農(nóng)業(yè)種植中生物技術(shù)的推廣及應(yīng)用

李選鋒

（云南省昆明市祿勸縣茂山鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)綜合服務(wù)中心，云南 祿勸 651502）

生物技術(shù)研究在我國具有完善、成熟的科學(xué)技術(shù)理論體系，已廣泛應(yīng)用于經(jīng)濟(jì)社會建設(shè)的各個科技領(lǐng)域。它在社會主義農(nóng)業(yè)文化領(lǐng)域發(fā)揮了廣泛、積極、深遠(yuǎn)的社會作用，保證了現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技生產(chǎn)水平的提高。然而，由于農(nóng)業(yè)生物技術(shù)研究在推廣應(yīng)用過程中存在諸多困難，農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因作物的技術(shù)進(jìn)展緩慢，還有許多工作要做。近年來，國家加大了研究力度，使社會關(guān)注相關(guān)生物技術(shù)的發(fā)展，相關(guān)科技人員致力于生物技術(shù)成果的最大化價值，為進(jìn)一步推進(jìn)和應(yīng)用先進(jìn)生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)化奠定了堅實的基礎(chǔ)。

1.在農(nóng)業(yè)種植中應(yīng)用生物技術(shù)的重要意義

眾所周知，我國是一個新興的農(nóng)業(yè)大國，人口眾多，糧食生產(chǎn)是國家經(jīng)濟(jì)長期健康發(fā)展戰(zhàn)略的基石。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，越來越多的轉(zhuǎn)基因作物新技術(shù)被發(fā)達(dá)國家廣泛引進(jìn)和應(yīng)用于現(xiàn)代農(nóng)業(yè)，然而，近年來中國消費(fèi)者對食品和農(nóng)產(chǎn)品原料的國際需求仍然很大。因此，解決當(dāng)前糧食供應(yīng)短缺等問題仍然是一個關(guān)鍵的戰(zhàn)略問題。所以生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的持續(xù)、快速、穩(wěn)定發(fā)展，對快速提高無公害農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量，保證食用農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量，減少自然農(nóng)藥對土壤的二次污染起到了重要作用。通過技術(shù)支持和應(yīng)用先進(jìn)的生物技術(shù)成果，我國高產(chǎn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)進(jìn)一步提高了農(nóng)業(yè)資源綜合利用效率，減少了糧食對農(nóng)業(yè)環(huán)境的污染，緩解了糧食短缺。因此，生物技術(shù)是一項造福國家和人民的新技術(shù)，對促進(jìn)農(nóng)業(yè)發(fā)展、增加農(nóng)民經(jīng)濟(jì)收入、維持生態(tài)平衡具有重要意義。

2.農(nóng)業(yè)種植中生物技術(shù)的推廣應(yīng)用分析

2.1 轉(zhuǎn)基因技術(shù)

