等离子束生物工程在生物工程中的应用

第一节　科技骄子——物态与生物工程

在科学技术中，生物工程是发展最为快速的。目前，科学家已经研制出一种称为离子束的生物，是一门将低能离子注入生物材料，引发生物多方面的效应的新兴学科。它首次被应用于水稻之中，并且成效很高。从此以后，生物学家开始把离子注入的技术作为一种新型的遗传改良方法，并且广泛应用于小麦、棉花、玉米、花生、番茄、甘薯、果树、茶树、林木以及微生物等方面，其中成效最大的是在诱变育种方面。离子生物工程的应用开创了我国具有独立知识产权的新兴交叉学科——离子束生物工程学。

等离子束技术在农业上的应用，研制出了新的小麦品种——新麦19

目前，离子束生物工程已经被看成是一项重要的科学技术。在我国，有很多科学机构都在使用这项新兴的技术，并在此基础上进行研究。现在已经建立关于离子束生物工程的项目单位有中国科学院等离子体物理研究所——离子束生物工程学重点实验室(核心)，北京大学、郑州大学、北京师范大学、武汉大学、山东大学、安徽省农业科学院、安徽省农业大学、新疆大学、内蒙古大学等单位，都有属于自己的等离子束生物工程研究实验室。经过不断研究与发展，目前国内离子束生物工程学，无论是从基础理论研究方面而言，还是从应用研究方面来说都获得了很大的进步。

生物诱变技术在西瓜上的应用

国内的离子束生物工程发展形势良好，那么国外的情况怎么样呢？其实，等离子束生物工程在世界上已经取得了很大的成就，例如美国、日本、英国、澳大利亚、泰国等国家，在这方面也取得了一定的成就。其中，日本还将离子束生物技术列为 “人类前沿科学计划”，作为优先发展的高科技项目，并且预言它将成为21世纪生命科学研究的支撑技术之一。等离子束技术在农业上的应用，研制出了新的小麦品种——新麦19。

现如今，等离子束技术已经成为生物工程领域的一门重要的技术，那么它在生物工程中都有哪些应用呢？其实它的应用范围非常广，例如可以用于实现生物诱变技术、农业育种以及生物工程菌类的生产等等。

首先是利用等离子束生物工程来实现生物诱变技术。这里所说的等离子束，就是指由离子组成的连续或脉冲的束团。利用它来发展的诱变技术是离子束生物工程学的一项重要研究内容，在农业、微生物等领域中取得了重大进展。在农业中，主要是应用在农作物的育种方面，例如在粮食高产方面，曾经利用等离子束生物技术来改变双季稻在收割时紧张、艰苦、低效的耕作技术，从而研制出一种既能做早稻直播又能做晚稻直播的水稻新种子。这样就能避免在双季稻成熟的时候给人们带来种种收割困难。另外在粮食的存储上，也能利用到离子束生物工程。把它与常规育种相互结合起来，从而研制出耐储存水稻品种，即使储存时间较长，也不影响种子的发芽率。研究表明，存储42个月后的种子发芽率仍在98%以上。这类新种子的出现，实际上是在原有种子的基础上，利用等离子束生物技术进行的一种生物诱变现象。

生物诱变技术在西瓜上也有应用。众所周知，1998年夏天是我国灾难性的一年，很多地方发生了洪涝灾害，农作物受到了很大影响。其中安微合肥的瓜农受损失比较严重，种植的西瓜大部分都卖不出去，这就意味着他们的辛苦付之东流了。一些科技人员看到这种情况，受到启发，他们认为，如果瓜农既能卖瓜又卖叶子就能保证不受损失了，因为没人吃西瓜或许新研制出的西瓜叶子会引起消费者的喜爱呢！他们研究出了离子束介导法，这是一种把银杏遗传物质导入西瓜的诱导法。如果这一性状能稳定遗传，那西瓜叶将会像银杏叶一样值钱。后来，反映这项关于等离子束生物工程新想法的论文，在2000年中国首届博士后学术大会上的900多篇论文中脱颖而出，获得了农林界唯一的一等奖。虽然这一想法还未被实际应用，但是在科技人员的精心研制下，相信不久的将来一定能够实现这一生物诱导技术，到那时我们就能享受到西瓜叶的甜美了！

