生物技術(shù)在農(nóng)業(yè)方面的應(yīng)用[1]

1、生物技術(shù)課程論文題 目 生物技術(shù)在農(nóng)業(yè)方面的應(yīng)用 學(xué) 院 農(nóng)學(xué)與生物科技學(xué)院 專(zhuān) 業(yè) 農(nóng)村區(qū)域發(fā)展 年 級(jí) 2014級(jí) 學(xué) 號(hào) 222014326032055 姓 名 邱秀娟 成 績(jī) 2017年 5月 7 日 目錄一、生物技術(shù)概念介紹3二、現(xiàn)代生物技術(shù)的發(fā)展3三、生物技術(shù)在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用43.1植物生物技術(shù)43.1 .1植物育種和繁殖43.1.2 植物基因工程43.1.3植物細(xì)胞工程53.2動(dòng)物生物技術(shù)53.2.1 動(dòng)物育種和繁殖53.2.2 動(dòng)物基因工程63.2.3動(dòng)物細(xì)胞工程63.3生物固氮63.4生物農(nóng)藥7四、生物技術(shù)在農(nóng)業(yè)應(yīng)用中的利弊74.1生物技術(shù)對(duì)農(nóng)業(yè)的有利影響74.2生物技術(shù)對(duì)農(nóng)業(yè)

2、的不利影響8五、結(jié)語(yǔ)8生物技術(shù)在農(nóng)業(yè)方面的應(yīng)用摘要：生物技術(shù)是利用生物有機(jī)體、死細(xì)胞、活細(xì)胞以及細(xì)胞內(nèi)含物, 采用特殊的過(guò)程生產(chǎn)出特殊的產(chǎn)品的一門(mén)新型的跨學(xué)科體系.本文通過(guò)對(duì)生物技術(shù)的概念、現(xiàn)代生物技術(shù)的發(fā)展、生物技術(shù)應(yīng)用三個(gè)領(lǐng)域進(jìn)行綜述.論述了現(xiàn)代生物技術(shù)給農(nóng)業(yè)帶來(lái)巨大利益，也會(huì)有不利影響.同簡(jiǎn)單介紹了我國(guó)生物技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r及其在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的應(yīng)用情況, 最后展望生物技術(shù)的發(fā)展前景和在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用前景, 預(yù)示了生物技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中得到更廣泛更深入應(yīng)用的必然趨勢(shì).關(guān)鍵詞：生物技術(shù);農(nóng)業(yè);應(yīng)用一、生物技術(shù)概念生物技術(shù)又稱為生物工程，或稱為生物工程技術(shù)，是指利用生物的特定功能，通過(guò)現(xiàn)代工程技術(shù)的設(shè)計(jì)

3、方法和手段來(lái)生產(chǎn)人類(lèi)需要的各種物質(zhì)，或直接應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥衛(wèi)生等領(lǐng)域改造生物，賦予生物以新的功能和培育出生物新品種等的工藝性綜合技術(shù)體系。生物技術(shù)包括傳統(tǒng)生物技術(shù)和現(xiàn)代生物技術(shù)兩部分，現(xiàn)代生物技術(shù)是在傳統(tǒng)生物技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，但與傳統(tǒng)生物技術(shù)又有著質(zhì)的差別。 二、現(xiàn)代生物技術(shù)的發(fā)展 現(xiàn)代生物技術(shù)的發(fā)展是以20世紀(jì)70年代重組技術(shù)的建立為標(biāo)志。1953年提出了的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型，闡明了的半保留復(fù)制模式，從而開(kāi)辟了分子生物學(xué)研究的新紀(jì)元。 1961年破譯了遺傳密碼，揭開(kāi)了編碼的遺傳信息是如何傳遞蛋白質(zhì)這秘密。1972年實(shí)現(xiàn)了體外重組技術(shù)，標(biāo)志著生物技術(shù)的核心技術(shù)基因工程技術(shù)的開(kāi)始，它向人

