农业生物技术的发展及趋势八十年代以后，在世界范围内掀起了一次新技术革命浪潮，生物技术就是新技术革命的主要内容之一。生物技术的发展不仅在近期内能提供新的产业，而且在解决人类社会所面临的许多重大问题方面（如人口和食物、能源和资源等等）也可发挥重要作用。世界各国都把生物技术列为本国优先发展的技术领域，我国在“863计划中明确提出：生物技术和航天技术、信息技术、激光技术、自动化技术、能源技术和新材料、海洋技术是我国八个优先发展的高新技术领域。生物技术，又称作生物工程技术是指按照人的意愿采取一定的技术手段，直接或间接地利用生物体及其机能，创造新的生物品种和新的生物制品。广义地说，古时候人们进行的酿酒、制醋、制酱，近代发展起来的抗生素发酵生产， 均可算作生物技术。但现代意义上的生物技术，则是指以分子生物学、细胞生物学、发育生物学为基础，把生物科学的最新成果与DNA重组技术、单细胞培养、细胞融合、酶的提取与纯化等具体操作技术相结合，以一定的工艺流程为社会生产出有价值的产物或进行有益的过程。 农业科学的主体在于研究生物生长发育的规律。通过与现代生物学尤其是生物技术的交融，未来农业在人工塑造新物种、构建栽培与养殖环境、开辟食品和资源利用新领域等方面，必将取得重大突破，并形成一批新的生物技术产业群，从而带来一场新的农业产业革命。邓小平同志也指出：将来农业问题的出路，最终要由生物工程技术来解决，要靠尖端技术。农业生物技术是现代农业技术的一项重要内容，它在农业生产中的作用目前已初露端倪。作为一名农村基层工作者，学习和了解农业生物技术，就能较好的掌握未来农业的发展趋势，把握住时代脉搏，从而走在时代的前列。第一节农业生物技术的主要内容现代科学技术的发展，已使生物技术渗透到农业生产的各个方面。归纳起来农业生物技术在农业生产中的应用主要有以下几个方面：一、基因工程我们知道动物、植物、微生物都具有遗传性。在繁殖时，生物把自己的遗传物质传给自己的后代，现代生物学研究表明，这种遗传物质叫做脱氧核糖核酸，简称DNA，每一个DNA上都有成千上万个基因片断，不同的基因决定了不同的生物性状。基因工程即利用工程技术的方法，把某一生物体内的有用基因分离提取出来在体外进行复制，或者用化学合成法制备出我们所需要的基因，然后把这段基因连接到受体生物的DNA上，这样受体生物就有了我们所需要的性状。如ADP-葡萄糖焦磷酸化酶是合成淀粉的关键物质，把大肠杆菌的ADP-葡萄糖焦磷酸化酶基因导入到马铃薯中， 马铃薯块茎的淀粉含量即可提高20%以上。目前农业上基因工程取得的成果主要有：转基因的抗病植物：病毒病是农业生产上的主要病害之一，每年植物病毒病给我国的粮食作物、经济作物造成的损失很大，仅烟草番茄两种作物的损失就超过亿元以上，目前还没有有效的药物来防治病毒病。利用基因工程技术把病毒的外壳蛋白基因导入到植物细胞中，已成功地获得了抗病毒的植物。在这种植物体内，病毒侵染之后的繁殖速度大大下降，从而减轻病毒病的症状，或推迟病毒病的发生时间。目前几年我国已获得的抗病毒作物种类有烟草、马铃薯、黄瓜、番茄等等，抗细菌、真菌病害的转基因植物也在积极研究之中。转基因的抗虫植物：Bt是种常用的生物农药，其重要成分是苏云金杆菌中的毒蛋白，它可以杀死害虫。当人们把这种毒蛋白的基因转移到棉花中后，棉花就可在叶子里自己合成毒蛋白，进而杀死棉铃虫，这就是人们常说的抗虫棉，它不用使用农药，省时省工，而且降低了环境污染。1998年我国的抗虫棉种植面积已超过10万亩，取得了很好的经济和社会效益。除此之外，美国孟山都公司还用相似的方法育成了抗玉米螟玉米。转基因的抗虫水稻、抗虫烟草、抗虫番茄也已培育成功，预计不久的将来这些转基因作物即可在生产中大面积运用。转基因的耐贮番茄：乙烯是一种植物激素，它可以促进植物的果实成熟，科学家们通过转基因技术，使番茄在果实中形成一种抑制乙烯合成的酶，乙烯的合成量大大降低，番茄不能正常转色软化，大幅度延长了贮存期。