中国小分子抗癌药行业现状调研及发展.PDF
杨双龙
摘 要：随着农业的迅猛发展，科研院所及农业类高等院校在分子生物学领域不断探索，不断培育出适合农业发展趋势的新型作物，如适合机械化生产的作物、绿色农业作物等。可以说分子技术带动了农业发展，同时也产生了分子农业的概念。本文分析了分子农业的发展过程和现状，以及分子技术在其他领域的应用现状。
关键词：分子农业；转基因安全；现状
中图分类号：S188 文献标识码：A 文章编号：1671-0037（2018）2-37-3
Abstract： With the rapid development of agriculture， scientific research institutes and higher education colleges have been continuously exploring in the field of molecular biology， and have constantly developed new crops suitable for the development trend of agriculture， such as crops suitable for mechanized production， green agricultural crops， etc. It can be said that the molecular technology drives the development of agriculture and produces the concept of molecular agriculture. This paper analyzed the development process and current situation of molecular agriculture， and the application status of molecular technology in other fields.
Key words： molecular agriculture； Gm safety； current situation
农业现代化是相对于传统农业而言的，其实质体现了当代科学技术在农业上的综合应用，它是一个历史的、动态的概念。在经历了原始农业、传统农业、工业化农业后，农业正在进入以知识高度密集为基础，以高效精准为目标的现代化发展方向[1]。高祥照认为：未来农业将以精准化、自动化、标准化、规模化为主要发展方向。精准化主要包括产前的精准培育、产中的精准指导以及产后销售的精准定位；自动化则主要以节省劳动力为主，实现从种植到加工再到销售整个环节的机械化农业服务。要实现农业精准化和自动化，主要依靠耕地种植的规模化和标准化。农业未来发展趋势：①农业人口将进一步减少，一些小村庄会慢慢消失；②农民将慢慢转变为一种职业，不再是一种身份的象征；③农业补贴将会进一步增加；④休闲农业的潜力将进一步被挖掘；⑤农村将出现一些中小型农场的雏形；⑥有机农业的价值将进一步凸显；⑦农业和互联网的结合将日益紧密。为了适应环境的变化以及未来农业的发展趋势，一代又一代科学家通过分子实验、田间试验探索着新品种。近年来，随着分子技术的快速发展，出现了分子农业。分子农业属于转基因工程范畴，可细分为动物分子农业与植物分子农业。
1 分子生物学与分子农业的衍生关系
分子农业是利用动植物分子遗传学和转基因等生物技术，大规模生产蛋白质、药物、疫苗等物质，用于预防、治疗人类及动物疾病。由于分子农业是利用植物生产、提取类物质，便于操作和规模化生产，因而为农业工厂化发展奠定了科技基础。分子农业可简单地定义为：以利用重组或转基因动物与植物为基础，大规模生产出稀有的和高价值的产品的农业。另外，分子农业的出现，使农业产业拓展到医药、卫生领域，使新型疫苗的大规模生产成为可能。如美国试验成功的携带乙肝表面抗原的转基因烟草。可以说是分子生物学推动了农业的发展，利用分子方面的基因重组、分子标记技术、转基因技术等深入探索农作物的内部构造，从微观方面促进农业的发展。同时，农业的不断发展激发了农业科学家们的创新意识，使科学家们在农作物分子结构上不断探索，不断改进，从而促进了农业的潜在发展。
