1運(yùn)用生物技術(shù)將植物及其廢棄物轉(zhuǎn)化為能源

世界能源統(tǒng)計(jì)資料說(shuō)明：植物是一種能源巨大而且可恢復(fù)性能源，在地球上，每年綠色生物量的增加約為1070億t，其中800億t分布在森林中，180億t分布在草原及荒原上，90億t分布在田野、沼澤及荒漠中，他們所擁有的能量值為1.75×1021J，相當(dāng)于400億t石油。據(jù)專家估計(jì)，現(xiàn)在地球上植物生物總儲(chǔ)存量為18000多億t，相當(dāng)于6400億t石油，這是一項(xiàng)巨大的可進(jìn)一步開發(fā)的能源資源?，F(xiàn)在正在研究開發(fā)并已取得初步成效的基因工程成果是將真菌淀粉生產(chǎn)酒精，即進(jìn)一步法生產(chǎn)酒精；將木質(zhì)素解聚酶基因和纖維素酶基因克隆移到酵母內(nèi)，使之可直接利用稻草、草皮等做原料生產(chǎn)酒精作為替代能源。在英國(guó)每年就有600萬(wàn)t秸稈，研究人員利用遺傳工程細(xì)菌“嗜熱脂肪芽孢桿菌”分解半纖維素（這是一種酵母不能分解的糖），已將30％的纖維物質(zhì)轉(zhuǎn)化成乙醇。專家們?cè)谠u(píng)審這些研究成果時(shí)指出，不可小看這一點(diǎn)點(diǎn)能源開發(fā)研究進(jìn)展，其意義是深遠(yuǎn)的，因?yàn)樯镔|(zhì)現(xiàn)存量是巨大的，他們特別談到，隨著生物技術(shù)的不斷完善，常見的植物廢棄物轉(zhuǎn)化成能源的效率必然會(huì)進(jìn)一步提高，其開發(fā)潛力是巨大的，包括小麥、玉米、甜菜等秸稈以及稻殼等植物廢棄物（垃圾）都可以轉(zhuǎn)化成能源。

2運(yùn)用生物技術(shù)培育高能源作物

光合作用機(jī)制的揭示是分子生物學(xué)取得的新成果，研究表明，綠色植物利用太陽(yáng)能把吸收的水和CO2同化為碳水化合物，把太陽(yáng)能轉(zhuǎn)變成能夠儲(chǔ)存的化學(xué)能。一般植物把太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能的效率很低，平均值約為0.1％。而根據(jù)分子生物學(xué)研究的結(jié)果，轉(zhuǎn)換率可達(dá)5.2％，這個(gè)看似小小的數(shù)字差卻預(yù)示著光合轉(zhuǎn)化太陽(yáng)能的巨大潛力。培育轉(zhuǎn)化能力強(qiáng)的作物必須以光合機(jī)制的研究為基礎(chǔ)。植物生理學(xué)研究表明植物在弱光和中度光照條件下太陽(yáng)能的轉(zhuǎn)化率較高，強(qiáng)光下轉(zhuǎn)化效率較低。其作用機(jī)制是強(qiáng)光下不能發(fā)揮最大轉(zhuǎn)化效率的原因是光量子捕獲系統(tǒng)（葉綠素和光合系統(tǒng)Ⅰ、Ⅱ）與光合電子傳遞系統(tǒng)之間能力的不平衡。根據(jù)揭示的這一機(jī)理，在適當(dāng)時(shí)機(jī)增加酶的活性，或減少前葉綠素的量就能調(diào)整系統(tǒng)的不平衡性，提高強(qiáng)光下的光合效率。生命科學(xué)的酶工程學(xué)者正在為此進(jìn)行探索并已取得了重要進(jìn)展。研究表明，C4植物（如玉米、甘蔗、高粱等作物）的光合能力高于C3植物（如小麥、水稻、大豆、棉花等作物），玉米等C4作物在CO2濃度極低時(shí)也能進(jìn)行光合作用。因此，利用現(xiàn)代生物技術(shù)的細(xì)胞工程、酶工程、基因工程來(lái)吸收C4植物的優(yōu)良生物特性培育高效的能量作物，并給小麥、水稻等C3作物增加新的固氮機(jī)能，將會(huì)極大地提高植物轉(zhuǎn)換太陽(yáng)能的效率，為獲取更多的新能源奠定物質(zhì)基礎(chǔ)。

