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现代农业科技
农村经济学
现代生物技术在农业领域的应用及发展趋势
湖南城市学院化学与环境工程学院，湖南益阳 413000 ；
湖南农业大学生物科学与技术学院；
湖南城市学院城市管理学院）
摘要 从 基 因工程 、细胞 工程 、发 酵工程 、酶 工程 4 个方 面对现代 生物技 术在 农业 领域 的应 用进 行 了简要 的 综述 ，并提 出微 生 物肥 料
将 成为 未来农业领域 应 用的重要发展 趋 势 。
关键词 现代 生物技 术 ；农业领域 ；应 用 ；发展 趋 势
中图分类号
文献标识码
随着农业革命、手工业革命、工业革命、商品国际化革
等方法可以改进茯砖茶的加工工艺，进而可生产出“金花”
命、信息产业化革命的推进，许多科学家们预言
饱满、品质优良的茯砖茶。
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在医药领域，生物技术在预防、诊断和治疗影响人类健康的重大疾病方面发挥了重要作用，并由此形成了高速成长的生物医药产业，这是目前为止生物技术最大的应用领域。生物医药产业最发达的国家是美国。第一家运用现代生物技术的公司--美国的Cetus公司，创建于1971年。到目前为止，美国生物制药业已有数百家公司，正在开发数千种药品。在做临床实验的生物技术药品有369种，占美国所有临床实验药品的三分之一。进入市场的生物技术药品有90种。在过去的几年里，美国每年有5-12种生物技术药品被批准，并且此数字可能会进一步增长。1980年到2001年新药研发费用增长了10倍以上，随着生物技术新药开发数量的增长，生物技术药品研发费用的增长速度将比其他药品更快。生物技术药物的销售增长率趋势是1998年到2004年每年增长12-15％，随着更多的生物技术药品进入市场，销售增长率会增加得越来越快。生物技术药品已涉足于200多种疾病，其研究多数是针对癌症治疗，在传染性疾病、神经性疾病、心血管疾病、呼吸系统疾病、爱滋病、自体免疫性疾病、皮肤病等其他疾病方面的研究力量相当。总览生物技术在生物制药领域的发展新趋势，主要有以下几方面： 　　
一、人类计划 　　
人类基因组草图成功绘制会令人难以置信地推进人类基因及人类疾病的破解进程。掌握了人类基因的序列，我们能够进一步知道细胞中的成千上万个基因的功能。在这里使用"进一步"这个词的意思是目前我们知道功能的基因只占这些基因的10-20％，大部分基因还未被我们所了解。破解人类基因的功能是下一个二十年中生命科学和生物制药开发的一个方向。 　　
由全套基因组编码控制的蛋白质相应地被称为。蛋白质组学是在人类基因组计划研究发展的基础上形成的又一个新兴学科。生物功能的主要实现者是蛋白质，而蛋白质又有自身特有的活动规律，蛋白质组学主要是在整体水平上研究细胞内蛋白质的组成及其活动规律。 　　
根据人类基因组计划开发出的第一个非蛋白、小分子药物是1993年HGSI与SmithKline Beecham合作开发的SB-435495，能够减少与冠状疾病高风险相关的Lp-PLA2酶。到目前为止，与人类基因组计划有关的药物开发临床实验还不多，解码人类基因组的先导者Human Genome Sciences有四个药正在做临床实验，都是蛋白质。随着时间的推移，随着蛋白质组知识的继续扩展，将能够把基因变化与胞内蛋白水平的变化联系起来，希望能够看到更多根据人类基因组计划开发出的新药。 　　
二、转基因植物及 　　
转基因植物是把来源于任何生物甚至人工合成的基因转入植物。，一是将正常人的基因片断导入动物体内，让这种基因在哺乳动物体内表达，并能通过该动物分泌的奶或其他组织．提取获得具有活性的分泌物质，获得大量廉价的珍稀药物；另一方面是利用转基因动物培养人体器官，解决人体器官移植供体短缺问题。Epicyt、Plantibodies Technology、Integrated Protein Technologies等公司是这一领域的先行者。这些技术对于需要量大的治疗用蛋白质药物的生产有利。对于转基因植物，如果需要更多蛋白，多种植一些就行了。 　　
三、个性化药品 　　
个性化药物是指适合于某一特定病人的药物。新技术的开发将使治疗方法产生了巨大的进步，使个性化药物的运用成为可能。生物技术使得我们能够区别遗传物质形成过程中的细微差异，了解每个病人在治疗效果、药物敏感性和副反应发生方面的差异。如果知道一个人会对某个药物产生怎样的反应和如何代谢，医生就能在治疗前确定病人用什么药合适。 　　
