現(xiàn)代生物技術(shù)的理論基礎(chǔ)及其對(duì)農(nóng)業(yè)發(fā)展的影響

作者簡(jiǎn)介：陳世祿（1965－），男，本科，副教授，13887768897@126.com。

生物技術(shù)對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)、生態(tài)環(huán)境、生物文明等領(lǐng)域的進(jìn)步影響深遠(yuǎn)，甚至有人說(shuō)“21世紀(jì)是生物學(xué)的世紀(jì)”。生物酶、基因工程等現(xiàn)代生物技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于下游加工技術(shù)，并對(duì)社會(huì)生產(chǎn)和人們的日常生活產(chǎn)生重要影響，推動(dòng)社會(huì)發(fā)展與人類生活方式進(jìn)入新次元。筆者參考由楊慧林、呂虎主編，科學(xué)出版社出版的《現(xiàn)代生物技術(shù)導(dǎo)論》（第三版）一書，詳細(xì)介紹現(xiàn)代生物技術(shù)的理論和研究方法等，闡述現(xiàn)代生物技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用與價(jià)值，為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展提供新的技術(shù)支持。

全書共分為十章。緒論部分概述了現(xiàn)代生物技術(shù)的定義與應(yīng)用。第一章介紹了基因工程與蛋白質(zhì)工程，闡述基因組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)等知識(shí)，并詳細(xì)介紹了DNA重組技術(shù)。第二章為動(dòng)植物細(xì)胞工程技術(shù)。第三章為現(xiàn)代發(fā)酵工程，為實(shí)現(xiàn)動(dòng)植物細(xì)胞的大規(guī)模培養(yǎng)提供了參考。第四章介紹酶工程，涉及酶的發(fā)酵、固定化及分子改造等內(nèi)容。第五章介紹生物分離工程的基本技術(shù)路線、設(shè)計(jì)原則以及常用的分離純化手段等。第六章以人類疾病為例說(shuō)明基因治療技術(shù)的作用，如腫瘤的基因治療。第七章介紹利用現(xiàn)代生物技術(shù)研制疫苗，如避孕疫苗、禽流感疫苗等。第八章詳細(xì)說(shuō)明現(xiàn)代生物技術(shù)在醫(yī)學(xué)、化工、食品、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域的應(yīng)用。第九章和第十章闡述現(xiàn)代生物技術(shù)的安全性、對(duì)社會(huì)倫理造成的影響以及技術(shù)專利與相關(guān)法律法規(guī)。

現(xiàn)代生物技術(shù)也被稱為生物工程，是將生物科學(xué)與工程技術(shù)結(jié)合，對(duì)生物的分子結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造從而改變或創(chuàng)造新的生物類型的一種技術(shù)。其研究方向涉及微生物、細(xì)胞、生物酶、蛋白質(zhì)、DNA等多個(gè)方面，可實(shí)現(xiàn)生物大分子的重組、分離，細(xì)胞培養(yǎng)及生物酶發(fā)酵等目標(biāo)，具有重要的科研價(jià)值。結(jié)合《現(xiàn)代生物技術(shù)導(dǎo)論》（第三版）一書，目前常見的生物技術(shù)有基因工程、蛋白質(zhì)工程、細(xì)胞工程、酶發(fā)酵工程及生物分離工程等，可被廣泛應(yīng)用于化工生產(chǎn)、醫(yī)學(xué)制藥、生態(tài)環(huán)境治理以及食品生產(chǎn)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域，其中將現(xiàn)代生物技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)領(lǐng)域具有重要意義。生物技術(shù)在農(nóng)業(yè)發(fā)展中的應(yīng)用與表現(xiàn)如下。

第一，利用生物技術(shù)培育優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)的農(nóng)作物品種。農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要目標(biāo)是提高農(nóng)作物的產(chǎn)量與品質(zhì)，提高抗病性等農(nóng)藝性狀。為提高農(nóng)作物產(chǎn)量，農(nóng)學(xué)家與相關(guān)科研人員將現(xiàn)代生物技術(shù)引入農(nóng)作物育種中，利用生物技術(shù)對(duì)農(nóng)作物的不良性狀進(jìn)行定向改良為我國(guó)糧食增產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)與糧食安全提供重要保障。此外，我國(guó)還研發(fā)了轉(zhuǎn)基因玉米、棉花等農(nóng)作物，經(jīng)過(guò)基因工程改良的農(nóng)作物在產(chǎn)量、品質(zhì)及營(yíng)養(yǎng)價(jià)值方面都有顯著提升。

第二，利用生物技術(shù)研發(fā)農(nóng)藥、肥料等農(nóng)資。農(nóng)藥和肥料是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中十分重要的輔助物質(zhì)，現(xiàn)今人們常采用生物技術(shù)制作效果更好的農(nóng)藥、肥料。利用細(xì)菌、真菌、病毒等微生物活體或其代謝產(chǎn)物研發(fā)的生物農(nóng)藥可高效抑制病蟲害。如蘇云金芽孢桿菌可以毒殺鱗翅目幼蟲，木霉菌類藥劑可防治立枯病、根腐病等多種農(nóng)作物病害。氮肥是多種農(nóng)作物生長(zhǎng)的關(guān)鍵肥料。近年來(lái)，我國(guó)利用基因組學(xué)等方法開展生物固氮研究。如培養(yǎng)固氮工程菌等，將此類細(xì)菌或真菌添加到氮肥中可以促進(jìn)肥料和土壤中養(yǎng)分的釋放，進(jìn)而促進(jìn)農(nóng)作物對(duì)氮素的吸收效率。我國(guó)科學(xué)家研發(fā)的糞產(chǎn)堿菌耐銨工程菌肥料可節(jié)約20%的肥料用量，提高水稻產(chǎn)量。

第三，利用生物技術(shù)解決農(nóng)業(yè)廢棄物污染。農(nóng)業(yè)廢棄物處理是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的一項(xiàng)重要工作。利用生物技術(shù)對(duì)農(nóng)業(yè)廢棄物進(jìn)行處理，可將其轉(zhuǎn)化為肥料，在降低污染的同時(shí)增加土壤養(yǎng)分含量。如生物堆肥能夠利用微生物降解技術(shù)實(shí)現(xiàn)有機(jī)廢棄物的資源化利用，通過(guò)自然發(fā)酵產(chǎn)生的酶和高溫條件降解廢棄物，降解后的有機(jī)物可作為生物肥料、燃料，功能價(jià)值突出。

總之，現(xiàn)代生物技術(shù)可推動(dòng)我國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展水平進(jìn)一步提高。與此同時(shí)，如何解決生物技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)引發(fā)的安全性、倫理性問(wèn)題仍然是一個(gè)重要的研究方向。