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试论生物技术在植物保护中的应用现状与展望

 
来源:植物保护 栏目:期刊导读 时间:2021-04-01
 
生物技术是生命科学领域的重要研究成果,是对生物进行改造的技术,也是工程技术与生物科学相互融合的产物,具体包括微生物、细胞、基因、蛋白质等工程技术。在新时代背景下,生物技术逐渐成为人类改造并发展自然生态,缓解人口膨胀、环境污染、粮食短缺及生态危机等问题的重要手段。伴随科学技术与社会经济的蓬勃发展,各学科体系间的相互融合与渗透逐渐成为科技发展的主流趋势。20 世纪70年代以来,生物科技便逐渐应用到植物保护与环境治理领域中,并获得显著的研究成果及应用效果。 1 生物农药应用现状 根据相关研究发现,传统的化学农药存在农药残留、环境污染、抗体滋生等问题。其中,抗体滋生主要是指人们在长时间使用化学农药的过程中,促使病虫害对农业中的化学成分产生免疫力,进而导致化学农药“失效”,无法发挥应有的杀虫功能。农药残留则指由于化学农药的大量使用,促使农作物表面残留少许农药,严重为害人们的身体健康,不利于农业的市场化发展。基于此,国内外科学家们将研究重心,从化学农药逐渐转向生物农药,并希望生物技术的有效应用,促使植物保护及农作物生产变得更加有效、安全、环保。而且在应用微生物农药技术的过程中,也有利于促进宿主植物抗病虫害能力的增强,实现植物良性生长,全面推进微生物对植物保护以及增产的目标。与此同时,也维系了其他生物的生存环境。所以,在新时代背景下,生物技术及防治技术逐渐得到社会各界的广泛重视,对病原微生物的研究也取得了一定的进展,并且在对微生物农药进行开发的过程中,对促进植物病虫害的防治也取得良好效果,防止植物产生抗药性,同时,在微生物农药技术使用中,还会运用农副产品、工业废水等原料,合理生产出特定的微生物农药,实现对植物的合理保护。现阶段,国内外专家已经将线虫、真菌、细菌、病毒的研究置于病害防治中,并获得了一定的应用效果。根据生物农药的范畴与性质,可将生物农药划分为昆虫病毒、细菌农药及真菌农药3 类。 首先,是昆虫病毒。从科学研究角度来分析,昆虫病毒主要是以颗粒病毒与多角病毒为契机的生物制剂。1980 年我国便开始利用多角病毒,对菜粉蝶、棉铃虫、斜纹夜蛾、油桐尺蠖进行试验与研究,并获得了显著的进展。武汉生物病毒研究所推出的棉铃虫病毒农药应用面积超过7.76 万m2/次,病虫防治成效显著。中山大学研究所推出的斜纹夜蛾病毒制剂,拥有较为显著的杀虫灭菌作用,对生态环境污染性较小,具有推广价值。 其次,是细菌农药。金芽菌制剂在微生物灭虫剂中最具代表性,能够有效防治松毛虫、棉铃虫、马铃薯虫、玉米螟、菜青虫等病害。金芽菌制剂中的蛋白基因是世界上使用较为宽广的灭虫基因,其分离出的杀毒基因主要有Cyt 及Cry 蛋白2 类。1998 年我国便克隆出首个抗虫蛋白基因,时至今日,已经成功克隆出210 种抗虫蛋白基因,并广泛推广到华东、华南等地区。 最后,是真菌农药。真菌农药在病害防控中拥有较为显著的作用与效果,在农业发展中具有重要的促进作用,主要种类为多毛菌、虫生藻菌、座壳孢菌、拟青霉菌、绿僵菌、白僵菌等。但在实际应用过程中,使用最多的是白僵菌。1960 年以来,我国便先后通过白僵菌进行病害防控试验,并发现白僵菌在玉米螟、松毛虫的防治上效果显著,然而白僵菌与其他生物农药相同,也存在防效不稳、时间较长、抗逆性不佳等问题。