题目：现代生物技术在环境污染治理中的应用大全

第一篇：题目：现代生物技术在环境污染治理中的应用大全

《环境生物技术论文》

题目：现代生物技术在环境污染治理中的应用

现代生物技术在环境污染治理中的应用

摘要:在环境污染治理中,作为一种技术手段,生物技术具有高效性,反应条件温和等优点,它对环境污染的治理和修复发挥了巨大作用,为重金属废水,石油废水,油脂废水,农药废水,以及生活污水提供了一条十分有效的途径。随着生物技术研究的进展和人们对环境问题认识的深入,人们已越来越意识到,现代生物技术的发展,为从根本上解决环境问题提供了无限的希望。我们要在污染环境修复、污染环境治理、废弃物的循环再生过程中应用生物技术,其中应用最广泛的是酶工程技术,微生物工程技术,分子生物学技术,基因工程。

关键词:现代生物技术环境污染治理应用

环境保护已成为当前国际关系、经贸合作中的一个极为重要的问题,也日益严重地影响着我国国民经济的可持续发展[1]。在我国过去几十年的经济发展中,由于忽视了发展中的环境保护,目前环境状况十分严峻。近年来虽采取了大量控制措施,但环境质量下降的趋势仍在继续。我国是世界上环境污染最为严重的国家之一,从城市到乡村,我国的大气、河流、湖泊、海洋和土壤等均受到不同程度的污染。当前我国社会经济仍然保持着高度发展的态势,环境保护的压力将进一步加重,由人类活动所造成的环境污染和环境质量的恶化已成为制约我国社会和经济可持续发展的障碍。如何在经济高速发展的同时控制环境污染,改善环境质量,以实现社会经济可持续发展之目标是我国目前亟待解决的重要问题[2]。

现代生物技术不但在净化环境,减少污染和改造传统产业等方面发挥出重要的作用,还可以为保护人类生存环境和社会可持续发展作出积极的贡献。在环境治理中,生物技术因其投资少,处理效率高,运行成本低等优点而得到广泛的应用。1 现代生物技术的概况

现代生物技术是应用现代生物科学以及某些工程原理,如酶工程,基因工程,微生物工程等,利用生命体(从微生物到高级动物)及其组成(含器官,组织,细胞,细胞器,基因)来发展新产品或新工艺的一种技术体系。一般认为,生物技术包括基因工程,细胞工程,酶工程和发酵工程四个方面。

生物技术直接关系到与人民生活,卫生,健康密切相关的医药卫生,食品工业,化学工业,农业的发展。可以在粮食危机,能源危机,环境污染中发挥巨大的作用,并且还可以从基因的角度治愈人类的遗传病。因此,现代生物技术已经被世界各国列为重点项目。

环境生物技术(Environmental Biotechnology,也称为Environmental Bioengineering)。是一门由现代生物技术与环境工程相结合的新兴交叉学科[5]。直接或间接利用完整的生物体或生物体的某些组成部分或某些机能,建立降低或消除污染物产生的生产工艺,或者能够高效净化环境污染以及同时生产有用物质的人工技术系统,称之为环境生物技术。

2.现代生物技术的特点

生物是构成生态系统的要素,生态系统内物质循环主要是依靠生物过程来完成的。科技的发展也充分证明生物技术是环境保护的理想武器,这一技术在解决环境问题过程中所显示的独特功能和显着优越性充分体现在它是一个纯生态过程[8]。生物技术在处理环境污染物方面具有速度快、消耗低、效率高、成本低、反应条件温和以及无二次污染等显着优点,受到了高度重视。随着生物技术研究的进展和人们对环境问题认识的深入,人们已越来越意识到,现代生物技术的发展,为从根本上解决环境问题提供了希望。

目前生物技术应用于环境保护中主要是利用微生物。生物技术已是环境保护中应用最广的、最为重要的单项技术,其在水污染控制、大气污染治理、有毒有害物质的降解、清洁可再生能源的开发、废物资源化、环境监测、污染环境的修复等环境保护的各个方面,发挥着极为重要的作用。应用环境生物技术处理污染物时,最终产物大都是无毒无害的、稳定的物质,如二氧化碳、水和氮气。利用生物方法处理污染物通常能一步到位,避免了污染物的多次转移。特别是现代生物技术的发展,尤其是基因工程、细胞工程和酶工程等生物高技术的飞速发展和应用,大大强化了上述环境生物处理过程,使生物处理具有更高的效率[3]。美国环保局(EPA)在评价环境生物技术时也指出“生物治理技术优于其他新技术的显着特点在于其是污染物消除技术而不是污染物分离技术”

由于大部分有机污染物适于作为生物过程反应物(底物),其中一些有机污染物经生物过程处理后可转化成沼气、酒精、生物蛋白等有用物质,生物处理方法也常是有机废物资源化的首选技术。生物过程是以酶促反应为基础的,作为催化剂的酶是一种活性蛋白。生物反应过程通常是在常温、常压下进行的。

酶对底物有高度的特异性,生物转化技术的效率高,副产物少,这与常常需要高温、高压条件的化工过程相比,反应条件大大简化,因而消耗低,效果好、过程稳定、操作简便。用生物过程代替化学过程可以降低生产活动的污染水平,有利于实现工艺过程生态化或无废生产,真正实现清洁生产的目标。生物处理技术除易于大规模处理外,还可利用天然水体或土壤作为污染物处理场所。另外,生物技术的产品或副产品基本上都是可以较快生物降解的,并且都可以作为一种营养源加以利用。用生物制品代替一切可以取代的化学药物、化石能源、人工合成物等,有助于把人类活动产生的环境污染降至最低程度[6]。生物是构成生态系统的要素,生态系统内物质循环主要是依靠生物过程来完成的。

利用环境生物技术可治理用其他方法难以处理的环境介质,即用生物修复技术净化环境,使受污染的宝贵资源如水资源(包括地面水和地下水)、土壤等得以重新利用,同时还可进一步强化环境的自净能力。

环境生物技术不仅单纯适用于环境污染治理,如今已相当广泛地应用于环境监测,尤其是以生物传感器为核心的环境生物监测技术,可在线在位迅速地提供环境质量参数,成为环境质量预报和报警中的重要组成部分[4]。

