生物技術(shù)在植物保護(hù)中的應(yīng)用探究

余金維

（象州縣植物保護(hù)檢疫站，廣西來賓 545800）

生物技術(shù)的快速發(fā)展給植物保護(hù)帶來了新的契機(jī)，利用生物技術(shù)能為農(nóng)作物的健康及環(huán)境保護(hù)作出貢獻(xiàn)。為提升農(nóng)作物產(chǎn)量與品質(zhì)，需加強(qiáng)生物技術(shù)的創(chuàng)新與研究，并將其運(yùn)用到植物保護(hù)中，為植物的健康生長及我國農(nóng)業(yè)事業(yè)的可持續(xù)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

1 概述

生物技術(shù)在我國雖然起步較晚，但在各行各業(yè)中發(fā)揮著重要作用［1］。生物技術(shù)是集生物學(xué)、化學(xué)、工程學(xué)等于一體的綜合技術(shù)。20 世紀(jì)70 年代生物技術(shù)出現(xiàn)到現(xiàn)在，逐步形成了現(xiàn)代生物學(xué)，涉及分子生物學(xué)、基因工程、免疫學(xué)等多學(xué)科技術(shù)，為社會發(fā)展及人們活動提供服務(wù)。隨著生物技術(shù)研究的深入，生態(tài)環(huán)境保護(hù)、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展中生物技術(shù)的作用越來越明顯，能實(shí)現(xiàn)對有害生物的科學(xué)防控，強(qiáng)化農(nóng)產(chǎn)品安全檢測等。

植物細(xì)胞的全能性是植物細(xì)胞工程的基礎(chǔ)，遺傳改造需建立在植物細(xì)胞或亞細(xì)胞水平上，為使植物得到有效改良與利用，在無菌操作下，通過植物組織培養(yǎng)與植物體細(xì)胞雜交等技術(shù)得以實(shí)現(xiàn)。植物細(xì)胞培養(yǎng)、植物組織培養(yǎng)等是植物細(xì)胞工程的主要內(nèi)容［2］。植物細(xì)胞工程在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中得到廣泛應(yīng)用，并作為一個(gè)相對獨(dú)立的技術(shù)體系，能在植物保護(hù)中發(fā)揮其重要作用。

2 應(yīng)用

2.1 基因工程技術(shù)

基因工程技術(shù)在植物保護(hù)中發(fā)揮著重要作用，是當(dāng)下生物技術(shù)中比較有效的技術(shù)之一。植物在生長過程中只有具備較強(qiáng)的抗性，才能減少病蟲害的影響，確保健康生長，為提升農(nóng)作物產(chǎn)品品質(zhì)提供支持?；蚬こ痰睦碚摶A(chǔ)是分子遺傳學(xué)，所使用的方法為將外源基因通過體外重組后導(dǎo)入受體細(xì)胞內(nèi)，對生物原有的遺產(chǎn)特性進(jìn)行改變，最終獲得新品種及新產(chǎn)品［3］。直接轉(zhuǎn)移法和間接轉(zhuǎn)移法是我國當(dāng)下比較常見的基因工程技術(shù)。在植物細(xì)胞內(nèi)將基因直接轉(zhuǎn)入，并利用植物細(xì)胞的特性達(dá)到目的屬于直接轉(zhuǎn)移法；間接轉(zhuǎn)移法是利用載體將基因?qū)胫参锛?xì)胞內(nèi)，常見的載體為原原菌或植物病毒。

植物保護(hù)還可以在抗除草劑育種、植物抗病育種的方式下實(shí)現(xiàn)。植物病害預(yù)防中，最難預(yù)防的病害為植物病毒病，通過植物基因工程技術(shù)的有效應(yīng)用，能對植物病毒病進(jìn)行有效預(yù)防，相比于傳統(tǒng)防疫方式，此方法直接利用植物抗病育種，抗病效果更好。通過該技術(shù)的應(yīng)用，植物抗病害能力得到極大提升，且在環(huán)境保護(hù)、成本控制中作用顯著。

