生物技術及其應用進展
 

       生物技術作為21世紀*的核心，對人類解決面臨的食物、資源、健康、環境等重大問題將發揮越來越大的作用。大力發展生物技術及其產業已成為世界各國經濟發展的戰略重點。近10多年是世界生物技術迅速發展時期，無論在基礎研究方面還是在應用開發方面，都取得了令人矚目的成就，生物技術的研究成果越來越廣泛地應用于農業、醫藥、輕工食品、海洋開發及環境保護等多個領域。生物技術將是21世紀的主導技術之一，甚至可能引發一次新的工業革命，對人類社會的生產、生活各方面必將產生全面而深刻的影響。

　　1　生物技術在農業方面的應用進展

　　zui近幾年來，農業生物技術發展之快，對農業產業結構的改善和產量增加的作用之大，已引起世界各國政府和科學家的高度重視。農業生物技術領域中研究zui活躍的是應用轉基因技術，將目的基因導入動植物體內，對家畜、家禽及農作物進行品種改良，從而獲得高產、、抗病蟲害的轉基因動植物新品種，達到充分提高資源利用效率，降低生產成本的目的。經過長期不斷的努力，農業生物技術已取得重大突破，表現在：

　　1．1 提高了農產品的產量和品質根據人類的需要，把特定基因導入植物體，達到改良品質和增加產量的目的。如美國每年消費月桂酸油達3．5億美元。為了滿足市場需求，美國生物技術研究人員把月桂樹基因導人油菜，生產出含月桂酸油達40％的油菜籽，大大降低了成本并增加了產量?？的塑盎ㄆ谳^短，為了延長花期，澳大利亞的生物技術專家在康乃馨植株中引入一種基因，使花期延長了一倍，提高了觀賞性。轉基因番茄只有5％發病，基本上不減產，而對照發病率為99％，減產30％左右。應用植物細胞工程技術培養的無融合雜交稻，具有豐產性好、米質優、抗性強、適應性廣等優點，克服了雜交稻需要年年制種和雜種只能利用一次的缺點，為水稻育種開辟了新途徑。

　　1．2 抗病蟲農作物育種農作物病蟲害是造成農業產量下降的主要因素之一。而常規的噴施農藥，不但增加成本，而且對環境和產品產生污染。利用轉基因育種技術可以把抗病抗蟲基因導入植物，避免或減少病蟲害。目前應用zui廣的抗蟲基因是將蘇蕓金桿菌的結晶蛋白基因（Bt基因）導入植物。Bt基因已被轉入棉花、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公司應用轉基因技術培育出一種抗真菌草莓新品種，減少了草莓病害，并延長了草莓保鮮期，經濟效益明顯增加。

　　1．3 轉基因動物育種動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、家禽的經濟性狀方面，現已取得了一些顯著的成就。已先后培育出轉基因兔、羊、豬、牛、雞等。美國伊利諾斯大學研究出一種帶?；虻呢i，這種轉基因豬生長快、個體大、飼料利用率高、瘦肉多，可為養豬業帶來豐厚的經濟效益。轉人體基因豬的獲得，可望能解決人體移植動物器官的異體排斥問題。轉基因動物育種技術的進步，不僅可提高畜牧業的生產效率，還可拓展家畜的新用途，為發展益畜牧業提供技術力量。

　　2　海洋生物技術

　　海洋生物學與生物技術相結合，產生了海洋生物技術這一新的領域。海洋生物技術作為加速開發利用海洋生物資源、改良海洋生物品種、提高海產養殖業產量和質量、獲取有特殊藥用和保健價值的生物活性物質的新途徑，越來越受到人們的重視，許多國家已將海洋生物技術作為21世紀發展戰略的重要組成部分。目前，在海洋生物技術方面的主要研究工作，一是應用基因工程和細胞工程技術，培養魚、蝦、貝、藻類優良品種，大幅度提高海洋水產養殖的產量與質量；二是從海洋生物中提取生理活性物質。現已在上述兩方面取得了大批重要科技成果，部分成果已經產業化。

　　我國在世界上研究成功海帶單倍體育種技術、紫菜體細胞育苗技術、對蝦三倍體與四倍體育苗技術、對蝦精英移植技術等。在海水魚、貝類的三倍體育苗技術和魚類性別控制技術的研究方面也取得了重大進展。在代謝產物的研究與開發方面，利用海藻生產褐藻膠、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、創傷愈合海綿、生產化妝品用的類透明質酸等新產品。已從軟體動物和腔腸動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。

