农业生物技术绪论-教案

PAGEPAGE5绪论一、授课章节绪论。二、学时安排 2学时。三、教学目标1．掌握生物技术、农业生物技术定义。2．掌握农业生物技术的应用方面。3．了解农业生物技术的发展史。四、教学重点、难点分析 重点： 1．农业生物技术概念。2．农业生物技术的应用。 难点： 农业生物技术内涵。五、教具电化教学设备。六、教学方法 讲授法，多媒体课件。七、教学过程Ⅰ导入21世纪是一个高科技迅猛发展的世纪，生命科学和生物技术必将得到进一步发展和广泛的应用，那么什么是生物技术呢？它包括哪些方面呢？本次课我们就来学习生物技术、农业生物技术及其应用等方面的知识。 II新课一、农业生物技术的内涵1．生物技术的内涵生物技术是指“利用细胞和分子过程来解决问题或制造产品的技术”。生物技术生物技术基因工程细胞工程酶工程蛋白质工程生物技术农业生物技术食品生物技术医药生物技术环境保护生物技术2．农业生物技术农业生物技术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。农业生物技术是生物技术的重要组成部分，农业生物技术的创新和发展，将成为推动世界农业跨越式发展的主导力量。二、农业生物技术的发展史农业生物技术这项新兴的高新技术孕育于古老悠久的农业生产技术之中。从“刀耕火种”的原始农业时代，不断驯化选择野生生物进行栽种和饲养，这便是生物学、栽培学、耕作学、饲养学等学科的萌芽。19世纪中期，法国伟大的微生物学家巴斯德，首先揭示了发酵作用的实质是由微生物引起的，由此奠定了发酵工程的科学基础。遗传学三大规律发明者之一孟德尔，根据８年（1857~1865）的豌豆杂交试验结果，在1866年“植物杂交的试验”论文中阐述了性状遗传是受细胞中的遗传因子控制的，并首次提出了遗传学的分离规律和独立分配规律。美国科学家摩尔根等人用果蝇做了大量试验，进一步证实了孟德尔的两个遗传规律，并把他假定的遗传因子（即基因）以直线定位在细胞核内的染色体上，进而创立了基因论。这样，摩尔根发现的连锁与交换规律和孟德尔的分离规律、独立分配规律共称为遗传学三大基本规律，也就是人们常说的经典遗传学。1944年阿委瑞等人用生物化学方法证实了染色体上的重要组成部分DNA是主要的遗传物质。1953年沃森（Watson）和克里克（Crick）通过X射线衍射分析研究，提出了DNA分子双螺旋结构模型，进而明确了基因是DNA分子上的一个区段，从而奠定了分子遗传学的基础。1973年，转基因的技术问题被解决。1983年首次获得转基因植物，至今已有35科120多种植物转基因获得成功。1902年，德国植物学家哈伯兰特（Haberlandt）提出了高等植物的器官和组织为多种细胞组成的观点，以及植物细胞全能性的理论，并首次发表了植物离体细胞培养实验的报告。自哈伯兰特的实验之后，直到1934年美国的怀特（White）由番茄根建立了第一个活跃生长的无性繁殖系，并反复转移到新鲜培养基中继代培养，使根的离体培养实验获得了真正的成功，并在以后28年间培养了1600代。这之后，怀特又以小麦根尖为材料，研究了光、温度、通气条件、pH、培养基组成等各种培养条件对生长的影响，并于1937年建立了第一个组织培养的综合培养基，该培养基后来被定名为White培养基。怀特于1943年发表了《植物组织培养手册》专著，使植物组织培养开始成为一门新兴的技术。20世纪40年代，抗生素的发现不但引起了医药界的革命，使不少过去难以医治的传染病能有效地控制，而且也将传统的厌氧发酵技术发展成为现代化的深层通气搅拌培养，包括菌种的分离、选育、发酵器设计、空气净化、发酵条件以及产品分离、提纯等技术。人们可以利用这套技术大规模生产人类必需的氨基酸和维生素。可以认为，20世纪40年代到60年代是奠定农业生物技术理论的阶段，而70年代以来，农业生物技术的应用才发生了质的飞跃，进入了实用阶段。生物技术作物、生物农药、生物肥料、名特优新植物的组培快繁、食用菌生产等迅速发展，在全球范围内显示出极好的发展前景。三、农业生物技术的应用1．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。生物技术作物最初实现商品化是在1996年，全球的种植面积仅为170万hm2。而2008年，生物技术作物的种植面积已达到1.25亿hm2，种植的国家有25个。截至2008年，全球生物技术作物累计种植面积达到8亿hm2，距首次4亿hm2大关仅用时3年，而突破4亿hm2大关用了整整10年。2008年，我国生物技术作物种植面积达380万hm2，在全球生物技术作物种植面积超过100万hm2的8个国家中排名第6。前三位分别是美国（6250万hm2）、阿根廷（2100万hm2）和巴西（1580万hm2）。中国种植的生物技术作物包括棉花、番茄、杨树、牵牛花、抗病毒木瓜和甜椒。2．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。在2001年原国家发展计划委员会高技术产业化示范工程项目中，天然植物源杀虫剂菊酯、年产6000t“武大绿洲”系列生物病毒杀虫剂、真菌生防制剂、复合微生物活菌制剂和年产5000t的寡聚糖生物农药5个生物农药项目获得批准。2002年又批准年产3000t“安徽奥绿”系列生物病毒杀虫剂、年产1×104t宁南霉素、线虫生防制剂和年产3×104t固体发酵Bt等生物农药项目。2004年登记的生物农药活性成分品种为140种，占我国农药总有效成分品种的15％；产品411个，占注册登记农药产品的8％；制剂年产量(12～13)×104t，约占农药总产量的12％；年产值约3亿美元，占农药总产值的10％左右；使用面积约0.3亿多公顷。目前，每年新研制成功和登记注册的生物农药品种以4％的速度递增。3．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。按我国每年仅大豆、花生两种豆科作物播种面积约1100万hm2、一般国家使用根瘤菌肥料(接种剂类型)占播种豆科根瘤菌面积30％～50％计算，每年应有330～550万hm2的面积需要应用，年使用豆科根瘤菌剂至少应为26500～80000t，但实际我国花生、大豆生产中菌剂应用面积不足总播种面积的0.1％，应用缺口很大。其次，我国目前化肥实际用量达1.2亿吨以上，而微生物肥料年产仅百万吨(接种剂型仅占10％左右)，年产量仅为化肥的1/300，如果微生物肥料的产量达到化肥用量的3％左右，则可大幅度减少化肥用量，取得降低农民投入、提高产品品质、减少环境污染等巨大的经济、社会和生态效益。随着优良菌种的不断选育、生产工艺进一步完善和产品质量的不断提高，微生物肥料的生产及应用将会有更大的发展。4．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。5．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。由于组培苗越来越多地被生产者所接受，导致了组培新公司的诞生就像他们繁殖的植株数量一样以指数级增长。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。四、学习本课程的任务和目标1本课程是中等职业学校种植专业的一门主干专业课程。其任务是：使学生具备从事农业生产所必需的农业生物技术的基本知识和基本技能，培养学生的专业技术能力和综合职业能力，增强适应职业变