分子生物学在我国农业生产中的应用及展望.doc

分子生物学在我国农业生产中的应用及展望 崔杰 摘要：从80年代初美国科学家获得第一株转基因植物到现在，短短的二十多年时间内，分子生物学在农业方面迅猛发展，日新月异，成为高新技术领域中进展最快的领域之一到目前为止，已有大量的转基因工程植物从实验室走向大田，甚至有不少转基因工程产品已成为商品，进入市场.可预计在未来的20年内，随着转基因工程植株在大田的释放及推广，农业生产及其方式在很大程度上将有较大的改变。我国农业生物工程研究也发展的很快。.目前的总体水平居亚洲之首，在世界上也是中上水平，我国农业生物工程研究也发展的很快。.作为世界上人口最多、最大的农业生产国，如何进一步发展农业生物工程研究，推广农业生物工程成果，将是我们未来的主要挑战 关键词： 分子生物学 农业生产 转基因工程 分子育种 前景展望| 1. 分子生物学在我国农业生产中的应用状况 农业与人类生存和繁衍密切相关，是立国之本。作为唯一能够通过光合作用，将日光能转变为化学能的生物性生产产业，它既是人类最古老的基础性产业，也是目前人类获得可再生能源的主要途径。资料表明，全世界90%以上的人口依赖于水稻、小麦、玉米、高粱、小米、黑麦、香蕉、蚕豆、大豆、花生、木薯、甘薯、马铃薯、椰子等15种栽培植物和牛、羊、猪、鸡、鸭等5种饲养动物。 中国是一个农业大国，在这个世纪我国人口高峰时有可能达到16亿，而人均耕地面积 却从1980年的0.101公顷减少到1995年的0.08公顷。按目前人口增长趋势和土地消耗率估计，到2010年我国人均拥有耕地将少于0.07公顷，不足世界人均耕地面积的1/3，每公顷可耕地必须养活14.3个中国人！因此，如何继续大幅度提高粮食总产量，保障全国人民的基本生活，促进国民经济的高速发展，是我国农业生产面临的一项长期而艰巨的任务。 中国科学院国情分析研究小组在第五号国情报告中指出，探索一条符合中国国情和适应世界经济一体的农业现代化和农业可持续发展的道路，是解决21世纪中国农业和粮食问题的根本出路；发展尖端技术，实行科技兴农是重点，而21世纪最重大的科技成果可能产生于生物科技领域。为此，我国科学家经过多年不懈努力，在分子生物学应用于农业方面取得了一系列令人瞩目的进展。 1．1 动物基因工程 基因工程是当前生物技术中影响最大、发展最为迅速、最具突破性的领域。基因工程的基础是DNA重组技术，它建立在对核酸结构、功能和现代化特性深化认识的基础上。基因工程包括建立基因组DNA文库和cDNA文库，基因克隆，用限制性内切酶剪切DNA和重组DNA，基因转换，基因表达检测，分子杂交，DNA测序，基因敲除和基因敲入等许多内容。另外，基因工程还延伸到基因的产物——蛋白质，研究蛋白质结构的修饰改造，以便改变其功能使之更符合人类的需要。 1．1．1 转基因动物 动物基因转移便是将外源基因转入动物，而使其表达出原来没有的某种新性状的技术，由此而得的新型动物便称为转基因动物。而外源基因可以是别种动物的，也可以是植物的，微生物或人类的，甚至是人工合成的。这基因实际上也是一段DNA分子，其上载有某种遗传性状的信息。 1984年，我国科学家朱作言等将冠以重金属螯合蛋白基因启动和调控顺序的人生长激素（GH）基因导入金鱼受精卵，培养出世界上第一批转基因金鱼。1998年2月，我国科学家又获得了可在乳汁中表达生产药用蛋白凝血因子X的转基因山羊。最近，我国已构建了含动物生长激素基因的可调控表达载体，用微注射法导入猪等动物，与对照组相比，6月龄G0代转基因猪平均日增重提高11.8%，G1 代提高14.8%，饲料转化率提高10%，瘦肉率提高2%。目前我国中科院水生生物研究所的转GH鲤鱼和中国水产科学研究院黑龙江水产所的转大马哈鱼生长激素基因鲤鱼都已完成实验研究处于中试阶段。其他转基因鱼涉及鲤、鲫、团头鲂、胡子鲶、鲮鱼、鲍等8种淡水与海洋鱼类，涉及鱼类和其他动物生长激素基因等7种。现已培育出生长加速的红鲤、镜鲤、普通鲫鱼、银鲫和白鲫等转基因鱼数万尾。 1．1．2 动物生物育种 我国饲养的家畜和家禽数量巨大，但畜牧业生产效率低下，我国集约化猪饲料转化率仅为4.5:1。比发达国家低50%左右。迫切需要培育高饲料利用率，高产优质的家畜、家禽新品种。要利用分子标记、细胞工程和转基因等生物技术，提高现有家畜、家禽品种生产水平，缩短生长周期，改善产品质量。结合基因工程疫苗的研制，控制动物疫病，降低死亡率。要用生物技术方法提高植物性饲料中赖氨酸、蛋氨酸含量，提高饲料转化率。 1．1．3 动物胚胎工程技术 利用胚胎工程技术可以提高良种