01.08 植物生物技术 (系统简约版).doc

1、生物技术:也称生物工程，是指人们以现代生命科学为基础，结合先进的工程技术手段和其他基础学科的科学原理，按照预先的设计改造生物体或加工生物原料，为人类生产出所需产品或达到某种目的。2、转基因安全性：是指防范由转基因生物技术的开发和应用对人类、动植物、微生物以及生态环境构成的危险或潜在风险。3、细胞培养技术：是指动物、植物和微生物细胞在体外无菌条件下的保存和生长。虽然这些细胞培养在营养要求等方面有许多差异，但作为细胞培养它们也有共同之处。4、植物细胞的全能性： 指植物的每个细胞都包含着该物种的全部遗传信息，从而具备发育成完整植株的遗传能力。在适宜条件下，任何一个细胞都可以发育成一个新个体。5、生物安全：指现代生物技术的研究、开发、应用以及转基因生物的跨国越境转移可能对生物多样性、生态环境和人类健康产生的潜在的不利影响。6.根据起源的不同划分：器官型：直接从外植体的细胞形成器官原基,继而发育成器官； 器官发生型：从外植体先形成愈伤组织，再由愈伤组织产生不同的器官原基。7、限制性内切酶：是指一类能识别双链DNA中特殊核苷酸序列，并在合适反应条件下使每一条链一定位点上的磷酸二酯键断开，产生具有3-OH基团和5-P基团的DNA片段,有型酶、型酶和型酶，它们各具特性。基因工程操作中真正有用的是型酶.8.体细胞胚：离体培养条件下，没有经过受精过程，但经历了胚胎发育过程所形成的合子胚的类似物，统称为体细胞胚或胚状体。9.广义的植物生物技术:是指提高和改良农作物产量、品质的所有技术；10. 狭义的植物生物技术:是指利用植物器官、组织、细胞和通过分子水平的操作，促进植物繁殖、有用物质生产和植物品种遗传改良的技术。 11、人工种子：是指植物离体培养中产生的胚状体或胚状芽，被包裹在含有养分和保护功能的人工胚乳和人工种皮，从而形成能发芽出苗的颗粒体。12、酶工程：将酶所具有的生物催化功能，借助工程学的手段，应用于生活、医疗和环境保护等方面的技术13、蛋白质工程：是指以蛋白质分子的结构规律及其生物功能的关系作为基础，通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活的需求。14、植物金属硫蛋白：是一种低分子量、高巯基含量，能大量结合重金属离子，简称MT。15.植物凝集素：是一类具有至少一个非催化结构域，是自然界广泛存在的一类能凝集细胞、多糖或糖复合物的非源于免疫反应的糖蛋白。 填空1植物基因工程的核心是：DNA重组技术，T-DNA转化原理和植物细胞全能性。.细胞工程：指在细胞水平上的遗传操作，利用细胞的全能性，采用组织与细胞培养技术对动、植物进行改良，为人类提供优良品种、产品和保存珍贵物种。专利权：独占性、地域性、时间性2、一项可以授予专利的发明必须满足的条件：3.（1）发明必须具有实用性；（2）创造性； （3）新颖性； （4）申请专利说明书中对发明做详尽的描述。液体深层发酵的类型.根据操作方式的不同，液体深层发酵主要有分批发酵、连续发酵和补料分批发酵三种类型。4.培养基构成要素：有机营养、无机营养、天然物质凝固剂、植物生长调节物质、水和PH。5.酶反应器？用于酶进行催化反应的容器及其附属设备称为酶反应器。6.基因工程是生物技术的生长点；细胞工程是生物技术基础；酶工程是生物技术核心；发酵工程是生物技术工业化必由之路。 大题1、基因工程及其应用按照人们的愿望，进行严密的设计，通过体外DNA重组和转基因等技术，有目的地改造生物种性，使现有的物种在较短时间内趋于完善，创造出更符合人们需求的新的生物类型。又称为DNA重组技术。（1） 基因工程医药获得了细菌、病毒和寄生虫的系列无毒副作用的新疫苗；在制备DNA药物、单克隆抗体和小分子抗体方面也取得了一定成果；基因治疗开始成为治疗基因缺陷引起的疾病.（2）转基因植物方面取得的成果应用基因工程技术在抗病毒病、抗细菌和真菌病、抗虫、抗寒、抗旱、抗高温、抗盐以及改善植物品质、雄性不育、延缓果实成熟、改变花色和表达药用蛋白或多肽等方面选育出了一批转基因植物。