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关键词:有机农业;生物技术;种植;应用
有机农业产品开始成为现代人追求的新时尚,归根结底还是因为有机农产品更加的绿色环保、健康养生。而在有机农业种植中,生物技术的应用不但提高了有机农业产量,更重要的是增加了农业生产的可持续性,这对于现代有机农业生产具有重要意义。若能够合理利用,扩大有机农业生产范围、推进有机农业发展并非难题。
1.生物技术在有机农业生产中的作用
生物技术是新兴的科技产物,近些年来才被真正投入到实际生产中。生物技术最大的优势在于投资成本低、产量大,在农业生产中的优势体现十分显著,并且能够有效促进农业产量的提高。在实际的使用中,不但能够有效增加作物产量,且投资成本低,在提高资源的利用率、推进可持续发展农业上也有着明显优势。因此,在推广应用中得到了一致的肯定,能够进一步推进绿色可持续农业发展。
2.生物技术在有机农业种植中的应用
生物技术随着科技的进步不断发展,其在农业种植领域中发挥了重要作用,并且在不断的实践中总结经验,得到了长足的发展。目前生物技术主要被应用在下面几个领域中:
2.1转基因
转基因技术应用到农业种植领域中,即通过将某一农作物的优良基因转移到另一农作物上,以达到提高农产品产量、产品质量的目的。转基因技术的工作原理是通过对某一农作物的基因进行改造,并重新组合,最终将其导入到生物体内,其中,目的基因的提取是转基因技术的核心,据调查了解,当前农业种植中应用最多的生物技术则属于转基因技术,转基因技术对农业种植具有十分重要的意义,在农业种植领域中,常用的基因有种子贮藏蛋白质基因、苏云金杆菌抗虫基因等,由于植物中提取的目的基因具有良好的性能,因此,利用转基因技术提取植物中的目的基因,并将其转移到另一农作物上,不仅可以促进农作物的生长,也可以提高农产品产量、质量,因此,转基因技术应用在农业种植中具有重要作用,其可以有效促进农业的可持续发展。随着我国对生物技术的不断研究,转基因技术将会得到进一步发展,并且转基因技术的应用规模也会逐渐扩大,据资料表明,当前转基因类植物的种植范围正在不断扩大,在我国农业种植中,利用转基因技术种植的植物面积呈进一步扩大的趋势。除此之外,在农业种植中生物技术最为突出的则属于杂交育种技术,杂交育种技术与转基因技术相比,其操作更为简单,在农业种植实践中,杂交育种技术已取得了良好的效果。
2.2组织培养
通过人工诱导技术,在组织细胞全能性基础上进行组织培养,以此实现通过某组织得到完整植株的技术便是组织培养生物技术。该技术实现的基础要求便是植物细胞在操作时需要处于无菌状态,从而保证植物细胞发育能够正常良好,最终得到的植株也完整。该技术在农业种植中的应用不但能够提高植物的产量,并且还能在提高生长速率的同时,获得优良的植株品种,这是因为植株在生长过程中处于无菌状态,因而有效避免了外界病毒对植株幼苗的侵害。基于这一点,该技术对于作物产量的提升、优良品种的获取具有积极作用,并且在实践应用中也得到了广泛的认可,是值得大力推广的生物技术之一。但是,虽然该技术的优势明显,但需要注意的是:在组织培养过程中,植物组织的培育条件十分严格,阳光、温度以及湿度条件必须满足组织生长需求,并且培养基的成分、pH值等也必须严格依照组织生长规律进行调节,对外界因素的控制也是影响植物组织培养效果的关键。除此之外,在为组织发育提供优良条件的基础上,还应当在初代培养过程中处理外植体褐变问题,这是因为接种外植体时极易产生褐变,这会直接对组织培养结果造成影响,因此外植体褐变预防工作也是组织培养工作的重点。
2.3制作生物农药
生物技术的出现、发展给现代农业发展带来了新的契机,由于生物技术的环保性高,可持续发展性强,因而在农业生产中,尤其是农业种植领域取得了巨大的效果。生物农业作为新兴的生物技术在种植领域也开始得到应用,生物农药是通过生物代谢产物达到杀灭农业害虫的效果。该技术的应用不但有效保护了农作物免受害虫侵袭,同时还避免了化学农药对环境的破坏,是绿色农业发展的又一保障,因此生物技术被应用在农业制作商具有着广阔的发展空间。在基因工程中,很多药品都来源于生物组织,但是这种材料提取工艺较精细,且提取困难,因而成本较高。但是生物农药的制作可以进行工业化生产,这种大规模的生产制作可以利用微生物进行生产,通过在微生物中导入需要的生物基因,利用该基因产生需要的药物,这种生物制药模式不但能够降低生产难度,解决原料来源问题,还可以形成规模化生产,降低生物农药生产成本。这种通过生物技术制造的生物农药虽然目前没有得到推广,但是随着生物技术的完善,生物农药的制造水平将会越来越高,生物农药也将在农业生产中发挥重要的作用。
结语
农业种植是有机农业生产的重要环节,生物技术作为新兴技术被应用在农业种植中取得了可喜的成果,因此在未来,生物技术在有机农业领域具有广阔的发展空间。目前较为常见的生物技术主要包括转基因技术、组织培养技术、生物农药技术等,其中转基因技术是目前生物技术在农业种植领域影响最大的技术。而其他生物技术研究例如生物固氮技术、光合作用研究等是未来生物技术研究的攻关重点,对于突破科研瓶颈具有重要意义。其技术的突破也为未来有机农业发展开拓新的发展空间,不断推进农业生产水平的提高。
参考文献
[1]浅严昕辉.生物技术在农业种植中的应用[J].吉林农业,2016(17):39.
