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现代生物技术对社会经济发展的影响

课题名称 ______________________________________ 主讲教师_________________学号_________________ 姓名_______________ 学校 ______________生物工程技术的发展对社会经济发展的影响摘要:本文侧重生物技术的发展对社会经济发展的正负两个方面的影响。

主要强调生物技术的应用促进社会经济的发展,同时也说明在其发展过程中存在的问题以及对社会经济造成的负面影响。

在促进经济发展发面,以现代生物技术在农业生产上的应用为例,说明其对社会经济的积极影响。

而另一方面,本文从基因工程产品安全性以及人们对此的态度来说现代生物技术对社会经济的负面影响。

关键词:生物技术,社会经济,发展。

引言:日前,生物工程技术的发展十分迅速,同时其应用方面不断扩大,应用价值日益被人们发掘,所以其对社会经济的发展也会带来深远的影响。

本文从农业的角度说明基因工程、细胞工程、酶工程等的发展与应用对社会经济发展的影响,旨在阐述应用现状,推测其发展趋势,为生物技术开发应用投资带来参考。

1 各种生物技术简介1.1 基因工程1.1.1 基因工程的概念20世纪70年代末80年代初,人们发现土壤根癌农杆菌(Agrobacteriumtumefaciens)侵染植物细胞后能将其Ti 质粒(Tumor-inducingplasmid,Ti-plas-mid)上的一段DNA(T-DNA)插入到被侵染细胞的基因组,并能稳定地遗传给后代,植物的遗传转化技术随之得到发展,为植物基因工程的发展创造了条件基因工程的应用。

简单来说,所谓基因工程是指在体外将核酸分子插入病毒、质粒或其他载体分子,构成遗传物质的新组合并使之掺入到原先没有这类分子的寄主细胞内,而能持续稳定地繁殖的技术。

1.1.2 基因工程的优点基因工程最大的优点就是克服了远缘杂交不可亲和的问题。

因此在医疗、农业、食品工业以及丁书茂 生物工程 2009211686 梁东云 华中师范大学林业方面都有很好的应用及发展前景。

1.2细胞工程1.2.1 细胞工程的概念细胞工程(cell engineering)是应用细胞生物学和分子生物学方法,借助工程学的试验方法或技术,在细胞水平上研究改造生物遗传特性和生物学特性,以获得特定的细胞、细胞产品或新生物体的有关理论和技术方法的学科。

根据研究对象不同,细胞工程可分为动物细胞工程和植物细胞工程。

(1)植物细胞工程:主要包括三个方面的内容,细胞培养技术、组织、器官培养技术以及原生质融合培养技术。

(2)、动物细胞工程:包含以下几个方面,细胞培养技术、细胞融合技术、胚胎工程技术和克隆技术。

1.2.2细胞工程的优点首先,可以通过细胞培养或者组织培养得到大量的动物细胞或者植物植株。

其次,可以通过细胞杂交得到单克隆抗体,从而可以生产特异性极强的抗体或者其他细胞分泌物。

此外,还可以同其他生物技术结合,完成新品种的培育,或者动物克隆。

1.3酶工程1.3.1 酶工程概念简而言之,酶工程就是将酶或者微生物细胞,动植物细胞,细胞器等在一定的生物反应装置中,利用酶所具有的生物催化功能,借助工程手段将相应的原料转化成有用物质并应用于社会生活的一门科学技术。

它包括酶制剂的制备,酶的固定化,酶的修饰与改造及酶反应器等方面内容。

1.4微生物工程利用生物特性和发酵理论,通过现代化的工程技术手段,进行工业化规模生产,使受培养的微生物或动植物细胞积累所需产品的一门技术学科。

2 现代生物技术对农业经济发展的影响2.1育种研究方面不断加深,许多优良育种基因被发现,开发出大量优良转基因品种;据1994年统计,获得第一株转基因植物到现在,已有140多种植物,包括烟草、胡萝卜、水稻、玉米、稞麦、棉花、拟南芥、杨树等相继被转化。

