農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的科學(xué)技術(shù)應(yīng)用思考精品資料

1、農(nóng)業(yè)廠(chǎng)生產(chǎn)1中的科學(xué)F技文個(gè)應(yīng)r用J思一、現(xiàn)代生物科學(xué)研究成果的深刻影響，促使農(nóng)業(yè)科學(xué)向微觀(guān)領(lǐng)域的方向發(fā)展在現(xiàn)代生物科學(xué)特別是分子生物學(xué)研究成果對(duì)農(nóng)業(yè)科學(xué)的廣泛滲透和深刻影響下，一些微觀(guān)研究領(lǐng)域內(nèi)，生物科學(xué)與農(nóng)業(yè)科學(xué)的界限，日趨消失。比如近十多年來(lái)，國(guó)際上對(duì)植物光呼吸的研究，無(wú)論生物學(xué)家抑或農(nóng)學(xué)家，都積極參與研究，并且普遍認(rèn)為光呼吸是由葉綠體、過(guò)氧化物酶體、線(xiàn)粒體三者協(xié)同作用下進(jìn)行的O葉綠體體積約3下5微米，線(xiàn)粒體只1一3微米，而過(guò)氧化物酶體還不夠1微米，呈單層膜結(jié)構(gòu)并含有均質(zhì)內(nèi)容物的小顆粒O只有深入研究細(xì)胞內(nèi)的微細(xì)結(jié)構(gòu)并闡明其機(jī)能，才能深刻認(rèn)識(shí)植物光呼吸的本質(zhì)，這樣要采取降低、抑制以至控制光

2、呼吸的技術(shù)措施才有可能。又如要闡明根瘤菌進(jìn)入豆科植物根毛細(xì)胞的機(jī)制，精細(xì)觀(guān)察侵染絲(只有1微米左右)如何由根毛尖端屈曲部位侵入后在根毛細(xì)胞內(nèi)的伸展?fàn)顩r。只要弄清楚根瘤菌進(jìn)入豆科植物根部的生理生化機(jī)制及其所需的外界條件，就有可能闡明根瘤形成過(guò)程及其消耗能量與豆科植物光合產(chǎn)物積累量之關(guān)系，闡明根瘤形成與固氮機(jī)能以至固氮過(guò)程的生化反應(yīng)，這樣，對(duì)于實(shí)現(xiàn)豆科糧食作物(水稻、小麥、玉米等以及經(jīng)濟(jì)作物(甘蔗、煙草等)的共生固氮，對(duì)于實(shí)現(xiàn)生物固氮模擬技術(shù)，都具有極其重大的經(jīng)濟(jì)意義和科學(xué)價(jià)值。隨著科學(xué)技術(shù)、特別是生物科學(xué)中的分子生物學(xué)的迅速發(fā)展，與其說(shuō)現(xiàn)代生物科學(xué)的研究成果不斷地滲透到農(nóng)業(yè)科學(xué)研究領(lǐng)域，不如說(shuō)農(nóng)

3、業(yè)科學(xué)本身必須主動(dòng)地靠攏現(xiàn)代生物科學(xué)，必須積極地從生物科學(xué)的最新成果中吸取豐富的營(yíng)養(yǎng)，才能蓬勃發(fā)展。當(dāng)前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中存在的許多懸而未決的問(wèn)題，看來(lái)有從分子生物學(xué)角度才能夠徹底解決。通常在基礎(chǔ)研究尚未取得重大進(jìn)展之前，要在技術(shù)措施上會(huì)出現(xiàn)新突破，是不容易辦到的。比如，水稻對(duì)病害(主要是稻瘟病、白葉枯病、紋枯病)、蟲(chóng)害(主要是三化螟、稻飛虱、稻葉蟬、稻瘦蚊)的抗性機(jī)制，以至病蟲(chóng)雜草對(duì)化學(xué)藥物的抗藥性機(jī)制等等，看來(lái)只有通過(guò)深入研究生物膜系統(tǒng)(細(xì)胞膜、原生質(zhì)膜、核膜、液胞膜、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜、線(xiàn)粒體膜、微粒體膜、葉綠體膜、微管膜等)表面吸附的酶種類(lèi)(一個(gè)植物細(xì)胞總共含有1萬(wàn)種不同類(lèi)型的酶分子)及其活性，膜系統(tǒng)對(duì)