3利用基因工程改良微生物

以催化H2的釋放氫氣是效率高且無(wú)毒無(wú)害的燃料。氫氣在燃燒過程中會(huì)釋放出能量，而形成的廢物只有水，不會(huì)造成任何環(huán)境污染，因而被普遍認(rèn)為是理想的清潔能源資源。目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)許多能代謝分子態(tài)氫的細(xì)菌和藻類。還從分子水平上找到了與能代謝分子態(tài)氫有直接關(guān)系的酶，這就是氫化酶（綠藻）、固化酶（藍(lán)藻和光合細(xì)菌），他們均能催化氫氣的釋放。生物的這種作用機(jī)制，是由其結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)決定的，這就是功能基因。當(dāng)今世界基因組測(cè)序工作的國(guó)際科技界的公關(guān)行動(dòng)，對(duì)功能基因的快速開發(fā)創(chuàng)造了極好的條件。研究者認(rèn)為，生物體的生理特性（如產(chǎn)氫化酶的綠藻、能產(chǎn)固定酶的藍(lán)藻和光合細(xì)菌）必然會(huì)有其功能基因存在起支配作用。一旦我們找到了這種功能基因并成功分離出，再利用當(dāng)代已相當(dāng)成熟的基因重組技術(shù)就可以大批量培育能生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)能源氫的新物種，這個(gè)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)是相當(dāng)誘人的，而且是可以實(shí)現(xiàn)的。正是基于這種指導(dǎo)思想，生命科學(xué)工作者借助于當(dāng)代新開發(fā)出的高新技術(shù)———基因工程，利用微生物來(lái)完成水的分解反應(yīng)。這些在水中生長(zhǎng)的微生物在光照條件下，會(huì)不斷地實(shí)施水的分解過程產(chǎn)生氫氣，然后用容器將氫氣收集起來(lái)，供作能源。近幾十年來(lái)人們已經(jīng)查明有16種綠藻和3種紅藻有生產(chǎn)氫氣的能力。還發(fā)現(xiàn)有4種類型的細(xì)菌具有生產(chǎn)氫氣的能力。藻類產(chǎn)氫氣的機(jī)制主要是通過自身產(chǎn)生的脫氫酶，利用大自然豐富的水源和無(wú)償?shù)奶?yáng)能來(lái)生產(chǎn)的。4種類型細(xì)菌產(chǎn)氫有以下幾種機(jī)制：一是依靠發(fā)酵過程生長(zhǎng)的嚴(yán)格厭氧細(xì)菌；二是能在通氣條件下發(fā)酵和呼吸的兼性厭氧細(xì)菌；三是能進(jìn)行厭氧呼吸的嚴(yán)格厭氧細(xì)菌；四是光合細(xì)菌。前3種都能夠利用有機(jī)物，從而獲得生命活動(dòng)所需要的能量，他們均屬于“化能厭氧菌”。光合細(xì)菌則是利用太陽(yáng)能提供的能量，被稱為“自養(yǎng)細(xì)菌”。近年來(lái)，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了30種化能異養(yǎng)菌可以發(fā)酵糖類、醇類、有機(jī)酸等產(chǎn)生氫氣。在光合細(xì)菌中已發(fā)現(xiàn)13種紫色硫細(xì)菌和紫色非硫細(xì)菌能生產(chǎn)氫氣。專家在評(píng)審能產(chǎn)氫機(jī)制被揭示的研究成果時(shí)指出，產(chǎn)氫機(jī)制的揭示，可以此為依據(jù)，發(fā)現(xiàn)并分離出功能基因，再以基因重組技術(shù)改良微生物，以大幅度地提高微生物生產(chǎn)氫氣的能力，氫氣生產(chǎn)原料是水，未來(lái)，當(dāng)水運(yùn)用生物工程技術(shù)變成燃料時(shí)，能源危機(jī)將不存在。