内容涉及到植物的抗病、抗虫、抗除草剂、抗逆和作物的高产优质、果蔬贮藏、谷物和其他作物的固氮能力、药物生产及环境美化等方面。

自1981年第一个杀虫晶体蛋白基因被克隆和测序以来,至今已有近180个不同的Bt杀虫晶体蛋白基因被克隆和测序,并被广泛应用于水稻抗虫改良方面的研究。

例如抗虫作物的研究。

通过向植物体内导入抗虫基因,可以使作物获得对某些昆虫的抗性。

这种基因主要是Bt杀虫晶体蛋白基因。

据最新研究,利用建立的以甜高粱幼穗为外植体的农杆菌遗传转化体系,可获得具有玉米螟抗性的转基因甜高粱植株,其后代遗传稳定性还有待于进一步的研究。

Bt cry1Ah 通过农杆菌介导法成功导入了甜高粱品种[1]。

此外,一种通过转DdICE1基因提高菊花抗逆性的方法,通过转化外源DdICE1转录因子并正常转录表达,及在逆境下诱导下游一系列抗逆基因的表达从而提高切花菊的抗逆性,为利用基因工程技术选育菊花抗逆品种提供新颖而实用的方法,将有效推动菊花生物技术育种进程[2]。

提高农作物品种的抗病虫害能力,既可减少农作物的产量损失,又可降低防治用农药的费用,降低农业生产成本,提高效益。

而通过作物基因工程,可获得抗病虫害的基因工程作物,增强农作物抗病虫害能力。

在育种研究领域,不只是研究作物的抗性,还对一些特殊具有很高应用价值的酶基因进行研究,研究范围不断扩大。

从如何提高作物的抗性、产量到提高产物中的营养物质含量。

一项“花生二酰甘油酰基转移酶DGAT2及其编码基因与应用”的研究得出:从花生中克隆到了DGAT2基因的全长序列,命名为AhDGAT2(Arachis?hypogaea?DGAT)。

并在不同花生品种中获得8个DGAT2的同源基因,分别命名为AhDGAT2a,AhDGAT2b,AhDGAT2c,AhDGATT2d,AhDGAT2e,AhDGAT2f,AhDGAT2g和AhDGAT2h。

上述基因在其编码蛋白的N-端有个别氨基酸的差异,而其C-端完全相同。

该基因可用于油料作物转基因育种,提高油料作物的油份含量[3]。

2.2 研究成果在农业上的应用范围更广现代生物技术的发展最先应用于农业,而且应用范围不广,限于一些主要粮食作物的育种上。

而随着时间的推移,基因工程、细胞工程等不仅在育种上有应用,而且逐渐应用到农业生产的各个环节上。

从育种单方面发展到有机肥、害虫防治以及除草等各个发面。

在施肥方面,有研究表明,合理使用有机肥简化农业生产过程以及提高土壤中肥力。

该研究通过16年32茬稻-麦水旱轮作后,发现表土层(0-5cm)土壤微生物生物量碳、氮比常规耕翻的土壤长分别增加了25.4%和45.4%,而微生物生物量磷无明显变化规律。

综合发现0-5cm土层,微生物生物量碳、磷为:猪粪+化肥>秸秆+化肥>绿肥+化肥>不施肥。

微生物生物量氮则为:猪粪+化肥>绿肥+化肥>秸杆+化肥>不施肥。

有先关研究表明,土壤微生物生物量碳、氮与土壤有机碳、土壤全氮和土壤碱解氮之间均呈极显著的正相关,说明其与土壤关系密切,所以可将微生物生物量氮、磷作为评价土壤肥力性状的生物学指标。

