作者簡介:陳世祿(1965-),男,本科,副教授,13887768897@126.com。
生物技術對社會經濟、生態(tài)環(huán)境、生物文明等領域的進步影響深遠,甚至有人說“21世紀是生物學的世紀”。生物酶、基因工程等現(xiàn)代生物技術已被廣泛應用于下游加工技術,并對社會生產和人們的日常生活產生重要影響,推動社會發(fā)展與人類生活方式進入新次元。筆者參考由楊慧林、呂虎主編,科學出版社出版的《現(xiàn)代生物技術導論》(第三版)一書,詳細介紹現(xiàn)代生物技術的理論和研究方法等,闡述現(xiàn)代生物技術在農業(yè)領域的應用與價值,為現(xiàn)代農業(yè)發(fā)展提供新的技術支持。
全書共分為十章。緒論部分概述了現(xiàn)代生物技術的定義與應用。第一章介紹了基因工程與蛋白質工程,闡述基因組學、蛋白質組學等知識,并詳細介紹了DNA重組技術。第二章為動植物細胞工程技術。第三章為現(xiàn)代發(fā)酵工程,為實現(xiàn)動植物細胞的大規(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容。第五章介紹生物分離工程的基本技術路線、設計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明基因治療技術的作用,如腫瘤的基因治療。第七章介紹利用現(xiàn)代生物技術研制疫苗,如避孕疫苗、禽流感疫苗等。第八章詳細說明現(xiàn)代生物技術在醫(yī)學、化工、食品、農業(yè)等領域的應用。第九章和第十章闡述現(xiàn)代生物技術的安全性、對社會倫理造成的影響以及技術專利與相關法律法規(guī)。
現(xiàn)代生物技術也被稱為生物工程,是將生物科學與工程技術結合,對生物的分子結構進行改造從而改變或創(chuàng)造新的生物類型的一種技術。其研究方向涉及微生物、細胞、生物酶、蛋白質、DNA等多個方面,可實現(xiàn)生物大分子的重組、分離,細胞培養(yǎng)及生物酶發(fā)酵等目標,具有重要的科研價值。結合《現(xiàn)代生物技術導論》(第三版)一書,目前常見的生物技術有基因工程、蛋白質工程、細胞工程、酶發(fā)酵工程及生物分離工程等,可被廣泛應用于化工生產、醫(yī)學制藥、生態(tài)環(huán)境治理以及食品生產、農業(yè)生產等領域,其中將現(xiàn)代生物技術應用于農業(yè)領域具有重要意義。生物技術在農業(yè)發(fā)展中的應用與表現(xiàn)如下。
第一,利用生物技術培育優(yōu)質、高產的農作物品種。農業(yè)發(fā)展的重要目標是提高農作物的產量與品質,提高抗病性等農藝性狀。為提高農作物產量,農學家與相關科研人員將現(xiàn)代生物技術引入農作物育種中,利用生物技術對農作物的不良性狀進行定向改良為我國糧食增產穩(wěn)產與糧食安全提供重要保障。此外,我國還研發(fā)了轉基因玉米、棉花等農作物,經過基因工程改良的農作物在產量、品質及營養(yǎng)價值方面都有顯著提升。
第二,利用生物技術研發(fā)農藥、肥料等農資。農藥和肥料是農業(yè)生產中十分重要的輔助物質,現(xiàn)今人們常采用生物技術制作效果更好的農藥、肥料。利用細菌、真菌、病毒等微生物活體或其代謝產物研發(fā)的生物農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、根腐病等多種農作物病害。氮肥是多種農作物生長的關鍵肥料。近年來,我國利用基因組學等方法開展生物固氮研究。如培養(yǎng)固氮工程菌等,將此類細菌或真菌添加到氮肥中可以促進肥料和土壤中養(yǎng)分的釋放,進而促進農作物對氮素的吸收效率。我國科學家研發(fā)的糞產堿菌耐銨工程菌肥料可節(jié)約20%的肥料用量,提高水稻產量。
第三,利用生物技術解決農業(yè)廢棄物污染。農業(yè)廢棄物處理是農業(yè)生產中的一項重要工作。利用生物技術對農業(yè)廢棄物進行處理,可將其轉化為肥料,在降低污染的同時增加土壤養(yǎng)分含量。如生物堆肥能夠利用微生物降解技術實現(xiàn)有機廢棄物的資源化利用,通過自然發(fā)酵產生的酶和高溫條件降解廢棄物,降解后的有機物可作為生物肥料、燃料,功能價值突出。
總之,現(xiàn)代生物技術可推動我國農業(yè)發(fā)展水平進一步提高。與此同時,如何解決生物技術應用于農業(yè)引發(fā)的安全性、倫理性問題仍然是一個重要的研究方向。