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关于现代生物技术在农业中的应用研究

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帖子  Admin 周六 28 十一月 2009 - 22:46

关于现代生物技术在农业中的应用研究 生物技术在农作物中已有广泛的应用。最初通过遗传工程获得而进入市场的作物是:玉米、大豆和棉花。它们经转基因后具有抗除草剂和棉铃虫的能力。这种玉米、大豆和棉花从Bt细菌获得基因,经遗传改良后具有防虫害的能力。利用Bt细菌获得经遗传改良的作物的潜力是相当大的。
1现代生物技术对农业的有利影响
生物技术在畜牧业上应用所获得的益处与在农作物上相似。一方面,生物技术有助于提高畜禽的生命力以及消灭竞争者。促进畜禽生长的物质有生长激素以及促进其生长的调节剂,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、质量的同时,有助于提高畜牧业的生产力发展水平。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的蛋白质含量,减少饲料作物中难消化的木质素含量等。达比等人已生产出一种转基因三叶草,可应用于澳大利亚绵羊牧场。该基因来自向日葵,经转基因的三叶草能制造富含氨基酸的蛋白质,该蛋白质经食物链进入绵羊体内,进而能提高产毛量。
生物技术给人类带来的益处也包括在生态和环境两个方面。利用生物技术提高现有农业生态系统的生产力可以减低农业向原始的、自然、半自然生态系统扩张的要求,因此,它有助于有人类保存、保护地球上仅有的自然生态系统及其资源,有助于人们未来再利用其中的基因资源开发新的产品。生物技术已用于生产抗虫害、抗除草剂作物。正如前面所述,一些转基因棉花、玉米、大豆等具有抗虫害、抗除草剂的能力。
在许多农业生产区,土壤氮素可利用量是制约农业生产力提高的一个重要因子。而一高科技农业生产区使用人造氮肥是以牺牲生态环境为代价的。制造氮肥要利用大量能源,据统计,英联邦农场平均投入的能源大约有50%来自肥料。由施用肥料而产生的温度气体(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,农业土壤的氮素流失是水体富营养化的主要原因。
同样,人们可以利用真菌来提高土壤养分的有效性。温莱指出:特定的真菌类能促进土壤养分的释放,从而促进作物生长;真菌也能通过分解有机物质(例如纤维素等)释放出糖类,促进固氮菌的生长。进一步提高土壤养分有效性的可能,包括获得转基因细菌和真菌,以进一步增强它们制造养分和释放土壤养分的能力。转基因作物的最终目标是使作物本身能够自行固氮,避免、减少使用人造肥料,从而减少对生态环境的破坏。这在目前尚不可能,但在将来却有望实现这个目标。
2生物技术为农业带来的不利
从经济角度上讲,生物技术带来的不利并不明显,然而,它会引起发达国家与发展中国家贫富差距进一步扩大。因为,生物技术公司主要集中在发达国家,发达国家可以通过输出生物技术产品而获得利润。与此同时,发展中国家由于技术及其产品还远没有被广泛接受。
生物技术可能引起生产方式和人类健康的退变。农民必须从同一公司购买种子和除草剂,否则除草剂起不了作用。同样的问题也可能在需人造肥料的转基因作物上出现,这些转基因作物会取代传统的依靠有机肥的作物,后者在发展中国家是很普遍的,并且也有利于环境保护。生物技术在食品上的应用对发展中国家的农民也会造成许多困难。生物技术也会对人类的健康制造麻烦。近年来在英国已有这方面的报道。特别是当能引发人体过敏反应的基因转入农作物时,例如,坚果能引发人体过敏反应,若它的基因被导入其他作物,则有可能其他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。生物技术也可能引发环境问题。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。这一结果是由于生物技术促进农作物向它原本不适应的地域扩张而造成的。生物技术同样加速土壤侵蚀和沙漠化。农业,尤其是耕作农业的扩张会增加除草剂、杀虫剂、人造肥料的使用,农业中不断投入的能源促进全球变暖。与此同时,氮素生物化学循环的改变也加剧了水体的富营养化,直接影响人类和动植物的生存。
另一个令人担心问题的是:转基因植物、动物、微生物脱离当地农业生态系统所造成的危害。许多有意或无意的动植物引起当地严重的生态问题。最明显的例子是澳洲引进的兔子。1500年以来,世界各国动植物的交流,有些已成为当地的有害动植物。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的杂草问题;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的可能性。
3农业基因工程发展的重点
(1)转基因技术研究,是实现转基因动植物应用研究的基础。近10多年来,转基因技术的一系列重大突破,为动植物基因工程的发展正在不断提供有效的新手段。新的遗传操作技术,尤其是动物和植物细胞的基因转移技术、基因扩增技术、基因克隆技术以及新型表达载体和转化体系不断涌现。
(2)目前科学家已从单个基因的测序转到有计划、大规模地测绘水稻等重要生物体的基因图谱。预计下个世纪前半叶,可望会对多基因控制的性状进行操作。利用生物工程改造物种或创造新物种的能力不仅是单基因而是多基因所控制性状,对农业生产的影响不仅是产量和品质,甚至是生产方式。
4农业生物技术产业的未来发展趋势
(1)现代农业生物技术产业化虽然还处在起步阶段,但随着愈来愈多的生物技术产品从实验室走向实际应用,进入商品化阶段,生物技术为未来世界农业发展展现了美好的前景。
(2)随着农业生物技术研究的不断深入,一系列新品种基因农作物正逐步走向市场。专家们预测,到2000年,在价值200亿美元的种子中,可能有很大一部分是通过组织培养或是通过重组DNA技术将一些有益的新性状引入植物中得到的。预测到21世纪初期,将有更多的优良新品种在农业生产中得到广泛推广,并为消费者接受。
(3)为了争夺未来农业生物技术产品市场,许多国家制订和采取了一系列有利的政策法规及重大支持措施。世界各国正在竞相聚集和培养人才,投入大量资金,以鼓励和推动生物技术的研究和开发。为了争夺21世纪的生物技术的制高点,美国的“面向21世纪的生物技术”计划,日本的官、产、学一体化推进21世纪的生物技术计划等,中国的“863高技术计划”,欧洲的“尤里卡计划”,都把农业生物技术列为优先领域,力图占据农业生物技术的前沿。由此看来,农业生物技术将迎来一个快速发展的21世纪。

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