生物技术在畜牧生产中的应用
生物技术(biotechnology),是指人们以现代生命科学为基础,结合其他基础科学的科学原理,采用先进的科学技术手段,按照预先的设计改造生物体或加工生物原料,为人类生产出所需产品或达到某种目的。生物技术是人们利用微生物、动植物体对物质原料进行加工,以提供产品来为社会服务的技术。它主要包括发酵技术和现代生物技术。在这几年的发展中,生物技术从最早的单克隆抗体和基因剪切技术,发展到今天的基因治疗、转基因动物以及生物芯片等,以生物技术为主体的高新技术得到了迅猛发展,相关成果在社会生产各个领域中的应用也是越来越广泛,尤其是为畜牧产业的发展提供了更为广阔的前景。
1 动物繁殖
生物技术在动物繁殖中的应用,体现在人工授精、性别控制、胚胎分割等等多个方面。
1.1 人工授精技术
早在20世纪40年代,人工授精技术已被广泛应用于禽畜品种改良之中。尤其是在奶牛业中的应用最为广泛、发展最为迅速,当下冷冻精子人工授精已成为奶牛育种和扩繁的有力手段。法国试验测定,经过人工授精公牛遗传力每年改进20%。这些年,人工授精技术应用于绵羊良种改良也是备受关注。
1.2 性别控制技术
性别控制在畜牧业中的应用意义重大,首代的性别比例,可充分发挥受性别限制的生产性状(如泌乳)和受性别影响的生产性状(如生长速度、肉质等)的最大经济效益。其次,控制后代的性别比例可增加选种强度,加速育种进程。通过控制胚胎性别还可克服牛胚胎移植中出现的异性孪生不育现象,以及排除伴性有害基因的危害。
1.3 胚胎分割技术
胚胎分割技术应用于畜牧业,可通过同枚胚胎的分割获得同卵双生或者是多生后代,扩大了优良品种的繁殖数量。国外学者Spemann率先进行了分割蛙类2-细胞胚胎试验,获得了同卵双生后代。被分割的胚胎可经低温冷冻进行保存,解冻后仍然可用于胚胎移植。这些年来,此项技术已被广泛应用于牲畜繁殖之中,成功获得了绵羊的1/4、1/8胚胎后代、牛的1/4胚胎后代等等,同时成功地将一枚胚胎分割获得3个牛犊。
2 饲料资源开发
生物技术应用于饲料资源开发有着极大的现实意义,可有效解决当前国内饲料不足、优质饲料奇缺的现状,是保证畜牧业可持续发展的重要途径。目前,发酵工程用于饲料资源开发较为突出,通过有益菌体对不可用原料的发酵处理可转变为可利用饲料资源。比如说:酵母菌细胞发酵工业有机废液可合成高价蛋白,富含多种氨基酸、维生素等等,为畜牧业供给优质的高蛋白原料。生物技术可生产多种饲料添加剂,其中微生态制剂的应用较为广泛,饲用效果较为显著。饲料中添加适量微生态制剂,可有效改善肠道微循环,提高机体对饲料的消化和吸收能力,增强机体免疫,提高其疾病抵抗能力。
3 疾病诊治
3.1 动物疫病诊断
相比较而言,现代生物技术用于动物疫病诊断更为高效、快捷、准确。现如今应用于动物疫病诊断的生物技术有酶联免疫反应、DNA分子杂交、荧光抗体试验等等检测技术,此类技术在疫病诊断中的应用极大提升了诊断的特异性和敏感性,有利地提升了诊断的时效性,成为时下最为有效的实验室诊断方法。
3.2 疾病防治
当下,基因医疗技术取得了突破性的进展,革新了医疗防治理念。早期仅用于单基因缺陷治疗的此项技术,已经被广泛应用于防治艾滋病、心脑血管等疾病之中。早已实施的人类基因组测定计划已经表明,每一种新基因都可应用于人类疾病的预防、治疗和检测之中,有着极强的商业开发潜能。生物芯片技术应用于婴儿早期先天性疾病的防治,也是较为成功的个案,很多科研院所正在积极探索重大传染性疾病的生物诊断芯片技术。
3.3 用于生物制药
基因工程是生物技术的核心,其最成功的成就就是用于新型生物药物的研制。实际上,早在20世纪初期第一个基因重组产品——胰岛素问世以来,不少学者就已经开始投入运用基因工程研制新药,目前已经有接近30多种基因工程药物投入市场使用,取得了极大的经济和社会效益。
4 育种
生物技术用于品种资源保存体现在2个方面,第1种为静态保种技术,利用胚胎和生殖细胞的冷冻技术,早在20世纪70年代就有一些国家以冷冻配子(精子、卵子)和胚胎进行畜禽遗传资源保存的研究。第2种为建立畜群、禽群的基因文库,借助生物技术整合重要禽畜主基因或者是全部基因到某一特殊载体上,用这些载体感染宿主细胞克隆各基因的DNA片段。这种技术是保存优良禽种,保护灭绝动物的重要技术手段。
此外,生物技术用于良种引进,可节约运输成本、简化检疫程序,同时对于提升抗病能力和对新环境的适应能力也是大有裨益。比如:将胚胎移植和冷冻技术相结合,可直接简化为冷冻胚胎的引进,而目前牛羊胚胎移植已经成为各地良种资源交流最为便捷的方式之一。
5 展望
目前,畜牧业要实现跨越式发展,必须借助科研成果转化及科技发展促进科技成果转化为畜牧产业的既有生产力。所以,在今后相当长的一段时间内,畜牧业发展的关键将集中于高新技术的发展及科研成果的积极转化。另外,生物技术作为高新技术的一部分,加速生物技术在畜牧产业中的推广应用,不仅有利于畜牧产业发展速度的加快,对于拓展畜牧产业的内涵和外延大有影响,反过来也为高新技术的应用提供了更好的载体和依托。如,体外授精可获得更为优良的胚胎,有效提高禽畜繁殖率;性别控制技术,有针对性地调配雌雄比例,可获得最佳的经济效益;核细胞移植技术,可在短时间内获得与母体同样生产性能的后代,获得优质禽畜;基因工程技术研制的基因疫苗,防治各种疫病更是卓有成效,等等。
生产实践中,不少专家学者就生物技术在畜牧产业中的推广应用做了大量的比较试验,证实生物技术具有见效快、投资少、经济效益高等优点,并预测生物技术应用于畜牧产业有着更为广阔的经济前景。而近些年来,国内现胚胎工程技术和基因改造技术已经被成功应用于畜牧产业发展之中,对于维持新品种遗传稳定性发挥着重要的作用,预计不久的将来,生物技术将成为畜牧产业发展的新亮点,并将成为推动畜牧业发展的变革性力量。
(山东省潍坊工程职业学院,曹安堂)
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