生物技術(shù)與農(nóng)業(yè)生物工程概論

生物技術(shù)與農(nóng)業(yè)生物工程概論第1頁，共88頁，2023年，2月20日，星期一7.1生物技術(shù)與種植業(yè)

長期以來人們不斷地尋求提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)的方法，有性雜交等傳統(tǒng)育種方式、化學(xué)農(nóng)藥和肥料等的使用曾做出了巨大的貢獻，但其弊端也日漸突出。現(xiàn)代生物技術(shù)將為種植業(yè)的發(fā)展提供跟廣闊的前景。

生物技術(shù)與農(nóng)業(yè)7生物技術(shù)與農(nóng)業(yè)第2頁，共88頁，2023年，2月20日，星期一7.1.1生物技術(shù)在誘導(dǎo)植物雄性不育中的利用

植物雄性不育及雜種優(yōu)勢利用是傳統(tǒng)育種方法中的一個重要領(lǐng)域并已取得令人矚目的巨大成績。利用現(xiàn)代生物技術(shù)方法可誘導(dǎo)植物雄性不育，從而產(chǎn)生新的不育材料為育種服務(wù)。

基因工程技術(shù)、組織培養(yǎng)、原生質(zhì)體融合、體細胞誘變和體細胞雜交等技術(shù)都可以創(chuàng)造植物雄性不育新材料。

生物技術(shù)與農(nóng)業(yè)7.1生物技術(shù)與種植業(yè)第3頁，共88頁，2023年，2月20日，星期一7.1.1.1組織培養(yǎng)誘導(dǎo)植物雄性不育中國水稻所利用巴斯馬提水稻品種進行胚根組織培養(yǎng)，然后將愈傷組織進行輻射，從而選育出巴斯馬提雄性不育系。1984～1988年間凌定厚等以IR24、IR36、IR54等9個品種，通過種子、幼穗離體培養(yǎng)，篩選到不育突變體48個。

生物技術(shù)與農(nóng)業(yè)7.1.1生物技術(shù)在誘導(dǎo)植物雄性不育中的利用第4頁，共88頁，2023年，2月20日，星期一7.1.1.2基因工程誘導(dǎo)植物雄性不育花粉絨粘層表達barnase基因阻斷花粉正常的發(fā)育而造成敗育，形成不育系；花粉絨粘層表達bastar基因轉(zhuǎn)化植株中為恢復(fù)系形成的二系配套的油菜、煙草。反義RNA技術(shù)創(chuàng)造了擬南芥、玉米、油菜等植物不育系。

生物技術(shù)與農(nóng)業(yè)7.1.1生物技術(shù)在誘導(dǎo)植物雄性不育中的利用第5頁，共88頁，2023年，2月20日，星期一7.1.1.3原生質(zhì)體融合創(chuàng)造不育系蘿卜與油菜的原生質(zhì)體融合而產(chǎn)生的細胞雜種——蘿卜質(zhì)油菜，在一般環(huán)境條件下表現(xiàn)為“雄性不育”。匈牙利國家自然科學(xué)院Menczel等（1982）以鏈霉素抗性基因作標記在煙草品種間進行原生質(zhì)體融合，實現(xiàn)了煙草細胞質(zhì)雄性不育基因的轉(zhuǎn)移。

生物技術(shù)與農(nóng)業(yè)7.1.1生物技術(shù)在誘導(dǎo)植物雄性不育中的利用第6頁，共88頁，2023年，2月20日，星期一7.1.2生物技術(shù)培育抗逆性作物品種

植物與環(huán)境間有著密不可分的關(guān)系，而逆性環(huán)境的出現(xiàn)，特別是病蟲害的頻繁發(fā)生，造成農(nóng)業(yè)上大面積的減產(chǎn)。組織培養(yǎng)、原生質(zhì)體融合、體細胞雜交等生物技術(shù)手段創(chuàng)造突變，培育抗逆新品種。不過這些方法盲目性較大，而且植株遺傳變異頻率較低，植物基因工程技術(shù)目前已成為一種廣泛且有效的培育抗逆性植株的手段。

生物技術(shù)與農(nóng)業(yè)7.1生物技術(shù)與種植業(yè)第7頁，共88頁，2023年，2月20日，星期一7.1.2.1培育抗除草劑作物

農(nóng)田化學(xué)除草已成為全球現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要組成部分,全世界除草劑的總用量、施用面積及費用均已超過殺蟲劑與殺菌劑。隨著大量除草劑的出現(xiàn),新品種選育和開發(fā)難度極大。因此,利用基因工程培育植物的抗除草劑品種越來越受到國內(nèi)外科學(xué)家的關(guān)注,它不僅可擴大現(xiàn)有除草劑的應(yīng)用范圍,選用高效率、低毒、低殘留、殺草譜廣、低成本的除草劑轉(zhuǎn)基因作物,也可減少環(huán)境污染,降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本。

生物技術(shù)與農(nóng)業(yè)7.1.2生物技術(shù)培育抗逆性作物品種第8頁，共88頁，2023年，2月20日，星期一

抗EPSP抑制劑基因

草甘膦(glyphosate)是一種廣譜除草劑,它具有無毒、易分解，無殘留和不污染環(huán)境等特點，目前已從細菌中分離出一個突變株，它含有抗草甘膦的EPSP合成酶突變基因。把抗草甘膦基因引入植物，可使這種基因工程作物獲得抗草甘膦的能力。此時若用草甘膦除草，則可選擇性地除掉雜草，而這種作物因不受損害而生長。

生物技術(shù)與農(nóng)業(yè)7.1.2.1培育抗除草劑作物第9頁，共88頁，2023年，2月20日，星期一

抗PPT基因

膦絲菌素(phosphinothricin，PPT)用作非選擇性的除草劑,是植物谷氨酰合成酶(glutaminesynthetase,GS)的抑制劑?，F(xiàn)已從Streptomyceshyrscopicu中分離得到抗bialaphos的bar基因，該基因編碼的產(chǎn)物稱PAT,嵌合的bar基因在CaMV35s啟動子的控制下,在煙草、馬鈴薯和番茄的細胞內(nèi)得到了表達，轉(zhuǎn)基因植株對高劑量的PPT和bialaphos具有耐受性。