关键词:农业种植;生物技术;应用
在众多科技技术得到发展的同时,生物技术也被人们所关注,并促进其快速发展,在农业种植中也被大量应用,生物技术并不是我们想象的那么简单,在应用过程中是有一定难度的,相关的技术人员要有专业的知识和技术,才能让其在农业种植中得到很好地应用。在农业种植应用生物技术之后,我国农业发展又迈向了一个新的台阶,进一步推动我国经济的增长。
1 生物技术的作用
首先,应用生物技术,能有效提高农业作物的抗病虫害能力。农农业作物最怕的就是病虫害问题,生物技术就帮助农业作物治理病虫害问题,摆脱作物产量过低的,受病虫害的影响,还能有效控制作物的死亡率。生物技术能对作物的基因进行改变,这样能让作物有预防病虫害的能力,还不会过多应用农药,起到了保护环境的作用。其次,应用生物技术,能有效提高农业作物的产量。我国是人口大量,而且土地资源还非常有限,对农业产量有着较高的需求,生物技术正好能帮助我们实现作物产量增长的需求。最后应用生物技术,能有效提高农业作物的生长质量。人们对农业产品的质量需求越来越高,并对其营养价值有更高的关注度,生物技术能将农业作物质量有效地提高上来,满足人们对农产品的安全需求和质量需求。
2 生物技术的应用
2.1 转基因技术
在农业种植中应用转基因技术,是利用其技术对作物的DNA分子进行加工,通过剪切和拼接,最后在组合,将DNA改变之后的分子放到相应的作物基因组中,再对这些基因进行重新组合以及改造,将作物基因进行改变,作物性状也会因此发生改变,实现人们的预期效果。转基因技术在应用过程中,主要的对目的基因进行提取,也就是在相应的细胞中将想要的基因给提取出来。在这个过程中,对多细胞生物体进行检测是整个环节中最重要的,主要是对单个的受体细胞进行单独检测和单独培养,然后通过有效的手段将细胞体给培养和发育成预想的完整生物个体,最后再监测培育出来的个体细胞形状,还要检测其基因的摄入情况和目的。然后再依据检测结果对那么没有达到预期效果的细胞个体形状进行淘汰,进而再研究细胞培育的技术方法。
在农业种植中,应用最广效果也最好的生物技术就是转基因技术,它在农业种植中起到的育种作用是很大的。利用转基因技术,能组合农业作物所有的优良性状,将农业作物生产质量给提高上来,在作物形状发生该表的同时,也能有效预防作物的病虫害情况。现在应用较好的转基因技术有苏云金杆菌的抗虫基因、植物的抗病基因等几种,这些基因在农业作物抗病虫害的效果上是比较明显的,在多数的农业种植中都将见到转基因技术。其中,杂交育种技术在转基因中也是比较常用的,其主要是和作物周边的个体作物进行杂交,通过杂交之后的农业作物会有两个不同的种群,形状也会不同,这些作物后代还能在配子基因技术下进行遗传。杂交技术和DNA分子技术相比要简单很多,在推广上也是很容易的,唯一的缺点就是在筛选和操作上需要很多人力。
2.2 组织培养技术
这种技术就是对选取相对应的植物,然后对去进行培养,通过细胞全能型的特点,并采用有效的诱导手段,让作物培养环境保持一定的无菌性,然后还能让植物组织在这个环境中正常发育生长,从而发育成完整的作物植株。该技术能够加快植物繁殖的速度,还能让植物的优良发育性状有一定的保证。该技术是在无菌的环境中对植物进行培养的,所以植物也不会受到病毒的侵害,能良好的发育。在农业种植中,通过利用组织培养技术,具有以下几个方面的显著特点,它不仅能够使得植物繁殖的速度加快,还能够在有限的时间内,培育出更多的优良植物品种。还能够有效的防止病毒对作物幼苗的侵害,保证种苗无病毒,进而有利于推广良种经济作物的种植。所以,今后在农业种植中值得进一步推广和运用,为了达到更好的运用效果,在农业种植的时候,需要注意以下几个问题:在植物组织培育中,要保证适宜的温度、光照、温度等条件,培养基组成、PH值、渗透压等化学条件也应该满足条件,为组织培养创造良好的条件,另外,在进行初代培养外植体的时候,要做好褐变处理工作。有时候外植体接种后,表面会出现褐变现象,这种现象的出现会影响整个外植体的培养,因此,必须做好处理工作,保证组织培养的质量。
2.3 生物农药的制作
生物农药也是伴随着生物技术的运用而出现的,它是利用生物新陈代谢的产物,作为农药制品的有效成分,改变传统的通过化学手段制作农药的方法,既能够达到杀虫保护农作物的目的,还避免对周围环境造成损害,有利于环境保护。此外,生物农药的运用,还具有良好的使用效果,能够提高植株的耐药性。因此,在农药的制作上,采用生物技术具有良好的效果,对农业种植的影响也是深远的。在基因工程药品当中,许多药品是从生物组织中提取材料生产的。但是材料提取困难,因而药品的价格也比较昂贵。而微生物能够迅速生长,并且容易控制,适用于大规模工业化生产。因此,在生物制药实践中,可以将生物合成相应药物成分的基因导入到微生物细胞当中,使其产生相应的药物,这样不仅能够解决材料来源困难的问题,还能够进行大规模生产,有利于降低生产成本。
