降低為5.0%~6.0%,與人群發生率相同[17]。目前,全球已成立了40多個PGD中心。至2004年8月,全世界完成了7000多例PGD,出生了1000多個健康嬰兒[18]。在歐洲,人類生殖與胚胎協會(ESHRE)PGD協作組收集的2004年45個中心的有關數據顯示,共收集卵子3358個,1192個進行了PGD周期,2087個進行了PGS。適應證:559個周期為染色體異常,113個周期為X連鎖疾病,520個周期為單基因病。在預示染色體異常的PGD周期中,共活檢了76%的胚胎,在這些胚胎中93%給出了診斷,25%是可轉移的。在預示單基因疾病的PGD周期中,共活檢了71%的胚胎,在這些胚胎中88%給出了診斷,52%是可轉移的??偟膩碚f,69.6%的周期進行了胚胎種植。在法國,生物醫學會(ABM)報道,70%的胚胎活檢給出了診斷,其中60%的胚胎適合種植。但有關疾病及其表達有一定的偏差。2004年,ESHRE最終報道PGD的種植率為17%,低于進行ICSI的IVF中觀察到的種植率。報道的臨床妊娠率為提取卵細胞的18%,種植胚胎的25%,最終679例成功妊娠并出生了528個嬰兒[19]。有關PGD嬰兒的后續兒科學隊列研究甚少,可獲得的資料顯示:2歲時,與行IVF-ICSI的兒童相比,PGD兒童在精神與智力發育上并無差異。[20]。目前看來,PGD嬰兒出生后并沒有因為在胚胎期移除了一兩個細胞而出現新生兒問題或者畸形[21]。
3.2國內
3.2.1必要性我國是世界上人口最多的國家,約占全世界人口總數的1/5。據2001年的調查顯示,我國每年出生的2000萬新生兒中,1.3%(約26
萬人)患有嚴重的先天畸型,其中70%~80%(約19.5萬人)和遺傳因素有關[22]。由此可知,PGD技術在我國必然有著廣闊的應用和發展前景。
3.2.2進展近年來,我國輔助生殖技術也不斷進步,1992年5月,我國首例配子子宮腔內移植嬰兒在廣州中山大學附屬醫院分娩,但技術未推廣。1992年6月12日,首例贈卵試管嬰兒誕生;1995年2月6日,首例凍融胚胎試管嬰兒誕生;1996年9月8日,首例代孕試管嬰兒誕生;上述成果均來自北醫三院。1989年,放棄腹腔鏡取卵,陰道鏡下經陰道取卵成為常規手術。經過20年的努力,臨床妊娠率由1987年6.2%(2/32)和1988年4.4%(2/45),發展到目前35%~45%,活產率25%[23]。我國首例經PGD的女嬰于1998年在中山醫科大學生殖醫學中心誕生。整體上說,我國PGD的發展相對緩慢,限制了PGD的應用,使其臨床效應未能得到充分發揮。目前,全國只有3~5家生殖中心能真正將PGD作為一種常規的診斷技術,能夠診斷的病種也非常有限,主要是染色體疾病。其原因除了PGD技術上的難度要求較高外,缺乏有關技術或程序的標準化規范也是限制PGD臨床應用的一個因素。通過文獻檢索發現,我國大陸廣東、上海、湖南、浙江、河南、山東、云南均報道了PGD周期的成功案例,所診斷的疾病有:杜氏肌營養不良、21-三體綜合征,α、β-地中海貧血,羅伯遜易位,非整倍體篩查,Y染色體微缺失及染色體相互易位等。1999年,中山大學生殖中心應用成熟的顯微操作技術進行胚胎細胞活檢,活檢的單個卵裂球用熒光定量PCR技術進行診斷,獲得國內首例α地中海貧血胚胎種植前基因診斷后妊娠成功[24]。2003年,該中心應用單細胞多重巢式PCR技術對β地貧進行植入前遺傳學診斷,達到優生目的[25]。廣西婦幼保健院生殖中心與中山大學第一附屬醫院生殖中心合作,采用跨越斷裂點PCR技術對α地中海貧血攜帶者夫婦進行PGD獲得臨床妊娠,為廣西地貧的預防提供了一個可供選擇的方法[26]。中南大學鐘昌高等采用巢式PCR分別擴增患者和攜帶者的單個淋巴細胞、行體外授精-胚胎移植治療的健康志愿捐獻者的單個卵裂球細胞的DMD基因48號外顯子缺失位點,建立穩定的經單細胞基因診斷DMD的方法;進一步對在該中心接受超排和體外授精-胚胎移植治療的DMD攜帶者的胚胎活檢后完成PGD,根據診斷結果選擇健康的優質胚胎移植入子宮,達到了阻斷DMD患兒出生的目的[27]。山東省立醫院顏軍昊等運用2l號染色體著絲粒探針熒光原位雜交技術對生育過21三體患兒的高育齡婦女的胚胎進行植入前遺傳學診斷,避免了非整倍體患兒的出生[28]。鄭州大學李剛等應用FISH方法進行PGD,預防遺傳病高危夫婦流產和染色體異常患兒出生取得了進展[29]。浙江大學徐晨明等應用探針對卵裂球進行熒光原位雜交分析,對羅伯遜易位患者進行PGD,防止了患兒出生[30]。
關鍵詞:肝炎病毒,乙型;基因;變異(遺傳學)
乙型肝炎病毒(HepatitisBVirus,HBV)的基因組由長度為3200個堿基對、部分雙鏈的環狀DNA分子構成,含有4個部分重疊的開放讀碼框架(OpenReadingFrame,ORF),即SORF、CORF、PORF和XORF。HBV的聚合酶(Polymease,Pol)/逆轉錄酶(ReverseTranscriptase,RT)缺乏糾錯功能,允許復制錯誤發生。復制錯誤將導致多種不同的HBV準種的出現。
1、SORF變異
HBVDNA的SORF包括前-S1區、前-S2區(兩者合稱前-S區)和S區,編碼產物最基本的功能是構成HBVDane顆粒的包膜蛋白。目前的研究認為,SORF編碼的大蛋白具有反式激活功能,與HBV的復制密切相關,而且血清大蛋白的檢測對評估慢性乙型肝炎患者的病毒感染狀況和隱匿性HBV感染患者的檢出具有重要意義[1-2]。
前-S1區和前-S2區與P基因的空白區重疊,這兩個區域都具有B細胞和T細胞的識別位點。一些前-S1區的變異可以導致被截斷的大蛋白在胞漿內的積聚,這會抑制病毒的分泌并具有細胞毒效應。但是,Gao等[3]研究發現,在有的肝癌患者體內,大蛋白完全缺失的HBV也可以成為優勢種群,他們認為,是患者體內的野生型前-S蛋白修復了這種缺陷,即體內的野生株HBV幫助了這種缺陷病毒株,確保了其在體內的存活。前-S2區變異包括前-S2ATG的缺失或錯配,引起蛋白合成終止以及B細胞和T細胞表位的缺失或改變。前-S變異經常出現在應用干擾素治療的患者中[4]。前-S區的缺失變異會影響大蛋白對小蛋白的比例,導致與肝病惡化相關的內質網壓力過大,進而引發大蛋白或中蛋白與宿主染色體整合,增加了肝細胞癌變的可能[5]。Mun等[6]研究發現,前-S區缺失的頻率隨肝臟疾病的臨床嚴重程度逐漸增加,但前-S1和前-S2的缺失頻率是有差別的,前-S1缺失在肝細胞癌患者中發生率最高,而前-S2缺失在肝硬化患者中發生率最高。
S區點變異可導致逃逸變異株的出現,變異通常發生在HBsAga抗原決定簇區域,目前報道較多的變異形式多為sG145R[7]。此外,基因分析表明,sP120A變異與HBsAg血清抗體轉換有關,這種變異降低了抗-HBs的結合作用,使HBsAg的檢測失敗[8]。文獻報道,有10個S基因變異與疫苗免疫逃逸相關,分別是sP120T、sI/T126N/A、sQ129H、sM133L、sK141E、sP142S、sD144A、sG145R、sF158Y和sF161Y[9],但這些變異的臨床意義還有待進一步研究。
