1、北京農學院課程論文課程名稱：生命科學發展簡史論文題目：淺談生物技術與現代農業的發展授課教師：韓俊姓 名：丁蒙學 號：200920442152系 別：經管日 期：2011.12.12成 績：淺談生物技術與現代農業的發展丁蒙（北京農學院經管管理學院200920442152）摘要：科學技術是第一生產力，大批農作物種植離不開生物生物技術的推動作用。 本文綜述了生物技術在農業方面的廣泛應用，生物技術及農業發展的展望；同時還介紹了生 物技術在國外對于農業的可持續發展z糧食危機的重要貢獻，及最新發現。關鍵詞:生物技術 農業 作用 發展一、生物技術在農業方面的廣泛應用生物技術根據“生物多樣性公約”的規定，生物

2、技術是指利用生物系統、或生物體或者 其衍生物為特定用途而生產或改變產品或過程的任何技術應用”。按照國際上現行的劃分, 現代生物技術主要包括基因工程、細胞丄程、酶工程、發酵丄程四個方面。與農業生產有關 的牛物工程技術主要包括基因工程和細胞工程。1. 1植物基因工程植物基因工程是指植物學領域的基因工程，其研究對象是植物。利用植物某因工程技術, 改良作物蛋白質成分，提高作物中必需的氨基酸含量，培育抗病毒、抗蟲害、抗除草劑的工 程植株以及抗鹽、抗旱等逆境植株，在當前農業生產屮已顯示出巨人的經濟效益，并展示了 植物基因工程在未來農業牛產中的廣闊前景。1.1. 1利用轉基因工程技術提高農作物的抗逆能力（如

3、抗除草劑、抗蟲、抗病、抗旱 和抗鹽堿等）以及改良生物的鹽堿品質等方面。1 . 1. 1. 1抗病轉基因植物。將病毒外殼蛋口基i大i和病毒的復制酶基因以及幾丁質酶基因和抗毒素合成基因導入植 物中，成果：煙草、小麥、甜椒、帝茄等.1. 1. 1.2抗逆轉基因植物。將魚的抗凍蛋白基因以及抗除草劑基因導入植物屮，成果：煙草、人豆、番茄、玉米等;1. 1. 1.3抗除草劑作物，如草甘麟除草劑，它無毒、易分解、無殘留和不污染環境等特點，因而被普遍應用。 他的靶位是植物葉綠體中的一個重要聊一內內酮莽草磷酸合成陋。草磷酸通過抑制epsp活 性而阻斷了芳香氨基酸的合成，最終導致。把它引入植物受試植株的死亡。目前

4、從細菌分離 出一個突變株，它含有抗草甘麟的epsp合成酶突變基因,可使這種植物獲得看草甘麟的能 力。此時草甘麟除草劑可續昂則性的除草，使作物不會受到傷害.1. 1. 1.4抗病毒作物煙草花葉病毒是一種rna病毒,有單鏈rna及外売蛋白所組成，它主要感染煙草等植物。 受感染的植物組織具有抵抗tmv再感染的能力。據認為，這種免疫力是因為感染病毒后的細 胞可以抑制新侵入病毒釋放mrxa所致，tmv的外殼蛋口在次起主要作用。最近己成功將tmv 外殼蛋白基因引入到煙草細胞中，轉化為植株細胞中可以這種外殼蛋白，并對v感染表現 出一定的抗性。1.12利用轉因技術可以改良植物的品質包括增加食物的營養、延長食品

5、儲存時問、增 加花卉的觀賞性。成果：轉基因玉米、轉基因延熟番茄和轉基因矮牽牛。1. 13轉基i大1抗性植物存在的問題綜上所述牛物技術在農業方面起了強大的威力。但是作為轉基因抗性植物由于各方面 的條件限制，還存在很多問題，其中主要包括兩個問題。一是這種植物的安全性問題。二是 耐受性問題。1. 131安全性問題：1環境安全性2食殆安全性。壞境安全風險：轉基因植物大規模釋放到壞境中，由于基因漂流、口然選擇和人為因素, 造成牛長失控、危及其他牛物、物種異化和牛態失衡等后果。食品女全風險：轉基因活生物體及其產品作為食品，可能對人體產生某些毒理作用和過 敏反應。例如轉入的生長激素類基因就有可能對人體生長發

6、冇產生重大影響。由于人體內生 物化學變化的復雜性，有些影響還盅要經過氏時間才能表現和檢測出來。1.132耐受性問題例如轉入了抗蟲基因的棉花，穩定遺傳后，在初期昆蟲吞食葉片后引起死亡從而達到抗 蟲作用，但一段時期過后昆蟲向對這種植物所帶來的壓力會發生遺傳變異，出現耐受性，導 致抗山棉無效。12細胞工程通過細胞融合、核移植、細胞器移植或染色休操作，產生朵種細胞并發育成個體的技術。1.2.1.糧食與蔬菜牛產利用細胞工程技術進行作物育種，是迄今人類受益最多的一個方1僑。我國在這一 領域已達到世界先進水平，以花藥單倍體冇種途徑，培育出的水稻品種或品系有近白 個，小麥有30個左右。其中河南省農科院培育的小