3 生物技术在农业种植中运用的展望
在农业种植领域,运用生物技术的优势是十分明显的,但其带来的负面影响也不容忽视。其负面影响主要表现为生物技术存在潜在的安全危险性。由于受到科研水平和人类认识能力的限制,目前人类还没有完全掌握基因技术,将生物技术运用到农业种植存在着一定的危险性,转基因技术可能会对环境造成破坏,可能会影响到生物物种的多样性。此外,转基因还可能会影响到食品安全,对人类的健康潜在一定的危害,今后在生物技术的研究中,使生物技术有更大的进步。
结束语
将生物技术应用在农业种植中,能让农业种植的产量和质量都提高上来,能使农业作物抗病虫害的能力有所提高,还能较少农药化学产品的应用,维护了生态环境的平衡。今后在实际工作中,应该加强生物技术研究,进行相关试验,使其在农业种植中得到更好的运用,推动农业的可持续发展。
参考文献
[1]张开荣,黄萍.探讨农业种植中生物技术的推广及应用[J].中国农业信息,2011(25).
1.1转基因技术
转基因技术是对基因进行改造和重新组合,然后再导入到生物体内,其核心技术是提取目的基因。在当前农业种植领域,转基因技术是运用得最为广泛的一种生物技术,对农业种植具有重要的作用,它能够将某一作物的优良基因转移到另一种作物当中,进而提高农产品质量和产量。当前,在农业种植领域,经常被提取使用的植物目的基因有苏云金杆菌抗虫基因、种子贮藏蛋白基因、植物抗病基因等。这些基因具有良好的性能,通过提取使用,更好的促进农作物的生长,提高产量和产品质量。总之,在农业种植领域,通过利用转基因技术,能够能够改良农作物的品种,提高农作物的产品质量,取得良好的经济社会效益。伴随着科学技术的进步和科研工作的不断深入,转基因技术也会取得新的发展,在农业种植的应用范围也必将扩大,将在农业种植中发挥更大的作用。调查显示,目前转基因类植物的种植面积在不断的扩大,有调查研究指出,目前在全球所有的农业种植当中,采用转基因技术的种植面积已经达到了全球耕地面积的16%,并且种植面积呈进一步扩大趋势。此外,在农业种植领域,还有一项技术值得提及的,那就是杂交育种技术。该技术是一项极为常见的生物种植技术,与转基因技术相比而言,其操作更为简单,并且该技术的推广也更早,在农业种植实践中已经取得良好的效果。目前,在农业种植中杂交技术已经取得了丰富的经验,相信随着研究的深入和技术的进步,该技术会取得更大的进展,会在农业种植当中发挥更大的作用。
1.2组织培养技术
组织培养技术的运用,主要是建立在细胞全能性的基础上,通过人工诱导的方式,使植物组织在无菌状态下能够良好发育,最终发育成为完整的植株。在农业种植中,通过利用组织培养技术,具有以下几个方面的显著特点,它不仅能够使得植物繁殖的速度加快,还能够在有限的时间内,培育出更多的优良植物品种。还能够有效的防止病毒对作物幼苗的侵害,保证种苗无病毒,进而有利于推广良种经济作物的种植。所以,今后在农业种植中值得进一步推广和运用,为了达到更好的运用效果,在农业种植的时候,需要注意以下几个问题:在植物组织培育中,要保证适宜的温度、光照、温度等条件,培养基组成、PH值、渗透压等化学条件也应该满足条件,为组织培养创造良好的条件,另外,在进行初代培养外植体的时候,要做好褐变处理工作。有时候外植体接种后,表面会出现褐变现象,这种现象的出现会影响整个外植体的培养,因此,必须做好处理工作,保证组织培养的质量。
1.3生物农药的制作
生物农药也是伴随着生物技术的运用而出现的,它是利用生物新陈代谢的产物,作为农药制品的有效成分,改变传统的通过化学手段制作农药的方法,既能够达到杀虫保护农作物的目的,还避免对周围环境造成损害,有利于环境保护。此外,生物农药的运用,还具有良好的使用效果,能够提高植株的耐药性。因此,在农药的制作上,采用生物技术具有良好的效果,对农业种植的影响也是深远的。在基因工程药品当中,许多药品是从生物组织中提取材料生产的。但是材料提取困难,因而药品的价格也比较昂贵。而微生物能够迅速生长,并且容易控制,适用于大规模工业化生产。因此,在生物制药实践中,可以将生物合成相应药物成分的基因导入到微生物细胞当中,使其产生相应的药物,这样不仅能够解决材料来源困难的问题,还能够进行大规模生产,有利于降低生产成本。
2生物技术在农业种植中运用的展望