医疗器械

另外，等离子诱变技术在花卉上也被广泛应用。例如目前日本用离子束选育的三个康乃馨新品种已经在日本农林渔业部注册，这些康乃馨新品种已经发挥出实际的经济效益，有力地说明了利用高科技生产出来的花卉，不仅品种多，而且也能克服传统方法孕育花卉所存在的弊端。因此，生物诱变技术给我们的生活带来了更多新的科技产品，使我们的生活更加丰富多彩！

其次是利用等离子技术能够实现农作物的育种工作。例如，目前一些农作物的种子存在着某方面的弊端，比如有些小麦的产量比较高，但是麦秆却比较长，这样一来，在麦子快要成熟的季节就容易出现倒伏现象；有的小麦麦秆虽然比较低，不容易倒伏，但是产量却不高。因此，为了能够弥补这两种种子的不足之处，科学家利用等离子技术进行高科技育种工作，使新诞生的种子能够克服原来存在的弊端，更加有利于为农业服务。另外，在其他观赏性的花卉、经济作物等方面也能利用等离子技术来进行育种工作，在这种情况下，能生产出更好的花卉，使经济作物获得更多的经济利益。因此，等离子技术在农业生产上的应用为农业的发展带来了希望，相信在未来的世界里，等离子技术会更加广泛地被应用到农业上去。

花生四烯酸

再次是利用等离子技术来生产工程菌类，其中最著名的就是利用等离子技术来生产花生四烯酸。花生四烯酸是人体必需的一种不饱和脂肪酸，但是，在此之前它并没有引起人们的注意。一方面是因为与科学技术的发展水平有关系，另一方面是由于花生四烯酸资源有限。直到2000年，随着科学技术的不断发展，人们健康意识也在不断提高，国内成立了一家专门推广花生四烯酸技术的新公司——武汉烯王生物工程公司。该公司利用等离子技术生产的产品远销欧美、东南亚等20多个国家和地区。2003年，公司通过了欧盟食品标准通过认证，这样一来便吸引世界500强之一的嘉吉公司进行投资。据相关人士介绍，嘉吉公司有可能建成世界上最大的花生四烯酸生产基地。

等离子束不仅能够生产一些对人体有益的菌类，而且也能利用它来消灭一些对人体有害的菌类。例如现在我们喝的饮料，吃的真空包装食物以及医疗上使用的器械等的消毒，都是利用等离子进行低温灭菌的。等离子低温灭菌技术，是一种能够杀死病菌的高科技灭菌技术。我们知道，一般在医疗器械中使用的工具都是由塑料等其他高分子材料制作而成的不耐热器材。因此对这些器械进行消毒的时候，不能直接用传统的消毒方法，而需要一种在低温的情况下也能进行灭菌的技术，这就是我们所说的低温药物灭菌法的发展的原因。低温等离子体灭菌技术（低气压离子灭菌技术）研究的兴起，给人们灭菌带来了许多方便。有关专家介绍，随着等离子体科学与技术的发展，国际上等离子体灭菌技术的研究也正日趋受到重视。

低温等离子灭菌器

等离子灭菌技术如此受欢迎，它都有哪些特殊的地方呢？利用等离子进行低温灭菌在常温下也可以进行，并且所需要的时间非常短，无毒性，无残留，安全性高；并且无论是金属，还是非金属都可以使用，消耗的能量也比较低，对于管道内部的灭菌更方便，效果更加显著。

由此看来，无论是利用等离子技术进行有益菌的生产还是对有害菌的消灭，最重要的一点是要有一门比较专业的等离子技术，如果没有这一方面的科研发展和不断创新，这一切都是不可能实现的。