摘要：近些年來，以基因工程、細(xì)胞工程、酶工程、發(fā)酵工程為代表的現(xiàn)代生物技術(shù)發(fā)展迅猛，并日益影響和改變著人們的生產(chǎn)和生活方式。文章發(fā)表在《生物加工過程》上，是農(nóng)業(yè)工程師論文發(fā)表范文，供同行參考。

　　關(guān)鍵詞：生物技術(shù),未來農(nóng)業(yè),角色分配

　　生物技術(shù)是指人們以現(xiàn)代生命科學(xué)為基礎(chǔ)，結(jié)合其他基礎(chǔ)科學(xué)的科學(xué)原理，采用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)手段，按照預(yù)先的設(shè)計(jì)改造生物體或加工生物原料，為人類生產(chǎn)出所需產(chǎn)品或達(dá)到某種目的。

　　一、生物技術(shù)給農(nóng)業(yè)帶來的益處

　　廣義上講，生物技術(shù)是利用有機(jī)體、死細(xì)胞、活細(xì)胞以及細(xì)胞內(nèi)含物，采用特殊的過程生產(chǎn)出特殊的產(chǎn)品應(yīng)作到農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥以及環(huán)境修復(fù)治理中，尤其是70年代基因工程的出現(xiàn)，它能改變、取代物種的基因。

　　生物技術(shù)在農(nóng)作物中已有廣泛的應(yīng)用。最初通過遺傳工程獲得而進(jìn)入市場的作物是：玉米、大豆和棉花。它們經(jīng)轉(zhuǎn)基因后具有抗除草劑和棉鈴蟲的能力。這種玉米、大豆和棉花從Bt細(xì)菌獲得基因，經(jīng)遺傳改良后具有防蟲害的能力。利用Bt細(xì)菌獲得經(jīng)遺傳改良的作物的潛力是相當(dāng)大的。

　　生物技術(shù)在畜牧業(yè)上應(yīng)用所獲得的益處與在農(nóng)作物上相似。一方面，生物技術(shù)有助于提高畜禽的生命力以及消滅競爭者。促進(jìn)畜禽生長的物質(zhì)有生長激素以及促進(jìn)其生長的調(diào)節(jié)劑，這些物質(zhì)可由基因工程而獲得。如利用鼠類基因(該基因能促進(jìn)角蛋白的形成)能獲得了經(jīng)遺傳改良的綿羊，這種綿羊比普通棉羊產(chǎn)毛量能提高6%左右。另一方面，生物技術(shù)在提高農(nóng)作物產(chǎn)量、質(zhì)量的同時(shí)，有助于提高畜牧業(yè)的生產(chǎn)力發(fā)展水平。

　　生物技術(shù)給人類帶來的益處也包括在生態(tài)和環(huán)境兩個(gè)方面。利用生物技術(shù)提高現(xiàn)有農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)力可以減低農(nóng)業(yè)向原始的、自然、半自然生態(tài)系統(tǒng)擴(kuò)張的要求，因此，它有助于有人類保存、保護(hù)地球上僅有的自然生態(tài)系統(tǒng)及其資源，有助于人們未來再利用其中的基因資源開發(fā)新的產(chǎn)品。

　　生物技術(shù)已用于生產(chǎn)抗蟲害、抗除草劑作物。正如前面所述，一些轉(zhuǎn)基因棉花、玉米、大豆等具有抗蟲害、抗除草劑的能力。1995年人們可以在市場上購買到轉(zhuǎn)基因馬鈴薯，這種馬鈴薯能產(chǎn)生水晶蛋白，而水晶蛋白對科倫那多馬鈴薯甲蟲有毒害作用。這些轉(zhuǎn)基因作物能減少殺蟲劑的用量，降低殺蟲劑及其殘留物對食物鏈、水體造成污染，從而有利于保護(hù)生態(tài)環(huán)境。

　　在許多農(nóng)業(yè)生產(chǎn)區(qū)，土壤氮素可利用量是制約農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力提高的一個(gè)重要因子。而一高科技農(nóng)業(yè)生產(chǎn)區(qū)使用人造氮肥是以犧牲生態(tài)環(huán)境為代價(jià)的。制造氮肥要利用大量能源，據(jù)統(tǒng)計(jì)，英聯(lián)邦農(nóng)場平均投入的能源大約有50%來自肥料。由施用肥料而產(chǎn)生的溫度氣體(二氧氣化碳、氮氧化合物等)不可避免地促進(jìn)地球氣候變暖。除此之外，農(nóng)業(yè)土壤的氮素流失是水體富營養(yǎng)化的主要原因。

　　生物技術(shù)的利用能為這些問題的解決提供潛在的、真正有價(jià)值的幫助。

　　同樣，人們可以利用真菌來提高土壤養(yǎng)分的有效性。溫萊指出：特定的真菌類能促進(jìn)土壤養(yǎng)分的釋放，從而促進(jìn)作物生長;真菌也能通過分解有機(jī)物質(zhì)(例如纖維素等)釋放出糖類，促進(jìn)固氮菌的生長。進(jìn)一步提高土壤養(yǎng)分有效性的可能，包括獲得轉(zhuǎn)基因細(xì)菌和真菌，以進(jìn)一步增強(qiáng)它們制造養(yǎng)分和釋放土壤養(yǎng)分的能力。轉(zhuǎn)基因作物的最終目標(biāo)是使作物本身能夠自行固氮，避免、減少使用人造肥料，從而減少對生態(tài)環(huán)境的破壞。這在目前尚不可能，但在將來卻有望實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)。