1生物技術(shù)在農(nóng)業(yè)種植中的運(yùn)用

1．1轉(zhuǎn)基因技術(shù)

轉(zhuǎn)基因技術(shù)是對(duì)基因進(jìn)行改造和重新組合，然后再導(dǎo)入到生物體內(nèi)，其核心技術(shù)是提取目的基因。在當(dāng)前農(nóng)業(yè)種植領(lǐng)域，轉(zhuǎn)基因技術(shù)是運(yùn)用得最為廣泛的一種生物技術(shù)，對(duì)農(nóng)業(yè)種植具有重要的作用，它能夠?qū)⒛骋蛔魑锏膬?yōu)良基因轉(zhuǎn)移到另一種作物當(dāng)中，進(jìn)而提高農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量。當(dāng)前，在農(nóng)業(yè)種植領(lǐng)域，經(jīng)常被提取使用的植物目的基因有蘇云金桿菌抗蟲基因、種子貯藏蛋白基因、植物抗病基因等。這些基因具有良好的性能，通過提取使用，更好的促進(jìn)農(nóng)作物的生長(zhǎng)，提高產(chǎn)量和產(chǎn)品質(zhì)量。總之，在農(nóng)業(yè)種植領(lǐng)域，通過利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)，能夠能夠改良農(nóng)作物的品種，提高農(nóng)作物的產(chǎn)品質(zhì)量，取得良好的經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益。伴隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和科研工作的不斷深入，轉(zhuǎn)基因技術(shù)也會(huì)取得新的發(fā)展，在農(nóng)業(yè)種植的應(yīng)用范圍也必將擴(kuò)大，將在農(nóng)業(yè)種植中發(fā)揮更大的作用。調(diào)查顯示，目前轉(zhuǎn)基因類植物的種植面積在不斷的擴(kuò)大，有調(diào)查研究指出，目前在全球所有的農(nóng)業(yè)種植當(dāng)中，采用轉(zhuǎn)基因技術(shù)的種植面積已經(jīng)達(dá)到了全球耕地面積的16%，并且種植面積呈進(jìn)一步擴(kuò)大趨勢(shì)。此外，在農(nóng)業(yè)種植領(lǐng)域，還有一項(xiàng)技術(shù)值得提及的，那就是雜交育種技術(shù)。該技術(shù)是一項(xiàng)極為常見的生物種植技術(shù)，與轉(zhuǎn)基因技術(shù)相比而言，其操作更為簡(jiǎn)單，并且該技術(shù)的推廣也更早，在農(nóng)業(yè)種植實(shí)踐中已經(jīng)取得良好的效果。目前，在農(nóng)業(yè)種植中雜交技術(shù)已經(jīng)取得了豐富的經(jīng)驗(yàn)，相信隨著研究的深入和技術(shù)的進(jìn)步，該技術(shù)會(huì)取得更大的進(jìn)展，會(huì)在農(nóng)業(yè)種植當(dāng)中發(fā)揮更大的作用。

1．2組織培養(yǎng)技術(shù)

