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植物生物技术概论 主讲：陈发兴 刘生财 绪论——植物生物技术 一. 植物生物技术的含义 （一）生物技术的定义： 生物技术（biotechnology），有时也称生物工程（bioengineering），是指人们以现代生命科学为基础，结合先进的工程技术手段和其他基础学科的科学原理，按照预先的设计改造生物体或加工生物原料，为人类生产出所需产品或达到某种目的。 基因工程 基因工程(geneengineering) 主要原理是应用人工方法把生物的遗传物质，通常是脱氧核糖核酸(DNA)分离出来，在体外进行切割、拼接和重组。然后将重组了的DNA导入某种宿主细胞或个体，从而改变它们的遗传品性；有时还使新的遗传信息(基因)在新的宿主细胞或个体中大量表达，以获得基因产物(多肽或蛋白质)。这种通过体外DNA重组创造新生物并给予特殊功能的技术就称为基因工程，也称DNA重组技术。 应用举例：Golden Rice（金米） Golden Rice grains the stronger the colour, the more β-carotene provitamin A In Golden Rice two genes have been inserted into the rice genome by genetic engineering, to account for the turned-off genes. 细胞工程 细胞工程就是指在细胞水平上的遗传操作，利用细胞的全能性，采用组织与细胞培养技术对动、植物进行改良，为人类提供优良品种、产品和保存珍贵物种。 优势：避免了分离、提纯、剪切、拼接等基因操作，提高基因的转移效率。 可以在同类间进行杂交，也可以在动物与植物或植物与微生物之间进行融合。 20世纪90年代，美国耶鲁大学马克特和彼德斯。 3对父母，加上“嵌合胚胎”怀孕的“代理”母鼠，总共将有3个父亲和4个母亲。 可能获得集合多种优良性状的新鲜物种，对于农牧业生产大有益处 德、英、美等国的科学家组装出了绵羊和山羊的嵌合体——绵山羊。 酶工程 酶工程是指将酶所具有的生物催化功能，借助工程学的手段，应用于生产、生活、医疗诊断和环境保护等方面的一门科学技术。概括地说，酶工程是由酶制剂的生产和应用两方面组成的。例如：加酶洗衣粉、溶菌酶针剂。 发酵工程 发酵工程 利用微生物生长速度快、生长条件简单以及代谢过程特殊等特点，在合适条件下，通过现代化工程技术手段，由微生物的某种特定功能生产出人类所需的产品称为发酵工程(Permentation engineering)， 也称微生物工程。 举例： 酒精类饮料、醋酸和面包；胰岛素、干扰素、生长激素、抗生素和疫苗等多种医疗保健药物；天然杀虫剂、细菌肥料和微生物除草剂等农用生产资料；氨基酸、香料、酶、维生素和单细胞蛋白等。 甲型H1N1流感疫苗 工作人员在进行鸡胚病毒接种工作。 疫苗生产需经历病毒接种、病毒培养、病毒灭活、纯化、配比、分包装及批签发等步骤才能最终投入使用。 蛋白质工程 蛋白质工程就是根据蛋白质的精细结构和生物活力的作用机制之间的关系，利用基因工程的手段，按照人类自身的需要，定向地改造天然的蛋白质，甚至于创造新的、自然界本不存在的、具有优良特性的蛋白质分子。 基因工程与蛋白质工程的关系 基因工程是把外源基因转入生物体内，并表达，它的产品还是该基因编码的天然存在的蛋白质。 蛋白质工程则根据分子设计的方案，通过对天然蛋白质的基因进行改造，来实现对其所编码的蛋白质的改造，它的产品已不是天然的蛋白质，而是经过改造的。 五大工程间的关系 按照自己的愿望改造物种，往往要采用基因工程或细胞工程的方法。基因工程和细胞工程的研究成果，要通过发酵工程和酶工程来实现产业化。基因工程和细胞工程被看作生物工程的上游处理技术，将发酵工程和酶工程看作生物工程的下游处理技术。基因工程、细胞工程和发酵工程中所需要的酶，往往通过酶工程来获得。酶工程中酶的生产，一般要通过微生物发酵的方法来进行。 人类生产出所需的产品包括粮食、医药、食品、化工原料、能源、金属等各种产品。 （二）植物生物技术的含义 植物生物技术（Plant Biotechnology） 广义的植物生物技术指利用提高和改良农作物产量、品质的所有技术； 狭义的植物生物技术是指利用植物器官、组织、细胞和通过分子水平的操作，促进植物繁殖 、有用植物生产和植物品种遗传改良的技术。 植物生物技术包括： 植物组织培养（或细胞工程）Plant Tissue Culture 基因克隆与转基因植物生产 Gene Cloning and Genetically Modified Crops(G