現代生物技術的理論基礎及其對農業發展的影響

作者簡介：陳世祿（1965－），男，本科，副教授，13887768897@126.com。

生物技術對社會經濟、生態環境、生物文明等領域的進步影響深遠，甚至有人說“21世紀是生物學的世紀”。生物酶、基因工程等現代生物技術已被廣泛應用于下游加工技術，并對社會生產和人們的日常生活產生重要影響，推動社會發展與人類生活方式進入新次元。筆者參考由楊慧林、呂虎主編，科學出版社出版的《現代生物技術導論》（第三版）一書，詳細介紹現代生物技術的理論和研究方法等，闡述現代生物技術在農業領域的應用與價值，為現代農業發展提供新的技術支持。

全書共分為十章。緒論部分概述了現代生物技術的定義與應用。第一章介紹了基因工程與蛋白質工程，闡述基因組學、蛋白質組學等知識，并詳細介紹了DNA重組技術。第二章為動植物細胞工程技術。第三章為現代發酵工程，為實現動植物細胞的大規模培養提供了參考。第四章介紹酶工程，涉及酶的發酵、固定化及分子改造等內容。第五章介紹生物分離工程的基本技術路線、設計原則以及常用的分離純化手段等。第六章以人類疾病為例說明基因治療技術的作用，如腫瘤的基因治療。第七章介紹利用現代生物技術研制疫苗，如避孕疫苗、禽流感疫苗等。第八章詳細說明現代生物技術在醫學、化工、食品、農業等領域的應用。第九章和第十章闡述現代生物技術的安全性、對社會倫理造成的影響以及技術專利與相關法律法規。

現代生物技術也被稱為生物工程，是將生物科學與工程技術結合，對生物的分子結構進行改造從而改變或創造新的生物類型的一種技術。其研究方向涉及微生物、細胞、生物酶、蛋白質、DNA等多個方面，可實現生物大分子的重組、分離，細胞培養及生物酶發酵等目標，具有重要的科研價值。結合《現代生物技術導論》（第三版）一書，目前常見的生物技術有基因工程、蛋白質工程、細胞工程、酶發酵工程及生物分離工程等，可被廣泛應用于化工生產、醫學制藥、生態環境治理以及食品生產、農業生產等領域，其中將現代生物技術應用于農業領域具有重要意義。生物技術在農業發展中的應用與表現如下。

第一，利用生物技術培育優質、高產的農作物品種。農業發展的重要目標是提高農作物的產量與品質，提高抗病性等農藝性狀。為提高農作物產量，農學家與相關科研人員將現代生物技術引入農作物育種中，利用生物技術對農作物的不良性狀進行定向改良為我國糧食增產穩產與糧食安全提供重要保障。此外，我國還研發了轉基因玉米、棉花等農作物，經過基因工程改良的農作物在產量、品質及營養價值方面都有顯著提升。

第二，利用生物技術研發農藥、肥料等農資。農藥和肥料是農業生產中十分重要的輔助物質，現今人們常采用生物技術制作效果更好的農藥、肥料。利用細菌、真菌、病毒等微生物活體或其代謝產物研發的生物農藥可高效抑制病蟲害。如蘇云金芽孢桿菌可以毒殺鱗翅目幼蟲，木霉菌類藥劑可防治立枯病、根腐病等多種農作物病害。氮肥是多種農作物生長的關鍵肥料。近年來，我國利用基因組學等方法開展生物固氮研究。如培養固氮工程菌等，將此類細菌或真菌添加到氮肥中可以促進肥料和土壤中養分的釋放，進而促進農作物對氮素的吸收效率。我國科學家研發的糞產堿菌耐銨工程菌肥料可節約20%的肥料用量，提高水稻產量。

第三，利用生物技術解決農業廢棄物污染。農業廢棄物處理是農業生產中的一項重要工作。利用生物技術對農業廢棄物進行處理，可將其轉化為肥料，在降低污染的同時增加土壤養分含量。如生物堆肥能夠利用微生物降解技術實現有機廢棄物的資源化利用，通過自然發酵產生的酶和高溫條件降解廢棄物，降解后的有機物可作為生物肥料、燃料，功能價值突出。

總之，現代生物技術可推動我國農業發展水平進一步提高。與此同時，如何解決生物技術應用于農業引發的安全性、倫理性問題仍然是一個重要的研究方向。