2、CORF與XORF變異
HBVDNA的CORF包括前核心區和核心區,有各自的翻譯起始密碼子ATG,分別編碼前核心蛋白和核心蛋白。
前核心蛋白經過修飾最終形成可溶性抗原HBeAg。核心啟動子變異和前核心變異均會影響HBeAg的表達。HBVDNA的XORF編碼HBx蛋白。HBx蛋白是一種多功能病毒蛋白,具反式激活作用。
在從HBeAg-/抗-HBe+的患者體內分離到的病毒株中,A1762T和G1764A雙重變異是最常見的BCP變異形式。
這種變異會引起HBx蛋白結構中兩個氨基酸的變化進而影響HBx蛋白的活性以及改變病毒增強子的反轉錄作用[10],與肝細胞癌的發生關系密切[11]。Fang等[12]通過3年的縱向病例分析得出,A1762T和G1764A雙重變異與HBeAg+患者體內較低的病毒載量有關,但對HBeAg-患者體內的病毒載量沒有影響。T1766/A1768變異與暴發性肝炎、肝硬化和肝細胞癌的發生有關聯。Ren等[13]的研究表明,慢加急性肝衰竭(無肝硬化基礎)的患者與慢性乙型肝炎患者相比,A1762T/G1764A檢出率顯著增高。
前核心變異株則通過干擾前核心讀碼框架而完全終止HBeAg的表達,有時還伴隨著起始密碼子錯配變異和前核心區的框架移位變異。最常見的前核心變異是前核心區28位密碼子(Codon28)由TGG變為TAG(G1896A)。核心區發生變異會終止HBeAg的表達,引起HBeAg陰性肝炎。由于HBeAg與HBcAg有共同的抗原決定簇,缺少HBeAg有可能使表達HBcAg的肝細胞更容易受到免疫細胞的攻擊,臨床上表現為HBeAg陰性肝炎病情容易出現反復,發生暴發性肝炎(肝衰竭)的幾率增高。有研究發現,慢加急性肝衰竭患者的G1896A變異率顯著高于慢性乙型肝炎患者[13]。
A1762T/G1764A和G1896A檢測有助于區分臨床上慢性乙型肝炎急性發作和急性乙型肝炎[14]。
與以上研究相反,有研究者認為,核心啟動子變異和前核心變異不會引起肝臟功能失代償,而是對肝臟功能失代償起保護性的影響,HBV基因型與肝臟功能失代償也沒有明顯的關系[15]。Poustchi等[16]通過研究認為,在慢性乙型肝炎D基因型患者中,BCPA1762T和G1764A雙重變異與肝臟疾病惡化相關,而G1757A變異卻對宿主有一定的保護作用。
核心區編碼基因相對保守,其編碼的核心蛋白是宿主免疫反應攻擊的主要靶抗原,它的變異可直接影響到宿主對HBV的免疫應答。有研究顯示,核心區變異株(G87、V60)與野生株比較,前者可使宿主細胞內HLA-ⅠmRNA及其蛋白的表達水平降低[17]。Sugiyama等[18]研究認為,核心區A2339G(codon147)變異在體外會增強HBV的復制;而且發生此變異的患有慢性乙型肝炎的兒童和沒有此變異的患有慢性乙型肝炎的兒童相比,在血清HBeAg抗體轉換之前,前者的ALT峰值較高。
3、PORF變異
從HBVDNAPORF的N-末端到C-末端,共涉及4個功能區,即末端蛋白區、間隔區、Pol/RT區、核糖核酸酶H區。RT區又包括7個功能亞區,從RT區上游第1個氨基酸起依次為A、B、C、D、E、F、G亞區。當前所有耐核苷(酸)類藥物的基因變異位點都位于RT區。
拉米夫定為胞嘧啶左旋核苷類似物,其耐藥變異位于RT區C亞區的YMDD基因序列,最常見的變異為rtM204I/V/S,而A亞區L80I變異以及B亞區rtV173L變異和rtL180M變異為其補償突變,以維持病毒的復制力[19]。文獻報道,拉米夫定也可誘導B亞區rtA181T/S變異[20]。替比夫定為胸腺嘧啶左旋核苷類似物,與LAM均為左旋核苷類藥物,分子結構和作用目標位點相似,因此二者存在交叉耐藥,常見變異為rtM204I。阿德福韋酯為無環腺苷類似物,RT區D亞區rtN236T變異與B亞區rtA181V變異是ADV的常見耐藥變異形式。有文獻將rtA181T變異也歸為阿德福韋耐藥變異,但還尚存爭論[20]。恩替卡韋為鳥嘌呤核苷類似物,其耐藥特點是發生在拉米夫定耐藥的背景上,耐藥位點是在LAM耐藥位點基礎上另加B亞區T184、S202和/或M250變異。
此外,在未應用過核苷(酸)類藥物治療的慢性乙型肝炎患者中,YMDD基因序列變異的發生率從1%-27%不等[21]。
因此,有必要在應用核苷(酸)類藥物治療前對患者進行HBV耐藥變異檢測[22]。
4、小結
HBV是一種高變異的嗜肝DNA病毒。HBV基因變異可以在宿主自身免疫應答、病毒復制適應性等內因的影響下發生,也可以發生于核苷(酸)類藥物或疫苗接種等外因作用之后。HBV變異是影響其感染發生、發展和轉歸的重要因素。HBV基因變異常常引起病毒生物學特性的改變,在引發疾病的臨床表現、診斷、預后和預防等方面帶來很多新的問題。
5、參考文獻
關鍵詞:RQ-PCR;熒光探針;分子生物;熒光共振能量轉移
中圖分類號:O657 文獻標識碼:A 文章編號:1009-2374(2013)13-0044-02
1 RQ-PCR技術概述
RQ-PCR是FPET(熒光共振能量轉移)技術在PCR定量上的應用。其指在PCR反應體系中加入熒光基團,在指數擴增期間通過連續監測熒光信號出現的先后順序及強弱變化實時監測整個PCR進程,最后通過標準曲線對未知模板進行定量分析的方法。RQ-PCR同步進行定量和擴增,這樣就克服了傳統PCR的平臺效應,減少了終點檢測帶來交叉污染的機會,也克服了終點法定量的不準確性。另外,RQ-PCR無需再處理,節約了時間和精力,更避免了放射性同位素可能給實驗人員造成的傷害。目前,RQ-PCR在分子生物學研究中應用越來越多。
1.1 熒光共振能量轉移
當一個熒光基團的熒光光譜與另一個熒光基團的激發光譜重疊,并且兩個基團距離足夠近時,供體熒光基團的激發能誘發受體基團發出熒光,同時供體熒光基團自身的熒光強度衰減,即能量從短波長的熒光基團傳遞到長波長的熒光基團,相當于短波長熒光基團釋放的熒光被屏蔽,這個過程稱為FRET。
1.2 參照物
參照物有外參照和內參照兩種。外參照不與目的基因在同一反應體系中擴增。以已知濃度的目的基因為模板按一定比例稀釋,制備標準曲線。而未知標本則根據該標準曲線得出相對的拷貝數和Ct值。其優點是可以和目的基因保持較高的同源性,保證了二者的擴增效率近似。缺點是不能克服也無法檢測可能出現在樣本反應體系中的影響因素。內參照是在各標本中加入已知濃度的內參照基因,與樣本一起抽提、擴增。內參照基因的DN段與目的基因相似。為保證目的基因只能與內參照探針結合,運用定點突變的方法改變與探針結合的中間部位的序列。內參照系統的結果重復性更好,可以避免不同抽提效率導致的樣本間差異。
1.3 RQ-PCR幾個重要參數