在农业种植领域,运用生物技术的优势是十分明显的,但其带来的负面影响也不容忽视。其负面影响主要表现为生物技术存在潜在的安全危险性。由于受到科研水平和人类认识能力的限制,目前人类还没有完全掌握基因技术,将生物技术运用到农业种植存在着一定的危险性,转基因技术可能会对环境造成破坏,可能会影响到生物物种的多样性。此外,转基因还可能会影响到食品安全,对人类的健康潜在一定的危害。今后在生物技术的研究中,应该进一步加强技术攻关,例如,进行光合作用的应用研究,加强生物固氮技术、植物的生物反应器等技术的研究,突破现阶段生物技术发展存在的制约因素,促进生物技术在农业种植当中得到更好的运用。
3结束语
论文关键词:生物技术;伦理问题;思考
21世纪是生命科学的世纪,生物技术的发展对人类和社会的影响深远。而生物技术引发的伦理问题,已成为世界的焦点议题。如何合理的应用生物技术造福人类和社会,是众多学者和科学家急需解决的问题。
一、现代生物技术研究的新进展
进入21世纪,生物技术正处于发展成熟阶段,生物技术的应用已经渗透到我们生活中许多与生物无关的角落。生物技术的发展至今已经揭示了许多生命现象的本质及其规律,但生命现象极其复杂,目前仍有许多课题有待深入研究和探索。目前在克隆、胚胎干细胞、转基因食品、人类基因组计划、组织工程等研究和实际应用等领域取得了成果。
(一)克隆技术。克隆原意是无性繁殖,即由同一个祖先细胞分裂繁殖而形成的纯细胞系,该细胞系中每个细胞的基因都是相同的。克隆技术首先用于动物,动物克隆就是通过无性繁殖方式,由动物细胞产生的遗传形状相同的动物个体。克隆羊多莉是首例克隆成功的动物。动物克隆为我们进一步揭示生命的奥妙及人类的自我认识展现了全新的视野。
(二)胚胎干细胞。干细胞是生物体在生长发育过程中起“主干”作用的高度未分化细胞,它具有自我更新、高度增殖和多向分化的潜能。干细胞分为三大类:全能干细胞、多能干细胞和专能干细胞。全能干细胞之所以全能,是指它可以分化成人体全部细胞类型,进而构建心、肝、肾、肺等多种组织和器官,最终发育成一个完整的个体。全能干细胞再进一步分裂、分化中又形成了各种多能干细胞。多能干细胞具有分化为多种细胞组织的潜能,但是却失去了发育成完整个体的能力。
(三)转基因食品。转基因食品是利用生物技术将某些生物的基因转移到其他物种中去,从而改造生物的遗传物质,使其在性质、消费品质等方面向人类所需要的目标转变。以转基因生物为直接食品或以这种生物为原料,加工出来的食品都被称为转基因食品。转基因食品在欧美应进入人们的日常生活中。有资料表明,在欧洲,玉米钻心虫每年要毁坏4000万吨玉米,占世界玉米总产量的7%,但是如果把分离出来的抗钻心虫基因植入玉米中去,就可培育出抗虫害的玉米,这种玉米就是转基因食品。
二、现代技术发展引发的伦理问题
(一)关于克隆人的争议。从“多莉”羊的克隆成功,待几年来其他克隆动物的尝试,克隆技术正不断发展。目前科学界把对人体的克隆分为治疗性克隆和生殖性克隆。科学界和伦理界对治疗性克隆普遍支持。但生殖性克隆,即克隆完整的人则遭到很大的抵制。克隆人给伦理道德方面带来了巨大的冲击,对现有的社会关系、家庭结构造成了巨大的冲击。另外,克隆人的身份难以认定,使人伦关系发生模糊、混乱乃至颠倒,进而冲击传统的家庭观以及权利与义务观。
(二)胚盘干细胞研究中的生命伦理问题。由于胚盘干细胞的制备是离不开人类卵子、胚盘以及克隆技术的,而卵子与胚盘在一些不同的国家和宗教界被视为是生命的起源,与活着的婴儿没有什么不同,所以在许多国家是被严格禁止的。坚持认为可以用人类胚胎做实验的人认为:1、早期胚胎仅是一团细胞,尚难称其为人的一条生命,从胚泡内细胞培养成人的胚胎干细胞,并没有杀死细胞,只是改变细胞的命运;2、培养胚盘干细胞是用于治疗现在还无法治愈的组织坏死性疾病,让病人恢复健康,完全是合乎人类伦理道德。
(三)转基因食品的潜在危险。对转基因食品发展有两种态度:支持者极力宣传其带给人类充足的粮食和新型抗病虫策略;反对者则强调人为地用基因技术改变神武,会给人体健康和环境带来危害。基因表达调控是个复杂的生命现象。目前,人类对基因的活动实施了解还不够透彻,还没有十足的把握控制基因中组后的结果。1993年英国的一份报告列出了一些人们对于转基因食品应用的来努力方面的主要担忧:1、人类基因转入食品动物,如将人类基因因子与凝血的蛋白质的基因转入绵羊中;2、某些宗教团体禁止食用的动物基因转入他们通常食用的动物中,这可能触怒犹太人和穆斯林,列入将猪的基因转入绵羊;3、动物基因转入植物中,可能会引起一些素食者的特别关注。
三、现代生物技术发展存在的伦理问题对策