3.生物技术在环境污染治理中的应用

3.1以环境污染的生物治理为主,开展环境微生物学的基础,应用基础和应用研究,为重金属废水,石油废水,印染废水,油脂废水,农药废水,生活污水等提供效果好的,成本低的生物治理技术和设备,以促进我国的环境工程建设。

3.2微生物技术在污染控制工程中的应用主要有活性污泥法,生物膜法,厌氧生物处理法,生物脱氮法,生物除磷法,微污染饮用源水的生物处理,水产养殖水体的生物处理,城市生活垃圾的微生物处理,污泥的微生物处理,禽畜粪便处理与资源化工程,生物修复,微生物脱臭,废弃物的微生物资源化,固定化微生物技术及其在污染控制中的应用,绿色环保产品的开发和应用。

3.3环境污染的生物降解主要包括好氧生物处理,厌氧生物处理;贫营养环境污染生物降解;石油污染的生物降解,如甲基苯和二甲基苯的降解;芳香族化合物的生物降解;卤代有机化合物的生物降解;有机农药在环境中的生物降解;危险性有机污染物的生物降解以及污染环境的生物修复,如地下水污染生物修复等等。

3.4然而,由于技术有限,目前我们可以使用的技术（1）城市有机垃圾处理技术

将城市垃圾通过分选后综合治理,将可腐有机垃圾生产成优质有机粉肥或有机无机复混粒肥;将可燃有机垃圾采用气化焚烧或生产成版材;无机垃圾用于填埋,处理过程中产生的废气,粉尘集中处理,废水净化后再排放,防止污染环境。（2）生物曝气滤池处理生活污水及资源化利用技术

集生物处理和过滤两种功能于一体,出水水质优良,是一种高效的新型生物反应器,极适用于生活污水和工业有机废水的处理及资源化利用。（3）含油污泥高新生物处理技术 对于我国大中型油田,炼油场,石化企业等行业中含油污泥,炼油浮渣等进行生物治理,通过生物处理达到回收石油资源和污泥达标排放。（4）高新生物工程技术处理油脂化工废水 利用来自于自然界又经培养驯化的功能菌株,根据废水和污水的不同性质,组成,配制不同菌株,通过发酵培养形成多功能复合型菌液,用于油脂化工,化工有机废水,食品,印染,生活污水,工业废水的处理。（5）油田,炼油废水高新生物处理技术

通过对大中型油田,炼油场废水石油污染物样品采集,降解微生物菌株的分离,筛选,获得石油降解优势微生物,针对含油废水的不同水质特征,选用不同的微生物菌剂处理,使其稳定达标排放。现代生物技术在环境保护中的应用 4.1污水的生物净化

污水生物处理是用生物学的方法处理污水的总称,是现代污水处理应用中最广泛的方法之一。其主要原理是:根据水体自净的原则,利用微生物的催化作用和代谢活性,好氧或厌氧分解和转化污水中的污染物后,配合物理、化学方法使污水得到净化。按对氧气需求情况可分为厌氧生物处理和好氧生物处理两大类。厌氧生物处理系利用厌氧微生物把有机物转化为有机酸,甲烷菌再把有机酸分解为甲烷、二氧化碳和氢等。好氧生物处理系采用机械曝气或自然曝气为污水中好氧微生物提供活动能源,促进好氧微生物的分解活动,使污水得到净化[7]。污水生物处理效果好,费用低,技术较简单,应用比较简单。当简单的沉淀和化学处理不能保证达到足够的净化程度时,就要用生物的方法作进一步处理。生物处理中要特别注意掌握净化污水的微生物的基本特点,满足其要求条件;污水中BOD与COD比值要大于0.3。温度影响较大,冬季一般效果较差。

在污水处理中,常见的生物方法包括生物膜法、活性污泥法、氧化塘法、厌氧处理法和人工湿地处理系统法等。

4.2空气的生物净化

应用生物技术来处理废气和净化空气是控制大气污染的一项新技术,代表了大气处理净化处理技术的未来发展方向。废气的生物处理是利用微生物新陈代谢过程中需要营养物质这一特点,把废气中的有害物质转化成无害的物质。微生物对各类污染物均有较强、较快的适应性,并可将其作为代谢底物降解、转化。同常规的有机废气处理技术相比,生物技术具有效果好、投资及运行费用低、安全性好、无二次污染、易于管理等优点,尤其在处理低浓度(小于3mgPL)、生物降解性好的有机废气时更显其优越性[10]。

生物洗涤法分洗涤式活性污泥脱臭法和曝气式活性污泥脱臭法两种工艺[9]。洗涤式活性污泥脱臭法的主要原理是将恶臭物质和含悬浮泥浆的混合液充分接触,使之在吸收器内从臭气中去除掉,洗涤液再送到反应器中,通过悬浮生长的微生物的代谢活动降解溶解的恶臭物质。这种方法可以处理大气量的臭气,同时操作条件易于控制,占地面积较小,压力损失也较小, 实际中有较大的适用范围。这种方法设备费用大、操作复杂而且需投加营养物质,因而其应用受到了一定限制。曝气式活性污泥脱臭法是将恶臭物质以曝气形式分散到含活性污泥的混和液中,通过悬浮生长的微生物降解恶臭物质,现已应用于粪便处理场和污水处理场的恶臭气处理。

4.3 用生物技术消除白色污染

为净化环境,消除塑料废弃物,治理“白色污染”,人们曾采用填埋、焚烧、高温降解、再生利用等办法来缓解环境污染,但无论何种办法,除了自身方法存在缺陷外,还总有至少20%的制品无法回收,得不到处理。科学家们已经经研究出多种可降解塑料,其中微生物发酵生产的微生物塑料更显示出它的优越性,因而格外受到人们的重视。微生物塑料不仅可以降解,减少环境污染,改变土壤结构,增加土壤肥料,而且不含有毒物质,生物相容性好,不引起炎症,透明,易着色,能抗紫外线,具有高相对分子质量、高结晶度、高弹性和高熔点的特性,因此用途更广,更受欢迎。

我国已成功研制出可完全降解朔料和可降解塑料薄膜,可完全降解塑料是一类新型功能性塑料,使用废弃后通过自然界中的微生物能降解成二氧化碳和水,回归自然,不污染环境。

4.4用生物农药减少化学农药污染

生物农药是从微生物、植物和动物体中提取的具有农药效应的物质。这类物质对人、牲畜、农作物比较安全,通常情况下一般不导致对农作物和环境的污染。根据药源,生物农药可分为微生物农药、植物源农药、转基因生物农药和天敌生物农药等[11]。

