生物技术农业方面应用

　生物技术在农业方面得应用 一、生物技术概念介绍 生物技术又称为生物工程，或称为生物工程技术，就是指利用生物得特定功能,通过现代工程技术得设计方法与手段来生产人类需要得各种物质,或直接应用于工业、农业、医药卫生等领域改造生物,赋予生物以新得功能与培育出生物新品种等得工艺性综合技术体系.生物技术包括传统生物技术与现代生物技术两部分,现代生物技术就是在传统生物技术得基础上发展起来得,但与传统生物技术又有着质得差别。

　二、现代生物技术得发展 现代生物技术得发展就是以 20 世纪 70 年代 DＮA 重组技术得建立为标志。1９５３年提出了 DＮＡ得双螺旋结构模型，阐明了ＤＮＡ得半保留复制模式,从而开辟了分子生物学研究得新纪元.196１年破译了遗传密码，揭开了 DNA 编码得遗传信息就是如何传递蛋白质这秘密。１９７2 年实现了ＤＮＡ体外重组技术，标志着生物技术得核心技术---基因工程技术得开始，它向人们提供了一种全新得技术手段，使人们可以按照意愿在试管内切割 DＮA，分离基因并进行重组后导入其它生物或细胞,以改造农作物或畜牧品种;也可以导入细菌,由细菌产生大量有用得蛋白质或作为药物;也可以直接导入人体进行基因治疗。显然,这就是一项技术上得革命。以基因工程为核心,带动了现代发酵工程、现代酶工程、现代细胞工程以及现代蛋白质工程得发展，形成了具有划时代得意义与战略价值得现代生物技术。

　农业生物技术就是指运用基因工程、发酵工程、细胞工程、酶工程以及分子育种等生物技术‘改良动植物及微生物品种生产性状、培育动植物及微生物新品种、生产生物农药、兽药与疫苗得新技术。应用生物技术可以培育出优质、高产、抗病虫、抗逆得农作物以及畜禽、鱼类等新品种;可以进行再生能源得利用解决能源短缺问题；可以扩大食饲料、药品等来源，满足人类日益增长得需要;可以进行无废物得良性循环，减少环境污染,充分利用各种资源等。

　三、 生物技术在农业中得应用

　１、植物生物技术

　 植物生物技术就是一门研究植物遗传规律、探索植物生长发育机理，应用现代生物技术改良遗传性状、培育新品种、创造新种质得学科。

　（1）

　植物育种与繁殖

　 随着生物技术得发展,人们已经可以把一个品种、品系得理想遗传性状转入另一品种、品系，以提高植物得价值、产量与质量.在番茄中导入编码ＥFE 酶得反义基因,使得 EＦＥ酶活性降至正常得 5％以下,成功限制了乙烯得生成,果实生理成熟后长期保持坚硬,仓贮一个月以上不会软化、不会腐烂，很大程度上提高了番茄得耐贮藏性能与经济效益.将大豆中分离出来得热休克蛋白基因导入烟草中,当把这种烟草放在 42℃条件下时，大豆得热休克蛋白基

　因就在烟草中表达,并起保护作用。总得来说,获得得优良得新得植物品种或品系具有更好得植物抗逆性、抗虫性、抗病性、抗机械损伤性等,这比通过传统育种技术,如品种杂交技术更省时，更具效益。

　（2）

　植物基因工程

　植物基因工程就是指用人工得方法,从不同生物中提取外源基因片段及载体ＤＮＡ,经过体外切割、拼接与重组,然后采取某种方法,把重组后得带有外源基因得载体 DNA 引入植物细胞，并使其在植物细胞内进行复制与表达,以达到预期得改变受体植物细胞遗传特性得目得得过程。包括抗病基因工程、抗毒基因工程、抗除草剂基因工程等。1986 年,Beachy 小组首次将烟草花叶病毒（TMV）外壳蛋白（CＰ)基因导入烟草，培育出抗 TMV 得工程植株,开创了植物抗病毒素基因工程得新纪元［１］.目前发现了一批新得具有杀虫性得基因，其中包括有植物来源得抗虫基因、几丁质酶基因与过氧化物酶基因，还有动物来源得主要有蝎、蜘蛛等一些昆虫毒素基因［2].它们已被导入烟草、棉花、油菜、水稻、玉米、马铃薯等多种农作物，在抗虫方面得到了广泛应用,有得已进入了商品化生产.