(1)熒光域值3~15個循環的熒光信號的標準偏差的10倍設置為熒光域值的缺省,熒光本底信號為PCR反應的前15個循環的熒光信號;(2)Ct值中C代表Cycle,t代表threshold,Ct值的含義是:每個反應管內的熒光信號到達設定閾值時所經歷的循環數;(3)Ct值與起始模板的關系研究表明,每個模板的Ct值與該模板起始拷貝數的對數存在線性關系,起始拷貝數越多,Ct值越小,利用已知起始拷貝數的標準品可作出標準曲線,當獲得未知樣品的Ct值,即可從標準曲線上計算出該樣品的起始拷貝數。
2 RQ-PCR技術的關鍵
RQ-PCR技術在常規PCR基礎上添加了熒光染料或探針。特異的將雙鏈DNA摻入熒光染料中,保證其信號與PCR產物完全同步遞增。在探針的3’端和5’端分別標記淬滅基團(Q)和報告基團(R),進行能量的傳遞。R基團所發出的熒光可被Q基團吸收或抑制;抑制作用隨著兩者距離變遠而消失,R基團增強后的熒光信號可以被熒光監測系統接收到。當熒光信號增強到某一閾值時,Ct值被記錄下來。這樣,通過未知樣品的Ct值和標準曲線就可以將該樣品的起始拷貝數確定。因此,在RQ-PCR中,熒光染料或探針就成為了技術關鍵。目前已經開發出的熒光染料和探針按照能量轉移和基團標記的方式,大體可以分為水解類探針和雜交類探針兩類。
2.1 Taq Man探針法
在該探針的3’末端和5’末端分別標記Q基團和R基團,使其與兩引物所包含的一段序列內DNA模板完全互補。當探針完整時,利用Taq酶5’3’外切酶的活性,Q基團吸收R基團的熒光,熒光信號也就不能被檢測到;相反如果正確的底物被擴增出來后,即有特異的PCR發生時,探針就會在復性階段與其雜交,當聚合酶延伸到探針時,它就會將與模板雜交上的探針切碎,使得R基團和Q基團分開,解除淬滅作用,從而釋放出熒光信號,可通過檢測系統觀察到信號的變化。每擴增一條DNA鏈,就會有一個游離的熒光分子形成,實現了熒光信號累積與PCR產物形成完全同步,進而計算出Rn值、Rn值、Ct值和閾值。通過計算就可以獲得起初模板量。常用的熒光基團是VIC、TET、FAM、HEX。
2.2 非特異性雙鏈DNA嵌入染料
SYBR Green 1是一種與雙鏈DNA結合的染料。當它游離在溶液中時,不發出熒光;但當其摻入DNA雙鏈后,會發出強烈熒光。該染料最大的優點是可以作用于任何模板的任何引物。但由于其對DNA模板沒有選擇性,可能會造成定量不準確。若想解決這個問題,可以使用比較由于融解曲線法,還可以通過反應條件的優化及嚴格設計高特異性引物,降低引物二聚體形成的可能性。
2.3 分子信標
分子信標由Tyagi和Krammertm建立,適用于鑒定點突變。該探針是單鏈DNA所形成的呈發卡結構的莖環雙標記寡核苷酸,環部部分堿基同靶DNA序列互補,長度為15~35個核苷酸;莖部有互補配對的堿基組成,同靶DNA無序列同源性,約5~7個核苷酸長。在探針的5’端標記R基團,3’端標記Q基團。當分子信標游離時,由于R、Q兩個基團緊密相鄰,熒光被淬滅。而在PCR變性后的復性階段,分子信標與溶液中的特異模板雜交,靶DNA序列與分子信標環部的核苷酸序列互補結合,使發卡結構破壞,釋放出熒光信號,淬滅作用被解除。由于熒光強度會隨著分子信標量的增加而增加,從而達到定量檢測的目的。在PCR的延伸階段,分子信標與模板解離,再次形成發卡結構,熒光消失。每次擴增后產物的積累量可以通過當時的熒光強度的增加來反映。該方法的優點是探針可循環利用,缺點是標記相對復雜。同時,莖部結構的高熱力學溫度會影響探針和靶序列的雜交。
2.4 雜交探針
雙雜交探針也是以FRET為原理進行的。該方法使用四個寡聚核苷酸分子、兩個引物和兩個探針。發光探針的5’端標記一個R基團,淬滅探針的3’端標記Q基團,雜交時R基團緊密相鄰Q基團,以首尾相接的方式退火靶擴增子,當循環儀的光源激發3’端的Q基團后,產生從供體到毗鄰探針R基團的FRET使熒光淬滅。起始模板的量越高,熒光淬滅的程度越低,以此可以進行PCR的定量分析。該方法的優點是淬滅效率高,缺點是擴增效率不穩定,合成成本相對較高。
3 RQ-PCR技術的應用
3.1 基因工程研究領域
RQ-PCR技術的出現加強了對基因的量和質變化的研究。它目前已經在遺傳分析中廣泛應用以檢測基因突變及基因組的不穩定性。
(1)基因表達研究由于探針雜交的效率和其后的切除與雜交有關,可以將由不同熒光報告基團標記的探針與野生型和突變基因雜交,2005年劉敬忠等使用RQ-PCR技術對β地中海貧血純、雜合子作出診斷。目前對遺傳性物質改變引起的疾病還無法根治,而應用RQ-PCR技術可以通過產前監測和產前基因診斷來減少病嬰出生。
(2)轉基因研究Tesson等確定了分析轉基因鼠接合性的RQ-PCR技術使用條件,利用合適的循環域值及發光探針,擴增一個轉移后的基因和一個對照基因。通過RQ-PCR檢測,同型結合的和異質接合的動物后其子代中轉基因的傳遞情況與孟德爾遺傳規律相符。這項技術可以廣泛地應用于基因劑量功效實驗和轉基因動物的繁育中。
(3)單核苷酸多態性與突變的分析RQ-PCR可以用來檢測基因突變和基因組的不穩定性。一條橫跨突變位點的探針和一條錨定探針是檢測基因突變的基礎。兩條探針用兩種不同的發光基團標記。如果靶序列中無突變,探針雜交便完全配對;如果靶序列和探針不完全配對,會降低雜交體的穩定性和熔解溫度。這樣便可對突變和多態性進行分析。
3.2 醫學研究領域
(1)病原體檢測2000年蘇學飛等利用該技術對淋球菌、沙眼衣原體、解脲支原體、人類瘤病毒、單純皰疹病毒五個項目進行了定量測定。2004年針對SARS流行性病的檢測和診斷使得RQ-PCR技術得以應用和發展。近年來,TaKaRa公司推出的試劑盒可以一步完成對H5N1、H7N9等禽流感病毒的檢測。
(2)腫瘤診斷基因發生了變異是腫瘤產生的根本,RQ-PCR方法可以將這些異常變化都檢測出來。許多癌基因的突變和表達增加,在腫瘤早期就出現。除了能夠有效地檢測基因突變,RQ-PCR還能夠準確地檢測到癌變基因的表達量。隨著與腫瘤相關的新基因被不斷地發現,會使RQ-PCR技術在腫瘤的研究中發揮越來越大的作用。
(3)抗藥性考核日本Funato等使用RQ-PCR技術對臨床樣品中如MRP、MDR21等與抗藥性相關的基因表達進行了檢測。結果表明,RQ-PCR技術可以可靠地定量檢測抗藥基因的表達,運用該技術可以對化療可能引起的反應進行預測。
4 結語
現在,RQ-PCR技術不僅快速、靈敏、準確,而且己經發展為一項高度自動化的核酸定量技術,大大降低了假陽性率,提高了工作效率,且不必使用對人體有害的染色劑。因此該技術被廣泛地應用在基因表達研究、基因單核苷酸多態性和遺傳性疾病診斷、病原微生物診斷等諸多科研領域。但與傳統的PCR技術相比,RQ-PCR也存在不足之處:(1)RQ-PCR在復合式檢測方面的應用能力會因檢測光源和熒光素種類的局限所限制;(2)由于檢測環境相對封閉,減少了擴增后電泳的檢測步驟,也就無法對擴增產物的大小進行監測;(3)RQ-PCR實驗的高成本也限制了其廣泛的應用。
參考文獻
[1] 韓俊英,曾瑞萍.熒光定量PCR技術及其應用[J].國外醫學·遺傳學分冊,2000,23(3):177.