生物技術(shù)與農(nóng)業(yè)7.1.2.1培育抗除草劑作物第10頁，共88頁，2023年，2月20日，星期一

生物技術(shù)與農(nóng)業(yè)7.1.2.1培育抗除草劑作物第11頁，共88頁，2023年，2月20日，星期一

轉(zhuǎn)抗EPSP抑制劑基因的棉白楊對草甘膦具有耐受性

生物技術(shù)與農(nóng)業(yè)7.1.2.1培育抗除草劑作物第12頁，共88頁，2023年，2月20日，星期一7.1.2.2培育抗病蟲作物

化學(xué)革命給人類帶來了農(nóng)藥，農(nóng)藥對人類的發(fā)展確實起了重要的作用，但同時也帶來了不少嚴重的問題，如農(nóng)藥的殘留在食物鏈的各個層次富積，危害環(huán)境及人類。同時殺蟲劑的大量使用，使大量天敵和益蟲也蒙受毒害，生物的多樣性降低。農(nóng)藥的長期使用，使昆蟲及病原體產(chǎn)生抗性，使殺蟲劑的應(yīng)用越來越形成惡性循環(huán)。

生物技術(shù)與農(nóng)業(yè)7.1.2生物技術(shù)培育抗逆性作物品種第13頁，共88頁，2023年，2月20日，星期一抗病蟲轉(zhuǎn)基因作物的益處：是一種無環(huán)境污染的防治策略，可顯著減輕農(nóng)業(yè)對化學(xué)農(nóng)藥的依賴，有助于可持續(xù)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的建立。農(nóng)藥具有時間上的連續(xù)性和空間上的整體性?？剐曰虻膩碓磸V闊，不受不同生物個體間生殖隔閡的限制，可以在整個生物體中挑選、組合目的基因。育種周期短，治蟲成本低。

生物技術(shù)與農(nóng)業(yè)7.1.2.2培育抗病蟲作物第14頁，共88頁，2023年，2月20日，星期一

轉(zhuǎn)Bt毒蛋白基因作物

蘇云金桿菌（Bacillusthuringiensis，Bt）是一種來源于土壤的微生物，具有高度的殺蟲活性，被作為生物農(nóng)藥商品化應(yīng)用。Bt之所以能殺蟲，是因為其芽孢形成過程中可產(chǎn)生一種殺蟲結(jié)晶蛋白（ICP）。這種毒蛋白對鱗翅目昆蟲有特異的毒性作用。它在昆蟲消化道內(nèi)的堿性條件下，裂解成為活性多肽并造成昆蟲消化道損傷，最終可使昆蟲死亡，而對其他生物則無害。

生物技術(shù)與農(nóng)業(yè)7.1.2.2培育抗病蟲作物第15頁，共88頁，2023年，2月20日，星期一修飾的Bt毒蛋白轉(zhuǎn)基因作物蘇云金桿菌亞種Kurstaki中毒蛋白的晶體結(jié)構(gòu)在大田條件下不穩(wěn)定，在植物中的表達亦很不理想，因此為了提高表達水平，研究人員截短了該基因，使其僅表達毒素蛋白的N端部分。同時插入35S的啟動子來控制該基因的表達，采取這兩個辦法后使得蛋白質(zhì)的表達量略有提高。

生物技術(shù)與農(nóng)業(yè)7.1.2.2培育抗病蟲作物第16頁，共88頁，2023年，2月20日，星期一

為了進一步提高表達量，人們將編碼位于N端29～607位氨基酸殘基之間的高度保守區(qū)域的基因片段進行克隆后，在細菌內(nèi)表達，實驗證明截短的蛋白質(zhì)與天然蛋白活性相同，都能夠抵御鱗翅目昆蟲的侵害。

人為設(shè)計、化學(xué)合成的完全修飾后的Bt毒蛋白基因。它采用植物偏愛密碼子，并刪除了可能形成mRNA二級結(jié)構(gòu)的序列。改造過的基因的G+C含量高達49%（野生型基因是37％），核酸序列與野生型僅78.9%相同。用這種合成的Bt毒蛋白基因轉(zhuǎn)化植物后，表達量比野生型基因要高100倍左右，并提高了殺蟲活性。

生物技術(shù)與農(nóng)業(yè)7.1.2.2培育抗病蟲作物第17頁，共88頁，2023年，2月20日，星期一

豇豆胰蛋白酶抑制劑

豇豆胰蛋白酶抑制因子(cowpeatrypsininhibitor，CpT1)一個大約由80個氨基酸組成的小肽，屬于Bowman-Birk類型的絲氨酸蛋白酶抑制劑。它的作用位點是酶的催化中心。這一位點的突變可能性甚小。因此可能減少害蟲通過突變而產(chǎn)生對CpTl的耐受性，而且CpTl抗昆蟲譜廣，能抗鱗翅目、鞘翅目害蟲等，幾乎對所有的害蟲有效，而對人畜無害。因此，CpTl比蘇云金桿菌更有應(yīng)用價值。

生物技術(shù)與農(nóng)業(yè)7.1.2.2培育抗病蟲作物第18頁，共88頁，2023年，2月20日，星期一

幾丁質(zhì)酶基因工程作物

在植物抗真菌病害的基因工程研究中，幾丁質(zhì)酶基因是應(yīng)用比較成功的一例。幾丁質(zhì)是真菌細胞壁的組分之一，幾丁質(zhì)酶(chitinase)可破壞幾丁質(zhì)。美國科學(xué)家已分離出幾丁質(zhì)酶基因并導(dǎo)入煙草中。大田試驗結(jié)果表明，這種轉(zhuǎn)基因煙草抗真菌感染與施用殺真菌劑同樣有效，而且收成更好。目前，已將幾丁質(zhì)酶基因?qū)敕?、馬鈴薯、萵苣和甜菜。這一技術(shù)將對蔬菜和果實類植物抗真菌感染具有重要意義。