这些进步对医药产生了很大影响，制药企业可以生产更有效的药物。知道了药物对哪些人疗效好且副反应少，临床实验就可以在疗效好且副反应少的人中进行，医生就可以避免将处方药物开给使用效果不好或有严重副反应的人。这样，对于特殊人群有好处的药物就有可能被开发出来了，而不是被拒绝，新药开发的成本也就会降低。 　　
病人将受益于使用合适的药物，不用再试用所有的药物或受大量的副反应的影响。医生的处方药物会及时发挥作用，治疗会在更短的时间内见到效果，并且可以节省治疗费用。 　　
同时，个性化药物也给我们带来一个问题--这些药物怎样使用?医生将说"遗传学上讲"还是"一般来说"？不同的医生的做法会相同吗？现在还不清楚怎样使医生将遗传学作为基本治疗方法的一部分。不经过学习和培训，我们也许不能获得个性化治疗带给我们的所有好处。
四、通用名药品 　　
通用名药品是专利期已过的药品，也就是常说的，他们以大众化的价格满足人们的需要。专利保护期为17-20年，一个生物技术创新药的研制一般需要10年左右的时间及数亿美元的投资，因此新药上市后实际保护期只有10年左右，大多数药品的生命周期要比保护期长得多。通用名药物已经在市场上销售多年，疗效确切，所需研制周期短，风险小、成本低。推出通用名药品不失为药品开发的捷径。 　　
通用名小分子药物在世界范围内的销售额目前是90亿美元，并且在5年内有望达到200亿美元。对于市场来说，虽然生物技术药物是新兴的，但即将有到专利期的通用名蛋白质药物出现。年，在世界范围内有60亿美元市场的8个生物技术药物会到专利有效期。例如，EliLilly的大约有15亿美元销售额的胰岛素，将于2001年到专利期。现在有许多公司决定加入通用名生物药品市场，包括Cangene、GeneMedix、Rhein Biotech和ViventiaBiotech。 　　
五、基因治疗 　　
基因治疗是利用分子生物学技术构建带有目的基因并能将目的基因转移至靶细胞的，最后将外源目的基因转移到靶细胞内进行表达并发挥作用。基因治疗已经发展了十年，尽管研发工作高度活跃，但到2001年3月还没有一个用于人类的基因治疗产品获得批准。宾夕法尼亚大学基因治疗志愿者的不幸死亡使基因治疗方法的审查力度加大了，可能会使批准日期推迟，同时研究人员也开始意识到了转基因用的缺陷，并且决心开发更好、更安全的转基因。目前250个活基因治疗项目及70项转移技术正开发中，有这么多正在进行的试验，相信最终会看到基因治疗药物投放市场。 　　
六、平台技术 　　
"平台技术"公司的产品是各种生物技术或方法，包括基因重组技术、、生物芯片、干细胞生物学、、神经生物学技术等，这些技术可以使购买者加速或改进药物开发进程。例如可以成倍增加可以用于实验的化合物数量、优化新药的最佳结构或增强药效等。"平台技术"公司中最常见的是基因组公司。在"平台技术"公司出现的五年时间里，它已经受到了生物技术产业的关注。旧模式的生物技术公司在发展的最初10-12年需投入大量资金，处于高风险环境中，此时"平台技术"公司(现在超过100家)却正将技术卖给其他公司，并获取收入。由于在公司建立初期就有高利润，"平台技术"公司已经成为投资热门领域。纵览平台技术公司的经济情况发现，1997年1月，生物技术总收入的61％归平台技术公司，32％归从事特殊疾病治疗药物开发的公司，7％归给药途径公司。
最近一个季度里，生物技术总收入的73％归平台技术公司。 　　
现在生物制药业的公司、产品和技术都在变化之中。毕竟，生物制药业仍然处在快速上升阶段，随着人类基因组计划给我们带来的新信息和新技术的出现，新公司将源源不断地进入生物技术领域，生物制药业的壮大是没有止境的。伴随着生物技术公司出现的是生物医药产品和收入的增加。成百个生物技术药物处于临床试验阶段，每个月都有新药出现。批准虽然较少(平均每月一个)，但是市场上生物药品的数量却在不断增加。 　　
此生物技术产品正面临突破，近百个单克隆体药物正在开发，250个基因治疗研究正在进行。通用名药物从某种形式上讲属于生物技术的未来，许多著名的药物就快到专利有效期了，监管部门将不得不决定如何规范通用名生物技术药物。生物制药业新的一半，平台技术公司，将随着新技术的开发和的欣赏而继续成长。其它技术将使生物药物的生产和销售变得更好。转基因动物将在牛奶和鸡蛋里生产药物，类似的转基因植物将使药物成亩的收获。我们给药的途径将不单单是药片、药剂、或注射。为某个病人开发的疫苗将出现，药物在使用前将先测试是否适合于某个病人。在下一个10-20年里改变病人自己的基因以帮助病人产生特殊的基因产物也将有可能成为现实。治疗将是个性化的。随着生物技术的发展，新的治疗方法将会出现，迄今不能治疗的疾病会被治疗。生活水平和生存率的提高将是我们所做努力的实实在在的结果。
