生物技術(shù)及其應(yīng)用進(jìn)展

生物技術(shù)及其應(yīng)用進(jìn)展
 

       生物技術(shù)作為21世紀(jì)*的核心，對(duì)人類解決面臨的食物、資源、健康、環(huán)境等重大問題將發(fā)揮越來越大的作用。大力發(fā)展生物技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)已成為世界各國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的戰(zhàn)略重點(diǎn)。近10多年是世界生物技術(shù)迅速發(fā)展時(shí)期，無論在基礎(chǔ)研究方面還是在應(yīng)用開發(fā)方面，都取得了令人矚目的成就，生物技術(shù)的研究成果越來越廣泛地應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥、輕工食品、海洋開發(fā)及環(huán)境保護(hù)等多個(gè)領(lǐng)域。生物技術(shù)將是21世紀(jì)的主導(dǎo)技術(shù)之一，甚至可能引發(fā)一次新的工業(yè)革命，對(duì)人類社會(huì)的生產(chǎn)、生活各方面必將產(chǎn)生全面而深刻的影響。

　　1　生物技術(shù)在農(nóng)業(yè)方面的應(yīng)用進(jìn)展

　　zui近幾年來，農(nóng)業(yè)生物技術(shù)發(fā)展之快，對(duì)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的改善和產(chǎn)量增加的作用之大，已引起世界各國(guó)政府和科學(xué)家的高度重視。農(nóng)業(yè)生物技術(shù)領(lǐng)域中研究zui活躍的是應(yīng)用轉(zhuǎn)基因技術(shù)，將目的基因?qū)雱?dòng)植物體內(nèi)，對(duì)家畜、家禽及農(nóng)作物進(jìn)行品種改良，從而獲得高產(chǎn)、、抗病蟲害的轉(zhuǎn)基因動(dòng)植物新品種，達(dá)到充分提高資源利用效率，降低生產(chǎn)成本的目的。經(jīng)過長(zhǎng)期不斷的努力，農(nóng)業(yè)生物技術(shù)已取得重大突破，表現(xiàn)在：

　　1．1 提高了農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量和品質(zhì)根據(jù)人類的需要，把特定基因?qū)胫参矬w，達(dá)到改良品質(zhì)和增加產(chǎn)量的目的。如美國(guó)每年消費(fèi)月桂酸油達(dá)3．5億美元。為了滿足市場(chǎng)需求，美國(guó)生物技術(shù)研究人員把月桂樹基因?qū)擞筒耍a(chǎn)出含月桂酸油達(dá)40％的油菜籽，大大降低了成本并增加了產(chǎn)量。康乃馨花期較短，為了延長(zhǎng)花期，澳大利亞的生物技術(shù)專家在康乃馨植株中引入一種基因，使花期延長(zhǎng)了一倍，提高了觀賞性。轉(zhuǎn)基因番茄只有5％發(fā)病，基本上不減產(chǎn)，而對(duì)照發(fā)病率為99％，減產(chǎn)30％左右。應(yīng)用植物細(xì)胞工程技術(shù)培養(yǎng)的無融合雜交稻，具有豐產(chǎn)性好、米質(zhì)優(yōu)、抗性強(qiáng)、適應(yīng)性廣等優(yōu)點(diǎn)，克服了雜交稻需要年年制種和雜種只能利用一次的缺點(diǎn)，為水稻育種開辟了新途徑。

　　1．2 抗病蟲農(nóng)作物育種農(nóng)作物病蟲害是造成農(nóng)業(yè)產(chǎn)量下降的主要因素之一。而常規(guī)的噴施農(nóng)藥，不但增加成本，而且對(duì)環(huán)境和產(chǎn)品產(chǎn)生污染。利用轉(zhuǎn)基因育種技術(shù)可以把抗病抗蟲基因?qū)胫参铮苊饣驕p少病蟲害。目前應(yīng)用zui廣的抗蟲基因是將蘇蕓金桿菌的結(jié)晶蛋白基因（Bt基因）導(dǎo)入植物。Bt基因已被轉(zhuǎn)入棉花、玉米、煙草、番茄、馬鈴薯、水稻等到多種作物，并取得了良好的效果。荷蘭一家植物生物技術(shù)公司應(yīng)用轉(zhuǎn)基因技術(shù)培育出一種抗真菌草莓新品種，減少了草莓病害，并延長(zhǎng)了草莓保鮮期，經(jīng)濟(jì)效益明顯增加。