生物技術(shù)與農(nóng)業(yè)7.1.2.2培育抗病蟲作物第19頁，共88頁，2023年，2月20日，星期一轉(zhuǎn)Bt基因的玉米受害蟲和穗腐病的危害較輕

生物技術(shù)與農(nóng)業(yè)7.1.2.2培育抗病蟲作物第20頁，共88頁，2023年，2月20日，星期一

轉(zhuǎn)Bt基因的抗蟲油菜

生物技術(shù)與農(nóng)業(yè)7.1.2.2培育抗病蟲作物第21頁，共88頁，2023年，2月20日，星期一轉(zhuǎn)Bt基因的抗蟲棉與馬鈴薯

生物技術(shù)與農(nóng)業(yè)7.1.2.2培育抗病蟲作物第22頁，共88頁，2023年，2月20日，星期一7.1.2.3培育抗重金屬鎘的作物

鎘對植物的污染會影響固氮過程，降低植物體水分和養(yǎng)分的運輸能力，最終抑制植物細胞的光合作用。用哺乳動物基因組編碼的金屬硫蛋白(metollothionein)基因轉(zhuǎn)化植物，可使受體植株獲得抗重金屬鎘的能力。加拿大科學(xué)家將中國倉鼠金屬硫蛋白基因插入CaMV衍生的載體中，然后用這種重組子感染野生油菜葉片，受感染的葉片能高水平產(chǎn)生金屬硫蛋白，并能產(chǎn)生對鎘的抗性。

生物技術(shù)與農(nóng)業(yè)7.1.2生物技術(shù)培育抗逆性作物品種第23頁，共88頁，2023年，2月20日，星期一7.1.2.4培育抗病毒作物

植物病毒是造成農(nóng)作物減產(chǎn)的主要原因之一。利用基因工程技術(shù)將抗病毒基因轉(zhuǎn)移到植物中，是一種比較理想的抗病毒方法。

抗病毒基因工程通常采用的策略是：病毒外殼蛋白基因或其功能蛋白基因、病毒亞基因組序列、衛(wèi)星DNA、缺失干擾型序列的遺傳轉(zhuǎn)化；反義RNA技術(shù)等。

生物技術(shù)與農(nóng)業(yè)7.1.2生物技術(shù)培育抗逆性作物品種第24頁，共88頁，2023年，2月20日，星期一

煙草花葉病毒TMV外殼蛋白基因引入到煙草細胞中，轉(zhuǎn)化植株的細胞中可以產(chǎn)生這種外殼蛋白，并對TMV感染表現(xiàn)出一定的抗性。

將TMV編碼的一種蛋白質(zhì)(分子質(zhì)量54kDa)的DNA序列導(dǎo)入植株時，可對高濃度的TMV產(chǎn)生抗性。為了賦予植株以病毒抗性，此特殊的DNA序列要比迄今利用的外殼蛋白基因更有效。

生物技術(shù)與農(nóng)業(yè)7.1.2.4培育抗病毒作物第25頁，共88頁，2023年，2月20日，星期一美國科學(xué)家利用Ti質(zhì)粒作為載體，成功地將苜?；ㄈ~病毒AMV外殼蛋白基因轉(zhuǎn)移到煙草細胞內(nèi)。外殼蛋白基因在CaMV35s啟動子的控制下，在轉(zhuǎn)化植株中所產(chǎn)生的外殼蛋白具有抗病毒的效果。

含有黃瓜花葉病毒CMV的衛(wèi)星RNA拷貝的轉(zhuǎn)化植物在受到CMV感染時產(chǎn)生大量的衛(wèi)星RNA。植物細胞內(nèi)過量的衛(wèi)星RNA可以抑制病毒RNA的復(fù)制，還可能顯著減輕病狀的發(fā)展。

生物技術(shù)與農(nóng)業(yè)7.1.2.4培育抗病毒作物第26頁，共88頁，2023年，2月20日，星期一

轉(zhuǎn)病毒核蛋白基因的番茄和未轉(zhuǎn)基因的番茄不但對CMV的抗性明顯不同，而且植株的生長和果實的品質(zhì)的差異顯著。

生物技術(shù)與農(nóng)業(yè)7.1.2.4培育抗病毒作物第27頁，共88頁，2023年，2月20日，星期一

經(jīng)花葉病毒感染后的南瓜的重量和品質(zhì)在轉(zhuǎn)基因和未轉(zhuǎn)基因植株之間的差異。

生物技術(shù)與農(nóng)業(yè)7.1.2.4培育抗病毒作物第28頁，共88頁，2023年，2月20日，星期一

番木瓜是一種富含維生素C和A的美味熱帶水果，然而由于PRSV病毒的侵染和傳播，番木瓜樹果園遭受了毀滅性的打擊。

生物技術(shù)與農(nóng)業(yè)7.1.2.4培育抗病毒作物第29頁，共88頁，2023年，2月20日，星期一

運用基因槍介導(dǎo)的轉(zhuǎn)化方法，科學(xué)家將PRSV病毒的外殼蛋白轉(zhuǎn)入到番木瓜樹中。轉(zhuǎn)基因的番木瓜樹顯示出對PRSV病毒很強的抗性。

生物技術(shù)與農(nóng)業(yè)7.1.2.4培育抗病毒作物第30頁，共88頁，2023年，2月20日，星期一7.1.2.5培育適應(yīng)極端氣候條件的新品種將大豆中分離出來的熱休克蛋白基因轉(zhuǎn)入煙草中，當把這種煙草放在42℃條件下時，大豆的熱休克蛋白基因就在煙草中表達，并起保護的作用。