　　3 輕工、食品生物技術

　　輕工、食品行業是生物技術應用的重要領域之一，主要體現在以下3個方．面：一是利用生物技術進行農副原料加工直接制成商品，如發酵制品、釀造等產品；二是以生物技術產品為基礎，進行二次開發形成的新產業，如低聚糖加酶洗滌劑、高果糖漿等；三是以生物技術為手段對傳統工藝進行改造，從而降低消耗、提高產品質量。多年來，食品生物技術產業的平均總產值占食品工業產值15％以上?，F代生物技術與輕工、食品制造技術相結合，開發新一代的生物技術產品，為輕工、食品產業結構與產品結構調整提供成熟技術。輕工、食品生物技術重點開發的領域有：

　　3．1 高產菌株和耐特殊環境微生物的遺傳育種對產量上已占優勢的產品，提高生產菌的發酵能力；分離篩選生物合成新資源、新材料的微生物；采用DNA重組技術構建適應特殊環境的新菌種。

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

　　3．3 新酶種的開發應用繼淀粉水解酶的品種配套和應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業。三大酶種（*、糖化酶、蛋白酶）的活力達到翻番。加酶化妝品產品有皮膚柔軟劑、臉部光潔劑、長發劑等，品種繁多，應用效果也很顯著。

　　4 醫藥生物技術的應用研究新進展

　　醫藥生物技術是生物技術研究開發的熱點，近10多年來，一些發達國家投放大量的人、財、物力研究和開發醫藥領域的生物技術，已取得新的進展，其中基因治療技術和新型生物藥劑方面的開發應用。

　　4．1 基由治療研究取得突破基因治療是將基因直接導人人體，通過控制目的基因的表達，抑制替代或補償缺陷基因，從而恢復受體細胞、組織或器官的生理功能，達到治療疾病的一種方法。目前，基因治療已從實驗室研究階段進入臨床試驗與應用階段，發達國家的基因治療技術可謂日新月異，有可能革新整個醫學預防和治療領域。原本用于治療單基因缺陷遺傳的基因治療技術，現已快速擴展到治療癌癥、艾滋病、心血管病等嚴重疾病，長期困擾人類的某些不治之癥，有望得到治愈。1996年醫學生物技術已在肥胖病基因治療、血液替代品開發，把人基因轉化的豬器官移植給人體等方面取得重大進展。我國在基因治療研究方面，如血友病的基因治療，已進入臨床試驗，取得了明顯的治療效果。針對肝癌等惡性腫瘤的基因治療，已開展多方面的實驗研究，為通過藥審從而進入臨床試驗奠定技術基礎。

　　4．2 生物技術藥物的開發采用DNA重組技術或其它生物技術研制的蛋白質或核酸類藥物稱為生物技術藥物。自20世紀80年代以來，僅日、美兩國開發的生物技術新藥物就達200余種，大都是重組蛋白質藥物和重組DNA藥物。目前，美國已有50多種生物藥物、疫苗和各種生物制劑投放市場，另有400多種各類生物制劑正在臨床試驗。目前，世界范圍內應用zui多的生物技術藥物有：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。

　　我國已在生物技術藥物研究開發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、白細胞介素、心鈉素等近20種多肽藥物；應用酶工程技術，研制出了一批相應的診斷酶、試劑盒、酶電極以及診斷測試儀器。

　　5 生物技術在其他領域的應用研究

　　隨著世界生物技術的迅速發展，生物技術除廣泛應用于農業、海洋、食品、醫藥等領域外，在其他諸如環境保護、石油化工等領域也開展了大量的研究工作。

　　環境問題越來越受到各國政府和*的關注，生物技術在環境的治理上可發揮其不可替代的作用。美國已將環境生物技術作為21世紀生物技術6個主要研究領域之一。生物技術在環保方面，主要開展了有關工業污染物的微生物降解和治理研究。今后將重點開展：用工程微生物處理原煤脫硫的工藝，、多抗轉基因微生物農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。

　　生物技術在石油工業上，主要有應用微生物提高油田開采率，以及石油脫蠟等方面的研究。將生物技術應用于礦冶工業，開展了生物濕法冶金（即細菌浸礦）研究。在化工領域，研究用酶工程技術生產丙烯酰胺等化工產品，以生物方法的常溫、常壓生產工藝替代高溫、高壓的化學法，這些研究成果應用于生產后取得了良好的社會效益和經濟效益。

　　6 生物技術發展的展望

　　縱觀生物技術及產業的發展，其前景是美好的。首先，在上，發展生物技術的步伐一直沒有停止過，這是由生物技術多方面的應用價值所決定的。這種應用價值不是一般性的，不是很快就會被別種技術所替代，它是一項帶有革命性的、戰略作用的高技術。其次，發展生物技術及產業得到各國政府、科技界和產業界的普遍重視。生物技術及產業是發達國家科技發展計劃重點支持的領域之一。生物技術與產業對經濟和社會發展所作的貢獻將會不斷增加。可以這么說，20世紀的生物技術主要還是科研階段的工作，產業建設尚在初創階段；21世紀的生物技術將進入廣泛的大規模產業階段，將對人類社會做出更大貢獻。