生物殺蟲劑與白色汙染處理

目前，世界各國大量使用化學農藥而造成環境汙染。化學農藥因其不具有選擇性而對有益的生物也造成威脅。同時，很多化學農藥是不可降解或很難降解的，容易在動植物體內積累而造成汙染物的富集。但是，生物農藥的出現使得這個矛盾緩解。現在主要的產品是用蘇雲金芽孢杆菌製成的BT生物殺蟲劑。

　　1901年日本學者石渡繁從患猝倒病的家蠶幼蟲中分離到第一個產生晶體的芽孢杆菌。十年後Berliner從德國蘇雲金地方一家麵粉廠染病的地中海粉螟中分離到一個相似的菌株，並正式定名為蘇雲金芽孢杆菌（Bt）。4年後，一個叫克林諾的的科學家發現，在這種細菌的細胞中可以形成方形或菱形的晶體，可惜這個發現並未被重視。直到40年後的1953年，一個叫漢納的生物學家證明了這種晶體是有毒的蛋白質晶體，才揭示了粉螟死亡的原因。在1920—1930年代，Bt作為微生物殺蟲劑主要用來防治玉米螟。1938年第一個商品製劑Sporeine在法國問世，從此拉開了生物殺蟲劑的序幕。以後相繼發現了對鞘翅目，蟎類、同翅目、膜翅目、直翅目昆蟲，動植物寄生線蟲，鞭毛蟲，變形蟲，扁蟲中的吸蟲、絛蟲有致病性的Bt菌株。

　　蘇雲金芽孢杆菌之所以能夠殺蟲，是由於它們的細胞內存在著有毒的蛋白質，叫做伴胞晶體，被昆蟲吞食後中毒而死亡。這種活細胞對環境無毒無害，而且在動物的胃腸道內，酸性環境下蛋白晶體不能溶解，從而對人畜無毒，所以是一種高效安全的生物殺蟲劑，可用來防治農作物害蟲和殺滅蚊蟲。目前我國已經有很多種不同牌號的BT殺蟲劑產品。

　　隨著生物技術的發展，科學家已經能夠從蘇雲金杆菌中提取出控製產生晶體蛋白的基因，並且把這段基因插入到棉花細胞中的染色體上，使這種殺蟲基因成為棉花細胞中的一段。用這種棉花長大結出的種子大麵積栽培時，帶有這種殺蟲基因的棉花苗便成了“殺蟲棉花”。當害蟲蠶食這種棉葉時便會中毒死亡。用一種特製的“基因槍”把殺蟲基因射入棉花種芽內，隨著棉花的長大，殺蟲基因也會成為棉花遺傳物質中的一個有效組分，在下一代棉種內依然可以找到這種殺蟲基因，把這種棉花種籽種入棉田，當棉鈴蟲侵犯棉葉時，就會癱瘓死亡。

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

 

塑料被稱為白色汙染，是近年來環境的大敵。以聚乙烯為代表的塑料，在自然條件下極難降解，在土裏埋50—100年仍舊安然無恙。由於塑料廣泛應用於農業生產及日常生活中，所以其產量每年遞增，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，可使作物減產20—40%。而城市垃圾中的塑料則危害著人畜的安全，有很多關於動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。一類由微生物合成的化合物引起了人們的興趣，這類化合物為聚β-羥基烷酸酯，簡稱PHA，它們是由許多個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杆菌中發現了聚β-羥基丁酸酯（PHB）顆粒，當時這一成果並未引起人們的注意，被鎖進科技檔案櫃裏。PHB是PHA中的一種。後來的研究表明，很多種類的微生物都能產生PHA。PHA分子量很大，具有良好的柔韌性和抗張性，並具有良好的可塑性，在實際應用上無異於人工塑料。它的最大優點是可被微生物降解掉，因此人們稱它為“生物可降解塑料”。90年代以後，美國已有一家公司建立了第一家生產500噸生物可降解塑料的工廠。我國科學家在開發同類產品上也取得了很重要的進展。

　　用細菌生產的聚β-羥基丁酸酯除了替代現有的塑料製品外，還可以用來生產高彈性的無紡布。聚β-羥基丁酸酯無毒性，高純度的產品可用來做傷口的縫合線及骨骼固定繃帶，當用這種縫合線縫合傷口後也用不著拆線，它可以在人體內自行被分解吸收。

　　然而，現在PHA的生產成本還比較高，因而產品價格比較昂貴，目前還難以被廣泛應用。科學家們正在為這一新型無汙染的產品的實用而努力，基因工程專家正試圖將產生聚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。也有的科學家正在構建高產聚β-羥基丁酸酯的基因工程菌，在這些菌中，PHB的產量可占細胞總質量的90%，從而大大的節約發酵成本。如果在成本上PHA能與塑料競爭的話，我們以後就不用再擔心白色汙染了。