生物技术的应用（生物技术在农业中的应用）

生物技术的应用（生物技术在农业中的应用）生物技术的应用(生物技术在农业中的应用)。

农业是世界上最大、最重要的产业，是调节生产、最终平衡消费的主要手段。人类对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。现代生物技术也将使人们在降低成本的同时获得更高质量的产品。

生物技术和种植。

植物光合作用形成的产品是人类和其他生物的直接或间接食物来源，植物创造的产品和用途与人类密不可分。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。过去很长一段时间，有性杂交等传统育种方法取得了巨大的成功，为我们育成了一大批高产优质的水稻、小麦、玉米和马铃薯品种。然而，传统的育种方法是一个缓慢而艰巨的过程，存在许多无法克服的瓶颈。蓬勃发展的现代生物技术，如组织培养、单倍体育种、细胞融合和基因工程，将在培育作物新品种方面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，是基因自然突变的结果。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等都在这一领域进行了有益的探索，取得了一些成果。

植物雄性不育从基因控制水平上可分为细胞质雄性不育(cytoplas this c雄性不育，CMS)和核雄性不育(geno06c mJe stex4 than y，CMS)。细胞质雄性不育性状受核基因和核外细胞质基因共同控制，表现出核质互作的遗传现象。植物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优良材料。它可以与性状遗传、细胞遗传和分子遗传相结合。

在此理论基础上，建立了农业生产中的三系育种体系:该体系中有①不育系，其雄蕊中的花药不育，不能实现授粉受精，雌蕊可育；(1)保持系——其功能是为不育系授粉，杂交后代仍保持雄性不育；③恢复系——该系含有恢复基因，其后代与不育系授粉后可育，可形成杂种优势，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，大多数基因由细胞核中的一对等位基因调控。一些核雄性不育基因经常受到外界光或温度的影响。

随着雄性不育研究的深入，研究技术不断完善，产生可遗传不育性状的技术方法也有很多，包括:基因工程技术、远缘杂交核替换、辐射诱导深圳活网络变化、体细胞诱变、组织培养、原生质体融合和体细胞杂交等。远缘杂交核替代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提质的重要途径。无论是理论研究还是实际应用，它都越来越受到世界各国科学界和政府的重视。作为一个人口大国，这项工作更加重要。杂交水稻的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，取得了举世瞩目的巨大成就。

⑵利用生物技术培育抗逆作物品种。

抗逆性包括抗病性、抗虫性、耐盐碱性、抗旱性、抗涝性和抗寒性。利用苏云金杆菌毒素蛋白对鳞翅目昆虫的特异性毒性，是基因工程在抗病虫方面最成功的应用，利用转基因山梨醇-6-磷酸脱氢酶或甘露醇-3-磷酸脱氢酶抗盐抗碱已取得初步成效。利用乙醇脱氢酶在转基因厌氧条件下抗涝；利用超氧化物歧化酶和过氧化物酶抵御寒冷的工作开始成形。在这里，我们通过一些已成功应用于农业生产的具体实例，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，无毒、易分解、无残留、不污染环境，因此得到了广泛应用。它的靶标是植物叶绿体中的一种重要酶——内丙酮莽草酸磷酸合酶。草甘膦通过抑制EPSP活性来阻止芳香族氨基酸的合成，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，其中含有抗草甘膦的EPSP合成酶突变基因。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的能力。这时候，如果用草甘膦除草，可以有选择地清除杂草，这种作物生长没有损害。美国科学家成功地将这种突变的抗草甘膦EPSP基因引入烟草，转化的植物获得了抗草甘膦能力。

膦丝菌素是一种非选择性除草剂，也是植物谷氨酰胺合成酶的抑制剂。GS在氨的同化代谢中起关键作用，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。GS酶活性的抑制会导致植物体内氨的快速积累，最终导致其死亡。

培育抗虫害作物。

由于传统的杂交育种技术受到植物种类和属的限制，杂交后代可能会接受亲本的一些优良性状以及其不健康的性状，要经过长时间、多代的选育才能获得理想的优良品种，这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。在抗虫育种方面，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。比如中国北方杨树的舞毒蛾、天牛危害非常大。1992年，美国有300万公顷的树木被舞毒蛾破坏。到目前为止，虽然生物农药已经被广泛使用，但深圳生命网防治昆虫的主要措施仍然是大量使用化学农药。化学农药的长期使用使得环境污染日益严重，极大地危害了人体健康，影响了畜禽和水产品的生长发育，也使得害虫对化学农药产生了抗药性。1992年至1993年，我国棉铃虫疫情给棉花生产造成了近百亿元的巨大损失，其中一个主要原因就是长期使用化学农药。如果人类继续依赖化学杀虫剂来预防害虫，类似的昆虫灾害可能会越来越频繁。因此，改变原来仅依赖化学农药的病虫害防治策略，寻求新的病虫害防治途径势在必行。

20世纪80年代以来，植物生物技术的快速发展和以苏云金杆菌内毒素基因为主的各种杀虫蛋白基因的发现和克隆，激发了人们开始利用基因工程手段进行抗虫育种研究。利用植物基因工程技术可以打破物种间难以杂交的界限，将任何来源的有用基因快速转移到植物染色体上，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体内，获得对某些昆虫的抗性，已成为植物抗虫育种的一种新途径，即分子抗虫育种。通过这种方法获得的抗虫转基因植物可以以某种方式(组成型、诱导型、发育调控型或组织特异性型等)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的缺点，节约人力物力，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带来巨大的经济效益和社会效益。

⑶转基因作物的品质改良。

品质改良的范围很广，包括提高作物的蛋白质、淀粉、油脂、铁、维生素和甜度的含量或质量，改善花的颜色、形状、香味、花期和光周期，改善棉花的保暖性、颜色、强度和长度等纤维品质，提高马铃薯加工性能，降低作物中的有毒和致敏有害成分，提高饲料作物和牧草的营养成分和消化率。

比如瑞士科学家培育的富含b-胡萝卜素的金达米，有望终结深圳生命网发展中国家人群维生素A摄入不足的问题。在2000年，

瑞士科学家将水仙花合成b-胡萝卜素的三个基因转移到水稻中，培育出富含b-胡萝卜素的黄金大米(称为第一代黄金大米)。因为它的科学和政治意义，它在世界上引起了轰动。但是批评者说胡萝卜素含量太低(每公斤大米1.6毫克)，这是不切实际的。2005年，英国先正达种子公司研发出第二种替代水稻，将其转移到玉米中相应的基因上。与第一代相比，第二代大米中b-胡萝卜素的含量是前者的23倍之多，每公斤胡萝卜素的含量最多可达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整合到某种大米中，使其具有更全面的营养功能。

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