浅谈农业微生物基因工程.doc

浅谈农业微生物基因工程姓名：张家耀 学号：080108121摘要： 介绍了我国农业微生物基因工程研究现状，特别是饲料、肥料和农药用重组微生物制剂的研究成果。为争取重视资源开发利用，适时开展功能基因组学研 年内使我国农业微生物成为新兴的高技术支柱产业，建议进一步加强基础研究，从高起点切入，以加快源头创新。另建议将微生物农药、 饲料和食品加工用酶制剂列为近期研究开发重点。同时也要不断革 改进加工剂型，促进产业发展。新生产工艺，调整研发结构。关键词： 农业微生物； 基因工程； 生物技术正文：各类农业微生物的应用是实现农业可持续发 展和保护生态环境的有力保证。在自然菌株选育的肥料、 饲料与食品用酶制 基础上开发微生物农药、 剂已有长久的历史，对农业生产发挥了重要作用。 但是， 由于自然菌株和传统技术本身的一些缺陷与不足(诸如研究周期长、 成本高、 活性低等)， 实现农现代生业微生物的产业化仍受到很大限制。然而， 物科学的发展和生物技术的广泛应用给农业微生特别是近年来基因工程的物研究注入了新的活力， 研究为微生物遗传改良提供了有效手段， 使农业微最具创新生物发展成为生命科学领域中最为活跃， 性的前沿之一 。 1 基因工程微生物农药必不可少由病虫害引起的农作物的减产减收已成为制约农业生产进一步发展的限制因素，全球每年农作物因虫害造成的损失约占总产量的，而目前对农作物害虫的防治主要依赖于化学农药。完全依赖化学杀虫剂存在许多弊端，人们急欲寻求控制害虫的替代方案。 在对农业害虫进行的长期防治实践中，人们逐渐认识到必须采取综合治理的措施，才能有效的控制害虫的危害。基因工程技术的发展，为防治农林害虫提供了一种有效、减污的新技术手段，微生物农药也因此在世界范围内受到广泛重视。微生物农药是指非化学合成、具有杀虫防病作用的微生物制剂，如微生物杀虫剂、杀菌剂、农用抗生素，等等。这一类微生物包括杀虫防病的细菌、真菌和病毒。 据介绍，杀虫微生物是指其代谢产物或微生物本身对宿主昆虫有致死效应或致病的微生物类群，通常也称为昆虫病原微生物。目前已知的杀虫防病微生物主要有芽孢杆菌科、假单胞菌科、肠杆菌科、链球菌科和杆状病毒科等类群。尽管不同杀虫微生物引起昆虫致病的症状不尽相同，但杀虫微生物对害虫的作用方式主要是通过产生特异性的杀虫毒素来破坏害虫的代谢平衡，或者是通过营养体在虫体内的繁殖复制而引起昆虫死亡和发生流行病。 2 杀虫微生物农药的研究与开发2基因工程微生物的市场前景防病作用的各类有益非化学合成的、 具有杀虫、 微生物的应用因对人畜和生态环境十分安全，已成为植物保护发展的重要方向。但若要扩大微生物农药的应用，仍需要对筛选出的自然菌株进行遗传改 良， 以进一步增强毒力， 延长残效或扩大防治对象。 近年来， 中国农业科学院植物保护研究所、 华中农业 大学、中山大学等单位对苏云金芽孢杆菌， 荧光假单胞菌等杀虫防病细菌的分子遗传和基因工 程进行了广泛研究， 取得了很大进展。如 1997 年前 但近 5 年国际 Bt 杀虫基因名录中没有中国的记载， 我国科学家独立鉴定发现的新型 Bt 基因已超过 35 个， 占同期国际新命名 Bt 基因总数的三分之一。由 于杀虫基因鉴定、 克隆等关键技术的突破， 大大推动 迄今国内已构建了 10 余种 了目标产品的研究开发。 含有不同 Bt 杀虫基因、 适用于防治棉花、 蔬菜等作 物多种鳞翅目和鞘翅目害虫的工程菌, 部分菌剂已 获准进入田间试验或环境释放。 菌剂 WG-001 Bt 作为我国第一个获准商品化生产的基因工程微生物 农药产品， 即将进入市场应用。3 固氮微生物肥料的产业化植物根际存在着种类繁多的联合固氮微生物， “体内 它的发掘利用有可能为非豆科植物打开一条 固氮” 的途经， 并开发成为新型的无污染的微生物 北京 肥料。近年来， 中国农业科学院原子能研究所、 大学等单位对固氮斯氏假单胞菌 (原名粪产碱菌 )固氮作用的分子遗传进行了深 入的研究 ， 分离克隆了一系列固氮酶结构基因和 调控基因， 初步揭示了这种固氮细菌基因表达与调控机制 。在此基础上， 构建了携带固氮酶正调控基 因 和一般氮代谢调节基因 的耐铵工程菌4 前景展望除了这一独特的杀虫机制外，微生物杀虫剂还具有以下一些特点：对人畜安全无毒，不污染环境；杀虫作用具有一定特异性和选择性，不会使天敌和非目标昆虫致死；易于和其他生物学手段结合进行害虫综合治理，维持生态平衡；由于杀虫活性蛋白的多样性，昆虫产生抗性较缓慢或不易产生抗性；可以通过发酵法生产，具有较低的生产成本；可以通过基因工程技术途径筛选或构建优良性能的菌株来满足生产与应用所需等。所以微生物杀虫剂自问世以来发展很快，全世界已商品化的微生物农药约种，微生物杀虫剂占其中的。 当然，此类微生物农药也有缺点。病毒杀虫剂比化学杀虫剂更昂贵；许多杆状病毒具有高度的宿主特异性，因此它们只能进行选择性害虫的控制，而多数植物却同时受多种不同鳞翅目害虫攻击；另外，若将杆状病毒用传统的喷雾技术喷到植物叶子上，在紫外线照射下很快就会失去活性。上述这些因素制约了杆状病毒作为害虫杀虫剂的更广泛应用。因此需要通过基因工程技术对它们进行改良。许多化学杀虫剂对环境具有不利影响，对人类的健康形成了巨大的威胁，因此不得不减少对化学杀虫剂的依赖，施用时进行更加规范的控制。而且许多害虫对广泛使用的化学杀虫剂产生了抗性。基因工程技术的应用为农业微生物遗传改良与各类微生物杀虫剂的开发开辟了新的途径，目前的研究已经显示了这项技术发展的巨大潜力。应用基因工程技术生产和修饰改造这些生物杀虫剂，对微生物制剂用于虫害治理开创了新局面。 参考文献：1.Charles J F . Entomopathogenic Bacteria: from Laboratory to Field