4、們提供了一種全新的技術(shù)手段，使人們可以按照意愿在試管內(nèi)切割，分離基因并進(jìn)行重組后導(dǎo)入其它生物或細(xì)胞，以改造農(nóng)作物或畜牧品種；也可以導(dǎo)入細(xì)菌，由細(xì)菌產(chǎn)生大量有用的蛋白質(zhì)或作為藥物；也可以直接導(dǎo)入人體進(jìn)行基因治療。顯然，這是一項(xiàng)技術(shù)上的革命。以基因工程為核心，帶動(dòng)了現(xiàn)代發(fā)酵工程、現(xiàn)代酶工程、現(xiàn)代細(xì)胞工程以及現(xiàn)代蛋白質(zhì)工程的發(fā)展，形成了具有劃時(shí)代的意義和戰(zhàn)略價(jià)值的現(xiàn)代生物技術(shù)。 農(nóng)業(yè)生物技術(shù)是指運(yùn)用基因工程、發(fā)酵工程、細(xì)胞工程、酶工程以及分子育種等生物技術(shù)改良動(dòng)植物及微生物品種生產(chǎn)性狀、培育動(dòng)植物及微生物新品種、生產(chǎn)生物農(nóng)藥、獸藥與疫苗的新技術(shù)。應(yīng)用生物技術(shù)可以培育出優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、抗病蟲(chóng)、抗逆的農(nóng)作物

5、以及畜禽、魚(yú)類(lèi)等新品種；可以進(jìn)行再生能源的利用解決能源短缺問(wèn)題；可以擴(kuò)大食飼料、藥品等來(lái)源，滿足人類(lèi)日益增長(zhǎng)的需要；可以進(jìn)行無(wú)廢物的良性循環(huán)，減少環(huán)境污染，充分利用各種資源等。三、生物技術(shù)在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用 3.1植物生物技術(shù) 植物生物技術(shù)是一門(mén)研究植物遺傳規(guī)律、探索植物生長(zhǎng)發(fā)育機(jī)理，應(yīng)用現(xiàn)代生物技術(shù)改良遺傳性狀、培育新品種、創(chuàng)造新種質(zhì)的學(xué)科。 3.1 .1植物育種和繁殖 隨著生物技術(shù)的發(fā)展，人們已經(jīng)可以把一個(gè)品種、品系的理想遺傳性狀轉(zhuǎn)入另一品種、品系，以提高植物的價(jià)值、產(chǎn)量和質(zhì)量。在番茄中導(dǎo)入編碼酶的反義基因，使得酶活性降至正常的5以下，成功限制了乙烯的生成，果實(shí)生理成熟后長(zhǎng)期保持堅(jiān)硬，倉(cāng)貯一個(gè)

6、月以上不會(huì)軟化、不會(huì)腐爛，很大程度上提高了番茄的耐貯藏性能和經(jīng)濟(jì)效益。將大豆中分離出來(lái)的熱休克蛋白基因?qū)霟煵葜?，?dāng)把這種煙草放在42條件下時(shí)，大豆的熱休克蛋白基因就在煙草中表達(dá)，并起保護(hù)作用?？偟膩?lái)說(shuō)，獲得的優(yōu)良的新的植物品種或品系具有更好的植物抗逆性、抗蟲(chóng)性、抗病性、抗機(jī)械損傷性等，這比通過(guò)傳統(tǒng)育種技術(shù)，如品種雜交技術(shù)更省時(shí)，更具效益。 3.1.2 植物基因工程 植物基因工程是指用人工的方法，從不同生物中提取外源基因片段及載體，經(jīng)過(guò)體外切割、拼接和重組，然后采取某種方法，把重組后的帶有外源基因的載體引入植物細(xì)胞，并使其在植物細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行復(fù)制和表達(dá)，以達(dá)到預(yù)期的改變受體植物細(xì)胞遺傳特性的目的的

7、過(guò)程。包括抗病基因工程、抗毒基因工程、抗除草劑基因工程等。1986 年，Beachy小組首次將煙草花葉病毒（TMV）外殼蛋白（CP）基因?qū)霟煵?，培育出抗TMV 的工程植株，開(kāi)創(chuàng)了植物抗病毒素基因工程的新紀(jì)元1。目前發(fā)現(xiàn)了一批新的具有殺蟲(chóng)性的基因，其中包括有植物來(lái)源的抗蟲(chóng)基因、幾丁質(zhì)酶基因和過(guò)氧化物酶基因，還有動(dòng)物來(lái)源的主要有蝎、蜘蛛等一些昆蟲(chóng)毒素基因2。它們已被導(dǎo)入煙草、棉花、油菜、水稻、玉米、馬鈴薯等多種農(nóng)作物，在抗蟲(chóng)方面得到了廣泛應(yīng)用，有的已進(jìn)入了商品化生產(chǎn)。 3.1.3植物細(xì)胞工程 植物細(xì)胞工程是指以植物細(xì)胞為基本單位在體外條件下進(jìn)行培養(yǎng)、繁殖和人為操作，改變細(xì)胞的某些生物學(xué)特性，從而