因此,白僵菌在农药市场中没有较高占有率,为此,科研人员通过生物技术,改造白僵菌的内部架构,克隆出杆菌酶基因、真菌孢子基因等,使原有的白僵菌杀虫剂药效提升1倍。 2 在昆虫分类中的应用现状 生物技术中的PCR 技术与免疫技术,在昆虫分类、病原鉴别上拥有较高的成效。 2.1 PCR 技术 根据相关调查显示,PCR 技术作为分子生物学关键技术,被广泛应用于昆虫分类与植物保护等工作中。通过此技术,有利于利用植物细胞的全能性,对抗病虫植物进行培育,达到防治虫害的目的。PCR 技术在具体应用过程中,能够衍生出各种新型的技术门类,如实时荧光、多重PCR、ELISA 及巢式PCR 等。其中,多重PCR 能够有效提升病害检测质量,缩短病害检测周期,降低检测成本。巢式PCR 则能有效确保病害检测结果的灵敏度与特异度,主要应用在症状不明确的病害检测中,如欧洲的松梢枯病在意大利较为普遍,常规的检测手段无法对其进行准确鉴别。因此,应用PCR 技术能够在有限时间内,从症状不明显的松树中检测出病害形成原因。 2.2 免疫技术 免疫技术能够快速地判别,并诊断病害的主要成因,使病害防治工作更加智能化、现代化。克隆抗体制剂的研制则为菌质体、细菌、病毒和螺原体的准确、快速诊断奠定了基础,主要应用在判断及诊断农间病原的工作中,能够准确地将多种外形或性质相似的生物或菌体群分开来。现阶段,我国在植物细菌与植物病毒方面取得了显著的进展,并且构建了诸多科通细胞株,其中,取得成功的有Y 病毒、X 病毒、烟草病毒、环斑病毒、黄脉病毒及青叶病与白叶病克隆抗体。 此外,在芯片技术层面,芯片技术主要是指将探针分子制约标志物后,与检测样品进行杂交,随后根据探针分子的信号强度,获得样品序列信息与数量的技术手段。现阶段,芯片技术逐渐被广泛应用于生物科技领域,并取得了显著的应用效果,对提升植物保护工程质量和效率起到积极作用,也可以全面对昆虫进行扼杀。具体包括突变检测、基因检测、序列分析及“文库”作图等层面。该技术在农业生产中,能够有效判别农作物的突变基因,探寻出与抗病害、高产量相关的序列基因。如在植物被病原菌侵害时,科研人员可通过芯片技术得到病原体的表达图谱,进而为识别病原侵染植物时的主体基因奠定基础。该项技术也被广泛应用于遭受药物感染的作物基因图谱变化的鉴别中,通过该项技术的应用,可以合理对遭受药物感染的作物基因谱图变化进行识别,促进各项工作顺利和稳定进行,不断为植物保护工作提供保障,并且逐渐成为改造杀虫剂及化学农业的新方式与方法。将芯片技术融入到病害检测中,可以有效发挥其自动化、高通量的优势,采用自动化的工作方法和模式,提高工作效率,提升病害检测的灵敏性、准确性、便捷性,为植物保护工程的持续发展奠定坚实的基础。 3 生物技术的应用展望 (1)生物农药拥有生态平衡性、人畜安全性、不易形成抗性等优势,能够广泛应用于农作物生产与病害防治中。充分结合生物农药生态平衡性、人畜安全性等优势,提升各项工作质量和效果,促进各项工作安全性能的提升。然而生物农药也存在着专一性强、药效慢、易受影响等弊端。要合理区分生物农药在应用过程中的优势和缺点,加强对生物技术使用方式的正确诊断和鉴定。因此,在未来科技发展中,科研人员应利用生物技术,克服生物农药本身固有的缺陷,不断将生物技术的优势发挥出来,结合相关工作原理,提升生物技术应用的有效性,使其发挥出应有的作用。