环境生物技术概论优选ppt资料

第一章环境生物技术(jìshù)概论第一页，共55页。王金祥博士、副教授植物营养系副主任、资环学院本科教学委员会委员华南农业大学根系(gēnxì)生物学研究中心、资源与环境学院植物营养系

第二页，共55页。RootdevelopmentInteractionsbetweenphytohormonesandnutrientsinrootdevelopmentandgrowthBrassinosteroidsignalinginsoybean基金资助：国家自然科学(zìránkēxué)基金省自然科学(zìránkēxué)基金科技部973项目

Myresearchinterests：第三页，共55页。

InhibitoryefficiencyofNOonprimaryrootgrowthisDELLAproteins-dependentaedc

SNPafeddcbb(n≥21)第四页，共55页。Two-week-oldwild-type(left)andslr-1seedlings

Themoststrikingphenotypeisthelackoflateralroots.第五页，共55页。Amodelofauxin-regulatedTIR1–substrateinteractions(Nature,2007)GWPPVmotif(degron)iscrucialforbingingofAUX/IAAwithTIR1GmSLR(IAA14,Gm10g32340)MTTMLTNEHGLSLNLKETELCLGLPGGGSEVETPRATGKRGFSETVDLKLNLQTKEDLNENLKNVSKEKTLLKDPAKPPAKAQVVGWP88P89VRSYRKNMMAVQKVSNEEVAEKTTSSTIANSGAFVKVSMDGAPYLRKVDLTMYKSYKDLSDALAKMFSSFTMGNYGAQGMIDFMNESKLMDLLNSSEYVPTYEDKDGDWMLVGDVPWEMFVGSCKRLRIMKGSEAIGLAPRAMEKCKSRS

mutation1:P88S

mutation2:P89S第六页，共55页。

(LiJetal,Cell,2002)LoseoffunctionofBRreceptorresultsindwarfphenotypes第七页，共55页。ThephenotypeofBIN2

mutant

wild-typebin2/+bin2-1/bin2-1(Lietal.,2001)第八页，共55页。GmBRI2TOLLlikereceptor3GmBRI1(2005,Science)3-DmodelingofGmBRI1andGmBRI2

第九页，共55页。1j1bBGmBIN2GluThrGluThrGluThrGluThr1h8fAGmBINL1Thr(T)-isoleucine(I)Glutamicacid(E)-Lysine(K)第十页，共55页。参考书环境生物工程伦世仪(shìyí)化学工业出版社现代环境生物技术王建龙文湘华清华大学出版社环境生物技术:理论和应用GarethM.Evans,JudithC.Furlong邢新会(主译)化学工业出版社第十一页，共55页。上课(shàngkè)初步安排老师授课专题讨论－分组，同学准备，上台介绍考试安排：开卷成绩(chéngjì)计算：平时40％＋考试60％第十二页，共55页。二个关键问题为什么学习环境生物技术这门课程？环境污染、能源危机、气候危机、粮食安全如何(rúhé)学习环境生物技术？听课自学相关期刊：NatureBiotechnologyPlantbiotechnologyjournalEnvironmentalBiotechnology第十三页，共55页。环境(huánjìng)Environment：物理(wùlǐ)环境――声、光、电、温度、湿度……化学环境――生物环境――水环境土壤环境:大气环境第一章环境生物技术(jìshù)概论第十四页，共55页。环境污染(huánjìngwūrǎn)(pollution)

