生物技术与环保现代生物技术与环境保护：现状和展望一、前言本世纪70年代以来，由于基因重组技术的发现和应用，一项以基因工程为核心的现代生物技术迅速崛起，并成为高新产业革命的重要标志之一。生物技术是利用有机体（从微生物直至高等动物、植物）或其组成部分（包括器官、组织、细胞或细胞器等）开发新产品或新工艺的一种体系或一门技术。现代生物技术已经成为人类彻底认识和改造自然，解决人类所面临的粮食、健康、能源、资源和生存环境等重大问题的重要手段和工具。现代生物技术在经历了第一次浪潮（侧重于高附加值产品，医药品等的研究开发）之后，迎来了第二次浪潮，即环境生物技术。环境生物技术是由现代生物技术与环境工程相结合的新兴交叉学科，是应用生物圈的某部分使环境得以控制，或治理预定要进入生物圈的污染物的生物技术。广义的环境生物技术涉及面很广，凡自然环境中涉及环境控制的一切与生物技术有关的技术，都可归为环境生物技术。包括环境中污染物的生物减少（Bioelimination），污染场地的生物修复（Bioremediation）和无害化、无污染生物产品如生物可降解材料的开发应用等等[1]。二、现代生物技术在环境保护领域中的应用随着现代工农业的快速发展，农用化学物质的广泛应用，能源的大力开发以及都市化的进一步扩大，尤其是近年来乡镇企业的崛起，使环境中出现了许多化学性、物理性及生物性新物质，如转基因生物，酶制品。这些新物质可能对人类赖以生存的环境带来新的不良影响。污染物的复杂化，污染的愈趋严重及生物多样性的减少等环境问题的突现使得现代生物技术在环境保护领域的广泛应用成为必然。目前，现代生物技术在环保领域中的应用，大致表现在环境监测与评价、消除污染、能源资源的综合利用和挽救濒危物种，保护生物多样性四个方面。1．环境监测与评价应用酶联免疫技术，PCR技术，电子显微技术，基因差异显示技术，生物传感器，基因探针，生物芯片等现代生物技术对环境进行监测与评价，是近年来国内外科学工作者研究的热点，研究报道也日益增多[2-4]。应用酶联免疫技术检测分析环境中的┮┘捌浯晃锸?0年代的一项新技术。目前，国内外已经开发出杀虫剂，杀菌剂，除草剂等农药以及多氯联苯，二噁英，抗菌素等污染物的酶联免疫分析方法[5]，其中用于现场快速分析的酶免疫试剂盒已商品化。此技术具有快速灵敏，费用低，特异性强和适于现场大量样品分析等优点。应用PCR技术可检测土壤，水体和大气等环境中的致病菌与指示菌。Niedrhauser[3]等人利用PCR技术检测了食品中易导致人类脑膜炎的单核细胞生利斯特氏菌（Listeriamonocytogenes）。应用PCR技术对该菌种的分析只需几个小时便可完成，大大缩短了分析周期（传统方法至少需10天时间）。不仅如此，PCR技术还可以跟踪检测环境中基因工程菌珠（GEMs），可以测定基因表达和根据基因序列的诊断来检测环境中特异性种群[6]。随着PCR技术不断发展，又相继建立了套式PCR，反向PCR及复式PCR等[7]。可以预见，PCR技术在检测水体，土壤等环境中的致病菌，指示菌及基因工程菌方面将发挥越来越大的作用。近年来，利用生物传感器（biosensors）监测环境中的污染物，特别是现场监测，日益为人们所青睐。生物传感器是由分子识别单元（敏感材料）和转换部分（换能器）两部分构成，以分子识别部分去识别被测目标。根据敏感材料的不同相应地分为酶传感器，微生物传感器，细胞传感器和免疫传感器。目前，生物传感器已达到商业化应用水平的有：BOD生物传感器，氨生物传感器，亚硝酸盐生物传感器，乙醇生物传感器，甲烷生物传感器等[8-9]，使用生物传感器具有成本低，易制作，使用方便，测定快，省时等优点，在环境监测中的应用有着诱人的前景。2．消除污染，改善生态环境现代生物技术在消除污染，改善生态环境方面常被采用。它包括环境污染物的生物减少和污染场地的生物补救或修复[10]。20世纪60年代初，MartinAlexnder[10]就人们对环境中农药的污染和残毒问题的关注而开展的农药在土壤中可降解性的研究，为后来生物技术在环保领域的应用打下了基础。70年代以来，可以说是生物技术快速发展的阶段，生物技术应用于环境污染治理也越来越广泛。这种势头一直延伸到今天。目前，生物技术在此领域的研究应用已朝着具有高效净化能力的微生物种类及菌株的寻找分离，筛选以及基因工程菌的人工构建方向迈进。通过基因工程方法，利用质粒DNA重组和质粒转化可以培育出对污染物具有抗性的生物。如有