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生物技术的应用和发展前景伴随着生命科学的新突破,现代生物技术已经广泛地应用于工业、农牧业、医药、环保等众多领域,产生了巨大的经济和社会效益.（一）生物技术的应用1、生物技术在工业方面的应用食品方面首先,生物技术被用来提高生产效率,从而提高食品产量.其次,生物技术可以提高食品质量.例如,以淀粉为原料采用固定化酶(或含酶菌体)生产高果糖浆来代替蔗糖,这是食糖工业的一场革命.第三,生物技术还用于开拓食品种类.利用生物技术生产单细胞蛋白为解决蛋白质缺乏问题提供了一条可行之路.目前,全世界单细胞蛋白的产量已经超过3000万吨,质量也有了重大突破,从主要用作饲料发展到走上人们的餐桌.材料方面通过生物技术构建新型生物材料,是现代新材料发展的重要途径之一.首先,生物技术使一些废弃的生物材料变废为宝.例如,利用生物技术可以从虾、蟹等甲壳类动物的甲壳中获取甲壳素.甲壳素是制造手术缝合线的极好材料,它柔软,可加速伤口愈合,还可被人体吸收而免于拆线.其次,生物技术为大规模生产一些稀缺生物材料提供了可能.例如,蜘蛛丝是一种特殊的蛋白质,其强度大,可塑性高,可用于生产防弹背心、降落伞等用品.利用生物技术可以生产蛛丝蛋白,得到与蜘蛛丝媲美的纤维.第三,利用生物技术可开发出新的材料类型.例如,一些微生物能产出可降解的生物塑料,避免了“白色污染”.能源方面生物技术一方面能提高不可再生能源的开采率,另一方面能开发更多可再生能源.首先,生物技术提高了石油开采的效率.其次,生物技术为新能源的利用开辟了道路.1、 生物技术在农业方面的应用现代生物技术越来越多地运用于农业中,使农业经济达到高产、高质、高效的目的.农作物和花卉生产生物技术应用于农作物和花卉生产的目标,主要是提高产量、改良品质和获得抗逆植物.首先,生物技术既能提高作物产量,还能快速繁殖.其次,生物技术既能改良作物品质,还能延缓植物的成熟,从而延长了植物食品的保藏期.　　第三,生物技术在培育抗逆作物中发挥了重要作用.例如,用基因工程方法培育出的抗虫害作物,不需施用农药,既提高了种植的经济效益,又保护了我们的环境.我国的转基因抗虫棉品种,1999年已经推广200多万亩,创造了巨大的经济效益.畜禽生产　　利用生物技术以获得高产优质的畜禽产品和提高畜禽的抗病能力.　　首先,生物技术不仅能加快畜禽的繁殖和生长速度,而且能改良畜禽的品质,提供优质的肉、奶、蛋产品.　　其次,生物技术可以培育抗病的畜禽品种,减少饲养业的风险.如利用转基因的方法,培育抗病动物,可以大大减少牲畜瘟疫的发生,保证牲畜健康,也保证人类健康.　　农业新领域　　基因工程不仅提高了农牧产品的产量和质量.　　利用转基因植物生产疫苗是目前的一个研究热点.科研人员希望能用食用植物表达疫苗,人们通过食用这些转基因植物就能达到接种疫苗的目的.目前已经在转基因烟草中表达出了乙型肝炎疫苗.　　利用转基因动物生产药用蛋白同样是目前的研究热点.科学家已经培育出多种转基因动物,它们的乳腺能特异性地表达外源目的基因,因此从它们产的奶中能获得所需的蛋白质药物,由于这种转基因牛或羊吃的是草,挤出的奶中含有珍贵的药用蛋白,生产成本低,可以获得巨额的经济效益.2、 生物技术在医药方面的应用　　目前,医药卫生领域是现代生物技术应用得最广泛、成绩最显著、发展最迅速、潜力也最大的一个领域.　　疾病预防　　利用疫苗对人体进行主动免疫是预防传染性疾病的最有效手段之一.注射或口服疫苗可以激活体内的免疫系统,产生专门针对病原体的特异性抗体.　　20世纪70年代以后,人们开始利用基因工程技术来生产疫苗.基因工程疫苗是将病原体的某种蛋白基因重组到细菌或真核细胞内,利用细菌或真核细胞来大量生产病原体的蛋白,把这种蛋白作为疫苗.例如用基因工程制造乙肝疫苗用于乙型肝炎的预防.我国目前生产的基因工程乙肝疫苗,主要采用酵母表达系统产生疫苗.
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