（3）能源植物（4）利用基因工程技术提高植物总的生物量2.基因工程与蛋白质工程的关系?基因工程是把外源基因转入生物体内，并表达，它的产品还是该基因编码的天然存在的蛋白质。蛋白质工程则根据分子设计的方案，通过对天然蛋白质的基因进行改造，来实现对其所编码的蛋白质的改造，它的产品已不是天然的蛋白质，而是经过改造的。 3.#基因工程与细胞工程的关系?（重要）（1）按照自己的愿望改造物种，往往要采用基因工程或细胞工程的方法。（2）基因工程和细胞工程的研究成果，要通过发酵工程和酶工程来实现产业化。（3）基因工程和细胞工程被看作生物工程的上游处理技术4.在离体培养中，通过根芽发生而形成再生植株的方式大致有三种（1）在芽产生之后，在芽形成的茎的基部长根而形成小植株（2）先形成根，再在根上长出芽来（3）在愈伤组织不同部位分别形成根和芽，再形成维管组织把两者连接起来形成植株 5体细胞胚胎发生：（1）体细胞胚：离体培养条件下，没有经过受精过程，但经历了胚胎发育过程所形成的合子胚的类似物，统称为体细胞胚或胚状体。（2）体胚的结构和发育特点：与合子胚相比：体胚一般没有真正的胚柄，而只有类似胚柄的结构。体胚的子叶常不规范，有时具有两片以上的子叶。体胚的体积明显小于合子胚。体胚不经过休眠可直接形成植株（3）影响体胚发生的因素 外源激素：生长素、细胞分裂素、赤霉素、脱落酸。 培养基及培养条件：培养基类型、温度、光照等 基因型：不同品种，不同种类之间诱导体胚的成功率有差异。6. 人工种子优点：（1）不受环境因素制约，一年四季进行工厂化生产 （2）有利于保存该种系的优良性状 （3）人工种子成本更低，更适合于机械化田间播种（4）可根据需要在人工胚乳中添加适量的营养物、激素等，以利于胚状体的健康生长。 分类：1.裸露或休眠繁殖体 2. 种皮包裹的繁 3.水凝胶包裹的胚状体、不定芽等繁殖体 4. 液胶包埋系统7人工种子特点：（1）可以使在自然条件下不结实或种子昂贵的植物得以繁殖：如同源或异源多倍体品种、.名贵的突变材料、生长周期长的多年生木本植物等能在短期内提供足够的种源。（2）固定杂种优势：人工种子在本质上属于无性繁殖，一旦获得优良基因，可保持杂种优势，多年使用而不需三系配套等复杂的育种过程。与常规育种和良种繁育技术结合，可大大缩短育种及良种推广的年限。（3）快捷高效的繁殖方式：体细胞胚可常年在实验室获得，并可用生物反应器大规模生产。机械化播种，生产效率较高。（4）连接遗传工程与农业的生产的桥梁 在植物抗虫、抗病、抗除草剂和改变植物成分方面，都得到了不少转基因植株，有的甚至已经创建了品系，如抗病毒的烟草和番茄，抗除草剂的玉米和棉花等。（5）可人为控制植物的生长发育与抗逆性 含有供胚状体发育成植株所必需的营养物质外，还可在其中加入对植物生长有益的细菌等，使其具备抗逆性和耐贮性等优良特性，也可添加激素类物质以调节植物的生长发育。6、有机营养成分和作用糖类物质：重要的有机营养成分。它在做碳源和能源，调节培养基渗透压。常用有蔗糖、葡萄糖和麦芽糖等。维生素类：对植物组织的生长和分化有促进作用。常用的有VB1、VB6、VB12、VC、烟酸和生物素等。氨基酸类：提供有机氮源，同时也对外植体的生长以及不定芽、不定胚的分化起促进作用。 常用的有甘氨酸、谷氨酰胺、天门冬酰胺等。9、植物细胞工程技术的应用（1）试管苗快速繁殖：可以通过茎尖、侧芽、种子和愈伤组织再生苗以及脱毒苗等进行。（2）花药、胚胎培养：花药或小孢子和未成熟胚珠培养是获得纯合杂种的主要途径。 （3）次生代谢产物：长春花细胞生产吲哚碱，烟草生产烟碱， （4）突变细胞的诱导和筛选：进行生物化学诱变并筛选出烟草突变体（5）原生质体培养和融合：马铃薯和番茄的属间体细胞杂种（6）无病毒苗木的培育：茎尖脱毒培养已成为植物脱毒育苗的主要方法（7）种质资源保存：保存方法有限制生长保存和超低温保存10发酵类型：（1）微生物菌体发酵：包括单细胞的酵母和藻类，生物防治的苏云金杆菌以及人、畜防治疾病用的疫苗等。（2）微生物酶发酵：易于工业化生产，便于改善工艺提高产量。（3）微生物代谢产物发酵：初级或中间代谢产物：氨基酸、核苷酸、蛋白质、核酸、糖类等。 