1、生物技術在農(nóng)業(yè)方面的應用一、生物技術概念介紹生物技術又稱為生物工程，或稱為生物工程技術，是指利用生物的特定功能，通過現(xiàn)代工程技術的設計方法和手段來生產(chǎn)人類需要的各種物質(zhì)，或直接應用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥衛(wèi)生等領域改造生物，賦予生物以新的功能和培育出生物新品種等的工藝性綜合技術體系。生物技術包括傳統(tǒng)生物技術和現(xiàn)代生物技術兩部分，現(xiàn)代生物技術是在傳統(tǒng)生物技術的基礎上發(fā)展起來的，但與傳統(tǒng)生物技術又有著質(zhì)的差別。二、現(xiàn)代生物技術的發(fā)展現(xiàn)代生物技術的發(fā)展是以世紀年代重組技術的建立為標志。年提出了的雙螺旋結構模型，闡明了的半保留復制模式，從而開辟了分子生物學研究的新紀元。年破譯了遺傳密碼，揭開了編碼的遺傳信息

2、是如何傳遞蛋白質(zhì)這秘密。年實現(xiàn)了體外重組技術，標志著生物技術的核心技術基因工程技術的開始，它向人們提供了一種全新的技術手段，使人們可以按照意愿在試管內(nèi)切割，分離基因并進行重組后導入其它生物或細胞，以改造農(nóng)作物或畜牧品種；也可以導入細菌，由細菌產(chǎn)生大量有用的蛋白質(zhì)或作為藥物；也可以直接導入人體進行基因治療。顯然，這是一項技術上的革命。以基因工程為核心，帶動了現(xiàn)代發(fā)酵工程、現(xiàn)代酶工程、現(xiàn)代細胞工程以及現(xiàn)代蛋白質(zhì)工程的發(fā)展，形成了具有劃時代的意義和戰(zhàn)略價值的現(xiàn)代生物技術。農(nóng)業(yè)生物技術是指運用基因工程、發(fā)酵工程、細胞工程、酶工程以及分子育種等生物技術改良動植物及微生物品種生產(chǎn)性狀、培育動植物及微生物新

3、品種、生產(chǎn)生物農(nóng)藥、獸藥與疫苗的新技術。應用生物技術可以培育出優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、抗病蟲、抗逆的農(nóng)作物以及畜禽、魚類等新品種；可以進行再生能源的利用解決能源短缺問題；可以擴大食飼料、藥品等來源，滿足人類日益增長的需要；可以進行無廢物的良性循環(huán)，減少環(huán)境污染，充分利用各種資源等。三、生物技術在農(nóng)業(yè)中的應用1.植物生物技術 植物生物技術是一門研究植物遺傳規(guī)律、探索植物生長發(fā)育機理，應用現(xiàn)代生物技術改良遺傳性狀、培育新品種、創(chuàng)造新種質(zhì)的學科。（1） 植物育種和繁殖 隨著生物技術的發(fā)展，人們已經(jīng)可以把一個品種、品系的理想遺傳性狀轉入另一品種、品系，以提高植物的價值、產(chǎn)量和質(zhì)量。在番茄中導入編碼酶的反義基因，使

4、得酶活性降至正常的以下，成功限制了乙烯的生成，果實生理成熟后長期保持堅硬，倉貯一個月以上不會軟化、不會腐爛，很大程度上提高了番茄的耐貯藏性能和經(jīng)濟效益。將大豆中分離出來的熱休克蛋白基因導入煙草中，當把這種煙草放在條件下時，大豆的熱休克蛋白基因就在煙草中表達，并起保護作用?？偟膩碚f，獲得的優(yōu)良的新的植物品種或品系具有更好的植物抗逆性、抗蟲性、抗病性、抗機械損傷性等，這比通過傳統(tǒng)育種技術，如品種雜交技術更省時，更具效益。（2） 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，經(jīng)過體外切割、拼接和重組，然后采取某種方法，把重組后的帶有外源基因的載體引入植物細胞，并使其在