(2)生物技术在植物保护中的应用能够为昆虫分类、病原鉴别等研究奠定坚实的基础,明确昆虫分类、病原鉴别等方面存在的工作不足,实现对植物病虫害的有效防治,不断为各项工作提供有力的保障。虽然传统保护技术与生物技术的有效结合,能够为植物保护、农作物生产带来全新的机遇,然而在技术应用过程中,依旧存在诸多问题,这些问题在一定程度上制约和影响各项工作效率的提升,也不利于发挥出传统保护技术与生物技术有效结合的优势。包括“表达量”“外源稳定性”等。因此,科研人员在加强理论研究的同时,应提升对抗性品种的研究力度。(3)在植物保护范畴上,当前的植物保护主要局限在农作物保护上,对化工污染、生态污染等领域涉及幅度较小,无法从宏观层面上,实现利用生物技术保护生态环境的目的。从而导致生物技术保护生态环境等各项工作效果不理想,也难以将生物技术对于保护环境的作用发挥出来,实现生物技术的创新发展和应用。在未来发展中,科研人员应利用基因技术、生物技术,提升植物对工业污染的抗性。还要结合分子生物学技术和原理,合理运用生物酶技术制造农药,从而促进对植物病虫害的防治,推动植物对工业污染抗性的提升。 4 结语 生物技术涉及生物农药、昆虫分类、病原鉴别、转基因技术等内容,在农作物病害防治中拥有难以替代的作用。然而在植物保护中,生物技术存在的弊端也日益突出,但在国内外专家的共同努力下,生物技术所存在的缺陷与问题得到了有效解决,进而为后续的植物保护奠定了坚实的基础。 [1]邓志刚.生物技术在植物保护中的应用探究[J].现代园艺,2019(1). [2]邹亚飞,查静,余向阳,等.2013~2015 年国家自然科学基金对植物保护学科资助情况分析[J].植物保护,2016(2). [3]李瑞德.生物技术在植物保护中的应用[J].农家参谋,2017(22). [4]梁毅.生物技术在植物保护中的应用探究[J].南方农业,2017(14). 生物技术是生命科学领域的重要研究成果,是对生物进行改造的技术,也是工程技术与生物科学相互融合的产物,具体包括微生物、细胞、基因、蛋白质等工程技术。在新时代背景下,生物技术逐渐成为人类改造并发展自然生态,缓解人口膨胀、环境污染、粮食短缺及生态危机等问题的重要手段。伴随科学技术与社会经济的蓬勃发展,各学科体系间的相互融合与渗透逐渐成为科技发展的主流趋势。20 世纪70年代以来,生物科技便逐渐应用到植物保护与环境治理领域中,并获得显著的研究成果及应用效果。1 生物农药应用现状根据相关研究发现,传统的化学农药存在农药残留、环境污染、抗体滋生等问题。其中,抗体滋生主要是指人们在长时间使用化学农药的过程中,促使病虫害对农业中的化学成分产生免疫力,进而导致化学农药“失效”,无法发挥应有的杀虫功能。农药残留则指由于化学农药的大量使用,促使农作物表面残留少许农药,严重为害人们的身体健康,不利于农业的市场化发展。基于此,国内外科学家们将研究重心,从化学农药逐渐转向生物农药,并希望生物技术的有效应用,促使植物保护及农作物生产变得更加有效、安全、环保。而且在应用微生物农药技术的过程中,也有利于促进宿主植物抗病虫害能力的增强,实现植物良性生长,全面推进微生物对植物保护以及增产的目标。与此同时,也维系了其他生物的生存环境。所以,在新时代背景下,生物技术及防治技术逐渐得到社会各界的广泛重视,对病原微生物的研究也取得了一定的进展,并且在对微生物农药进行开发的过程中,对促进植物病虫害的防治也取得良好效果,防止植物产生抗药性,同时,在微生物农药技术使用中,还会运用农副产品、工业废水等原料,合理生产出特定的微生物农药,实现对植物的合理保护。