4、物質(zhì)的透過(guò)性和能量交換，酶活性與細(xì)胞免疫能力之關(guān)系等，才會(huì)得到徹底解決。因此，可以說(shuō)，以現(xiàn)代生物科學(xué)的最新研究成果來(lái)武裝農(nóng)業(yè)科學(xué)，是積極推進(jìn)農(nóng)業(yè)科學(xué)向前蓬勃發(fā)展的重要因素，而現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科學(xué)和生產(chǎn)實(shí)踐提出的急待解決的實(shí)際問(wèn)題，又將進(jìn)一步促進(jìn)現(xiàn)代生物科學(xué)的向前發(fā)展O二、現(xiàn)代生物科學(xué)與農(nóng)業(yè)科學(xué)各學(xué)科彼此交叉和相互依賴(lài)，導(dǎo)致研究領(lǐng)域向綜合性和多學(xué)科性的方向發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以及科學(xué)研究領(lǐng)域，為了大幅度提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，越來(lái)越趨向?qū)I(yè)化，于是各個(gè)工序、各門(mén)學(xué)科遂越分越細(xì)，這就導(dǎo)致它們彼此之間互相聯(lián)系、互相交叉、互相依賴(lài)，單靠本門(mén)學(xué)科知識(shí)和力量，已經(jīng)難于解決當(dāng)前農(nóng)業(yè)科學(xué)領(lǐng)域內(nèi)提出的重大綜合性研究課題，因而必須實(shí)

5、行多學(xué)科協(xié)作，相應(yīng)集中人力物力財(cái)力,才可希望取得巨大進(jìn)展或突破?，F(xiàn)代農(nóng)業(yè)科學(xué)的重大研究課題之所以愈來(lái)愈帶有綜合性，就是因?yàn)楫?dāng)前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提出的要求，并不限于局部改進(jìn)某些農(nóng)業(yè)技術(shù)措施，以便在一定范圍內(nèi)能夠獲得高產(chǎn)，而更為重要的是通過(guò)積極深入的探索，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成倍成倍地增長(zhǎng)提供帶根本性的科學(xué)手段和理論依據(jù)。現(xiàn)今國(guó)際上實(shí)行多學(xué)科協(xié)作，組織各有關(guān)學(xué)科既分工又聯(lián)合以進(jìn)行總體的研究，是解決重大綜合性研究項(xiàng)目的最常見(jiàn)途徑。比如，美國(guó)1975年12月制定的生物科學(xué)十項(xiàng)研究計(jì)劃，其基本宀 宗旨是提高動(dòng)植物和微生物對(duì)于食物資源的增產(chǎn)效能。在這十項(xiàng)研究計(jì)劃中，特別強(qiáng)調(diào)光合作用，生物固氮和細(xì)胞遺傳工程三項(xiàng)綜合性研究?jī)?nèi)容

6、。而在生物固氮這個(gè)項(xiàng)目中，就組織七個(gè)研究組數(shù)十門(mén)學(xué)科參與協(xié)作研究。例如，飼用豆科和粒用豆科植物研究組,就有農(nóng)學(xué)、土壤學(xué)、植物營(yíng)養(yǎng)學(xué)、細(xì)菌學(xué)、細(xì)菌遺傳學(xué)、植物遺傳學(xué)、植物生理學(xué)、植物生物化學(xué)等學(xué)科參加，規(guī)定該研究組應(yīng)當(dāng)宀兀成的基本目標(biāo)，而各門(mén)學(xué)科再根據(jù)基本目標(biāo)去分別制定其所承擔(dān)的具體內(nèi)容O日本制定的生物能量的發(fā)掘與利用(19761980)的五年研究計(jì)劃，以提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效能為中心,把農(nóng)學(xué)、基礎(chǔ)理論與應(yīng)用生物學(xué)密切結(jié)合起來(lái),對(duì)生物能量的若干基本問(wèn)題，開(kāi)展綜合性的研究O例如，對(duì)于提高綠色植窗光能利用率的生物學(xué)機(jī)能的研究項(xiàng)目中，概括五個(gè)方面的綜合性研究課題O剖析光能吸收機(jī)制及提高光能利用效率，闡明Co:

