生物技术在农业中的应用 生物技术和种植业是否相辅相成

提起生物技术的应用（生物技术在农业中的应用） 大家在熟悉不过了，被越来越多的人所熟知，那你知道生物技术的应用（生物技术在农业中的应用） 吗？快和小编一起去了解一下吧！

(资料图)

生物技术的应用(生物技术在农业中的应用)

农业是世界上更大、最重要的产业，是调节生产、最终平衡消费的主要手段。对人类农业的依赖和世界人口的持续增长要求农业必须保持高效增长。发达的农业经济在很大程度上依靠科技进步来实现高产高效的目标。现代生物技术也将使人们能够以更低的成本获得更高质量的产品。

l生物技术和种植业

植物通过光合作用形成的产物是人类和其他生物的直接或间接食物来源，植物创造的产物和用途与人类密切相关。长期以来，人们一直在寻找提高重要农作物质量和产量的方法。在过去很长一段时间里，有性杂交等传统育种方法取得了巨大的成功，为我们培育出了一大批高产优质的水稻、小麦、玉米、马铃薯品种。然而，传统的育种方法是一个缓慢而艰巨的过程，有许多难以克服的瓶颈。组织培养、单倍体育种、细胞融合和基因工程等现代生物技术的蓬勃发展，将在培育农作物新品种中发挥越来越重要的作用。另一方面，微生物和生物技术的发展也为生物农药生产和农作物病虫害防治提供了更有效的途径，为提高农作物产量和品质做出了巨大贡献。

(1)生物技术在诱导植物雄性不育中的应用

雄性不育存在于许多植物中，是自然基因突变的结果。现代生物技术可以用来诱导植物雄性不育，从而产生新的不育材料用于育种。基因工程技术、组织培养、原生质体融合、体细胞诱变和体细胞杂交都在这方面进行了有益的探索，并取得了一些成果。

植物雄性不育从基因控制的水平上可分为细胞质雄性不育(cytoplas this c male stelli ty，CMS)和细胞核雄性不育(geno06c mJe stex4 vs y，CMS)。细胞质雄性不育由核基因和核外细胞质基因共同控制，是核质互作的遗传现象。细胞质雄性不育是研究植物线粒体遗传、叶绿体遗传和细胞核遗传的极好材料。可以结合性状遗传、细胞遗传、分子遗传来研究。

在农业生产中，基于这一理论，建立了三系育种体系，包括:①不育系——其雄蕊中的花药不育，无法实现授粉受精，但其雌蕊可育；①保持系——其作用是给不育系授粉，杂交后代仍保持雄性不育；③恢复系——该系含有恢复基因，不育系授粉后，其后代可育，形成杂种优势，从而提高作物产量和品质。

植物的核雄性不育是由细胞核中的基因控制的，而且大多数是由细胞核中的一对等位基因控制的。有些核雄性不育基因常受外界光照或温度的影响。

随着对男性不育研究的深入，研究技术也在不断改进。产生可遗传不育性状的技术方法有很多，包括基因工程、远缘杂交核置换、辐射诱变、体细胞诱变、组织培养、原生质体融合和体细胞杂交等。远缘杂交核替换仍然是培育植物雄性不育的主要方法。

植物雄性不育和杂种优势利用已成为现代粮食作物和经济作物增产和改善品质的重要途径。无论是其理论研究还是实际应用，都越来越受到世界各国科学界和 *** 的重视。作为人口大国，中国在这方面的工作更为重要。杂交水稻大规模推广和杂种优势理论研究被列入国家863计划和攀登计划等重大研究计划，取得了举世瞩目的重大成果。

(2)利用生物技术培育抗逆作物品种。

抗逆性包括抗病、抗虫、抗盐碱、抗旱、抗涝和抗寒。利用苏云金杆菌毒素对介壳虫的特异性毒性，是抗病抗虫基因工程中最成功的应用。利用转基因山梨醇-6-磷酸脱氢酶或甘露醇-3-磷酸脱氢酶抗盐碱已初见成效。转基因厌氧条件下利用乙醇脱氢酶抗涝；利用歧化酶和过氧化物酶抗寒的工作也初具规模。这里我们通过一些在农业生产中成功应用的具体例子来说明生物技术在培育抗逆作物品种中的应用。

