細(xì)胞學(xué)說(shuō)、進(jìn)化論和遺傳學(xué)的發(fā)展導(dǎo)致雜交玉米的出現(xiàn)，使近代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)出現(xiàn)了一次巨大的突破。雜交育種的第二次、第三次突破發(fā)生在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的初期階段。
第二次突破是墨西哥小麥。1941年，在美國(guó)洛克菲勒基金會(huì)的支持下，育種學(xué)家布勞爾前往墨西哥選育小麥優(yōu)良品種，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期研究，終于培育出矮稈、高產(chǎn)、抗銹、耐肥、抗倒伏并具有廣泛適應(yīng)性的小麥品種，推廣之后，墨西哥小麥從原來(lái)的畝產(chǎn)約50kg提高到250kg，并由此掀起了一場(chǎng)“綠色革命”。
第三次突破是菲律賓的水稻。1960年在美國(guó)福特基金會(huì)和洛克菲勒基金會(huì)的共同支持下，菲律賓國(guó)際水稻研究所成立。該所利用我國(guó)臺(tái)灣省的三個(gè)矮稈品種和印度厄西亞、斯里蘭卡的高稈品種雜交。再?gòu)倪@些雜交后代中，選出一種矮稈、早熟、高產(chǎn)的品系，定名為國(guó)際水稻—8（IR·8），并首先在東南亞一帶推廣，一季稻的畝產(chǎn)可高達(dá)600～650kg，被譽(yù)為“奇跡稻”，使推廣地帶的農(nóng)業(yè)有了較大改觀。
在第三次科技革命時(shí)代，數(shù)學(xué)、物理學(xué)、生物學(xué)、地學(xué)的研究成果是空前的。與以往科技革命的成果相比較，這些成果具有高度綜合性、聯(lián)動(dòng)性、跳躍性、迅速產(chǎn)業(yè)化的特點(diǎn)。大量高科技成果被有效地應(yīng)用于農(nóng)業(yè)，對(duì)于克服近代農(nóng)業(yè)所出現(xiàn)的弊端與不足，對(duì)于充分發(fā)揮先進(jìn)生產(chǎn)工具的效能，都發(fā)揮了積極的作用。其中，生物工程技術(shù)的地位尤其突出。1953年4月25日，華生（J．Watson）和克里克（F．H．Grick）在英國(guó)《自然》雜志上發(fā)表了“DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的分子模型”一文，從而宣布了分子生物學(xué)的誕生。該學(xué)科在五六十年代獲得了一大批令人矚目的成果，如DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的建立、遺傳密碼的破譯和DNA重組的實(shí)現(xiàn)，打開(kāi)了“生命之謎”的大門，是一次最重大的“生物學(xué)革命”。20世紀(jì)60年代初，在分子生物學(xué)的推動(dòng)下，產(chǎn)生了另一門新興學(xué)科——細(xì)胞生物學(xué)。它以細(xì)胞為生命活動(dòng)的基本單位，在分子水平上探討細(xì)胞組成及生物大分子的結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系，并科學(xué)地闡述了細(xì)胞的整合功能。
正是在上述生物學(xué)革命的基礎(chǔ)上，20世紀(jì)70年代生物工程技術(shù)得以問(wèn)世。
生物工程技術(shù)是指直接或間接地利用生物體的機(jī)能生產(chǎn)物質(zhì)的技術(shù)，其內(nèi)容目前主要包括生物反應(yīng)技術(shù)、細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)、基因操作技術(shù)和細(xì)胞融合技術(shù)等。
生物工程技術(shù)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用十分廣泛，而且在許多方面都已獲得顯著的成就。
在作物育種方面，生物工程技術(shù)打破了生殖屏障，克服了常規(guī)育種手段只能培育出種間或種內(nèi)雜交新品種的不足，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)緣雜交。
比利時(shí)的一個(gè)研究小組采用基因操作的方法，成功地把一種昆蟲(chóng)的毒素基因移植到煙草的細(xì)胞中。這種細(xì)胞長(zhǎng)成植株后，對(duì)害蟲(chóng)有很強(qiáng)的抵抗能力，害蟲(chóng)在吃了這種煙草后身體麻痹并很快死去。美國(guó)的一個(gè)小組把仙人掌基因轉(zhuǎn)移到小麥、玉米和大豆中去，培育出了適合于干旱地區(qū)栽培的耐旱品種。
在防治農(nóng)業(yè)病蟲(chóng)害方面，通過(guò)生物工程技術(shù)可以制成微生物農(nóng)藥，從而克服了長(zhǎng)期使用化學(xué)農(nóng)藥帶來(lái)的嚴(yán)重后果，如污染環(huán)境，危害人畜健康；毒殺害蟲(chóng)天敵，破壞生態(tài)系統(tǒng)平衡；不斷提高害蟲(chóng)的抗藥性等。
在對(duì)微生物農(nóng)藥的研究過(guò)程中，美英兩國(guó)分別應(yīng)用了放線菌酮和灰黃霉菌素、單端孢菌素防治棉花枯萎病、煙草霜霉病和黃瓜菌核病。日本土地面積小，為提高單產(chǎn)而大量使用化學(xué)農(nóng)藥造成了嚴(yán)重后果，所以，日本科學(xué)家對(duì)生物防治的研究很深入，春日霉素、多氧霉素、有效霉素等農(nóng)用抗菌素相繼出現(xiàn)。以上徽生物農(nóng)藥在使用中都顯示出化學(xué)農(nóng)藥不可比擬的優(yōu)越性。近年來(lái)各國(guó)科學(xué)家都十分重視對(duì)昆蟲(chóng)病毒的研究，成為微生物防治蟲(chóng)害領(lǐng)域中一個(gè)十分活躍的方面。目前，各國(guó)已利用40多種病毒用于防治農(nóng)林害蟲(chóng)。有十幾種昆蟲(chóng)病毒及制劑已供應(yīng)市場(chǎng)，效果顯著。
在提高農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量質(zhì)量方面，通過(guò)生物工程技術(shù)，可以在室內(nèi)，不受外界環(huán)境和氣候影響的條件下，大量快速地繁殖優(yōu)質(zhì)、無(wú)病害的苗木，以工廠化的生產(chǎn)形式滿足大面積生產(chǎn)的需要，這就彌補(bǔ)了傳統(tǒng)技術(shù)的缺陷。以經(jīng)濟(jì)林木發(fā)展為例，對(duì)于5年內(nèi)成熟的樹(shù)木，如使用傳統(tǒng)技術(shù)改良品種培育有價(jià)值的結(jié)合體，大約需要50年時(shí)間；而用了生物工程技術(shù)進(jìn)行組織培養(yǎng)，則只要幾個(gè)月就能夠完成。
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