　　1．3 轉(zhuǎn)基因動(dòng)物育種動(dòng)物基因工程研究不如植物基因工程開展得那樣普及，主要集中在改善家畜、家禽的經(jīng)濟(jì)性狀方面，現(xiàn)已取得了一些顯著的成就。已先后培育出轉(zhuǎn)基因兔、羊、豬、牛、雞等。美國(guó)伊利諾斯大學(xué)研究出一種帶牛基因的豬，這種轉(zhuǎn)基因豬生長(zhǎng)快、個(gè)體大、飼料利用率高、瘦肉多，可為養(yǎng)豬業(yè)帶來豐厚的經(jīng)濟(jì)效益。轉(zhuǎn)人體基因豬的獲得，可望能解決人體移植動(dòng)物器官的異體排斥問題。轉(zhuǎn)基因動(dòng)物育種技術(shù)的進(jìn)步，不僅可提高畜牧業(yè)的生產(chǎn)效率，還可拓展家畜的新用途，為發(fā)展益畜牧業(yè)提供技術(shù)力量。

　　2　海洋生物技術(shù)

　　海洋生物學(xué)與生物技術(shù)相結(jié)合，產(chǎn)生了海洋生物技術(shù)這一新的領(lǐng)域。海洋生物技術(shù)作為加速開發(fā)利用海洋生物資源、改良海洋生物品種、提高海產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)產(chǎn)量和質(zhì)量、獲取有特殊藥用和保健價(jià)值的生物活性物質(zhì)的新途徑，越來越受到人們的重視，許多國(guó)家已將海洋生物技術(shù)作為21世紀(jì)發(fā)展戰(zhàn)略的重要組成部分。目前，在海洋生物技術(shù)方面的主要研究工作，一是應(yīng)用基因工程和細(xì)胞工程技術(shù)，培養(yǎng)魚、蝦、貝、藻類優(yōu)良品種，大幅度提高海洋水產(chǎn)養(yǎng)殖的產(chǎn)量與質(zhì)量；二是從海洋生物中提取生理活性物質(zhì)。現(xiàn)已在上述兩方面取得了大批重要科技成果，部分成果已經(jīng)產(chǎn)業(yè)化。

　　我國(guó)在世界上研究成功海帶單倍體育種技術(shù)、紫菜體細(xì)胞育苗技術(shù)、對(duì)蝦三倍體與四倍體育苗技術(shù)、對(duì)蝦精英移植技術(shù)等。在海水魚、貝類的三倍體育苗技術(shù)和魚類性別控制技術(shù)的研究方面也取得了重大進(jìn)展。在代謝產(chǎn)物的研究與開發(fā)方面，利用海藻生產(chǎn)褐藻膠、瓊膠、卡拉膠在世界上占有重要的地位。利用甲殼素和*制成846人工皮膚、創(chuàng)傷愈合海綿、生產(chǎn)化妝品用的類透明質(zhì)酸等新產(chǎn)品。已從軟體動(dòng)物和腔腸動(dòng)物中初步篩選到抗血凝、降血壓、防治心血管病、抗病毒病和抗癌的生物活性物質(zhì)。

　　3 輕工、食品生物技術(shù)

　　輕工、食品行業(yè)是生物技術(shù)應(yīng)用的重要領(lǐng)域之一，主要體現(xiàn)在以下3個(gè)方．面：一是利用生物技術(shù)進(jìn)行農(nóng)副原料加工直接制成商品，如發(fā)酵制品、釀造等產(chǎn)品；二是以生物技術(shù)產(chǎn)品為基礎(chǔ)，進(jìn)行二次開發(fā)形成的新產(chǎn)業(yè)，如低聚糖加酶洗滌劑、高果糖漿等；三是以生物技術(shù)為手段對(duì)傳統(tǒng)工藝進(jìn)行改造，從而降低消耗、提高產(chǎn)品質(zhì)量。多年來，食品生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)的平均總產(chǎn)值占食品工業(yè)產(chǎn)值15％以上。現(xiàn)代生物技術(shù)與輕工、食品制造技術(shù)相結(jié)合，開發(fā)新一代的生物技術(shù)產(chǎn)品，為輕工、食品產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)與產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整提供成熟技術(shù)。輕工、食品生物技術(shù)重點(diǎn)開發(fā)的領(lǐng)域有：