轉(zhuǎn)基因植物分離技術(shù)長期以來一直是當(dāng)今世界先進(jìn)生物技術(shù)的主要應(yīng)用領(lǐng)域之一。實際上，它是通過在一定成熟度下合理利用生物技術(shù)組合，有選擇地合成、誘導(dǎo)或重組作物中的某些優(yōu)質(zhì)生物基因，以避免人為干擾，從優(yōu)質(zhì)作物中提取特定的優(yōu)質(zhì)生物基因。持續(xù)的綜合改良提高了優(yōu)質(zhì)作物基因組合在許多不良地質(zhì)和氣候環(huán)境下對脅迫生物學(xué)特性的適應(yīng)性和反應(yīng)能力，使這些優(yōu)質(zhì)作物基因組合具有抗旱性、抗逆性等諸多優(yōu)良生理特性。通過持續(xù)生產(chǎn)和對多種生物病蟲害的抗性，提高了作物的抗?jié)?、抗耕、抗倒伏等能力。轉(zhuǎn)基因玉米種植加工技術(shù)在整個現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)中，在我國現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)和加工生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展中得到了廣泛而成功的應(yīng)用。基因重組或修飾與任何特定自然品種的基本體型相關(guān)的某些變異基因，有助于進(jìn)一步研究補(bǔ)償這些具有自己基因或遺傳基因的特定環(huán)境品種的各種先天缺陷的可能性，從而使這些品種進(jìn)化成更具環(huán)境適應(yīng)性的自然品種。目前，轉(zhuǎn)基因棉花木瓜品種和轉(zhuǎn)基因木瓜品種也先后被國務(wù)院申報如下正式批準(zhǔn)，并在我國廣泛銷售。目前，我國木瓜市場進(jìn)口的大部分木瓜種子和幼苗都是經(jīng)過人工木瓜基因重組和轉(zhuǎn)基因改造后工業(yè)化生產(chǎn)的，有效地滿足了農(nóng)業(yè)文化、食品生化、制藥、加工業(yè)等技術(shù)人員的需求。同時，中國商務(wù)部表示，部分依法審批的進(jìn)口產(chǎn)品屬于轉(zhuǎn)基因作物，如轉(zhuǎn)基因玉米、大豆、油菜、甜菜等，在當(dāng)今這個小世界，進(jìn)口轉(zhuǎn)基因作物品種日益豐富多樣，大大緩解了目前的局面。這導(dǎo)致世界糧食市場供應(yīng)相對短缺，加劇了糧食減產(chǎn)。目前，我國至少有70個已知的西方主要國家已經(jīng)批準(zhǔn)了轉(zhuǎn)基因作物在這方面的試驗和研究，26個亞洲主要農(nóng)業(yè)國家也批準(zhǔn)和授權(quán)了轉(zhuǎn)基因作物的種植或使用的研究試驗。這無疑表明，轉(zhuǎn)基因技術(shù)在我國主要農(nóng)作物的生產(chǎn)、栽培和加工中的應(yīng)用越來越廣泛。在當(dāng)前的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，轉(zhuǎn)基因技術(shù)是應(yīng)用最廣泛的生物技術(shù)之一。轉(zhuǎn)基因技術(shù)的應(yīng)用在作物育種中起著非常重要的作用，因為轉(zhuǎn)基因技術(shù)可以將良好的基因從一種作物轉(zhuǎn)移到另一種沒有遺傳關(guān)系的作物上，從而提高作物的產(chǎn)量和品質(zhì)。

目前，植物殺蟲劑的三個主要敏感靶基因是蘇云金芽孢桿菌的驅(qū)蟲蛋白基因、種子貯藏蛋白基因和植物抗病蛋白基因。如果直接攝入棉鈴蟲后發(fā)現(xiàn)棉鈴蟲中毒死亡，則病毒抗性蛋白基因可能開始被棉鈴蟲攝取并完成表達(dá)。目前，隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和新型生物技術(shù)產(chǎn)品的迅速發(fā)展，轉(zhuǎn)基因作物釉的開發(fā)和應(yīng)用前景逐漸呈現(xiàn)出更加廣闊和積極的產(chǎn)業(yè)化趨勢。首先，世界范圍內(nèi)適合轉(zhuǎn)基因植物品種的種植面積不斷擴(kuò)大。筆者通過對世界各國相關(guān)數(shù)據(jù)的收集和分析，發(fā)現(xiàn)世界轉(zhuǎn)基因作物的平均利用面積已達(dá)到世界總種植面積的16%以上。

總之，在有機(jī)生物的細(xì)胞分子中，控制同一植物性狀變化的幾個遺傳因子成對存在而不融合。植物配子形成的兩個遺傳控制因子也是相互分離、相互聯(lián)系的。其中一個分離的遺傳控制因子同時進(jìn)入兩個不同性狀的有機(jī)配子中，可以與配子體基因一起遺傳。這也是一種廣泛而有效的有機(jī)栽培技術(shù)。與生物轉(zhuǎn)基因制種技術(shù)的發(fā)展相比，轉(zhuǎn)基因雜交育種技術(shù)和操作要求簡單，推廣較早。目前，我國在大規(guī)模應(yīng)用轉(zhuǎn)基因雜交水稻技術(shù)方面有著豐富的成功種植經(jīng)驗，這使得傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)大規(guī)模種植技術(shù)的實現(xiàn)不那么困難。

