生物工程在農業中的套用

生物技術是利用生物有機體、死細胞、活細胞以及細胞內含物, 採用特殊的過程生產出特殊的產品的一門新型的跨學科體系。本文通過對植物生物技術、動物生物技術、微生物生物技術三個領域進行綜述。論述了現代生物技術給農業帶來巨大利益，也會有不利影響。同時簡單介紹了我國生物技術的發展狀況及其在農業生產上的套用情況, 最後展望生物技術的發展前景和在農業中的套用前景, 預示了生物技術在農業生產中得到更廣泛更深入套用的必然趨勢。

基本介紹

• 中文名：生物工程在農業中的套用
• 外文名：Application of biotechnology in agriculture

生物技術在農業中的套用

植物生物技術

植物生物技術是一門研究植物遺傳規律、探索植物生長發育機理，套用現代生物技術改良遺傳性狀、培育新品種、創造新種質的學科。

植物基因工程

植物基因工程是指用人工的方法，從不同生物中提取外源基因片段及載體DNA，經過體外切割、拼接和重組，然後採取某種方法，把重組後的帶有外源基因的載體DNA引入植物細胞，並使其在植物細胞內進行複製和表達，以達到預期的改變受體植物細胞遺傳特性的目的的過程。包括抗病基因工程、抗毒基因工程、抗除草劑基因工程等。1986 年，Beachy小組首次將菸草花葉病毒（TMV）外殼蛋白（CP）基因導入菸草，培育出抗TMV 的工程植株，還有動物來源的主要有蠍、蜘蛛等一些昆蟲毒素基因[2]。它們已被導入菸草、棉花、油菜、水稻、玉米、馬鈴薯等多種農作物，在抗蟲方面得到了廣泛套用，有的已進入了商品化生產。

植物細胞工程

植物細胞工程是指以植物細胞為基本單位在體外條件下進行培養、繁殖和人為操作，改變細胞的某些生物學特性，從而改良品種加速繁育植物個體或獲得有用物質的技術。植物細胞培養和組織培養主要套用於農作物的品質改良。相比傳統的方法有諸多的優點。不同物種原質體的融合細胞融合能夠在細胞水平實現遺傳物質的轉移和重組，打破種屬的界限可套用於植物體的快速繁殖，擴繁優質種苗和新品種或拯救瀕危植物。組織培養容易產生變異，增加某種選擇壓力可從無性系變異株中選出優質、高產、抗病抗逆的新品系。組織培養在種質資源保存上，免去了種植和保存種子的麻煩，為珍稀植物資源的研究和套用提供了可能。 1.2動物生物技術 和植物生物技術相似，動物生物技術是一門研究動物遺傳規律、探索動物生長發育機理，套用現代生物技術改良遺傳性狀、培育新品種、創造新種質的學科。

動物基因工程

動物基因工程是利用DAN重組技術對動物所進行的工程。其實質是改變動物的遺傳組成，增加動物的遺傳多樣性，賦予轉基因動物新的表型特徵，使之能更好地服務以人類社會。包括動物轉基因技術、畜禽基因工程疫苗等。其中動物轉基因技術一種是將外源基因轉移到動物受精卵中使其整合和表達，以產生具有新遺傳特性的動物；另一種是將外源基因在特定調控元件作用下，在一定時間內表達外源蛋白。主要研究是將激素基因導入哺乳動物受精卵內獲轉基因動物。動物轉基因技術在提高畜禽生產性能、改善畜產品品質、提高畜禽抗寒抗病能力等方面套用廣泛。

動物細胞工程

動物細胞工程以動物細胞為基本單位在體外條件下進行培養、繁殖和人為操作，使細胞產生某些人們所需要的生物學特性，從而改良品質，加速繁殖動物個體或獲得有用品系的技術。包括動物胚胎工程技術、單克隆抗體技術等。動物胚胎工程技術是動物生物技術的重要組成部分之一，動物胚胎工程技術在20 世紀後期發展極為迅速，近年來胚胎工程技術的套用效益最為顯著，也是21 世紀世界經濟成長的重要支撐技術之一。胚胎生物工程技術是用人工方法對動物卵母細胞或胚胎進行改造的技術。包含胚胎移植、排卵控制、體外受精、胚胎性別控制、胚胎分割、胚胎冷凍、胚胎嵌合等內容。

生物技術在農業套用中的利弊

生物技術對農業的有利影響

一方面, 生物技術有助於提高畜禽的生命力以及消滅競爭者。促進畜禽生長的物質有生長激素以及促進其生長的調節劑, 這些物質可由基因工程而獲得。另一方面, 生物技術在提高農作物產量、質量的同時,有助於提高畜牧業的生產力發展水平。例如, 通過控制飼料作物體內碳水化合物含量可提高畜牧業生產力;利用基因調控技術可以提高包括豆科作物在內一些作物的蛋白質含量,減少飼料作物中難消化的木質素含量等。在許多農業生產區,土壤氮素可利用量是制約農業生產力提高的一個重要因子。而一高科技農業生產區使用人造氮肥是以犧牲生態環境為代價的。製造氮肥要利用大量能源,據統計,大英國協農場平均投入的能源大約有50% 來自肥料。由施用肥料而產生的溫度氣體(二氧氣化碳、氮氧化合物等)不可避免地促進地球氣候變暖。除此之外, 農業土壤的氮素流失是水體富營養化的主要原因。

生物技術對農業的不利影響

生物技術在食品上的套用對開發中國家的農 民也會造成許多困難，例如,堅果能引發人體過敏反應,若它的基因被導入其他作物,則有可能其他作物也會引起人體過敏。為了預防起見,轉基因作物產品必須經免疫測定篩選後才能利用。。人們利用生物技術生產出抗旱、耐鹽、抗病蟲害作物同時,也導致生物多樣性遭受嚴重破壞,甚至導致一些物種滅絕。這一結果是由於生物技術促進農作物向它原本不適應的地域擴張而造成的。另一個令人擔心的是: 轉基因植物、動物、微生物脫離當地農業生態系統所造成的危害。許多有意或無意的動植物引起當地嚴重的生態問題。最明顯的例子是澳洲引進的兔子。

至於轉基因作物脫離當地農業生態系統後有可能引發:第一,轉基因作物使自生作物成為嚴重的雜草問題;第二,轉基因作物通過雜交後產生雜種;第三,轉基因作物影響食物安全。任何一種轉基因作物都存在對生態環境產生衝擊的可能性。

我國現代生物技術農業上的套用現狀

在我國, 現代生物技術在以上幾方面的套用也取得了顯著進展,如我國正在研發的轉基因植物達47 種, 轉基因魚、畜、禽動物及正在研究的已達30 余種, 研究成功的兩系法雜交水稻已經為糧食增產做出了巨大貢獻。各種抗病性、抗逆性等動植物品種也通過轉基因方法獲得。我國在轉基因育種、動植物優良品種培育、生物農藥等發麵都取得了突破性進展。

結束語

21 世紀是生物科學的世紀, 生物技術的發展將在全球經濟發展中占據重要位置, 尤其是生物技術在農業方面的巨大優勢, 使人們看到了消除貧困與飢餓的希望, 更看到了現代農業發展的經濟潛力。儘管優勢與風險並存, 相信隨著生物技術的不斷發展, 人們對生物本質認識的深入, 人類一定會利用好手中這把“雙刃劍”, 向著現代生物技術推動現代農業發展的方向前進。