7、麥新品種，具有抗倒伏、抗銹病、 抗白粉病等優良性狀。1.2. 1. 1離體培養。在常規的雜交育種中，育成一個新品種一般需要810年，而用細胞工程技術對 雜種的花藥進行離體培養，可大人縮短冇種周期，一般提前23年，而且有利優良 性狀的篩選。1.2. 1.2微繁殖技術。微繁殖技術在農業牛產上也有廣泛的用途，其技術比較成熟，并已取得較大的經 濟效益。例如，我國已解決了馬鈴薯的退化問題，口本麒麟公司已能在1000升容器 中大量培養無病毒微型馬鈴蔣塊莖作為種蔣，實現種蔣生產的自動化。通過植物體細 胞的遺傳變異，篩選各種有經濟意義的突變體蔬菜是人類膳食中不町缺少的成分，它為人體提供必需的維生素、礦物質等。

8、蔬 菜通常以種子、塊根、塊莖、插打或分根等傳統方式進行繁殖，化費成本低。但是， 在引種與繁育、需種的種性提純與復壯、育種過程的某些中i'可環節，植物細胞工程技 術仍大有作為如微繁殖技術。從國外引進蔬菜新殆種，最初往往只有兒粒種子或很少量的塊根、 塊莖等。要進行大規模的種植，必須先大量增殖，這就可應用微繁殖技術，在較短時 間內迅速擴大群體。在常規育種過程中，也可應用原牛質體或單倍體培養技術，快速 繁殖后代，簡化制種程序，另外還可結合植物基因工程技術，改良蔬菜品種。1.2. 2園林花卉在果樹、林木生產實踐中應用細胞工程技術主要是微繁殖和去病毒技術。1.221病毒試管苗技術幾乎所有的果樹都患

9、有病毒病，而且多是通過營養體繁殖代代相傳的。用去病毒 試管苗技術，可以冇效地防止病毒病的侵害，恢復種性并加速繁殖速度.目前，香蕉、 柑橘、山楂、衙萄、桃、梨、荔枝、龍眼、核桃等十余種果樹的試管苗去病毒技術， 已基本成熟。香蕉去病毒試管苗的微繁殖技術已成為產業化商品化的先例0 。因為 香蕉是三倍休植物，必須通過無性繁殖延續后代，傳統方法一般采用芽繁殖，感病嚴 重，繁殖率低；而采用去病毒的微繁殖技術不僅改進了品質，畝產屋約提高30%50 %，很容易被蕉農接受。1.2.3植物次級代謝產品1939年，人們從特定植物體中奮力一些細胞，他們能在人造環境中牛存并合成 人類有川的次生代謝產物，如生物堿，黃酮類

10、化合物等。近年來，利丿ij植物細胞培養 技術以及各種植物細胞固定化技術，這樣就可以像固定化微生物那樣，在預先設計的 生物反應其屮高效地、源源不斷地生產出具有商業價值的次生代謝產物。如反春花堿, 可治療白血病、阿瑪靈，治療循環系統障礙、奎寧，可治療瘧疾。二、生物技術及農業發展的展望我國農業牛物技術起步晩，耳發達國家冇一定差距，但發展順利，進步較快，在國家 政策的扶持下,尤其是在國家“863”計劃，“973”計劃和“國家轉基因植物研究與產業化 專項”的直接支持下，已取得了很大的成績，1=1前，我國農業生物技術的整體水平在發展中 國家處于領先地位，一些領域已經進入國際先進行列。我國是世界上繼美國之后

11、，第2個擁 有口主研制抗蟲棉技術的國家；我國轉基因水稻的研制處于世界先進水平。到2003年8月 止，我國共受理轉基因工物安全評價申請1044項，批準777項。國內從事涉及農業d物技 術研究的機構已經超過200家，研發隊伍1萬多人。2003年全國轉基因作物種植面積達到 280 )j hm2o日前，我國涉及農業生物技術的各類研究機構已超過200家，初步形成了從基 礎研究，應用技術研究到產品開發相直銜接，相直促進的創新體系。2. 1在植物組織培養、染色體丄程育種等方面通過器官發牛和體細胞胚再牛途徑，我國組培成株的經濟植物據粗略統計冇近400種。 其中果樹有蘋果、梨、草莓、香蕉、柑桔、葡萄、菠羅、荔枝

12、、龍眼、李、桃、甜櫻桃、酷 栗、無花果、羅漢果、枇杷等27屬80多種。蘋果、香蕉、草莓、葡萄、甜櫻桃、菠蘿等 主要栽培種己建立了比較完善的快繁體系。蔬菜包括番茄、甘藍、人蒜、黃瓜、無籽西瓜、 石刁柏、馬鈴薯等24屬70多種。由于絕大多數蔬菜生長期短，品種更新快，制種容易，主 要應用組培于理論研究，大規模牛產還不廣泛。但馬鈴薯、石刁柏和無籽西瓜是個例外，目 前我國的馬鈴薯生產中，以試管脫毒種薯作為原種的種植面積超過50%。2. 2在植物某因組研究方而植物功能基因研究完成了模式植物水稻和擬南芥人型突變庫的構建，克隆了一批與小麥, 水稻，棉纖維等品質與發育密切相關的候選基因。完成了 10250份水稻

