現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生物技術(shù)的應(yīng)用

1、當(dāng)代農(nóng)業(yè)生物技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生物技術(shù)的應(yīng)用第1頁主要內(nèi)容生物技術(shù)主要性基因工程原理基因工程應(yīng)用實(shí)例現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生物技術(shù)的應(yīng)用第2頁一、生物技術(shù)主要性當(dāng)代農(nóng)業(yè)：高產(chǎn)、高效、優(yōu)質(zhì)、安全、環(huán)境保護(hù)當(dāng)代農(nóng)業(yè)生物技術(shù)（基因工程）現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生物技術(shù)的應(yīng)用第3頁諾貝爾獎獲得者、著名化學(xué)家羅伯特科爾：“20世紀(jì)是物理學(xué)和化學(xué)世紀(jì)，而二十一世紀(jì)則是生物學(xué)世紀(jì)”生命科學(xué)將取代物理學(xué)和化學(xué)成為帶頭學(xué)科生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)將成為支柱產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生物技術(shù)的應(yīng)用第4頁中國科技發(fā)展戰(zhàn)略 溫家寶強(qiáng)調(diào)，推進(jìn)我國科技發(fā)展，要突出抓好五個戰(zhàn)略重點(diǎn)。一要把能源、水資源和環(huán)境保護(hù)技術(shù)放在優(yōu)先位置。二是把掌握裝備制造業(yè)和信息產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵技術(shù)自主知識產(chǎn)權(quán)，

2、作為提升我國產(chǎn)業(yè)競爭力突破口。三是把生物技術(shù)作為未來高技術(shù)產(chǎn)業(yè)迎頭趕上重點(diǎn)。四是加緊發(fā)展空天和海洋技術(shù)。五是加強(qiáng)基礎(chǔ)科學(xué)和前沿技術(shù)研究。 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生物技術(shù)的應(yīng)用第5頁保障食物安全主要路徑 伴隨人口增加和生活水平提升，農(nóng)產(chǎn)品供給數(shù)量需求將呈增加趨勢。據(jù)測算，我國要保障14.5億人口糧食安全，糧食自給率應(yīng)到達(dá)95%以上，主要農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量必須增加35%以上。單純依靠常規(guī)技術(shù)和擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模難以實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，唯有發(fā)展生物技術(shù)，并與常規(guī)技術(shù)結(jié)合，加緊抗病蟲、抗逆、高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)新品種培育，才可能滿足未來不停增加農(nóng)產(chǎn)品需求。現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生物技術(shù)的應(yīng)用第6頁確保我國生態(tài)安全主要支撐 我國農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境雖有局部改進(jìn)，但整體

3、惡化態(tài)勢仍沒有得到有效扭轉(zhuǎn)我國60%耕地缺乏澆灌條件，7億多畝農(nóng)田常年受干旱威脅；5億畝鹽堿荒地有待開發(fā)利用。近年來氣候異常，重大病蟲害頻發(fā)、干旱、洪澇、冷害不停；農(nóng)藥、化肥污染嚴(yán)重。轉(zhuǎn)基因技術(shù)多年實(shí)踐表明，轉(zhuǎn)基因作物不但在提升產(chǎn)量方面成效顯著，而且在改進(jìn)農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境方面也顯示出巨大優(yōu)勢。現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生物技術(shù)的應(yīng)用第7頁增加農(nóng)民收入主要伎倆農(nóng)民增收是“三農(nóng)”問題關(guān)鍵我國有700萬農(nóng)戶種植轉(zhuǎn)基因抗蟲棉，平均每畝可增收節(jié)支150元，來累計增收超出250億元。廣大農(nóng)民已經(jīng)成為種植轉(zhuǎn)基因作物最大社會群體和最堅定支持力量?，F(xiàn)代農(nóng)業(yè)生物技術(shù)的應(yīng)用第8頁基因在哪里？基因是什么？二、基因工程原理現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生物技術(shù)的

4、應(yīng)用第9頁植物由組織和細(xì)胞組成現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生物技術(shù)的應(yīng)用第10頁植物細(xì)胞基本結(jié)構(gòu)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生物技術(shù)的應(yīng)用第11頁分離定律（law of segregation）紫花白花紫花X紫花 白花 3：X：豌豆單因子雜交試驗與分離定律現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生物技術(shù)的應(yīng)用第12頁 顯微鏡技術(shù)與染色技術(shù)發(fā)展，使人們注意到，細(xì)胞分裂時，尤其是減數(shù)分裂中，染色體行為和孟德爾提出等位基因分離規(guī)律相當(dāng)一致，所以，確定基因在細(xì)胞核中，在染色體上?，F(xiàn)代農(nóng)業(yè)生物技術(shù)的應(yīng)用第13頁成對染色體細(xì)胞核DNADNA上含有遺傳效應(yīng)片段基因細(xì)胞結(jié)構(gòu)脫氧核糖核酸（Deoxyribonucleic acid，DNA）是一個長鏈聚合物，可組成遺傳指令，以引導(dǎo)生

