生物技术在园艺作物上的应用

聚酯纤维布生物技术在园艺作物上的应用
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随着科学技术的发展,生物技术也随之快速发展,并被运用到各个方面。其中,生物技术在园艺作物上的应用就是一个重要的突破,并对人类社会产生了巨大的影响。
生物技术(biotechnology),有时也称生物工程,是指人们以现代生命科学为基础,结合其他基础科学的科学原理,采用先进的科学技术手段,按照预先的设计改造生物体或加工生物原料,为人类生产出所需产品或达到某种目的。生物技术是人们利用微生物、动植物体对物质原料进行加工,以提供产品来为社会服务的技术。它主要包括发酵技术和现代生物技术。因此,生物技术是一门新兴的,综合性的学科。
现代生物技术越来越多地运用于农业和园艺作物中,使农业经济达到高产、高质、高效的目的。生物技术应用于农作物和花卉生产的目标,主要是提高产量、改良品质和获得抗逆植物。
首先,生物技术既能提高作物产量,还能快速繁殖。
其次,生物技术既能改良作物品质,还能延缓植物的成熟,从而延长了植物食品的保藏期。
第三,生物技术在培育抗逆作物中发挥了重要作用。例如,用基因工程方法培育出的抗虫害作物,不需施用农药,既提高了种植的经济效益,又保护了我们的环境。我国的转基因抗虫棉品种,1999年已经推
广200多万亩,创造了巨大的经济效益。
生物技术在农业中的应用是基于对植物、动物基因学和蛋白质学的认识。很多专家认为只有依靠生物技术,发展中国家才能战胜饥饿,全球因人口增长而产生的食品短缺才有望得以缓解。通过利用动植物中的特定基因,可以实现用更少的土地种植更多的作物,同时减少农药的使用。利用生物技术,可以在恶劣的气候环境下生产作物。利用生物技术,还可以改善食品的营养和口感等。
美国的St. Louis是全球农业生物技术发展最快的地区。该地区被认为是生物产业带,著名的农业生物技术公司孟山都即在该地区。
体系结构设计生物技术用于育种是一种快捷、有效的育种方法。通过引入特定的基因,以改变动植物的品质。例如,科学家在西红柿中植入抗成熟的基因,可以延长西红柿的货架期。在植物中引入对人体无害的抗虫基因,可以防止病虫害,减少农药的使用,在水稻中介入产生维生素A的基因,可以提高稻米的营养价值。
生物技术在农业中的另一个可能的应用是生产食用疫苗,利用水果、蔬菜生产抗肝炎、等传染病的疫苗。克隆技术用于动物,可以保留高品质动物的高产性能。
市场上的农业生物技术产品主要是转基因的大豆、玉米、油菜、棉花等。转基因植物以其优异的品质很快被农户接受。2001年,世界上转基因植物的种植面积达5300万公顷,比2000年增加 19%。
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植物基因工程是指植物学领域的基因工程,其研究对象是植物。利用植物基因工程技术,改良作物蛋白质成分,提高作物中必需的氨基酸含量,培育抗病毒、抗虫害、抗除草剂的工程植株以及抗盐、抗旱等逆境植株,在当前农业生产中已显示出巨大的经济效益,并展示了植物基因工程在未来农业生产中的广阔前景。
(一)品质育种
高产作物:最早运用基因克隆技术的基因是植物种子、块茎等贮藏器官中的贮藏蛋白基因。菲律宾马尼拉的国际水稻研究所已经培育出超级水稻,1.5万斤/公倾。非洲培育出超级木薯增产10倍。我国袁隆平被誉为“杂交水稻之父”现在培育出的高光效水稻2.25万公斤/公倾。高光效玉米6万公斤/公倾。