8、改良品種加速繁育植物個(gè)體或獲得有用物質(zhì)的技術(shù)。植物細(xì)胞培養(yǎng)和組織培養(yǎng)主要應(yīng)用于農(nóng)作物的品質(zhì)改良。相比傳統(tǒng)的方法有諸多的優(yōu)點(diǎn)。不同物種原質(zhì)體的融合細(xì)胞融合能夠在細(xì)胞水平實(shí)現(xiàn)遺傳物質(zhì)的轉(zhuǎn)移和重組，打破種屬的界限可應(yīng)用于植物體的快速繁殖，擴(kuò)繁優(yōu)質(zhì)種苗和新品種或拯救瀕危植物。組織培養(yǎng)容易產(chǎn)生變異，增加某種選擇壓力可從無(wú)性系變異株中選出優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、抗病抗逆的新品系。組織培養(yǎng)在種質(zhì)資源保存上，免去了種植和保存種子的麻煩，為珍稀植物資源的研究和應(yīng)用提供了可能。 3.2動(dòng)物生物技術(shù)動(dòng)物生物技術(shù)和植物生物技術(shù)相似，動(dòng)物生物技術(shù)是一門(mén)研究動(dòng)物遺傳規(guī)律、探索動(dòng)物生長(zhǎng)發(fā)育機(jī)理，應(yīng)用現(xiàn)代生物技術(shù)改良遺傳性狀、培育新品種

9、、創(chuàng)造新種質(zhì)的學(xué)科。 3.2.1 動(dòng)物育種和繁殖 現(xiàn)代生物技術(shù)在動(dòng)物養(yǎng)殖業(yè)中的應(yīng)用主要包括動(dòng)物分子育種、動(dòng)物繁殖和畜禽基因工程疫苗等方面。動(dòng)物分子育種是指動(dòng)物基因技術(shù)、胚胎工程技術(shù)、動(dòng)物克隆技術(shù)及其它以重組技術(shù)為基礎(chǔ)的各種技術(shù)。近年來(lái)通過(guò)有關(guān)各種現(xiàn)代生物技術(shù)的綜合運(yùn)用，結(jié)合傳統(tǒng)的育種方法，科學(xué)家們可以把單個(gè)有功能的基因簇插入到高等生物的基因組中去，并使其表達(dá)，再通過(guò)有關(guān)的分子生物技術(shù)、試劑盒診斷和檢測(cè)加以選擇目前已有轉(zhuǎn)基因魚(yú)、雞、牛、馬等多種動(dòng)物。人工受精也成為現(xiàn)代畜牧產(chǎn)業(yè)的重要技術(shù)之一。近年來(lái)已逐步擴(kuò)展到特種動(dòng)物、魚(yú)類(lèi)及昆蟲(chóng)等養(yǎng)殖業(yè)中，顯示了其發(fā)展?jié)摿?。它能大限度地發(fā)揮公畜的種用價(jià)值，提高了

10、公畜的配種效能，加速育種步伐，降低生產(chǎn)和提高受胚率，為開(kāi)展遠(yuǎn)緣種間的雜交試驗(yàn)工作提供了有效的技術(shù)手段。此外，胚胎移植可以迅速提高家畜的遺傳素質(zhì)，加強(qiáng)防疫和克服不孕，還可以在世界范圍內(nèi)運(yùn)輸種質(zhì)、保種，同時(shí)運(yùn)輸胚胎代替運(yùn)輸活畜還可以降低成本，野生動(dòng)物資源也可以利用這種方式長(zhǎng)期保存，以防某些物種滅絕。 3.2.2 動(dòng)物基因工程 動(dòng)物基因工程是利用DAN重組技術(shù)對(duì)動(dòng)物所進(jìn)行的工程。其實(shí)質(zhì)是改變動(dòng)物的遺傳組成，增加動(dòng)物的遺傳多樣性，賦予轉(zhuǎn)基因動(dòng)物新的表型特征，使之能更好地服務(wù)以人類(lèi)社會(huì)。包括動(dòng)物轉(zhuǎn)基因技術(shù)、畜禽基因工程疫苗等。其中動(dòng)物轉(zhuǎn)基因技術(shù)一種是將外源基因轉(zhuǎn)移到動(dòng)物受精卵中使其整合和表達(dá)，以產(chǎn)生具有