5、物發(fā)育與生命機(jī)能運(yùn)作。糖類（五碳糖）與磷酸分子借由酯鍵相連，組成其長鏈骨架，排列在外側(cè)，四種堿基（A、G、T、C）排列在內(nèi)側(cè)。 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生物技術(shù)的應(yīng)用第14頁生物大分子ProteinsLipidsCarbohydrates Nucleic acid (核酸)DNA: 貯存RNA：傳遞現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生物技術(shù)的應(yīng)用第15頁從DNA到染色體現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生物技術(shù)的應(yīng)用第16頁現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生物技術(shù)的應(yīng)用第17頁基因DNA染色體細(xì)胞核細(xì)胞細(xì)胞、細(xì)胞核、染色體、DNA、基因之間關(guān)系現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生物技術(shù)的應(yīng)用第18頁 1953年，J. Watson和F. Crike創(chuàng)建DNA雙螺旋模型，證實(shí)基因是含有一定遺傳效應(yīng)DNA片段。

6、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生物技術(shù)的應(yīng)用第19頁半保留復(fù)制現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生物技術(shù)的應(yīng)用第20頁DNA半保留復(fù)制現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生物技術(shù)的應(yīng)用第21頁 DNA雙螺旋模型說明DNA分子能夠充當(dāng)遺傳物質(zhì)基礎(chǔ)。 按照雙螺旋模型，在細(xì)胞分裂時，DNA 合成應(yīng)是“半保留復(fù)制”模式。現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生物技術(shù)的應(yīng)用第22頁 1955年，Benzer證實(shí)了基因不是最小單位。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區(qū)段才是基因編碼區(qū)。 基因結(jié)構(gòu)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生物技術(shù)的應(yīng)用第23頁Reverse transcription現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生物技術(shù)的應(yīng)用第24頁宰殺50萬只羊才能提取5 mg生長激素?？茖W(xué)家把人生長激素基因?qū)爰?xì)菌，從而形成了能夠

7、生產(chǎn)生長激素“工程菌”侏儒癥現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生物技術(shù)的應(yīng)用第25頁胰島素從豬、牛等動物胰腺中提取，100 Kg胰腺只能提取4-5 g胰島素，其產(chǎn)量之低和價格之高可想而知。將合成胰島素基因?qū)氪竽c桿菌，每 L培養(yǎng)液就能產(chǎn)生100 g胰島素！使其價格降低了30%-50%!基因工程藥品 胰島素現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生物技術(shù)的應(yīng)用第26頁大腸桿菌大腸桿菌環(huán)狀DNA切開人生長激素基因剪切拼接轉(zhuǎn)入大腸桿菌能夠生產(chǎn)生長激素大腸桿菌挑選大量培養(yǎng)“工程菌”培育過程提取人生長激素現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生物技術(shù)的應(yīng)用第27頁基因克隆操作現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生物技術(shù)的應(yīng)用第28頁體外操作與細(xì)胞內(nèi)表示現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生物技術(shù)的應(yīng)用第29頁轉(zhuǎn)基因作物概念及原理 基因是一段DN

8、A分子，它們控制生物性狀。從某種生物中分離控制目標(biāo)性狀基因，引入到另一個作物或同一個作物，接收了新基因作物性狀就會發(fā)生對應(yīng)改變，改變了性狀應(yīng)該符合人類需求?，F(xiàn)代農(nóng)業(yè)生物技術(shù)的應(yīng)用第30頁轉(zhuǎn)入農(nóng)桿菌中目基因插入到植物細(xì)胞中含有目標(biāo)基因染色體DNA現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生物技術(shù)的應(yīng)用第31頁 基因工程是在分子水平和細(xì)胞水平上進(jìn)行遺傳操作。按照預(yù)先設(shè)計好藍(lán)圖，把一個生物基因分離出來，在體外巧妙地進(jìn)行拼接組合，然后轉(zhuǎn)入另一生物體內(nèi)，從而改變其一些遺傳性狀。含有非本身基因生物被稱為轉(zhuǎn)基因生物什么是基因工程？現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生物技術(shù)的應(yīng)用第32頁在20世紀(jì)50年代，美國栽培大豆患了萎黃病，產(chǎn)量大幅下降，大豆生產(chǎn)出現(xiàn)危機(jī)。20世