2.2 微生物農(nóng)藥

在對病蟲等各類有害生物進(jìn)行防治過程中，微生物農(nóng)藥發(fā)揮著重要作用，其有效成分為細(xì)菌、真菌或經(jīng)基因修飾的微生物活體等。植物通過微生物農(nóng)藥的有效應(yīng)用，能提升抗病能力，對病蟲害進(jìn)行有效抑制，且能降低病原菌和蟲害對植物生長的影響與為害［3］。有益微生物在植物中需營養(yǎng)成分才能存活，所以微生物農(nóng)藥的合理應(yīng)用，使有益微生物可以與病原菌爭奪營養(yǎng)，有效抑制病原菌的生長。為實(shí)現(xiàn)“碳中和、碳達(dá)標(biāo)”的目標(biāo)，微生物農(nóng)藥的應(yīng)用十分關(guān)鍵，由于其屬于無害農(nóng)藥，能在保護(hù)植物的同時(shí)，提升植物產(chǎn)量［4］。未來微生物農(nóng)藥是農(nóng)業(yè)種植中農(nóng)藥的主要發(fā)展方向，能滿足我國“綠色發(fā)展”要求，減少環(huán)境污染，加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)。

傳統(tǒng)農(nóng)藥在使用過程中，植物會產(chǎn)生耐藥性，難以實(shí)現(xiàn)長期植物保護(hù)的目的。但微生物農(nóng)藥的應(yīng)用能避免耐藥性的產(chǎn)生，且能為植物的長期健康生長提供支持。在微生物農(nóng)藥應(yīng)用前，需針對不同植物特性選擇合適的農(nóng)藥。微生物殺菌劑和微生物殺蟲劑是比較常見的微生物農(nóng)藥，具有良好的殺蟲效果。通過微生物農(nóng)藥的合理應(yīng)用，開展微生物培養(yǎng)，生產(chǎn)微生物農(nóng)藥，提高植物生產(chǎn)效率。

在“綠色發(fā)展”理念的實(shí)踐下，需克服傳統(tǒng)化學(xué)農(nóng)藥對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生的污染，但是微生物農(nóng)藥使用期間，也需掌握一定技巧與方法：1）微生物農(nóng)藥噴施的溫度需控制在25～30 ℃，能有效保證微生物活體農(nóng)藥的效果；2）微生物農(nóng)藥需選擇合適的天氣施用，避免在晴天的10:00—16:00 施用，最好選擇陰天施用；3）避免在雨天施用，防止雨水將菌液沖刷掉；4）不要與化學(xué)農(nóng)藥、酸性與堿性物質(zhì)混合施用［5］。

2.3 培育無病種苗

在生物工程的快速發(fā)展過程中，需在抗病蟲害基礎(chǔ)上通過植物組織培養(yǎng)技術(shù)，培育無病種苗，確保植物具有較強(qiáng)的有害生物抗性，提高農(nóng)作物產(chǎn)量與品質(zhì)。培育無病種苗，首先要篩選抗病蟲種苗，培育抗病蟲植株，在體外栽培植株的離體培養(yǎng)下將病蟲、病毒的浸染分離，獲得無病種苗，提升種苗抗病能力［6］。無病毒苗木的培育意義重大，能去除病毒為害，提升作物產(chǎn)量與品質(zhì)，減少環(huán)境污染。為獲得無病毒繁殖體，需引進(jìn)無病毒種苗，對無毒個(gè)體進(jìn)行篩選，做好脫毒處理并培育無病毒株。

無病毒苗木在培育時(shí)，需合理選擇培養(yǎng)基，常見的培養(yǎng)基有White、MS 等。在培育時(shí)，先對幼葉莖葉進(jìn)行消毒，然后對莖尖進(jìn)行剝離與接種。培養(yǎng)期間溫度、光度、光照時(shí)間分別控制在22 ℃、2 000～3 000 lx、16 h。此外，也可采用愈傷組織培養(yǎng)脫毒、莖尖微體嫁接、化學(xué)療法脫毒等方法進(jìn)行脫毒處理。

