第七章生物技術与农业.docVIP

课程名称： 现代生物技术概论 授课主题： 第七章 生物技术与农业 授课教师：生命科学系 王国霞 第七章 生物技术与农业 农业是关系人类生死存亡和社会稳定的基础。 农业是世界上规模最大和最重要的产业，是调节生产和最终平衡消费的主要手段。发达的农业在很大程度上依赖于科学技术的进步，并以此达到高产和高效的目的。发展以现代生物技术为基础的现代农业，是解决当今世界所面临的粮食、健康、环境污染等重大社会问题的关键所在。 生物技术与种植业 植物是通过光合作用所形成的产物是人类和其他生物直接或间接的失误来源，植物所创造的产品及用途与人类密不可分。以基因工程为核心的现代生物技术的发展则为作物育种打开了另一扇大门，发挥着越来越重要的作用。 植物生物技术是现代生物技术的重要组成部分。 植物生物技术：对植物性状、品质、产量进行改良的一系列细胞水平和分子水平的生物技术的总称，主要包括植物基因工程和与之相关的植物组织培养技术、细胞融合技术及分子标记辅助育种技术、植物快速繁育技术等。 随着植物生物技术的发展，农业已成为其应用最广阔、成效最显著的领域。 植物生物技术在农业生产中的应用目标是： 1，定向创造新的物种和新品种； 2，快速繁育植物，实现试管苗的工厂化生产； 3，改变食品原料性质，开发新型功能性食品。 基因工程技术在农业中的应用 基因工程在农业上的应用主要集中于抗逆性新品种的选育、作物品种改良和雄性不育等方面。 为了培育高产、优质、抗逆性强的作物新品种，需将一种植物的优良遗传性状转移到另一种植物体中。 转基因植物：是指利用重组DNA技术将克隆的优良目的基因导入植物细胞或组织，并在其中进行表达，从而获得新性状的植物。 自1983年世界上首次成功获得第一株转基因植物以来，植物基因工程技术已广泛应用与作物品质改良、抗病性、抗虫性、抗病毒性、抗除草剂、杂种优势的利用等方面，已经又一大批转基因作物问世。 这些植物包括烟草、番茄、大豆、马铃薯、棉花、油菜、花生、小麦、水稻、玉米、黄瓜、胡萝卜、大白菜、菠菜、豇豆、甘蓝、康乃馨、菊花、苹果、核桃、草莓、李、香蕉等。 1，抗病毒转基因作物 植物病毒是造成农作物减产的主要原因之一。是我国农业生产上最主要的病害之一，对我国的粮食作物、经济作物、及果树蔬菜均造成严重危害，经济损失巨大，但迄今仍缺乏有效的化学防治方法。利用基因工程技术将抗病毒基因转移到植物中，是一种比较理想的抗病毒方法。 抗病毒基因工程通常采用的策略是：病毒外壳蛋白基因或其功能蛋白基因、病毒亚基因组序列、卫星DNA、缺失干扰型序列的遗传转化；反义RNA技术等。 概念： 2，抗虫转基因植物 化学革命给人类带来了农药，农药对人类的发展确实起了重要的作用，但同时也带来了不少严重的问题，如农药的残留在食物链的各个层次富积，危害环境及人类。同时杀虫剂的大量使用，使大量天敌和益虫也蒙受毒害，生物的多样性降低。农药的长期使用，使昆虫及病原体产生抗性，使杀虫剂的应用越来越形成恶性循环。 抗虫转基因作物的优势在于： 是一种无环境污染的防治策略，可显著减轻农业对化学农药的依赖，有助于可持续农业系统的建立。 农药具有时间上的连续性和空间上的整体性。 抗性基因的来源广阔，不受不同生物个体间生殖隔阂的限制，可以在整个生物体中挑选、组合目的基因。 育种周期短，治虫成本低。 目前转移的抗虫基因主要从苏云金芽孢杆菌分离出来的毒蛋白基因（Bt蛋白），这些蛋白具有很强的杀虫专一性，对部分有益昆虫、动物和人类无害。其次是蛋白酶抑制剂基因，杀虫广谱性好。 3，培育抗除草剂作物 农田化学除草已成为全球现代农业生产的重要组成部分,全世界除草剂的总用量、施用面积及费用均已超过杀虫剂与杀菌剂。随着大量除草剂的出现,新品种选育和开发难度极大。因此,利用基因工程培育植物的抗除草剂品种越来越受到国内外科学家的关注,它不仅可扩大现有除草剂的应用范围,选用高效率、低毒、低残留、杀草谱广、低成本的除草剂转基因作物,也可减少环境污染,降低农业生产成本。 抗草甘膦转基因植物 草甘膦是一种广谱除草剂，已得到广泛的食用，但易伤害农作物。目前，已利用转基因技术把抗草甘膦基因转入到烟草中，转化植株获得了抗草甘膦的能力。 抗PPT转基因作物 膦丝菌素(PPT)用作非选择性的除草剂,是植物谷氨酰合成酶(GS)的抑制剂。现已分离得到抗PPT基因，在烟草、马铃薯和番茄的细胞内得到了表达，转基因植株对高剂量的PPT有耐受性。 4，抗真菌、细菌转基因植物 在植物抗真菌病害的基因工程研究中，几丁质酶基因是应用比较成功的一例。几丁质是真菌细胞壁的组分之一，几丁质酶可破坏几丁质。美国科学家已分离出几丁质酶基因并导入烟草中。大田试验结果表明，这种转基因烟草抗真菌感染与施用杀真菌剂同样有效，而且收成更好。目前，已将几