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转基因技术在农业种植及推广中的应用

2022-11-23

智慧农业导刊 2022年9期
关键词:转基因农作物粮食

牛 健

(兰州资源环境职业技术大学,甘肃 兰州 730030)

随着人类文明的进步,全世界的人口数量在不断地增加,由人口增长而带来的粮食短缺问题一直是当今社会不得不面对的问题[1]。同时,随着各国城市化建设进程的加快,耕地面积被不断地压缩,传统的农业种植已经无法满足现阶段社会的粮食需求,传统农业迫切需要通过新技术手段来增量增产,提高耕地的利用率。除了耕地种植效率和农产品质量这两方面的问题,传统农业种植所引起的环境污染问题也备受世界的关注。传统农业由于过度依赖水利工程和化肥农药,导致耕地周边的生态环境受到很大程度的破坏,不仅水资源被过度消耗,还让土壤富营养化[2]。在可持续发展理念下,农业的发展不仅要解决粮食危机和粮食短缺问题,还要兼顾生态环境的保护工作,这就对现代化农业种植技术的研发及推广提出了新的要求。

1 转基因技术

用通俗的语言来介绍转基因技术,就是将一种生物的基因导入到另一种生物的基因中去的一种生物改造手段,被选取的基因序列可以是来自植物、动物或者是更为低等的生物种类,通过微生物倡导、显微注射或者基因枪轰击等方式人为地促进基因的导入和融合。这些外源性基因可以整合到转基因生物的染色体DNA中,而且拥有十分稳定的遗传特性,能够将导入的基因遗传到子代之中。在农业种植之中,转基因生物主要用以改造农作物对环境的适应能力,比如经过转基因之后的大豆可以拥有更强的抗病抗虫害能力,故而提高了大豆的产量也减少了水资源的浪费和农药的使用。

以基因技术为代表的现代生物技术自上个世纪开始进入全面发展阶段,特别是到21世纪之后,现代生物技术在农业、医疗和食品等领域都获得了广泛的应用,其在这些领域中巨大的应用价值被不断发现,已经成为了现代化农业技术的主要研究方向之一。在现代化生物技术中,基因技术就是重中之重,以基因为核心的生物技术产业有望成为21世纪农业的主导产业之一。转基因在农业生产中的应用主要是用以改造生物品种,通过转基因技术将其他生物的优质目标基因导入到现有农作物中,能够让农作物拥有正常进化过程中无法获得的特性或生长习性,不仅使其更加适合当前的生长环境,降低对肥料和农药的依赖,还可以有效降低生产成本,提高耕地利用率[3]。

2 现代农业种植中转基因技术的主要应用

基因工程在农业领域中表现出的巨大潜力不仅为现代农业的发展提供了技术基础,还让农业的种植方式和种植理念发生了很大变化。经介导或基因轰击等方式把外源基因导入到目前农作物基因中后,农作物的种植方式会发生相应的变化,同时不同地区的农业种植选择也就会有更高的灵活性,一些转基因农作物拥有更加耐寒的体质之后就可以在北方地区种植,减少了运输上的成本进而压低市场价格。转基因技术在现代农业中的应用主要有杂草防除、病虫害防治、品种改良、新品种培育以及提高产量等方面,可以说转基因技术为农业发展改革提供了无限的可能性。

2.1 杂草防除

农业种植中的杂草指的是非意愿栽种而生长的各类其他植物,杂草会和农作物抢夺养分和生长空间,同时还会给农作物带来其他的病源和虫害源,同时杂草的生命力十分顽强,在基本的日照、土壤环境下都可以旺盛生长,如果不采取人工干预的手段很难实现自然治理。通常情况下,杂草都会比农作物更加耐旱、耐瘠薄,即使在不良的生长环境下杂草也会拥有良好的长势,农业种植户每年在去除杂草上的成本花费都会占据总成本相当大的比例。转基因烟草是对于农作物除草改良的第一次尝试,其基本的除草原理是通过转基因在农作物的基因中加入抗除草剂基因,这样一来在使用除草剂时就会降低对农作物的伤害或者让杂草剂可以忽略对农作物的伤害,为农业种植的除草防草提供了新的解决思路。1986年第一批转基因烟草投入田间使用后取得了不错的效果,后来又陆续对抗除草剂基因加以改良并实验于其他农作物上,开发出了转基因大豆、转基因玉米、转基因油菜等。目前具有抗除草剂特性的转基因作物在选育的过程中具有耗资少、周期短、见效快等多个特点,已经完全应用于商业种植,推动了世界范围内的农业经济发展[4]。