9、紀(jì)70年代末，我國野生大豆引進(jìn)到美國，與當(dāng)?shù)仄贩N雜交，培育出一批抗大豆萎黃病優(yōu)良品種，挽救了美國大豆產(chǎn)業(yè)，使美國從大豆進(jìn)口國一躍成為最大大豆出口國。現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生物技術(shù)的應(yīng)用第33頁怎樣使嚴(yán)寒地帶人吃上美味西紅柿呢？美洲擬蝴蝶魚抗凍基因普通番茄轉(zhuǎn)基因抗凍番茄現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生物技術(shù)的應(yīng)用第34頁轉(zhuǎn)基因番茄野生番茄現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生物技術(shù)的應(yīng)用第35頁 定向改良作物和家畜品種 將細(xì)菌抗蟲基因轉(zhuǎn)移到棉花體內(nèi)，培育出了抗蟲棉品種。 用于改變作物營養(yǎng)成份 將豆科植物蛋白基因轉(zhuǎn)移到馬鈴薯細(xì)胞中，培育出了富含蛋白質(zhì)馬鈴薯。（肉土豆） 能夠生產(chǎn)一些藥品 如：生長激素、干擾素等。三、基因工程應(yīng)用現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生物技術(shù)的應(yīng)用第36頁轉(zhuǎn)基

10、因蟲侵害蟲侵害現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生物技術(shù)的應(yīng)用第37頁抗蟲棉現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生物技術(shù)的應(yīng)用第38頁“肉”土豆現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生物技術(shù)的應(yīng)用第39頁基因工程藥品：干擾素現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生物技術(shù)的應(yīng)用第40頁轉(zhuǎn)基因超級大南瓜現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生物技術(shù)的應(yīng)用第41頁藍(lán)玫瑰“藍(lán)”玫瑰現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生物技術(shù)的應(yīng)用第42頁藍(lán)玫瑰 是將三色紫羅蘭所含一個刺激藍(lán)色素產(chǎn)生基因植入玫瑰中，使得花瓣自然生長成藍(lán)色。 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生物技術(shù)的應(yīng)用第43頁現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生物技術(shù)的應(yīng)用第44頁保質(zhì)期達(dá)2個月保質(zhì)期710天現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生物技術(shù)的應(yīng)用第45頁 即使轉(zhuǎn)基因動物比轉(zhuǎn)基因植物誕生早，但其發(fā)展比轉(zhuǎn)基因植物要慢得多！主要原因是動物轉(zhuǎn)基因技術(shù)操作煩瑣、困難，動物細(xì)胞培養(yǎng)要求高，不易再生

11、出個體。 荷蘭GenPharm企業(yè)用轉(zhuǎn)基因牛生產(chǎn)乳鐵蛋白，預(yù)計每年從牛奶生產(chǎn)出來營養(yǎng)奶粉銷售額是50億美元?，F(xiàn)代農(nóng)業(yè)生物技術(shù)的應(yīng)用第46頁 英國羅斯林研究所研制成功轉(zhuǎn)基因羊，其乳汁中含有1-抗胰蛋白酶，可治療肺氣腫病。這種病在北美比較常見，病人以前只能依賴于注射人1-抗胰蛋白酶做替換療法， 價格昂貴，而現(xiàn)在用轉(zhuǎn)基因羊來生產(chǎn)，每升這種羊奶可售6000美元?，F(xiàn)代農(nóng)業(yè)生物技術(shù)的應(yīng)用第47頁 中國工程院院士曾溢濤教授研究小組取得5只轉(zhuǎn)基因山羊。其中一只奶山羊乳汁中，含有堪稱血友病人救星藥品蛋白有活性人凝血因子。 人羊嵌合體現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生物技術(shù)的應(yīng)用第48頁轉(zhuǎn)基因超級鼠現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生物技術(shù)的應(yīng)用第49頁乳汁中含