生物农药的另外一个重要成员——植物性农药,从世界范围来讲,其应用只处于初级阶段,中国植物性农药现在市场规模只占生物农药1.5%左右,市场需求量及发展潜力很大

4.5固体废弃物的生物处理

固体废弃物主要包括固体生活垃圾和生产废弃物。生物技术处理垃圾废弃物能够降解破坏污染物的分子结构,降解的产物以及副产物,大都可以被生物重新利用,有助于把人类活动产生的环境污染减轻到最小程度,这样可以做到一劳永逸,既不留下长期污染问题,也对垃圾废弃物进行了资源化利用。

固体废弃物的生物处理技术是利用微生物对有机固体废物的分解作用使其无害化可以使有机固体废物转化为能源、食品、饲料和肥料,还可以用来从废品和废渣中提取金属,是固化废物资源化的有效的技术方法[12]。5.结语

著名的天文学家和生物学家,佛瑞得 霍意耳(Fred Hoyle)先生曾经说过,还未解决的主要问题的答案应该由基本的假设来得到,而且同时也必须依靠经过反复尝试和检验的科学工具及方法。随着处理技术的不断发展,生物方法所能处理或修复的对象也在时刻不停地改变。为了使生物技术能满足新的发展需要。我们必须真正进行探索,并且可能以过去未曾想象到的方式来使用生物或是它们的衍生物。

参考文献

[1] 孔繁翔.《环境生物学》

[2] 中国环境科学学会《中国环境保护优秀论文集》[C].中国环境科学出版

社,2005

[3] 夏北成.《环境污染生物降解》

[4] 冯玉杰.《现代生物技术在环境工程中的应用》 [5]

陈坚.《环境生物技术》

[6] The measurement of agricultural molodours.Carney.P.G;Dodd.V.R1989 [7] 中国环境科学研究院生物工程重点实验室.环境保护与生物技术.2007 [8] 刘英南.《追求完美-现代生物技术》.[J]《科学时报》2005 [9]

Burton,S.G,Gowan.D.A.and Woodley,J.M.(2002)The search for the ideal biocatalyst,Nature Biotechnology, [10] 张庆阳 全球气候变化的对策之我见[期刊论文]-气候与环境研究2003(5)[11] 段丽霞,向梅梅 现代科技与21世纪的植物保护[J];贵州农业科学;2005年02期

[12] 姜成林,徐丽华 微生物资源的开发与利用[M].北京:中国轻工业出版社,2001

第二篇：利用生物技术治理环境污染

木合塔尔.麦麦提生物技术08-2班20082753

利用生物技术治理环境污染

随着工业生产以及经济的迅猛发展，人类排放的污染物大大增加，加之资源的浪费和不合理使用，我国的环境污染问题日益严重，在一些地区经常发生严重的环境污染公害事件。因此，利用生物技术治理环境污染是一个很有价值的新课题。本文介绍了我国环境污染的主要问题，针对不同污染类型提出了相应的措施，促进发展生产与保护环境相结合，全面提高环境质量。

环境污染主要指人类活动所引起的环境质量下降而有害于人类的正常生存和发展的现象。不同的概念划分，环境污染主要分为 五种类型： 按环境要素可分为大气污染、水体污染和土壤污染等；按污染物的性质可分为物 理污染、化学污染和生物污染 ；按污染物的形态可分为固体废物污染、废水污染、废气污染、噪声污染、辐射污染等；按污染产生的原因可分为生产污染和生活污染；按污染物的分布范围又可分为全球性污染、区域性污染、局部性污染等。

1.现代生物技术在环境保护方面的应用

现代生物技术包括微生物工程，细胞工程，酶工程，基因工程等一系列生物高新技术的总称，它是以DNA分子技术为基础的新兴科技。现在不仅在农作物改良、医药研究、食品工程方面利用现代生物技术，而且在治理环境污染和环境生物监测等方面现代生物技术也发挥着重要的作用。从80年代开始生物技术作为一种高新技术，已普遍受到世界各国和民间研究机构的高度重视，发展十分迅猛。与传统方法

比较，生物治理方法具有许多优点。

（1）利用生物技术降解污染物的分子结构，是处理垃圾废弃物最有效的方法，降解之后的物质还可以利用生物工程作为原料重新利用。这样不仅把人类活动产生的环境污染减轻到最小程度，既做到一劳永逸不留下长期污染问题，同时也对垃圾废弃物进行了资源化利用。

（2）生物发酵技术对污染物质进行发酵处理，将污染物质转化为无毒无害的稳定物质，例如转化为水、二氧化碳、甲烷气体和氮气等，这种方法可以一步到位，避免污染物的多次转移而造成重复污染，因此生物技术是一种既安全又彻底消除污染的手段。

（3）以酶促反应为基础的生物化学过程是一种新的生物技术，作为生物催化剂的酶是一种活性蛋白质，其反应过程可以在常温常压和接近中性的条件下进行，具有设备简单、成本低廉、效果好、过程稳定、操作简便等优点。

可见，今天的生物技术已是工业废弃物和城市生活垃圾的处理的有效方法，不仅能够把各种有毒有害物质进行无害化处理，还能起到变废为宝的效果。

2利用现代生物技术治理环境污染

2.1运用固定化酶对污水进行净化

我们都知道污水中有毒物质含有多种成分，其中有重金属、有机磷、氰化物、有机汞、有机酸、醛、醇、各种酚类及蛋白质等等。

生物技术上利用固定化酶和固定化细胞技术处理污水，就是净化污水的生物方法之一。固定化酶又称水不溶性酶，它可以通过物理吸附法或化学键结合法使水溶性酶和固态的不溶性载体相结合，将酶变成不溶于水但仍保留催化活性的衍生物，微生物细胞是一个天然的固定 化酶反应器，用制备固定化酶的方法直接将微生物细胞固定。国内外用该方法处理污水得到了成功，以共价键结合法固定干多孔玻璃及硅珠上，制成酶柱，用于处理对硫磷废水，去除率达95％以上；在降解合成洗涤剂中的直链烷基苯磺酸钠（LAS）方面，降解率和酶活性保存率均在90％以上。生物曝气滤池处理生活污水及资源化利用技术.集生物处理和过滤两种功能于一体,出水水质优良,是一种高效的新型生物反应器,极适用于生活污水和工业有机废水的处理及资源化利用。