2.2 雜交育種技術(shù)

水稻-玉米雜交稻主要是指科學(xué)家和技術(shù)人員利用作物的雜種優(yōu)勢，兩種作物在親本水稻組合前后有一定的遺傳差異，但可以相互充分利用，以進(jìn)一步提高水稻品質(zhì)指標(biāo)和作物產(chǎn)量。雜交育種技術(shù)與生物技術(shù)中的轉(zhuǎn)基因育種技術(shù)有著內(nèi)在的生理相似性，但由于雜交玉米育種方法更科學(xué)、育種更方便，受到了當(dāng)?shù)剞r(nóng)民的青睞。目前，雜交水稻技術(shù)和雜交玉米技術(shù)已被我國農(nóng)村廣大農(nóng)民廣泛采用。如何綜合利用雜種優(yōu)勢，進(jìn)一步提高種子產(chǎn)量，將是今后育種研究的重點(diǎn)。

2.3 組織培育技術(shù)

組織細(xì)胞培養(yǎng)生物技術(shù)在我國農(nóng)田栽培系統(tǒng)中的主要生物應(yīng)用形式是一種應(yīng)用廣泛的生物組織培養(yǎng)和繁殖技術(shù)，它首先通過常規(guī)的無菌操作技術(shù)從植物體中分離篩選出一小部分細(xì)胞，然后在常規(guī)培養(yǎng)基上接種和培養(yǎng)。然后在嚴(yán)格控制人工培養(yǎng)溫度的指導(dǎo)下，進(jìn)行組織培養(yǎng)，獲得完整、健壯的細(xì)胞株。組織培養(yǎng)生物技術(shù)作為細(xì)胞生物技術(shù)的前沿領(lǐng)域，近年來得到了迅速而有效的發(fā)展。在這些外源激素的綜合影響下，組織細(xì)胞培養(yǎng)繁殖技術(shù)在實踐中積累了大量國內(nèi)外有效的科學(xué)實驗數(shù)據(jù)，為開展大規(guī)模的生物連續(xù)生產(chǎn)實驗提供了較為可靠、實用的生產(chǎn)技術(shù)支持。在一定程度上大大改善了野生作物的正常繁殖和發(fā)育周期。野生作物產(chǎn)量進(jìn)一步顯著提高。近年來，單細(xì)胞組織培養(yǎng)繁殖技術(shù)在國外的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和種植技術(shù)中得到了廣泛的應(yīng)用。

2.3.1 可以人為控制培養(yǎng)條件

組織微生物培養(yǎng)技術(shù)應(yīng)在完全清潔無菌的工作環(huán)境中進(jìn)行，嚴(yán)格控制無菌環(huán)境空氣的相對溫度和濕度。選用優(yōu)質(zhì)的天然植物材料也保證了植物在全人工培養(yǎng)基條件下的生長，使植物幼苗的快速生長過程不受人工天然營養(yǎng)的限制，大大提高了植物幼苗的成活率，促進(jìn)了植物的生長。

2.3.2 繁殖率高、生長周期短

組織細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)可以根據(jù)植物不同生理部位的需要，同時提供兩種不同類型的細(xì)胞能量，大大縮短了植物的生長繁殖周期。所有可栽培的優(yōu)質(zhì)植物材料也可實現(xiàn)幾何育種，且成本相對較低，可及時提供大量優(yōu)質(zhì)苗木，進(jìn)一步提高了傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)栽培樹木的產(chǎn)量。

2.3.3 可實現(xiàn)自動化管理

組織培養(yǎng)育苗技術(shù)的應(yīng)用也將成為今后幾年農(nóng)機(jī)育苗科學(xué)技術(shù)發(fā)展的新技術(shù)方向，實現(xiàn)生產(chǎn)的自動化控制和精細(xì)化管理。與其他田間栽培措施相比，施肥組織栽培技術(shù)措施避免了田間除草、施肥、病蟲害及時防治等一系列重要環(huán)節(jié)，大大降低和提高了我國農(nóng)民的綜合勞動生產(chǎn)水平。節(jié)約大量人力、經(jīng)濟(jì)和財政資源，加快建設(shè)新農(nóng)業(yè)和現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)。