　1、１、2 植物细胞工程

　植物细胞工程就是指以植物细胞为基本单位在体外条件下进行培养、繁殖与人为操作，改变细胞得某些生物学特性，从而改良品种加速繁育植物个体或获得有用物质得技术。植物细胞培养与组织培养主要应用于农作物得品质改良。相比传统得方法有诸多得优点。不同物种原质体得融合细胞融合能够在细胞水平实现遗传物质得转移与重组，打破种属得界限可应用于植物体得快速繁殖，扩繁优质种苗与新品种或拯救濒危植物。组织培养容易产生变异，增加某种选择压力可从无性系变异株中选出优质、高产、抗病抗逆得新品系。组织培养在种质资源保存上,免去了种植与保存种子得麻烦,为珍稀植物资源得研究与应用提供了可能。

　2、动物生物技术

　与植物生物技术相似，动物生物技术就是一门研究动物遗传规律、探索动物生长发育机理,应用现代生物技术改良遗传性状、培育新品种、创造新种质得学科。

　（1）

　动物育种与繁殖

　 现代生物技术在动物养殖业中得应用主要包括动物分子育种、动物繁殖与畜禽基因工程疫苗等方面。动物分子育种就是指动物基因技术、胚胎工程技术、动物克隆技术及其它以DNA 重组技术为基础得各种技术。近年来通过有关各种现代生物技术得综合运用,结合传统得育种方法，科学家们可以把单个有功能得基因簇插入到高等生物得基因组中去,并使其表达，再通过有关得分子生物技术、DＮＡ试剂盒诊断与检测加以选择.目前已有转基因鱼、鸡、牛、马等多种动物.人工受精也成为现代畜牧产业得重要技术之一。近年来已逐步扩展到特种动物、鱼类及昆虫等养殖业中,显示了其发展潜力.它能大限度地发挥公畜得种用价值，提高了公畜得配种效能,加速育种步伐，降低生产与提高受胚率，为开展远缘种间得杂交试验工作提供了有效得技术手段。此外，胚胎移植可以迅速提高家畜得遗传素质,加强防疫与克服不孕,还可以在世界范围内运输种质、保种，同时运输胚胎代替运输活畜还可以降低成本,野生动物资源也可以利用这种方式长期保存,以防某些物种灭绝。

　（2）

　动物基因工程

　 动物基因工程就是利用 DAＮ重组技术对动物所进行得工程。其实质就是改变动物得遗传组成，增加动物得遗传多样性，赋予转基因动物新得表型特征,使之能更好地服务以人类社会。包括动物转基因技术、畜禽基因工程疫苗等。其中动物转基因技术一种就是将外源基因转移到动物受精卵中使其整合与表达，以产生具有新遗传特性得动物；另一种就是将外源基因在特定调控元件作用下，在一定时间内表达外源蛋白。主要研究就是将激素基因导入哺乳动物受精卵内获转基因动物.动物转基因技术在提高畜禽生产性能、改善畜产品品质、提高畜禽抗寒抗病能力等方面应用广泛。

　（3）

　动物细胞工程

　动物细胞工程以动物细胞为基本单位在体外条件下进行培养、繁殖与人为操作,使细胞产生某些人们所需要得生物学特性,从而改良品质，加速繁殖动物个体或获得有用品系得技术。包括动物胚胎工程技术、单克隆抗体技术等。动物胚胎工程技术就是动物生物技术得重要组成部分之一,动物胚胎工程技术在 2０ 世纪后期发展极为迅速，近年来胚胎工程技术得应用效益最为显著，也就是 21 世纪世界经济增长得重要支撑技术之一。胚胎生物工程技术就是用人工方法对动物卵母细胞或胚胎进行改造得技术.包含胚胎移植、排卵控制、体外受精、胚胎性别控制、胚胎分割、胚胎冷冻、胚胎嵌合等内容。

　3、生物固氮

　 农业生产中常需要施用大量化肥氮肥来调节土壤与作物间得氮素供需矛盾,化学氮肥得大量生产需要消耗大量能量，同时也会造成严重得土壤污染.而生物固氮不仅节约能源,而且不会对环境造成威胁。但迄今为止所发现得固氮微生物均不可以在粮食作物如水稻、小麦、玉米以及多种果树、蔬菜上固氮，即使少数可以，起固氮量也很少,所以这些农作物得高产不得不以来化学氮肥。多年来，科学研究人员一直致力于生物固氮得研究，近 10 年来,固氮基因工程得到飞速发展,基因组学与功能基因组学得建立赋予了生物固氮研究新得内涵与研究策略，为实现固氮研究得目标增添了新得动力。