即说明,合理使用有机肥可以增加土壤肥力,有利于作物生长[4]。

此外,有机肥可以显著活化土壤本身的磷,并能减少磷的吸附,前者是由于有机肥分解所产生的有机酸,后者是由于有机肥中碳水化合物对吸附位的掩蔽。

通过去除土壤有机质的试验,也证明了有机质对吸附位的掩蔽作用[5]。

这就说明了有机肥中磷的易吸收特点,有利于农作物的生长。

在农业有机肥方面的研究不断发展,但是在应用过程中却遇到多种困难,这主要与我国农村的需求不合,而且管理工作上的不足,导致有机肥利用率下降。

不过,随着研究的进一步深入,这方面会有相应的改善。

微生物工程应用于有机肥的生产上,也会产生很好的效果。

在害虫防治方面,基因工程着力开发抗虫植株,并取得很好效果。

例如抗虫棉花等。

此外,利用微生物工程可以生产防治害虫的抗生素等药物。

我国以井岗霉素、BT 杀虫蛋白和阿维菌素为主的各类微生物农药施用面积虽然仅占病虫害防治总面积的10 %~15 % ,1997 年我国化学农药的实际产量约35 万吨,生物农药若能替代其中10 %~20 %施用量,产生的经济效益和环境效益将是十分可观的[6]。

所以在这方面的应用可产生很好的效益。

此外,现代农业中结合转基因作物与除草剂的使用。

使用的除草剂能够除掉除了所种植植物以外的杂草。

1971年,美国D.D.贝尔德等发现草甘膦的性质,并由孟山都公司开发生产。

1997年,南通飞天化学实业有限公司对草甘膦作进一步改善,开发出草甘膦直接溶解于水的产品。

自此,草甘膦广范用于农业除草。

草甘膦是一种内吸传导型慢性广谱灭生性除草剂,通过抑制物体内烯醇丙酮基莽草素磷酸合成酶,从而使莽草素向苯丙氨酸、酷氨酸及色氨酸的转化受抑制,使蛋白质的合成受到干扰导致植物死亡。

草甘膦是通过茎叶吸收后传导到植物各部位的,可防除单子叶和双子叶、一年生和多年生、草本和灌木等40多科的植物。

除了草甘膦外,很多除草剂陆续被开发出来。

1978年开发出了吡氟禾草灵,1978年的甲磺隆,1987年的双草醚等。

除草剂同抗除草剂转基因作物共同应用能取得很好效果。

最近除草剂研究及应用呈现出一下特点:(1)选择性高、作用机理独特的特点。

针对杂草和农作物之间代谢机理的差异,开发各种酶抑制剂。

例如乙酰辅酶A 羧化酶一只鸡、原卟啉原氧化酶抑制剂、乙酰乳酸合成酶抑制剂、咪唑甘油磷酸酯脱水酶抑制剂等。

(2)安全性高,利于轮作。

如利用外消旋除草剂的单一旋光活性。

芳氧丙酸类除草剂是国际上最早实现工业化生产的一大类旋光性除草剂。

具有高效、低毒、品种多, 适用作物广, 对使用作物安全, 无残毒, 与环境生态相容等特点,并且这类除草剂可以利用成盐拆分法进行制备[7]。

(3)抗除草剂转基因药物已推广使用。

玉米、大豆、油菜、棉花、甜菜、水稻和烟草等已开发出相应的抗草甘膦、草铵膦除草剂的转基因品种。

现代生物工程技术从农业生产的各个环节上改进,致力于提高作物的产量、质量以及降低农业生产所带来的污染。

这种经济环保的农业生产方式将得到不断发展,也将会促进农业以及相关产业的经济发展。

当然,除了在生产的环节上体现了现代生物技术在农业应用范围上的扩大之外,还体现在农业的生产对象上。

例如除了粮食作物,许多经济作物已经利用基因工程改良品种,并作大面积推广。

1988 年,果树的基因转化研究首先在核桃上获得了转基因植株,此后又陆续在苹果、梨、欧洲李、草莓、桃、葡萄、树莓、樱桃、柑桔、香蕉、橄榄、番木瓜、猕猴桃等多种果树上获得了转基因植株[8-11]。

在蜂业的生产上,使用发酵工程可以加工蜂蜜酒以及蜂蜜加水果而制成的蜂蜜果酒。

利用仿生酶化工程可以克服花粉易变质的问题。

[12] 酶工程在一些茶叶功能成分的合成与修饰方面得到了较多研究,如茶黄素的合成、茶氨酸的合成、儿茶素类的分子修饰等。

利用果胶酶、纤维素酶、胰蛋白酶等,对茶叶进行水解,破坏茶叶的组织结构,使内含物更容易向外释放的方法辅助提取茶叶内含物[13]。

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