為提高植物的抗病性能，可以使用“人工種子”，以避免種子帶病。人工種子具有發(fā)芽整齊、生長性能好等特點(diǎn)，為避免種子出現(xiàn)霉變、干裂等問題，可以使用藻酸鈉將所需繁殖的胚狀體包裹，然后將Elvax膜包裹在上面。

2.4 植物細(xì)胞工程

部分名貴花卉在生長過程中會受到各種因素的影響，生存能力相對較弱，單純使用病蟲害防治技術(shù)，難以對花卉進(jìn)行有效保護(hù)［7］。但是植物細(xì)胞工程的應(yīng)用，能為名貴花卉的生存提供支持，在細(xì)胞全能性的幫助下，對植物細(xì)胞內(nèi)遺傳物質(zhì)進(jìn)行復(fù)制，并將優(yōu)良性能遺傳給下一代。植物細(xì)胞工程技術(shù)在應(yīng)用時(shí)，需通過整株繁殖將病毒消除，使植物能健康生長。在實(shí)際應(yīng)用中植物細(xì)胞工程體現(xiàn)出的特征是快速繁殖，培育周期有效縮短，且能得到植物良種，為植物健康生長提供支持。

以花藥培養(yǎng)或花粉培養(yǎng)為例，在合理的誘導(dǎo)下，讓花藥中的花粉囊分化而發(fā)育成單倍體胚，形成單倍體植株，整個(gè)過程對環(huán)境有一定要求，需在光照與陰暗環(huán)境下交替進(jìn)行。培育過程表現(xiàn)為：7 ℃冷處理（花蕾或幼穗）→于液體培養(yǎng)基中培養(yǎng)（14 d 后）→離心收集（花藥開裂散落出花粉后）→培養(yǎng)基上生長?；ǚ叟囵B(yǎng)優(yōu)勢明顯，能對單倍體植株有判別，且花粉培養(yǎng)其愈傷組織誘導(dǎo)率較高。

2.5 發(fā)酵技術(shù)

發(fā)酵技術(shù)逐漸得到人們的熟悉與了解，在應(yīng)用中是通過含有抗生素的農(nóng)藥對害蟲進(jìn)行防控。使用抗生素制造農(nóng)藥不僅整體成本低，還具有較高的安全性，且對環(huán)境污染較低。發(fā)酵技術(shù)在食品加工中比較常見，但隨著生物學(xué)的快速發(fā)展，現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)得以出現(xiàn)并將其運(yùn)用到植物保護(hù)中。

如殺蟲微生物的發(fā)酵生產(chǎn)。蘇云金芽孢桿菌實(shí)現(xiàn)殺蟲的主要毒素為伴孢晶體，當(dāng)敏感性昆蟲將這種蛋白質(zhì)晶體吞入后，蛋白質(zhì)晶體就會通過水解轉(zhuǎn)化為毒性肽，然后產(chǎn)生毒性，讓幼蟲出現(xiàn)麻痹并致敗血癥死亡。鱗翅目、雙翅目等的幼蟲是伴孢晶體的主要毒害對象。

2.6 植物病原鑒定與昆蟲分類

現(xiàn)代生物學(xué)的核心技術(shù)之一為PCR（聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)）技術(shù)，在植物病原鑒定、昆蟲分類中發(fā)揮著重要作用。在PCR 技術(shù)的快速發(fā)展過程中，也衍生出很多新技術(shù)，如實(shí)時(shí)熒光PCR 技術(shù)、多重PCR 技術(shù)、巢式PCR 技術(shù)等。在對多種病害的分子進(jìn)行檢測時(shí)，多重PCR 技術(shù)能一次性完成檢測，有效縮短檢測時(shí)間，降低檢測成本。在防治植物病害前，需對植物病害進(jìn)行快速診斷與判別，在酶鏈免疫技術(shù)的有效應(yīng)用下，能快速、精準(zhǔn)針對各類植物病原菌。同時(shí)，基因芯片技術(shù)可以在支持物上固定大量探頭，然后對樣品進(jìn)行標(biāo)記，以獲取樣品分子的數(shù)量與序列信息。