11、新遺傳特性的動(dòng)物；另一種是將外源基因在特定調(diào)控元件作用下，在一定時(shí)間內(nèi)表達(dá)外源蛋白。主要研究是將激素基因?qū)氩溉閯?dòng)物受精卵內(nèi)獲轉(zhuǎn)基因動(dòng)物。動(dòng)物轉(zhuǎn)基因技術(shù)在提高畜禽生產(chǎn)性能、改善畜產(chǎn)品品質(zhì)、提高畜禽抗寒抗病能力等方面應(yīng)用廣泛。 3.2.3動(dòng)物細(xì)胞工程 動(dòng)物細(xì)胞工程以動(dòng)物細(xì)胞為基本單位在體外條件下進(jìn)行培養(yǎng)、繁殖和人為操作，使細(xì)胞產(chǎn)生某些人們所需要的生物學(xué)特性，從而改良品質(zhì)，加速繁殖動(dòng)物個(gè)體或獲得有用品系的技術(shù)。包括動(dòng)物胚胎工程技術(shù)、單克隆抗體技術(shù)等。動(dòng)物胚胎工程技術(shù)是動(dòng)物生物技術(shù)的重要組成部分之一，動(dòng)物胚胎工程技術(shù)在20 世紀(jì)后期發(fā)展極為迅速，近年來(lái)胚胎工程技術(shù)的應(yīng)用效益最為顯著，也是21 世紀(jì)世

12、界經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的重要支撐技術(shù)之一。胚胎生物工程技術(shù)是用人工方法對(duì)動(dòng)物卵母細(xì)胞或胚胎進(jìn)行改造的技術(shù)。包含胚胎移植、排卵控制、體外受精、胚胎性別控制、胚胎分割、胚胎冷凍、胚胎嵌合等內(nèi)容。 3.3生物固氮 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中常需要施用大量化肥氮肥來(lái)調(diào)節(jié)土壤和作物間的氮素供需矛盾，化學(xué)氮肥的大量生產(chǎn)需要消耗大量能量，同時(shí)也會(huì)造成嚴(yán)重的土壤污染。而生物固氮不僅節(jié)約能源，而且不會(huì)對(duì)環(huán)境造成威脅。但迄今為止所發(fā)現(xiàn)的固氮微生物均不可以在糧食作物如水稻、小麥、玉米以及多種果樹(shù)、蔬菜上固氮，即使少數(shù)可以，起固氮量也很少，所以這些農(nóng)作物的高產(chǎn)不得不以來(lái)化學(xué)氮肥。多年來(lái)，科學(xué)研究人員一直致力于生物固氮的研究，近10年來(lái)，固氮基因

13、工程得到飛速發(fā)展，基因組學(xué)和功能基因組學(xué)的建立賦予了生物固氮研究新的內(nèi)涵和研究策略，為實(shí)現(xiàn)固氮研究的目標(biāo)增添了新的動(dòng)力。 3.4生物農(nóng)藥 20世紀(jì)90年代以來(lái)，生物農(nóng)藥開(kāi)發(fā)利用極為迅速。盡管長(zhǎng)期以來(lái)，化學(xué)農(nóng)藥在農(nóng)藥生產(chǎn)中仍然占據(jù)重要地位，但由于人們對(duì)綠色食品的日益青睞，以及生物農(nóng)藥本身具有的對(duì)人畜毒性小，只殺害蟲(chóng)，與環(huán)境相容性好，以及病沖害相對(duì)不易產(chǎn)生抗性等優(yōu)點(diǎn)，因此生物農(nóng)藥正日益成為農(nóng)藥產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新趨勢(shì)。近年來(lái)，生物農(nóng)藥在它的主要研究領(lǐng)域微生物農(nóng)藥、生物化學(xué)農(nóng)藥、轉(zhuǎn)基因農(nóng)藥及天敵生物農(nóng)藥等方面都有不同程度的進(jìn)展，其中微生物殺蟲(chóng)劑的商業(yè)性生產(chǎn)研究最為活躍。用于防治作物害蟲(chóng)的主要微生物制劑包括細(xì)