促进健康的食品:杜邦和孟山都公司即将推出多种可榨取有益心脏的食用油的大豆。两大公司还将联手推出味道更鲜美且更容易消化的强化大豆新品种。一般情况下,玉米、小麦、水稻等谷类蛋白中缺乏赖氨酸。现在已培育出高赖氨酸的玉米、小麦和水稻。
生物改良新饲料:不久人们可以给家禽和奶牛喂食生物改良饲料,以便为人类提供更优良的蛋白质并帮助动物吸收磷。生物改良饲料可以产生两项效益,即既能降低饲料成本,又能减少动物粪便中磷含量,因而有益于保护生态环境。
含抗疾病物质农作物:艾尔姆公司与其它公司合作,正在研究高含量抗癌物质的西红柿,以及可用于生产血红蛋白的玉米和
大豆。杜邦公司正在研究如何使大豆含有异黄酮成分,人们食用这种大豆就可以防止心脏病发作。此外,内含疫苗的香蕉和马铃薯也正在加紧研究中。
特种转基因棉花和玉米:孟山都公司正在采用生物工程技术改良棉花,以使其出产天然蓝和黄褐纤维用于纺织布料。杜邦公司开发的一种微生物,有助于在棉花中产生超高弹性聚酯纤维,而卡吉尔和道化学公司则计划从玉米中提取塑料。
东北吉林小伟CHINESE(二)抗性育种
抗虫植物从名为苏云金杆菌的细菌中提出引起鳞翅目昆虫神经中毒而死亡的σ内毒素基因,转入烟草、番茄和马玲薯中,这些转基因的植物杀虫效果良好。毒素基因还能稳定遗传,而毒素对人畜无害。
瑞新集团抗病毒植物日本人从苍蝇体内分离到一种抗菌性很强的蛋白质基因,并将这种基因转移到作物细胞中培养出抗病的烟草、白菜。番茄是世界性水果和蔬菜,全球产量巨大,但最大缺陷是不耐贮运,易腐烂。现已培育出耐贮运的转基因番茄。
抗除草剂植物方法一是将有除草作用的酶或蛋白质的基因转入植物,使其拷贝数增加,从而转基因植物中这种酶或蛋白质的量大大增加。如除草剂浓度不足以全部破坏植物体内的这种酶或蛋白,就不能杀死植物,而杂草则因为酶和蛋白被除草剂破坏而被杀死。方法二是转移一种酶的基因到植物中,草甘磷是一种光谱除草剂,人们在一种细菌突变中发现了抗草甘磷的基因。转
基因植物能不被杀死。方法三是针对除草剂能识别酶上面的位点这一特点,用基因突变的方法使该位点上的相应氨基酸发生突变,但这种基因突变不损坏该酶的二级结构和酶保证功能,使除草剂不能识别这个位点。自1996年以来美国研究人员一直种植一种转基因改良棉花,这种棉花中含有一种从细菌中提取对棉铃虫和苞芽虫有致命危害的基因。
抗盐碱作物一种酵母中发现了一种抗盐碱基因。现在人们已经培育出抗盐碱的大麦、番茄和某些瓜类。
抗旱作物人们发现玉米中4种抗旱基因。可望通过基因工程培育出抗旱作物。美国人声称能把仙人掌的基因转入小麦玉米大豆中。
抗寒作物我国科学家发现生活在寒温带的“美洲拟鲽”的冷水鱼能抗冻蛋白。把这种基因注入番茄的花粉管,得到转基因抗寒番茄。实验表明,这种番茄幼苗比对照品种致死温度下降2℃,所需积温减少125℃。并表现出很强的抗晚霜能力。
(三)固氮育种
有些细菌具有固定游离氮的能力,特别是生长在豆科植物根部的根瘤菌能有效地将游离氮转变可被作物直接吸收利用的氮。20世纪50年代又发现了近百种固氮微生物,有蓝藻、绿藻、细菌和真菌。这些固氮生物是通过固氮酶完成的。人们正致力于把其基因转移到其它作物上去。并分离出一些有利于硝盐吸收和利用的基因,这将大大提高肥料的吸收和利用。

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