生物技术在植物保护中运用探究

生物技术在植物保护中运用探究

刘辉

浙江宜葆生物科技有限公司   314100

摘要：随着人口的增长和农作物种植规模的扩大，植物病虫害等问题对农业生产的影响越来越大，寻找一种更安全、高效的植物保护方法势在必行。而在这个领域中，生物技术以其独特的优势逐渐成为关键的解决方案。基于此，本文简单讨论生物技术在植物保护中运用优势和问题，深入探讨运用要点，以供参考。

关键词：生物技术；植物保护；基因鉴定

前言：生物技术在植物保护中的运用涵盖了多个方面。其中一项重要的应用是基因工程技术。通过基因工程技术，科学家可以向植物中导入具有抗病、抗虫等特性的基因，使植物获得抗性。例如，通过转基因技术，某些作物能够抵抗特定病原体的感染，从而减少化学农药的使用，保护环境和作物的健康。

1.生物技术在植物保护中运用优势

生物技术在植物保护中的运用具有以下优势：第一，高效灭虫。生物技术可以开发和利用天然的昆虫天敌、寄生虫和病毒等生物资源，用于控制害虫和病害。这些生物资源能够精准地选择性地攻击目标害虫和病原体，实现高效的植物保护。第二，对环境友好。生物技术在植物保护中减少对环境的污染和对非目标生物的危害。与传统化学农药相比，生物技术不会残留有毒物质或导致环境生态失衡，对生态系统的影响更小。第三，持久性。许多生物技术解决方案具有较长的持久性。一旦建立起对害虫或病害的控制，这些解决方案能够在一段时间内持续发挥作用，减少了反复施用的需要。第四，避免抗药性和副作用。害虫和病原体往往会对化学农药产生抗药性，导致农药的效果逐渐减弱。生物技术的应用可以规避这一问题，不会导致抗药性的出现。此外，与化学农药相比，生物技术对非目标生物的影响更小，减少了可能的负面副作用。

2.生物技术在植物保护中运用存在的问题

2.1公众认知和接受问题

生物技术在植物保护中的运用具有诸多潜力，但也存在一些公众认知和接受方面的问题。下面将详细说明这些问题。首先，公众对于生物技术的了解和认知程度有限。许多人对于生物技术的概念和原理并不清楚，对于其在植物保护中的具体应用了解甚少。这种知识缺乏导致公众对于生物技术产生疑虑和担心，提高了对其接受的难度。其次，公众对于生物技术带来的风险和不确定性持有负面观点。部分人担心生物技术可能对植物的基因组和生态系统产生不可逆的影响，担忧引入的转基因植物可能对环境和健康造成潜在威胁。这种风险意识加剧了公众的疑虑和抵触情绪，导致对于生物技术在植物保护中的应用持有较为保守的态度。

2.2基因流动和生物安全问题

生物技术在植物保护中的运用面临基因流动和生物安全等问题。虽然生物技术在增加作物产量和抗病虫害方面具有巨大潜力，但存在的基因流动和生物安全问题引发了公众的关切和担忧。下面将对这些问题进行详细说明。首先是基因流动的问题。基因流动指转基因植物中的基因通过花粉传播到其他植物，导致转基因特征在野生植物种群中扩散。这种基因流动可能对野生植物的遗传多样性和自然平衡产生影响，可能对生态系统的稳定性和动植物的适应性产生不可预测的影响。此外，如果转基因特征传播到农田中的非转基因作物，可能导致非预期的农业影响，例如对非转基因作物的收益和市场需求的影响。其次是生物安全问题。生物安全指对于因生物技术引入的转基因植物及其产物的潜在风险进行评估和管理。人们担心转基因植物在环境中引起的不良影响，例如对生物多样性的破坏、非目标生物的伤害、野生动物的生境丧失等。