將魚的抗寒基因?qū)敕?，獲得首例抗寒轉(zhuǎn)基因番茄，株高2m以上，秋季延長采收期1個月。

生物技術(shù)與農(nóng)業(yè)7.1.2生物技術(shù)培育抗逆性作物品種第31頁，共88頁，2023年，2月20日，星期一日本北海道農(nóng)業(yè)研究所研究員佐藤裕郎從小麥中提取出合成抗寒相關(guān)果聚糖酶的基因，然后植入水稻的染色體，獲得了抗寒水稻新品種。研究人員將這種轉(zhuǎn)基因水稻和現(xiàn)有水稻品種在12℃低溫環(huán)境下放置一段時間后，轉(zhuǎn)基因水稻只減產(chǎn)30％，而一般水稻要減產(chǎn)70％。

生物技術(shù)與農(nóng)業(yè)7.1.2.5培育適應(yīng)極端氣候條件的新品種第32頁，共88頁，2023年，2月20日，星期一7.1.3轉(zhuǎn)基因作物品質(zhì)改良

目前對水稻谷蛋白、菜豆貯存蛋白、小麥貯存蛋白、巴西豆種子蛋白和玉米醇溶蛋白基因的研究較為深入。利用這些基因進行轉(zhuǎn)化會使受體植株的蛋白質(zhì)含量得到提高。特別是巴西豆種子蛋白富含必需氨基酸——甲硫氨酸，而大多數(shù)麥類種子蛋白則缺乏此種氨基酸。美國科學(xué)家已成功地將玉米醇溶蛋白基因?qū)胂蛉湛募毎麅?nèi)，在轉(zhuǎn)化植株內(nèi)得到部分表達。

生物技術(shù)與農(nóng)業(yè)7.1生物技術(shù)與種植業(yè)第33頁，共88頁，2023年，2月20日，星期一耐貯藏番茄：反義技術(shù)抑制乙烯合成酶、多聚半乳糖醛酸酶的活性，降低番茄在成熟過程中乙烯的形成量，因而延遲了果實的變軟，大大提高番茄保藏期。

生物技術(shù)與農(nóng)業(yè)7.1.3轉(zhuǎn)基因作物品質(zhì)改良第34頁，共88頁，2023年，2月20日，星期一瑞士科學(xué)家培育出的一種富含β-胡蘿卜素的水稻新品種——“黃金水稻”，可望結(jié)束發(fā)展中國家人民維生素A攝入量不足的狀況。

生物技術(shù)與農(nóng)業(yè)7.1.3轉(zhuǎn)基因作物品質(zhì)改良第35頁，共88頁，2023年，2月20日，星期一7.1.4.1植物次級代謝產(chǎn)物的生產(chǎn)

早在1939年,人們已能從特定植物體中分離一些細胞，這些離體細胞能在人造環(huán)境中生存并合成人類有用的次生代謝產(chǎn)物，如生物堿、黃酮類化合物等。近年來，利用植物細胞培養(yǎng)技術(shù)以及各種植物細胞固定化技術(shù)，就可以像固定化微生物那樣，在預(yù)先設(shè)計的生物反應(yīng)器中高效地、源源不斷地生產(chǎn)出具有商業(yè)價值的次生代謝產(chǎn)物。7.1.4植物細胞工程的應(yīng)用

生物技術(shù)與農(nóng)業(yè)7.1生物技術(shù)與種植業(yè)第36頁，共88頁，2023年，2月20日，星期一

植物次級代謝產(chǎn)品的市場潛能產(chǎn)品成分用途銷售額/億美元長春花堿治療白血病18～20(美國)阿嗎靈循環(huán)系統(tǒng)障礙藥5～25(全世界)奎寧治療瘧疾5～10(美國)致熱素殺蟲劑20(全世界)毛地黃心臟病藥20～55(美國)

生物技術(shù)與農(nóng)業(yè)7.1.4.1植物次級代謝產(chǎn)物的生產(chǎn)第37頁，共88頁，2023年，2月20日，星期一快速無性繁殖

7.1.4.2植物細胞培養(yǎng)及遺傳操作

生物技術(shù)與農(nóng)業(yè)7.1.4植物細胞工程的應(yīng)用第38頁，共88頁，2023年，2月20日，星期一花藥、花粉、胚的培養(yǎng)（一）

單倍體育種技術(shù)易于產(chǎn)生純系品種，便于優(yōu)良性狀的表達，利于篩選從而大大縮短育種時間?；ㄋ幒突ǚ劢M織培養(yǎng)技術(shù)是一條非常有效的獲取單倍體的途徑，該技術(shù)在大麥、黑麥、燕麥、水稻、番茄等作物的改良上起到了重要的作用。我國利用辣椒游離小孢子細胞團培養(yǎng)方法，創(chuàng)造了新型的辣椒聚合雜交育種技術(shù)，初步解決了辣椒育種中早熟與大果、早熟與早衰、抗病與優(yōu)質(zhì)的矛盾，該技術(shù)屬國際性難題的突破，已引起國際種苗公司的關(guān)注。

生物技術(shù)與農(nóng)業(yè)7.1.4.2植物細胞培養(yǎng)及遺傳操作第39頁，共88頁，2023年，2月20日，星期一花藥、花粉、胚的培養(yǎng)（二）科學(xué)家還通過花藥培養(yǎng)創(chuàng)造新的種質(zhì)資源用于育種工作。如我國育成的單209水稻具有抗稻瘟病和抗白葉枯病的特性，同時在單209水稻群體中還發(fā)現(xiàn)了矮稈突變型，這些都是優(yōu)良的親本類型。

植物胚培養(yǎng)在克服雜種胚敗育、解決種子長時間休眠、提高后代抗性改良品質(zhì)、測定種子生活力以及進行胚胎發(fā)育相關(guān)基因研究等方面都具有重要的意義。同時，花藥、花粉、胚、原生質(zhì)體的培養(yǎng)也是進行轉(zhuǎn)基因等遺傳操作的重要基礎(chǔ)。