2.2生物修复被污染的土壤

污染土壤的主要成分是重金属。生物修复重金属污染的土壤，主要是利用微生物和植物作用，削减、净化土壤中重金属或降低重金属的毒性。修复原理：通过酶促反应改变重金属在土壤中的化学结构，达到固定重金属或解毒的效果，降低重金属在土壤环境中的移动性和生物可利用性，通过生物吸收、代谢达到对重金属的削减、净化与固定作用。污染土壤的生物修复过程可以增加土壤有机质的含量，激发微生物的活性，由此可以改善土壤的生态结构。

2.3研究生物塑料消除白色污染

农用地膜和废弃塑料很难降解，有的可以保存几十上百年时间，是

造成环境污染的重要成分之一。据估计我国土壤、沟河中塑料垃圾有几百万吨左右。有些微生物能产生与塑料类似的高分子化合物即聚酯，而聚酯是微生物内源性贮藏物质，用发酵方法进行生产，聚酯地膜和塑料不仅可被生物降解，而且熔点高弹性好、不含有毒物质，在农业和医学等许多领域有极好的应用前景。科学家正在用重组DNA技术对相关的微生物进行改造，降低成本、提高产量加速推广。废弃塑料和农用地膜经久不化解，估计是形成环境污染的重要成分。据估计我国土壤、沟河中塑料垃圾有百万吨左右。塑料在土壤中残存会引起农作物减产，若再连续使用而不采取措施，十几年后不少耕地将颗粒无收，可见数量巨大的塑料垃圾严重影响着生态和环境，研究和开发生物可降解塑料已迫在眉睫。利用生物工程技术一方面可以广泛地分离筛选能够降解塑料和农膜的优势微生物、构建高效降解菌，另一方面可以分离克隆降解基因并将该基因导入某一土壤微生物(如：根瘤菌)中，使两者同时发挥各自的作用，将塑料和农膜迅速降解。同时，还需大力推行可降解塑料和地膜的研发、生产和应用。有些微生物能产生与塑料类似的高分子化合物即聚酯，这些聚酯是微生物内源性贮藏物质，可以用发酵方法进行生产，由此形成的塑料和地膜因有可被生物降解、高熔点、高弹性、不含有毒物质等优点而在医学等许多领域有极好的应用前景。为了降低成本、提高产量，人们正在用重组DNA技术对相关的微生物进行改造，此方面目前一个研究热点是采用微生物发酵法生产聚-β羟基烷酸(PHAs)，研究人员正设法构建出自溶性PHAs生产菌种，即将PHAs重组菌进行发酵，在积累大量的PHAs后，加入信号物质，使裂解蛋白产生，细胞壁破坏，PHAs析出，以简化胞内产物PHAs的提取过程，降低提取成本。

2.4 用生物农药的方法消除化学农药的污染

使用的化学杀虫剂据测试约有80％残留在土壤中，特别是氯代烃类农药是最难分解的，经生态系统造成滞留毒害作用。要想彻底消除化学农药的污染，最好全面推广生物农药。现在人们正在利用重组 DNA技术克服其缺点来提高杀虫效果，例如目前病毒杀虫剂的一个研究热点是杆状病毒基因工程的改造，人们正在研究将外源毒蛋白基因如编码神经毒素的基因克隆到杆状病毒中以增强杆状病毒的毒性；将能干扰害虫正常生活周期的基因如编码保幼激素酯酶的基因插入到杆状病毒基因组中，形成重组杆状病毒并使其表达出相关激素，以破坏害虫的激素平衡，干扰其正常的代谢和发育从而达到杀死害虫的目的。

2.5含油污泥高新生物处理技术

对于我国大中型油田,炼油场,石化企业等行业中含油污泥,炼油浮渣等进行生物治理,通过生物处理达到回收石油资源和污泥达标排放。

2.6高新生物工程技术处理油脂化工废水

利用来自于自然界又经培养驯化的功能菌株,根据废水和污水的不同性质,组成,配制不同菌株,通过发酵培养形成多功能复合型菌液,用于油脂化工,化工有机废水,食品,印染,生活污水,工业废水的处理。

2.7油田,炼油废水高新生物处理技术

通过对大中型油田,炼油场废水石油污染物样品采集,降解微生

物菌株的分离,筛选,获得石油降解优势微生物,针对含油废水的不同水质特征,选用不同的微生物菌剂处理,使其稳定达标排放。

第三篇：生物技术在园艺中的应用

生物技术在园艺设计植物中的应用

摘要：用植物组培来培育无毒育苗木、优良品种苗快速繁殖、园艺树木新品种的培育等等。生物技术使园艺植物在设计中得到更好，更广泛的应用，不仅局限在造型、体态上面，从内在基因、细胞、组织上改变植物；使植物资源多样化，给设计带来了新鲜感。

Abstract: Plant tissue culture , cell engineering , gene engineering and other modern biotechnology to develop non-toxic sterile seedling, seedling rapid propagation of superior varieties, gardening trees breeding and so on.Biological technology make it better in the design of horticultural plants, more widely used, not only in shape, body, and change the plant from the internal genes, cells, tissue;be diversify.关键词：园艺植物、生物技术、组织培养、应用、景观环境、设计 生物技术在园艺植物的研究和培育上有着重大的意义。生物技术在园艺科学上的研究主要内容包括园艺植物组织培养，园艺植物细胞工程，园艺植物染色体工程，园艺植物基因工程和园艺植物分子标记。本文主要是对植物组培技术的研究。

园艺植物组织培养是指在无菌和人工控制的环境条件下，利用人工培养基，对园艺植物组织的胚胎、器官、组织、细胞、原生质体等进行立体培养，使其再

[1] 生发育成完整植株的过程。组织培养技术给园艺植物带来了很大的变革。从以前的单一色彩，单一种类，变化到多种色彩，多种形态。给设计提供了很多的便捷资源。组织培养技术提高了园艺植物的质量，也提高了生产的效率。给设计师们带来了新的构思。花卉、树木的种类繁多，色彩艳丽，培养方式的多样化，在园林景观中起着非常重要的作用。组织培养技术使花卉、树木的应用形式越来越多样化。园艺植物不仅给人们带来优美舒适的生活环境，更重要的是创造了是与人类生存的生态环境。园艺植物在现代社会中的应用越来越多，在绿化景观环境中体现的愈发明显。

