三是基因工程疫苗、菌苗的研制成功直至大规模生产为人类抵制传染病的侵袭，确保整个群体的优生优育展示了美好的前景。我国开发重点是乙肝基因疫苗。
现代生物技术以再生的生物资源为原料生产生物药品，从而可获得过去难以得到的足够数量用于临床的研究与治疗。如1克胰岛素（Insulin）要从7.5千克新鲜猪或牛胰脏组织中提取得到，而目前世界上糖尿病患者有6000万人，每人每年约需1克胰岛素，这样总计需从4.5亿千克新鲜胰脏中提取。这实际上办不到的，而生物技术则很容易解决这一难题，利用基因工程的“工程菌”生产1克胰岛素，只需20升发酵液，它的价值是不能用金钱来计算的。
（三）进行生物治理是环境保护的根本出路
目前，环境污染、能源短缺、生态失衡和物种消失已成为严重的全球问题，生物技术则为解决这方面的问题提供了一个大有希望的出路。采用基因技术，育成抗病、虫农作物将大大减少农药的使用；育成固氮农作物，大大节省化肥，从而减少对环境的污染。通过基因改造，可培养特种细菌，用于吞食工业废料，处理一些用化学方法难以分解的垃圾和塑料。微生物发电将是未来极具前景的能源项目。此外，克隆技术的发展，为保存和快速繁殖已濒于灭绝的动植物提供了可能。现代生物技术建立了一类新的快速准确监测与评价环境的有效方法，主要包括利用新的指示生物、利用核酸探针和利用生物传感器。
人们分别用细菌、原生动物、藻类、高等植物和鱼类等作为指示生物，监测它们对环境的反应，便能对环境质量作出评价。
核酸探针技术的出现也为环境监测和评价提供了一条有效途径。例如，用杆菌的核酸探针监测水环境中的大肠杆菌。
近年来，生物传感器在环境监测中的应用发展很快。生物传感器是以微生物、细胞、酶、抗体等具有生物活性的物质作为污染物的识别元件，具有成本低、易制作、使用方便、测定快速等优点。
现代生物治理采用纯培养的微生物菌株来降解污染物。例如科学家利用基因工程技术，将一种昆虫的耐DDT基因转移到细菌体内，培育一种专门“吃”DDT的细菌，放到土壤中，土壤中的DDT就会被“吃”得一干二净。
（四）现代生物技术的渗透将使传统工业大大改观
随着生物产业的兴起，一些传统产业如化工、食品等同时面临着危机和机遇。比如利用动物乳房生物反应器，可代替传统的利用微生物发酵生产酶制剂的庞大工厂；把人体的产奶蛋白基因转移到奶牛中就可以生产出含有人奶成分的牛奶。应用蛋白质工程可大量生产一些人体所需而又不易得到的优质蛋白质，利用一些微生物嗜好某种金属的特性可进行生物选矿、开矿、富集稀有金属、石油钻探等。
二、生物技术发展的趋向和前景
21世纪将是生物学的世纪。展望未来，生物技术给人们昭示了美好的前景，但也让人不无忧虑。概括起来，它有以下发展趋向：
1.基因操作技术日新月异，不断完善，并将通过商业渠道，大力推广。目前，基因转移技术、基因扩增技术、基因克隆技术、基因修饰技术等正日渐成熟，并形成专项技术和全套试剂的买卖市场，进一步推广到基层。
2.生物治疗将突飞猛进。基因工程药物将成为竞相开发的领域，应用将日趋普及。基因治疗方法有望治愈现在一些人们对之束手无策的重大疾变和遗传病，人类的平均寿命将因之大大延长。
3.转基因植物和动物将有重大突破。转基因生物的种类和外源基因生物将进一步扩大，一些已经获得成功的转基因生物将逐渐进入实用化阶段并投放市场；采用新生物技术改造整个农业，估计到下个世纪上半叶之前就能全面展开，它将给人类的生活带来巨大的改变。
4.阐明生物体基因纽及其编码蛋白质的结构和功能是当今生命科学发展的一个主流方向。2000年6月26日，参加人类基因组工程项目的美国、英国、法兰西共和国、德意志联邦共和国、日本和中国等六国科学家共同宣布，人类基因组草图的绘制工作已经完成。最终完成图要求测序所用的克隆能忠实地代表常染色体的基因组结构，序列错误率低于万分之一。