华中农业大学利用该项技术育成的番茄品种已通过品种审定，目前正在生产中推广。现在人们利用转基因技术育成的转基因植物可说是多种多样，如抗除草剂的水稻、大豆、棉花、烟草、油菜、番茄、马铃薯、甜菜、花椰菜，转基因的雄性不育油菜，高氨基酸含量的马铃薯，抗寒番茄等等。转基因动物：动物转基因技术目前研究最多的是转生长激素基因，人们发现，将人的生长激素基因转移到小鼠身上，小鼠会奇迹般地长大，体重可达到普通小鼠的两倍；科学家们正试图将人的生长激素基因转移到牛、羊、猪、鱼的身上，以期它们长得更快更大。药用蛋白是一类十分昂贵的药品，荷兰科学家把编码人的人乳铁蛋白基因转移到牛的身上，并从牛奶里提取出了大量的人乳铁蛋白，大大降低了该药物的生产成本，一头牛就如同一个制药厂。基因工程除直接改良动植物品种外，它对农业还有一些间接起作用的例子，如作物冻害多数是由植物体内的水分结成冰晶造成的，形成冰晶的一个先决条件就是植物表面要附有大量的冰核细菌，如丁香假单胞菌、荧光假单胞菌等，假若通过转基因技术将具有冰核基因的丁香假单胞菌和荧光假单胞菌变为冰核基因缺失株，将它们喷到作物上即可起到预防冻害的作用。二、植物组培快繁和植株脱毒我们知道无性繁殖如扦插、埋条、压条等是植物常见的一种繁殖方式，一个枝条就可长成一棵大树，实际上植物体内每一个细胞都具有该植株的全部遗传信息，用一个植物细胞即可培育成一个完整的植株。植物组织培养技术即把植物的细胞、组织、器官等在无菌条件下置入到培养基上，培养基中不仅有植物所需要的各种营养，而且含有控制植物生长分化的植物激素或生长调节剂，在适宜的环境条件下植物的一个细胞或很小的一块组织就可以长成一株幼苗。因这些幼苗多在试管里形成，人们又常常称它们为“试管苗”。培育出的幼苗还可以继续切割再次进行培养，这样一变十，十变百，就可繁殖出大量的幼苗。植物组织培养技术具有以下几条明显的优点：（一）使用的植物材料极少。往往只要少量的茎尖、叶片、茎切段或其它器官就能在试管中建立起反复增殖的系统。不仅节省了常规无性繁殖所需要的大量母本植株和因栽培与保持这些母株所需的土地和人力。而且对于珍贵稀有的植物材料还能够做到不毁坏原有的植株。（二）不受季节和气候限制，繁殖周期短、扩繁速度快。一般1-2月即可完成一个周期。每平方米培养面积一年约可生产一万到几万株苗，一个熟练工人一年约可生产数万试管苗。（三）由于是在无菌的容器内操作，在繁殖中不受病虫害的侵害，既可防止病害的传播又可以免去复杂的检疫手续，在远距离运输和国际交流中是既安全又方便。（四）对一些园林植物，组织培养的植株株形美观，如波士顿厥、非洲紫罗兰的组培植株要比常规繁殖的植株长得健壮，观赏价值较高。马铃薯、大蒜、甘薯、草莓及许多果树和花卉，由于多代营养繁殖，植株体内积累了大量的病毒，种性退化严重，表现为作物生长受到抑制，形态畸变，产量下降，品质变劣等等；而利用茎尖组织培养辅以化学或高温处理，可以较好地起到植株脱毒作用，培养出来的种苗称作脱毒苗。大蒜经组培脱毒后，蒜头可增产23.3%114.3%，蒜薹增产58.3%175.0%；用脱毒草莓苗进行生产，可提高果实产量20.7%45.5%，果实可溶性固形物含量增加5.3%15.3%。自六十年代以来，国内外植物快繁技术的发展突飞猛进，目前这项技术已完全成熟，广泛运用于花卉、果树的种苗培育，当前应用组培技术大规模繁殖的花卉有兰花、非洲菊、唐菖蒲、菊花、香石竹、火鹤花等十多个品种，我国的香蕉、柑桔、苹果、葡萄、马铃薯、甘薯、草莓无毒苗生产技术均得到大面积推广。福建省宁德县每年还将十多万株的脱毒柑桔种苗出口到国外，取得了很好的经济效益。三、植物单倍体培养对大多数高等植物来说，细胞内的染色体是成对出现的，而在花药、小孢子等生殖细胞（配子体）内，染色体的数目只有普通细胞染色体数目的一半，称作单倍体，如白菜的植株体细胞有20枚染色体，而其配子体小孢子内的染色体条数只有10枚。