組織培養(yǎng)技術(shù)的運(yùn)用，主要是建立在細(xì)胞全能性的基礎(chǔ)上，通過人工誘導(dǎo)的方式，使植物組織在無(wú)菌狀態(tài)下能夠良好發(fā)育，最終發(fā)育成為完整的植株。在農(nóng)業(yè)種植中，通過利用組織培養(yǎng)技術(shù)，具有以下幾個(gè)方面的顯著特點(diǎn)，它不僅能夠使得植物繁殖的速度加快，還能夠在有限的時(shí)間內(nèi)，培育出更多的優(yōu)良植物品種。還能夠有效的防止病毒對(duì)作物幼苗的侵害，保證種苗無(wú)病毒，進(jìn)而有利于推廣良種經(jīng)濟(jì)作物的種植。所以，今后在農(nóng)業(yè)種植中值得進(jìn)一步推廣和運(yùn)用，為了達(dá)到更好的運(yùn)用效果，在農(nóng)業(yè)種植的時(shí)候，需要注意以下幾個(gè)問題：在植物組織培育中，要保證適宜的溫度、光照、溫度等條件，培養(yǎng)基組成、PH值、滲透壓等化學(xué)條件也應(yīng)該滿足條件，為組織培養(yǎng)創(chuàng)造良好的條件，另外，在進(jìn)行初代培養(yǎng)外植體的時(shí)候，要做好褐變處理工作。有時(shí)候外植體接種后，表面會(huì)出現(xiàn)褐變現(xiàn)象，這種現(xiàn)象的出現(xiàn)會(huì)影響整個(gè)外植體的培養(yǎng)，因此，必須做好處理工作，保證組織培養(yǎng)的質(zhì)量。

1．3生物農(nóng)藥的制作

摘要：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)于食品的質(zhì)量和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)量要求越來(lái)越高，農(nóng)業(yè)種植中開始運(yùn)用到更多先進(jìn)的技術(shù)。我國(guó)是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，農(nóng)業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中所占的比重很大，農(nóng)業(yè)的發(fā)展對(duì)于國(guó)家和社會(huì)的進(jìn)步起著不容忽視的作用。因此，農(nóng)業(yè)種植技術(shù)水平的提高是目前我國(guó)的首要任務(wù)，也是最受國(guó)家和人民關(guān)注的問題之一。本文主要分析了當(dāng)前我國(guó)農(nóng)業(yè)種植中生物技術(shù)的運(yùn)用現(xiàn)狀、意義及生物技術(shù)的推廣。

關(guān)鍵詞：農(nóng)業(yè)種植；生物技術(shù)；推廣

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，生物技術(shù)越來(lái)越多地應(yīng)用于農(nóng)業(yè)種植，成為我國(guó)重點(diǎn)研究的對(duì)象。我國(guó)的人口眾多，但耕地面積相對(duì)較少，要滿足社會(huì)和人們生活的需求，首先要提高土地的利用率，提高農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量。近年來(lái)，隨著農(nóng)藥、工業(yè)化肥的大量使用，對(duì)農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)帶來(lái)較大的安全隱患，而生物技術(shù)的發(fā)展可以有效地解決這一問題，對(duì)農(nóng)業(yè)的發(fā)展也起著很重要的作用。因此，大力發(fā)展生物技術(shù)，使其廣泛地運(yùn)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)之中，能夠大大促進(jìn)我國(guó)農(nóng)業(yè)的發(fā)展。

1農(nóng)業(yè)種植中生物技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

首先，生物技術(shù)在農(nóng)業(yè)種植中的推廣和應(yīng)用是有很大成效的?？萍嫉陌l(fā)展為農(nóng)業(yè)生物技術(shù)的推廣應(yīng)用注入了新的活力，推動(dòng)了生物技術(shù)的進(jìn)一步完善和成熟。我國(guó)地域面積遼闊，農(nóng)業(yè)種植有廣闊的發(fā)展空間，隨著國(guó)家對(duì)“三農(nóng)”建設(shè)支持力度的加大，生物技術(shù)有了更大范圍的推廣實(shí)施。目前，我國(guó)的糧食產(chǎn)量逐漸增加，種植品種不斷優(yōu)化，農(nóng)作物的產(chǎn)量和質(zhì)量都有了質(zhì)的飛躍，提高了我國(guó)農(nóng)產(chǎn)品在國(guó)際市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)力。其次，我國(guó)的生物技術(shù)相對(duì)于發(fā)達(dá)國(guó)家來(lái)說(shuō)還存在著一定的差距。我國(guó)的生物技術(shù)起步比較晚，雖然在國(guó)家政策的支持下，在興起的短時(shí)間內(nèi)就已經(jīng)取得了十分不錯(cuò)的成就，而且在一些關(guān)鍵技術(shù)上還取得了突破性進(jìn)展，甚至達(dá)到了世界領(lǐng)先水平。