12、有些人生長激素轉(zhuǎn)基因?，F(xiàn)代農(nóng)業(yè)生物技術(shù)的應(yīng)用第50頁轉(zhuǎn)基因熒光豬（左）現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生物技術(shù)的應(yīng)用第51頁轉(zhuǎn)基因鯉魚（上）現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生物技術(shù)的應(yīng)用第52頁在食品科學(xué)方面應(yīng)用擴(kuò)大食品、飲料及營養(yǎng)素起源對食品資源改造對食品加工過程和食品品質(zhì)改良在食品處理及分析過程中應(yīng)用開發(fā)新食品材料取得功效性保健食品素材在農(nóng)副產(chǎn)品深加工和綜合利用方面應(yīng)用現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生物技術(shù)的應(yīng)用第53頁在疾病治療方面應(yīng)用主要包含：生物制藥抗生素基因治療現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生物技術(shù)的應(yīng)用第54頁在診療試劑方面應(yīng)用臨床檢測與診療檢測，食品、環(huán)境及農(nóng)業(yè)檢測利用單克隆抗體、DNA探針等檢測疾病利用DNA 探針、PCR 技術(shù)等檢測食品、環(huán)境中微生物種類和數(shù)量現(xiàn)代

13、農(nóng)業(yè)生物技術(shù)的應(yīng)用第55頁在農(nóng)林和園藝方面應(yīng)用改良作物和苗木品質(zhì)，現(xiàn)已經(jīng)有4500各種作物轉(zhuǎn)基因取得成功人工種子轉(zhuǎn)基因動物生物殺蟲劑、除草劑等現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生物技術(shù)的應(yīng)用第56頁在能源和環(huán)境方面應(yīng)用廢物處理、生物凈化及新能源處理能源危機(jī)（1）改變石油開采路徑（2）生物量利用A、燃燒B、微生物作用： 在常溫下濕物質(zhì)產(chǎn)生：乙醇、沼氣C、碳?xì)浠衔铮阂恍┲参铮ㄓ绕涫谴箨獙僦参铮┲褐泻刑細(xì)浠衔锟勺魇痛镁呋蜃魈崛∈突瘜W(xué)工業(yè)各種原材料代用具。D、光合放氫： 特殊情況下：綠藻、藍(lán)藻、細(xì)菌E、 生物電池：生物燃料電池：利用酶或微生物將沒有電活性燃料轉(zhuǎn)化為電活性燃料。如甲醇、甲醛、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生物技術(shù)的應(yīng)用第

14、57頁消除環(huán)境污染生化過程代替化學(xué)合成過程；生物農(nóng)藥代替化學(xué)農(nóng)藥，以蟲治蟲，菌治菌；阻止有害三廢物質(zhì)過分產(chǎn)生，盡可能再循環(huán)利用。現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生物技術(shù)的應(yīng)用第58頁噴灑工程菌去除石油污染 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生物技術(shù)的應(yīng)用第59頁在設(shè)備方面應(yīng)用在生產(chǎn)金屬、生物反應(yīng)器等方面。生物冶金，利用細(xì)菌把礦物中不溶性化合物變成可溶性化合物，再用濕法冶金從溶液中回收金屬方法。膜生物反應(yīng)器處理廢水現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生物技術(shù)的應(yīng)用第60頁在化學(xué)方面應(yīng)用生物技術(shù)從醫(yī)藥領(lǐng)域逐步向化工領(lǐng)域轉(zhuǎn)移,使傳統(tǒng)以石油為原料化學(xué)工業(yè)發(fā)生改變,從而向條件溫和、以可再生資源為原料生物加工過程轉(zhuǎn)化。1 ,3 丙二醇(PDO) 是一個主要化工原料,能夠合成聚酯PT

15、T(聚對苯二甲酸丙二酯) 。當(dāng)前國際上主要是采取化學(xué)法生成PTT，但其副產(chǎn)物多，選擇性差?，F(xiàn)已開始研究采取生物發(fā)酵法生產(chǎn)1 ,3 丙二醇。ptt一個極具發(fā)展前途新型聚酯高分子材料，1998年被美國評為六大石化新產(chǎn)品之一。含有高彈性、良好連續(xù)印染特征、抗紫外線、抗內(nèi)應(yīng)力、低吸水性、低靜電以及良好生物降解性、可循環(huán)利用等各種優(yōu)良特征，所以在地毯工業(yè)、服裝材料、工程熱塑料等眾多領(lǐng)域應(yīng)用前景十分遼闊 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生物技術(shù)的應(yīng)用第61頁生物催化合成已成為化學(xué)品合成支柱之一,能夠生產(chǎn)有特殊功效、性能、用途或環(huán)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，轉(zhuǎn)化率達(dá)99. 99 % 以上,比化學(xué)法成本低10 %以上。因為丙烯酰胺純度高,聚合生成聚丙烯酰胺分子質(zhì)量可到達(dá) 萬。 丙烯酰胺是一個白色晶體化學(xué)物質(zhì)，是生產(chǎn)聚丙烯酰胺原