生物技術在農業生產中具體應用研究

張建學

生物技術在農業生產中具體應用研究

張建學

一、生物技術在農業生產中具體應用及存在問題

1、生物技術在農業生產中具體應用

現代生物技術是一門集多項頂尖技術與工程原理、信息科學等為一體的綜合性學科。一般來說現代生物技術主要包括以下七項技術：基因工程、細胞工程、酶工程、發酵工程、蛋白質工程、分子標記技術、生物芯片技術。上述七項技術彼此之間是相互聯系，相互滲透的。其中基因工程是核心技術，它能帶動其他技術的發展。因此本研究以基因工程在農業中具體應用為例進行系統研究。

（1）基因工程在植物遺傳改良中的應用

我國基因工程在植物遺傳改良中的應用現狀主要包括抗逆作物育種、品質改良育種和固氮育種等。例如在轉基因水稻新品種培育、轉基因玉米新品種培育和轉基因棉花的研究與產業化等方面都取得了較好的成績。在我國每年植物因病毒、細菌及真菌、害蟲、雜草、旱寒鹽、高溫等因素給糧食作物、園藝作物及經濟作物造成了巨大的損失。隨著我國現代農業生物技術的發展，以上問題也正在一步步解決之中。目前我國已相續培育并成功推廣種植了一些轉基因抗病毒作物、轉基因抗細菌及真菌作物、轉基因抗蟲作物、抗除草劑作物、抗鹽堿作物、抗旱作物、抗寒作物、抗高溫作物等。例如在抗鹽堿作物方面，劉巖、玉慧中等將抗逆基因mtlD和gutD基因轉入植物，獲得了煙草、玉米、水稻等植物的耐鹽堿轉基因株系；在抗旱作物方面，我國科學家把美洲擬碟抗凍蛋白基因轉入番茄，得到轉基因抗寒番茄。此外我國還成功培育了煙草、馬鈴薯、黃瓜、番茄等抗病毒作物和將Bt殺蟲劑晶體蛋白基因與豇豆胰蛋白酶抑制劑基因復合在一起的雙價抗蟲棉。在抗逆作物的培育和推廣方面，可以說我國處于世界領先地位。

（2）基因工程在利用農作物生產食品中的應用

利用基因工程技術作用于農作物生產食品和食品添加劑主要包括三方面：改進食品原料的品質、改善果蔬采收后的貯藏保鮮性能和開發新型功能性食品。利用基因工程技術可對植物的蛋白質、油脂、淀粉、糖類、維生素等品質性狀進行改良，也可延長果實儲存期和改良食品風味。

2、生物技術在農業生產應用中存在的問題

（1）生物技術研究方面存在的問題

首先，基礎研究比較薄弱。其主要原因：一是由于基礎研究的直接性和可見性成果不是很顯著，所以很多科研人員不愿意扎深根認真從事基礎理論的研究；二是由于絕大多數人都沒有認識到基礎研究的重要性、基礎性和長遠性，所以我國在基礎研究方面的投入更是微乎其微。由此可知我國在基礎研究方面無論是其重視程度還是資金投入和相關政策體制都存在很多問題。

其次，應用研究還很欠缺。一方面是由于基礎理論研究的薄弱決定了基礎應用研究的緩慢發展。同時基礎應用研究自身也存在很多問題。比如在植物基因工程育種方面存在如下問題：分離植物目的基因困難，導入外源基因的過程及其控制較為復雜。還有基因工程、細胞工程、酶工程、發酵工程、蛋白質工程、分子標記技術和生物芯片等現代生物技術各分支領域的結合度不高。

第三，某些前沿領域的研究相對滯后。雖然我國在轉基因抗蟲棉、轉基因水稻及家蠶基因方面處于國際領先地位，也參與了一些國際重大的基因組破譯計劃。但是我國所真正擁有自主知識產權保護的專項領域還是比較少的。這主要是由于我國的生物技術前沿領域研究較美歐等發達國家相對滯后。比如說在生物固氮領域研究得不夠深入，影響轉基因效率的各種因素、植物光合作用機理等重大問題的研究尚未突破，特別是生物技術與信息技術、神經科學等學科的交叉綜合研究還沒有引起足夠的重視。

（2）生物技術應用所導致的一些問題

首先，對生態的負面影響。現代生物技術的發展和廣泛應用，為我們解決了許多重大的環保問題，同時也研發出了不少的新型高效環保產品。但是不可否認，由于其技術本身的發展歷程和科學技術在大自然面前的卑微，生物技術的應用也可能引發一些新的環境問題。此外隨著全球未來人口數量的繼續增加，利用抗逆作物轉基因品種擴大農業耕地面積的同時，氮素等農業資源的使用量也隨之加大，造成氮素等礦質營養物質生物化學循環的改變，對水體的富營養化可能具有潛在的促進效應，產生不利于人類和動植物生存和可持續發展的不利后果。可見，生物技術在農業生產中的應用也可能引起降低生物多樣性程度、改變土壤結構、污染環境等導致生態失衡的一系列問題。

