生物工程,又称生物技术,是20世纪70年代初兴起的一门综合性应用学科。它以生物学(特别是微生物学、遗传学、生物化学和细胞学)的理论和技术为基础,结合化工、机械、电子计算机等现代工程技术,运用分子生物学的最新成就,定向改造生物或其功能,短期内创造出具有超远缘性状的新物种,并通过生物反应器大规模培养,生产有用代谢产物或发挥独特生理功能。
生物工程促进生物农药的发展
生物工程技术为生物农药的发展注入了新活力。例如,转B.t.病毒(B.t.毒素基因在昆虫病毒中表达)、转基因捕食螨(Metaseiulus occidentalis)、转B.t.基因棉、转B.t.玉米、转B.t.马铃薯、转Cpt I烟草(水稻/马铃薯/草莓)、转PI-II烟草、转NaPI水稻(烟草)、转SKTI马铃薯、转OC-I白杨、转P-Lec烟草、转GNA马铃薯(烟草/水稻)、转基因耐贮藏番茄、转查尔酮合成酶基因矮牵牛、抗病毒甜椒、抗病毒番茄、抗烟草花叶病毒和黄瓜花叶病毒的转基因烟草、抗矮缩病毒水稻等。
细胞工程使药源植物如印楝、鱼藤等的细胞离体培养取得突破;生物技术如酶联免疫分析技术用于检测有机化学农药的残留,反过来促进生物农药的发展;抗除草剂农作物品种的推广,使除草剂用量大幅提高,例如耐农达除草剂的转基因作物推广,使农达使用量近5年全球每年以20%递增。
转基因抗虫、抗病作物对传统农药的冲击
抗虫作物的出现使杀虫剂生产和销售下降,害虫种类演替也导致农药品种变化。杀菌剂总体变化不大,但部分品种受影响呈下降趋势。据估计,到2005年转基因作物在农药市场中的份额将达15%-20%,约60亿美元,全球1999年种植面积达880万公顷。以转基因抗虫棉为例,美国1998年已推广棉花播种面积的40%,中国也有200万亩,安徽省1999年达40万亩。以棉铃虫防治减少一半用药计,效益相当可观。
转基因作物面临的问题
转基因作物推广5年多,面临的问题日益暴露:1)对人类和环境的安全性;2)抗性风险(a.室内用转基因棉花叶片饲养棉铃虫6-12代,抗性指数从1.5倍增到4.4倍;b.一般预测转基因作物使用寿命为8-10年;c.超级抗性生物的出现;d.抗性基因的漂移等);3)防治局限性:如转B.t.基因棉,防治棉铃虫效果随代数降低,第1代不需用药,但第3和4代每100株仍有20-40头3-4龄幼虫,每代仍须喷药3-4次;4)昆虫群落演替(a.次要害虫上升为主要害虫:转基因棉株体内单宁、酚类化合物分别降低22%和24%,导致棉蚜、棉红蜘蛛、棉粉虱、棉蓟马、棉盲蝽等害虫数量急剧上升;b.天敌种群数量下降:如棉田龟纹瓢虫及寄生蜂下降约20%-90%)。