培育抗除草剂作物

草甘膦是一种广谱除草剂，因其无毒、易分解、无残留、不污染环境而被广泛使用。它的靶标是植物叶绿体中的一种重要酶——内源性丙酮莽草酸磷酸合酶。草甘膦通过抑制EPSP活性来阻止芳香氨基酸的合成，最终导致受试植物死亡。目前，已从细菌中分离出一株突变株，该突变株含有抗草甘膦EPSP合酶突变基因。通过将抗草甘膦基因导入植物，这种基因工程作物可以获得抗草甘膦能力。这时候如果用草甘膦除草，可以选择性的去除杂草，这种作物生长没有损伤。美国科学家已经成功地将这种突变的抗草甘膦EPSP基因引入烟草，并将这种植物转化为抗草甘膦植物。

膦丝菌素(PPT)是非选择性除草剂，是植物谷氨酰胺合成酶(GS)的抑制剂。GS在氨同化和氨代谢过程中起关键作用，也是唯一的氨解毒酶。GS在植物细胞的代谢过程中也非常重要。抑制GS的酶活性会导致植物体内氨的快速积累，最终导致植物死亡。

培育抗虫害作物

由于传统的优优资源网杂交育种技术受植物种类的限制，杂交后代既可能接受双亲的某些优良性状，也可能接受其不良性状，要经过长时间、多代的大量育种才能获得理想的优良品种，极大地限制了育种工作的进度，使其无法满足农业生产快速发展的需要。在抗虫育种中，由于人们对害虫与寄主植物之间的复杂关系以及植物本身的抗虫性能知之甚少，植物(尤其是树木)的抗虫育种远远落后于其他改良作物性状的遗传育种过程。每年，各种害虫直接或间接给农林生产造成巨大损失，在一些地方，还对环境造成严重污染。比如中国北方杨树上的舞毒蛾和天牛，对资源网的危害非常大。1992年，美国有300万公顷的森林遭到舞毒蛾的破坏。时至今日，虽然生物杀虫剂的应用越来越广泛，但主要的害虫防治措施仍然是化学杀虫剂的大量使用。化学农药的长期使用使环境污染越来越严重，极大地危害了人类健康，影响了畜禽和水产的生长发育，使害虫对化学农药产生了抗药性。1992-1993年，我国棉铃虫大流行造成棉花生产近百亿元的巨大损失。其中一个主要原因是长期大量使用化学农药。如果人类继续依靠化学农药来防治害虫，类似的虫灾可能会越来越频繁。因此，改变原有的仅依赖化学农药的害虫防治策略，寻求新的害虫防治途径势在必行。

20世纪80年代以来，植物生物技术的迅速发展和各种杀虫蛋白基因，主要是苏云金杆菌内毒素基因的发现和克隆，启发人们开始了利用基因工程手段进行抗虫育种的研究。利用植物基因工程技术，可以打破难以跨越的种属界限，将任何来源的有用基因快速转移到植物染色体中，从而有目的、快速地改变植物性状。将杀虫蛋白基因转入植物，使植物对某些昆虫产生抗性，已成为植物抗虫育种的新途径，即分子抗虫育种。通过这种方法获得的转基因抗虫植物能够以一定的方式(组成型、诱导型、发育调节型或组织特异性等)表达抗虫基因。).这种抗虫植物的应用，可以避免自然界中农药重复喷洒、部分部位喷洒困难、部分生物农药不稳定等弊端，节省人力物力，减少农药对环境的污染，必将在促进农林生产、改善人类生存环境方面发挥巨大的经济效益和社会效益。

(3)转基因作物的品质改良

品质改良涵盖的范围很广，包括提高作物中蛋白质、淀粉、油、铁、维生素、甜度的含量或优优资源网的质量，改善花的色、形、香、花期、光周期，改善棉花的纤维品质如保暖性、色泽、强度、长度，改善马铃薯加工性能，降低作物中有毒、过敏原等有害成分，提高饲料作物和牧草的营养成分和消化率。

例如，瑞士科学家培育的富含b-胡萝卜素的黄金大米有望结束发展中国家人民维生素A摄入不足的状况。在2000年，

瑞士科学家将黄水仙合成b-胡萝卜素的三种基因转移到水稻中，培育出富含b-胡萝卜素的黄金大米(被称为之一代黄金大米)。由于其科学和政治意义，它在世界上引起了轰动。但批评者说，其中的胡萝卜素含量太低(每公斤大米1.6毫克)，不实用。2005年，英国先正达种子公司开发了第二种水稻替代品，将玉米中的相应基因转移到其中。与之一代相比，第二代大米中的b-胡萝卜素含量是前者的23倍，每公斤胡萝卜素含量更高为37毫克。科学家甚至计划将胡萝卜基因、增加铁离子和蛋白质的基因聚合到某种大米中，使其具有更全面的营养功能。