现代生物技术的飞速发展,引发诸多伦理问题,发人深思。为了促进生物技术的和谐发展,应采取相应对策和措施。科学预言,21世纪是生物技术发展的黄金时期,全国普及大众伦理学知识尤为重要,设置伦理学咨询机构,利用各种媒体宣传伦理学知识,增强大众的伦理学意识,提高全民族的整体伦理水平。同时,我们还应改变传统伦理观念,发展中国特色的生命伦理学。总体上,生命伦理学应和国际生命伦理学保持一致,但又要保持中国的特色。另外,培养生命伦理专业人才,解决人才匮乏的局面。生命伦理学的发展任道重远,生命伦理学人才匮乏问题需要解决,设置生命伦理学专业,加快专业人才培养规模势在必行,特别应注重研究生、博士生的培养。
1生物技术在农业种植中运用的意义
生物技术是当今发展十分迅速的一种高尖端技术,运用这种技术可以有效地减少投资、降低成本,并且可以提高产量,所以,在农业中推广这项技术十分重要,可以有效地降低种植成本,同时还可以提高农作物的产量。除了降低成本和提高产量以外,还可以有效地利用生态资源,避免资源的浪费,防止环境被破坏,从而促进农业的可持续发展。所以,生物技术对于农业的发展来说具有重要的意义。
2生物技术在农业种植中的运用
2.1转基因技术
这种技术顾名思义就是对基因加以改造并进行组合,然后再注射到生物体内,它的核心技术是对目的基因的提取。目前为止,转基因技术在农业种植中运用非常广泛,也是比较高效的,这种技术可以提取某种农作物的优良基因,然后导入到另一种农作物中。现代农业中常用的目的基因包括苏云金杆菌抗虫基因、种子贮藏蛋白基因、植物抗病基因等。将这些基因整合到某种农作物之中,改良它的品种,更有助于农作物的生长,从而提高产品的质量和产量。随着生物技术不断的发展和进步,转基因技术也会变得更加成熟,在农业上的应用更加广泛。根据调查数据显示,采用转基因技术的农作物种植面积正在逐渐增大,已经占到了全球耕地面积的16%,而这种趋势还在扩大。除此之外,杂交育种也是农业中运用比较广泛的一种技术,它与转基因技术相比较,其操作更为简单。并且该技术的使用已经在实际生产过程中收到了良好的效果,我国更是在杂交育种技术的研究中取得了重要成果,将更有利于我国农业的发展。
2.2组织培养技术
使用组织培养技术需要以细胞的全能性为基础,然后通过人工诱导的方式,让组织在无菌的环境下生长,最后长成完整的植株。组织培养技术主要有以下几个特点:首先,它可以加快农作物的生长速度,并且能在短时间内培育出更多的优良品种。其次,可以防止各种病毒对农作物幼苗的侵害,确保幼苗不携带病毒,更有利于幼苗的推广。为了在农业种植中获得更好的效果,需要充分考虑植物组织培育的环境问题,例如,合适的生长温度和湿度、光照时间、培养液的成分、pH值等条件。所以,细致做好所有工作,才能保证组织培养的质量。
2.3生物农药的制作
在生物技术的使用过程中,生物农药也随之产生,它主要是以生物新陈代谢的产物为主,从而制成了生物农药,摒弃了化学药品制作农药的方法。生物农药不仅可以杀虫灭菌,还可以有效提高农作物的耐药性,并且不会对生态环境造成破坏,所以,使用生物农药对农作物进行保护会取得更好的效果。很多生物药品的原材料是从生物组织中提取出来,但提取的过程十分复杂,并且存在着许多的技术难题,所以,生物药品的价格十分昂贵。可以利用微生物快速生长的特点来培育出大量的生物药品,并有利于推广,从而进行大规模工业化生产。所以,在制作生物药品的过程中,将一些必要的生物基因导入到微生物的细胞中,就可以生产出所需要的药物,这样不仅可以解决材料的来源问题,还可以降低大量的生产成本。
3生物技术在农业种植中运用的展望
使用生物技术进行农业种植虽然已经取得了良好的效果,但造成的负面影响是不容小视的。因为生物技术的发展还不够成熟,尚且存在着不小的危险性,有可能会对生态环境造成另外一种破坏,影响物种的性状。另外,转基因食品也无法确保其安全性,也有可能对人类身体造成损害。所以,生物技术的发展还有很长的一段路要走,在今后的技术研究中,要研发出更多的技术形式,例如,利用植物的光合作用、固氮作用等,加强突破现阶段生物技术发展存在的制约因素,才能更好地将生物技术运用到农业种植中去。
4结语
答: “基因”为英语“gene”的音译,是DNA(氧核糖核酸)分子中含有特定遗传信息的一段核苷酸序列的总称,是具有遗传效应的DNA分子片段,是控制生物性状的基本遗传单位,是生命的密码,记录和传递着遗传信息。所有的基因都由4种碱基组成。
地球生物包括动物、植物、微生物,数量巨大,种类繁多,形态各异,生存环境和生活习性各不相同,这都是由基因控制的。“种瓜得瓜,种豆得豆”是人们对这种现象的高度概括,即物种的生物学特征和特性是由基因决定的,是可以遗传的。一个基因编码一个蛋白质,蛋白质的功能决定生物体所表现出来的特征特性。
2.什么是转基因技术?
