生物技术的应用和发展前景
伴随着生命科学的新突破,现代生物技术已经广泛地应用于工业、农牧业、医药、环保等众多领域,产生了巨大的经济和社会效益。
(一)生物技术的应用
1、生物技术在工业方面的应用
食品方面
首先,生物技术被用来提高生产效率,从而提高食品产量。
其次,生物技术可以提高食品质量。例如,以淀粉为原料采用固定化酶(或含酶菌体)生产高果糖浆来代替蔗糖,这是食糖工业的一场革命。
第三,生物技术还用于开拓食品种类。利用生物技术生产单细胞蛋白为解决蛋白质缺乏问题提供了一条可行之路。目前,全世界单细胞蛋白的产量已经超过3000万吨,质量也有了重大突破,从主要用作饲料发展到走上人们的餐桌。
材料方面
通过生物技术构建新型生物材料,是现代新材料发展的重要途径之一。
首先,生物技术使一些废弃的生物材料变废为宝。例如,利用生物技术可以从虾、蟹等甲壳类动物的甲壳中获取甲壳素。甲壳素是制造手术缝合线的极好材料,它柔软,可加速伤口愈合,还可被人体吸收而免于拆线。
其次,生物技术为大规模生产一些稀缺生物材料提供了可能。例如,蜘蛛丝是一种特殊的蛋白质,其强度大,可塑性高,可用于生产防弹背心、降落伞等用品。利用生物技术可以生产蛛丝蛋白,得到与蜘蛛丝媲美的纤维。
第三,利用生物技术可开发出新的材料类型。例如,一些微生物能产出可降解的生物塑料,避免了“白色污染”。
能源方面
生物技术一方面能提高不可再生能源的开采率,另一方面能开发更多可再生能源。
首先,生物技术提高了石油开采的效率。
其次,生物技术为新能源的利用开辟了道路。
1、 生物技术在农业方面的应用
现代生物技术越来越多地运用于农业中,使农业经济达到高产、高质、高效的目的。
农作物和花卉生产
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。
畜禽生产利用生物技术以获得高产优质的畜禽产品和提高畜禽的抗病能力。首先,生物技术不仅能加快畜禽的繁殖和生长速度,而且能改良畜禽的品质,提供优质的肉、奶、蛋产品。其次,生物技术可以培育抗病的畜禽品种,减少饲养业的风险。如利用转基因的方法,培育抗病动物,可以大大减少牲畜瘟疫的发生,保证牲畜健康,也保证人类健康。农业新领域基因工程不仅提高了农牧产品的产量和质量。利用转基因植物生产疫苗是目前的一个研究热点。科研人员希望能用食用植物表达疫苗,人们通过食用这些转基因植物就能达到接种疫苗的目的。目前已经在转基因烟草中表达出了乙型肝炎疫苗。利用转基因动物生产药用蛋白同样是目前的研究热点。科学家已经培育出多种转基因动物,它们的乳腺能特异性地表达外源目的基因,因此从它们产的奶中能获得所需的蛋白质药物,由于这种转基因牛或羊吃的是草,挤出的奶中含有珍贵的药用蛋白,生产成本低,可以获得巨额的经济效益。
2、 生物技术在医药方面的应用目前,医药卫生领域是现代生物技术应用得最广泛、成绩最显著、发展最迅速、潜力也最大的一个领域。疾病预防利用疫苗对人体进行主动免疫是预防传染性疾病的最有效手段之一。注射或口服疫苗可以激活体内的免疫系统,产生专门针对病原体的特异性抗体。20世纪70年代以后,人们开始利用基因工程技术来生产疫苗。基因工程疫苗是将病原体的某种蛋白基因重组到细菌或真核细胞内,利用细菌或真核细胞来大量生产病原体的蛋白,把这种蛋白作为疫苗。例如用基因工程制造乙肝疫苗用于乙型肝炎的预防。我国目前生产的基因工程乙肝疫苗,主要采用酵母表达系统产生疫苗。
转基因水稻安全性引发争论
2009年11月27日,农业部批准了两种转基因水稻、一种转基因玉米的安全证书,获得两个转基因水稻安全证书的是华中农业大学张启发教授及其同事。这是中国首次为转基因水稻颁发安全证书。
安全证书是转基因作物品种上市之前最难的一个关口,这意味着该品种的生产性试验结束并获得农业主管部门认可,技术方面的障碍基本扫除,接下来就可以申请生产许可证了。
作为全球最大的水稻生产和消费国,中国即将打开转基因水稻商业化种植的“闸门”,但这也引起了担忧。
中国科学院植物研究所研究员蒋高明介绍,转基因水稻是在水稻中引入抗虫基因,使得水稻能分泌一种BT毒蛋白物质,虫子食用后会被毒死,因而能够产生防虫效果。“但水稻是人类的主粮,昆虫无法下口,人类长期食用难道就没有害处吗?”蒋高明质疑。
近年来,转基因食品的安全性引起很大的争议。2007年,法国科学家证实,世界最大的种子公司美国孟山都公司出产的一种转基因玉米对人体肝脏和肾脏具有毒性。2008年,美国科学家也证实了长时间喂食转基因玉米的小白鼠免疫系统会受到损害,该研究成果发表在同年《农业与食品化学》杂志上。2009年12月22日,法国生物技术委员会最终宣布,转基因玉米“弊大于利”。
蒋高明认为,转基因至少存在三方面的不确定性:一是转基因对生命结构改变后的连锁反应不确定;二是转基因导致食物链“潜在风险”不确定;三是转基因污染、增殖、扩散及其清除途径不确定。
“在这种背景下,我们带头将转基因引入13亿人的主食,害莫大焉!转基因生物一旦出了问题,根本无法控制。”他说。
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