土壤污染：水污染：河流、湖塘、海洋、地表水、地下水大气污染：工厂废气、汽车尾气、沙尘微粒、酸雨

点源污染线源污染面源污染

物理污染：光污染、声污染、热污染、塑料、玻璃化学污染:化工产品、环境(huánjìng)激素、生物污染：有害动植物，赤潮第十五页，共55页。污染物和废弃物

固体污染物（废弃物):城市垃圾，农业废弃物、废矿渣液体污染物（废弃物):气体(qìtǐ)污染物（废弃物):SO2、CO、N/O化合物、粉尘第十六页，共55页。我国环境保护(huánjìngbǎohù)的现状环境保护已成为当前国际关系、经贸合作中的一个极为重要的问题，也日益严重地影响着我国国民经济的可持续发展。在我国过去几十年的经济发展中，由于忽视了发展中的环境保护，目前环境状况十分严峻。近年来虽采取了大量控制措施，但环境质量下降的趋势仍在继续。我国是世界上环境污染最为严重的国家之一。GDP能耗(nénɡhào)中国是美国的2.43倍，是日本的8倍,是欧盟的2.22倍。第十七页，共55页。水污染从城市到乡村，我国的大气、河流、湖泊、海洋和土壤等均受到不同程度的污染。全国每年污水排放达360亿吨，仅10%的生活污水和70%的工业废水得到处理，其中约有一半工业污水处理设施的出水达不到国家排放标准。其他未经处理的污水直接排入江河湖海，致使我国的水环境遭受严重污染和破坏。据统计，全国七大水系和内陆河流的110个重点河段中，属4类和5类水体的占39%；城市地面水污染普遍严重，并呈进一步恶化的趋势，136条流经城市的河流中，属4类、5类和超过5类标准的高达76.8%；约50%的城市地下水受到不同程度的污染。全国大淡水湖如滇池、太湖和巢湖等富营养化程度逐年加剧；一些地区(dìqū)的饮用水源受到严重污染，对人民健康造成严重危害。第十八页，共55页。贵阳、重庆、北京、兰州等五个城市位于世界十大空气污染最严重的城市中之列，全国600多个城市中、大气质量符合国家一级标准的不足1%。全国范围(fànwéi)的酸雨危害的程度和区域日益扩大。空气污染第十九页，共55页。土壤污染(tǔrǎnɡwūrǎn)农用化工产品：化肥，杀虫剂，杀菌剂,除草剂其它化学物品：石油污染，重金属污染等工业废弃物：塑料，玻璃制品，电池(diànchí)等农业废弃物：塑料，秸秆第二十页，共55页。城市污染城市垃圾和工业固体废弃物与日俱增，工业废弃物累计堆积量已超过66亿吨，占地超过5万公顷，使200多个(duōɡè)城市陷入垃圾包围之中。第二十一页，共55页。环境污染的治理(zhìlǐ)与修复：物理手段(shǒuduàn)：过滤、沉淀、吸附、粉碎、燃烧、填埋、隔离、光降解化学手段(shǒuduàn)：分解、中和、聚合、结合、改性生物手段(shǒuduàn)：降解、转化、修饰、富集、替代、阻隔、修复第二十二页，共55页。解决方案技术途径：提高资源(zīyuán)利用率－减少污染开发新的替代品污染治理技术－污水处理废物资源(zīyuán)化技术（污染物有益化）－循环经济提出第二十三页，共55页。生态环境(shēnɡtàihuánjìnɡ)严重的生态破坏，加重了1998年的长江洪水灾难，给人民的生命财产及国民经济造成了严重损失。酸雨水污染土壤污染(tǔrǎnɡwūrǎn)大气污染第二十四页，共55页。当前我国社会经济仍然保持着高度发展的态势，环境保护的压力将进一步加重，由人类活动所造成的环境污染和环境质量的恶化已成为制约我国社会和经济可持续发展的障碍。我国环境污染和生态破坏造成的经济损失每年超过5000亿元人民币。如何在经济高速发展的同时控制环境污染，改善环境质量，以实现(shíxiàn)社会经济可持续发展之目标是我国目前亟待解决的重要问题。第二十五页，共55页。Chapter1绪论1.1资源与环境是人类面临的重大问题(wèntí)问题(wèntí)资源有限，替代开发缓慢利用效率低下环境污染严重，威胁人类生存食品安全、饮水安全、居住安全第二十六页，共55页。Chapter1绪论1.1资源与环境(huánjìng)是人类面临的重大问题问题（依据污染结果）空气污染（酸雨、有毒气体、灰尘等）水体污染（有害化合物、重金属、富营养化）土壤污染（有害化合物、重金属）辐射污染噪音污染

