农业生物技术 绪论.ppt

欢迎走进农业生物技术课堂 什么是生物技术 李国豪院士曾比喻说 科学是树根 技术是树干和大的树枝 众多的树叶就是工程 生物技术 生物技术 是指 利用细胞和分子过程来解决问题或制造产品的技术 美国生物技术产业组织下的定义 细胞和分子过程 发酵工程 酶工程 基因工程 蛋白质工程 细胞工程 生物技术的产生 以DNA重组技术的建立为标志1944年 avery等 DNA是遗传物质的携带者1952年 watson和crick DNA双螺旋结构模型1953 1955 watson和crick 中心法则1961 1966 遗传密码的破译1972年 berg DNA体外重组 基因工程开始 分子遗传学的诞生 DNA双螺旋模型和半保留半不连续复制机制 Watson Crick 1953 生物技术的发展 发展的进程和规模1983年 转基因植物 烟草和马铃薯 问世1986年 转基因植物 抗虫和除草剂 大田试验1993年 转基因番茄进入市场1996年 转基因植物迅速扩大到2020年中国将投入260亿用于转基因研究 水稻 小麦 棉花 大豆和玉米 的研究和应用推广 转基因水稻繁殖 海南省 如今 这一预言开始得到证实 克隆动物的诞生DNA在身份鉴定中的运用人类基因组计划的实施转基因食品的出现生物制药的发展各种抗病毒疫苗的研发 科学家曾经预言 21世纪是生物技术的世纪 新华网于2004年7月23日重新发表 科学技术是第一生产力 其中 将来农业问题的出路 最终要由生物工程来解决 要靠尖端技术 由此反映出生物技术对经济建设以及对综合国力的巨大作用 资料 同月 比尔 盖茨对来自北京高校的2000余名大学生发表演讲 告诫学子们 请记住 未来 只有软件和生物科学才能改变世界 比尔 盖茨曾经预言 下一个世界首富将来自生物领域 是生物制药 生态重建 基因产业 还是其他领域 是你 是我 还是他 什么叫农业生物技术 农业生物技术的发展史 农业生物技术的应用 阅读教材P1 4 解决以下问题 能力体现 一 什么是农业生物技术呢 农业生物技术 是生物技术的一个分支 是以农业生物为主要研究对象 以农业应用为目的 以现代生物技术为主体的综合性的技术体系 农业生物 与农业有关的动植物 微生物等 农业应用 如获得优良的动植物品种 生产生物农药 兽药和疫苗等 现代生物技术 如基因工程 酶工程 发酵工程 细胞工程及分子育种等技术 二 农业生物技术的发展史 传统生物技术 20世纪70s前 生物技术现代生物技术 20世纪70s后 1 萌芽从刀耕火种开始 驯化选择野生生物进行栽种和饲养 一 传统生物技术的发展 1857年 法国巴斯德 Pasteur 揭示了发酵作用的实质是微生物引起的 奠定了发酵工程的科学基础1866年 孟德尔提出了一系列生物遗传定律1933年 摩尔根等人发现了连锁交换规律并创立了基因论20世纪40年代 抗生素的发现引起了医药的革命性变化将传统的厌氧发酵技术发展为现代化深层通气搅拌培养技术 2 发展 巴斯德时代 19世纪中期至20世纪40年代 1 现代生物技术的崛起 20世纪40至60年代 即 农业生物技术的理论阶段 1944年 阿委瑞等人 证实了 DNA 遗传物质1953年 Watson和Crick 提出DNA双螺旋结构 奠定了分子遗传学的基础 二 现代农业生物技术的发展 1 现代生物技术的崛起 1934年 美国植物生理学家 怀特 采用无机盐 葡萄糖和各种氨基酸培养豌豆和玉米茎尖 形成了缺绿的叶和根 并能进行有限的生长 标志了植物组织培养已进入萌芽阶段1943年怀特出版了 植物组织培养手册 2 现代生物技术的飞跃 20世纪70年代以来 即 农业生物技术的广泛应用阶段 1 植物组织培养技术的蓬勃发展及广泛应用 2 DNA的体外重组技术的成功及广泛应用 1973年 三 农业生物技术的应用 一 生物技术作物 二 生物农药 三 微生物肥料 四 食用菌 五 植物组织培养技术 一 生物技术作物 生物技术作物 是指利用组织培养技术和基因重组技术引入其他生物或物种的基因而培育出来的作物 这种作物也叫基因改性作物或基因重组作物 全球超过90 的植物性粮食 仅靠约20种植物供应 其中水稻 小麦 玉米提供了全人类50 以上的热量 大豆则提供超过65 全球蛋白质来源 民以食为天 1 提高作物产量 改善作物品质 孟德尔遗传规律被人们重新发现和验证 指导人们有理论 有目标 可预测地进行作物改良工作 使粮食产量提高4 7倍 被称为第一次绿色革命或生物学革命 两次农业革命 绿色革命 第一次绿色革命 20世纪50 60年代以高杆改变矮杆为标志 另外辅助于农药和农业机械 使 墨西哥小麦 的矮杆化和矮杆水稻良种的全面推广 从而解决了19个发展中国家粮食自给问题 