通过以下几个方面来讲述组织培养在园艺植物中的应用： 一．种质资源的保存

植物的种质资源的多样性，使得设计有多样性，对于一些没法预料的灾害等，我们可以通过这种方式来保存物种多样性，使一些珍贵的植物能够保存下来。现在已经有很多的种植物灭绝，通过组织培养的技术就可延续和保存这些植物种类，使这些植物得到较为永久性的保存，增加种质资源的多样化。植物种质的保

[2]存与监测研究对生物多样化包补和生物技术都有着十分重要的意义。

园艺树种种质资源的长期保存主要采用超低温的方法。一般以液氮（-196℃）为冷源，是温度维持在-196℃以下。在这温度下，新陈代谢活动基本停止，也不可能发生遗传变异，因而对种质进行了长期的保存。

二．快繁技术

自然条件很难达到快速、高效的目的繁殖植物，通过组织培养我们可以有效的快速繁殖植物。植物组织培养快繁技术是利用植物组织培养技术对外植体进行

[2]离体培养，使其在短期内获得遗传性一致的大量再生植物的方法。使用这种方法，繁殖效率高，不受季节、气候条件的影响，而且培养条件可控制便于对各种环境进行调控。占用的面积小，管理方便。可以自动化控制生产。

已有数百种植物由愈伤组织分化出小植物，也可由愈伤组织再分化，最后产生不定芽或胚状体，形成植株。但是从它产生的植物常常会发生多倍体、非整倍体和各种基因水平上的变异，不能全部保存原种特性，因而妨碍了它在快速繁殖上的广泛的应用。另一个不利的因素是愈伤组织在经过多次继代培养后，常会丧[3]失再生植株的能力。但是，这的确加快了植物的繁殖速度，我国的园林设计正处于起步阶段，所以快繁技术对植物的需求量和丰富度都有着重要的作用，快繁技术可以促进植物的生长满足园艺设计的需求。三．植物脱毒

植物在生长发育的过程中会感染各种的病毒病害。导致植物的生长受到抑

[4]制，形态变异，产量下降等，会造成极大的经济损失。由于基因的变异等原因，造成很多的植物感染病毒。园艺植物在景观设计中的作用非常大。，病毒导致园艺植物的生命短暂，或者形态不美观，影响设计的美感。所以培养无病毒植株，能够提高植物的质量，对园艺设计景观有种重要的作用，培育无病毒植株是解决植物病毒问题的首选，通过植物组培技术培养脱毒的植株来阻止病毒的传播，来提高植物的质量和产量。四．遗产转化

园林遗传转化是指通过某种途径将外源基因导入受体园林植物基因组中，并

[5]使之在受体园林植物内实现功能表达。通过基因转移技术可以把不同来源的基因导入植物细胞，并整合到植物基因组中，获得转基因植物。通过遗传转化转化可以改良园林植物品种。提高育种效率，育成不同种类的新品种。

转基因可以改变植物的颜色、形态、种类等各种特性。这些都给园艺植物增

[6]加了很多的特色，如蓝色的月季，黄色的仙客来，红色的鸢尾等，在设计中，能够应用这些不同的形态特点来创造出不同的主题，表达不同的思想，给人以不同的需求，满足人们不同的审美需求。

综述：现在，随着人们生活水平的提高，许多地方，以观光、旅游、采摘等为主体闲园艺、生态景观等迅速发展。城市景观的设计越来越受到注重，绿色的园艺植物也被广泛的应用起来。所以生物技术在园艺植物中起了很大的作用，通过组培技术我们能够大量的生产园艺植物，并得到优良质量的植物，满足园艺设计对植物的大量需求，促进我国园林设计快速的发展起来。

参考文献：

[1]园艺植物生物技术/巩振辉主编。北京：科学出版社，2009 [2]园林植物组织培养技术/王金刚，张兴主编。北京：中国农业科学技术出版社。2008.8 [3] 朱至清.植物生物技术简介(一)——经济植物快速繁殖[J].生命世界，1984 [4] 赵爽、陈国菊，蔬菜作物抗病毒基因工程研究进展[J].中国蔬菜,2006 [5]李向辉等，植物遗传操作技术，科学出版社，1988 [6] 园林花卉应用设计·配置篇/耿欣、程伟、马娱、主编。武汉：华中科技大学出版社，2009.7

第四篇：现代生物技术在植物检疫中的作用

现代生物技术在植物检疫中的作用

摘要：本文阐述了免疫学技术中的酶联免疫法、免疫荧光技术、斑点免疫法、免疫电镜技术、免疫染色标记技术及其他抗体介导的检测方法、核酸技术中的核酸探针、RFLP技术、PCR技术等的在植物检疫中的应用原理及优缺点。关键词：免疫学技术；核酸技术；植物检疫

随着我国动植物产品进出口贸易的日益增多，传统的检测手段已不能满足植物检疫需要，检疫手段的优化迫在眉睫，近年来在免疫学、分子生物学等领域取得了巨大的进步，为全面优化检疫手段，加快检测速度打下了坚实基础。1 免疫学技术

1.1 酶联免疫法

自酶联免疫吸附技术问世以来，已日益广泛应用于植物病毒、真菌、MID等的检测之中，如病毒方面，对种子中的大豆花叶病毒(SMV)、苜蓿花叶病毒(AMV)、大麦条纹花叶病毒(BSMV)、烟草花叶病毒(TMV)、黄瓜花叶病毒(CMV)、烟草环斑病毒(TRSV)、等病毒的诊断和检测；真菌方面，疫霉、腐霉、黑盘菌、等真菌的ELISA试剂盒已被商业化生产，并已广泛应用。利用上述ELISA试剂盒检测大豆根茎组织、土壤悬浮液中的大豆疫霉菌；土壤中大豆疫霉的游动孢子、卵孢子和菌丝；病组织中隐地疫霉；灌溉水中的疫霉游动孢子，效果都很好[1]。