5、植物細胞內(nèi)進行復制和表達，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小組首次將煙草花葉病毒（TMV）外殼蛋白（CP）基因導入煙草，培育出抗TMV的工程植株，開創(chuàng)了植物抗病毒素基因工程的新紀元1。目前發(fā)現(xiàn)了一批新的具有殺蟲性的基因，其中包括有植物來源的抗蟲基因、幾丁質(zhì)酶基因和過氧化物酶基因，還有動物來源的主要有蝎、蜘蛛等一些昆蟲毒素基因2。它們已被導入煙草、棉花、油菜、水稻、玉米、馬鈴薯等多種農(nóng)作物，在抗蟲方面得到了廣泛應用，有的已進入了商品化生產(chǎn)。1.1.2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

6、條件下進行培養(yǎng)、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(zhì)的技術。植物細胞培養(yǎng)和組織培養(yǎng)主要應用于農(nóng)作物的品質(zhì)改良。相比傳統(tǒng)的方法有諸多的優(yōu)點。不同物種原質(zhì)體的融合細胞融合能夠在細胞水平實現(xiàn)遺傳物質(zhì)的轉移和重組，打破種屬的界限可應用于植物體的快速繁殖，擴繁優(yōu)質(zhì)種苗和新品種或拯救瀕危植物。組織培養(yǎng)容易產(chǎn)生變異，增加某種選擇壓力可從無性系變異株中選出優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、抗病抗逆的新品系。組織培養(yǎng)在種質(zhì)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應用提供了可能。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(guī)律、探索動物生長發(fā)育

7、機理，應用現(xiàn)代生物技術改良遺傳性狀、培育新品種、創(chuàng)造新種質(zhì)的學科。（1） 動物育種和繁殖 現(xiàn)代生物技術在動物養(yǎng)殖業(yè)中的應用主要包括動物分子育種、動物繁殖和畜禽基因工程疫苗等方面。動物分子育種是指動物基因技術、胚胎工程技術、動物克隆技術及其它以重組技術為基礎的各種技術。近年來通過有關各種現(xiàn)代生物技術的綜合運用，結合傳統(tǒng)的育種方法，科學家們可以把單個有功能的基因簇插入到高等生物的基因組中去，并使其表達，再通過有關的分子生物技術、試劑盒診斷和檢測加以選擇目前已有轉基因魚、雞、牛、馬等多種動物。人工受精也成為現(xiàn)代畜牧產(chǎn)業(yè)的重要技術之一。近年來已逐步擴展到特種動物、魚類及昆蟲等養(yǎng)殖業(yè)中，顯示了其發(fā)展?jié)摿?/p>

8、。它能大限度地發(fā)揮公畜的種用價值，提高了公畜的配種效能，加速育種步伐，降低生產(chǎn)和提高受胚率，為開展遠緣種間的雜交試驗工作提供了有效的技術手段。此外，胚胎移植可以迅速提高家畜的遺傳素質(zhì)，加強防疫和克服不孕，還可以在世界范圍內(nèi)運輸種質(zhì)、保種，同時運輸胚胎代替運輸活畜還可以降低成本，野生動物資源也可以利用這種方式長期保存，以防某些物種滅絕。（2） 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(zhì)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征，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

9、受精卵中使其整合和表達，以產(chǎn)生具有新遺傳特性的動物；另一種是將外源基因在特定調(diào)控元件作用下，在一定時間內(nèi)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(nèi)獲轉基因動物。動物轉基因技術在提高畜禽生產(chǎn)性能、改善畜產(chǎn)品品質(zhì)、提高畜禽抗寒抗病能力等方面應用廣泛。（3） 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(yǎng)、繁殖和人為操作，使細胞產(chǎn)生某些人們所需要的生物學特性，從而改良品質(zhì)，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世紀后期發(fā)展極為迅速，近年來胚胎工程技術的應用效

10、益最為顯著，也是21世紀世界經(jīng)濟增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(nèi)容。3、生物固氮 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中常需要施用大量化肥氮肥來調(diào)節(jié)土壤和作物間的氮素供需矛盾，化學氮肥的大量生產(chǎn)需要消耗大量能量，同時也會造成嚴重的土壤污染。而生物固氮不僅節(jié)約能源，而且不會對環(huán)境造成威脅。但迄今為止所發(fā)現(xiàn)的固氮微生物均不可以在糧食作物如水稻、小麥、玉米以及多種果樹、蔬菜上固氮，即使少數(shù)可以，起固氮量也很少，所以這些農(nóng)作物的高產(chǎn)不得不以來化學氮肥。多年來，科學研究人員一直致力于生物固氮的研究