答:转基因技术是利用现代生物技术,将人们期望的目标基因,经过人工分离、重组后,导入并整合到生物体的基因组中,从而改善生物原有的性状或赋予其新的优良性状。除了转入新的外源基因外,还可以通过转基因技术对生物体基因的加工、敲除、屏蔽等方法改变生物体的遗传特性,获得人们希望得到的性状。这一技术的主要过程包括外源基因的克隆、表达载体构建、遗传转化体系的建立、遗传转化体的筛选、遗传稳定性分析和回交转育等。
3.什么是转基因生物?
答:转基因生物是指通过转基因技术改变基因组构成的生物。转基因生物又称为“基因修饰生物”,英文是genetically modified organism,通常用英文缩写GMO来表示。转基因生物还被称为基因工程生物、现代生物技术生物、遗传改良生物体、遗传工程生物体、具有新性状的生物体、改性活生物体等。
4.什么是转基因食物?
答:转基因食品是指以转基因生物为原料制作加工而成或鲜食的食品,按原料的来源可分为植物源转基因食品、动物源转基因食品和微生物源转基因食品。例如用转基因大豆制成的大豆油、豆腐、酱油等豆制品,鲜食的转基因番木瓜,利用转基因微生物所生产的奶酪等都是转基因食品。
5.自然界中存在基因转移现象吗?
答:基因转移现象在自然界中广泛存在,包括物种内和物种间的基因转移现象。植物界的异花授粉是物种内基因转移的典型现象。农杆菌侵染植物伤口的过程就是物种间基因转移的典型案例。农杆菌是普遍存在于土壤中的一种革兰氏阴性细菌,它在自然条件下就能感染大多数双子叶植物的受伤部位,并诱导产生冠瘿瘤或发状根。根癌农杆菌和发根农杆菌的细胞中有一段T-DNA,农杆菌通过侵染植物伤口进入细胞后,可将T-DNA插入到植物基因中。农杆菌对植物侵染作用的发现,是植物转基因技术快速发展的基础。
6.基因是怎样转入生物体的?
答:基因转入生物体是一个复杂的过程,自然界中基因的转移是发生在相同的生物种类或亲缘关系较近的物种之间的,如不同品种的水稻通过花粉的传播,将基因转入另一个水稻品种中。而随着技术的发展,人们已经可以把一个物种的基因通过基因工程技术转移到另一个物种中。首先人们通过分子生物学技术手段克隆到我们认为有价值的基因,并利用技术将其构建到一种称之为转化载体的工具上,然后通过植物转基因转化的方法(包括农杆菌介导转化法、基因枪法、花粉管通道法和核显微注射法等)转入我们想改变的生物染色体上。通过筛选和遗传稳定性测试,来鉴定这个基因是否转入了生物体并可以稳定遗传。然后,通过对该生物性状的考察和安全性测试,决定这个生物是否具有商业生产价值。
7.转基因技术与传统育种技术有何异同?
答:育种技术主要包括自然驯化、人工选育、人工诱变、杂交育种、分子育种、转基因育种等方法,技术发展过程是不断提高育种效率的过程,共同之处就是通过基因的改变获得优良性状。
转基因技术与传统育种技术相比较,具备以下两个优点:第一,传统技术一般只能在生物种内个体上实现基因转移,而转基因技术不受生物体间亲缘关系的限制,可打破不同物种间天然杂交的屏障,拓宽了可利用基因的来源;第二,传统技术一般是在生物个体水平上进行,操作对象是整个基因组,不可能准确地对某个基因进行操作和选择,选育周期长,工作量大,而转基因技术目标明确、可控性更强,后代表现可以预期。
8.为什么要发展转基因技术?