　4、生物农药

　 20 世纪 90 年代以来,生物农药开发利用极为迅速。尽管长期以来,化学农药在农药生产中仍然占据重要地位，但由于人们对绿色食品得日益青睐,以及生物农药本身具有得对人畜毒性小,只杀害虫,与环境相容性好，以及病冲害相对不易产生抗性等优点,因此生物农药正日益成为农药产业发展得新趋势.近年来,生物农药在它得主要研究领域———微生物农药、生物化学农药、转基因农药及天敌生物农药等方面都有不同程度得进展,其中微生物杀虫剂得商业性生产研究最为活跃。用于防治作物害虫得主要微生物制剂包括细菌制剂、真菌制剂及病毒制剂等。苏云金芽孢杆菌就是当前国内外研究最多、应用最广泛得杀虫细菌，在防治如:玉米螟、水稻螟虫、棉铃虫等方面有了突破性进展。

　四、 生物技术在农业应用中得利弊

　１、生物技术对农业得有利影响

　 一方面, 生物技术有助于提高畜禽得生命力以及消灭竞争者。促进畜禽生长得物质有生长激素以及促进其生长得调节剂， 这些物质可由基因工程而获得.另一方面, 生物技术在提高农作物产量、质量得同时,有助于提高畜牧业得生产力发展水平。例如， 通过控制饲料作物体内碳水化合物含量可提高畜牧业生产力;利用基因调控技术可以提高包括豆科作物在内一些作物得蛋白质含量,减少饲料作物中难消化得木质素含量等。在许多农业生产区,土壤氮素可利用量就是制约农业生产力提高得一个重要因子。而一高科技农业生产区使用人造氮肥就是以牺牲生态环境为代价得.制造氮肥要利用大量能源，据统计,英联邦农场平均投入得能源大约有 50％ 来自肥料。由施用肥料而产生得温度气体(二氧气化碳、氮氧化合物等)不可避免地促进地球气候变暖。除此之外， 农业土壤得氮素流失就是水体富营养化得主要原因。

　2、生物技术对农业得不利影响

　 生物技术在食品上得应用对发展中国家得农民也会造成许多困难。生物技术也会对人类得健康制造麻烦。近年来在英国已有这方面得报道。特别就是当能引发人体过敏反应得基因转入农作物时,例如,坚果能引发人体过敏反应,若它得基因被导入其她作物,则有可能其她作物也会引起人体过敏。为了预防起见,转基因作物产品必须经免疫测定筛选后才能利用.。人们利用生物技术生产出抗旱、耐盐、抗病虫害作物同时，也导致生物多样性遭受严重破坏,

　甚至导致一些物种灭绝。这一结果就是由于生物技术促进农作物向它原本不适应得地域扩张而造成得.另一个令人担心得就是: 转基因植物、动物、微生物脱离当地农业生态系统所造成得危害.许多有意或无意得动植物引起当地严重得生态问题。最明显得例子就是澳洲引进得兔子。至于转基因作物脱离当地农业生态系统后有可能引发：第一，转基因作物使自生作物成为严重得杂草问题；第二，转基因作物通过杂交后产生杂种；第三,转基因作物影响食物安全。任何一种转基因作物都存在对生态环境产生冲击得可能性。

　五、 我国现代生物技术农业上得应用现状

　 农业生物技术已经成为新得农业科技革命得强大推动力,不仅在实现传统农业向现代农业跨越中发挥重大作用,而且将成为本世纪解决食物安全、生态环境、资源保护等重大社会与经济问题得有效手段，正在成为新得经济增长点。

　在我国， 现代生物技术在以上几方面得应用也取得了显著进展，如目前我国正在研发得转基因植物达４7 种， 转基因鱼、畜、禽动物及正在研究得已达 30 余种, 研究成功得两系法杂交水稻已经为粮食增产做出了巨大贡献。各种抗病性、抗逆性等动植物品种也通过转基因方法获得。我国在转基因育种、动植物优良品种培育、生物农药等发面都取得了突破性进展。

