【摘要】:現今由於科學技術的迅速發展,生物技術也隨之突飛猛進的前進｡克隆技術､發酵工程､酶工程､蛋白質工程等崛地而起,給人們的生活帶來巨大改變｡而農業作為關係與民生的重要產業,也在生物技術的變革中得到了推進,作物新品種的培育,改良,一次次提高著糧食產量｡而另一方面畜牧業作為另一重要基礎產業,也需要大量的牧草及飼料的供應,所以農牧業品種的創新不得不被重視｡
【關鍵字】:生物技術,農業,牧業,創新,培育
生物技術用我個人觀點解釋就是利用現代各種先進技術對對生命､生物結構深入的研究,其目的就是為人類服務｡
生物技術(biotechnology)的科學闡述是:應用生命科學研究成果,以人們意志設計,對生物或生物的成分進行改造和利用的技術｡現代生物技術綜合分子生物學､生物化學､遺傳學､細胞生物學､胚胎學､免疫學､化學､物理學､資訊學､計算機等多學科技術,可用於研究生命活動的規律和提供產品為社會服務等｡
1.生物技術發展史
1.1 傳統生物技術
傳統生物技術主要是通過微生物的初級發酵來生產品,例如早期的醬､醋､酒､麵包､乳酪､及其他視訊的傳統工藝｡
最早的生物技術據記載為公元前8000 人類馴化種植穀物和飼養家畜, 土豆首次培養成食物｡而生物技術最早的應用為4000-2000 B.C. 【1】
• 生物技術首次被人類利用:埃及人用酵母發酵製作麵包和啤酒｡
• 中國､埃及和閃族人生產乳酪發酵葡萄酒｡
• 巴比倫人選擇性地將某些雄性樹的花粉授予雌性樹來培育棕櫚樹
• 中國在石器時代的早期已能種植穀物, 並實行輪作制度;石器時代的後期能進行酒精發酵
1.2近代生物技術
直到1590年Janssen 發明顯微鏡｡人類可以進一步觀察細胞等微小組織｡到1663年Hooke發現細胞的存在,人類才可以真正發現了細胞組織,生物技術得以促進,進入細胞水平｡近代生物技術開始｡從此,人類便不斷的發現各種生命組織｡1830年發現蛋白質､1833年首次發現酶,並分離成功､1870-1890年採用 Darwin的理論,植物育種者培育出雜交棉花,開發出數百種優良形狀､William James Beal在實驗室首次生產出雜交玉米
1919在出版物中首次應用生物技術(biotechnology)這一術語｡
2.生物技術與農牧業
2.1 我國現今農業發展
我國農業生物技術起步晚, 與已開發國家有一定差距,但發展順利,進步較快,在國家政策的扶植下,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"的直接支援下,已取得了很大的成績,目前,我國農業生物技術的整體水平在開發中國家處於領先地位,一些領域已經進入國際先進行列｡ 我國是世界上繼美國之後,第二個擁有自主研製抗蟲棉技術的國家;我國轉基因水稻的研製處於世界先進水平｡ 我國在組織培養的應用與開發方面一直處於國際領先地位,【2】
2.1.1 基因工程的應用
抗病基因工程｡ 植物病毒常常造成農作物大幅度減產,1986 年,首次將菸草花葉病毒(TMV)外殼蛋白(CP)基因匯入菸草,培育出抗 TMV 的工程植株,開闢了植物抗病毒素基因工程的新紀元｡
品質改良基因工程｡ 目前利用轉基因植物可以有效地改良植物的品質特性｡ 北京大學已將編碼必需氨基酸的基因轉入馬鈴薯,獲得含高必需氨基酸的馬鈴薯品系｡ 中國農業大學成功地將高賴氨酸基因匯入玉米,獲得的轉基因玉米中賴氨酸含量比對照提高 10%｡華中農業大學和中國科學院植物研究所分別獲得了延遲成熟的轉基因番茄,這是控制植物發育的基因工程中較為成熟的技術
2.2.2 細胞工程的應用
花葯培養｡ 花葯培養通過單倍體育種容易獲得純合體及純合隱性基因的`表達, 大大縮短了育種週期, 提高了選擇效率｡ 我國 20 世紀 70 年代以來獲得的花葯再生植株達 40 多種(全世界約 20餘種),其中小麥､水稻､菸草等主要農作物花培新品種種植面積達 10 萬公頃居世界領先水平｡細胞融合技術｡ 植物體細胞融合的基礎是原生質體的培養及從原生質體再生完整植株｡ 據統計,世界上已有 120 多種原生質體再生植株;我國已在水稻､小麥､玉米等作物上獲得原生質體再生植株,併成功地進行了小麥與黑麥草､柑桔等｡
3. 農牧業新品種的創造
農業作為重要的產業,當今世界人口數量龐大,為滿足人類的需求,提高糧食產量迫在眉睫,所以轉基因高產品種便應運而生｡
3.1水稻新品種
轉 PEPC 和 PPDK 雙基因水稻隨高溫高光逆境的加劇,SOD､POD､CAT 誘導活性逐步增強且維持較高水平,O2-的產生速率較低,MDA 積累較少,維持較穩定的光系統Ⅱ活性和較高光合能力,比原種水稻更具耐光優勢 ｡
20 世紀 90 年代以來,隨著轉基因技術和分子生物技術的發展,人們嘗試用基因工程技術將玉米 C4光合酶基因匯入 C3植物水稻中,從而獲得不同高表達的轉C4光合基因水稻[3]｡近年來,關於玉米 C4光合途徑關鍵酶PEPC､PPDK､NADP - ME等基因被成功轉入水稻的研究備受關注[4]
水稻抽穗期的長短主要由品種的感光性､感溫性和基本營養生長性決定,不同品種的抽穗期有明顯差異｡近年來,隨著DNA分子標記技術的建立與發展,研究者利用各種作圖群體對水稻 抽穗期基因進行分子定位｡目前,在Gramene網站公佈了732個抽穗期QTL,分佈於12條染色體上,其中第3染色體上定位的QTL較多,而第10染色體上最少｡日本科學家利用日本晴/Kasalath衍生的
F2群體､回交群體和在初步定位的近等基因系,定 位 了14個水稻抽穗期QTL(Hd1 ~Hd14)[5-9]｡隨著越來越多的抽穗期基因在分子水平的解析,結合互作和表達分析等手段,水稻抽穗開花的分子調控網路已經初見端倪｡