2.4 微生物防治病蟲害

其主要任務(wù)是合理利用病蟲害的病原微生物，控制各種病蟲害的數(shù)量，保護(hù)作物。一般來說，這是指利用某些致病微生物誘導(dǎo)其他昆蟲產(chǎn)生疾病和死亡。

2.4.1 細(xì)菌微生物防治法

在20世紀(jì)50年代，沙利文在西方大多數(shù)工業(yè)化國家非常流行，因此在農(nóng)林害蟲綜合治理中得到了廣泛的應(yīng)用。但由于沙利文屬于強(qiáng)吞噬性廣譜農(nóng)藥，其殺蟲反應(yīng)相對緩慢，尚未引起我國農(nóng)民的足夠重視。目前，沙利文的種類繁多，其中最有效的農(nóng)藥是bt,世界上大多數(shù)常用的商業(yè)殺蟲劑都是由bt制成的。

2.4.2 病毒防治法

今天，科學(xué)家也成功地鑒定出650多種昆蟲病毒。病毒也有其自身的生物學(xué)特性，只有寄生在植物組織結(jié)構(gòu)中才能繁殖。目前生產(chǎn)抗病毒藥物最有可能的方法有兩種：一是培育活的昆蟲，收集病毒性昆蟲，制備病毒成品以備保存；其次，通過動物細(xì)胞培養(yǎng)分離昆蟲細(xì)胞，直接置于病毒培養(yǎng)箱中接種病毒，制備配方。

2.4.3 真菌防治法

在大多數(shù)自然環(huán)境中，大多數(shù)昆蟲死亡都是由致病真菌直接造成的。目前，科學(xué)家已經(jīng)掌握了500多種已知直接導(dǎo)致昆蟲大量死亡的真菌的初步信息，其中許多真菌可以廣泛應(yīng)用于傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)技術(shù)和長期的大規(guī)模營銷技術(shù)。

在現(xiàn)有微生物技術(shù)體系的技術(shù)支持下，真菌發(fā)酵技術(shù)變得越來越簡單明了。在不久的將來，真菌病蟲害及其防治措施將在農(nóng)業(yè)中發(fā)揮越來越重要的作用。

2.5 采用生物技術(shù)制作生物農(nóng)藥

簡單地說，就是利用轉(zhuǎn)基因生物（GMO）的組織代謝產(chǎn)物作為傳統(tǒng)農(nóng)藥制劑中植物的化學(xué)活性或成分，改變傳統(tǒng)農(nóng)藥使用的簡單化學(xué)方法，直接生產(chǎn)新農(nóng)藥，同時達(dá)到良好的節(jié)能環(huán)保效果。并取得良好的藥物回收效果和其他短期效果。提高某些植物品種的生物抗性是提高其抗性的重要條件。因此，利用現(xiàn)代生物技術(shù)方法生產(chǎn)傳統(tǒng)農(nóng)藥，對環(huán)境造成了非常深刻和復(fù)雜的影響。在農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因新藥開發(fā)和生產(chǎn)的全過程中，許多轉(zhuǎn)基因藥物主要是由轉(zhuǎn)基因生物生產(chǎn)的，生產(chǎn)受到各種原料來源條件的限制，往往成本高昂。微生物基因的生長和增殖速度快，易于人工控制，適合大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。因此，可以實現(xiàn)將所有合成微生物基因?qū)牒铣晌⑸锛?xì)胞，使其產(chǎn)品直接制成藥物，不僅從根本上解決了藥物生產(chǎn)工藝問題，而且大大降低了生產(chǎn)成本。例如，轉(zhuǎn)基因黃瓜抗白葉枯病甜椒基因、轉(zhuǎn)基因魚抗白葉枯病番茄基因、轉(zhuǎn)基因黃瓜抗白葉枯病馬鈴薯基因、轉(zhuǎn)基因無核過敏大豆基因等。生物農(nóng)藥技術(shù)可以有效地避免農(nóng)藥對環(huán)境的污染，促進(jìn)高產(chǎn)農(nóng)業(yè)技術(shù)的可持續(xù)、可重復(fù)發(fā)展。

