生物技术在农业方面的应用[1]

1 生物技术课程论文生物技术课程论文 题题 目目 生物技术在农业方面的应用生物技术在农业方面的应用 学学 院院 农学与生物科技学院 专专 业业 农村区域发展 年年 级级 2014 级 学学 号号 2055 姓姓 名名 邱秀娟 成成 绩绩 2017 年 5 月 7 日 2 目录目录 一 生物技术概念介绍 3 二 现代生物技术的发展 3 三 生物技术在农业中的应用 4 3 1 植物生物技术 4 3 1 1 植物育种和繁殖 4 3 1 2 植物基因工程 4 3 1 3 植物细胞工程 5 3 2 动物生物技术 5 3 2 1 动物育种和繁殖 5 3 2 2 动物基因工程 6 3 2 3 动物细胞工程 6 3 3 生物固氮 6 3 4 生物农药 7 四 生物技术在农业应用中的利弊 7 4 1 生物技术对农业的有利影响 7 4 2 生物技术对农业的不利影响 8 五 结语 8 3 生物技术在农业方面的应用生物技术在农业方面的应用 摘要摘要 生物技术是利用生物有机体 死细胞 活细胞以及细胞内含物 采用特殊的过 程生产出特殊的产品的一门新型的跨学科体系 本文通过对生物技术的概念 现代生物技术 的发展 生物技术应用三个领域进行综述 论述了现代生物技术给农业带来巨大利益 也会 有不利影响 同简单介绍了我国生物技术的发展状况及其在农业生产上的应用情况 最后展 望生物技术的发展前景和在农业中的应用前景 预示了生物技术在农业生产中得到更广泛 更深入应用的必然趋势 关键词关键词 生物技术 农业 应用 一 生物技术概念一 生物技术概念 生物技术又称为生物工程 或称为生物工程技术 是指利用生物的特定功能 通过现 代工程技术的设计方法和手段来生产人类需要的各种物质 或直接应用于工业 农业 医 药卫生等领域改造生物 赋予生物以新的功能和培育出生物新品种等的工艺性综合技术体 系 生物技术包括传统生物技术和现代生物技术两部分 现代生物技术是在传统生物技术 的基础上发展起来的 但与传统生物技术又有着质的差别 二 现代生物技术的发展二 现代生物技术的发展 现代生物技术的发展是以 20 世纪 70 年代 重组技术的建立为标志 1953 年提出 了 的双螺旋结构模型 阐明了 的半保留复制模式 从而开辟了分子生物学研 究的新纪元 1961 年破译了遗传密码 揭开了 编码的遗传信息是如何传递蛋白质 这秘密 1972 年实现了 体外重组技术 标志着生物技术的核心技术 基因工程 技术的开始 它向人们提供了一种全新的技术手段 使人们可以按照意愿在试管内切割 分离基因并进行重组后导入其它生物或细胞 以改造农作物或畜牧品种 也可以 导入细菌 由细菌产生大量有用的蛋白质或作为药物 也可以直接导入人体进行基因治疗 显然 这是一项技术上的革命 以基因工程为核心 带动了现代发酵工程 现代酶工程 现代细胞工程以及现代蛋白质工程的发展 形成了具有划时代的意义和战略价值的现代生 物技术 4 农业生物技术是指运用基因工程 发酵工程 细胞工程 酶工程以及分子育种等生物 技术 改良动植物及微生物品种生产性状 培育动植物及微生物新品种 生产生物农药 兽药与疫苗的新技术 应用生物技术可以培育出优质 高产 抗病虫 抗逆的农作物以及 畜禽 鱼类等新品种 可以进行再生能源的利用解决能源短缺问题 可以扩大食饲料 药 品等来源 满足人类日益增长的需要 可以进行无废物的良性循环 减少环境污染 充分 利用各种资源等 三 生物技术在农业中的应用三 生物技术在农业中的应用 3 1 植物生物技术植物生物技术 植物生物技术是一门研究植物遗传规律 探索植物生长发育机理 应用现代生物技术 改良遗传性状 培育新品种 创造新种质的学科 3 13 1 1 1 植物育种和繁殖植物育种和繁殖 随着生物技术的发展 人们已经可以把一个品种 品系的理想遗传性状转入另一品种 品系 以提高植物的价值 产量和质量 在番茄中导入编码 酶的反义基因 使得 酶活性降至正常的 5 以下 成功限制了乙烯的生成 果实生理成熟后长期保持坚 硬 仓贮一个月以上不会软化 不会腐烂 很大程度上提高了番茄的耐贮藏性能和经济效 益 将大豆中分离出来的热休克蛋白基因导入烟草中 