13、和近200份棉花重要 遺傳資源的鑒定，完成了釉稻9311全基因組的工作框架圖和基因精細圖，為我國水稻基因 組研究做出了重要貢獻。完成了水稻釉稻(9311)的全基因組精細圖，h前該棊因組精確圖的 覆蓋率己達到98% ,并且已經有95%的序列準確定位到染色體上，完成了水稻粳稻4號 染色休的精確測序，是世界上第1個完成的禾本科植物全基因組測序。2. 3在轉基因植物研究方面我國科學家成功地硏制出單價bt抗蟲轉基因棉花，并獲得了國家專利，我國已成為壯界上 擁有抗蟲棉研制開發整套技術的第2個國家；h前已有4個抗蟲轉基因棉新品種通過審定, 累計推廣36. 7萬加，產生的社會與經濟效益達7. 7億元，7個抗黃

14、矮病，口粉病和赤霉 病的小麥新品種通過品種審定，累計推廣種植96. 5萬hna大大超額完成了原定的目標。三農業生物技術被山糧食危機自2007年下半年以來，仗品原料成本飛漲。根據世界銀行報告，截至08年2月世界小 麥在過去三年中上漲了 181%。這一造成了嚴重的糧食危機，全球貧困人口無法獲得糧食供 應。2008年4月22 r,聯合國世界糧食舒執行干事喬塞特希蘭在“糧食峰會”上指出全球 正在遭受第二次世界大戰以來首次大范圍糧食危機。所以我們要采取一些措施，從根本上促進農業發展，緩解糧倉供應短缺問題。唯有通過 提髙農業勞動生產和增加糧食自給等措施。在許多國家，農業技術都己較成熟。比如在我國 云南地區

15、，通過推行新的早稻種植技術，水稻產量從過去的每公頃1-1.5噸，農民在兩年內 就可以脫貧。再如非洲的國際玉米、小麥中心，能夠在現有的農業種植牛條件下和中等干旱 情況下，把當地的玉米產量提高30%,東北非洲已經種植了 22萬公頃。發展農業生物技術是保障人口食物安全的根本出路。把不同吊種的水稻雜交而培冇出的 雜交水稻，可能是解決日益臨近的糧食危機的關鍵'袁隆'曾提到'超級冋到進一步從畝產 800公斤提高到900公斤，沒有生物技術不行?！熬G色革命之父”布勞格教授講到：中國若 把轉基因水稻推向應用，將是繼雜交水稻對世界l1大貢獻。四、農業生物技術新發現4.1 isu科學家證實黃

16、玉米富含維生素a愛荷華州立人學（1su）科學家證實黃玉米是一種優質的維生素a來源。這種玉米汕 harvest plus及其研究人員專門針對撒哈拉以南非洲那些無力購買高維工素八食品的人口 開發。這種玉米含有大量b胡蘿卜素，人使用后可以轉化為維牛素a。這些科學家通過研究 發現，黃玉米的b胡蘿卜一直土壤病原菌引起的小麥疾病素的轉化率比一般蔬菜高。harvest plus營養專家說“我們計劃于2010年在利比亞進行釋放，該國5歲以下兒 童有半數面臨缺乏維生素a的風險。這一新發現意味著我們能通過黃玉米提供更多膳食維生 素。我們計劃通過這一作物滿足2-6歲兒童的f1需求量和育齡婦女40%的需求量”4. 2

17、ag rillife研究人員培育出藍木槿agr1l1fe®物牛理學家及農學家daroiuso malinowski博士成功培育出而開藍花的耐 寒冬木槿品種4. 3澳大利亞強化育種公司教育2010年9月14日推出高產豌豆品種，這種作物適合在 少雨地區種植。4. 4某些假單胞菌屬菌株但不前仍不清楚這些有益菌如何影響小麥基因表達。美國農業 部的patricia okubara 科學家驗證了 p. fluotescens介導的小麥根部基因防御假說?？?學家從小麥根部衣達系列標簽庫中選取了其他植物防御/脅迫基因相似的est或特界dna片 段，用于微陣列實驗。結果顯示p flurescens的生物控制改變了小麥根部防御/脅迫基因的表達，為進一步研 究病害或性抑制和增強根部病原體防御奠定了某礎。參考文獻1張惠展，基因工程m.上海：華東理工大學出版社，20052陳金鐘，載體學與基因操作m北京：科學出版社，20073潘求真，細胞工程m.哈爾濱：哈爾濱工程大學出版社，20094李繼耕等，努力發展生物技術，充分發