上海交通大学：《生物技术与人类》通识课程教学资源（阅读理解）王力为-浅析plants to power,bioenergy to fuel future.docx_大学文库

响世界粮食的供应，因而这并不是一个可持续的生产方法。相比之下，使用木质纤维作为生产原料更具有可持续性，因为木质纤维的来源极为广泛，既可以来源于农产品，也可以来源于林地和农业废料。可是，为什么当下反倒是基于淀粉的转化方式更为普遍呢？这就是因为使用木质纤维生产乙醇必须要克服一个关键性难题，即植物结构复杂的细胞壁不易被破坏的问题。现在常用的对木质纤维的处理有预处理，糖化以及发酵等等，其中预处理和糖化阶段的改进或替换显得尤为重要。在这方面需要生物技术去加以突破。生物柴油是主要是从植物体或其种子中，如花生，大豆等，取出来的生物油，经过加工以后成为的一种石油替代品。使用比较广泛，但是产量比较低。生物气是从生物体排出的各种废物当中收集加工得到的。但它所能被利用的能量比起生产花费的能量就显得微不足道了，甚至生产的能量还不足以补偿小号的能量。经过上面的介绍，也很自然得看出，生物乙醇的前景最为广阔，可持续性最好。生产生物能源的原料主要可以划分为四种。一是传统的谷类作物，其中玉米和高粱最为重要。玉米是基于淀粉发酵的，但是会引起粮食和能源的矛盾。而高粱的籽可以用作食物，秸秆可以用于木质纤维的发酵，并且对环境的适应能力强，可以种在比较贫瘠的地方而不至于和粮食生产争夺土地，优势更为明显。二是富含糖类的作物，有代表性的是甘蔗和甜菜。甘蔗适合在温带和热带种植。巴西就是利用甘蔗发展生物能源，实现了对石化燃料需求的大幅削减。甜菜适宜在温带种植。于是，它在欧洲得到了很好的应用。三是草本植物等富含木质纤维素的作物。有代表性的是芒草和奇岗的杂交体、柳枝稷、柳树、松树和杂交杨树等等。它们的特点是生产速度快，生长周期短，适应能力很强。四是油料作物，以花生为代表。但它们的产生的净能量并不如木质纤维体。有了一种新的能源，自然需要对它在环境，经济和生态方面的影响和特点进行衡量和分析

净能量(NEB)是生物能源当中的一个非常重要概念，它能够放映生产方式的可持续性和经济性。问题是，现在的几种生产方式的净能量大多很低，甚至会出现负的情况，这成为了制约生物能源发展的瓶颈。用于生产生物能源的原料的种植本身对于环境也是有好处的，比如能够抑制土壤的沙化，净化水体等等。植株对于温室效应的缓解作用也是巨大的，但是以往的生产技术有比较大的温室气体排放，甚至超过了植株的吸收量，不同的生产方式在这方面的表现也各不相同。经过技术的革新以后，部分生产方式已经做到了正的碳排放平衡。在经济性方面，生物燃料的表现并不乐观，高售价和低产出效率使得它的大规模生产和推广成为一个难题。三、文章亮点文章的亮点，是在对生物能源的一些重要部分进行回顾后，指出了生物能源遇到的一些瓶颈问题，自然地开始讨论植物的生物技术对于生物能源生产效率和可持续性的积极作用，形成了一条完整的逻辑链条，并不是简单地叙述而已。生物技术起作用的第一个方面，是对木质素的修饰。研究发现，减少木质素的含量以及使木质素具有更为均匀的结构都有助于解决细胞壁的抵抗问题，提高产出率。因此，如果对木质素的修饰技术的到了发展，对于木质素的前期处理工作可以大大减少和简化，同时生物携带的能量也可得到更有效的利用。第二点，外源木质素酶和纤维素酶在植物中的(in planta)表达，可以提高产出率，并大大减少前期对于植物细胞壁的处理工作。现已有将嗜酸纤维素分解菌中的酶基因导入植物中表达的研究，取得了明显的效果。第三点，基因工程可以帮助提高植物的抗性，使得生物能源的原料种植面更加广，可以在更多的地区内进行生物能源的推广。第四点，生物技术里对于植物激素的研究，可以提高植物的生物质含量，降低木质素的含量，前者提高产出率，后者解决细胞壁抵抗的问题。如果在某种植物体内发现了某种具有良好效应的激素，甚至可以将表达的特定的基因导入到目标作物当中。第五点，生物技术在防止转基因植株的基因交流方面有帮助。既然前面提到