3 應(yīng)用趨勢

未來生物技術(shù)在植物保護(hù)中的應(yīng)用會得到有效推廣，并能為解決糧食安全、環(huán)境等各種問題發(fā)揮其作用。尤其是在實(shí)現(xiàn)“碳中和、碳達(dá)標(biāo)”過程中，綠色種植成為人們關(guān)注的重點(diǎn)，目前在農(nóng)作物種植管理過程中，由于農(nóng)藥、化肥等的應(yīng)用，對生態(tài)環(huán)境污染較大，影響我國實(shí)現(xiàn)“綠色發(fā)展”。所以在未來，生物技術(shù)在植物保護(hù)中的應(yīng)用將成為主流?，F(xiàn)代生物技術(shù)與傳統(tǒng)技術(shù)的結(jié)合，將為植物保護(hù)提供一個(gè)新的發(fā)展方向。

轉(zhuǎn)基因技術(shù)得到快速發(fā)展的同時(shí)，全球轉(zhuǎn)基因作物在不斷增加，由于市場前景廣闊，種植面積在不斷增加。在基因工程技術(shù)的快速發(fā)展下，植物能產(chǎn)生抗蟲性，有效減少傳統(tǒng)農(nóng)藥的使用，減少環(huán)境污染。

微生物農(nóng)藥也在植物保護(hù)的應(yīng)用與發(fā)展中得到推廣，主要是由于該技術(shù)不會對人、動物及生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生污染，也不會讓植物產(chǎn)生抗性。但也存在一些缺點(diǎn)，如藥效發(fā)揮速度慢、專一性強(qiáng)等特點(diǎn)。所以，在未來需強(qiáng)化微生物農(nóng)藥的研究，克服當(dāng)下的問題與缺陷，并確保其在植物保護(hù)中的作用。

對于植物抗病、致病機(jī)制的研究，可以在分子生物學(xué)技術(shù)的發(fā)展下得到極大發(fā)展，并能開啟昆蟲行為的調(diào)控。生物源農(nóng)藥活性物質(zhì)的研究與推廣，能有效減少傳統(tǒng)農(nóng)藥的應(yīng)用。生物活性物質(zhì)的提升，可以通過生物活動物質(zhì)的大規(guī)模生產(chǎn)得到極大提升，且能有效降低農(nóng)藥生產(chǎn)成本。

植物保護(hù)中生物技術(shù)的創(chuàng)新是實(shí)現(xiàn)“綠色發(fā)展”的關(guān)鍵所在，也是保障植物病原鑒定等的重要手段。在植物保護(hù)過程中，生物技術(shù)的應(yīng)用會在未來成為主流，并發(fā)揮其積極作用。同時(shí)未來對于生物農(nóng)藥外源的不穩(wěn)定等都會成為研究的主要方向，以做好新品種的選育。

生物技術(shù)在植物保護(hù)中的應(yīng)用與研究，需加強(qiáng)抗病、抗蟲新品種的培育，提升農(nóng)作物產(chǎn)量；加強(qiáng)抗真菌、病毒新品種的培育，降低真菌與病菌對植物的影響，減少作物損失；加強(qiáng)抗蟲害新品種的培育，在蟲害防治與作物保護(hù)過程中，也能降低農(nóng)藥使用量，強(qiáng)化環(huán)境保護(hù)；積極開展生物防治，在降低成本的同時(shí)，更要減少對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生的污染與影響。

4 結(jié)語

生物技術(shù)在植物保護(hù)中的應(yīng)用是一場綠色革命，能確保植物健康生長的同時(shí)，更能減少傳統(tǒng)化學(xué)農(nóng)藥的使用，實(shí)現(xiàn)保護(hù)環(huán)境的目的。當(dāng)下在植物保護(hù)中生物技術(shù)得到廣泛應(yīng)用，且成為應(yīng)用的主要方向。未來需加大對生物技術(shù)的投入與研究，不斷加強(qiáng)技術(shù)投入，創(chuàng)新技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用，將生物技術(shù)高效應(yīng)用到植物保護(hù)中，確保我國農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的實(shí)現(xiàn)。