现代农业生物技术的应用

1、当代农业生物技术应用现代农业生物技术的应用第1页主要内容生物技术主要性基因工程原理基因工程应用实例现代农业生物技术的应用第2页一、生物技术主要性当代农业：高产、高效、优质、安全、环境保护当代农业生物技术（基因工程）现代农业生物技术的应用第3页诺贝尔奖获得者、著名化学家罗伯特科尔：“20世纪是物理学和化学世纪，而二十一世纪则是生物学世纪”生命科学将取代物理学和化学成为带头学科生物技术产业将成为支柱产业现代农业生物技术的应用第4页中国科技发展战略 温家宝强调，推进我国科技发展，要突出抓好五个战略重点。一要把能源、水资源和环境保护技术放在优先位置。二是把掌握装备制造业和信息产业关键技术自主知识产权，

2、作为提升我国产业竞争力突破口。三是把生物技术作为未来高技术产业迎头赶上重点。四是加紧发展空天和海洋技术。五是加强基础科学和前沿技术研究。 现代农业生物技术的应用第5页保障食物安全主要路径 伴随人口增加和生活水平提升，农产品供给数量需求将呈增加趋势。据测算，我国要保障14.5亿人口粮食安全，粮食自给率应到达95%以上，主要农产品产量必须增加35%以上。单纯依靠常规技术和扩大生产规模难以实现这一目标，唯有发展生物技术，并与常规技术结合，加紧抗病虫、抗逆、高产、优质新品种培育，才可能满足未来不停增加农产品需求。现代农业生物技术的应用第6页确保我国生态安全主要支撑 我国农业生态环境虽有局部改进，但整体

3、恶化态势仍没有得到有效扭转我国60%耕地缺乏浇灌条件，7亿多亩农田常年受干旱威胁；5亿亩盐碱荒地有待开发利用。近年来气候异常，重大病虫害频发、干旱、洪涝、冷害不停；农药、化肥污染严重。转基因技术多年实践表明，转基因作物不但在提升产量方面成效显著，而且在改进农业生态环境方面也显示出巨大优势。现代农业生物技术的应用第7页增加农民收入主要伎俩农民增收是“三农”问题关键我国有700万农户种植转基因抗虫棉，平均每亩可增收节支150元，来累计增收超出250亿元。广大农民已经成为种植转基因作物最大社会群体和最坚定支持力量。现代农业生物技术的应用第8页基因在哪里？基因是什么？二、基因工程原理现代农业生物技术的

4、应用第9页植物由组织和细胞组成现代农业生物技术的应用第10页植物细胞基本结构现代农业生物技术的应用第11页分离定律（law of segregation）紫花白花紫花X紫花 白花 3：X：豌豆单因子杂交试验与分离定律现代农业生物技术的应用第12页 显微镜技术与染色技术发展，使人们注意到，细胞分裂时，尤其是减数分裂中，染色体行为和孟德尔提出等位基因分离规律相当一致，所以，确定基因在细胞核中，在染色体上。现代农业生物技术的应用第13页成对染色体细胞核DNADNA上含有遗传效应片段基因细胞结构脱氧核糖核酸（Deoxyribonucleic acid，DNA）是一个长链聚合物，可组成遗传指令，以引导生

5、物发育与生命机能运作。糖类（五碳糖）与磷酸分子借由酯键相连，组成其长链骨架，排列在外侧，四种碱基（A、G、T、C）排列在内侧。 现代农业生物技术的应用第14页生物大分子ProteinsLipidsCarbohydrates Nucleic acid (核酸)DNA: 贮存RNA：传递现代农业生物技术的应用第15页从DNA到染色体现代农业生物技术的应用第16页现代农业生物技术的应用第17页基因DNA染色体细胞核细胞细胞、细胞核、染色体、DNA、基因之间关系现代农业生物技术的应用第18页 1953年，J. Watson和F. Crike创建DNA双螺旋模型，证实基因是含有一定遗传效应DNA片段。