净能量（NEB）是生物能源当中的一个非常重要概念，它能够放映生产方式的可持续性和经济性。问题是，现在的几种生产方式的净能量大多很低，甚至会出现负的情况，这成为了制约生物能源发展的瓶颈。用于生产生物能源的原料的种植本身对于环境也是有好处的，比如能够抑制土壤的沙化，净化水体等等。植株对于温室效应的缓解作用也是巨大的，但是以往的生产技术有比较大的温室气体排放，甚至超过了植株的吸收量，不同的生产方式在这方面的表现也各不相同。经过技术的革新以后，部分生产方式已经做到了正的碳排放平衡。在经济性方面，生物燃料的表现并不乐观，高售价和低产出效率使得它的大规模生产和推广成为一个难题。三、文章亮点文章的亮点，是在对生物能源的一些重要部分进行回顾后，指出了生物能源遇到的一些瓶颈问题，自然地开始讨论植物的生物技术对于生物能源生产效率和可持续性的积极作用，形成了一条完整的逻辑链条，并不是简单地叙述而已。生物技术起作用的第一个方面，是对木质素的修饰。研究发现，减少木质素的含量以及使木质素具有更为均匀的结构都有助于解决细胞壁的抵抗问题，提高产出率。因此，如果对木质素的修饰技术的到了发展，对于木质素的前期处理工作可以大大减少和简化，同时生物携带的能量也可得到更有效的利用。第二点，外源木质素酶和纤维素酶在植物中的（in planta）表达，可以提高产出率，并大大减少前期对于植物细胞壁的处理工作。现已有将嗜酸纤维素分解菌中的酶基因导入植物中表达的研究，取得了明显的效果。第三点，基因工程可以帮助提高植物的抗性，使得生物能源的原料种植面更加广，可以在更多的地区内进行生物能源的推广。第四点，生物技术里对于植物激素的研究，可以提高植物的生物质含量，降低木质素的含量，前者提高产出率，后者解决细胞壁抵抗的问题。如果在某种植物体内发现了某种具有良好效应的激素，甚至可以将表达的特定的基因导入到目标作物当中。第五点，生物技术在防止转基因植株的基因交流方面有帮助。既然前面提到

了转基因技术，那么防止转入的外源基因扩散就成为了一个非常重要的问题。比如生物技术可以通过敲除一些特定的基因，来使雄株绝育，大大提高了安全性。四、读后感这篇文章不是探索性的文章，而是一篇类似综述的文献。文章按照最初划分的三个部分，即生产的产品形式，生产原料以及生物技术的对于克服生物能源瓶颈的帮助，来展示生物能源的各种研究，使得叙述更有条理。短短6页的文章，却有93篇参考文献，可见其资料的详实。但综述最重要的部分并不在于将前人的研究概括出来，更应该提出自己的看法。在这篇文章中，在叙述前两部分的内容时，总是会在最后指出它们的缺陷和难题所在，并且提到一些生物技术可能的解决方法。这种做法使得文章很自然地过渡到对生物技术在生物能源生产领域的地位的讨论，指出了作者自己对于未来生物能源研究重点的看法。在看到这篇文章之前，我对于生物能源的了解是很浅表的，只知道通过发酵技术可以将多糖转化为可用的燃料。看完这篇文章以后，才知道生物能源的生产有这么多的难点和要考虑的问题，而且还和各种生物技术联系得这么紧密。细胞壁是支撑植物细胞的重要结构，但在我以前的理解中，是完全忽略了这一结构的，而在这里细胞壁反而成为了最大的阻碍。基因工程、植物激素研究等等生物技术的引入，破除了我以前将生物能源简单地归为发酵技术的想法，开始认识到生物技术之间不是相互孤立的，在很多情况下它们是相互交织互为补充的。生物能源生产中对于经济、环境和生态的考虑，也让人有所思考。生物技术不仅仅是实现某一种功能而己，它和工程技术一样，需要考虑到很多现实制约和效率的问题。参考文献 [1]谭天伟，王芳，邓利.生物能源的研究现状及展望).现代化工2003vo.09 [2]陈瑜琦，李秀彬，盛燕，张雯.发展生物能源引发的土地利用问题.自然资源学报2010vol.09 [3]程序.生物能源与粮食安全及减排温室气体效应).中国人口.资源与环境 2009vol.03

了转基因技术，那么防止转入的外源基因扩散就成为了一个非常重要的问题。比如生物技术可以通过敲除一些特定的基因，来使雄株绝育，大大提高了安全性。四、读后感这篇文章不是探索性的文章，而是一篇类似综述的文献。文章按照最初划分的三个部分，即生产的产品形式，生产原料以及生物技术的对于克服生物能源瓶颈的帮助，来展示生物能源的各种研究，使得叙述更有条理。短短 6 页的文章，却有 93 篇参考文献，可见其资料的详实。但综述最重要的部分并不在于将前人的研究概括出来，更应该提出自己的看法。在这篇文章中，在叙述前两部分的内容时，总是会在最后指出它们的缺陷和难题所在，并且提到一些生物技术可能的解决方法。这种做法使得文章很自然地过渡到对生物技术在生物能源生产领域的地位的讨论，指出了作者自己对于未来生物能源研究重点的看法。在看到这篇文章之前，我对于生物能源的了解是很浅表的，只知道通过发酵技术可以将多糖转化为可用的燃料。看完这篇文章以后，才知道生物能源的生产有这么多的难点和要考虑的问题，而且还和各种生物技术联系得这么紧密。细胞壁是支撑植物细胞的重要结构，但在我以前的理解中，是完全忽略了这一结构的，而在这里细胞壁反而成为了最大的阻碍。基因工程、植物激素研究等等生物技术的引入，破除了我以前将生物能源简单地归为发酵技术的想法，开始认识到生物技术之间不是相互孤立的，在很多情况下它们是相互交织互为补充的。生物能源生产中对于经济、环境和生态的考虑，也让人有所思考。生物技术不仅仅是实现某一种功能而已，它和工程技术一样，需要考虑到很多现实制约和效率的问题。参考文献 [1] 谭天伟,王芳,邓利. 生物能源的研究现状及展望[J]. 现代化工 2003 vol.09 [2] 陈瑜琦,李秀彬,盛燕,张雯. 发展生物能源引发的土地利用问题[J]. 自然资源学报 2010 vol.09 [3] 程序. 生物能源与粮食安全及减排温室气体效应[J]. 中国人口.资源与环境 2009 vol.03