　　3．1 高產(chǎn)菌株和耐特殊環(huán)境微生物的遺傳育種對(duì)產(chǎn)量上已占優(yōu)勢(shì)的產(chǎn)品，提高生產(chǎn)菌的發(fā)酵能力；分離篩選生物合成新資源、新材料的微生物；采用DNA重組技術(shù)構(gòu)建適應(yīng)特殊環(huán)境的新菌種。

　　3．2 新型食品添加劑的開發(fā)和應(yīng)用當(dāng)今人們要求食品更加天然、低脂低熱、低*、不用或少用化學(xué)合成的添加劑，因此，用生物法代替化學(xué)合成法開發(fā)新型保鮮劑、香料、防腐劑、天然色素以及具有免疫調(diào)節(jié)、延緩衰老、抗輻射、整腸健胃的功能性食品添加劑，具有廣闊的發(fā)展前景。

　　3．3 新酶種的開發(fā)應(yīng)用繼淀粉水解酶的品種配套和應(yīng)用開拓取得顯著成效以來，洗滌用酶制劑在上已成為一門新的產(chǎn)業(yè)。三大酶種（*、糖化酶、蛋白酶）的活力達(dá)到翻番。加酶化妝品產(chǎn)品有皮膚柔軟劑、臉部光潔劑、長(zhǎng)發(fā)劑等，品種繁多，應(yīng)用效果也很顯著。

　　4 醫(yī)藥生物技術(shù)的應(yīng)用研究新進(jìn)展

　　醫(yī)藥生物技術(shù)是生物技術(shù)研究開發(fā)的熱點(diǎn)，近10多年來，一些發(fā)達(dá)國(guó)家投放大量的人、財(cái)、物力研究和開發(fā)醫(yī)藥領(lǐng)域的生物技術(shù)，已取得新的進(jìn)展，其中基因治療技術(shù)和新型生物藥劑方面的開發(fā)應(yīng)用。

　　4．1 基由治療研究取得突破基因治療是將基因直接導(dǎo)人人體，通過控制目的基因的表達(dá)，抑制替代或補(bǔ)償缺陷基因，從而恢復(fù)受體細(xì)胞、組織或器官的生理功能，達(dá)到治療疾病的一種方法。目前，基因治療已從實(shí)驗(yàn)室研究階段進(jìn)入臨床試驗(yàn)與應(yīng)用階段，發(fā)達(dá)國(guó)家的基因治療技術(shù)可謂日新月異，有可能革新整個(gè)醫(yī)學(xué)預(yù)防和治療領(lǐng)域。原本用于治療單基因缺陷遺傳的基因治療技術(shù)，現(xiàn)已快速擴(kuò)展到治療癌癥、艾滋病、心血管病等嚴(yán)重疾病，長(zhǎng)期困擾人類的某些不治之癥，有望得到治愈。1996年醫(yī)學(xué)生物技術(shù)已在肥胖病基因治療、血液替代品開發(fā)，把人基因轉(zhuǎn)化的豬器官移植給人體等方面取得重大進(jìn)展。我國(guó)在基因治療研究方面，如血友病的基因治療，已進(jìn)入臨床試驗(yàn)，取得了明顯的治療效果。針對(duì)肝癌等惡性腫瘤的基因治療，已開展多方面的實(shí)驗(yàn)研究，為通過藥審從而進(jìn)入臨床試驗(yàn)奠定技術(shù)基礎(chǔ)。