11、，近年來，固氮基因工程得到飛速發(fā)展，基因組學和功能基因組學的建立賦予了生物固氮研究新的內(nèi)涵和研究策略，為實現(xiàn)固氮研究的目標增添了新的動力。4、生物農(nóng)藥 20世紀90年代以來，生物農(nóng)藥開發(fā)利用極為迅速。盡管長期以來，化學農(nóng)藥在農(nóng)藥生產(chǎn)中仍然占據(jù)重要地位，但由于人們對綠色食品的日益青睞，以及生物農(nóng)藥本身具有的對人畜毒性小，只殺害蟲，與環(huán)境相容性好，以及病沖害相對不易產(chǎn)生抗性等優(yōu)點，因此生物農(nóng)藥正日益成為農(nóng)藥產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新趨勢。近年來，生物農(nóng)藥在它的主要研究領域微生物農(nóng)藥、生物化學農(nóng)藥、轉基因農(nóng)藥及天敵生物農(nóng)藥等方面都有不同程度的進展，其中微生物殺蟲劑的商業(yè)性生產(chǎn)研究最為活躍。用于防治作物害蟲的主要微

12、生物制劑包括細菌制劑、真菌制劑及病毒制劑等。蘇云金芽孢桿菌是當前國內(nèi)外研究最多、應用最廣泛的殺蟲細菌，在防治如：玉米螟、水稻螟蟲、棉鈴蟲等方面有了突破性進展。四、生物技術在農(nóng)業(yè)應用中的利弊1、生物技術對農(nóng)業(yè)的有利影響一方面,生物技術有助于提高畜禽的生命力以及消滅競爭者。促進畜禽生長的物質(zhì)有生長激素以及促進其生長的調(diào)節(jié)劑,這些物質(zhì)可由基因工程而獲得。另一方面,生物技術在提高農(nóng)作物產(chǎn)量、質(zhì)量的同時,有助于提高畜牧業(yè)的生產(chǎn)力發(fā)展水平。例如,通過控制飼料作物體內(nèi)碳水化合物含量可提高畜牧業(yè)生產(chǎn)力;利用基因調(diào)控技術可以提高包括豆科作物在內(nèi)一些作物的蛋白質(zhì)含量,減少飼料作物中難消化的木質(zhì)素含量等。在許多農(nóng)業(yè)

13、生產(chǎn)區(qū),土壤氮素可利用量是制約農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力提高的一個重要因子。而一高科技農(nóng)業(yè)生產(chǎn)區(qū)使用人造氮肥是以犧牲生態(tài)環(huán)境為代價的。制造氮肥要利用大量能源,據(jù)統(tǒng)計,英聯(lián)邦農(nóng)場平均投入的能源大約有50%來自肥料。由施用肥料而產(chǎn)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(nóng)業(yè)土壤的氮素流失是水體富營養(yǎng)化的主要原因。2、生物技術對農(nóng)業(yè)的不利影響生物技術在食品上的應用對發(fā)展中國家的農(nóng)民也會造成許多困難。生物技術也會對人類的健康制造麻煩。近年來在英國已有這方面的報道。特別是當能引發(fā)人體過敏反應的基因轉入農(nóng)作物時,例如,堅果能引發(fā)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

14、也會引起人體過敏。為了預防起見,轉基因作物產(chǎn)品必須經(jīng)免疫測定篩選后才能利用。人們利用生物技術生產(chǎn)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。這一結果是由于生物技術促進農(nóng)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?shù)剞r(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)所造成的危害。許多有意或無意的動植物引起當?shù)貒乐氐纳鷳B(tài)問題。最明顯的例子是澳洲引進的兔子。至于轉基因作物脫離當?shù)剞r(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)后有可能引發(fā):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后產(chǎn)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(tài)環(huán)境產(chǎn)生沖

15、擊的可能性。五、我國現(xiàn)代生物技術農(nóng)業(yè)上的應用現(xiàn)狀 農(nóng)業(yè)生物技術已經(jīng)成為新的農(nóng)業(yè)科技革命的強大推動力，不僅在實現(xiàn)傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)跨越中發(fā)揮重大作用，而且將成為本世紀解決食物安全、生態(tài)環(huán)境、資源保護等重大社會與經(jīng)濟問題的有效手段，正在成為新的經(jīng)濟增長點。在我國,現(xiàn)代生物技術在以上幾方面的應用也取得了顯著進展,如目前我國正在研發(fā)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(jīng)為糧食增產(chǎn)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(yōu)良品種培育、生物農(nóng)藥等發(fā)面都取得了突破性進展。六、我的認識如今，世界人口增