2我國(guó)農(nóng)業(yè)種植中生物技術(shù)運(yùn)用的重要性

摘要：生物技術(shù)作為一種新興技術(shù)，它的出現(xiàn)在方便人類生產(chǎn)生活的同時(shí)，也隱藏著對(duì)生物，生態(tài)環(huán)境的威脅。隨著生物技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用，生物技術(shù)的負(fù)面影響也日益顯露出來(lái)。而我們?nèi)绾稳￠L(zhǎng)避短，趨利避害就顯得尤為重要。本文首先介紹了生物技術(shù)的基本概況，接下來(lái)介紹分析了生物技術(shù)在研發(fā)和應(yīng)用階段存在的一些負(fù)面影響，例如轉(zhuǎn)基因技術(shù)的潛在威脅、克隆技術(shù)的負(fù)面效應(yīng)、基因武器的嚴(yán)重危害等問題。最后，作者提出運(yùn)用道德倫理、法律和社會(huì)公眾監(jiān)督的手段來(lái)應(yīng)對(duì)其負(fù)面影響。從而使生物技術(shù)更好地造福人類社會(huì)和生態(tài)環(huán)境。

關(guān)鍵詞：生物技術(shù)；負(fù)面影響；解決對(duì)策

一、生物技術(shù)概述

生物技術(shù)，通常又被稱為生物工程，是指人們以現(xiàn)代生命科學(xué)為基礎(chǔ)，結(jié)合先進(jìn)的工程技術(shù)手段和其他基礎(chǔ)學(xué)科的科學(xué)原理，按照預(yù)先的設(shè)計(jì)改造生物體或加工生物原料，為人們生產(chǎn)出所需的產(chǎn)品或達(dá)到某種目的。在這里所謂的先進(jìn)的工程技術(shù)手段主要是指基因工程、細(xì)胞工程、酶工程、發(fā)酵工程以及蛋自質(zhì)工程五大方面。自20世紀(jì)后半葉以來(lái)，生物技術(shù)發(fā)展迅猛，生物技術(shù)的深入廣泛應(yīng)用不僅在一定程度上改變了人們的日常生活，它不僅提高了人們的生活質(zhì)量，也改善了人們生命的質(zhì)量，更是人類在認(rèn)識(shí)生命本質(zhì)的問題上取得了更高的成就，給人類新的福音，然而，任何事物都不能片面的看待，它都具有兩面性，生物技術(shù)在造福人類生活的同時(shí)，也帶來(lái)了大量破壞生態(tài)系統(tǒng)和沖擊現(xiàn)有社會(huì)秩序的棘手問題。

二、生物技術(shù)帶來(lái)的負(fù)面影響

任何一項(xiàng)科學(xué)技術(shù)都有其兩面性，在給人類帶來(lái)福祉的同時(shí)也伴隨著一些問題，這些問題的出現(xiàn)有些是隱性的，有些是顯性的，有些是目前無(wú)法解決的，有些則是可以控制的。生物技術(shù)也是如此。它為解決食品短缺、資源和能源匾乏、環(huán)境污染、人類的生存與健康、等重大問題帶來(lái)了新的希望。與此同時(shí)，在生物技術(shù)的應(yīng)用中也帶來(lái)了危害生態(tài)環(huán)境，人體健康等一系列問題。