　　4．2 生物技術(shù)藥物的開發(fā)采用DNA重組技術(shù)或其它生物技術(shù)研制的蛋白質(zhì)或核酸類藥物稱為生物技術(shù)藥物。自20世紀(jì)80年代以來，僅日、美兩國(guó)開發(fā)的生物技術(shù)新藥物就達(dá)200余種，大都是重組蛋白質(zhì)藥物和重組DNA藥物。目前，美國(guó)已有50多種生物藥物、疫苗和各種生物制劑投放市場(chǎng)，另有400多種各類生物制劑正在臨床試驗(yàn)。目前，世界范圍內(nèi)應(yīng)用zui多的生物技術(shù)藥物有：免疫干擾素（r-IFN）、治療貧血病的EPO、治療免疫抑制思者的GCSF和溶血栓藥tPA。

　　我國(guó)已在生物技術(shù)藥物研究開發(fā)方面取得了令人矚目的成就，已研制成功的有基因工程乙肝疫苗；正在研制的病毒性疫苗有新型乙肝疫苗和流行性出血熱疫苗等7種；已研制或正在研制的有基因工程干擾素、白細(xì)胞介素、心鈉素等近20種多肽藥物；應(yīng)用酶工程技術(shù)，研制出了一批相應(yīng)的診斷酶、試劑盒、酶電極以及診斷測(cè)試儀器。

　　5 生物技術(shù)在其他領(lǐng)域的應(yīng)用研究

　　隨著世界生物技術(shù)的迅速發(fā)展，生物技術(shù)除廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、海洋、食品、醫(yī)藥等領(lǐng)域外，在其他諸如環(huán)境保護(hù)、石油化工等領(lǐng)域也開展了大量的研究工作。

　　環(huán)境問題越來越受到各國(guó)政府和*的關(guān)注，生物技術(shù)在環(huán)境的治理上可發(fā)揮其不可替代的作用。美國(guó)已將環(huán)境生物技術(shù)作為21世紀(jì)生物技術(shù)6個(gè)主要研究領(lǐng)域之一。生物技術(shù)在環(huán)保方面，主要開展了有關(guān)工業(yè)污染物的微生物降解和治理研究。今后將重點(diǎn)開展：用工程微生物處理原煤脫硫的工藝，、多抗轉(zhuǎn)基因微生物農(nóng)藥的研制以及生物來源的可降解的透明膜材料等研究工作。

　　生物技術(shù)在石油工業(yè)上，主要有應(yīng)用微生物提高油田開采率，以及石油脫蠟等方面的研究。將生物技術(shù)應(yīng)用于礦冶工業(yè)，開展了生物濕法冶金（即細(xì)菌浸礦）研究。在化工領(lǐng)域，研究用酶工程技術(shù)生產(chǎn)丙烯酰胺等化工產(chǎn)品，以生物方法的常溫、常壓生產(chǎn)工藝替代高溫、高壓的化學(xué)法，這些研究成果應(yīng)用于生產(chǎn)后取得了良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

　　6 生物技術(shù)發(fā)展的展望

　　縱觀生物技術(shù)及產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，其前景是美好的。首先，在上，發(fā)展生物技術(shù)的步伐一直沒有停止過，這是由生物技術(shù)多方面的應(yīng)用價(jià)值所決定的。這種應(yīng)用價(jià)值不是一般性的，不是很快就會(huì)被別種技術(shù)所替代，它是一項(xiàng)帶有革命性的、戰(zhàn)略作用的高技術(shù)。其次，發(fā)展生物技術(shù)及產(chǎn)業(yè)得到各國(guó)政府、科技界和產(chǎn)業(yè)界的普遍重視。生物技術(shù)及產(chǎn)業(yè)是發(fā)達(dá)國(guó)家科技發(fā)展計(jì)劃重點(diǎn)支持的領(lǐng)域之一。生物技術(shù)與產(chǎn)業(yè)對(duì)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展所作的貢獻(xiàn)將會(huì)不斷增加。可以這么說，20世紀(jì)的生物技術(shù)主要還是科研階段的工作，產(chǎn)業(yè)建設(shè)尚在初創(chuàng)階段；21世紀(jì)的生物技術(shù)將進(jìn)入廣泛的大規(guī)模產(chǎn)業(yè)階段，將對(duì)人類社會(huì)做出更大貢獻(xiàn)。