2.2 防治病虫害

通过转基因技术来防治农作物的病虫害相比杂草防除来说更加直接,基本原理就是在目标农作物的基因中引入具有病虫害抗性的外源基因。许多农作物的减产都是由于某一种疾病,比如病毒病会使甘薯减产20%~50%,最严重时甚至能达到90%以上,这种病害使用传统农业技术难以防治,过量的化学药物使用不仅造成了大量的环境污染,其效用也非常一般。除了疾病之外,害虫也是影响农作物生长的重要因素,像棉铃虫对于棉花生长的危害等,我国每年因虫害而造成的直接农业经济损失就可以达到数十亿之多。应用转基因技术能够让农作物的抗虫害特性增加,拥有更强的疾病抵抗能力和抗虫害能力,不仅可以有效地提高产量,还能降低生产过程中产生的成本,更有利于环境保护和可持续发展。

2.3 品种改良

随着人们生活水平的不断提高,对于食物的口味、健康等要求也在不断上升,很多人都开始关注健康饮食和营养搭配,传统的农作物有时会满足不了现代人的健康要求,这就需要转基因技术对现有农作物的基因加以改造,使其营养特性改良,以此来满足现代人逐渐上升的口味及营养需求。食用大豆类制品是人类获取蛋白质的主要途径之一,但是大豆的产量有限,科学家们将大豆中的优质高蛋白基因导入到马铃薯中,使马铃薯的蛋白质含量提升以此来提高其营养价值,让马铃薯的种植利润上升。同样的,转基因大豆也是对传统大豆品种的改良,转基因大豆更容易被加工成各种豆制品、食用油等。目前人们生活中的转基因食品已经十分普及,很多转基因农作物都有效地提升了农民的种植效益。改良后的农作物品种在进行食品加工时使用较少的食品添加剂就可以拥有不错的口味,让人们得以远离对人类健康有害的化学类食品添加剂。

除了让农作物拥有更高的营养价值,有时转基因食品也会解决一些其他的实际用途。比如生活中常见的西红柿,在成熟采摘之后如果长时间贮藏就会出现腐烂的现象,这是由于在贮藏的过程中西红柿会不断地合成乙烯,而乙烯对西红柿具有催熟的作用。转基因西红柿具有抑制乙烯合成的基因,让西红柿的贮藏时间由一个星期左右延长到低温环境下的一个月以上,解决了西红柿贮藏难、运输难的问题。此外,转基因技术还能够改变农作物的固有口味,比如甜味更足的甜椒或者辣味更足的辣椒等,可以说21世纪的生活已经和转基因作物息息相关[5]。

2.4 新品种培育

利用转基因生物技术可以培育出新的农作物品种。如一些具有观赏性的花卉,通过外源基因的导入能够让花朵拥有新的颜色,极大地增加了花卉的观赏性,让花农的收益更高。新品种的培育一般是针对经济作物的某一个特点进行改造,比如蔬菜的反季节特性、蔬菜的生长习性以及观赏类植物的生长姿势、花朵颜色等。反季节作物的培育能够让蔬菜在不宜生长的季节也可以种植,保证一年四季都有新鲜蔬菜供应,减少了运输链条长度,从而让反季节蔬菜的价格被压低,来造福社会。目前已经开发出的反季节蔬菜有茄子、白菜等。观赏性经济农作物的新品种培育价值是最高的,由于很多草花的花开期都很短,想要长时间保持某一个园艺风景十分困难,运用转基因生物技术就可以培育出拥有更长花开期的草花新品种,增强观赏性。