3.2玉米及大豆新品種
玉米是重要的糧食作物和飼料原料,我國約有 4 億多農民種植著約3000萬hm2的玉米[10]｡玉米螟為害是制約玉米生產的重要因素之一,每年造成的玉米減產嚴重時高達30%[11]｡常規育種途徑因抗性種質資源匱乏難以解決此問題,通過基因工程手段將抗蟲基因匯入玉米,培育轉基因抗蟲玉米新品種,不僅可以顯著降低蟲害對玉米生產的影響,增加農民收入,還避免了大量使用化學農藥帶來的殘留､環境汙染､毒害有益昆蟲等種種弊端｡
一年前,通過TAIL-PCR方法,李飛武等[12]獲得了轉基因大豆MON89788的3′端旁側序列,郭娜娜等[13]獲得了轉基因大豆LEC1旁側序列;通過接頭連線介導染色體步行技術,霍楠等[14]獲得了轉基因小麥B73-6-1上pAHC25質粒外源基因插入位點的3′端旁側序列,並據此建立了相應轉基因植物品系特異性檢測方法｡
3.3新品種牧草
牧草品質在很大程度上決定和影響著動物的生產效能,表現在影響乳品､肉品和毛的質量與產量方面｡飼料中含硫氨基酸(SAA)增加,可使羊毛產量增加20%左右,含硫氨基酸與其他氨基酸配合使用,羊的生長量顯著提高,並且含硫氨基酸的作用是其他氨基酸不可替代的｡Molving等將向日葵種子中富含SAA的白蛋白基因轉入羽扇豆,轉基因植株蛋氨酸含量增加1倍,而且蛋白質消化率提高,羊毛產量和羊體增重有所改善｡苜蓿葉片中不含濃縮單寧,1997年,Morris等將參與縮合單寧生物合成的關鍵酶基因轉入苜蓿,增加了轉基因植株的單寧｡以及抗除草劑轉基因牧草､抗病轉基因牧草､抗蟲轉基因牧草一一被提出和研究推廣｡【15】
生物技術的發展,為農牧業發展奠定了理論和科學基礎,使得農牧業新品種得到使用,為人類帶來了利益,生物技術是伴隨人類發展而產生的,也將一直髮展下去｡
參考文獻:
【1】侯雲德--------《從美國看全球生物經濟的形成和發展》
【2】 阮愛玲-------《現代生物技術在農業上的應用》
【3】Ku M S B,Kano - Murakami Y,Matsuoka M . Evolution and expres-
sion of C4photosynthesis genes[J]. Plant Physiol,1996,111: 949-957
【4】Ku M S B,Agarie S,Nomura M,et al. High - level expression of
maize phosphoenopyruvate carboxylase in transgenic rice plants[J].
Natural Biotechnology,1999,17: 76 - 80.
【5】Yano M,Harushima Y,Nagamura Y,et tification ofquantitative trait locicontrolling heading date in rice using ahigh-density linkage r Appl Genet,1997,95:1025-1032.
【6】Yano M,Katayose Y,Ashikari M,et al. Hd1,a majorphotoperiod sensitivity quantitative trait locus in rice,is close-ly related to the Arabidopsisflowering time gene t Cell,2000,12:2473-2484.
【7】Yano M,Kojima S,Takahashi Y,Lin H X,et ticcontrol of flowering time inrice,a short-day tPhysiol
,2001,127:1425-1429
【8】Yamamoto T,Kuboki Y,Lin S Y,et mapping ofquantitative trait loci Hd1,Hd2,and Hd3,controllingheading date of rice,as single Mendelian r ApplGenet,1998,97:37-44.
【9】Lin H X,Ashikari M,Yamanouchi U,et tication andcharacterization of a quantitative trait locus,Hd9,controllingheading date in d Sci,2002,52:35-41
【10】James C. Global status of commercialized biotech/GM crops: 2009[R]. ISAAA Brief No. 41,ISAAA: Ithaca. 2009
【11】王振營,魯 新,何康來,等. 中國亞洲玉米螟的研究歷史､現狀和展望[J]. 瀋陽農業大學學報,2000,31( 5) : 402- 412.
【12】李飛武,李蔥蔥,董立明,等.轉基因大豆MON89788轉化體特異性定性PCR檢測[J].安徽農業科學,2010,38(13):6679-6682
【13】郭娜娜,吳輝,於曉惠,等.轉基因大豆插入位點分析及特異性PCR檢測方法的建立[J].熱帶作物學報,2011,32(8):1527-153
【14】霍楠,張明輝,劉營,等.轉基因小麥B73-6-1品系特異性定性PCR檢測方法的建立[J].中國生物工程雜誌,2011,31(10):100-105
【15】王嘯1, 2,邱樹毅1,王嘉福,《轉基因牧草作為生物源農藥的研究進展》