　　二、生物技術(shù)帶來的不利

　　從經(jīng)濟(jì)角度上講，生物技術(shù)帶來的不利并不明顯，然而，它會(huì)引起發(fā)達(dá)國家與發(fā)展中國家貧富差距進(jìn)一步擴(kuò)大。因?yàn)椋锛夹g(shù)公司主要集中在發(fā)達(dá)國家，發(fā)達(dá)國家可以通過輸出生物技術(shù)產(chǎn)品而獲得利潤。與此同時(shí)，發(fā)展中國家由于技術(shù)、及其產(chǎn)品還遠(yuǎn)沒有被廣泛接受。

　　生物技術(shù)可能引起生產(chǎn)方式和人類健康的退變。這種情獎(jiǎng)品可能會(huì)隨著需要特定處理的轉(zhuǎn)基因作物的出現(xiàn)而產(chǎn)生，特別是抗除草劑的轉(zhuǎn)基因作物出現(xiàn)。農(nóng)民必須從同一公司購買種子和除草劑，否則除草劑起不了作用。同樣的問題也可能在需人造肥料的轉(zhuǎn)基因作物上出現(xiàn)，這些轉(zhuǎn)基因作物會(huì)取代傳統(tǒng)的依靠有機(jī)肥的作物，后者在發(fā)展中國家是很普遍的，并且也有利于環(huán)境保護(hù)。

　　生物技術(shù)在食品上的應(yīng)用對發(fā)展中國家的農(nóng)民也會(huì)造成許多困難。生物技術(shù)也會(huì)對人類的健康制造麻煩。近年來在英國已有這方面的報(bào)道。特別是當(dāng)能引發(fā)人體過敏反應(yīng)的基因轉(zhuǎn)入農(nóng)作物時(shí)，例如，堅(jiān)果能引發(fā)人體過敏反應(yīng)，若它的基因被導(dǎo)入其他作物，則有可能其他作物也會(huì)引起人體過敏。為了預(yù)防起見，轉(zhuǎn)基因作物產(chǎn)品必須經(jīng)免疫測定篩選后才能利用。

　　生物技術(shù)也可能引發(fā)環(huán)境問題。人們利用生物技術(shù)生產(chǎn)出抗旱、耐鹽、抗病蟲害作物同時(shí)，也導(dǎo)致生物多樣性遭受嚴(yán)重破壞，甚至導(dǎo)致一些物種滅絕。這一結(jié)果是由于生物技術(shù)促進(jìn)農(nóng)作物向它原本不適應(yīng)的地域擴(kuò)張而造成的。生物技術(shù)同樣加速土壤侵蝕和沙漠化。農(nóng)業(yè)，尤其是耕作農(nóng)業(yè)的擴(kuò)張會(huì)增加除草劑、殺蟲劑、人造肥料的使用，農(nóng)業(yè)中不斷投入的能源促進(jìn)全球變暖。與此同時(shí)，氮素生物化學(xué)循環(huán)的改變也加劇了水體的富營養(yǎng)化，直接影響人類和動(dòng)植物的生存。

　　另一個(gè)令人擔(dān)心的是：轉(zhuǎn)基因植物、動(dòng)物、微生物脫離當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)所造成的危害。許多有意或無意的動(dòng)植物引起當(dāng)?shù)貒?yán)重的生態(tài)問題。最明顯的例子是澳洲引進(jìn)的兔子。1500年以來，世界各國動(dòng)植物的交流，有些已成為當(dāng)?shù)氐挠泻?dòng)植物。

　　至于轉(zhuǎn)基因作物脫離當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)后有可能引發(fā)：第一，轉(zhuǎn)基因作物使自生作物成為嚴(yán)重的雜草問題;第二，轉(zhuǎn)基因作物通過雜交后產(chǎn)生雜種;第三，轉(zhuǎn)基因作物影響食物安全。任何一種轉(zhuǎn)基因作物都存在對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生沖擊的可能性。

　　未來20年，隨著世界人口的增長，農(nóng)業(yè)將經(jīng)歷具有重大意義的革新。毫無疑問，生物技術(shù)作為科學(xué)和技術(shù)在這場變革中將起到關(guān)鍵性的作用。原則上講，生物技術(shù)本身有能力幫助人們提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力和保護(hù)環(huán)境，但在實(shí)踐中，生物技術(shù)作為環(huán)境保護(hù)的代理人其作用相對來說是微乎其微的。人們對它在環(huán)境保護(hù)以及促進(jìn)人類進(jìn)步中的作用仍將拭目以待。

　　農(nóng)業(yè)核心期刊發(fā)表:《生物加工過程》是南京工業(yè)大學(xué)主辦，中國化工學(xué)會(huì)生物化工專業(yè)委員會(huì)協(xié)辦，國內(nèi)外公開發(fā)行的學(xué)術(shù)型期刊。主編為南京工業(yè)大學(xué)校長、中國石化協(xié)會(huì)副會(huì)長歐陽平凱院士，中科院上海生物工程研究中心楊勝利院士為名譽(yù)主編。本刊聘請了中科院微生物所、中科院過程工程所、清華大學(xué)、浙江大學(xué)、上海交通大學(xué)、華東理工大學(xué)、江南大學(xué)、中國食品發(fā)酵工業(yè)研究院等單位的二十多位專家學(xué)者擔(dān)任本刊編委。