植物生物技術(shù)

1、 1.了解基本原理和方法2.掌握基本技術(shù)和應(yīng)用、組織培養(yǎng)的過程生物技術(shù)：biotechnology （生物工程）是以現(xiàn)代生命科學(xué)為基礎(chǔ)，結(jié)合先進(jìn)的工程技術(shù)手段和其他基礎(chǔ)科學(xué)的科學(xué)原理，按照預(yù)先的設(shè)計(jì)改造生物體或加工生物原料，為人類生產(chǎn)出所需要的產(chǎn)品或達(dá)到某種目的的一系列技術(shù)。工程技術(shù)手段發(fā)酵工程酶工程基因工程蛋白質(zhì)工程細(xì)胞工程克隆羊：從一個(gè)細(xì)胞到一頭羊克隆羊：從一個(gè)細(xì)胞到一頭羊沃爾小組沃爾小組 恒河猴恒河猴 克隆?？寺∨?日本日本 1998 7 5 吳明杰小組吳明杰小組 克隆豬克隆豬世界第一匹克隆馬誕生世界第一匹克隆馬誕生2003. 8 意大利意大利 皮膚細(xì)胞皮膚細(xì)胞1997.3.4 （美）克

2、林頓總統(tǒng)宣布：禁止聯(lián)邦政府資助人體克隆（美）克林頓總統(tǒng)宣布：禁止聯(lián)邦政府資助人體克隆實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)。 1997.3.5 （意）衛(wèi)生部長(zhǎng)在眾議院宣布：禁止人體和動(dòng)物克隆。（意）衛(wèi)生部長(zhǎng)在眾議院宣布：禁止人體和動(dòng)物克隆。 1997.3.11 世界衛(wèi)生組織（世界衛(wèi)生組織（WHO）宣布：禁止人體克隆試驗(yàn)。）宣布：禁止人體克隆試驗(yàn)。 1997.3.11 歐盟委員會(huì)宣布：反對(duì)人體克隆試驗(yàn)。歐盟委員會(huì)宣布：反對(duì)人體克隆試驗(yàn)。 中國(guó)衛(wèi)生部宣布：禁止人體克隆試驗(yàn)。中國(guó)衛(wèi)生部宣布：禁止人體克隆試驗(yàn)。動(dòng)物細(xì)胞的融合還常常用到滅動(dòng)物細(xì)胞的融合還常常用到滅活的病毒作為誘導(dǎo)劑，很多不活的病毒作為誘導(dǎo)劑，很多不同種類的動(dòng)物細(xì)胞

3、之間或動(dòng)物同種類的動(dòng)物細(xì)胞之間或動(dòng)物與人的細(xì)胞之間都能進(jìn)行融合，與人的細(xì)胞之間都能進(jìn)行融合，形成雜種細(xì)胞，例如人形成雜種細(xì)胞，例如人鼠、鼠、人人兔、人兔、人雞，人雞，人蛙，蛙，鼠鼠雞、鼠雞、鼠兔、鼠兔、鼠猴等的猴等的細(xì)胞都能進(jìn)行融合。細(xì)胞都能進(jìn)行融合。 是指對(duì)植物品質(zhì)和性狀進(jìn)行改造的生物技術(shù)，包括植物組織培養(yǎng)技術(shù)、人工種子、細(xì)胞工程、基因工程等多種生物技術(shù)，主要是指植物基因工程技術(shù)和與之相關(guān)的植物組織培養(yǎng)技術(shù)、分子標(biāo)記育種技術(shù)等。ABCBCDEFA原生質(zhì)體：原生質(zhì)體：植物細(xì)胞通過質(zhì)壁分離后,可以和細(xì)胞壁分開的那部分細(xì)胞物質(zhì).或是去掉植物細(xì)胞壁的細(xì)胞。原生質(zhì)體培養(yǎng)：原生質(zhì)體培養(yǎng)：原生質(zhì)體分離純化