3.生物技术在植物保护中运用要点

3.1生物农药的开发与利用

生物技术在植物保护中的一个重要应用是生物农药的开发与利用。生物农药是利用微生物、植物提取物和昆虫等天然物质制备的农药，具有环境友好性和生物安全性的优势。下面将详细说明生物技术在生物农药开发与利用方面的几个要点。首先，利用生物技术筛选和培育对病原微生物具有抑制作用的菌株。通过分离和鉴定病原微生物，科学家可以从不同的环境中筛选出具有抑制作用的微生物菌株。利用生物技术手段，例如分子标记和发酵技术，可以对这些菌株进行优化培育，增强其抑菌活性和稳定性。同时，研究人员还利用转基因技术来提高菌株在环境种群的竞争能力和存活度。其次，利用生物技术提取和提纯植物提取物，作为生物农药的活性成分。许多植物提取物具有抗菌、杀虫和驱避等特性。通过包括超声波提取、微波辅助提取和超临界流体萃取等生物技术手段，科学家可以高效地提取和富集植物活性成分。同时，通过分离纯化和分析鉴定，可以确定植物提取物中的有效成分，并进行合理的配比和使用。再次，利用生物技术筛选和优化昆虫病原体，作为生物农药的活性成分。许多病原体如昆虫病毒、细菌和真菌可以感染和杀死农作物害虫。生物技术可以帮助研究人员筛选和培育具有高毒力和广谱活性的病原体菌株，并进行鉴定和选择适合的害虫靶标。此外，研究人员还可以利用基因编辑和基因组学技术来改造和优化病原体，增强其杀虫效果和环境适应性。值得注意的是，生物农药的开发和利用需要进行全面的安全性评估和监测。科学家和监管机构通过环境风险评估和生态效应研究，确保生物农药的使用对非目标生物和生态系统的影响最小化。此外，适当的生物农药剂型开发和辅助技术的使用也是重要的，以提高生物农药的稳定性、可储存性和应用方便性。生物技术在生物农药开发与利用中发挥着重要的作用。通过筛选和培育具有抑制作用的微生物菌株，提取和提纯植物有效成分，筛选和优化昆虫病原体，研究人员可以开发出安全环保且高效的生物农药。通过不断研究和创新，可以进一步完善生物农药技术，促进可持续农业发展，并减少对化学农药的依赖。

3.2DNA 测序与基因鉴定技术

生物技术在植物保护中的一个重要应用是DNA测序与基因鉴定技术。DNA测序和基因鉴定技术能够帮助科学家了解植物基因组特征、病原体鉴定、物种识别等，为植物保护提供了有力的工具和方法。下面将详细说明DNA测序与基因鉴定技术在植物保护中的几个要点。首先是DNA测序技术的应用。DNA测序是指对生物体内DNA分子的序列进行测定和分析的技术。通过DNA测序技术，科学家可以了解植物的基因组结构、基因功能以及遗传变异等信息。这对于病虫害的防控和物种识别具有重要意义。例如，在病原菌的鉴定中，科学家可以通过比对和分析其DNA序列与已知数据库中的序列进行比对，准确地确定病原菌的种类和亚种。其次是基因鉴定技术在植物保护中的应用。基因鉴定技术是指通过特定基因标记进行植物种类或亚种的鉴定。通过分析和比对特定基因的DNA序列，科学家可以快速准确地鉴定植物物种的身份。这对于植物种类的溯源和防控具有重要意义。例如，在进口植物检疫中，基因鉴定技术可以帮助鉴定引进植物物种的合法性，防止外来入侵物种的传入和扩散。此外，DNA测序与基因鉴定技术还可以帮助科学家了解植物的基因功能和调控网络。通过分析和研究植物基因组的DNA序列和基因组组成，科学家可以揭示植物基因的功能和调控机制，为植物育种和遗传改良提供理论依据和指导。这对于培育抗病虫害品种、提高植物抗逆性和生产力具有重要意义。值得强调的是，DNA测序与基因鉴定技术的应用需要配套的实验室设备和熟练的操作技术。高通量测序技术的发展使得DNA测序更加高效和经济，但仍需进行数据准确性和重复性验证。此外，建立和维护完善的DNA序列数据库对于鉴定和比对的准确性和可靠性至关重要。