6、现代农业生物技术的应用第19页半保留复制现代农业生物技术的应用第20页DNA半保留复制现代农业生物技术的应用第21页 DNA双螺旋模型说明DNA分子能够充当遗传物质基础。 按照双螺旋模型，在细胞分裂时，DNA 合成应是“半保留复制”模式。现代农业生物技术的应用第22页 1955年，Benzer证实了基因不是最小单位。它依然是可分；并非全部DNA序列都是基因，只有其中某一特定核苷酸区段才是基因编码区。 基因结构现代农业生物技术的应用第23页Reverse transcription现代农业生物技术的应用第24页宰杀50万只羊才能提取5 mg生长激素。科学家把人生长激素基因导入细菌，从而形成了能够

7、生产生长激素“工程菌”侏儒症现代农业生物技术的应用第25页胰岛素从猪、牛等动物胰腺中提取，100 Kg胰腺只能提取4-5 g胰岛素，其产量之低和价格之高可想而知。将合成胰岛素基因导入大肠杆菌，每 L培养液就能产生100 g胰岛素！使其价格降低了30%-50%!基因工程药品 胰岛素现代农业生物技术的应用第26页大肠杆菌大肠杆菌环状DNA切开人生长激素基因剪切拼接转入大肠杆菌能够生产生长激素大肠杆菌挑选大量培养“工程菌”培育过程提取人生长激素现代农业生物技术的应用第27页基因克隆操作现代农业生物技术的应用第28页体外操作与细胞内表示现代农业生物技术的应用第29页转基因作物概念及原理 基因是一段DN

8、A分子，它们控制生物性状。从某种生物中分离控制目标性状基因，引入到另一个作物或同一个作物，接收了新基因作物性状就会发生对应改变，改变了性状应该符合人类需求。现代农业生物技术的应用第30页转入农杆菌中目基因插入到植物细胞中含有目标基因染色体DNA现代农业生物技术的应用第31页 基因工程是在分子水平和细胞水平上进行遗传操作。按照预先设计好蓝图，把一个生物基因分离出来，在体外巧妙地进行拼接组合，然后转入另一生物体内，从而改变其一些遗传性状。含有非本身基因生物被称为转基因生物什么是基因工程？现代农业生物技术的应用第32页在20世纪50年代，美国栽培大豆患了萎黄病，产量大幅下降，大豆生产出现危机。20世

9、纪70年代末，我国野生大豆引进到美国，与当地品种杂交，培育出一批抗大豆萎黄病优良品种，挽救了美国大豆产业，使美国从大豆进口国一跃成为最大大豆出口国。现代农业生物技术的应用第33页怎样使严寒地带人吃上美味西红柿呢？美洲拟蝴蝶鱼抗冻基因普通番茄转基因抗冻番茄现代农业生物技术的应用第34页转基因番茄野生番茄现代农业生物技术的应用第35页 定向改良作物和家畜品种 将细菌抗虫基因转移到棉花体内，培育出了抗虫棉品种。 用于改变作物营养成份 将豆科植物蛋白基因转移到马铃薯细胞中，培育出了富含蛋白质马铃薯。（肉土豆） 能够生产一些药品 如：生长激素、干扰素等。三、基因工程应用现代农业生物技术的应用第36页转基

10、因虫侵害虫侵害现代农业生物技术的应用第37页抗虫棉现代农业生物技术的应用第38页“肉”土豆现代农业生物技术的应用第39页基因工程药品：干扰素现代农业生物技术的应用第40页转基因超级大南瓜现代农业生物技术的应用第41页蓝玫瑰“蓝”玫瑰现代农业生物技术的应用第42页蓝玫瑰 是将三色紫罗兰所含一个刺激蓝色素产生基因植入玫瑰中，使得花瓣自然生长成蓝色。 现代农业生物技术的应用第43页现代农业生物技术的应用第44页保质期达2个月保质期710天现代农业生物技术的应用第45页 即使转基因动物比转基因植物诞生早，但其发展比转基因植物要慢得多！主要原因是动物转基因技术操作烦琐、困难，动物细胞培养要求高，不易再生

