《生物技术与农业》ppt课件

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1、7生物技术与农业学习目的了解现代生物技术在农业生产中的广泛运用。认识生物技术在培育高产、抗病、抗逆植物新品系以及在培育优良生产性能动物新品系、动物快速繁殖、生物反应器等领域的应用。7.1生物技术与种植业7.1.1植物雄性不育及杂种优势利用在19世纪中叶，人们就对植物雄性不育现象进行了报道。目前已在43个科、162多个属的610多种植物中发现了这种现象，其中的主要作物有马铃薯、番茄、亚麻、洋葱、棉、高粱、玉米、烟草、胡萝卜、甜菜、小麦、水稻、大麦、谷子、油菜、大豆、甘薯、大白菜、小黑麦等。植物雄性不育的主要特征是花粉发育不良或功能不正常。但其雌蕊发育正常，能接受正常花粉而受精结实。不同作物

2、的不育材料，具体的不育特征可能差别很大。不育雌性不育（无实践意义）雄性不育(三型说)质遗传型质核互作遗传型(应用价值最大)核遗传型二型说对于自花受粉的植物利用雄性不育可以培育不育系，利用不育系生产杂交种子，为农作物增加产量和改善品质提供优良种源。雄性不育从基因控制水平来分，可分为细胞质雄性不育（CMS）和核雄性不育（GMS）。农业生产中的应用:不育系——雄蕊花药不育，无法实现传粉受精作用，雌蕊可育；保持系——作用是给不育系受粉，杂交后代仍保持雄性不育；恢复系——该品系含恢复基因，给不育系受粉后其后代是可育的，并能形成杂种优势，提高作物品质。我国杂交优势的利用1.水稻三系杂种优势利用197

3、3年实现水稻三系配套、并成功的应用于大田生产。1981年，获得国家第一个特等发明奖，以第一个农业技术专利转让美国。1991年，全国杂交稻种植面积为26083.5万亩，增产效果明显(50-75kg/亩)。1997年，全国杂交稻种植面积为25987.5万亩，约占水稻种植面积的62.84%，总产12236.34万吨，单产468.67公斤/亩，比全国水稻平均产量增11.17%。杂交稻制种156.9万亩，制种平均产量为181.33公斤/亩。油菜三系杂种优势的利用：目前我国油菜杂种优势的利用居世界首位。1972年，傅廷栋等发现“波里马”油菜细胞质雄性不育；1976年，湖南农科院首先实现“波里马”雄性

4、不育的三系配套。1980年，李殿荣等发现“陕2A”油菜细胞质雄性不育；1983年实现“陕2A”油菜雄性不育的三系配套；油菜杂交种：秦油2号（李殿荣，1986）、华杂2号（华中农大，1992）、川油12号（四川省农科院，1992）、蜀杂1号（潘涛等，1989）、油研5号（贵州省油料作物研究所，1992）等细胞质雄性不育系杂种审定、登记和推广应用。1992年，我国杂种油菜种植面积已近1.33×106hm2，约占油菜总面积的20％。中国工程院院士、“玻里马”细胞质雄性不育发现者傅廷栋先生7.1.2植物抗逆性研究传统抗逆性植物的培育方法——在一定逆性环境选择压力下，采用随机筛选或通过诱变、组织培

5、养、原生质体融合、体细胞杂交等方法定向筛选；现代抗逆性植物的培育方法——基因工程技术。7.1.2.1抗除草剂作物膦丝菌素（PPT）——非选择性除草剂，植物谷氨酰胺合成酶（GS）的抑制剂。抑制GS酶活性将导致植物体内氨的迅速积累，并最终引起其死亡。草甘膦——由赫斯特公司开发生产，化学名称4-[羟基（甲基）膦酰基]-DL-高丙氨酸，属膦酸类除草剂，是谷氨酰胺合成抑制剂，非选择性（灭生性）触杀型除草剂。作为除草剂获得登记使用是1984年。是世界大吨位农药品种，也是世界第二大转基因作物耐受除草剂。毒性低，较为安全，在土壤中易于降解，对作物安全，不易飘移，除草谱广，活性高，用量少，环境压力小，杀草

6、迅速，能快速杀死100种以上的禾本科和阔叶杂草，可用水做基剂，使用安全方便。草铵膦是一个优秀的灭生性除草剂，非常适合做抗性基因，赫斯特公司积极发展转基因作物，以草铵膦为目标，进行抗性基因转移、选育抗性作物品种，目前，已经成功将草铵膦的抗性基因导入了水稻、小麦、玉米、甜菜、烟草、大豆、棉花、马铃薯、番茄、油菜、甘蔗等20多种作物中，已经成功商业化种植的耐草铵膦作物系列LibrtyLinkSystem几乎包括了所有主要作物，有大豆、玉米、油菜、甜菜、马铃薯、棉花与水稻，这些转基因作物在以美国为主的广大北美地区普遍种植，而且近年来正在亚洲、澳洲、欧洲部分国家及地区推广种植起来。7.1.2.2抗

7、昆虫作物苏云金芽孢杆菌为革兰氏阳性土壤杆菌，它在芽孢形成过程中产生称为δ-内毒素的杀虫伴胞晶体蛋白，这些蛋白具有很高的杀虫活性。在过去的几十年了，已确定数十种苏云金芽孢杆菌菌系及130多种它们编码的杀虫晶体蛋白，近几年克隆Bt基因已转入植物，并在植物体内高效表达。人们在研究中发现，在芽孢形成前的营养生长阶段，可分泌和产生另一种非δ-内毒素的杀虫营养蛋白，即Vip蛋白，被称之为第二代杀虫蛋白。豇豆胰蛋白酶抑制剂(CpTI)基因是一个有