16、長的很快，所以需要的糧食越來越多，同時，商業(yè)工業(yè)的快速發(fā)展讓本來就少的耕地越來越少。這點在我國尤為嚴重。中國有14億的人口，但可用耕地確越來越少，與此同時中國的房產(chǎn)業(yè)也占了大量的土地，中國因濫砍濫伐和過度放牧導致水土流失和土地荒漠化嚴重，開始大力開展退耕還林，還草，這樣一來土地資源越來越少。如何解決吃飯問題就尤為嚴重。而生物技術解決糧食問題是很有前途的。這一點袁隆平的雜交水稻是個很好的例子。袁隆平的雜交水稻讓中國十億多人解決了溫飽問題，用5%的土地養(yǎng)活了世界22%的人口。這就是生物技術的魅力所在，生物技術可以解決我們的溫飽問題，是最樸實的問題。同時也可以看到生物技術的潛力，他有希望解決全世界的

17、糧食問題，可以讓非洲人民都可以吃飽飯。說不定未來的某天，我們可以光吃米飯就可以攝取人體所需的能量，同時它還有不同的口味讓我們選擇。而且，生物技術可以運用在養(yǎng)殖業(yè)上面。動物的育種和繁殖可以用生物技術解決。生物技術可以保留良種家畜，讓養(yǎng)殖的人們用更少的錢但是讓家畜更加優(yōu)良，賣的錢更多，肉質(zhì)更好。生物技術應用在牧業(yè)領域中，可以達到提高牧產(chǎn)品產(chǎn)量、改善產(chǎn)品品質(zhì)、簡化生產(chǎn)過程、協(xié)調(diào)牧業(yè)生產(chǎn)與人類生存環(huán)境的關系的目的，農(nóng)業(yè)生物技術有可能成為農(nóng)業(yè)資源可持續(xù)利用的核心技術，給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來革命性的變化。據(jù)聯(lián)合國有關機構預測，全世界范圍內(nèi)農(nóng)業(yè)生物技術所帶來的直接產(chǎn)值，在2005年可達60億美元，到2010年將超過

18、200億美元在養(yǎng)殖業(yè)中利用基因工程、細胞工程等培育動物新品種，運用基因重組生產(chǎn)基因工程疫苗、畜禽生長激素、動物胚胎移植、飼料添加劑等技術和產(chǎn)品，為現(xiàn)代養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展開辟了廣闊的領域。說不定在未來的某天，真的可以完成高中生物書上畫的，奶牛只用曬曬太陽，就可以擠出牛奶來。生物技術產(chǎn)業(yè)是21世紀最具潛力的產(chǎn)業(yè)，其發(fā)展之迅速，能夠之劇烈，以及對傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)影響之大，都是前所未有的。如今，生物技術被世界各國視為高新技術，它對提高綜合國力，幫助解決人類所面臨的食品短缺、健康、環(huán)境及經(jīng)濟問題至關重要，所以許多國家將生物技術確定為增強國家經(jīng)濟實力和綜合實力的關鍵性技術之一。尤其是美國，現(xiàn)在生物技術產(chǎn)業(yè)是美國的支柱，現(xiàn)在美國的生物技術所占比例是世界的90%多，所以說中國的生物技術的還是很稚嫩的。我國需要大力發(fā)展生物技術。再說，現(xiàn)在近20年現(xiàn)代生物技術的發(fā)展取得了世人矚目的成就，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領域展現(xiàn)了廣闊的發(fā)展前景。目前，世界正面臨著人口劇增和食品短缺的嚴重危機，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)受到的壓力也日益增強，發(fā)展和應用現(xiàn)代生物技術，是解決當前世界所面臨的糧食、人口、污染等重大問題，發(fā)展現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的必由之路。雖然現(xiàn)在都在懷疑轉基因產(chǎn)品的安全問題。很多人反對其食用的安全性，其論據(jù)是站不住腳的。據(jù)調(diào)查，美國那邊自己也在吃轉基因食物，并不是自己國家不吃，全賣給中國。國家認可的轉基因食品基本是安全的。而且，其利用的基因也