4、后,須在適當(dāng)?shù)呐囵B(yǎng)基上應(yīng)用適當(dāng)?shù)呐囵B(yǎng)方法,才能再生細(xì)胞壁,并啟動(dòng)細(xì)胞持續(xù)分裂,直至形成細(xì)胞團(tuán)、長(zhǎng)成愈傷組織或胚狀體、分化和發(fā)育成苗,最終再生完整植株。 21世紀(jì)是信息時(shí)代,是知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代。以六大高新技術(shù)為標(biāo)志：電子信息、生物技術(shù)生物技術(shù)、新材料、新能源、海洋技術(shù)、航空航天技術(shù)。 生物技術(shù)生物技術(shù)-現(xiàn)代生命科學(xué)的革命現(xiàn)代生命科學(xué)的革命-未來經(jīng)濟(jì)發(fā)展的新動(dòng)力未來經(jīng)濟(jì)發(fā)展的新動(dòng)力 第一次技術(shù)革命 工業(yè)革命 解放人的雙手 第二次技術(shù)革命 信息技術(shù) 擴(kuò)展人的大腦 第三次技術(shù)革命 生物技術(shù) 改造生命本身改造生命本身第一次綠色革命： 20世紀(jì)50-60年代以高桿改變矮桿為標(biāo)志，另外輔助于農(nóng)藥和農(nóng)業(yè)機(jī)械，使“

5、墨西哥小麥”的矮桿化和矮桿水稻良種的全面推廣，從而解決了19個(gè)發(fā)展中國(guó)家糧食自給問題。主要的內(nèi)容：大規(guī)模地推廣矮稈、半矮稈、抗倒伏、產(chǎn)量高、適應(yīng)性廣的優(yōu)良小麥及水稻品種，并同時(shí)改進(jìn)灌溉、施肥等相關(guān)技術(shù)。墨西哥：1940年仍需進(jìn)口一半以上自用糧食的國(guó)家，在1964年已有余裕輸出五十萬(wàn)噸的小麥。印度：1966年引進(jìn)由墨西哥來的小麥種子。次年，印度國(guó)內(nèi)收成了一千七百萬(wàn)噸的小麥。由于過去最好也只有年產(chǎn)一千兩百萬(wàn)噸。菲律賓：菲律賓：1963年成立了國(guó)際稻米研究機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)年成立了國(guó)際稻米研究機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)發(fā)展出的稻米品種被喻為是神跡米（發(fā)展出的稻米品種被喻為是神跡米（Miracle Rice）。十年間平均

6、提高了東南亞國(guó)家每公頃稻米）。十年間平均提高了東南亞國(guó)家每公頃稻米的平均產(chǎn)量至少的平均產(chǎn)量至少2.5倍以上，栽種神跡米的面積也增倍以上，栽種神跡米的面積也增加了加了2000倍。倍。 存在的問題：作物單一化 世界糧食組織的一份報(bào)告很能說明問題： 1992年，在綠色革命4O年到來時(shí)，新品種作物已經(jīng)覆蓋了全世界12的麥地和稻田。當(dāng)今，美國(guó)13的大草原只種植一種小麥。農(nóng)業(yè)專家說，在曾經(jīng)種植過3萬(wàn)種作物的地區(qū)，不久將有34的面積只種植10種稻谷。瑪雅文明衰亡的原因之一：就是單一品種玉米的栽培而導(dǎo)致的玉米葉蜱和玉米花葉病毒爆發(fā)的結(jié)果。農(nóng)藥越用越多，但單位產(chǎn)量卻越來越少主要農(nóng)作物待改善的問題：玉米：玉米螟小

7、麥：小麥銹病水稻：維生素A含量低葡萄柚：在寒冷氣候不適合生長(zhǎng)植物雜交誘變育種植物基因工程解決途徑：植物雜交高蛋白花生“桂花紅95” 桂花紅166、桂花紅35、桂花紅95:高鈣、高蛋白保健食用花生,營(yíng)養(yǎng)堪比牛奶。 特點(diǎn)：含鈣量高，每公斤含鈣達(dá)700毫克，是傳統(tǒng)花生含鈣量的2倍以上，蛋白質(zhì)含量高達(dá)32%，營(yíng)養(yǎng)堪稱“植物牛奶”。由于是遠(yuǎn)緣雜交，雜交胚的胚乳發(fā)育不正?；蚴桥吲c胚乳之間生理上的不協(xié)調(diào)而使雜種胚早期敗育。通過胚拯救(embryorescue)技術(shù)可在胚敗育之前將其取出培養(yǎng)，避免遠(yuǎn)緣雜種胚早衰，使大量遠(yuǎn)緣雜交胚繼續(xù)發(fā)育成正常種子，盡快進(jìn)入選育程序。胚拯救(embryo rescue)技術(shù)生命