[2] 王行,王惠民.實時定量PCR技術的方法學分類[J].臨床檢驗雜志,2007,25(1):71-72.
[關鍵詞]生態學 課堂教學 限制因子 耐度定律 花盆效應 生態位 協同進化
從生態學視角去審視課堂教學,我們發現課堂教學具有自然生態系統的一些特點,因此生態學思想成為我們改革傳統課堂教學、建立新教學模式的指導思想。
德國動物學家??藸?866年在其所著的《普通生物學》一書中首次提出“生態學”一詞,并定義為“研究生物體與周圍環境之間相互關系的科學”。1935年英國生態學家坦斯利提出了生態系統理論,認為生物及其生存的環境相互作用構成一個有機的整體;為生態學進入系統研究提供了理論基礎。20世紀50年代奧德姆系統闡述生物與環境的關系,闡述了生態系統的組成、結構(個體、種群、群落等不同層次生命體系的生態學規律)、功能(物質循環、能量流動、信息傳遞)生態系統的調控、理論應用及方法研究。而“生態學”一詞在教育研究中正式使用應該是始于美國教育家沃勒,他在《教學社會學》一書中曾提出“課堂生態學”的概念。從生態學的觀點來看,課堂教學是處理高級生物體――人與教學生態環境的關系。教育的生態環境是以教育為中心,對教育的意義、存在和發展起制約和調控作用的多元環境體系,大致分三個層次:一是以教育為中心,綜合外部自然環境、社會環境和規范環境組成的教育生態系統:二是以單個學?;蚰骋唤逃龑哟螢橹行臉嫵傻?,反映教育體系內部的相互關系;三是以學生的個體發展為主線,研究外部環境包括自然、社會和精神因素組成的系統。此外,教育生態學還考慮教學對象內在的生理和心理環境。這樣,課堂教學活動不再是傳統單一的關系,而是包含了教學生態主體、教學生態環境及教學生態動態過程等要素結合的一個整體,課堂教學可以說與生態學基本原理絲絲相扣,遵循生態學規律,可以更好地指導我們課堂教學。
1.限制因子定律。限制因子定律是生態學的基本原理之一。生物學家李比希研究營養物質與植物生長關系時發現,當植物所需要的營養物質供應量降低到該植物最小需求量以下時,這種營養物質就會限制這種植物生長,即使其它營養物質供應充足,也不會讓植物生長良好。這說明,缺乏的營養物質是該植物的限制因子,對該植物的生長發育起著制約作用。課堂教學的限制因子很多,它不但有自然限制因子,而且也擴展到社會因子、精神因子。因此必須分析各種影響課堂教學的限制因子,在眾多限制因子中找出主導限制因子,并設法排除主導限制因子的束縛,使課堂教學健康有序的發展。
對課堂教學而言,最主要的限制因子是能量流和信息流。能量流與信息流不足或低于基本需要時,就會影響甚至限制課堂教學的數量和質量。因此,在教學過程中,師生雙方必須進行充分的能量和信息的交流。首先教師在課堂中必須提供充分的信息量。中農把信息定義為消除不確定性的東西,信息的多少意味著消除的不確定性的大小。從信息論角度來講,教師必須盡可能地提供更多的信息以消除學生的信息不確定性,這就要求教師不但對自己的專業領域而且對其它相關學課都要有廣泛的研究,并能將其應用到課堂教育之中。其次,在教學中除了提供充分的信息量之外,還必須使自己所提供的信息對學生的大腦和心靈具有沖擊作用,以充分調動學生學習的能量,這樣,信息量轉化為能量,才使課堂教學具有更大效果。當然,信息流與能量流也不是單向的,學生的課堂參與與反饋能使課堂的信息量和能量成倍提高,更好地優化課堂教學。
除此之外,影響課堂教學的限制因子還包括教師的教學觀念和教學態度、學生的學習態度以及社會環境等要素?,F有的社會環境和風氣的庸俗化、功利化,容易使學生迷失自我,終日沉湎于網絡游戲、消費休閑之中而缺乏學習的興趣和動力。教師的世界觀、人生觀、價值觀的不正確、教學觀念落后、教學方法單一僵化,也會影響學生的課堂情緒和人生態度。只有找準課堂教學的限制因子,然后對癥下藥,變限制因子為激勵因子,才能提高課堂教學的質量和效率。因此,在生態學原理的指導下,我們必須重視教學過程中的限制因子,凈化教學環境,構建健康的校園文化,激發教師和學生的主體性、主動性,擺脫限制因子的束縛,提高課堂教學活力。
2.耐度定律。1911年,謝爾福德提出“耐度定律”,認為一個生物能夠出現,并能夠成功地生存下來。必須要依賴一種復雜的條件全盤地存在。如果要使一種生物消滅或絕種,只要對其中任何一項因子的性質加以改變?;驅⑵浜坑枰栽鰷p,使其最達到生物耐力的界限之外,即可以出現上述后果。耐度定律告訴我們:生態系統的個體、群體在自身發展的一定階段上,對周圍的生態環境和各種生態因子,都有自己適應范圍的上限和下限。如果把課堂教學看作是一個生態系統,教學模式的設計和執行應遵守最適度原則,課堂教學活動在數量與頻度等方面要在學生的承受范圍之內。在課堂教學中,學生的知識的接受度、生理上的耐受度、心理上的承受度都是有限的,超過他或達不到他應有的“度”,就會產生不良或相反的影響。所以教師在教學過程中必須把握各種因子的適度問題。每門學課安排多少學時,每堂課安排多少內容、各學科安排多少作業量、課堂討論選題的難易度以及考試的難易度等等,都必須根據學生的實際情況精心設計,盡量避免用主觀臆斷和一般經驗來決策。
對學生的課堂評價亦是如此,當一個或多個評價因子超過學生評價環境的耐受范圍時,學生系統內部諸要素之間的交互作用及其與外部環境之間的物質、能量和信息的交換關系就會發生變化,從而導致系統的失衡,產生對環境適應,影響學生的可持續發展。
在課堂教學中教師對學生作出適時適度的評價是必不可少的,它是推動學生成長的重要力量。但是,如果教師不顧與學生發展相關的各種資源和條件,漠視學生發展的規律和身心需要,刻意追求所謂的目標、速度或規模,就可能導致學生發展的生態失衡或整體功能失調。生態學研究表明,當一個因予處于不適狀態時,對另一個因子的耐受能力可能下降。生物實際上并不在某一特定環境因子最適的范圍內生活,可能是因為有其它更重要的因子在起作用,一些看似無關的因子一樣也可以導致學生發展生態的超耐失衡,在課堂中,教師對學生的評價應盡可能在學生的耐受程度的范圍內,全面的評價學生,并且使教師評價與學生互評結合起來,為學生健康發展創造良好的生態環境。
3.花盆效應?!盎ㄅ栊笔菉W地利地質學家修斯于1875年首先提出來的。花盆效應在生態學中又稱之為局部生態效應?;ㄅ枥镌圆涣巳f年松,花盆是一個半人工、半自然的小生態環境,在空間上有局限性,還要人為地為之創造適宜的
環境。因此,在花盆內的個體、群體其生態閾值下降,生態幅度窄,生態值下跌,一旦離開此小生態環境,經不起濕度、溫度的變化,更經不起風吹雨打,個體、群體會失去生存能力。也就是說,花盆里生養的花很難適應于大自然的環境。