1生物技術(shù)與疾病治療

目前現(xiàn)代生物技術(shù)已經(jīng)與臨床醫(yī)學(xué)等學(xué)科交叉融合，對(duì)人類重大疾病，如腫瘤、心腦血管疾病、感染性疾病、自身免疫性疾病等的治療發(fā)揮了重要作用。生物技術(shù)在疾病治療方面的應(yīng)用非常廣泛，主要包括針對(duì)重大疾病的生物技術(shù)藥物、基因治療、免疫治療、干細(xì)胞及組織工程治療等。例如，利用基因治療技術(shù)可以將目的基因重建后靶向?qū)塍w內(nèi)細(xì)胞，使其置換病原基因或使其在病變部位進(jìn)行可控的表達(dá)，從而恢復(fù)基因的生物學(xué)功能或使病變組織恢復(fù)正常，達(dá)到治療的目的[3]。器官移植是生物技術(shù)應(yīng)用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的另一個(gè)重要方面[2]。目前供移植用的組織器官非常短缺，而人造器官可以很好的解決這一問題。

2生物技術(shù)與制藥

生物技術(shù)制藥主要包括兩方面內(nèi)容，即利用生物技術(shù)制備藥物和從天然生物材料中提取藥物。隨著化學(xué)制藥研發(fā)遇到瓶頸和生物科技的迅猛發(fā)展，生物制藥已成為醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)中發(fā)展最快、活力最強(qiáng)和技術(shù)含量最高的領(lǐng)域，在全球醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)中所占比重逐年上升。目前，生物技術(shù)藥品已應(yīng)用和滲透到醫(yī)藥、保健食品和日化產(chǎn)品等各個(gè)領(lǐng)域，尤其在新藥研究、開發(fā)、生產(chǎn)等方面生物技術(shù)方法已成為最常用、最有效的方法之一。

3生物技術(shù)專業(yè)設(shè)置的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)

為了適應(yīng)社會(huì)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，1998年教育部正式將生物技術(shù)專業(yè)列入專業(yè)目錄，隸屬理科辦學(xué)專業(yè)，培養(yǎng)應(yīng)用研究型或技術(shù)型人才[4]。雖然我國(guó)生物技術(shù)專業(yè)的教育歷史不長(zhǎng)，但鑒于生命科學(xué)的飛速發(fā)展和生物技術(shù)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域的巨大潛力，因此在短短的十幾年間，該專業(yè)受到社會(huì)的廣泛關(guān)注，成為全國(guó)少數(shù)的理科熱門專業(yè)之一。正是由于這股生物技術(shù)熱潮的出現(xiàn)以及高校擴(kuò)招等原因，使得不少學(xué)校在并不充分了解生物技術(shù)專業(yè)特點(diǎn)的情況下跟風(fēng)開設(shè)該專業(yè)，結(jié)果導(dǎo)致專業(yè)定位和人才培養(yǎng)目標(biāo)模糊不切實(shí)際，在辦學(xué)指導(dǎo)思想、辦學(xué)特色、人才培養(yǎng)模式上單一雷同，不考慮社會(huì)實(shí)際需求以及自身學(xué)科特點(diǎn)，盲目學(xué)習(xí)重點(diǎn)院校辦學(xué)方式。這種人才培養(yǎng)模式執(zhí)行的結(jié)果，是不同學(xué)校培養(yǎng)的生物技術(shù)專業(yè)學(xué)生同質(zhì)化現(xiàn)象嚴(yán)重，在社會(huì)上相應(yīng)出現(xiàn)了人才的相對(duì)過剩和人才的絕對(duì)不足的矛盾[5]。為此，各高校應(yīng)該根據(jù)自身學(xué)科優(yōu)勢(shì)，強(qiáng)化專業(yè)特色，創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式，構(gòu)建多元化的人才培養(yǎng)目標(biāo)和人才培養(yǎng)方案，注重人才開發(fā)應(yīng)用能力的培養(yǎng)。作為培養(yǎng)醫(yī)藥生物技術(shù)人才的主體，醫(yī)學(xué)院校應(yīng)加強(qiáng)學(xué)生基礎(chǔ)醫(yī)藥知識(shí)的學(xué)習(xí)以及臨床醫(yī)學(xué)專業(yè)知識(shí)、技能方面的訓(xùn)練[1]。并注重向?qū)W生展示生物技術(shù)方法在醫(yī)藥領(lǐng)域的研究成果，培養(yǎng)學(xué)生從事相關(guān)工作的興趣。