2 分子农业的发展过程和现状
1944—1966年，人类对DNA和遗传信息传递有了初步的认识：1944年，艾弗里证明DNA是遗传物质。1961年，查柯柏和莫洛德提出了调节基因表达的操纵子类型。1967—1978年是重组DNA技术的建立和发展阶段：1972—1973年波伊尔和伯格建立重组DNA技术，并完成了第一个细菌基因的克隆，开创了基因工程的新纪元。1979年至今是重组DNA技术的应用和分子生物学迅速发展阶段：1985年卡利·穆里斯发明了聚合酶链式反应。进入21世纪，农业方面的分子发展主要体现在功能基因组学、蛋白质组学和生物信息学。就目前来说，蛋白质组学主要在科研公司研究应用，高等院校研究应用较少。分子农业应用范围包括：①改善食物品质；②利用转基因植物生产医用抗体；③利用转基因植物生产人和动物需要的疫苗；④利用转基因植物生产医用蛋白；⑤利用转基因植物生产生物多聚体（Bio - polymers）；⑥利用转基因植物生产工业用蛋白质和酶。诸如此类的分子技术在未来农业发展尤其是作物栽培和作物育种中发挥着不可替代的作用，但在转基因方面也存在部分缺陷，转基因的安全性在未来农业发展中是否能获得更多人的认可还需进一步的探索。
3 农业中的分子技术在药学及其他领域的应用
3.1 植物生物反应器在药学方面的应用
植物生物反应器即利用植物悬浮细胞或整株植物，生产各类活性蛋白。例如，具有重要药用价值的人或动物的疫苗、抗体和氨基酸或各种植物次生代谢产物等。通过和特殊的抗原结合，重组抗体可以用来诊断、治疗和阻止疾病的发生。现在大部分药物是由重组抗体构成的，但一般都在哺乳动物细胞或转基因动物细胞内生产，比较昂贵，构建困难，有的还可能包含有病原体。利用植物生物反应器生产重组抗体是目前新兴的研究领域，与其他生产方式相比，植物生物反应器生产重组抗体具有高效、经济和简便等特点，而且还具有以下优点：①生产成本较低，易于大规模工业生产；②植物细胞具有全能性，易于获得再生植株；③遗传操作相对简单，培养周期较短；④产物贮藏在种子、果实或块茎中易于运输；⑤无毒副作用，安全性好[5]。植物生物反应器必将引起医药工业、农业和人体医学的一场革命。利用植物生物反应器生产重组抗体，对于疾病的预防和治療都具有重大的意义。植物生物反应器生产重组抗体在国内外已有研究，中国科学院上海植物生理研究所开展了利用烟草花叶病毒（TMV）作为载体应用于植物生物反应器的研究，用该方法大规模表达口蹄疫病毒表面抗原多肤，制备高效、安全、廉价的重组口蹄疫疫苗。转基因植物疫苗是把植物基因工程技术与机体免疫机理相结合，生产出能使机体获得特异抗病能力的疫苗。与注射疫苗相比，可食疫苗具有成本低、便于运输储存及使用方便等优点。目前已报道的疫苗主要包括5类：细菌疫苗、病毒疫苗、避孕疫苗、寄生虫疫苗和糖尿病疫苗。由此可见，随着分子农业的迅猛发展，植物生物反应器被广泛应用，农业中的分子技术不仅带动着农业的进步，同时灵活运用分子技术，结合事物相联系的知识，分子技术同样能带动其他相关行业的发展。
3.2 分子技术在生命起源上的作用