課堂環境類似于“花盆環境”,這也是課堂教學的局限性。教師精心設計的課堂教學環境與社會現實是有差距的,在相對封閉的課堂教學中,學生整天被關閉在教室里,與沸騰的現實生活脫節,加上傳統的教學內容,教學方法陳舊落后,從書本到書本,進行封閉式的小循環,只求死記硬背書本知識,不求獨立思考,只求把握現有的結論,不求洞察產生這種結論的過程,使學生思維單一,進取精神缺乏,創造力削弱,意志力薄弱。為此,課堂教育必須克服“花盆效應”的制約。首先,必須創造一個和諧歡愉的課堂教學情境,創造一個有利于培養學生健康、豐富個性的環境,要把教學過程視為學生個性發展和生命成長與完善的過程。就這需要建立良好的師生關系,與學生平等對話,相互啟發,友善合作,構建和諧的課堂環境,使每一個學生都能感受到自主的尊嚴,獨特的存在價值,心靈成長的喜悅。
其次,教師在課堂教學中必須積極倡導自豐、合作、探究的學習方式,教學內容的確定、教學方法的選擇、評價方式的設計,都應有助于這種學習方式的形成。課堂上要有學生自主學習的時間和必要的指導,要多采用討論研究型學習方法。并幫助學生自己構建知識,體驗學習過程,只有學生經歷過、體驗過、實踐過,才能更好理解、掌握知識、技能,發展情感、態度、價值觀。體驗是教學過程的顯著特征,要克服課堂教學的“花盆效應”,就必須加強學生在學習過程中的體驗、感悟和反思。
最后,課堂教學必須現實化、生活化。在教學過程中,對每個課堂教學的內容的學習,都盡可能聯系學生的生活實際,把課堂教學的內容延伸到學生的生活世界中去,讓學生感受到課堂就是生活、生活就是課堂。
4.生態位原理。俄羅斯生態學家格烏司做了一個實驗,他將一個叫雙小核草履蟲和一個叫大草履蟲的生物,分別放在兩個相同濃度的細菌培養基中。幾天后,發現這兩種生物的種群數增長都呈S型曲線。接著,他把這兩種生物又放入同一環境中培養,并控制一定的食物,16天后,培養基中只有雙小核草履蟲自由地活著,而大草履蟲卻消失得無影無蹤。在其培養中,格烏司對現場進行仔細觀察,沒有發現有一種蟲子攻擊另一種蟲子的現象,也未見兩利,蟲子分泌出什么有害物質,只發現雙小核革履蟲在與火草履蟲競爭同…食物時增長比較快,將大草履蟲趕出了培養基。于是,格烏司做了相反的一種試驗。他把大革履蟲與另一種袋狀草履蟲放在同一個環境中進行培養,結果兩者都能存活下來。并且達到一個穩定的平衡水平。這兩種蟲子雖然也競爭同一食物,但袋狀草履蟲占用的是不被大草履蟲所需要的那一部分食物。大自然中,凡存在者就有自己的生態位,親緣關系接近的,具有同樣生活習性的物種,不會在同一地方競爭同一生存空問,若同時在一個區域必有空問的分割,即使弱者與強者共處于同一生存空間,弱者仍然能夠容易地生存。沒有兩種生態位是完全相同的,這就是“生態能”原理,又叫“格烏司原理”。
如果把課堂教學看作足一個生態環境,那么每一個學生都有不同的生態位,天生我才必有用,每個生態位都有一定的優勢。教學的本質是促使每個學生的發展,因此首先必須承認每個生態位的差異性和共存關系。生態位的分離程度同物種問的共存成正相關,即分離程度越大,共存的機會就越大,因而不能過多地強調生態位的重疊與競爭。課堂教學要尊重學生的多樣性,致力于創造一種適合所有學生的教育,而不是挑選適合教育的學生。生態位教學是實現學生個性和諧發展的有效途徑,也是學生全面發展的基礎。在課堂教學中要促使學生強項得到充分發展,使其弱者得以改善和提高。教師應該認識到每個學生都是獨特而出色的。對每一位學生抱以信任的態度,并樂于從多個角度來評價和按納學生,發現并發展學生的潛能,表現出對生命的尊重,對個性的尊重,對個體多樣性的尊重。
由于在教育中長期被忽視,學生也不能正確認識自己生態位的優勢,造成一些學生不能正確認識自我,各種心理問題頻繁產生。因此在課堂教學中,教師還應該科學分析每個學生的智能結構,興趣愛好,優勢特長,潛在資質及缺點不足,使學生在客觀評價自我的基礎上,科學定位,合理規劃,確立符合自身實際的發展日標。深入研究發掘社會需求與自身實際的契合點,努力尋找自身的不足與缺陷,形成自己的特色專長,發掘和創新生存途徑,拓展和優化個人發展生態空問。
5.協同進化?!皡f同進化”一詞是1964年埃利希和雷文首次提出來的,用以闡述昆蟲與植物(蝴蝶及其采食植物之間)進化歷程中相互關系。它是指自然生境中兩個或多個物種,由于生態上的密切聯系,其進化歷程相互依賴。當一個物種進化時,物種間的選擇壓力發生改變,其它物種將發生與之相適應的進化事件,結果形成物種間高度適應的現象。這種相互適應、相互作用的共同進化關系即為協同進化。協同進化論與普通進化論看問題的著眼點不同,在普通進化論或種群遺傳學中,一個物種往往被孤立地看待,環境以及它相關物種被視為一成不變的背景,而協同進化論則強調基因的變化可能同時發生在相互作用的物種間。因此,協同進化更強調物種之間的相互作用,可以說它是進化論與生態學的一個重要交叉點。
關鍵詞:區域經濟發展;區域企業自生能力;評價指數
中圖分類號:F061.5
文獻標識碼:A
文章編號:1001—6260(2012)04—0001—09
隨著對次貸危機和歐債危機反思的深入,國內外政策和研究再次聚焦于實體經濟在經濟發展中的基礎性作用,美國的“再工業化”戰略和“占領華爾街”運動便是其中的標志性事件。這一背景下,實體經濟的發展能力評價成為衡量經濟發展質量的重要考核標準和政策績效評價的核心要素,也是經濟發展研究的基礎環節。企業是實體經濟的生產主體,是物質產品和服務的提供者,基于區域企業自生能力的評價體系是實體經濟發展能力評價的關鍵。
以GDP為基準的區域經濟發展評價存在缺陷,盡管當前以地方GDP增長為主體的考核與激勵是造就中國經濟奇跡的一大核心要素,但同時也帶來了日趨嚴重的問題,如地方政府對招商引資的依賴、重增長輕質量、土地財政擴張和投資沖動等。
本文基于微觀主體——企業來評價區域自生能力及其對區域經濟發展的影響。通過分析診斷各地區企業自生能力的總體態勢、相對優劣和內部結構,可以有效地防止經濟增長中地方政府的短期行為和非生產,為中央和地方政府制定切實可行的促進優質實體經濟項目源培育的政策提供依據。通過實證分析發現,當期(或當年)區域企業自生能力對該地區后期(或幾年后)的人均GDP水平存在顯著的解釋力和影響力,證明了區域企業自生能力評價指標體系的科學性、合理性,以及培育企業自生能力對于國家或區域經濟優質、持續發展的重要意義。
一、區域企業自生能力的相關研究述評
自生能力(Viability)一詞廣泛應用于醫學、植物學、生態學和遺傳學,指生存、發育和繁殖(再造)的活力與能力。林毅夫(2002)界定并推廣了企業自生能力的概念,即在自由競爭的市場經濟中,一個正常經營的企業在沒有外部扶持的條件下,能夠獲得不低于社會可接受的正常利潤(經濟利潤而非會計利潤)水平的能力。他認為,違背比較優勢會導致轉型期的中國國有企業缺乏自生能力,進而造成一系列經濟問題。其后的研究認為,企業自生能力概念的內涵應該更加豐富,除比較優勢外,技術優勢、競爭優勢都是企業自生能力的體現(廖國民等,2003),這種能力應該是動態的,可以而且需要適度突破(郭克莎,2004),否則,比較優勢產品特別是勞動密集型產品出口的收益不可能長期化,也無法自動、自發地實現產業升級(胡漢昌等,2002)。
