生物技术及农业的可持续发展.pdf

生物技术与农业的可持续发展 尚丽红，米洋，牟德梅，周俊，汪磊，石磊，米文雯 甘肃农业大学动物科学技术学院， 甘肃兰州 （730000 ） E-mail ：mayi 161116@163.com 摘 要：根据国内外近期发表的文献,阐述了生物技术在提高作物产量、改善作物品质、保 存创新物种、减少环境污染及开发利用环境资源方面为农业的可持续发展做出贡献。并讨论 了生物技术的进一步研究发展方向以及生物技术的安全性问题,以为农业的可持续发展做出 更多的贡献。 关键词：生物技术;农业;可持续;发展 随着人类对生存环境的开发和利用,人类也给生存环境带来了严重的灾难。造成了环境 污染、物种减少、生态失衡、资源枯竭等现象,因此可持续发展是人类所面临的严峻问题, 已 经引起了世界各国人民的关注。生物技术作为一种新生的事物,它在减少环境污染、保存创 新物种、提高农作物产量、改善品质、开发利用环境资源等方面为农业的可持续发展做出了 贡献。 早在100 多年前,恩格斯曾说,“不要陶醉于我们对自然界的征服,每一次征服自然界时, 自 然界都抱复了我们。” 的确,当人类利用现代化工业设备征服自然的时候,也给自然界带来更 大、更深层次的失衡;环境污染、动植物种类减少、生态平衡被破坏、资源枯竭等等。面对 严峻、复杂和急迫的环境问题,1980 年[1], 由世界自然保护同盟(UCN)、世界野生生物基金会 (WWF)和联合国环境规划署(UNEP)合编的《世界自然保护大钢》第一次对可持续发展 (Sustainabledevelopment)进行了宣传。其原则是即满足于当代人又不损害后代人需求的发展。 它必须具有四个方面的目标特征:1)生产的可持续性,即农业的高产出水平的长期维持。主要 是着眼于当代和未来人类食物的可持续性,没有足够的食物产出作为人类生存乃至发展的安 全保障,便没有农业的可持续发展,甚至没有整个世界的可持续发展。2)生态的可持续性,即对 农业自然资源的持续利用和农业生态环境的良好维护。3)经济的可持续性。4)社会的可持续 性。从这四个目标特性中可以看出,农业对整个人类的可持续发展的重要性。可持续农业作 为一种新的农业理论在世界各国倍受关注,中国作为一个农业大国, 以占世界7% 的耕地面积 养活占世界21% 的人口,任务更为艰巨[2,3] 。高新技术是当代推动生产力发展最具生命力的活 跃因素,当前农业领域的高新技术主要是生物技术,用以解决食物和农业发展中的高难度问 题。以基因工程、细胞工程、发酵工程、酶工程为代表的生物技术领域正在迅速发展, 目标 是增加农产品产量、改进品质、充分利用生物遗传的潜力改变类型、合理利用资源、保持生 态环境、有效利用水资源及合理种植、养殖等,这些均为农业的可持续发展提供了切实的希 [4-7] 望 。 1 生物技术可以提高作物产量、改善作物品质 生物技术可以提高作物产量、改善作物品质,为人类生存提供基本保证作物产量的提高 最为根本的就是光合作用效率的提高,现已可隆出了许多参与光合作用的基因,并分析了光对 基因表达的调控作用。植物基因工程研究的主要内容是Rubisco酶, 以增强该酶对CO2 的亲和, 降低光呼吸这一竞争反应。将不同植物的Rubisco导入到植物细胞,形成杂合亚基酶分子或诱 导点突变,修饰酶活性,增加对CO2 的亲和力,使基因在叶片中高效表达来提高光合生产力,努 -1- 力培育出具有C4 植物1.50 倍以上光合性能的作物。同时还研究生物固氮的分子生物学机理, 使禾本科作物具有固氮能力[8] 。目前利用生物技术进行植物营养品质的改良主要涉及到三个 方面:即蛋白质、油脂类和淀粉。 1.1 蛋白质和氨基酸 通过基因转移可以提高植物产品器官中蛋白质或必需氨基酸的含量或改进加工品质。在 马铃薯块茎中,蛋白质含量较低(2%),且氨基酸组成不平衡,必需氨基酸(EAA)缺乏。Jaynes 的 试验小组(1985)首先设计出人工合成编码必需氨基酸(HEAAE) 的一段DNA 导入马铃薯之后, 必需氨基酸含量达80%。 1.2 油脂类