论文摘要:随着世界人口的增长,农业将经历具有重大意义的革新。毫无疑问,生物技术作为科学和技术在这场变革中将起到关键性的作用。原则上讲,生物技术本身有能力帮助人们提高农业生产力和保护环境,但在实践中,生物技术作为环境保护的人其作用相对来说是微乎其微的。人们对它在环境保护以及促进人类进步中的作用仍将拭目以待。
一、生物技术给农业发展带来机遇
广义上讲,生物技术是利用有机体、死细胞、活细胞以及细胞内含物,采用特殊的过程生产出特殊的产品应作到农业、医药以及环境修复治理中,尤其是70年代基因工程的出现,它能改变、取代物种的基因。
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。例如:美国有200万hm2的Bt棉花,澳大利亚有40万hm2,两者各相当于2.5亿美元价值。如果将Bt玉米引种在美国1000万hm2的土地上,只要增产5%,就意味着能增加3.5亿美元收入。这项技术进一步促进了Bt制剂控制虫害在商业上的应用。除此之外,还有许多经转入特定基因的玉米品种,这些品种能同时抗除草剂和一些虫害。
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。如利用鼠类基因(该基因能促进角蛋白的形成)能获得了经遗传改良的绵羊,这种绵羊比普通棉羊产毛量能提高6%左右。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。1995年人们可以在市场上购买到转基因马铃薯,这种马铃薯能产生水晶蛋白,而水晶蛋白对科伦那多马铃薯甲虫有毒害作用。这些转基因作物能减少杀虫剂的用量,降低杀虫剂及其残留物对食物链、水体造成污染,从而有利于保护生态环境。
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。
生物技术的利用能为这些问题的解决提供潜在的、真正有价值的帮助。
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。
二、利用生物技术发展农业应注意克服的问题
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。这种情奖品可能会随着需要特定处理的转基因作物的出现而产生,特别是抗除草剂的转基因作物出现。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。
广义上讲,生物技术是利用有机体、死细胞、活细胞以及细胞内含物,采用特殊的过程生产出特殊的产品应作到农业、医药以及环境修复治理中,尤其是70年代基因工程的出现,它能改变、取代物种的基因。
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。例如:美国有200万hm2的Bt棉花,澳大利亚有40万hm2,两者各相当于2.5亿美元价值。如果将Bt玉米引种在美国1000万hm2的土地上,只要增产5%,就意味着能增加3.5亿美元收入。这项技术进一步促进了Bt制剂控制虫害在商业上的应用。除此之外,还有许多经转入特定基因的玉米品种,这些品种能同时抗除草剂和一些虫害。
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。如利用鼠类基因(该基因能促进角蛋白的形成)能获得了经遗传改良的绵羊,这种绵羊比普通棉羊产毛量能提高6%左右。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。1995年人们可以在市场上购买到转基因马铃薯,这种马铃薯能产生水晶蛋白,而水晶蛋白对科伦那多马铃薯甲虫有毒害作用。这些转基因作物能减少杀虫剂的用量,降低杀虫剂及其残留物对食物链、水体造成污染,从而有利于保护生态环境。
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。
生物技术的利用能为这些问题的解决提供潜在的、真正有价值的帮助。
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。
二、生物技术带来的不利
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。这种情奖品可能会随着需要特定处理的转基因作物的出现而产生,特别是抗除草剂的转基因作物出现。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。
1转基因技术在农业领域的发展概况
自1953年英国科学家沃森和克里克提出了DNA的分子结构双螺旋模型以来,人们对遗传基因密码的了解有了突破性进展,现代生物技术在此基础上发展起来。此后,生物技术研究倍受青睐,得到了快速的发展。在短短的几十年时间里,应用范围已经涉及到农业,医药,环境,食品和化工等多个领域。目前世界上许多国家如美国,日本等一些发达国家早已在进行这方面的研究,并且取得了可喜的成果。美国等国家投资了上亿美元的资金对人类基因组进行研究,并于今年4月完成人类基因图谱,我们国家承担了全部工作的l%左右。我国的863计划,攀登计划等对动植物的转基因及水稻的基因组进行了研究。人类在生物基因工程研究领域已经取得了许多重大成果。19%年,中国水稻研究所以黄大年研究员为首的课题组,在世界上首次研究出了抗除草剂转基因杂交稻,为解决长期以来困扰杂交稻制种纯度问题提供了新方法。微生物农药因具有对环境和生态安全的突出优点而受到国内外高度重视。将毒蛋白抗虫基因和抗除草剂基因分别导人水稻,使得新种质不仅有显着的抗虫性,而且有较强的抗除草剂效果。