區域企業自生能力評級及影響的國內外相關研究主要分為兩類,一類是以企業為軸心的國家或區域競爭力的研究,另一類是關于區域企業自生能力某一部分的研究。國內外對國家或區域企業自生能力的研究主要集中于區域或國家競爭力的評價上。
以企業為軸心的國家或區域競爭力研究,主要關注宏觀層面企業營商環境的優劣和微觀層面企業關鍵生產要素的數量與質量(如勞動力)、創新的能力和創業等。其中瑞士洛桑國際管理學院(IMD)的《世界競爭力年鑒》主要側重于宏觀營商環境的評價,世界經濟論壇(WEF)的《國際競爭力報告》的指標則是宏微觀相結合,企業層面的微觀指標主要有企業技術吸納能力、實用專利和公司研發費用、企業集群等(Xavier,2011);經濟合作與發展組織(OECD)的《新經濟報告》和英國政府的《生產率和競爭力指數》則更加偏重企業層面的考察,前者主要包括信息與通信技術應用、創新與技術擴散、人力資本、創業和宏觀因素等五類指標,后者主要包括投資、創新、技術、企業和競爭性市場等五類指標。區域競爭力的評價指標也與之類似,只是應用對象和處理方法略有差異,比較有影響力的是巴克萊銀行和威爾士發展局(Barclays Bank PLC et al)的《與世界競爭》、英國貿工部(UK DTI)的《區域競爭力指數》等。國內研究方面,倪鵬飛等(2010)主編的全球500個城市的綜合競爭力指數(GUCI)主要依據綠色GDP規模、經濟增長、專利申請數、創新能力、投入產出、跨國公司指數等指標對城市綜合競爭力進行評價,并總結出影響城市國際競爭力的關鍵是科技創新和全球聯系。
區域企業自生能力構成部分的具體研究方面,代表性理論有企業的創造性破壞理論、創業型經濟理論、企業集群能力理論、企業國際化能力理論、大企業理論、企業干中學的學習效應理論。這些理論及其相應的實證研究分別表明,企業創新、創業、企業集群、企業國際化、企業規模、企業經驗等都是國家或地區經濟發展能力的微觀構成基礎。
國內大量針對中國現實的研究也證實了以上理論在中國的適用性。實證研究發現:中國各地區中小企業競爭力(銷售收入、利潤及其增長率)總體上與其所在地區的經濟發展水平基本一致(陳佳桂等,2003);企業家的創業精神對中國經濟增長具有顯著的正效應(李宏彬等,2009);企業集群為國內企業帶來了分工、信息、信任、信用、創新、知識溢出、資源、規模經濟等方面的優勢;大企業兼具應對政府和市場的“雙能力”(唐曉華等,2011)。
綜上所述,現有研究均把企業置于區域發展能力的核心地位,這對區域企業自生能力的內涵、評價及其與區域經濟發展的關系研究非常具有啟發性,基于這些研究我們可以總結出這樣的結論,即存在以微觀企業自生能力為基礎的區域企業自生能力,這種能力是可以量化評價的,而且它是區域經濟發展中具有核心解釋力和影響力的因素。
同時,既有的研究也存在著一些問題,主要包括:(1)在概念及內涵上,對企業自生能力的界定雖然合理但仍有待完善,而普遍采用的企業競爭力概念存在宏觀和微觀雙重視角,概念繁雜(Aiginger,1998)、構成要素龐雜,甚至存在著產出指標與競爭優勢構成指標的混淆問題(Ronald,2002),因此,本文采用完善后的區域企業自生能力這一概念;(2)在基于企業的區域發展能力評價方面,目前主要是國家或區域競爭力評價,這些評價除了將解釋企業自生能力的宏觀環境因素與企業自生能力本身混為一談外,變量間還存在相關甚至重疊的問題;(3)現有研究或是建立龐雜的指標進行評價,或是從理論上進行解釋,或是對區域企業自生能力的某一部分進行評價及解釋,尚未建立一個區域自生能力評價、經濟發展解釋和政策應用相關聯的整體框架。
二、區域企業自生能力指數評價指標設置
本文將企業自生能力定義為在一定的經濟(包括稟賦的比較優勢,如勞動力成本相對較低)、社會、文化等環境的約束下,在競爭性經濟中,企業通過自身的創新、網絡集群、規模優勢、經驗積累、國際化等建立的生存與發展的能力。簡言之,就是在競爭性經濟中企業通過自身努力實現生存和發展的能力。
區域企業自生能力的實質是在競爭性經濟中區域內企業整體的生存和發展的能力及活力,這種能力和活力主要體現為區域內企業的創新力、創業力、集群力、成熟度和國際化能力。本文正是著眼于企業自生能力的微觀層面,依據區域企業自生能力的實質構成,對區域內企業整體自生能力指數進行評價。本文共設置了五大類24項具體指標以評測區域企業自生能力,詳見表1。五類指標設置依據及其具體指標設置情況如下:
1.區域企業創新力
Schumpeter(1961)的創造性破壞理論認為,經濟發展的真正原因在于“創造性破壞”,而企業是其實現主體,“創造性破壞”的壟斷利潤是企業家執行“新組合”的動力。企業創新力在區域經濟發展評價的經典文獻中都有體現,而且是其關注的核心。在中國,區域創新的主體已由原來的高校和科研機構為主導轉變為以企業為主導,同時區域間企業創新力的差異日益擴大,因此地區間創新力的差距也日益擴大(李習保,2007)。在區域企業創新力評價指標的選擇上,既有研究普遍將區域企業創新能力分為企業創新投入和產出兩個方面(朱海就,2004),企業創新投入主要包括經費投入和人力資本投入,經費投入又分為研發經費和消化吸收經費,企業創新產出主要包括專利的申請與授權、技術交易和新產品,因此,本文選擇表1中的八項具體指標來評價區域企業的創新力。
2.區域企業創業力
德魯克(2002)認為,創業型經濟是上世紀80年代美國經濟成功的原因所在,“100年后(自1873年),幾乎每個人都知道……只有在創業型經濟成功、生產力提高的前提下,它(現代福利國家)才能真正存在下去”。事實上,不僅美國如此,在其他發達經濟體的發展過程中,創業型經濟也發揮著重要作用。創業作用于經濟發展的路徑,包括知識溢出(Acs,et al,2005)、產業結構變遷、促進競爭(方世建等,2009)、增加就業(Reynolds,1987)。在區域企業創業力評價指標的選擇上,本文參考全球創業觀察項目(GEM)的研究,選取的區域創業力具體衡量指標主要有全員創業活動指數(TEA)、創業率指標(CPEA)和私營企業數,其中前兩者是相對指標,后者是絕對指標。TEA是私營和個體從業人員數與15—64歲人口數之比,CPEA指標是近三年新增私營企業數與15—64歲人口數之比,私營企業數則是一個區域創業企業存量的體現。
3.區域企業集群力