第二十七页，共55页。Chapter1绪论1.1资源与环境是人类面临的重大问题问题（依据污染来源）工业污染（生产环节造成污染）交通(jiāotōng)污染（不完全燃烧排放）农业污染（农药和化肥的过量使用）生活污染（日常生活产生污染）事故污染（事故造成污染）战争污染（破坏设施造成污染）第二十八页，共55页。环境污染(huánjìngwūrǎn)事故的几个例子DTT事件----寂静的春天.切尔诺贝尔核电站.1986年10月江西省修水县上桥乡发现金矿，竞相开采(kāicǎi)，1991年陆续出现100多名矽肺患者。05年底吉林中石化化工厂笨泄漏，哈尔滨停水.06年春广东北江镉污染.08太湖蓝藻爆发09湖南陕西血铅事件第二十九页，共55页。1.1资源与环境(huánjìng)是人类面临的重大问题危害1）生物(shēngwù)生存环境恶化；2）食品供应和安全；3）危害生物(shēngwù)（人类）健康。

第三十页，共55页。1.1资源与环境是人类面临(miànlíng)的重大问题人类和自然的关系原则：和谐合理保护(bǎohù)解决环境问题的根本途径:控制人口,增强环境意识,强化环境管理,依靠科技进步。第三十一页，共55页。

解决方案非技术途径：政策法规公民(gōngmín)环保、节约资源意识等。1.1资源(zīyuán)与环境是人类面临的重大问题环境规划与管理1经济刺激2环境行政33宣传教育4第三十二页，共55页。法律、法规(fǎguī)的制定和严格执行《环境法》国内法规：《中华人民共和国宪法》《中华人民共和国环境保护法》《中华人民共和国海洋环境保护法》《中华人民共和国水污染防治法》《中华人民共和国大气污染(dàqìwūrǎn)防治法》《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》《中华人民共和国环境噪声污染防治法》《中华人民共和国自然保护区条例》地方性法规第三十三页，共55页。国际公约《〈联合国气候变化框架公约〉京都议定书》《生物多样性公约》《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》《防止海洋石油污染(wūrǎn)的国际公约》《捕渔与养护公海生物资源公约》《大陆架公约》《世界气象组织公约》 《核材料实物保护公约》《核事故或辐射事故紧急情况援助公约》第三十四页，共55页。Chapter1绪论1.2环境生物技术环境生物技术的定义现代生物技术与环境工程结合产生交叉学科。直接或间接利用完整生物体或生物的某些机能，建立降低(jiàngdī)或消除污染物产生的生产工艺生产有用物质，或高效净化环境污染的技术体系。包括基因工程、细胞工程、酶工程和发酵工程等第三十五页，共55页。Chapter1绪论1.2环境生物技术环境生物技术的生物学基础生物多样性---极端环境条件(tiáojiàn)下生物生理、生化过程的分子基础现代生物技术的新发展第三十六页，共55页。Chapter1绪论1.2环境生物技术环境生物技术的内容复杂综合从技术难度和理论深度角度分为三个层次：现代环境生物技术（基因工程为主导(zhǔdǎo)）传统的生物处理技术（生物处理）自然生物修复功能（氧化塘、农业生态工程）第三十七页，共55页。Chapter1绪论1.2环境生物技术环境生物技术的发展1940-1970Cornell的Martin环境中农药残留和降解。1970-至今(zhìjīn)环境污染物的可生物降解性研究。1980-至今(zhìjīn)可降解微生物及降解机理研究。2000-至今(zhìjīn)可持续发展条件下能源、清洁生产。第三十八页，共55页。Chapter1绪论1.2环境生物技术环境生物技术的范围1）解决基因工程菌的应用（遗传稳定、高效、生态安全）；2）开发废物资源化和能源化技术；3）建立无害化清洁生产新工艺；4）发展对环境污染物的生理毒性及生态影响(yǐngxiǎng)的检测技术。第三十九页，共55页。1.2环境生物(shēngwù)技术环境生物(shēngwù)技术的市场1）巨大：全球2500～3000亿美元2）增长迅速：每年增长25％3）效益多：经济和社会效益4）市场专业化：Chapter1绪论第四十页，共55页。一、环境有关(yǒuguān)的概念：