1.2 免疫荧光技术

免疫荧光技术是另一种以抗体为基础的在植物病害检疫中具有重要应用价值的检测手段，现已成功应用于植物组织、种子及土壤中细菌及真菌的检测。利用免疫光技术成功的检测出菜豆萎蔫病菌，并且检测的灵敏度达到4.5×lO4cuf／mL，有效地解决了假阳性反应问题。此外，免疫荧光技术在检测土壤根组织的辣阑疫霉菌丝、土壤中樟疫霉游动孢子、瓜果疫霉游动孢子、叶组织中灰葡萄孢；病土、根组织中芸苔根肿菌休眠孢子；根组织中菌丝的厚垣孢子、组织切片中菌丝均取得了ELISA无法达到的效果。免疫荧光技术具有间接和直接免疫荧光法，其中间接免疫荧光法在实践中用途较广，一抗与结合有荧光色素的二抗结合，所发出的荧光可由免疫荧光显微进行检测，如利用免疫光技术可在显微镜下检测出结合有荧光色素抗体的细菌阳性细胞，免疫荧光技术检测的灵敏度一般约为lO3～lO5 cfu／mL，不仅对每个荧光细胞可以记数，而且可以观察有关细胞的形

态特征。虽然免疫荧光技术灵敏度高，但在实际使用中存在一定的缺陷，如需要昂贵的仪器，操作费时，并且有时受植物和土壤的自身荧光干扰，特别是在抗原量低时，自发荧光强于特异性荧光，致使观察困难，干扰了这项技术的广泛应用。

1.3 斑点免疫法

斑点免疫法技术是近年发展起来的血清学技术，它是通过酶标记抗体与吸收附于硝酸纤维素膜(简称NC)、尼龙膜或其他支持物上的抗原发生特异性结合，经加底物溶液后在NC膜上形成有色斑点的免疫学方法。目前已被应用于植物病毒、MID的检测之中。同ELISA相似，斑点免疫法也可以分为多种，较常用的有直接法、间接法、双抗体夹心法。斑点免疫法操作简便、快速、能够长期保存，在灵敏度方面也高于DASM-ELISA[2]。斑点免疫技术是一项十分有用的血清学技术，它的一个重要用途是组织免疫印迹，通常可以将组织材料(如切割开的种子)直接与硝酸纤维素膜接触，抗原从组织中释放，并结合于膜上,通过直接法检验或使用辣根过氧化物酶(或碱性磷酸酶)标记间接检测结合于膜上的抗原。由于斑点免疫检测技术具有与电镜观察法同样高的灵敏度，且操作容易、简便，试验本身血清用量少,且可重复利用，一次性检测的样品量大，因此是一种适合检疫需要的快速诊断检测方法。

1.4 免疫电镜技术

免疫电镜技术应用于植物病毒检测始于20世纪60年代，70年代以来发展较快，由于免疫电镜技术快速、准确、省工、省抗体和抗原材料，且制好的铜网以及抗血清的包被铜网均好保存一段时间，并可邮寄，因此该技术已广泛应用于植物病原真菌、病毒、MLO以及类病毒的检测中。免疫电镜技术具有与ELISA相同的灵敏度但比E1ISA更为直观、准确、快速，对于某些难于鉴定的木本植物病毒也可检测。

免疫电镜技术可直接检测感染病毒的组织抽提液(包括显症、未显症、脱毒苗)，除了病毒定性外，免疫电镜技术还可以用在植物粗汁液中病毒粒体的定量分析。此外，免疫电镜技术克服了以往检测MID只能用超薄切片进行电镜观察的缺点，现已能用诱捕法诱捕MLO。免疫电镜技术还可以检测dsRNA，已成功用诱捕法诱捕到被TMV感染的植物中复制型的dsRNA，并利用dsRNA抗学清诱捕到真菌病。可以看出，由于免疫电镜技术的诸多优点，因此该技术成为目前较为理想的检测

手段之一[3]。

1.5 免疫染色标记技术

Iin和Langenberg等在20世纪80年代首次将胶体金染色技术成功应用到植物病毒的检测。胶体金染色技术是利用金离子还原后的胶体金与抗体(或A-蛋白)结合形成稳定的抗体(或蛋白)-胶体金复合物，通过抗原的特异性结合，金颗粒附于同源病毒粒体的周围，从而得到检测病毒的一种免疫技术。以后，又对胶体金技术进行了改进，产生了金／银免疫法染色法、斑点免疫金染色以及斑点金／银染色法，并在植物病毒、细菌等的检测上得到了广泛的应用。免疫胶体金技术不仅可检测和鉴定出植物病毒，还可以确定植物病毒在感染细胞中的复制部位以及病毒基因产物在细胞中的合成部分，现已成功地用胶体金标记了马铃薯黄矮病毒的结构蛋白以及一些复制酸组分、转移蛋白等非结构蛋白。免疫金染色技术和免疫金／银染色技术具有省时、灵敏、稳定、价廉的优点。缺点是胶体金标记不易与小分子物质形成稳定复合物，并对盐类极其敏感，此外，胶体金标记的组织切片，微细结构对比度不是太好，细胞膜也不能清晰可辨，对于球型病毒，如果分散在细胞中就不易辨认。不过，随着单克隆抗体、CDNA探针与免疫胶体金等染色技术的结合使用，免疫染色标记技术的灵敏度将会进一步提高，相信不远的将来它将成为检测方面的一种非常有用的工具。

1.6 其他抗体介导的检测方法

EILSA和其他免疫学方法的检测基础均是抗体成分，并且由于抗体的专化性和对特殊抗原的亲和性，使得这些方法具有可定量测定的特性。另外，多克隆抗血清在一定程度上可满足检测的需要。多克隆抗体的制备简单便宜，纯化和酶结合的步骤也较为简便，在某些情况下对克隆抗血清的专一性要求并不严格，目的是大范围检测到目标病原菌，美国、巴西等多个国家已成功利用多克隆抗体检测柑桔衰退病病毒。然而，对于较为复杂的病原菌如细菌和真菌，多克隆抗体常常不能专一性地检测出目标病原，且多克隆抗体存在寄主抗原交互反应问题。单克隆抗体可克服这些缺点，是免疫学方法上的一项巨大的技术革新。单克隆抗体广泛应用于病毒、细菌、线虫等的鉴定和检测。单克隆抗体具有多克隆抗体难以媲美的优点，但由于其制备方法复杂、周期长、工作量大、价格昂贵、具体环节受影响的因素较多，在一定程度上限制了单克隆抗体的应用。核酸技术

20世纪80年代末至90年代初出现了利用核酸杂交技术检测植物病原的报道，并比较了核酸杂交技术与以抗体为基础的免疫学方法的优缺点，从中看出，核酸杂交技术在灵敏度、检测率及专一性等方面均比免疫学方法有了很大的提高，特别是PCR技术可以直接对病原物序列进行检测，从而大大提高了检测时的准确性。