8、的基礎(chǔ)和核心非生命的基礎(chǔ)和核心輻射育種誘變育種 浙江農(nóng)科院的浙江農(nóng)科院的6060CoCo射線種植房射線種植房四川農(nóng)科院的鈷圃全貌四川農(nóng)科院的鈷圃全貌 常見園林植物輻射誘變適宜劑量表常見園林植物輻射誘變適宜劑量表利用衛(wèi)星搭載植物種子在太空中宇宙射線的輻射下，生物遺傳物質(zhì)有人類意想不到的各種變異。如辣椒果實(shí)變得特大的太空辣椒。通過衛(wèi)星搭載進(jìn)行植物種質(zhì)創(chuàng)新還在菠菜、黃瓜等植物上開展了試驗(yàn)。宇航（太空）育種太空育種太空育種神奇的太空南瓜神奇的太空南瓜太空水果櫻桃番茄太空水果番茄系列棉鈴蟲侵害的棉花 植物基因工程植物基因工程BT基因：即是蘇云金芽胞桿菌基因基因：即是蘇云金芽胞桿菌基因(Bacillus

9、thuringiensis，簡(jiǎn)稱簡(jiǎn)稱Bt) 。蘇云金芽胞桿菌可以分。蘇云金芽胞桿菌可以分泌一種毒蛋白泌一種毒蛋白(伴孢晶體蛋白伴孢晶體蛋白)，對(duì)鱗翅目（比如小菜，對(duì)鱗翅目（比如小菜蛾）和鞘翅目昆蟲有很強(qiáng)的殺傷作用。蛾）和鞘翅目昆蟲有很強(qiáng)的殺傷作用。 轉(zhuǎn)抗蟲基因的抗蟲棉實(shí)驗(yàn)組實(shí)驗(yàn)組對(duì)照組對(duì)照組轉(zhuǎn)BT基因的水稻“滿地盡是黃金米” 維生素維生素A的前體的前體-胡胡蘿卜素只在南瓜、胡蘿卜素只在南瓜、胡蘿卜等黃色和橙色蔬蘿卜等黃色和橙色蔬菜中存在菜中存在?？箖龅牟葺畷?huì)有魚腥味么？利用在海鰈等北冰利用在海鰈等北冰洋冷水性魚類體內(nèi)洋冷水性魚類體內(nèi)發(fā)現(xiàn)的發(fā)現(xiàn)的“抗凍結(jié)基抗凍結(jié)基因因”來培植具有抗來培植具有抗凍

10、特性的草莓。將凍特性的草莓。將這種抗凍基因注入這種抗凍基因注入草莓、西紅柿、土草莓、西紅柿、土豆等果蔬中，就能豆等果蔬中，就能讓它們經(jīng)得住嚴(yán)寒讓它們經(jīng)得住嚴(yán)寒惡劣天氣的折磨惡劣天氣的折磨。 抗乙肝番茄通過“基因手術(shù)”使蔬菜水果成為“天然藥物” 耐貯藏河套蜜瓜新品系人工染色后的產(chǎn)物 抑制負(fù)責(zé)產(chǎn)生紅色素的酶應(yīng)用基因重組技術(shù)自然界中的藍(lán)色花朵具有將翠雀花素與糖等結(jié)合起來的色素，它與名為“黃酮”的化合物一起可以形成結(jié)晶構(gòu)造，從而呈現(xiàn)出深藍(lán)色。 通過揭露如何抑制植物基因，澳大利亞兩名科研人員彼得沃特豪斯博士和王明波博士使藍(lán)玫瑰的培植成為可能，他們因此榮膺“澳大利亞總理科學(xué)獎(jiǎng)”。 AEDCBF 抗蟲、抗病