单倍体培养即是利用植物的花粉、花药、小孢子等单倍体细胞，通过组织培养的办法，培育出单倍体植株。进行单倍体培养在作物品种选育上，可加快纯合速度，提高选择效率。用传统办法选育常规品种，一般要经过5-7代的自交，方可育出稳定的品种；选育杂交品种,要先育出大量的自交系,自交系的选育也要有6代以上的自交，费工费时。而培育出单倍体植物后，通过化学药剂处理可以很容易地使染色体加倍，加倍之后即成了纯合的二倍体，育种时间就可大大缩短；此外依靠传统方法不论是选育定型品种还是选育自交系，均存在植株表现型和基因型不一致的问题，选择效率很低；用单倍体培养育种，植株的基因型和表现型完全一致，通过表现型即可判断出是什么基因型，大大降低了误选的频率。单倍体培养还可提高诱变育种的效率。在诱变育种中，由于基因突变的几率很低，有时发生突变的是一个隐形基因，从植株上不能直接表现出来，这就需要种植大量的植株。以单倍体植物作诱变材料，突变隐形基因就可表现出来，获得突变体的速度可大大加快，育种时间也可以缩短。单倍体培养可获得超雄植株。芦笋是一种高档蔬菜，它是雌雄异株的植物，雌株的性染色体为XX，雄株的性染色体为XY，雄株质量好、产量高，在自然条件下，雌雄株的比例为1：1，如果用花药培养的方法培育雄株花药，单倍体植株加倍后即可获得自然界不存在的超雄株（YY），超雄株和正常植株交配，得到的后代全为雄株，在生产上有很高的经济价值。单倍体培养可加速远缘杂种的稳定。远缘杂种后代会发生强烈的性状分离，一般要经很多代之后才能稳定。把杂种一代的花粉、花药进行离体培养，再对单倍体植株进行染色体人工加倍，可克服性状分离，迅速获得稳定的新类型。这种方法在小麦育种中运用十分普遍，并育出了多个小麦新品种，推广面积达到数百万亩。四、原生质体融合在传统育种技术中，进行杂交育种必须经过有性生殖过程（即精子、卵细胞结合形成合子体）。现代科技打破了这一常规，人们先把细胞外层的细胞壁去除（此时的细胞称作原生质体），将两种生物的原生质体混合放到培养基上或培养液里， 加入融合诱导剂或施加特殊的物理刺激，如高压直流电脉冲，两种生物的体细胞即可杂交，这就是原生质体融合技术，又称体细胞杂交技术。利用原生质体融合可以进行异核体杂种的培育。作物的优良性状往往受多基因控制，基因工程很难实现多基因转移，而原生质体融合为一次性多基因性状的改良提供了途径，加拿大已将烟草的体细胞杂种用于烟草品质改良中。一些作物利用有性杂交进行远缘杂交不易获得成功，体细胞杂交解决了这一问题， 它不仅可在相同的物种之间进行杂交，而且可进行不同物种间的杂交，甚至在动、植物之间进行杂交，目前马铃薯抗卷叶病及抗晚疫病等特性已通过体系胞杂交由野生种转移到载培种中。原生质体融合可获得细胞质杂种。遗传物质不仅存在于细胞核中，而且有少量遗传基因存在于细胞质内，如不少雄性不育基因、抗除草剂基因就存在于细胞质的叶绿体及线粒体上。有性杂交只能进行核遗传物质的杂交，而不能进行细胞质杂交。利用原生质体融合已成功育出了具有雄性不育特性的油菜、水稻细胞质杂种。五、胚胎移植现代畜牧业的发展,越来越多地依靠新的优良品种,但优良种畜种禽的价格十分昂贵且数量有限，传统的自然繁殖周期长、速度慢，直接影响着新品种的推广速度，近年来逐步成熟完善的胚胎移植技术较好地解决了这一难题。胚胎移植主要包括体外受精、体外胚胎培养、胚胎分割、借腹怀胎等几项技术。公畜一次可排出上亿个的精子,把种畜的精液采集冷冻起来,用人工授精的方法一头公畜每年可提供上万头母畜配种所需的冷冻精液。韩国在70年代开始推广牛冷冻精液，现在几乎100%的农户用冻精输精，受胎率为90%以上。猪的人工授精及精液冷冻保存技术也开始在生产中推广，冻精受胎率接近80%。母畜可采用超数排卵处理来加快繁殖速度；武汉畜牧兽医所利用高产奶牛超数排卵处理，一次每头可获5枚胚胎，年超数排卵处理四次，每头就可以年获胚胎20枚。如果从母