14、菌制劑、真菌制劑及病毒制劑等。蘇云金芽孢桿菌是當(dāng)前國(guó)內(nèi)外研究最多、應(yīng)用最廣泛的殺蟲(chóng)細(xì)菌，在防治如：玉米螟、水稻螟蟲(chóng)、棉鈴蟲(chóng)等方面有了突破性進(jìn)展。 四、生物技術(shù)在農(nóng)業(yè)應(yīng)用中的利弊 4.1生物技術(shù)對(duì)農(nóng)業(yè)的有利影響 一方面, 生物技術(shù)有助于提高畜禽的生命力以及消滅競(jìng)爭(zhēng)者。促進(jìn)畜禽生長(zhǎng)的物質(zhì)有生長(zhǎng)激素以及促進(jìn)其生長(zhǎng)的調(diào)節(jié)劑, 這些物質(zhì)可由基因工程而獲得。另一方面, 生物技術(shù)在提高農(nóng)作物產(chǎn)量、質(zhì)量的同時(shí),有助于提高畜牧業(yè)的生產(chǎn)力發(fā)展水平。例如, 通過(guò)控制飼料作物體內(nèi)碳水化合物含量可提高畜牧業(yè)生產(chǎn)力;利用基因調(diào)控技術(shù)可以提高包括豆科作物在內(nèi)一些作物的蛋白質(zhì)含量,減少飼料作物中難消化的木質(zhì)素含量等。在許多農(nóng)

15、業(yè)生產(chǎn)區(qū),土壤氮素可利用量是制約農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力提高的一個(gè)重要因子。而一高科技農(nóng)業(yè)生產(chǎn)區(qū)使用人造氮肥是以犧牲生態(tài)環(huán)境為代價(jià)的。制造氮肥要利用大量能源,據(jù)統(tǒng)計(jì),英聯(lián)邦農(nóng)場(chǎng)平均投入的能源大約有50% 來(lái)自肥料。由施用肥料而產(chǎn)生的溫度氣體(二氧氣化碳、氮氧化合物等)不可避免地促進(jìn)地球氣候變暖。除此之外, 農(nóng)業(yè)土壤的氮素流失是水體富營(yíng)養(yǎng)化的主要原因。 4.2生物技術(shù)對(duì)農(nóng)業(yè)的不利影響 生物技術(shù)在食品上的應(yīng)用對(duì)發(fā)展中國(guó)家的農(nóng)民也會(huì)造成許多困難。生物技術(shù)也會(huì)對(duì)人類(lèi)的健康制造麻煩。近年來(lái)在英國(guó)已有這方面的報(bào)道。特別是當(dāng)能引發(fā)人體過(guò)敏反應(yīng)的基因轉(zhuǎn)入農(nóng)作物時(shí),例如,堅(jiān)果能引發(fā)人體過(guò)敏反應(yīng),若它的基因被導(dǎo)入其他作物,則有

16、可能其他作物也會(huì)發(fā)生相關(guān)反應(yīng).五、結(jié)語(yǔ) 我國(guó)改革開(kāi)放的總設(shè)計(jì)師鄧小平同志曾高瞻遠(yuǎn)矚地指出：“將來(lái)農(nóng)業(yè)的出路，最終要由生物工程來(lái)解決，要靠尖端技術(shù)。”上世紀(jì)八、九十年代，隨著粗放型農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的轉(zhuǎn)變，化學(xué)肥料及化學(xué)農(nóng)藥得到普遍使用，曾使農(nóng)作物產(chǎn)量明顯提高，引起了全球性的“綠色革命”，但是，二十一世紀(jì)的農(nóng)業(yè)依靠擴(kuò)大耕地面積來(lái)增加農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量的路子已經(jīng)走不通，單純依靠化肥、化學(xué)農(nóng)藥等常規(guī)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)來(lái)提高作物單位面積產(chǎn)量，可以供挖掘的潛力也越來(lái)越小。此外，過(guò)量的使用化肥和化學(xué)農(nóng)藥，不但成本高，產(chǎn)投比低，而且造成了土壤板結(jié)，殘留過(guò)高，農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境惡化，農(nóng)副產(chǎn)品質(zhì)量下降，直接影響了人們的生活質(zhì)量，甚至威脅著人們的生命安全。因此，發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)和開(kāi)發(fā)綠色食品已經(jīng)成為我國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)，二十一世紀(jì)人類(lèi)對(duì)農(nóng)業(yè)的要求是生態(tài)農(nóng)業(yè)取代化學(xué)農(nóng)業(yè)，而生物技術(shù)則是生態(tài)農(nóng)業(yè)發(fā)展的前提和保障。因此，運(yùn)用好