当把这种烟草放在 42 条件下时 大豆的热休克蛋白基因就在烟草中表达 并起保护作用 总的来说 获得的优良的新的植 物品种或品系具有更好的植物抗逆性 抗虫性 抗病性 抗机械损伤性等 这比通过传统 育种技术 如品种杂交技术更省时 更具效益 3 1 23 1 2 植物基因工程植物基因工程 植物基因工程是指用人工的方法 从不同生物中提取外源基因片段及载体 经 过体外切割 拼接和重组 然后采取某种方法 把重组后的带有外源基因的载体 引 入植物细胞 并使其在植物细胞内进行复制和表达 以达到预期的改变受体植物细胞遗传 特性的目的的过程 包括抗病基因工程 抗毒基因工程 抗除草剂基因工程等 1986 年 Beachy 小组首次将烟草花叶病毒 TMV 外壳蛋白 CP 基因导入烟草 培育出抗 TMV 的 工程植株 开创了植物抗病毒素基因工程的新纪元 1 目前发现了一批新的具有杀虫性的 5 基因 其中包括有植物来源的抗虫基因 几丁质酶基因和过氧化物酶基因 还有动物来源 的主要有蝎 蜘蛛等一些昆虫毒素基因 2 它们已被导入烟草 棉花 油菜 水稻 玉米 马铃薯等多种农作物 在抗虫方面得到了广泛应用 有的已进入了商品化生产 3 1 33 1 3 植物细胞工程植物细胞工程 植物细胞工程是指以植物细胞为基本单位在体外条件下进行培养 繁殖和人为操作 改变细胞的某些生物学特性 从而改良品种加速繁育植物个体或获得有用物质的技术 植 物细胞培养和组织培养主要应用于农作物的品质改良 相比传统的方法有诸多的优点 不 同物种原质体的融合细胞融合能够在细胞水平实现遗传物质的转移和重组 打破种属的界 限可应用于植物体的快速繁殖 扩繁优质种苗和新品种或拯救濒危植物 组织培养容易产 生变异 增加某种选择压力可从无性系变异株中选出优质 高产 抗病抗逆的新品系 组 织培养在种质资源保存上 免去了种植和保存种子的麻烦 为珍稀植物资源的研究和应用 提供了可能 3 2 动物生物技术动物生物技术 动物生物技术和植物生物技术相似 动物生物技术是一门研究动物遗传规律 探索动 物生长发育机理 应用现代生物技术改良遗传性状 培育新品种 创造新种质的学科 3 2 13 2 1 动物育种和繁殖动物育种和繁殖 现代生物技术在动物养殖业中的应用主要包括动物分子育种 动物繁殖和畜禽基因工 程疫苗等方面 动物分子育种是指动物基因技术 胚胎工程技术 动物克隆技术及其它以 重组技术为基础的各种技术 近年来通过有关各种现代生物技术的综合运用 结合 传统的育种方法 科学家们可以把单个有功能的基因簇插入到高等生物的基因组中去 并 使其表达 再通过有关的分子生物技术 试剂盒诊断和检测加以选择 目前已有转 基因鱼 鸡 牛 马等多种动物 人工受精也成为现代畜牧产业的重要技术之一 近年来 已逐步扩展到特种动物 鱼类及昆虫等养殖业中 显示了其发展潜力 它能大限度地发挥 公畜的种用价值 提高了公畜的配种效能 加速育种步伐 降低生产和提高受胚率 为开 展远缘种间的杂交试验工作提供了有效的技术手段 此外 胚胎移植可以迅速提高家畜的 遗传素质 加强防疫和克服不孕 还可以在世界范围内运输种质 保种 同时运输胚胎代 6 替运输活畜还可以降低成本 野生动物资源也可以利用这种方式长期保存 以防某些物种 灭绝 3 2 23 2 2 动物基因工程动物基因工程 动物基因工程是利用 DAN 重组技术对动物所进行的工程 其实质是改变动物的遗传组 成 增加动物的遗传多样性 赋予转基因动物新的表型特征 使之能更好地服务以人类社 会 包括动物转基因技术 畜禽基因工程疫苗等 其中动物转基因技术一种是将外源基因 转移到动物受精卵中使其整合和表达 以产生具有新遗传特性的动物 另一种是将外源基 因在特定调控元件作用下 在一定时间内表达外源蛋白 主要研究是将激素基因导入哺乳 动物受精卵内获转基因动物 动物转基因技术在提高畜禽生产性能 改善畜产品品质 提 高畜禽抗寒抗病能力等方面应用广泛 3 2 33 2 3 动物细胞工程动物细胞工程 动物细胞工程以动物细胞为基本单位在体外条件下进行培养 繁殖和人为操作 使细 胞产生某些人们所需要的生物学特性 从而改良品质 加速繁殖动物个体或获得有用品系 