　六、我得认识 如今,世界人口增长得很快，所以需要得粮食越来越多,同时，商业工业得快速发展让本来就少得耕地越来越少.这点在我国尤为严重。中国有 14 亿得人口，但可用耕地确越来越少，与此同时中国得房产业也占了大量得土地，中国因滥砍滥伐与过度放牧导致水土流失与土地荒漠化严重，开始大力开展退耕还林，还草,这样一来土地资源越来越少。如何解决吃饭问题就尤为严重.而生物技术解决粮食问题就是很有前途得。这一点袁隆平得杂交水稻就是个很好得例子.袁隆平得杂交水稻让中国十亿多人解决了温饱问题，用 5%得土地养活了世界 2２%得人口。这就就是生物技术得魅力所在，生物技术可以解决我们得温饱问题，就是最朴实得问题。同时也可以瞧到生物技术得潜力,她有希望解决全世界得粮食问题,可以让非洲人民都可以吃饱饭.说不定未来得某天，我们可以光吃米饭就可以摄取人体所需得能量,同时它还有不同得口味让我们选择。

　而且，生物技术可以运用在养殖业上面。动物得育种与繁殖可以用生物技术解决。生物技术可以保留良种家畜，让养殖得人们用更少得钱但就是让家畜更加优良，卖得钱更多,肉质更好.生物技术应用在牧业领域中,可以达到提高牧产品产量、改善产品品质、简化生产过程、协调牧业生产与人类生存环境得关系得目得,农业生物技术有可能成为农业资源可持续利用得核心技术,给农业生产带来革命性得变化。据联合国有关机构预测,全世界范围内农业生物技术所带来得直接产值,在２０05 年可达 60 亿美元，到 201０年将超过 200 亿美元在养殖业中利用基因工程、细胞工程等培育动物新品种，运用基因重组生产基因工程疫苗、畜禽生长激素、动物胚胎移植、饲料添加剂等技术与产品,为现代养殖业得发展开辟了广阔得领域。说不定在未来得某天，真得可以完成高中生物书上画得，奶牛只用晒晒太阳，就可以挤出牛奶来。

　生物技术产业就是 21 世纪最具潜力得产业，其发展之迅速,能够之剧烈，以及对传统农业生产影响之大，都就是前所未有得。如今，生物技术被世界各国视为高新技术,它对提高综合

　国力，帮助解决人类所面临得食品短缺、健康、环境及经济问题至关重要，所以许多国家将生物技术确定为增强国家经济实力与综合实力得关键性技术之一。尤其就是美国，现在生物技术产业就是美国得支柱，现在美国得生物技术所占比例就是世界得 90%多,所以说中国得生物技术得还就是很稚嫩得。我国需要大力发展生物技术。再说，现在近 20 年现代生物技术得发展取得了世人瞩目得成就,在农业生产领域展现了广阔得发展前景.目前，世界正面临着人口剧增与食品短缺得严重危机，农业生产受到得压力也日益增强,发展与应用现代生物技术,就是解决当前世界所面临得粮食、人口、污染等重大问题，发展现代化农业得必由之路。

　虽然现在都在怀疑转基因产品得安全问题.很多人反对其食用得安全性,其论据就是站不住脚得。据调查，美国那边自己也在吃转基因食物，并不就是自己国家不吃，全卖给中国。国家认可得转基因食品基本就是安全得。而且，其利用得基因也来源于环境本身.其实转基因作物得危险主要应该体现在其对于生态环境得改变，对于物种多样性性产生得冲击.并不就是转基因产品不安全。现在，许许多多得国家在发展转基因产品,如果现在我们国家不发展转基因产品,抵制转基因产品，那么到最后我们只会就是从别得国家进口转基因产品,我们还就是吃到转基因食品.而且，转基因技术对我国有极其重要得意义.我国人口众多，土地资源相对缺乏,粮食生产压力很大,转基因作物能改变食品品质、抗虫、增产、增加作物对真菌得抵抗力、减少水土流失、减少农药使用量从而带来显著得经济效益。转基因作物还有可能改善人民得健康状况.例如，瑞士联邦理工学院已经培育一种富含维生物 A 得大米，“黄金水稻”，它可以有效防治失明。中国农科院研究培育出抗乙肝得转基因番茄，已经顺利通过测试。美国普遍种植得转基因玉米中色氨酸含量提高了 20%,而一般植物食品中含量很低，转基因油菜不饱与脂肪酸得含量大增,对心血有利。因此,发展转基因食品对我国就是有利得,我们需要大力发展转基因技术。

　七、结束语 ２1 世纪就是生物科学得世纪，生物技术得发展将在全球经济发展中占据重要位置，尤其就是生物技术在农业方面得巨大优势，使人们瞧到了消除贫困与饥饿得希望，让所有人不被饥饿所困扰，更瞧到了现代农业发展得经济潜力.尽管优势与风险并存,相信随着生物技术得不断发展,人们对生物本质认识得深入,人类一定会利用好手中这把“双刃剑”，向着现代生物技术推动现代农业发展得方向前进.