2．1 核酸探针

核酸探针是利用经过标记(同位素或非同位素)并用于检测出互补核酸序列的一段寡聚核苷酸。核酸探针技术已应用于植物病害诊断和植物病原物的检测之中。典型的核酸杂交技术是将少量核酸打点在硝酸纤维膜或尼龙膜上，再浸入含特异性探针的杂交液中，通过放射显影或酶标颜色反应检测。杂交检测方法有多种，其中印迹杂交法非常方便，其灵敏度较世界ELISA方法灵敏2-3个反应级，而且杂交后的产物可干燥保存，这使得该杂交探针易于商业化并能够广泛应用在植物病毒、类病毒以及类菌原体等的检测。核酸杂交技术虽然在检测病原菌方面表现出它的优势，但由于其烦琐操作以及缺少灵敏的探针标记而限制了其普及应用。同位素标记灵敏度高，但同位素标记费用高、实验条件严格，且有放射性危害，标记好的探针在几周内其放射活性就衰退到不能使用，因而不宜大规模推广。非放射性的生物素克服了这些缺点，因而非放射生物素-亲和性系统被应用于各种病害检测，而在类病毒的检测上光生物素标记探针具有与同位素标记一样的灵敏度。目前应用于柑桔裂皮病检测的3种生物素：光生物素、生物素肼标记中，DIG标记的灵敏度最高，应用最广，由于非同位素标记具有同位素标记无可比拟的优越性；灵敏度高、费用少、对人体无害、保存时间长且稳定，非常适合口岸检疫技术的需要，它必将成为一种有力的检测工具。

2.2 RFLP技术

RFLP是一项比较复杂且耗时长的DNA检测技术。但它又是研究植物病原种群结构和遗传变异很好的工具。它先从生物组织中纯化DNA，用限制性内切酶切割后，利用凝胶电泳分离切割后的片段，接着进物染色，最后用标记的探针进行杂交。该技术能够快速鉴定到病原物种、变种、专化型和生理小种，RFLP分析是一种非常有效的分子生物学技术，具有敏感性高、所需样品少，快速简便等优点，随着分子生物学的发展，相信RFLP技术在病原物的鉴定和检测方面将得到更广泛的应用，尤其在检疫方面会越来越显示其巨大的优越性。

2.3 PCR技术

PCR技术是一种DNA体外扩增技术。在PCR反应中，将含有所需扩增的靶DNA双链经高温变性变成单链，在接着的退火中加入的寡聚合核苷酸引物与DNA模板结合，并在经这十几个循环后，靶DNA的含量将特异性扩增上百万倍，从而大大提高对DNA分子的分析和检测能力。由于这一技术具快速、简便、灵敏度高和特异性强的优点，因此PCR技术在植物病害诊断和病原物检测方面具有巨大的应用潜力，现已在植物细菌、病毒、类病毒、真菌、线虫等检测中发挥了重要的作用。PCR技术应用起来比较复杂，且需要相当昂贵的仪器设备和专业化的技术支持，因此目前只限于实验室中使用，难以推广普及，随着研究的不断深人及分子生物学的快速发展，PCR技术将在植物病害的检测方面发挥更大的作用。

实时荧光定量PCR(Real—time fluorescentquantitative PCR，FQ—PCR)技术是20世纪9O年代中期发展起来的一种新型核酸定量技术。最早是由Higuchi等，于1992年提出来的。1996年由美国Applied Biosystems公司推出。与普通PCR相比，它具有快速、灵敏、高通量、特异性强、自动化程度高、重复性好、定量准确等特点。但是实时荧光PCR技术也有其局限性，会受到非靶序列DNA的干扰，如何排除背景的影响，使实时荧光定量PCR具有普遍性是人们面临的又一个挑战

[4]。

总之，免疫技术和核酸技术以其灵敏、准确、快速的特点越来越受到人们的重视，为植物检疫工作的开展提供了强有力的技术支撑，如果能与其他传统方法相结合，将会推动口岸检疫工作更好地发展。

参考文献

[1]朱延书,康宁.生物技术在植物检疫检测中的应用[J].江苏林业科技.2003.06.[2]陶玲珠,杨洁磊．斑点免疫结合法对进口马铃薯脱毒组培苗的病毒检测[J].植物检疫,1992,6(2):ll8．

[3]胡伟贞,由雪娟.免疫电镜技术在植物病毒研究中的应用和进展[J].植物检

疫.1990,4(5):356-359.[4]黄海泉.实时荧光定量PCR技术在植物检疫中应用的研究进展[J].湖北农业科学.2012,1:5-8.

第五篇：生物技术在制药行业中的应用

生物技术在制药行业中的应用

摘 要：改革开放以来，随着人们生活水平的不断提高，人们对药物的疗效及质量和安全问题也越发的重视，而很多传统的药物，在长期被人们使用的前提下，已经逐渐变得不能满足现在人们的体质以及在生病后的疗效，在这期间生物技术（biotechnology）的问世，有针对性的解决了相关的问题；大量的生物技术应用于药品的生产上，开发新的药品，以及对传统药物进行改良，生物技术在制药行业的作用也越发明显。也使得人们在生病后，能得到有效的药物治疗。

关键词：生物技术；制药行业；应用 生物技术（biotechnology）（生物工程）的理念

生物技术（biotechnology），也被人们称作为生物工程，以现代生命科学为核心基础，结合其他类别的基础科学，并采用极为先进的科学技术手段，根据计划，对生物体进行改造或者是加工生物原料，进而生产人们所需要的产品。

生物技术（biotechnology），利用动植物体以及微生物对物质原料进行加工，并生产处相关产品，为社会服务。其主要分成现代生物技术以及发酵技术两大类别。

生物技术可以说是，现代生物学的发展以及和相关科学融合的产物，以DNA重组技术为根本，并包括了细胞工程、生化工程以及微生物工程和生物制品等。生物技术在制药中的应用

2.1 细胞工程制药

就目前我国的生物技术（biotechnology）来讲，有关于细胞工程还没有一个统一的定义以及范围，通常认为，细胞工程就是根据分子生物学和细胞生物学的原理，并采用细胞的培养技术，对细胞进行水平的遗传操作。细胞工程大致上可以分为细胞质工程以及染色体工程和细胞融合工程这三种。而归根结底，细胞工程就是利用动物以及植物的细胞培养进而生产药物的技术。例如，利用动物细胞培养可身缠人类生理活性因子以及疫苗和单克隆抗体等产品；再如利用植物细胞培养可以大量的生产经济价值极高的植物有效成分，提取药材精华，也可以生产人类活性因子以及疫苗等重新组合DNA产品。