95％常染色质区域被测序，每个Gap小于150kb。完成图于2003年完成，比预计提前两年。
基因诊断、基因治疗和基于基因组知识的治疗、基于基因组信息的疾病预防、疾病易感基因的识别、风险人群生活方式、环境因子的干预。这对于揭开人类许多疾病的奥秘、开发新的有效的治疗手段和药物无疑提供了美好的前景。
5.生物技术与其他科学技术的相互交叉融合，将带来科学技术水平和社会生活的全面改观。比如生物材料和生物能源的开发将成为研究的热点，目前就已有科学家在研究“生物芯片”，以代替硅芯片，以便造出性能更为优越的、智能的新一代计算机。基因工程和医药学的结合，将革新医药学和整个医疗卫生领域。基因技术还有可能改变自然界优胜劣汰、自然选择的规律以及长期、缓慢的进化趋向，使人工干预生命、干预进化进程成为现实。它已经创造了许多人类为之瞠目的奇迹，还将创造更大的奇迹，甚至连人类自身也面临着基因改造成为新人类的可能。
但是，必须看到，生物技术的发展也可能会带来人们目前还无法预料的不良后果，如转基因食品对人体是否有不良影响；转基因作物在种植过程中DNA是否会转至其他作物或杂草，从而引起环境及生态问题；克隆技术和转基因技术是否会被误用，制造出对人类生存造成危险的物种，等等。这就要求人们在保持乐观的同时，保持一种清醒、审慎、理性的态度，采取严密的技术防范措施和立法，防患于未然。
第四节 现代生物技术研究热点
一、农业生物技术产业发展的研究热点
（一）动物基因标记诊断技术
目前，我国人均肉占有量不足中等发达国家人均肉占有量的一半，奶的人均占有量更低，为了从根本上尽快解决我国人民长期“动物蛋白”摄入量不足的问题，必须采用新的畜禽育种技术。近年来发展起来的动物基因标记诊断技术在畜禽育种中发挥了重要作用，利用该技术可以判别畜禽品种基因的优劣和变异程度，将动物基因诊断技术与胚胎分割、胚胎移植、体外受精等动物胚胎生物技术结合，可以将不同的优良基因集合于同一品种中，利用动物胚胎工程技术可以达到增强动物的繁殖力，提高其生产力，改善其产品品质，加速畜禽优良品种的选育进程，加快畜禽品种更新换代的目的，从而有效提高动物胚胎的商业价值。
（二）饲料添加剂的研究
为了满足动物生长发育对营养成分和生化平衡性物质的需求，需要在饲料中添加很少量的附加物质，即饲料添加剂，以达到平衡饲料营养、提高饲料利用率、防止饲料质量下降、促进动物生长、预防动物疾病、增强动物食欲等目的。因此，饲料添加剂的研究和开发是饲料业发展的关键。我国饲料添加剂品种、数量匮乏，严重制约着饲料业的发展。目前，在我国批准使用的饲料添加剂中有1/3仍需进口，因此，急需研究开发新型高效饲料添加剂新品种，特别值得重视的是我国独具特色的中草药饲料添加剂的研究与开发。
在饲料添加剂的使用过程中，某些生长激素如固醇类激素、性激素等会在动物体内形成残留。此外，抗生素的大量使用会使动物产生抗药性。近年来，随着生物技术在饲料添加剂生产上的应用，人们发现生物技术为解决上述的残留问题提供了有力手段，如应用基因工程方法制取的生长激素可以达到在动物体内无残留的要求，同时可以提高奶牛的产奶量，降低饲料的消耗。中草药饲料添加剂为天然物质并具多功能性，经过长期使用，证明这些物质是有益无害的。
另外值得一提的是双歧因子，它是一个新兴的极具潜力的添加剂。双歧因子可作为一种新的免疫活性剂，具有增强动物免疫力的功能。双歧因子作为饲料添加剂使用，能够增强动物的抗病能力，提高日增重，提高饲料转化率，同时降低动物粪便中有毒有害物质的含量，从而改善环境质量。
饲料添加剂是饲料的“核心”部分，一般它只占饲料总量的10％以下（有的只占1％~5％），但却占了饲料成本的30％以上。因此，无毒、无污染、无残留的高效新型生物技术产品或天然添加剂必将得到迅速发展。
（三）可再生资源的转化利用
