现代生物技术的理论基础及其对农业发展的影响

作者简介：陈世禄（1965－），男，本科，副教授，13887768897@126.com。

生物技术对社会经济、生态环境、生物文明等领域的进步影响深远，甚至有人说“21世纪是生物学的世纪”。生物酶、基因工程等现代生物技术已被广泛应用于下游加工技术，并对社会生产和人们的日常生活产生重要影响，推动社会发展与人类生活方式进入新次元。笔者参考由杨慧林、吕虎主编，科学出版社出版的《现代生物技术导论》（第三版）一书，详细介绍现代生物技术的理论和研究方法等，阐述现代生物技术在农业领域的应用与价值，为现代农业发展提供新的技术支持。

全书共分为十章。绪论部分概述了现代生物技术的定义与应用。第一章介绍了基因工程与蛋白质工程，阐述基因组学、蛋白质组学等知识，并详细介绍了DNA重组技术。第二章为动植物细胞工程技术。第三章为现代发酵工程，为实现动植物细胞的大规模培养提供了参考。第四章介绍酶工程，涉及酶的发酵、固定化及分子改造等内容。第五章介绍生物分离工程的基本技术路线、设计原则以及常用的分离纯化手段等。第六章以人类疾病为例说明基因治疗技术的作用，如肿瘤的基因治疗。第七章介绍利用现代生物技术研制疫苗，如避孕疫苗、禽流感疫苗等。第八章详细说明现代生物技术在医学、化工、食品、农业等领域的应用。第九章和第十章阐述现代生物技术的安全性、对社会伦理造成的影响以及技术专利与相关法律法规。

现代生物技术也被称为生物工程，是将生物科学与工程技术结合，对生物的分子结构进行改造从而改变或创造新的生物类型的一种技术。其研究方向涉及微生物、细胞、生物酶、蛋白质、DNA等多个方面，可实现生物大分子的重组、分离，细胞培养及生物酶发酵等目标，具有重要的科研价值。结合《现代生物技术导论》（第三版）一书，目前常见的生物技术有基因工程、蛋白质工程、细胞工程、酶发酵工程及生物分离工程等，可被广泛应用于化工生产、医学制药、生态环境治理以及食品生产、农业生产等领域，其中将现代生物技术应用于农业领域具有重要意义。生物技术在农业发展中的应用与表现如下。

第一，利用生物技术培育优质、高产的农作物品种。农业发展的重要目标是提高农作物的产量与品质，提高抗病性等农艺性状。为提高农作物产量，农学家与相关科研人员将现代生物技术引入农作物育种中，利用生物技术对农作物的不良性状进行定向改良为我国粮食增产稳产与粮食安全提供重要保障。此外，我国还研发了转基因玉米、棉花等农作物，经过基因工程改良的农作物在产量、品质及营养价值方面都有显著提升。

第二，利用生物技术研发农药、肥料等农资。农药和肥料是农业生产中十分重要的辅助物质，现今人们常采用生物技术制作效果更好的农药、肥料。利用细菌、真菌、病毒等微生物活体或其代谢产物研发的生物农药可高效抑制病虫害。如苏云金芽孢杆菌可以毒杀鳞翅目幼虫，木霉菌类药剂可防治立枯病、根腐病等多种农作物病害。氮肥是多种农作物生长的关键肥料。近年来，我国利用基因组学等方法开展生物固氮研究。如培养固氮工程菌等，将此类细菌或真菌添加到氮肥中可以促进肥料和土壤中养分的释放，进而促进农作物对氮素的吸收效率。我国科学家研发的粪产碱菌耐铵工程菌肥料可节约20%的肥料用量，提高水稻产量。

第三，利用生物技术解决农业废弃物污染。农业废弃物处理是农业生产中的一项重要工作。利用生物技术对农业废弃物进行处理，可将其转化为肥料，在降低污染的同时增加土壤养分含量。如生物堆肥能够利用微生物降解技术实现有机废弃物的资源化利用，通过自然发酵产生的酶和高温条件降解废弃物，降解后的有机物可作为生物肥料、燃料，功能价值突出。

总之，现代生物技术可推动我国农业发展水平进一步提高。与此同时，如何解决生物技术应用于农业引发的安全性、伦理性问题仍然是一个重要的研究方向。