现阶段,国内外专家已经将线虫、真菌、细菌、病毒的研究置于病害防治中,并获得了一定的应用效果。根据生物农药的范畴与性质,可将生物农药划分为昆虫病毒、细菌农药及真菌农药3 类。首先,是昆虫病毒。从科学研究角度来分析,昆虫病毒主要是以颗粒病毒与多角病毒为契机的生物制剂。1980 年我国便开始利用多角病毒,对菜粉蝶、棉铃虫、斜纹夜蛾、油桐尺蠖进行试验与研究,并获得了显著的进展。武汉生物病毒研究所推出的棉铃虫病毒农药应用面积超过7.76 万m2/次,病虫防治成效显著。中山大学研究所推出的斜纹夜蛾病毒制剂,拥有较为显著的杀虫灭菌作用,对生态环境污染性较小,具有推广价值。其次,是细菌农药。金芽菌制剂在微生物灭虫剂中最具代表性,能够有效防治松毛虫、棉铃虫、马铃薯虫、玉米螟、菜青虫等病害。金芽菌制剂中的蛋白基因是世界上使用较为宽广的灭虫基因,其分离出的杀毒基因主要有Cyt 及Cry 蛋白2 类。1998 年我国便克隆出首个抗虫蛋白基因,时至今日,已经成功克隆出210 种抗虫蛋白基因,并广泛推广到华东、华南等地区。最后,是真菌农药。真菌农药在病害防控中拥有较为显著的作用与效果,在农业发展中具有重要的促进作用,主要种类为多毛菌、虫生藻菌、座壳孢菌、拟青霉菌、绿僵菌、白僵菌等。但在实际应用过程中,使用最多的是白僵菌。1960 年以来,我国便先后通过白僵菌进行病害防控试验,并发现白僵菌在玉米螟、松毛虫的防治上效果显著,然而白僵菌与其他生物农药相同,也存在防效不稳、时间较长、抗逆性不佳等问题。因此,白僵菌在农药市场中没有较高占有率,为此,科研人员通过生物技术,改造白僵菌的内部架构,克隆出杆菌酶基因、真菌孢子基因等,使原有的白僵菌杀虫剂药效提升1倍。2 在昆虫分类中的应用现状生物技术中的PCR 技术与免疫技术,在昆虫分类、病原鉴别上拥有较高的成效。2.1 PCR 技术根据相关调查显示,PCR 技术作为分子生物学关键技术,被广泛应用于昆虫分类与植物保护等工作中。通过此技术,有利于利用植物细胞的全能性,对抗病虫植物进行培育,达到防治虫害的目的。PCR 技术在具体应用过程中,能够衍生出各种新型的技术门类,如实时荧光、多重PCR、ELISA 及巢式PCR 等。其中,多重PCR 能够有效提升病害检测质量,缩短病害检测周期,降低检测成本。巢式PCR 则能有效确保病害检测结果的灵敏度与特异度,主要应用在症状不明确的病害检测中,如欧洲的松梢枯病在意大利较为普遍,常规的检测手段无法对其进行准确鉴别。因此,应用PCR 技术能够在有限时间内,从症状不明显的松树中检测出病害形成原因。2.2 免疫技术免疫技术能够快速地判别,并诊断病害的主要成因,使病害防治工作更加智能化、现代化。克隆抗体制剂的研制则为菌质体、细菌、病毒和螺原体的准确、快速诊断奠定了基础,主要应用在判断及诊断农间病原的工作中,能够准确地将多种外形或性质相似的生物或菌体群分开来。现阶段,我国在植物细菌与植物病毒方面取得了显著的进展,并且构建了诸多科通细胞株,其中,取得成功的有Y 病毒、X 病毒、烟草病毒、环斑病毒、黄脉病毒及青叶病与白叶病克隆抗体。此外,在芯片技术层面,芯片技术主要是指将探针分子制约标志物后,与检测样品进行杂交,随后根据探针分子的信号强度,获得样品序列信息与数量的技术手段。现阶段,芯片技术逐渐被广泛应用于生物科技领域,并取得了显著的应用效果,对提升植物保护工程质量和效率起到积极作用,也可以全面对昆虫进行扼杀。