主要的内容 大规模地推广矮秆 半矮秆 抗倒伏 产量高 适应性广的优良小麦及水稻品种 并同时改进灌溉 施肥等相关技术 第二次绿色革命 20世纪70年代初 我国杂交水稻的培育成功 并大面积应用于生产 使水稻单产增长20 30 创造了世界农业奇迹 三 生物技术在现代农业中的应用 2 作物品种的改良 随着生物技术的崛起 打破了远缘杂交上的障碍 人们已经并创造出一批前所未有作物新品种 与作物品种改良有关的生技术主要包括 细胞培养技术 植物细胞杂交技术和重组DNA技术 转基因抗虫棉花 转入苏云金杆菌的一个抗虫基因 是中国目前最主要的转基因作物 抗癌抗衰老的紫色西红柿 抗乙肝番茄通过 基因手术 使蔬菜水果成为 天然药物 满地尽是黄金米 你相信一株西红柿一次能结13000粒果吗 你见过能同时长3000多条黄瓜的黄瓜树吗 一棵甜瓜竟然结了90个诱人的甜瓜 没有做不到 只有想不到 二 生物农药 生物农药是指直接利用生物产生的生物活性物质或生物活体作为农药 如以虫治虫 以及人工合成的与天然化合物结构相同的农药 生物农药具有生产原料来源广泛 对非靶标生物安全 毒副作用小 对环境兼容性好等特点 已成为全球农药产业发展的新趋势 我国生物农药主要品种有Bt杀虫剂 农用抗生素 植物源农药 病毒类农药 真菌类农药 植物生长调节类农药 大宗产品仍以井冈霉素和Bt为主 三 微生物肥料 微生物肥料是人工培养某些有益的土壤微生物而制成 有根瘤菌肥 固氮菌肥 磷细菌肥和钾细菌肥等 它们是以微生物的生命活动来改善植物营养 刺激植物生长或抑制有害病菌在土中活动 提高肥料的利用率 以提高作物产量 由于其本身的生产成本低 用量少 无毒无害 不污染环境的优点 国内外都在积极研究 开发和应用 据不完全统计 目前我国生产微生物肥料的工厂超过300家 微生物肥料的年生产总量达到400多万吨 四 食用菌 食用菌是指真菌中人类能够食用的那部分种类的统称 据统计 我国目前食用菌的生产已经由1978年的5万吨增加到2008年的1600多万吨 年产量已经占到世界总产的70 以上 居世界首位 2006年全国食用菌总产值突破600亿元 出口创汇11 2亿美元 在国内农业产值的排序中 食用菌仅次于粮 蔬 油 棉 果 居第六位 成为农业中一项新兴产业 据中国食用菌协会统计 目前全国食用菌产值超千万元人民币的县达到500多个 亿元以上的达100多个 五 植物组织培养技术 植物组织培养技术指在离体条件下 把植物的一小部分组织或器官 如一个茎尖 一小块叶或一小段茎 接种于玻璃容器里的培养基上 使它们重新形成植株的一种方法 组培快繁的商业性应用始于20世纪70年代的美国兰花工业 80年代已被认为是能够带来全球经济效益的产业 全世界组培苗的年产量呈逐年快速增长的趋势 每年的产量超过数十亿株 美国Wyford国际公司 印度AmericanHybirdSeeds种子公司等每年的产量达到数千万株 据估计 全球植物组培苗的贸易额约占生物技术产业年交易总额的10 约150亿美元 并以每年15 的速度递增 基因工程的操作工具 1 基因的剪刀 限制性内切酶 2 基因的针线 连接酶 3 基因的运输工具 运载体 基因工程的操作步骤 1 目的基因的提取 2 目的基因与运载体结合 3 目的基因导入受体细胞 4 目的基因的检测与表达 基因工程的原理 小结 exercise 基因工程的正确操作步骤是 使目的基因与运载体结合 将目的基因导入受体细胞 检测目的基因的表达是否符合特定性状要求 提取目的基因 B C D 小试身手 要使目的基因与对应的载体重组 所需的两种酶是 限制酶 连接酶 解旋酶 还原酶 A 基因工程技术中的目的基因主要来源于 A 自然界现存在生物体内的基因B 自然突变产生的新基因C 人工诱变产生的新基因D 科学家在实验室中人工合成的基因 A 下列关于基因工程的叙述中 正确的是 A 限制酶只用于提取目的基因B 细菌体内的环状DNA均可作运载体C DNA连接酶可用于目的基因和运载体的连接D 重组DNA分子一旦进入受体细胞 基因工程则完成 以下说法正确的是 A 目的基因是指重组DNAB 一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列C DNA重组所用的工具酶是限制酶 连接酶和运载体D 只要受体细胞中含有目的基因 目的基因就一定能够成功表达 C B 细菌和人是差异非常大的两种生物 为什么通过基因重组后 细菌能够合成人体的某些蛋白质呢 思维拓展 基因工程技术在培育抗旱植物用于发展沙漠农业和改造沙漠方面显示了良好的前景 荷兰一家公司将大肠杆菌中的海藻糖合成酶基因导入植物 如甜菜 马铃薯等 中并获得有效表达 使