其次，對食物安全的影響。轉基因食品的安全性問題是潛在性的。主要表現在三方面：一是轉基因食品的毒性問題。在這方面，目前只有一些相關的試驗報道，尚無人體的研究報告。研究者用轉基因食物喂養大鼠，結果有的試驗顯示大鼠的免疫系統受到破壞，有的試驗顯示對大鼠沒有影響。二是轉基因食品的過敏反應問題。假如供體基因的作物具有使某一部分人產生過敏的過敏源，那么將此作物的基因轉移到其他作物，這種轉基因作物便具有引發過敏的能力。三是轉基因食品中的標記基因對抗生素的抵抗作用問題。在這方面，相關研究顯示可能性是比較小的，但是我們也不容忽視。

（3）人才緊缺

根據孟弘等人在《對我國生物技術人才問題的幾點思考》一文中介紹據2012年統計，我國設生物科學、生物技術和生物工程三大專業的高校已從2011年的978所上升至1058所，招生人數在2011年就超過8萬人。目前估計我國生物專業在校生總人數不低于45萬，每年畢業的人數5—7萬。估計到2020年，我國培養的生物專業大學畢業生總數不少于40萬，我國生物技術發展已經具有了很好的技術人才儲備。可知我國生物技術方面人才的儲備還是很充足。可是仍然存在以下問題：一方面人才培養的速度遠遠跟不上人才的需求量；另一方面從國外引進的農業生物技術高端人才更是稀缺。還有我們國家派出到國外學習借鑒的人才也顯得不足。同時在我國，培養既懂科研技術，也知道生產和市場動向的復合型人才體系尚未建立。此外食品安全評估體系人才的培養方案和模式的構建尚未提上議事日程。再者雖然我國生物技術人才的儲備已經很充足了，但是這些從高校培養出來的生物技術人才其畢業后從事農業生物技術方面工作的人占整個生物技術領域的比重比較小。

二、改進生物技術在農業生產應用中采取的措施

1、加強農業生物技術的研究

（1）加強生物技術的基礎研究

由于現代生物技術涉及的領域廣、范圍寬。所以，針對我國在農業生物技術基礎理論研究方面的薄弱，我們應該繼續加強分子生物學、細胞生物學、微生物學、免疫生物學、人體生理學、動物生理學、植物生理學、微生物生理學、生物化學、生物物理學、遺傳學等生物科學基礎理論的研究，同時也要加強與生物技術緊密相關的化學、化學工程學、數學、微電子技術、計算機科學等基礎理論的研究。

（2）注重生物技術的應用研究

在生物技術領域，基礎理論研究的目的是為了更好的服務于基礎應用的研究。所以我們必須將基礎理論的研究與基因工程、細胞工程、酶工程、發酵工程、蛋白質工程、分子標記技術和生物芯片等現代生物技術的基礎應用研究相結合，進行緊密而系統的研究。進而將這些基礎理論與基礎應用的研究同計算機科學、信息科學和微電子技術等相結合而后應用于生物技術育種、生物飼料、基因工程疫苗和功能性食品的開發等農業生物技術重大領域的研發。從基因組測序的研究轉向基因功能探測和蛋白質功能探測的研究。例如，在生物固氮方面，在我國農區的布局上，氮含量高的區域實行豆、禾、經濟作物間套輪作，可緩解和排除氨阻遏的障礙，發揮根瘤菌的固氮作用，實現兩種作物互惠和高產；在有條件的草地發展一定面積的豆、禾、牧草混播種植制度。

2、采取措施避免應用生物技術所導致的負面影響

（1）現代性與傳統性相結合

除了加強生物技術本身的研究、完善相關體制與法規、加大人才培養和資金投入以解決生物技術在農業生產應用中所帶來的一些不良后果、環境問題等，我們還應該把農業生物技術的應用與生態學相結合，把生物技術育種與傳統育種相結合，把生物技術作物種植、養殖與傳統作物種植、養殖相結合。做到充分利用現代高科技術的同時，又順應大自然本身的發展規律。

（2）建立健全轉基因食品安全評估體系

針對轉基因食品對我們人體健康的影響是潛在的和隱性的，我國應建立健全轉基因食品安全評估體系。為此，我們要確立科學客觀的評價原則，既不能以偏概全，夸大威脅，也不能漠然視之，回避轉基因產品可能存在的潛在危險。應投專款、定專人，將安全性問題設立為一項重要課題。從食品安全、生態安全著手，實事求是地個案評估，作出科學的評價，盡快制訂和完善國家生物安全管理的法律、法規體系。使轉基因食品的安全評估落到實處，使老百姓對轉基因食品買得放心、用得安心。一方面我們要科學合理地應用生物技術，建立健全相應的法律、法規體系和管理機構，加強轉基因生物的進出口管理。另一方面我們要加強、擴大科普宣傳，提高全民對轉基因食品的安全意識。

3、加大人才的培養

我們不僅要加強農業生物技術研發人才的培養，以彌補我國農業生物技術科研力量的薄弱。同時我們還要在有機會的科研院所、生物技術公司派出一部分科研人員到國外學習、借鑒。對沒有機會的科研院所、生物技術公司，也要爭取創造機會選派有關人員到國外學習和借鑒。當然我們還需要從國外引進農業生物技術方面的高端人才。特別是注意培養既懂科研技術，也知道生產和市場動向的復合型人才。還有食品安全評估體系人才的培養也是其重要的一方面。此外相關機構部門應該出臺一系列鼓勵、支持的政策和措施，以便更多的生物技術人才更好地為農業生物技術效力和服務。

（作者單位：安平縣農牧局）