3.生物技術(shù)應(yīng)用在農(nóng)業(yè)種植中的思考

從經(jīng)濟(jì)學(xué)的角度來看，生物技術(shù)為農(nóng)業(yè)種植業(yè)提供了廣闊的發(fā)展前景，但各方面的優(yōu)勢和劣勢并存。

首先，生物技術(shù)產(chǎn)品的廣泛商業(yè)應(yīng)用將繼續(xù)加劇工業(yè)化國家科技進(jìn)步與發(fā)展中國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展差距之間的深刻矛盾，進(jìn)一步擴(kuò)大世界貧富差距。這可能是因為目前國際技術(shù)中最先進(jìn)、最實用的農(nóng)業(yè)生物技術(shù)產(chǎn)品集中在少數(shù)發(fā)達(dá)國家，在那里，企業(yè)可以迅速利用農(nóng)業(yè)生物技術(shù)產(chǎn)品本身的高出口價格來換取國家的高進(jìn)口利潤，同時通過掌握這些生產(chǎn)技術(shù)來改善農(nóng)業(yè)作物結(jié)構(gòu)，迅速改善當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)狀況。其結(jié)果是經(jīng)濟(jì)主導(dǎo)地位和一定程度的壟斷，例如利用高價格食品來控制一個小國的生計。

第二，生物技術(shù)的進(jìn)步將有助于進(jìn)一步改變當(dāng)今世界人民的某些生活方式，甚至影響他們未來的身體健康。近年來，世界范圍內(nèi)發(fā)表了大量關(guān)于轉(zhuǎn)基因農(nóng)產(chǎn)品安全的新報告。當(dāng)某些抗生物過敏基因被轉(zhuǎn)移到其他農(nóng)產(chǎn)品中時，它們也會在整個食物鏈中引起其他連鎖反應(yīng)。例如，在缺乏核桃酶的特殊情況下，核桃基因可能會在某些人群中引起過敏反應(yīng)，如果將核桃基因直接植入其他作物中，可能會導(dǎo)致大多數(shù)人群過敏。生物技術(shù)及其在未來大規(guī)模農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)中的廣泛應(yīng)用也帶來了一系列不可避免的新問題。

第三，生物技術(shù)的廣泛應(yīng)用也可能帶來新的環(huán)境問題。將生物技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，所開發(fā)的新品種必須具有較好的抗旱、抗?jié)?、抗倒伏、抗病蟲等植物特性，雖然能在一定程度上提高農(nóng)業(yè)產(chǎn)量，但會嚴(yán)重影響生物物種多樣性，甚至導(dǎo)致物種滅絕。同時，農(nóng)業(yè)的擴(kuò)大必然會增加化肥、農(nóng)藥和除草劑的使用，造成更嚴(yán)重的環(huán)境問題，甚至某些化學(xué)因素在循環(huán)過程中進(jìn)入人體，直接影響人類的生存。

4.結(jié)語

隨著人類科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，我國老年人的平均自然壽命有了很大的提高，由于我國人口眾多，對食物的需求在一定程度上有所增加。

為了進(jìn)一步解決糧食短缺問題，國家大力推廣生物技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用。生物技術(shù)中的轉(zhuǎn)基因技術(shù)、雜交技術(shù)、組織培養(yǎng)技術(shù)和病蟲害防治技術(shù)，極大地提高了我國農(nóng)作物的產(chǎn)量和品質(zhì)，為國民營養(yǎng)提供了更大的保障。因此，生物技術(shù)在我國農(nóng)作物領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。不應(yīng)低估生物技術(shù)的影響。生物技術(shù)將進(jìn)一步擴(kuò)大全球貧富差距。轉(zhuǎn)基因技術(shù)也會導(dǎo)致人類健康的惡化，最終導(dǎo)致一系列的環(huán)境問題。所有這些都要求科學(xué)家們對未來的工作給予足夠的重視，并采取積極措施加以改進(jìn)，以最大限度地發(fā)揮生物技術(shù)的價值。