生物殺蟲(chóng)劑與白色污染處理

目前，世界各國大量使用化學(xué)農藥而造成環(huán)境污染�；瘜W(xué)農藥因其不具有選擇性而對有益的生物也造成威脅。同時(shí)，很多化學(xué)農藥是不可降解或很難降解的，容易在動(dòng)植物體內積累而造成污染物的富集。但是，生物農藥的出現使得這個(gè)矛盾緩解�，F在主要的產(chǎn)品是用蘇云金芽孢桿菌制成的BT生物殺蟲(chóng)劑。

　　1901年日本學(xué)者石渡繁從患猝倒病的家蠶幼蟲(chóng)中分離到第一個(gè)產(chǎn)生晶體的芽孢桿菌。十年后Berliner從德國蘇云金地方一家面粉廠(chǎng)染病的地中海粉螟中分離到一個(gè)相似的菌株，并正式定名為蘇云金芽孢桿菌（Bt）。4年后，一個(gè)叫克林諾的的科學(xué)家發(fā)現，在這種細菌的細胞中可以形成方形或菱形的晶體，可惜這個(gè)發(fā)現并未被重視。直到40年后的1953年，一個(gè)叫漢納的生物學(xué)家證明了這種晶體是有毒的蛋白質(zhì)晶體，才揭示了粉螟死亡的原因。在1920—1930年代，Bt作為微生物殺蟲(chóng)劑主要用來(lái)防治玉米螟。1938年第一個(gè)商品制劑Sporeine在法國問(wèn)世，從此拉開(kāi)了生物殺蟲(chóng)劑的序幕。以后相繼發(fā)現了對鞘翅目，螨類(lèi)、同翅目、膜翅目、直翅目昆蟲(chóng)，動(dòng)植物寄生線(xiàn)蟲(chóng)，鞭毛蟲(chóng)，變形蟲(chóng)，扁蟲(chóng)中的吸蟲(chóng)、絳蟲(chóng)有致病性的Bt菌株。

　　蘇云金芽孢桿菌之所以能夠殺蟲(chóng)，是由于它們的細胞內存在著(zhù)有毒的蛋白質(zhì)，叫做伴胞晶體，被昆蟲(chóng)吞食后中毒而死亡。這種活細胞對環(huán)境無(wú)毒無(wú)害，而且在動(dòng)物的胃腸道內，酸性環(huán)境下蛋白晶體不能溶解，從而對人畜無(wú)毒，所以是一種高效安全的生物殺蟲(chóng)劑，可用來(lái)防治農作物害蟲(chóng)和殺滅蚊蟲(chóng)。目前我國已經(jīng)有很多種不同牌號的BT殺蟲(chóng)劑產(chǎn)品。

　　隨著(zhù)生物技術(shù)的發(fā)展，科學(xué)家已經(jīng)能夠從蘇云金桿菌中提取出控制產(chǎn)生晶體蛋白的基因，并且把這段基因插入到棉花細胞中的染色體上，使這種殺蟲(chóng)基因成為棉花細胞中的一段。用這種棉花長(cháng)大結出的種子大面積栽培時(shí)，帶有這種殺蟲(chóng)基因的棉花苗便成了“殺蟲(chóng)棉花”。當害蟲(chóng)蠶食這種棉葉時(shí)便會(huì )中毒死亡。用一種特制的“基因槍”把殺蟲(chóng)基因射入棉花種芽?jì)�，隨著(zhù)棉花的長(cháng)大，殺蟲(chóng)基因也會(huì )成為棉花遺傳物質(zhì)中的一個(gè)有效組分，在下一代棉種內依然可以找到這種殺蟲(chóng)基因，把這種棉花種籽種入棉田，當棉鈴蟲(chóng)侵犯棉葉時(shí)，就會(huì )癱瘓死亡。

　　對生物農藥的研究剛剛開(kāi)始，相信在不久的將來(lái)，我們的農田將不再需要噴灑化學(xué)農藥，農田將真正成為綠色的田野。

 

塑料被稱(chēng)為白色污染，是近年來(lái)環(huán)境的大敵。以聚乙烯為代表的塑料，在自然條件下極難降解，在土里埋50—100年仍舊安然無(wú)恙。由于塑料廣泛應用于農業(yè)生產(chǎn)及日常生活中，所以其產(chǎn)量每年遞增，造成了這種人工化合物的大量積累。積累在農田中的塑料可導致土壤板結，活力下降，防礙作物生長(cháng)，可使作物減產(chǎn)20—40%。而城市垃圾中的塑料則危害著(zhù)人畜的安全，有很多關(guān)于動(dòng)物誤食塑料致死的報道。

　　現在人們正在積極尋找可以取代原有塑料的可生物降解的新材料。一類(lèi)由微生物合成的化合物引起了人們的興趣，這類(lèi)化合物為聚β-羥基烷酸酯，簡(jiǎn)稱(chēng)PHA，它們是由許多個(gè)β-羥基化的飽和脂肪酸聚合而成的。脂肪酸可以是丁酸，戊酸或己酸等。

　　1925年法國巴斯德研究所的一位研究人員從巨大芽孢桿菌中發(fā)現了聚β-羥基丁酸酯（PHB）顆粒，當時(shí)這一成果并未引起人們的注意，被鎖進(jìn)科技檔案柜里。PHB是PHA中的一種。后來(lái)的研究表明，很多種類(lèi)的微生物都能產(chǎn)生PHA。PHA分子量很大，具有良好的柔韌性和抗張性，并具有良好的可塑性，在實(shí)際應用上無(wú)異于人工塑料。它的最大優(yōu)點(diǎn)是可被微生物降解掉，因此人們稱(chēng)它為“生物可降解塑料”。90年代以后，美國已有一家公司建立了第一家生產(chǎn)500噸生物可降解塑料的工廠(chǎng)。我國科學(xué)家在開(kāi)發(fā)同類(lèi)產(chǎn)品上也取得了很重要的進(jìn)展。

　　用細菌生產(chǎn)的聚β-羥基丁酸酯除了替代現有的塑料制品外，還可以用來(lái)生產(chǎn)高彈性的無(wú)紡布。聚β-羥基丁酸酯無(wú)毒性，高純度的產(chǎn)品可用來(lái)做傷口的縫合線(xiàn)及骨骼固定繃帶，當用這種縫合線(xiàn)縫合傷口后也用不著(zhù)拆線(xiàn)，它可以在人體內自行被分解吸收。

　　然而，現在PHA的生產(chǎn)成本還比較高，因而產(chǎn)品價(jià)格比較昂貴，目前還難以被廣泛應用�？茖W(xué)家們正在為這一新型無(wú)污染的產(chǎn)品的實(shí)用而努力，基因工程專(zhuān)家正試圖將產(chǎn)生聚β-羥基丁酸酯的基因轉到甜菜或蘿卜中，一旦成功，就可以從這些作物中直接得到聚β-羥基丁酸酯。也有的科學(xué)家正在構建高產(chǎn)聚β-羥基丁酸酯的基因工程菌，在這些菌中，PHB的產(chǎn)量可占細胞總質(zhì)量的90%，從而大大的節約發(fā)酵成本。如果在成本上PHA能與塑料競爭的話(huà)，我們以后就不用再擔心白色污染了。