生物技術(shù)與農(nóng)業(yè)7.1.4.2植物細胞培養(yǎng)及遺傳操作第40頁，共88頁，2023年，2月20日，星期一原生質(zhì)體的融合（一）

細胞融合能夠在細胞水平實現(xiàn)遺傳物質(zhì)的轉(zhuǎn)移和重組，打破種屬的界限。這方面典型的技術(shù)是原生質(zhì)體融合技術(shù)創(chuàng)造體細胞雜種以實現(xiàn)作物改良。

生物技術(shù)與農(nóng)業(yè)7.1.4.2植物細胞培養(yǎng)及遺傳操作第41頁，共88頁，2023年，2月20日，星期一原生質(zhì)體的融合（二）我國科學(xué)家通過原生質(zhì)體融合技術(shù)將野生茄子（Solanumtorvum）中的抗黃萎病基因轉(zhuǎn)到普通茄子中，獲得抗黃萎病和抗青枯病的育種材料；用PEG融合法將甘薯原生質(zhì)體與其近緣野生種的葉柄（或葉片）原生質(zhì)體進行融合，從種間體細胞雜種植株中篩選出具有良好結(jié)薯性的種間體細胞雜種。

生物技術(shù)與農(nóng)業(yè)7.1.4.2植物細胞培養(yǎng)及遺傳操作第42頁，共88頁，2023年，2月20日，星期一細胞遺傳操作

外源基因向植物轉(zhuǎn)移并能獲得性狀表達，其中常用和關(guān)鍵的技術(shù)是植物細胞培養(yǎng)和組織培養(yǎng)——植物再生體系的建立。這樣一方面突破傳統(tǒng)雜交中種屬的界限；同時使基因轉(zhuǎn)移工作在組織或細胞水平上進行而易于操作，并且能快速繁殖以利于性狀表達和篩選。

生物技術(shù)與農(nóng)業(yè)7.1.4.2植物細胞培養(yǎng)及遺傳操作第43頁，共88頁，2023年，2月20日，星期一種質(zhì)保存（一）

種質(zhì)資源是進行研究和生產(chǎn)的基本材料，因此種質(zhì)資源的保存是一項非常重要的工作。常規(guī)的種質(zhì)資源保存具有多方面的局限性，而細胞培養(yǎng)保存則具有非常大的優(yōu)勢，能極大地節(jié)約空間，而且不受環(huán)境條件的限制。一般是根據(jù)細胞的特點，人工創(chuàng)造條件使其生長代謝活動盡量降低，處于休眠狀態(tài)，以抑制增殖和減少變異。

生物技術(shù)與農(nóng)業(yè)7.1.4.2植物細胞培養(yǎng)及遺傳操作第44頁，共88頁，2023年，2月20日，星期一種質(zhì)保存（二）作為世界上最大的細胞庫，ATCC早在1992年就已經(jīng)有了3200多個細胞系入庫，而且數(shù)量還在不斷地增加。此外還有CSH(美)、NCTC(英)、NRRL(英)、KCC(日)等著名的保藏機構(gòu)，我國也有一些較為大型的保藏機構(gòu)，足見世界各國對細胞保藏的重視。

生物技術(shù)與農(nóng)業(yè)7.1.4.2植物細胞培養(yǎng)及遺傳操作第45頁，共88頁，2023年，2月20日，星期一

生物農(nóng)藥是“可用來防治病、蟲、草等有害生物的生物體本身或源于生物，并可作為‘農(nóng)藥’的各種生理活性物質(zhì)”。

7.1.5生物農(nóng)藥及生物控制

生物技術(shù)與農(nóng)業(yè)7.1生物技術(shù)與種植業(yè)第46頁，共88頁，2023年，2月20日，星期一生物農(nóng)藥可分為生物體農(nóng)藥和生物化學(xué)農(nóng)藥。生物體農(nóng)藥是指用來防除治病、蟲、草等有害生物的商品活體生物，生物化學(xué)農(nóng)藥則是指從生物體中分離出的具有一定化學(xué)結(jié)構(gòu)，對有害生物有控制作用的生物活性物質(zhì)。生物農(nóng)藥本身具有的對人畜毒性小，只殺害蟲，與環(huán)境相容性好以及病蟲害相對不易產(chǎn)生抗性等優(yōu)點，因此生物農(nóng)藥正日益成為農(nóng)藥產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新趨勢。

生物技術(shù)與農(nóng)業(yè)7.1.5生物農(nóng)藥及生物控制第47頁，共88頁，2023年，2月20日，星期一7.1.5.1蘇云金芽孢桿菌（BacillusthuringiensisBerliner，Bt）

Bt是當前國內(nèi)外研究最多，應(yīng)用最廣泛的殺蟲細菌。目前正朝著大噸位、多品種的方向發(fā)展。在蘇云金桿菌幾十年的開發(fā)利用過程中，人們在生物技術(shù)育種、發(fā)酵工藝改進、新劑型研制、新產(chǎn)品開發(fā)等方面取得了不同程度的進展。

生物技術(shù)與農(nóng)業(yè)7.1.5生物農(nóng)藥及生物控制第48頁，共88頁，2023年，2月20日，星期一7.1.5.2白僵菌（Beauveriabassiana）

白僵菌是用于防治多種鱗翅目害蟲的真菌制劑，目前已進入工業(yè)化生產(chǎn)和較大規(guī)模應(yīng)用的蟲生真菌有球孢白僵菌、卵孢白僵菌、金龜子綠僵菌等。

生物技術(shù)與農(nóng)業(yè)7.1.5生物農(nóng)藥及生物控制棉鈴蟲被白僵菌寄生第49頁，共88頁，2023年，2月20日，星期一7.1.5.3昆蟲病毒

昆蟲病毒殺蟲劑也是生物防治的重要手段之一，這類殺蟲劑具有特異性強、毒力高、穩(wěn)定性能好、安全無害等優(yōu)點。進入20世紀80年代以后，這類殺蟲劑的研究主要集中在昆蟲病毒復(fù)合劑的研制、病毒的活體增殖、病毒的提取、基因工程病毒殺蟲劑的研究及昆蟲病毒培養(yǎng)等領(lǐng)域，并都取得了顯著的成就。