企業集群力對于區域經濟發展極為重要,是由于集群至少可以在三方面促進區域經濟發展,即提升區域內企業生產率、掌握創新的方向和步驟、促進新業務的形成并壯大集群自身實力。因為越是在經濟全球化的社會,越需要依靠本土地理、文化和制度相近的優勢來形成更特殊的渠道、更密切的關系、更完備的信息、更有力的激勵等,進而取得生產率和創新上的優勢(Michael,1998)。實證研究表明,區域企業集群力的確對經濟發展存在顯著影響,但在不同區域會存在差異,美國經濟增長對產業集聚的彈性系數為6%,西班牙為3%~5%,中國為8%左右(劉軍等,2010)。針對區域企業集群力的評價一直是個難題,本文借鑒哈蓋特(Haggett)提出的區位熵概念作為衡量區域企業集群力的相對指標,即各地區規模以上工業企業產值的全國占比除以規模以上工業企業從業人員平均人數的全國占比,用相對指標計算中所涉及的規模以上工業企業的增加值、利潤、主營業務收入、從業人員、企業數、規模以上工業企業產值的全國占比等作為衡量區域企業集群力的絕對指標。
4.區域企業成熟度
大企業理論(錢德勒,1987)、規模優勢理論、經驗積累理論等的核心結論是,企業的成熟度(包括規模、治理和經驗)是國家或地區企業自生能力的重要內容?;谥袊鞯貐^的實證研究得出了與理論一致的結論:基于1985—1997年省級面板數據的實證分析發現,企業規模對創新有顯著的促進作用,非國有企業尤其如此(周黎安等,2005);實證分析還發現,中國上市公司的規模與債務融資存在顯著的正相關關系(周勤等,2006)。在中國企業普遍存在融資約束的情況下,企業IPO具有信號效應,可以提升企業后續信貸融資水平(朱凱等,2010),因此,本文采用區域內企業A股IPO融資額衡量區域企業財務成熟度;由于信息披露更加完善,且建立了“用腳投票”機制和內部治理機制等,所以上市公司整體上擁有更好的公司治理水平,因此,本文選用區域上市公司數量來衡量區域公司治理成熟度;從規模上來看,區域內中國500強企業個數和中國民營企業500強個數能體現出一個區域企業的整體規模優勢,因此可以作為衡量區域企業規模成熟度的指標。
5.區域企業國際化能力
企業國際化能力理論(Sapienza,2006)認為,企業可以利用區位優勢、所有權優勢、內部化優勢、產品生命周期優勢、特殊市場優勢、網絡資源優勢等形成自生能力,提升區域經濟發展能力。即使是相對落后的發展中國家,也可以通過引進再生式的創新形成企業自生能力(Arrow,1962)。因此,對于后發國家而言,企業國際化能力有兩層含義:一方面是通過國際化利用外資,引進、模仿與吸收國際優勢技術的內向國際化能力;另一方面是利用自身優勢和海外市場優勢實現自身發展壯大的外向國際化能力。這兩種能力被形象地稱為“引進來”和“走出去”,本文借鑒Melitz(2003)用FDI衡量前者,借鑒Mathews(2006)等用企業對外直接投資額來衡量后者,同時考慮到中國金融企業僅集中在極個別地區,且金融業是國家控制行業等的特殊性,最終選用非金融類企業對外投資額衡量后者。
需要說明的是,上述評價指標中并不直接包含影響區域企業自生能力的比較優勢(林毅夫,2002)指標,但這并不代表我們否認比較優勢對區域企業自生能力的影響,之所以未單獨設置該指標主要是基于以下考慮:其一,在知識經濟時代,作為比較優勢基礎的生產要素的價值角色在逐漸消退,如“彈丸之地”且置身戈壁的以色列卻成為高效經濟的農業生產國,本是圣克拉拉荒谷的硅谷卻成為全球科技中心,原是一個小漁村的香港也已成為國際金融貿易中心;其二,2005年以后,各地區基礎要素(勞動、土地、資本)的比較優勢情形大致相同,因為戶籍制度改革總體上促成了各地區間有效的勞動力流動(孫文凱等,2011),金融資源在全國均是由國家統一調節和國有產權控制(史建平等,2004),土地雖由地方政府控制,但是由于縣及地區層面激烈的招商引資競爭,地方政府也都積極增加土地供給(張五常,2008;曹正漢等,2011),甚至出現了供給過剩的情況(劉江濤等,2009);其三,比較優勢理論給出的是判斷某類企業有無自生能力的標準,而現實證明各地區的企業整體上都是有自生能力的。此外,企業是“經濟人”,企業創新、創業、集群、經驗和國際化等“經濟行為”也隱含著對比較優勢的考量。
在理論、實證和中國現實的基礎上,本文構建了中國各地區企業自生能力指數的評價框架,即各區域企業的自生能力是對其創新力、創業力、集群力、成熟度和國際化能力的綜合評價。
三、區域企業自生能力指數評價——基于AHP的分析
根據表l所示的區域企業自生能力指數評價體系,結合AHP評價模型程序,依次進行數據搜集、數據標準化處理和指標權重確定,最終作出綜合評價。
1.數據搜集和標準化處理
根據指標設計需要,24個指標涉及各地區2005—2010年30多項具體數據,這些數據分別來自于中國宏觀經濟數據庫、中經網數據庫、《中國高科技產業統計年鑒》、《中國金融年鑒》、《中國證券期貨統計年鑒》、《中國對外直接投資統計公報》、《中國民營企業500強調研分析報告》、各地區統計年鑒,還有個別數據來自于專業網站或期刊,如2010年各地區A股IPO金額和上市公司數來自上交所和深交所的統計數據,各地區2005——2010年的中國500強公司數來自于李建明等(2011)的論文《10年來中國企業500強發展趨勢》。
在收集和整理出24項數據之后,由于不同數據之間不具有可比性,我們首先對其進行標準化處理,處理的方法是:
令Cij=Cij/max{當年各地區的Cij}。如2006年北京地區的專利申請數為C16=22572件,而當年申請專利數最多的地區為廣東,其專利申請數max C16=72220件,因而經過標準化處理后,北京地區的該項指標數值為C16=22572/72220≈0.312545。
2.構造判斷矩陣,確定各項指標的權重
首先,用AHP模型構建判斷矩陣,即根據AHP模型制定的評判標度(分值),一般采用1—9及其倒數的評判標度來描述各指標的相對重要性。
然后,根據相對比較評判標準,構造判斷矩陣,分層、逐步確定指標權重。權重確定的原則是:在尊重經濟理論和中國轉型期經濟事實的基礎上,采用專家打分法,選取平均分值,根據平均分值組成的判斷矩陣,得出AHP模型下該指標的權重,并用一致性指標(Consistency Index,C.I.)、隨機性指標(Ran.dom Index,R.I.)和隨機一致性指標(C.R.=C.I./R.I.)檢查權重是否合理。如表3所示,我們對于準則層指標構造出判斷矩陣,并進行一致性檢驗,最終確定指標權重。類似地,我們最終確定了表1中各項具體指標的權重。
3.區域企業自生能力指數的AHP評價