可再生资源是指生物量（生物生长发育产生的物质总量）经首次或再次利用后所产生的副产品或废物。随着人口的增长、经济的发展，各类废弃物的量猛增，由此造成的环境问题越来越严重。利用生物技术转化各类废弃物，如生活垃圾、农作物秸秆、畜禽粪便等，可从中获取饲料、肥料、乙醇、沼气、单细胞蛋白、饲料添加剂、可降解塑料等有用的物质。例如：采用生物工程技术，利用农林牧废弃物生产的单细胞蛋白（指通过培养单细胞生物而获得的蛋白质成分），可以作为粮食和饲料的重要蛋白质补充来源（一般单细胞生物的蛋白质含量都高于禾谷类，达到40％~80％）。此外，单细胞蛋白可以作为食品添加剂或饲料添加剂使用。再生资源的转化利用实现了人们变废为宝、保护环境的愿望，对节约资源、治理污染、保护生态环境、保障人类健康、实施可持续发展战略有非常重要的意义，因而必将成为21世纪的新兴产业和环保产业的主流。
（四）绿色天然的功能食品
随着经济的发展和社会的进步，人们的消费观念发生了很大的变化，对食品的品质产生了独特的要求，膳食结构开始朝着绿色、天然、营养、保健、多功能的方向发展。功能食品正是顺应了这种需求而悄然兴起的。功能食品是指某些能在体内发挥特殊功能的食品，如富含多元不饱和脂肪酸、天然抗氧化剂、低胆固醇含量的各类食品。研究表明，它们具有促进健康、预防疾病、延缓衰老、减少对药物的依赖等功能。应用生物技术对动植物、微生物的生理代谢过程进行修饰、改造、调节与控制，从中可以开发出具有医疗保健作用的产品。如，延缓衰老的维生素（富含维生素E的牛肉）及微量元素（如富硒鸡蛋）；有益于健康的植物油（如低芥酸、低硫甙含量的菜籽油，富含维生素E的玉米油）；可以降低对胆固醇吸收的植物奶油；富含优质蛋白的水产食品等。随着人们物质生活水平的不断提高，人们自然不再满足于“有啥吃啥”的温饱型生活方式，为了有效改善生活质量、提高健康水平，对功能食品的需求量会越来越大，因此功能食品成为食品工业的开发热点是必然趋势，其发展前景极其广阔。
（五）新绿色革命与现代农业发展
新绿色革命的实质就是通过现代生物技术——转基因技术培育出高产优质高效和抗逆性强的作物以生产足够粮食，保障人类的生存与发展。这类新型作物及其产品具有优良特性，不仅高产，而且具有抗病虫害及其他抗逆能力和强生存力；更为重要的是营养价值高，有益于人体健康。
利用现代生物技术建构和繁育的转基因作物是解决粮食问题的有效途径之一。我国湖南农科院选育的早籼稻蛋白质含量达12％，糙米率高达80％；培育的“超级杂交晚稻新组合”，产量可达650千克/亩。可喜的是，袁隆平等一批育种专家建成的超级杂交稻新组合“培矮64S/Ⅱ32”连续两年试种，亩产均达到800千克以上，并创造了亩产1140.85千克的世界纪录。为了提高稻米质量，日本京都大学研究者将大豆的基因植入水稻，使这种“工程水稻”能产生大豆蛋白，与通常水稻中的谷蛋白相似，不过后者的赖氨酸含量少，而“工程水稻”生产的蛋白质所含赖氨酸较为丰富；这种蛋白质有很高的营养价值和保健功能。目前，品种改良在农业科技进步中的比重约占30％，基因工程育种在农业新技术革命中占有重要地位，必将引发一场农业革命。全世界已有30多个国家开展转基因技术研究，有35种植物获得转基因植株，有51种农作物基因工程品种投入商业化生产，其中包括几乎所有与人类密切相关的作物，如玉米、大豆、水稻、马铃薯、油菜、棉花、西红柿，等等。在美国，转基因粮经作物已进入大田生产，1999年在玉米、大豆、棉花地里有1/2是转基因植物，它们之中有抗除草剂玉米、抗虫棉、彩色棉以及具保健功能的“工程玉米和大豆”等。含有血红蛋白（hemoglobin）、异黄酮类物质或抗癌物质的转基因西红柿和香蕉等，不仅平时食用有益于保健，而且有可能作为“食用疫苗”用来治病。目前，几乎任何食品都会或多或少地含有一点“工程生物”的成分。转基因作物的发展有可能使人类在吃饭、穿衣、医疗等方面发生巨大变化。