次级代谢产物：抗生素、生物碱、植物生长因子等。（4）微生物的生物转化：利用生物细胞对一些化合物某一特定部位（基团）的作用，使它转变成结构相类似但具有更在经济价值的化合物。（5）微生物特殊机能的应用：微生物污水处理、消除环境污染、保持生态平衡、开拓发酵工程新领域。11.微生物发酵的应用。（重要） 发酵工程是生物技术工业化必由之路。（1）农业：生物固氮、生物杀虫剂的应用和微生物饲料的生产，为农业和畜牧业的增产发挥了巨大作用。（2）环境保护：可用微生物来净化有毒的高分子化合物，降解海上浮油，清除有毒气体和恶臭物质及 处理有机废水、废渣等. （3）冶金工业：微生物可用于黄金开采和铜、钢等金属的浸提。（4）化学工业：用于生产可降解的生物塑料、化工原料（乙醇等）和一些生物表面活性剂及生物凝集剂。（5） 能源工业：通过微生物发酵，可将绿色植物的秸杆、木屑等转化为液体或气体燃料（酒精或沼气）。 还可利用微生物采油、产石油以及制成微生物电池。（6）食品工业：用于微生物蛋白、氨基酸、饮料、酒类和一些食品添加剂（柠檬酸、天然色素等）的生产。（7）医药工业：用于生产抗生素、维生素等常用药物和人胰岛素、乙肝疫苗、干扰素等新药。3.根据R侧链基团的不同，可以将20种氨基酸分为三种类型：（1） 非极性氨基酸：这类氨基酸具有非极性的侧链基团，共10种，除甘氨酸外属于疏水氨基酸，包括：甘氨酸、丙氨酸、脯氨酸、色氨酸。（2）极性氨基酸：这类氨基酸具有极性的侧链基团，属于亲水性氨基酸，共5种，包括：天冬酰胺、谷氨酰胺，酪氨酸。 （3）带电荷的氨基酸：这类氨基酸具有可以解离的侧链基团，属于亲水氨基酸，共5种，包括：天冬氨酸、谷氨酸；赖氨酸、精氨酸、组氨酸。3、 植物生物技术应用领域（一）植物生物技术与种植业：如组织培养、细胞融合和基因工程等在改善农业生产、解决食品短缺将发挥越来越重要的作用。 （1）转基因植物的应用：产生突变体的频率较高，提高选择效率，打破了种属的界限。包括：植物雄性不育及杂种优势利用、抗虫作物等。例如：基因木瓜、转基因抗虫棉、抗病毒作物：烟草花叶病毒。（2）植物细胞工程的应用：植物次生代谢产品、植物再生技术。如：长春花碱-治疗白血病；紫杉醇-用于治疗非小细胞肺癌等十几种癌症；通过植物离体快繁获得整齐一致的蝴蝶兰。（3）分子育种技术的应用：提高作物环境适应性，提高产量、提高作物收获后的贮藏能力。研究主要是玉米、马铃薯等作物的基因转化技术，获得高产优质、抗病虫害和抗逆、抗旱、耐寒等农作物新品种。（4）水稻基因组计划：水稻基因组序列的发表具有重要的意义，将对人类的健康与生存产生全球性的影响（二）植物生物技术与食品的应用包括：对食品资源的改造与改良、将农副原材料加工成商品、对产品进行二次开发，此外与食品生产相关领域。如酒类、调味品、酸奶类等发酵制品 三）植物生物技术与医药、能源、环境（1）生物药品主要有各种疫苗、菌苗、抗生素、生物活性物质、抗体等（2）植物“石油”的生产：产“石油”的灌木，油料植物，藻类产油 （3）与环境污染的生物修复：水污染、土壤污染、3、加强生物技术知识产权保护意识（1）在全社会普及有关生物技术知识，提高国人的知识产保护意识。（2）在知识产权的保护与提高、专利知识的普及上不但要有量的要求，更要有质的提高。（3）完善我国基因技术保护的法律法规（4）强化知识产权保护意识加快科技成果转化（5）我国生物技术企业应建立完善的知识产权管理机构（6）转变政府职能对生物技术知识产权实行宏观管理12酶工程在茶叶上的应用？（重要） （1）利用酶的高效生物催化功能，促进茶叶内不利及无效成分的有益转化，改善茶叶的色香味形及营养价值等综合品质。*多酚氧化酶：催化茶叶中多酚类氧化生成茶黄素和茶红素；产生各种香气成分，形成红茶基本风味。*多糖水解酶：提高多酚氧化酶活性，促使茶黄素形成及叶绿素降解。增加红碎茶水浸出物、茶色素等品质 成分含量，改善外形色泽和颗粒，从而较全面地改善红茶内外品质。*单宁酶：用于处理在速溶茶和液体茶饮料生产中出现的“冷后浑”现象。*蛋白酶：改善茶叶的香气和鲜爽度，汤色变