11、出个体。 荷兰GenPharm企业用转基因牛生产乳铁蛋白，预计每年从牛奶生产出来营养奶粉销售额是50亿美元。现代农业生物技术的应用第46页 英国罗斯林研究所研制成功转基因羊，其乳汁中含有1-抗胰蛋白酶，可治疗肺气肿病。这种病在北美比较常见，病人以前只能依赖于注射人1-抗胰蛋白酶做替换疗法， 价格昂贵，而现在用转基因羊来生产，每升这种羊奶可售6000美元。现代农业生物技术的应用第47页 中国工程院院士曾溢涛教授研究小组取得5只转基因山羊。其中一只奶山羊乳汁中，含有堪称血友病人救星药品蛋白有活性人凝血因子。 人羊嵌合体现代农业生物技术的应用第48页转基因超级鼠现代农业生物技术的应用第49页乳汁中含

12、有些人生长激素转基因牛现代农业生物技术的应用第50页转基因荧光猪（左）现代农业生物技术的应用第51页转基因鲤鱼（上）现代农业生物技术的应用第52页在食品科学方面应用扩大食品、饮料及营养素起源对食品资源改造对食品加工过程和食品品质改良在食品处理及分析过程中应用开发新食品材料取得功效性保健食品素材在农副产品深加工和综合利用方面应用现代农业生物技术的应用第53页在疾病治疗方面应用主要包含：生物制药抗生素基因治疗现代农业生物技术的应用第54页在诊疗试剂方面应用临床检测与诊疗检测，食品、环境及农业检测利用单克隆抗体、DNA探针等检测疾病利用DNA 探针、PCR 技术等检测食品、环境中微生物种类和数量现代

13、农业生物技术的应用第55页在农林和园艺方面应用改良作物和苗木品质，现已经有4500各种作物转基因取得成功人工种子转基因动物生物杀虫剂、除草剂等现代农业生物技术的应用第56页在能源和环境方面应用废物处理、生物净化及新能源处理能源危机（1）改变石油开采路径（2）生物量利用A、燃烧B、微生物作用： 在常温下湿物质产生：乙醇、沼气C、碳氢化合物：一些植物（尤其是大戟属植物）汁液中含有碳氢化合物可作石油代用具或作提取石油化学工业各种原材料代用具。D、光合放氢： 特殊情况下：绿藻、蓝藻、细菌E、 生物电池：生物燃料电池：利用酶或微生物将没有电活性燃料转化为电活性燃料。如甲醇、甲醛、现代农业生物技术的应用第

14、57页消除环境污染生化过程代替化学合成过程；生物农药代替化学农药，以虫治虫，菌治菌；阻止有害三废物质过分产生，尽可能再循环利用。现代农业生物技术的应用第58页喷洒工程菌去除石油污染 现代农业生物技术的应用第59页在设备方面应用在生产金属、生物反应器等方面。生物冶金，利用细菌把矿物中不溶性化合物变成可溶性化合物，再用湿法冶金从溶液中回收金属方法。膜生物反应器处理废水现代农业生物技术的应用第60页在化学方面应用生物技术从医药领域逐步向化工领域转移,使传统以石油为原料化学工业发生改变,从而向条件温和、以可再生资源为原料生物加工过程转化。1 ,3 丙二醇(PDO) 是一个主要化工原料,能够合成聚酯PT

15、T(聚对苯二甲酸丙二酯) 。当前国际上主要是采取化学法生成PTT，但其副产物多，选择性差。现已开始研究采取生物发酵法生产1 ,3 丙二醇。ptt一个极具发展前途新型聚酯高分子材料，1998年被美国评为六大石化新产品之一。含有高弹性、良好连续印染特征、抗紫外线、抗内应力、低吸水性、低静电以及良好生物降解性、可循环利用等各种优良特征，所以在地毯工业、服装材料、工程热塑料等众多领域应用前景十分辽阔 现代农业生物技术的应用第61页生物催化合成已成为化学品合成支柱之一,能够生产有特殊功效、性能、用途或环境友好化工新材料采取生物法即采取丙烯腈水合酶催化合成丙烯酰胺，转化率达99. 99 % 以上,比化学法成本低10 %以上。因为丙烯酰胺纯度高,聚合生成聚丙烯酰胺分子质量可到达 万。 丙烯酰胺是一个白色晶体化学物质，是生产聚丙烯酰胺原