7、的積集、固定機(jī)制及其生理機(jī)能，闡明和控制光呼吸的機(jī)制,采取農(nóng)學(xué)措施提高群體光能利用率,研究離體葉綠體典型光合過(guò)程O(píng)每個(gè)課題又具體規(guī)定一系列研究?jī)?nèi)容O上述實(shí)例說(shuō)明，要攻破重占八、綜合性研究項(xiàng)目,就需要有專(zhuān)門(mén)化知識(shí)和技木,實(shí)行多學(xué)科協(xié)作以及科學(xué)研究管理機(jī)構(gòu)進(jìn)行協(xié)調(diào),這三者便構(gòu)成現(xiàn)代科學(xué)技木綜合性研究的宀兀整體系。三、深刻揭露生命現(xiàn)象的本質(zhì)，引導(dǎo)農(nóng)業(yè)科學(xué)向人工控制的方向發(fā)展人類(lèi)對(duì)生物界的深入認(rèn)識(shí)，深刻揭露生命現(xiàn)象的本質(zhì)和生命活動(dòng)的規(guī)律，就有可能對(duì)生物體及其活動(dòng)過(guò)程實(shí)行人工控制。隨著生物科學(xué)的許多新興學(xué)科諸如分子生物學(xué)、分子遺傳學(xué)、遺傳生理學(xué)、遺傳生物化學(xué)、分子生物物理學(xué)、細(xì)胞遺傳工程學(xué)等的迅速發(fā)展和

8、廣泛滲透，必將進(jìn)一步擴(kuò)大生物科學(xué)的研究領(lǐng)域和活動(dòng)范圍，進(jìn)一步豐富和充實(shí)生物科學(xué)的知識(shí)來(lái)源，也必將為人類(lèi)控制生物活動(dòng)過(guò)程提供新技術(shù)、新方法和新途徑O最近幾年來(lái)，細(xì)胞遺傳工程(包括基因工程和染色體工程)的研究取得重大進(jìn)展。在充分闡明植物細(xì)胞具有全能性(t以ip。姐cy)即由一個(gè)細(xì)胞能夠恢復(fù)培養(yǎng)成宀兀整植物體的能力的基礎(chǔ)上，應(yīng)用現(xiàn)代化超速離心技術(shù)、電子顯微鏡以及其他現(xiàn)代化實(shí)驗(yàn)技木裝備，實(shí)行細(xì)胞融合(包括異種、異屬植物細(xì)胞)以圖育成雜種植物,這就是當(dāng)前國(guó)際上相當(dāng)盛行的細(xì)胞工程育種,這樣就有可能按照人們的要求，對(duì)原來(lái)人工雜交難以成功的遠(yuǎn)緣植物，采取細(xì)胞工程育種途徑，以育成具備理想性狀(如高產(chǎn)、抗病、抗蟲(chóng)

9、、抗寒、優(yōu)質(zhì)等)的新品種或新物種。其次，在細(xì)胞化學(xué)、酶化學(xué)、特別是基因工程學(xué)取得長(zhǎng)足進(jìn)展的基礎(chǔ)上，對(duì)DNA之類(lèi)的遺傳基因能夠進(jìn)行分離、提純及再組成，并能將其導(dǎo)入另一個(gè)細(xì)胞中，實(shí)行DNA余交，以育成人們理想要求的新物種，這就是近年來(lái)生物學(xué)界常說(shuō)的基因工程育種。應(yīng)用基因工程育種技木，可把高蛋白的基因，導(dǎo)入糧食作物或微生物細(xì)胞中，以育成高蛋白的糧食作物新品種以及蛋白質(zhì)高生產(chǎn)效能的微生物種群J也可把抗病抗蟲(chóng)的基因，導(dǎo)入高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的糧食作物栽培品種中，以育成具有高度抗病蟲(chóng)的高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)新品種。此外，近年又發(fā)展另一種技木，稱(chēng)為原生質(zhì)體工程育種技術(shù)，這有如把C 植物的高光效基因及低光呼吸基因(存在于細(xì)胞核、葉綠體