11、和抗除草劑植物新品種。 改良品質(zhì)，增加營(yíng)養(yǎng)。 非生物抗性( (抗旱，抗凍、抗?jié)?、抗鹽堿等) )。 植物組織培養(yǎng)技術(shù) 人工種子技術(shù) 細(xì)胞工程技術(shù) 基因工程技術(shù) 植物組織培養(yǎng)定義植物組織培養(yǎng)定義： 在人工操作下把離體植物器官（根、莖、葉、花、果）、植物組織（表皮、胚、胚乳、形成層、愈傷組織）、植物的細(xì)胞（游離的體細(xì)胞、大小孢子）和植物的原生質(zhì)體在無菌的條件下培養(yǎng)，使它們繼續(xù)生長(zhǎng)、發(fā)育成完整植株的所有培養(yǎng)技術(shù)的總稱，也稱之為離體培養(yǎng)（In vitro culture）或試管培養(yǎng)。單倍體育種：?jiǎn)伪扼w育種：快速純化個(gè)體，縮短育種年限， 提高育種效率等作用。遠(yuǎn)緣雜交：遠(yuǎn)緣雜交：克服雜交不親和性，用于植物的

12、遠(yuǎn)緣雜交；體細(xì)胞雜交；胚珠培養(yǎng)。體細(xì)胞變異的應(yīng)用：體細(xì)胞變異的應(yīng)用：果樹苗木等。單細(xì)胞突變體的篩選：?jiǎn)渭?xì)胞突變體的篩選：抗性育種植物組織培養(yǎng)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用植物組織培養(yǎng)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用 育種上的應(yīng)用：育種上的應(yīng)用： 快速繁育：快速繁育：蘭花、香蕉、甘蔗、咖啡等。 獲得脫毒植株，提高種性：獲得脫毒植株，提高種性：病毒可通過維管束傳遞，莖尖細(xì)胞分裂很旺，幾乎沒有病毒， 如土豆。 人工種子：人工種子：不受氣候影響，苜蓿、芹菜、胡蘿卜等。 種子繁育與生產(chǎn)：種子繁育與生產(chǎn)： 喜樹的喜樹堿（抗癌），人參皂苷，香料植物的香油精。 植物產(chǎn)品的工廠化生產(chǎn)：植物產(chǎn)品的工廠化生產(chǎn)： 對(duì)于難于產(chǎn)生種子，種子不易保

13、存，或珍稀的植物。 番薯的塊根保存很難，可以取其莖尖進(jìn)行組織培養(yǎng)，進(jìn)行保存。 DNA為遺傳信息的攜帶者。 DNA的雙螺旋模型和半保留不不連續(xù)復(fù)制機(jī)制。 中心法則和操縱子模型。5.2 5.2 植物基因工程植物基因工程理論上的三大發(fā)現(xiàn)：理論上的三大發(fā)現(xiàn)： DNA體外切割與連接技術(shù)。 基因工程載體的使用。 DNA分析技術(shù)：電泳、測(cè)序、雜交技術(shù)。技術(shù)上的三大發(fā)明：技術(shù)上的三大發(fā)明： 用人工的方法，從不同生物中提取外源基因及載體DNA，經(jīng)過體外切割、拼接和重組，然后采取某種方法，把重組后的帶有外源基因的載體DNA引入植物細(xì)胞，并使其在植物細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行復(fù)制和表達(dá)，以達(dá)到預(yù)期改變受體植物細(xì)胞遺傳特性的目的。 它的核心是重組DNA技術(shù)。也稱：遺傳工程，基因操作，基因克隆，分子克隆基因工程的定義：基因工程的定義：克服遠(yuǎn)緣雜交（有性雜交）的困難。克服遠(yuǎn)緣雜交（有性雜交）的困難。 1 1、使基因在動(dòng)物、植物，微生物不同生物系統(tǒng)中傳、使基因在動(dòng)物、植物，微生物不同生物系統(tǒng)中傳遞。遞。 2 2、快速、定向的獲取人類所需要的生物新類型。、快速、定向的獲取人類所需要的生物新類型。 大豆大豆的高蛋白（的高蛋白（40%40