1．气候2.大气圈、水圈、岩石圈、土壤圈、生物圈3．生物圈：食物链――能量(néngliàng)金字塔4．生物环境、化学环境、物理环境、人文环境5．水环境、大气环境、土壤环境、气候环境第四十一页，共55页。1.环境生物技术的研究(yánjiū)内容，第一层次为现代环境生物技术，是指以基因工程为主导的现代污染防治生物技术．如构建降解杀虫剂、除草剂、多环芳烃类化合物等污染物的高效基因工程菌，创造抗污染型转基因植物等。这一层次知识密集，为快速、有效地防治污染开辟了新途径，使解决日益出现的大量环境难题成为可能。第二层次是指传统的生物处理技术，如活性污泥法、生物膜法，及其在新的理论和技术背景下产生出的强化处理技术和工艺，如生物流化床、生物强化工艺等。这是目前广泛使用的治理污染的生物技术，仍在不断强化和改进，已为控制现时的环境质量起到了极其重要的作用。第三层次是指利用天然处理系统进行废物处理的技术，如氧化塘、人工湿地和农业生态工程等，其特点是最大限度地发挥自然界的生物环境功能，投资运行费用少，易于操作(cāozuò)管理。应该指出的是,环境生物技术中的三个层次没有重要与不重要之分。第四十二页，共55页。环境污染、能源危机、气候危机、粮食安全一、环境有关(yǒuguān)的概念：wild-typebin2/+bin2-1/bin2-1当前我国社会经济仍然保持着高度发展的态势，环境保护的压力将进一步加重，由人类活动所造成的环境污染和环境质量的恶化已成为制约我国社会和经济可持续发展的障碍。《防止海洋石油污染(wūrǎn)的国际公约》43倍，是日本的8倍,是欧盟的2.农业废弃物：塑料，秸秆利用效率低下环境生物(shēngwù)技术的应用Thr(T)-isoleucine(I)问题（依据污染来源）化学工业出版社全国大淡水湖如滇池、太湖和巢湖等富营养化程度逐年加剧；InhibitoryefficiencyofNOonprimaryrootgrowthisDELLAproteins-dependent第四十八页，共55页。成绩(chéngjì)计算：平时40％＋考试60％应用环境生物技术(jìshù)解决环境污染问题的特点生物技术处理污染物时，最终产物都是无毒无害、稳定的物质。大部分有机污染物作为生反应过程的底物，经生物处理后可转化为沼气、酒精和生物蛋白等有用物质。生物反应以酶促反应为基础，常在常温常压下进行。可实现清洁生产，降低生产活动的污染水平。可节约处理过程的费用可使生物产品替代化学产品，把环境污染(huánjìngwūrǎn)程度降低。第四十三页，共55页。2.环境生物(shēngwù)技术的应用生态修复(xiūfù)食物链重建污染治理大气污染的治理水污染的治理污染土壤的生物修复(xiūfù)环境友好产品生产城市生活垃圾煤、原油生物脱氮脱硫技术

第四十四页，共55页。（1）解决基因工程菌从实验室进入模拟系统和现场应用过程中，其遗传(yíchuán)稳定性、功能高效性和生态安全性等方面的问题；（2）无害化或无污染生物生产工艺技术研究，如生物制浆、生物絮凝剂、生物冶金等；（3）生物反应器和固定化技术高效处理废水的工业应用研究；（4）废物资源化和