控制谷蛋白产生的基因植人“越光”号水稻中,使它的谷蛋白含量减少了四分之三,大大提高了它在食用和造酒方面的质量。瑞士培育出能产生p一胡萝卜素的转基因水稻,在不久的将来,出现在餐桌上的米饭不是白色的而是金黄色的。全世界估计有24亿人口以大米为主食,还有上千万人因铁的摄人量不足而使智力和身体发育受到影响;因维生素A的摄人量不足而在少年时期就失明。并且受影响的人群无法通过食用蔬菜、水果和肉类补充主食中缺乏的铁和维生素。瑞士科学家把黄水仙等植物的基因植人水稻,从而提高大米的营养价值,可以帮助千百万人防止贫血和失明。1995年安徽省岳西县农民因种植假稻种而造成0.7万公顷稻田大幅减产甚至绝收的惨剧,利用基因指纹鉴别技术,真假稻种一天可见分晓。集粮食作物“抗逆、早熟、高产、优质、无污染”为一体的“作物基因诱导调控技术”,在云南生态农业研究所诞生。这项新技术的问世,给21世纪世界农业的持续发展、解决土壤退化、耕地锐减、水资源枯竭等问题带来了希望。1994年,首批转基因植物产品延熟保鲜的番茄和抗除草剂棉花在美国获准进人市场销售。据不完全统计,迄今国外批准商业化应用的各类转基因植物产品已近90种,仅美国和加拿大就超过了50种,其中,大部分都与病虫草害防治有关,例如抗虫(玉米螟)玉米,抗虫(棉铃虫、红铃虫)棉花,抗虫(甲虫)马铃薯,抗病毒的西葫芦、番木瓜,抗除草剂(草甘麟、草钱磷、澳苯睛、磺酞脉、咪哇琳酮)的玉米、大豆、棉花、油菜、亚麻等。世界转基因作物的种植面积越来越大,19%年全世界转基因农作物种植面积为200万公顷,1997年猛涨到1280万公顷,1998年又上升到2600万公顷,1999年的转基因农作物种植面积达3990万公顷,比1998年的种植面积增加了44%。美国是世界上种植转基因作物面积最大的国家,1999年达到了2870万公顷。其中转基因玉米、大豆和棉花的种植面积,已分别占各作物总种植面积的1/4‘1/3。一个新兴的农业高技术种子产业开始形成。生物技术已经显示出对农业科技和生产力发展的强劲的推动作用。中国转基因植物的研究也获得了很大的发展。仅据19%年统计,国内研究和开发的转基因植物达47种,涉及各类基因103种,其中,与病虫草害防治有关的基因约62种。近两年来,研究开发的基因数量和.转基因植物的种类又有增加。目前国内已批准14种转基因植物、30多种产品进人田间试验或环境释放。中国自行研究培育的4种转基因植物、5种产品已通过安全性评价获准商业化应用。其中同抗病虫有关的有3个,即抗棉铃虫的棉花、抗病毒病(CMV)的番茄和甜椒。近年来,转苏云金芽抱杆菌(Bt)杀虫晶体蛋白基因的棉花最为引人注目。中国已成为在世界上独立研究成功转基因抗虫棉、并拥有自主知识产权的第2个国家。抗虫棉的育成和推广也标志着中国农业生物技术开始进人产业化发展阶段。预计1999年转基因抗虫棉种植面积可超过13万公顷,2000年可达到33万公顷,除可创造可观的经济效益以外,还可产生巨大的社会效益和生态效益。通过生物基因工程技术,1999年全球转基因农产品的销售额由1995年的7500万美元增长到21‘22亿美元,增长了近30倍。2以洲〕年销售额预计将达到30亿美元。对于植物转基因技术,目前存在着不同的观点。人们对转基因作物栽培的长期安全性以及对周围生态的影响放心不下。北京大学副校长陈章良教授认为这种忧虑大可不必,他指出,克隆和转基因等生物技术是人类改造自然的伟大创举,对医药业、农业等领域都有重要作用。
只要加强监管和遵循科学的道德精神,人类完全可以控制转基因技术可能导致的负面影响,如同人类发明了核能并成功应用于和平目的一样。在农业领域中,将转基因生物技术应用到杀虫、抗除草剂等方面,起到提高产量和质量、减少污染以及提高作物抗逆性等益处。多种相关作物,包括耐保存的西红柿,抗虫的马铃薯,抗虫和抗除草剂的棉花、大豆、玉米已进人市场。在种植转基因作物最广泛的美国,两亿多人食用四年多来还没有出现过任何不良影响,其他地区也没有接到有问题的报告。中国等发展中国家与这些发达国家不同,人几基数大且每年仍呈上升趋势,而可耕地面积却没有增加,自身依然要进口粮食等农产品。更重要的是,面对加人WTO的情势,中国必须提高农业的生产效率,才能应对外国农产品的挑战,稳定农业的基础地位。因此,中国在关注生物技术安全性的同时,应加快推广包括转基因技术在内的农业生物技术成果。
2对宁波市今后发展农业转基因技术的几点建议
(l)现代生物转基因技术的发展必须与传统的常规技术方法相结合,这一点已为目以转抗病虫基因较多,例如抗稻疚病、白越来趁多的实践所证明。以水稻转抗病虫基叶枯病基因,抗除草剂基因,抗旱抗盐基因育种为例,一般来说,某一特定基因的直因,这些都是解决一些栽培上经常碰到的问接导人要比常规杂交育种简便快速,更有目题。随着人们生活水平的不断提高,以后应的性和预见性。然而,目前对于外源基因在适当进行一些能够提高农作物品质的基因的转基因植物中的整合特点、遗传规律以及表构建与转化,以及一些抗腐烂或贮藏墓因的达调控仍缺乏足够的了解,若要获得具有良植物转基因工作。例如,现在市场上出售的好、称定抗病和农艺性状的品系,仍需要育袋装榨菜,雪菜中的防腐剂含t很高,另外种、植保和分子生物学家紧密配合,从大童宁波地区的一些特产,如杨梅,奉化水蜜桃转墓因植株中进行鉴定和选育。在病虫害综等产品,如果通过转基因技术降低防腐剂的合防治体系中,转墓因植物或重组微生物的使用量并提高它们的保鲜时间就可以销往国应用不过是其中的一个环节,它的应用也可外和全国各个地方,能够大大提高经济价能引起植物与病虫等生态关系的新的变化。值。
(2)目前生产上应用的一些转基因项目以转抗病虫基因较多,例如抗稻疚病、白叶枯病基因,抗除草剂基因,抗旱抗盐基因,这些都是解决一些栽培上经常碰到的问题。