指標權重確立之后,即可用AHP方法計算出各地區2005—2010年區域企業自生能力指數。借鑒WEF的“可持續發展”思想,區域企業自生能力指數可從存量值和發展值兩個角度進行評價,二者分別反映了區域企業自生能力的當前水平和動態發展能力。
為了平滑單一年份的數據異常帶來的評價誤差,我們使用2006—2010年5年的平均值來衡量各地區基于企業的區域自生能力存量值。同樣,我們還可計算出各地區基于企業的自生能力動態發展值,其計算過程與上述存量值計算過程相同,只是每一個指標的原始數據取當年該地區在該項指標上的環比增速。最后,將存量值與發展值加權平均,得到5年年均區域企業自生能力綜合指數。表4按照排名先后分別列舉了各地區2006—2010年企業自生能力存量值、發展值和綜合值的評分。
四、區域企業自生能力指數分析及其對區域經濟發展的影響
從區域企業自生能力的存量值和發展值的結構來看,中國的區域經濟可以劃分為四種類型:第一種類型為高位調整區域,即一些地區雖自生能力存量值位居前列,但發展值卻不甚理想,這可能意味著需要尋找新的增長點,如北京、上海、天津;第二種類型為積極趕超區域,即部分地區自生能力的存量值和發展值都比較可觀,如廣東、江蘇和重慶;第三種類型為快速追趕區域,即大部分中西部城市盡管自生能力存量值較低,但增量值較好,這種自生能力的發展如果得以保持,則追趕有望,如安徽、湖南、陜西、內蒙古、江西、湖北等;第四種類型稱之為雙重拖累區域,主要有個別西部省區,自生能力存量值和增長值均明顯落后,亟待突破和關注,如青海、貴州等。
從區域企業自生能力評價結果整體來看,我們還發現了一個可能的趨勢:各地區企業自生能力的發展值都為正值,而且快速追趕的區域占多數。這說明如果能夠保持這種勢頭,區域間的經濟差距就有望實現收斂。但是,第四種類型的地區短期內顯然還難以擠入收斂的行列,所以這種收斂是不完全的。
就地區之間比較而言,對各地區企業自生能力總體及構成進行對比分析有利于確認各自的比較優勢和劣勢,進而可以結合區域實際情況,更為科學地確定政策著力點。以國家技術創新工程試點省的企業創新力為例,截至2010年底,試點地區有安徽、浙江、江蘇、山東、廣東、四川、遼寧、上海,其部分指標排名見表5。其中,就安徽而言,目前存在的問題是,區域企業的創新力落后于企業整體的自生能力,盡管從發展的眼光看這種狀況正有所改善,而且,安徽在企業創新的投入和產出上較其他試點城市還有一定的差距,只是在技術消化吸收經費投入強度方面具有明顯的優勢,因而,針對安徽企業創新力的培育需要同時加大創新投入和創新產出,否則企業的創新力瓶頸將會制約區域企業自生能力的提升。
另外,根據上文推測,區域企業自生能力是中國區域經濟發展中具有核心解釋力和影響力的因素,在完成區域企業自生能力指數評價的基礎上,本文構建了以下四個模型進行驗證。其中:GDP2011。表示各地區在2011年人均GDP與當年全國人均GDP之比,即各地區2011年人均GDP的相對數;GDPAY3表示各地區2009—2011年人均GDP相對數的均值;SVIAY3表示各地區2006—2008年區域企業自生能力存量的3年均值;DVIAY3表示2006—2008年區域企業自生能力發展值的3年均值;SVIAY表示2006年各地區企業自生能力的存量;DVI表示2007年各地區企業自生能力發展值;SVIAY表示2006—2010年區域企業自生能力存量的5年均值。
四個模型的分析結果整體上證明了最初的推測,即一個地區某一時期(或某一年)的企業自生能力對該地區下一時期(或未來)的人均GDP有顯著的解釋力和影響力。將模型1、模型2、模型3作為一組,模型4作為另外一組,可以發現,無論是未來某一年的區域人均GDP還是未來某一階段的區域人均GDP都可以由各地區歷史的區域企業自生能力來顯著地解釋,而且當被解釋變量是一個階段時,其解釋的顯著性就更強,兩類企業自生能力的影響也在加大。通過模型間的對比還能發現,自生能力存量值和自生能力發展值及其單期指標與階段指標在解釋力和影響力上的差異。
四個模型中的自生能力發展值的系數均為負數,最有可能的原因是,在29個區域中自生能力存量值與發展值位勢相反的地區占多數,即本文所說的第一類和第三類區域,而近期對經濟發展產生影響的主要還是存量值,所以發展值的位勢與區域發展程度的位勢是相反的。
五、結論
基于理論、實證和中國的現實,本文所做出的區域企業自生能力的評價試圖為區域經濟發展或經濟質量的評價提供一個新的、可行的標準,或至少可以作為當前GDP評價和競爭力評價的有益補充。盡管以GDP(增長)作為區域經濟發展衡量基準與區域間“以GDP為基礎的錦標賽競爭”的激勵制度(周黎安,2007)相結合的機制,造就了中國經濟增長奇跡,但由于GDP指標存在統計遺漏、未考慮增長的成本、未考慮產品升級和新產品研發、不包含收入分配等因素,而且GDP可以通過重復建設、投資拉動等人為“制造”,所以這種機制的弊端也日益顯現,如造成資源環境壓力日益加大、要素價格被扭曲、重復建設、地方分割和惡性競爭等。區域企業自生能力指數之所以是區域經濟發展評價的一個可行標準,不僅因為它難以被人為地“制造”,也不僅因為它是實體經濟發展水平的衡量,還因為它是當前發展水平和可持續發展能力的綜合評價。相對于區域競爭力評價,它的最大優點在于并未將影響發展的環境評價和發展本身的評價混為一體。
根據區域企業自生能力的評價,可以將中國的區域經濟劃分為四種類型——高位調整型、積極趕超型、快速追趕型和雙重拖累型,而且,這四種類型的區域呈現出一種不完全收斂的態勢。
本文實證分析表明,區域企業自生能力對未來區域經濟發展水平具有顯著的解釋力和影響力,且當考察的是一段時期而非特定年度時,這種解釋力和影響力會更強。這一結果的經濟戰略含義是:區域經濟健康、可持續的發展倚重于區域企業自生能力的提升。一個地區要謀求長期、可持續的發展,應把優質實體經濟項目源培育作為經濟發展政策的核心內容,尤其是要在分析比較優勢和劣勢的基礎上,結合本地區的情況,著力培育區域內企業的創新能力及創業能力,打造優勢集群,提升企業成熟度與國際化能力。
參考文獻:
曹正漢,史晉川,宋華盛.2011.為增長而控制:中國的地區競爭與地方政府對土地的控制行為[J].學術研究(8):76—84.
陳佳貴,吳俊.2004.中國地區中小企業競爭力評價:對2003年規模以上工業中小企業的實證研究[J].中國工業經濟(8):5—11.
德魯克.2002.創新與企業家精神[M].蔡文燕,譯.上海:上海人民出版社:1—16.
方世建.桂玲.2009.創業/創業政策和經濟增長:影響途徑和政策啟示[J].科學學與科學技術管理(1):121—125.
郭克莎.2004.中國工業發展戰略及政策的選擇[J].‘中國社會科學(1):30—41.
胡漢昌,郭熙保.2002.后發優勢戰略與比較優勢戰略[J].江漢論壇(9):25—30.