将不同颜色基因编码的外源基因导入到花卉中,能够让花卉拥有更加多样化的颜色,克隆技术以及基因工程在传统花卉颜色改变这一点上拥有很明显的改造优势,相对来说成本也比较小。

2.5 提高产量

提高产量是转基因工程生物改造的一个非常重要的目标,产量的提高就意味着农业经济的增长和农民收入的提升。在农业种植领域,农产品的产量和质量是最为关键的两个方面,产量决定着收益,而质量决定着农产品的市场竞争力。将高产基因导入到农作物中,得到了稳定高产农作物,使粮食种植获得丰收,可为农民谋取更高的收益。转基因水稻是一个非常典型的案例,转基因水稻的年产量更高,稻粒更大,营养价值也会更高,杂交水稻之父袁隆平认为利用转基因技术能够让他实现“在水稻下面乘凉”的愿望,想象未来的水稻能够长成树的样子。杂交水稻和转基因水稻都解决了中国人民的温饱问题,转基因水稻的出现让传统水稻的种植和推广更加简单,除了水稻之外,目前转基因技术也已经成功地创造了高产的玉米、小麦、蔬菜等。

3 转基因技术在农业种植中推广的重要性分析

关于为什么要大力推广转基因农作物,目前对于这一问题有很多支持的声音同时也有大量反对的声音。首先从粮食问题的角度来看,粮食问题是国家战略层面的问题,粮食储备在国家战略上的高度是不容质疑的,中国想要实现全面小康就需要完全实现粮食的自给自足。但是,粮食问题是一个动态问题,人口的增长动态以及粮食需求多元化都会给粮食供应带来新的问题。在解决供需平衡问题时,转基因技术无疑是一个能够维持相对稳定的策略,推广和发展转基因农作物能够让粮食问题维持在一个相对稳定的局面来讨论,避免因特殊情况而带来的粮食危机[6]。

转基因安全与否目前还没有一个完全准确的定论,大多数关于转基因的讨论都是基于道德观念,然而转基因植物所引发的道德问题非常有限。在面对转基因农作物时,需要去理性地看待,既要正视转基因技术所带来的一系列社会问题,又要看到转基因技术在农业经济发展中所体现出的巨大价值。根据海关的相关数据统计,中国2012年的粮食进口总量已经达到了7 236万吨相当于中国全年粮食产量的12.2%,这说明当年中国粮食的自给率已经低于90%这一水平,为了解决国内粮食自产的供需平衡,转基因技术仍然需要在农业种植中大力推广。同时,随着三胎政策的开放,城市化的加速,耕地面积和农村劳动力都在不断地被压缩,对于粮食的需求也在不断提高,如何更加有效地利用耕地,让粮食的产出效率更高,或许都需要转基因技术来实现。

在农业中,转基因技术或者说是生物技术的推广都会对维持经济发展起到重要作用,农业的可持续发展同样离不开生物技术。我国的农业体系已经十分成熟,对于生物技术的运用也经过了长时间的实践,在农业种植中推广转基因技术不仅会关系到国家的粮食战略,同时也关系到民众的健康生活[7]。正确的推广思路是转基因技术应用于农业种植的核心,不管是政策、法律还是推广宣传,政府部门都应制定出长期计划,让生物技术在造福大众的同时也能够被大众正确认识和认可。

4 结束语

俗话说民以食为天,粮食问题始终是国家的首要问题,中国全面建成小康社会也是建立在粮食安全问题上实现的。作为一个人口大国,我国所面临的粮食压力一直都没有缓解,提高耕地种植效益是一直以来备受重视的重大课题。转基因技术的出现改良了农作物品种,让农作物的种植更加灵活,能够有效地解决农作物的病虫害和除草施肥问题,同时也保护了生态环境,所以推广转基因技术在现阶段看来是十分必要的,是我国促进农业可持续发展的重要途径。

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