生物科学技术的发展和对农业及人类生活的影响

生物科学技术的发展和对农业及人类生活的影响

摘要：随着科学技术的发展，生物科学技术得到了突飞猛进的发展，它的发展对农业生产力的发展起到了巨大的促进作用，本文在对生物科学技术发展做了阐述的同时也强调了它对现代农业高科技发展的作用。

关键词：生物科学技术发展农业作用

引言：

当代科学技术的发展，使得整个社会生产力的得到了很大的提高，其中生物科学科学技术的发展也使得世界农业得到了很大的发展，使得世界粮食产量得到了前所未有的提高，加强对生物科学技术特别是农业科学技术的研究的对人类的生存、人类生活质量的进一步提高都有至关重要的作用。

一、生物技术可以提高作物产量、改善作物品质

生物技术可以提高作物产量、改善作物品质,为人类生存提供基本保证作物产量的提高最为根本的就是光合作用效率的提高,现已可隆出了许多参与光合作用的基因,并分析了光对基因表达的调控作用。植物基因工程研究的主要内容是Rubisco酶,以增强该酶对CO2的亲和,降低光呼吸这一竞争反应。将不同植物的Rubisco导入到植物细胞,形成杂合亚基酶分子或诱导点突变,修饰酶活性,增加对CO2的亲和力,使基因在叶片中高效表达来提高光合生产力,努力培育出具有C4植物1.50倍以上光合性能的作物。同时还研究生物固氮的分子生物学机理,使禾本科作物具有固氮能力。目前利用生物技术进行植物营养品质的改良主要涉及到三个方面:即蛋白质、油脂类和淀粉。

1）蛋白质和氨基酸

通过基因转移可以提高植物产品器官中蛋白质或必需氨基酸的含量或改进加工品质。在马铃薯块茎中,蛋白质含量较低(2%),且氨基酸组成不平衡,必需氨基酸(EAA)缺乏。Jaynes的试验小组(1985)首先设计出人工合成编码必需氨基酸(HEAAE)的一段DNA导入马铃薯之后,必需氨基酸含量达80%。

2）油脂类

生物技术可以增加或减少油脂的某一成分的含量,Krid(1991)等将芜箐中十八烯酸ACP脱氢酶基因反向导入油菜和芜箐中,转基因油菜中的硬脂肪酸含量增加20倍。Muphy等得到了具有高含量不饱和脂肪酸的转基因大豆植株,显著地提高了大豆的品质。

3）淀粉

利用生物技术既可以提高淀粉的质量又可以提高淀粉的含量。Visser(1991)利用反义基因技术成功地改变了马铃薯中直链淀粉与支链淀粉的比例。Mosanto 公司将来自大肠杆菌的ADP-葡萄糖焦磷酸化酶基因导入到马铃薯中,块茎的淀粉和干物质含量平均提高24%。

二、生物技术可以提高农作物抗性

生物技术可以提高农作物抗性,使有益的基因资源广泛地应用于农业生产近十几年来,应用生物技术改善作物抗性的研究越来越受到重视,尽管一些研究尚处于初级阶段,但已取得了一些令人鼓舞的成果。

1）抗虫基因工程

植物抗虫基因工程使用的主要是苏云金杆菌Bt毒蛋白基因和各种蛋白酶抑制剂基因。Bt基因最早是在1987年由Vaeck导入烟草中表达的。随后在棉花、番茄、玉米、马铃薯和水稻等转基因植物中均获得不同程度的抗虫性。后来美国Mosanto公司的研究人员对Bt基因进行了修饰,获得了高产表达的转基因棉花植株。我国的郭三堆领导的小组也将自行改后的Bt基因导入我国主栽棉花品种中,得到了高抗棉铃虫的工程棉。蛋白酶抑制基因是仅次于Bt毒蛋白而广泛使用的第二种抗虫基因。令人注目的是豇豆胰蛋白酶抑制剂因基、马铃薯蛋白酶抑制剂Ⅱ基因和水稻巯基蛋白酶抑制剂基因它们具有抗虫谱比较广泛的特点。

2）抗病育种

植物抗病基因工程中,以抗病毒基因工程进展最快,已取得了令人瞩目的成就。抗病毒基因工程技术路线以相当成熟,并且仍在迅速发展之中。迄今已提出的技术路线有1)导入病毒外壳蛋白基因;2)利用病毒卫星RNA;3)利用反义RNA 技术;4)利用病毒的复制酶技术;5)中和抗体法;6)设计核酶,剪切病毒RNA;7)利用本身编码的抗病毒基因等,其中以第一条路线发展最为成熟。

抗真菌和细菌病害的植物基因工程目前正处于基因的分离与鉴定阶段,已鉴定出的几丁质酶基因和B-葡聚糖酶基因对真菌病害有一定的抗性,而对于细菌性病害目前还缺乏抗源。

三、生物技术可以保护稀有物种和大量繁殖有用物种

1997年英国用体细胞核克隆成功绵羊“多利”和美国用胚胎细胞核克隆成功猴的消息发表以后,引起世人极大的轰动,这项工作无论在发育生物学理论或应用上都具有重大意义,为稀有动物、特种动物和突变种群的保存以及濒临灭绝的动物的拯救提供了重要手段。理论上讲,只要细胞核完整、基因组未被破坏,生物就可以被克隆出与其一样的复制品来,并可全部保留由核基因决定的生物学特性。通过细胞核多次移植技术,可以生产出许许多多的遗传上完全相同的动物来。与动物相仿,在植物上已建立了较为完善的组织培养快繁技术。

四、保护环境、减少污染

人类所赖以生存的自然环境由于过渡的开发和利用造成资源枯竭的局面,因此,对农业残留物的再循环利用或清除是可持续农业的必由之路。目前水资源不但短缺而且污染严重。如何使有限的水资源污染程度降低是人类关注的重要问题。利用生物技术手段,人们已经成功地构建了工程菌,它们能有效的降解或除去水中的有害物质。我国的科学工作者明镇寰等于1999年发明了利用聚合酶链式反应(PCR)快速、高效准确地检测环境水体中的指示菌的方法,使人们能够及时准确地掌握水体的污染程度。

五、生物技术的产业化道路

任何理论知识不转化为生产力,那只是空中楼阁,我们必须把生物技术的理论和应用结合起来,使生物技术产业化。重大生物技术产业化发展必须目标集成、科技集成、经费集成和队伍集成,综合分析各种因素,使其具有可行性和科学性,使生物技术在农业生产中产生更大的效益。

六、结论：

生物科学技术的发展对农业生产力的发展起到了巨大的促进作用，提高了世界粮食的产量，对人类的生存、人类生活质量的进一步提高都有至关重要的作用。

参考文献：

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