探究生物技术在农业生产中的应用

摘要：在新科技革命中，生物技术是三大支柱中的一个。因为它的应用范围很广，所以被认为是解决当前国际上很多重要问题的重要手段。近几年来，生物技术的发展不断取得突破，不仅预示着人类已经可以对生物体进行微观世界的调控与改造，更重要的是其应用将对人类的社会与生活产生重大影响。新的世纪会成为一个“生物世纪”.政府和技术团体正在认识到，“掌握了生物体的人”将会在下个世纪里成为“霸主”。

关键词：生物；应用；技术；生产；农业

农业生物技术的出现，不但使农业科研获得了新的成果，也使农业生产有了新的观念。在科技快速发展的背景下，我国的农业生产已从依靠资源的方式转变为依靠科技的方式。在新的世纪里，科学和技术都得到了飞速的发展。

一、发展农业生物技术意义

农业生物技术是一项重要的高新技术研究领域，它是生物技术和其他工业发展的基石，它是最广泛、最直接、最有实际应用价值的一门生物技术。生物工业是一种知识密集的工业，投资小，产出高，回报率高；在此基础上，提出了可持续发展的新思路。农业可持续发展是重要组成部分，是农业可持续发展的基础。大力发展农业生物技术及其产业，对改变农业生产现状具有重要意义，大幅提升农产品的产量和品质，加快发展高产、优质、高效、可持续农业。因此，对农业资源的有效利用、对环境的污染、对维持良好的生态平衡，都是十分必要的。

二、农业生产中的现代生物技术

1.培育优良品种，通过基因工程手段，将一个品种或品系的优良遗传特性转化到另一个品种或品系中，从而使其在生产上获得更高的价值、更高的产量和质量。Calgene的科学家们已经发现了一个基因，这个基因可以控制一种植物的纤维素合成，把它转移到一些特殊的树木上，可以生产出更多的纤维素，这对造纸工业有很大的帮助。将 EFE酶的反义链引入到番茄中，可抑制乙烯的产生，使其酶活降低到5%以下，使其在生理成熟期后仍能长时间保质，且不会发生软化和腐烂，极大地提升了番茄的耐贮性和经济效益。

2.提高植物的抗性

（1）抗虫

害虫使世界范围内的粮食减产约为14%。长期以来，化学农药被广泛应用于防治害虫，全球每年的费用超过200亿美元。但是，由于化学农药的长期使用，导致了农药残留、害虫耐药性和环境污染等一系列问题，而通过基因工程技术进行抗虫新品种的选育，不仅能解决上述问题，而且具有经济、安全、专一性强等优势，因而受到人们的重视和重视。迄今为止，人们已经获得了多种抗虫基因，这些基因包括：蛋白酶抑制剂基因、淀粉酶抑制剂基因、植物凝集素基因、昆虫特异性神经毒素基因、几丁质酶基因等。这些基因已经被导入到烟草、棉花、油菜、水稻、玉米、马铃薯等多种作物中，这些基因在抗虫方面得到了广泛的应用，有些已经进入了商业化生产。

（2）抗病毒

传统的抗病育种方法是通过遗传转化获得抗病基因，但抗病株系往往转化为感病株系，且抗病株系的抗病株系在抗病株系中的应用受到限制。近年来，人们通过基因工程手段，在不同于常规方法的基础上，通过转基因手段，获得了对病毒具有较强抗性的转基因植株。

（3）抗寒

低温胁迫下，由于其引起的磷脂双分子层的流动性下降，进而引起细胞膜结构的破坏，从而影响植物的正常生长。在生物被膜中，不饱和脂肪酸是维持其流动性的重要因素。目前，已有研究表明，在低温胁迫条件下，甘油-3-磷脂酰基化修饰酶的基因被克隆到植株上，从而获得了耐低温的转基因作物。此外，还从某些高寒区鱼类中提取到了一种名为“鱼抗冻蛋白”的特异性血清蛋白，这种蛋白能够减缓细胞在低温下的结冰速率，起到保护细胞免于低温损伤的作用。