10、、線(xiàn)粒體等細(xì)抱器之中)導(dǎo)入C3植物原生質(zhì)體中，使C3植物葉片光能利用率提高到接近C4植物的高光效水平，而其光呼吸消耗量則大幅度降至接近C、植物的水平。應(yīng)用原生質(zhì)體融合雜交育種技術(shù)，同樣對(duì)于常規(guī)雜交難以成功的異種或異屬植物，也易獲得成功。由于每一個(gè)體細(xì)胞原生質(zhì)彼此融合后而構(gòu)成的雜種植株，其本身具有二倍性，且有可育能力，無(wú)須采取秋水仙堿之類(lèi)的加倍處理，可以節(jié)省染色體加倍所需的時(shí)間，大大縮短育種年限和手續(xù)。固氮基因的轉(zhuǎn)導(dǎo)，也是近年來(lái)細(xì)胞遺傳工程的十分活躍的領(lǐng)域之一。簡(jiǎn)單地把固氨菌固氮基因?qū)爰Z食作物根部原生質(zhì)，是不能獲得成功。因此必須深入研究豆科植物與根瘤菌對(duì)大氣氮素固定的遺傳機(jī)制，進(jìn)一步揭露生物固

11、氮的本質(zhì)。近年來(lái)逐步發(fā)現(xiàn)，直接還原大氣氮素者，是根瘤菌所生成的固氮酶。固氮酶是由兩種蛋白質(zhì)亞單位構(gòu)成，其中一種的分子量為180000至280000道爾頓(分子量的單位);另一種為50()00道爾頓。前者含有鉑、鐵、硫等元素，后者只含有鐵和硫。這兩種亞單位相結(jié)合才具備固氮酶活性。固氮酶易受0：影響而鈍化，因此,為了防止其鈍化現(xiàn)象，就必須具備豆血紅蛋自(e沙e二飛lobin)以使細(xì)泡內(nèi)氧分壓降低。然而這種豆血紅蛋白的形成，則是受到豆科植物的遺傳控制?？梢?jiàn)，只有深入揭露豆科植物與根瘤菌共生固氮的譏制，要實(shí)觀(guān)豆科植物的生物固氮，才有可能。細(xì)胞遺傳工程學(xué)的進(jìn)一步發(fā)展，將為人們定向控制生物休遺傳特性提供巨

12、大的可能性，這樣就有可能按照人類(lèi)的意圖改變生物的遺傳性狀，克服種間雜交的障礙，擴(kuò)大物種雜交的范圍，大幅度提高物種變異的頻率。據(jù)育種學(xué)家估計(jì)，采取選擇自發(fā)突變的方法育種，其產(chǎn)生新組合性狀的速度，要比自然界的進(jìn)化過(guò)程快一萬(wàn)倍，運(yùn)用遺傳工程學(xué)方法，則要快一億到十億倍。因此，只要人們能夠更充分地掌握基因轉(zhuǎn)移的方法和深入認(rèn)識(shí)基因表達(dá)調(diào)節(jié)控制的規(guī)律，就能夠更準(zhǔn)確地定向改變生物體的遺傳特性，為人類(lèi)按照自己的需要和愿望，有計(jì)劃地改造現(xiàn)有生物品種和創(chuàng)造新物種開(kāi)辟?gòu)V闊的發(fā)展前途。這里只是扼要概述現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科學(xué)的主要特占八、及其發(fā)展趨勢(shì)，還有許多問(wèn)題未曾涉及。然而就此也可以看出，農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，已經(jīng)并且正在為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)開(kāi)辟新釣領(lǐng)域、新的途徑,帶來(lái)新的革命。當(dāng)代，一些農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的大多數(shù)環(huán)節(jié)，已經(jīng)采用有如上述的先進(jìn)技木裝備和科研成果，使得他們的勞動(dòng)生產(chǎn)率比我國(guó)高出幾十倍，農(nóng)業(yè)產(chǎn)量也大大超過(guò)我國(guó)。因此，我們要樹(shù)雄心，立壯志，急趕直追，要貫徹和落實(shí)華主席為首的黨中央關(guān)于大辦農(nóng)業(yè)和