具体包括突变检测、基因检测、序列分析及“文库”作图等层面。该技术在农业生产中,能够有效判别农作物的突变基因,探寻出与抗病害、高产量相关的序列基因。如在植物被病原菌侵害时,科研人员可通过芯片技术得到病原体的表达图谱,进而为识别病原侵染植物时的主体基因奠定基础。该项技术也被广泛应用于遭受药物感染的作物基因图谱变化的鉴别中,通过该项技术的应用,可以合理对遭受药物感染的作物基因谱图变化进行识别,促进各项工作顺利和稳定进行,不断为植物保护工作提供保障,并且逐渐成为改造杀虫剂及化学农业的新方式与方法。将芯片技术融入到病害检测中,可以有效发挥其自动化、高通量的优势,采用自动化的工作方法和模式,提高工作效率,提升病害检测的灵敏性、准确性、便捷性,为植物保护工程的持续发展奠定坚实的基础。3 生物技术的应用展望(1)生物农药拥有生态平衡性、人畜安全性、不易形成抗性等优势,能够广泛应用于农作物生产与病害防治中。充分结合生物农药生态平衡性、人畜安全性等优势,提升各项工作质量和效果,促进各项工作安全性能的提升。然而生物农药也存在着专一性强、药效慢、易受影响等弊端。要合理区分生物农药在应用过程中的优势和缺点,加强对生物技术使用方式的正确诊断和鉴定。因此,在未来科技发展中,科研人员应利用生物技术,克服生物农药本身固有的缺陷,不断将生物技术的优势发挥出来,结合相关工作原理,提升生物技术应用的有效性,使其发挥出应有的作用。(2)生物技术在植物保护中的应用能够为昆虫分类、病原鉴别等研究奠定坚实的基础,明确昆虫分类、病原鉴别等方面存在的工作不足,实现对植物病虫害的有效防治,不断为各项工作提供有力的保障。虽然传统保护技术与生物技术的有效结合,能够为植物保护、农作物生产带来全新的机遇,然而在技术应用过程中,依旧存在诸多问题,这些问题在一定程度上制约和影响各项工作效率的提升,也不利于发挥出传统保护技术与生物技术有效结合的优势。包括“表达量”“外源稳定性”等。因此,科研人员在加强理论研究的同时,应提升对抗性品种的研究力度。(3)在植物保护范畴上,当前的植物保护主要局限在农作物保护上,对化工污染、生态污染等领域涉及幅度较小,无法从宏观层面上,实现利用生物技术保护生态环境的目的。从而导致生物技术保护生态环境等各项工作效果不理想,也难以将生物技术对于保护环境的作用发挥出来,实现生物技术的创新发展和应用。在未来发展中,科研人员应利用基因技术、生物技术,提升植物对工业污染的抗性。还要结合分子生物学技术和原理,合理运用生物酶技术制造农药,从而促进对植物病虫害的防治,推动植物对工业污染抗性的提升。4 结语生物技术涉及生物农药、昆虫分类、病原鉴别、转基因技术等内容,在农作物病害防治中拥有难以替代的作用。然而在植物保护中,生物技术存在的弊端也日益突出,但在国内外专家的共同努力下,生物技术所存在的缺陷与问题得到了有效解决,进而为后续的植物保护奠定了坚实的基础。参考文献[1]邓志刚.生物技术在植物保护中的应用探究[J].现代园艺,2019(1).[2]邹亚飞,查静,余向阳,等.2013~2015 年国家自然科学基金对植物保护学科资助情况分析[J].植物保护,2016(2).[3]李瑞德.生物技术在植物保护中的应用[J].农家参谋,2017(22).[4]梁毅.生物技术在植物保护中的应用探究[J].南方农业,2017(14).

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