地球上的生命是从地球上非生命物质发展而来的，生命是整个自然界发展的结果。地球演化到了一定的阶段，为生命的起源创造了条件。根据地球上发现的最早生命化石得知，生命发生在32亿年前。生命起源是通过化学的途径实现的。生命起源于化学演化大体经历了4个主要阶段：①无机分子阶段：生命的进化过程是从非生命物质进化开始的，早期的无机分子像水、氢气、氧气、氮气、二氧化碳、一氧化碳、二氧化硫等无机小分子，他们在自然界中进行各种形式的化学反应，然后形成各种有机分子。②有机分子阶段：有机分子比无机分子的结构更为复杂。像各种烃类、酸类、糖类、脂类、核苷酸、氨基酸、苯等化合物，它们再进一步化合，就形成了各种有机大分子，即一些生物大分子。③生物大分子阶段：生物大分子最重要的是核酸和蛋白质，有机分子之间通过各种化学过程合成生物大分子，而这些生物大分子的一个显著特征就是具有一定的生物活性。例如，核酸可以进行复制，而蛋白质（酶）具有催化功能等。④原始生命形成阶段：原始生命是非细胞形态，自己不会制造有机物，过着异养生活。原始生命经过长期演化出现了原始细胞，原始细胞由于结构的日益复杂化，又逐步发展成为真核细胞。真核细胞的出现标志着生命早期进化阶段的结束。生命由非细胞形态经过原核细胞到形成真核细胞，是一个由简单到复杂，由低级向高级发展的过程。总之，自发现作为细胞核决定成分的脱氧核糖核酸（DNA）双螺旋结构的遗传密码以及生物遗传信息传递的中心法则以来，已大体弄清了构成生命的物质基础蛋白质和核酸的结构和组成，揭开了生命的活动机制以及核酸与蛋白质之间通过密码的转录和翻译而自我更新、自我调节的基本过程。从生命的演变过程可以看到人们已认识到生物分子的重要性，尤其将核酸蛋白质的研究运用到分子农业这一领域。
4 转基因技术影响和趋势
转基因技术是生命科学分子生物学的重要领域之一。过去的几千年里农作物改良的方式主要是对自然突变产生的优良基因和重组体的选择和利用，通过随机和自然的方式来积累优良基因。遗传学创立后，动植物育种则是采用人工杂交的方法，进行优良基因的重组和外源基因的导入而实现遗传改良。因此，可以认为转基因技术是与传统技术一脉相承的。但在基因转移的范围和效率上，转基因技术与传统育种技术有两点重要区别：第一，传统技术一般只能在生物种内个体间实现基因转移，而转基因技术所转移的基因则不受生物体间亲缘关系的限制；第二，传统的杂交和选择技术一般是在生物个体水平上进行，操作对象是整个基因组，所转移的是大量的基因，不可能准确地对某个基因进行操作和选择，对后代的表现预见性较差。而转基因技术所操作和转移的一般是经过明确定义的基因，功能清楚，后代表现可准确预期。因此，转基因技术是对传统技术的发展和补充。转基因农业对现代农业可持续发展有着正面的影响：一是转基因农业是解决人口增长和粮食匮乏矛盾的有效途径；二是转基因农业为农业资源可持续利用提供了有利条件；三是转基因农业是未来提高农民收入的重要手段。转基因技术是科技发展的产物，它的出现是不可逆转的历史潮流。任何事物都有其两面性和发展性，因此对转基因食品应该有一个理性的态度，既要看到科技是推动社会前进的动力，又要时刻警醒科技的“无限扩张”。虽然目前不同国家、不同利益群体之间对于转基因食品的争执一时难以调和，但是可以相信，最终会找到一个令全球不同利益集团达成共识的平衡点，转基因食品将在不同社会环境下适应性地成长。在大浪淘沙的历史长河中不断洗礼之后，转基因食品的发展必定会朝着一个进步的方向健康有序地迈进。这就要求我们客观辩证地去看待转基因食品，尽量趋利避害，按照政府制定的规章制度去做，相信未来的生活也会因转基因食品而变得更加丰富多彩。
参考文献：
[1] 新华网.农业发展新趋势农技推广重定位[EB/OL].（2017-09-18）[2018-01-25].http：//www.xinhuanet.com/food/2017-09/18/c_1121683062.htm.
[2] 韓锦峰，刘华山，张秀荣，等.分子农业：一个大有发展前途的农业领域[J].河南农业科学，2004（1）：6-10.
[3] 杨贺.利用植物生物反应器生产药用蛋白的研究[J].实验研究，2016（21）：81.
[4] 杜小春，何正权，陈磊，等.植物生物反应器表达药用蛋白研究新进展[J].中国生物工程杂志，2008（9）：135-143.