值得注意的是植物细胞培养并不会受到客观的地理以及环境的影响，次级代谢的产物在产量上比较高。例如，人身皂苷在该组织培养中含量占干重的27%，而全株只有可怜的1.5%。现在不少药用植物，如三七和人参等的培养已经有了系统化的研究，并且充分优化了培养条件。值得庆贺的是人参细胞培养物的化学成分以及药理活性，相比于种植人参并没有明显的差异。

关于细胞工程制药技术，在国外一些相关的细胞工程制药已经达到了商业化的生产水平，例如美国的Phyto公司的紫杉醇的生产商已经达到了75000L的生产规模，而日本植物细胞培养反应器的规模达到了4000L～20000L的惊人地步。

除却大规模的细胞培养技术，不定根组织与毛状根的培养也特别成功。例如培养的黄芪毛状根的药效与药用黄芪不分上下，而在丹参毛状根的培养上，其含有的丹参碱，能在分泌中得到培养。例如，希腊毛地黄细胞，在褐藻酸盐的固定化培养中，可以将其中有毒物质的毛地黄苷转化成为地高辛，在利用紫草细胞培养技术生产出紫草宁等。而根据野生新疆雪莲的辐射以及抗炎等作用，贾景明等相关技术人员进行了天然新疆雪莲镇痛以及抗炎和抗辐射与细胞培养的药理实验，而实验表明，新疆雪莲细胞的培养物完全可以称为野生新疆雪莲的替代品，其药效与野生新疆雪莲几乎相同，而该实验也取得了深入开发应用的极高价值。而细胞培养技术甚至可以进行如犀角等极为昂贵的药用动物器官的培养，在解决资源的短缺同时，有效的保护了稀有动物的生存。

2.2 发酵工程制药

生物技术中的发酵工程，又称为微生物工程，是指利用现代生物工程的技术，利用微生物的相关特定功能，生产出对人类有用的产品，或者直接把微生物应用于工业生产中。

发酵工程制药是利用微生物的代谢过程，所生产药物的生物技术。例如人们普遍认知的抗生素、氨基酸以及维生素等。而发酵工程的制药在研究也主要在微生物菌种的筛选和改良上，还有极为重要的产品后处理也就是分离纯化。

在现如今的社会中，DNA的重组技术在微生物菌种改良上起到了举足轻重的作用。在上世纪七十年代，细胞融合以及基因重组技术的飞速发展的情况下，发酵工程进入了现代化的发酵工程阶段。不仅仅是酒精类饮料以及醋酸和面包，并且猪脚生产了生长激素以及胰岛素等多种医疗保健药物。

周晓燕等相关研究人员用精良选育的猪芩PU-99菌做生产菌株，在1t灌中生产，菌丝体重达2.3%，含粗多糖31%；该实验充分的利用了发酵工程，并在当时得到了广大的认可。利用微生物成长代谢来炮制中药，比一般的物理或化学炮制手段更为优越，能较大幅度的改变中药的药性，并且提高疗效的同时，大大减轻毒副作用，使得中药活性成分结构提供了新的途径。

2.3 酶工程制药

酶工程是利用酶、细胞或者细胞器具有特殊催化功能，并使用生物反应相关装置以及通过一定的技术手段生产出的人类所需要的产品。这是一种酶学理论与化工技术两相结合而形成的新型技术，现如今依旧有数十个国家采用了固定化酶以及固定化细胞，进行药品的生产。

酶工程可以说是现代生物技术组成的重要部分，酶工程制药也是将酶用于药品生产的技术。固定化酶可以全程合成药物的分子，并且还能用于药物的转化。而我国就是充分的利用了微生物并使用两步转换法生产出了维生素C。

就我国的酶工程制药来讲，其主要研究方向在，各种酶（细胞）的固定化以及产药酶的来源和酶反应器还有相关的操作条件等。可以说酶工程应用具有极其广阔的发展前景，该技术将使得整个发酵工业和化学合成工业发生巨大的变革。

2.4 基因工程制药

基因工程是在基因的水平上，按照人类的需求，有针对性的涉及，并且按照设计的方案，生产出具有某种新的形状的生物产品，并且使得其可以稳定的遗传给后代。基因工程的设计与与工程设计有些类似，既显示出理学的特性，也具有工程学的特点。

工程制药也是通过将DNA重组技术应用到疾病的治疗中，例如蛋白质、酶以及肽类激素和其他药物的基因转移到宿主体内，使得细胞繁殖，最终获得相关的药物。如苯丙氨酸以及丝氨酸和次生代谢的产物所制成的抗生素，通常是一些人体内的活性因子，例如白细胞介素-2和胰岛素以及干扰素等。

而目前我国基因工程的研究方向，主要在基因的鉴定以及克隆和基因载体构建的产物的表达以及分离纯化等。人类掌握基因工程技术在时间上虽说不是很长，但已经获得了很多具有实际应用价值极高的成果，而基因工程为现代生物技术组成的重要部分，在未来相当长的一段时间里，都会在制药中发挥出极大的作用。结束语

生物技术在制药的应用中，其地位是无法替代的，并且其影响力也不断的扩大。而生物技术也将在中西药物的研制以及融合还有生产中的大部分环节得到广泛的应用；并且可以有效的保护相关的濒危灭绝的草药以及珍稀动物，在批量生产高品质的药材的同时，还能提高其活性成分。而有效的利用现代生物技术可以使得制药行业在药品的质量以及安全性上得到提高，最终使得制药行业得到更为广阔的发展。

参考文献

[1]张雅阁.高新技术在中药制药领域应用的分析和探讨[J].山东工业技术，2014（18）.[2]王兰，朱磊，徐刚领，等.单克隆抗体类生物治疗药物研究进展[J].中国药学，2014（23）.[3]王一岭.内蒙古自治区发酵制药类项目发展现状及污染防治问题探讨[J].内蒙古师范大学学报（自然科学汉文版），2014（3）.作者简介：张岩（1982，4-），女，山东，汉族，哈尔滨学院毕业，初级职称，研究方向：生物工程。