（4）抗除草剂

世界范围内，除草剂的种类超过2000种，占据着整个杀虫剂市场的最大份额。但除草剂的应用也有其不可克服的限制，例如，许多除草剂不能区分农作物与杂草，一些除草剂需要在杂草还未完全成熟时才能施药，同时，抗性草本植物的产生，使其用量增加，对生态环境造成的破坏也日趋严重。生产具有抗药性的基因改良作物，是解决上述问题的一种理想方法。通过将目标酶基因转化到植物细胞内，美国科学家于1987年将矮牵牛体内的 EPSP合成酶基因转化到植物细胞内，从而提高了植物对草甘膦的抗性。此外，人们还将一种能降解除草剂的蛋白基因转入寄主，使寄主不受其危害，并在抗磷酸小麦中得到了应用。

3.抗重金属

随着人类的活动，矿山的开采，以及工业化进程的加快，大气、土壤、水体等都面临着日益严重的重金属污染。重金属污染不仅会对农作物的产量和质量造成严重的影响，还会通过植物食物链对人类的健康造成威胁。土壤中存在镉、铬、铜、汞、镍、铅、锌、砷等重金属。在20世纪80年代，人们提出了植物修复和植物超积累的建议。然而，目前已知的重金属超积累植物大多生长周期较长，生物量较低，植株较矮，难以有效去除重金属。利用转基因手段提高作物的耐受性，提高作物对重金属的耐受力，从而提高作物的抗性，降低作物对作物的吸收和积累，是实现作物对作物的修复，降低其对作物的危害，并具有重要的现实意义。近年来，通过转基因手段获得了大量的重金属积累基因，并获得了部分转基因植株，其中部分植株地上部具有很高的重金属积累，并初步将其用于修复污染土壤。

4.现代生物农药

由于人们逐渐意识到化学农药的危害性和局限性，生物农药在作物生产中的作用越来越突出，是绿色农业的一个重要组成部分，得到了许多国家的关注，并得到了越来越多的使用。微生物杀虫剂对人和动物安全，不破坏生态平衡，对害虫不易产生抗性，但作用时间长，专一性差，受自然条件影响较大。而通过对微生物进行遗传改良，生产出一些不属于自然界的新品种，则可以解决上述问题。

三、当今生物技术的发展前景

1.光合机制的研究，提高植物的光合效率，对提高作物的产量和能源的利用具有重要意义。光合作用是一种将光能转换成化学能，并将二氧化碳固定在光合产物上的过程。叶绿体双磷酸核酮糖基羧化酶（Rubisco）不仅可以将CO2进行羧化，还可以进行底物氧化。为了加快CO2的固定速率， Rubisco中的羧化酶活力增强，加氧酶活力减弱。目前，国内外学者对 Rubisco的大小、结构、功能和调控等方面进行了大量的研究，为改善植物的光合效率提供了新的思路。

2.生物固氮氮肥是一种非常重要的化肥，要想保证世界粮食生产，就必须要有超过1.0×108吨的氮肥，其中半数来源于化肥，半数来源于固氮菌。随着化肥的不断增加和化肥的使用成本的不断增加，生物固氮技术已成为人们关注的焦点。一方面，人们尝试着从分子水平上对生物固氮机理进行深入的研究，从而达到改善微生物固氮效果的目的；另一方面，利用 DNA重组技术对共生菌进行改造，以增强其竞争能力，从而达到超越自然共生菌的目的。

3.植物生物反应器（BR）是一种新型的细菌和真菌生物反应器，它的生产工艺需要经过专门培训的人才，而且设备昂贵，而植物则容易培养，容易管理，而且对劳动力的需求并不大。在此基础上，研究人员对转基因植物能否用于生产商品化蛋白和其它具有特定化学特性的材料做了一定的研究，并取得了一定的进展。

结论：在接下来的20年里，由于世界上的人口不断增加，农业将会发生巨大的变革。在这种变化中，作为科技的生物技术无疑将扮演重要角色。从理论上说，生物技术自身具有促进农业生产、保护环境的功能，但实际上，它在环保方面所起到的作用却很小。对于其在环保和推动人类发展方面所扮演的角色，我们还将继续关注。

[1]包荣现.生物技术在农业种植中的推广和应用探微[J].种子科技，2016，34（6）：32-33.

[2]王晓玺.生物技术在农业种植中的推广与应用概论[J].中国农业信息，2017，0（20）：80-80.