生物技術(shù)與農(nóng)業(yè)7.1.5生物農(nóng)藥及生物控制第50頁，共88頁，2023年，2月20日，星期一7.2生物技術(shù)與養(yǎng)殖業(yè)農(nóng)業(yè)動物為人類提供肉、蛋、奶，以及毛皮、絹絲等產(chǎn)品，滿足人類對動物蛋白的營養(yǎng)需要或其他生活需要。養(yǎng)殖業(yè)包括畜牧、水產(chǎn)和其他有關(guān)副業(yè)，涉及的動物門類有貝類、昆蟲、魚類、兩棲類、爬行類和哺乳類。現(xiàn)代生物技術(shù)的迅速發(fā)展將為養(yǎng)殖業(yè)的革命提供有效的技術(shù)手段。

生物技術(shù)與農(nóng)業(yè)7生物技術(shù)與農(nóng)業(yè)第51頁，共88頁，2023年，2月20日，星期一7.2.1.1動物轉(zhuǎn)基因技術(shù)將外源基因?qū)雱游锏幕蚪M并獲得表達，由此產(chǎn)生的動物稱為轉(zhuǎn)基因動物（transgenicanimal）。轉(zhuǎn)基因技術(shù)利用基因重組，打破動物的種間隔離，實現(xiàn)動物種間遺傳物質(zhì)的交換，為動物性狀的改良或新性狀的獲得提供了新方法。

生物技術(shù)與農(nóng)業(yè)7.2生物技術(shù)與養(yǎng)殖業(yè)7.2.1動物分子育種技術(shù)第52頁，共88頁，2023年，2月20日，星期一

動物轉(zhuǎn)基因技術(shù)的基本原理動物轉(zhuǎn)基因需要目的基因、合適的載體和受體細胞。動物轉(zhuǎn)基因的步驟：外源基因的獲得與鑒定；外源基因?qū)胧芫?；轉(zhuǎn)基因受精卵胚胎發(fā)育；檢測新基因的遺傳性表達能力。

生物技術(shù)與農(nóng)業(yè)7.2.1.1動物轉(zhuǎn)基因技術(shù)第53頁，共88頁，2023年，2月20日，星期一

導(dǎo)入外源基因的方法

顯微注射法原核期胚胎的顯微注射病毒載體法反轉(zhuǎn)錄病毒載體感染脂質(zhì)體介導(dǎo)法脂質(zhì)體人工膜包裹DNA精子介導(dǎo)法成熟精子攜帶外源DNA入卵胚胎干細胞法全能性干細胞攜帶外源基因?qū)肱咛ピ忌臣毎≒GC攜帶外源基因?qū)肱咛?/p>

生物技術(shù)與農(nóng)業(yè)7.2.1.1動物轉(zhuǎn)基因技術(shù)第54頁，共88頁，2023年，2月20日，星期一

轉(zhuǎn)基因技術(shù)在動物生產(chǎn)上的應(yīng)用

促進動物生長，提高產(chǎn)量；改良品質(zhì)性狀，提高產(chǎn)品品質(zhì)；增強動物抗病能力和抵抗不良環(huán)境能力，提高生產(chǎn)效益；研制動物生物反應(yīng)器。

生物技術(shù)與農(nóng)業(yè)7.2.1.1動物轉(zhuǎn)基因技術(shù)第55頁，共88頁，2023年，2月20日，星期一

轉(zhuǎn)基因魚2006年珠江水產(chǎn)研究所科研人員成功地將紅色熒光蛋白基因轉(zhuǎn)入唐魚，使唐魚的身體由原來的暗綠色變成紅色，具有很好的觀賞性。

生物技術(shù)與農(nóng)業(yè)7.2.1.1動物轉(zhuǎn)基因技術(shù)第56頁，共88頁，2023年，2月20日，星期一

轉(zhuǎn)基因家禽生產(chǎn)轉(zhuǎn)基因雞的方法可分為蛋產(chǎn)出前的操作和產(chǎn)出后的操作兩種類型。

雞作為生物反應(yīng)器具有突出的優(yōu)點：產(chǎn)物易收集，且不易污染；雞蛋成分簡單，產(chǎn)物易分離；雞飼養(yǎng)成本低，世代間隔短。用雞蛋生產(chǎn)珍貴的藥物外源蛋白，是轉(zhuǎn)基因雞生產(chǎn)的一個十分誘人的領(lǐng)域。

生物技術(shù)與農(nóng)業(yè)7.2.1.1動物轉(zhuǎn)基因技術(shù)第57頁，共88頁，2023年，2月20日，星期一轉(zhuǎn)基因雞操作要領(lǐng)（引自Mozdziak和Petitte，美國北卡州立大學(xué)網(wǎng)頁）。第一步，構(gòu)建載體第二步，轉(zhuǎn)化受體細胞第三步，收獲病毒顆粒第四步，顯微注射到早期雞胚，封殼，孵化第五步，出殼小雞PCR篩選第六步，轉(zhuǎn)基因雞育成

生物技術(shù)與農(nóng)業(yè)7.2.1.1動物轉(zhuǎn)基因技術(shù)第58頁，共88頁，2023年，2月20日，星期一

轉(zhuǎn)基因家畜哺乳動物體外受精和胚胎移植技術(shù)為轉(zhuǎn)基因家畜的成功提供了有效的技術(shù)手段。轉(zhuǎn)基因家畜除了與其他轉(zhuǎn)基因農(nóng)業(yè)動物一樣瞄準抗病性和生產(chǎn)性能以外，還因其與人的生物學(xué)相似性，在器官移植、藥物生產(chǎn)和特殊疾病模型等方面顯示出特殊的價值。轉(zhuǎn)基因豬、牛、馬、羊、兔等家畜正逐步走出實驗室進入實用階段。