3.3 基因编辑技术与转基因技术

生物技术在植物保护中的两个重要应用是基因编辑技术（图1）和转基因技术。这两种技术在改良植物抗病虫害性能、提高农作物产量和改善植物逆境抗性方面具有巨大潜力。下面将对基因编辑技术和转基因技术在植物保护中的要点进行详细说明。首先是基因编辑技术。基因编辑技术是一种通过对植物基因组进行精确修改来实现特定目标的技术。其中最常用的技术是CRISPR-Cas9系统，它可以定点编辑植物基因组中的特定基因或特定基因区域。通过基因编辑技术，可以实现多个目的，例如增强植物的抗病虫害性能、提高植物的营养价值、改善植物的耐逆性等。基因编辑技术相比传统的基因改良方法具有更高的精确性和效率，降低了随机突变和不需要引入外源基因等风险，并且在法律和伦理方面也有一定的灵活性。其次是转基因技术。转基因技术是指将来自其他物种的外源基因导入到植物基因组中的技术。通过转基因技术，可以将具有抵抗能力的基因、优质产物的基因等导入植物中，从而赋予植物新的性状或改善现有性状。转基因技术在植物保护中的应用广泛，例如培育具有抗病虫害性能的转基因作物和提高农作物抗逆性的转基因作物。转基因技术具有高度自主性和可塑性，可以根据不同的需求和目标对目标基因进行更精确和准确的改造。然而，转基因技术也面临着一些伦理、社会和环境等方面的争议和挑战。无论是基因编辑技术还是转基因技术，它们在植物保护中的应用都需要进行全面的安全性评估和监测。科学家和监管机构需要对修改植物的性状、对环境及非目标生物的潜在影响、长期稳定性等进行评估和研究，以确保其安全可行性和对生态环境的可持续性影响。

图1 基因编辑技术示意图

3.4生物防治

生物技术在植物保护中的一个重要应用是生物防治。生物防治是利用天然的生物控制因子，例如天敌昆虫、寄生性昆虫、微生物和植物提取物等，来控制农作物病虫害的方法。生物防治具有环境友好、可持续和高效的特点，并且对人类和非目标生物的危害较小。下面将详细说明生物技术在生物防治中的几个要点。首先是天敌昆虫的利用[1]。天敌昆虫是指能够捕食害虫或以其害虫为寄主的昆虫。生物技术可以帮助科学家筛选和培育捕食性天敌昆虫，以控制作物上的害虫。通过丛林和开放田间的学习和观察，科学家可以了解到哪些天敌昆虫对特定害虫起到有效控制的作用。此外，生物技术还可以帮助人工饲养和大规模繁殖天敌昆虫，并将其大量释放到农田中，以实现害虫的持久防治。其次是寄生性昆虫的利用。寄生性昆虫能够寄生于害虫体内或其幼虫体内，在其中进行繁殖、发育和控制害虫的生命周期。通过生物技术，研究人员可以筛选和培育具有寄生性的昆虫，例如寄生蜂和寄生线虫等[2]。这些寄生性昆虫可以感染和控制各种害虫，从而减少化学农药的使用，降低环境污染，并保护农作物的安全和产量。再次，利用微生物控制病原体。许多微生物，例如细菌、真菌和病毒等，对农作物病原体具有抑制和控制的作用。通过生物技术，可以对这些有益微生物进行筛选和优化培养，以增强其抑制病原体的能力。这些有益微生物可以通过土壤处理、种子处理或喷施等方式应用于农作物，从而提供持久的病害防治效果，减少对化学农药的依赖。另外，使用植物提取物作为生物防治的工具也是一种常见的方法。许多植物提取物具有抗菌、杀虫和抑制病原体生长的特性。科学家通过生物技术手段提取和提纯植物提取物，并进行合理的配比和使用，以实现对农作物病虫害的防治。植物提取物不仅具有高效的控制作用，还对环境和人体健康没有不良影响。综上所述，生物技术在生物防治中发挥着重要作用

[3]。通过利用天敌昆虫、寄生性昆虫、微生物和植物提取物等天然生物资源，科学家可以开发出环境友好且高效的生物防治方法。这样的方法不仅能够有效地控制作物病虫害，减少化学农药的使用，还能够降低环境污染和保护生物多样性。生物技术的不断发展和创新将为生物防治提供更多的工具和方法，推动农业的可持续发展[4]。

结束语：生物技术在植物保护中的运用为保护农作物、维护生态平衡和可持续农业发展提供了新的机遇。未来，我们期待生物技术能够不断创新和发展，为植物保护提供更多有效、环保、可持续的解决方案。只有共同努力，才能实现绿色农业和生态环境的可持续发展，为人类的粮食安全和健康生活作出更大贡献。

参考文献：

[1]卢娟娟.探究环境生物技术在水污染治理中的应用[J].清洗世界,2023,39(09):126-128.

[2]毛劲松.生物技术创新驱动天津经济社会高质量发展[J].生物工程学报,2022,38(11):4043-4049.

[3]曾海燕,彭喻钊.现代生物技术的物种安全风险及其治理对策[J].世界科技研究与发展,2022,44(05):716-725.

[4]张韧,祝鹏辉,杨忠华.建设中医药特色生物技术专业的实践探索[J].科教导刊,2022(18):32-35.