的技术 包括动物胚胎工程技术 单克隆抗体技术等 动物胚胎工程技术是动物生物技术 的重要组成部分之一 动物胚胎工程技术在 20 世纪后期发展极为迅速 近年来胚胎工程 技术的应用效益最为显著 也是 21 世纪世界经济增长的重要支撑技术之一 胚胎生物工 程技术是用人工方法对动物卵母细胞或胚胎进行改造的技术 包含胚胎移植 排卵控制 体外受精 胚胎性别控制 胚胎分割 胚胎冷冻 胚胎嵌合等内容 3 3 生物固氮生物固氮 农业生产中常需要施用大量化肥氮肥来调节土壤和作物间的氮素供需矛盾 化学氮肥 的大量生产需要消耗大量能量 同时也会造成严重的土壤污染 而生物固氮不仅节约能源 而且不会对环境造成威胁 但迄今为止所发现的固氮微生物均不可以在粮食作物如水稻 小麦 玉米以及多种果树 蔬菜上固氮 即使少数可以 起固氮量也很少 所以这些农作 物的高产不得不以来化学氮肥 多年来 科学研究人员一直致力于生物固氮的研究 近 10 年来 固氮基因工程得到飞速发展 基因组学和功能基因组学的建立赋予了生物固氮研究 新的内涵和研究策略 为实现固氮研究的目标增添了新的动力 7 3 4 生物农药生物农药 20 世纪 90 年代以来 生物农药开发利用极为迅速 尽管长期以来 化学农药在农药 生产中仍然占据重要地位 但由于人们对绿色食品的日益青睐 以及生物农药本身具有的 对人畜毒性小 只杀害虫 与环境相容性好 以及病冲害相对不易产生抗性等优点 因此 生物农药正日益成为农药产业发展的新趋势 近年来 生物农药在它的主要研究领域 微生物农药 生物化学农药 转基因农药及天敌生物农药等方面都有不同程度的进展 其中微生物杀虫剂的商业性生产研究最为活跃 用于防治作物害虫的主要微生物制剂包括 细菌制剂 真菌制剂及病毒制剂等 苏云金芽孢杆菌是当前国内外研究最多 应用最广泛 的杀虫细菌 在防治如 玉米螟 水稻螟虫 棉铃虫等方面有了突破性进展 四 生物技术在农业应用中的利弊四 生物技术在农业应用中的利弊 4 1 生物技术对农业的有利影响生物技术对农业的有利影响 一方面 生物技术有助于提高畜禽的生命力以及消灭竞争者 促进畜禽生长的物质有 生长激素以及促进其生长的调节剂 这些物质可由基因工程而获得 另一方面 生物技术 在提高农作物产量 质量的同时 有助于提高畜牧业的生产力发展水平 例如 通过控制饲 料作物体内碳水化合物含量可提高畜牧业生产力 利用基因调控技术可以提高包括豆科作物 在内一些作物的蛋白质含量 减少饲料作物中难消化的木质素含量等 在许多农业生产区 土壤氮素可利用量是制约农业生产力提高的一个重要因子 而一高科技农业生产区使用人 造氮肥是以牺牲生态环境为代价的 制造氮肥要利用大量能源 据统计 英联邦农场平均投 入的能源大约有 50 来自肥料 由施用肥料而产生的温度气体 二氧气化碳 氮氧化合物 等 不可避免地促进地球气候变暖 除此之外 农业土壤的氮素流失是水体富营养化的主要 原因 4 2 生物技术对农业的不利影响生物技术对农业的不利影响 生物技术在食品上的应用对发展中国家的农民也会造成许多困难 生物技术也会对人 类的健康制造麻烦 近年来在英国已有这方面的报道 特别是当能引发人体过敏反应的基 因转入农作物时 例如 坚果能引发人体过敏反应 若它的基因被导入其他作物 则有可能其 他作物也会发生相关反应 8 五 结语五 结语 我国改革开放的总设计师邓小平同志曾高瞻远瞩地指出 将来农业的出路 最终要 由生物工程来解决 要靠尖端技术 上世纪八 九十年代 随着粗放型农业向现代精准 农业的转变 化学肥料及化学农药得到普遍使用 曾使农作物产量明显提高 引起了全球 性的 绿色革命 但是 二十一世纪的农业依靠扩大耕地面积来增加农产品产量的路子 已经走不通 单纯依靠化肥 化学农药等常规农业生产技术来提高作物单位面积产量 可 以供挖掘的潜力也越来越小 此外 过量的使用化肥和化学农药 不但成本高 产投比低 而且造成了土壤板结 残留过高 农业生态环境恶化 农副产品质量下降 直接影响了人 们的生活质量 甚至威胁着人们的生命安全 因此 发展生态农业和开发绿色食品已经成 为我国农业发展的必然趋势 二十一世纪人类对农业的要求是生态农业取代化学农业 而 生物