生物技術(shù)與農(nóng)業(yè)7.2.1.1動物轉(zhuǎn)基因技術(shù)第59頁，共88頁，2023年，2月20日，星期一2000年3月出生的轉(zhuǎn)基因牛，能產(chǎn)生殺滅引起乳腺炎病原菌的溶葡球菌酶。

生物技術(shù)與農(nóng)業(yè)7.2.1.1動物轉(zhuǎn)基因技術(shù)第60頁，共88頁，2023年，2月20日，星期一7.2.1.2分子標記技術(shù)與動物育種

目前常用的分子標記已有十多種：限制性片段長度多態(tài)性(RFLP)、DNA指紋(DFR)、PCR、隨機擴增多態(tài)性DNA（RAPD)、隨機擴增微衛(wèi)星多態(tài)性（RAMP)、特異性擴增多態(tài)性(SAP)、微衛(wèi)星DNA(microsatelliterepeats)標記、小衛(wèi)星DNA(minisatelliteDNA)標記、擴增片段長度多態(tài)性(AFLP)、單鏈構(gòu)型多態(tài)性(SSCP)、線粒體DNA的限制性片段長度多態(tài)性(mtDNARFLP)、差異顯示(differentialdisplay)法等。

生物技術(shù)與農(nóng)業(yè)7.2.1動物分子育種技術(shù)第61頁，共88頁，2023年，2月20日，星期一

分子標記方法可用于：構(gòu)建分子遺傳圖譜和基因定位。基因的監(jiān)測、分離和克隆親緣關(guān)系的分析DNA標記輔助選種性別診斷與控制突變分析

生物技術(shù)與農(nóng)業(yè)7.2.1.2分子標記技術(shù)與動物育種第62頁，共88頁，2023年，2月20日，星期一7.2.2動物繁殖新技術(shù)人工授精及精液的冷凍保存胚胎移植胚胎的冷凍保存體外胚胎生產(chǎn)胚胎分割性別控制技術(shù)發(fā)情、排卵及分娩控制

生物技術(shù)與農(nóng)業(yè)7.2生物技術(shù)與養(yǎng)殖業(yè)第63頁，共88頁，2023年，2月20日，星期一7.2.2.1人工授精及精液的冷凍保存

人工授精就是利用合適的器械采集公畜的精液，經(jīng)過品質(zhì)檢查、稀釋或保存等適當?shù)奶幚?，再用器械把精液適時地輸入到發(fā)情母畜的生殖道內(nèi)，以代替公母畜直接交配而使其受孕的方法。

生物技術(shù)與農(nóng)業(yè)7.2.2動物繁殖新技術(shù)第64頁，共88頁，2023年，2月20日，星期一

人工授精的優(yōu)越性（一）

能最大限度地發(fā)揮公畜的種用價值，提高了公畜的配種效能。可通過對種公畜嚴格的選擇，保留最優(yōu)秀的個體用于配種，成為增殖良種家畜和改良畜種的有力手段。節(jié)約飼養(yǎng)管理費用，降低了生產(chǎn)成本。有助于解決母畜不孕問題和提高受胎率。

生物技術(shù)與農(nóng)業(yè)7.2.2.1人工授精及精液的冷凍保存第65頁，共88頁，2023年，2月20日，星期一

人工授精的優(yōu)越性（二）

可防止各種疾病，特別是生殖系統(tǒng)傳染性疾病的傳播?？梢越鉀Q因公母畜不愿交配的問題?？墒鼓感蟮呐浞N不受地區(qū)的限制。為選育工作提供了選用優(yōu)秀公畜配種的方便。為開展遠緣種間雜交試驗研究工作提供了有效的技術(shù)手段。

生物技術(shù)與農(nóng)業(yè)7.2.2.1人工授精及精液的冷凍保存第66頁，共88頁，2023年，2月20日，星期一7.2.2.2胚胎移植

胚胎移植是將一頭良種母畜配種后的早期胚胎取出，移植到另一頭同種的生理狀態(tài)相同的母畜體內(nèi)，使之繼續(xù)發(fā)育成為新個體。胚胎移植實際上是由產(chǎn)生胚胎的供體和養(yǎng)育胚胎的受體分工合作共同繁殖后代。

生物技術(shù)與農(nóng)業(yè)7.2.2動物繁殖新技術(shù)第67頁，共88頁，2023年，2月20日，星期一

胚胎移植的意義可以使一頭優(yōu)秀的母畜一次排出許多倍于平常的卵子數(shù)，免除了其本身的妊娠期因而能留下許多倍于尋常的后代數(shù)。便于保種和國際間的貿(mào)易。使肉牛產(chǎn)雙犢，提高生產(chǎn)率。防疫和克服不孕。胚胎移植可作為胚胎學(xué)、遺傳學(xué)等基礎(chǔ)科學(xué)的研究手段。

生物技術(shù)與農(nóng)業(yè)7.2.2.2胚胎移植第68頁，共88頁，2023年，2月20日，星期一7.2.2.3胚胎的冷凍保存

胚胎冷凍保存技術(shù)包括胚胎的冷凍和解凍?？箖鰟┓N類和濃度、加入抗凍劑的速度、解凍的速度、稀釋的速度和溫度都關(guān)系到冷凍胚胎的成敗?？箖鰟┑亩拘?、胚胎滲透壓的變化及冰晶形成是保存胚胎必須考慮的因素。

生物技術(shù)與農(nóng)業(yè)7.2.2動物繁殖新技術(shù)第69頁，共88頁，2023年，2月20日，星期一

胚胎冷凍保存的用途及優(yōu)越性可解決胚胎移植需要同期發(fā)情受體的數(shù)量問題；可在世界范圍內(nèi)運輸種質(zhì)，同時還可以降低成本；可建立種質(zhì)庫，有利于動物的種質(zhì)保存，減少飼養(yǎng)和維持動物所需的巨額費用，避免世代延續(xù)可能產(chǎn)生的變異和意外事故產(chǎn)生的破壞；可保存即將滅絕的畜種。

生物技術(shù)與農(nóng)業(yè)7.2.2.3胚胎的冷凍保存第70頁，共88頁，2023年，2月20日，星期一7.2.2.4體外胚胎生產(chǎn)

體外胚胎生產(chǎn)是指將原來在輸卵管進行的精卵結(jié)合生成胚胎的過程人為地改在體外進行。體外生產(chǎn)胚胎的工藝過程包括卵母細胞體外成熟、體外受精和胚胎培養(yǎng)。

生物技術(shù)與農(nóng)業(yè)7.2.2動物繁殖新技術(shù)第71頁，共88頁，2023年，2月20日，星期一

體外胚胎生產(chǎn)的意義提供大量胚胎進行商業(yè)性胚胎移植。進行胚胎切割前的體外早期培養(yǎng)以降低成本。為基礎(chǔ)研究提供大量已知準確發(fā)育時期的胚胎。

生物技術(shù)與農(nóng)業(yè)7.2.2.4體外胚胎生產(chǎn)第72頁，共88頁，2023年，2月20日，星期一7.2.2.5胚胎分割

胚胎分割是將一枚胚胎用顯微手術(shù)的方法分割成二分、四分甚至八分胚，經(jīng)體內(nèi)或體外培養(yǎng)，然后移植入受體子宮中發(fā)育，以得到同卵雙生或同卵多生后代。

生物技術(shù)與農(nóng)業(yè)7.2.2動物繁殖新技術(shù)第73頁，共88頁，2023年，2月20日，星期一7.2.2.6性別控制技術(shù)

動物的性別控制（sexcontrol）是指通過人為地干預(yù)或操作，使動物按人們的愿望繁殖所需性別后代的技術(shù)。性別控制的技術(shù)主要采用兩條途徑，即X精子和Y精子的分離和胚胎性別鑒定。

生物技術(shù)與農(nóng)業(yè)7.2.2動物繁殖新技術(shù)第74頁，共88頁，2023年，2月20日，星期一

動物性別控制的意義提高畜牧業(yè)的經(jīng)濟效益。減少性連鎖遺傳病的發(fā)病率。加快珍稀動物的繁殖、保種進程。加快奶畜群的更新。

生物技術(shù)與農(nóng)業(yè)7.2.2.6性別控制技術(shù)第75頁，共88頁，2023年，2月20日，星期一7.2.2.7發(fā)情、排卵及分娩控制

發(fā)情和排卵控制是有效地干預(yù)家畜繁殖過程，提高繁殖力的一種手段。它包括誘發(fā)發(fā)情、同期發(fā)情和超數(shù)排卵等技術(shù)措施。

生物技術(shù)與農(nóng)業(yè)7.2.2動物繁殖新技術(shù)第76頁，共88頁，2023年，2月20日，星期一7.2.3生物技術(shù)在動物飼料工業(yè)上的應(yīng)用

DNA重組生長激素的研究與應(yīng)用發(fā)酵工程技術(shù)的研究與應(yīng)用寡肽、寡糖添加劑的研究與應(yīng)用天然植物提取物的研究開發(fā)有機微量元素添加劑的研究與應(yīng)用營養(yǎng)重分配劑的研究與應(yīng)用

生物技術(shù)與農(nóng)業(yè)7.2生物技術(shù)與養(yǎng)殖業(yè)第77頁，共88頁，2023年，2月20日，星期一7.2.4畜禽基因工程疫苗基因工程可以生產(chǎn)無致病性的、穩(wěn)定的細菌疫苗或病毒疫苗，同時還能生產(chǎn)與自然型病原相區(qū)分的疫苗，它提供了一個研制疫苗的更加合理的途徑，將大大有助于畜禽傳染病的診斷和預(yù)防。

生物技術(shù)與農(nóng)業(yè)7.2生物技術(shù)與養(yǎng)殖業(yè)第78頁，共88頁，2023年，2月20日，星期一

目前主要的基因工程苗基因工程亞單位苗基因工程活載體苗合成肽苗基因缺失疫苗基因疫苗

生物技術(shù)與農(nóng)業(yè)7.2.4畜禽基因工程疫苗第79頁，共88頁，2023年，2月20日，星期一7.2.5動物生物反應(yīng)器

轉(zhuǎn)基因動物可以像天然原料加工廠，只要投入飼料，就可以得到人類所需要的藥用蛋白。

生物技術(shù)與農(nóng)業(yè)7.2生物技術(shù)與養(yǎng)殖業(yè)第80頁，共88頁，2023年，2月20日，星期一7.2.5.1乳腺生物反應(yīng)器

乳腺生物反應(yīng)器成功的關(guān)鍵是轉(zhuǎn)基因動物乳腺能特異性表達外源蛋白質(zhì)基因。組織特異性表達載體是否有效，包括外源基因在乳腺特異性表達，表達的蛋白質(zhì)具有生物活性和表達的水平起決定性作用。

生物技術(shù)與農(nóng)業(yè)7.2.5動物生物反應(yīng)器第81頁，共88頁，2023年，2月20日，星期一用于生產(chǎn)治療肺氣腫藥物的轉(zhuǎn)基因羊

生物技術(shù)與農(nóng)業(yè)7.2.5.1乳腺生物反應(yīng)器第82頁，共88頁，2023年，2月20日，星期一7.2.5.2其他生物反應(yīng)器

轉(zhuǎn)基因動物的血液生產(chǎn)人的血紅蛋白可以解決血液來源問題；轉(zhuǎn)基因雞的蛋用來生產(chǎn)重組的免疫球蛋白。

生物技術(shù)與農(nóng)業(yè)7.2.5動物生物反應(yīng)器第83頁，共88頁，2023年，2月20日，星期一轉(zhuǎn)基因克隆小豬將為研究和“生產(chǎn)”適用于人體移植手術(shù)使用的動物器官提供巨大的幫助。