生物技术概论.ppt

生物技术被誉为21世纪高技术革命的核心内容，生物技术产业将是21世纪的支柱产业。许多国家都将生物技术确定为增长国力和经济实力的关键性技术之一。 我国早在1986年初制订的《高技术研究发展计划纲要》中就将生物技术列于航天技术、信息技术、激光技术、自动化技术、新能源技术和新材料技术等高技术的首位，并组织力量追踪攻关。 生物技术涉及的学科 生物技术需要的科学知识： 生物科学的次级学科 分子生物学、细胞生物学、微生物学、免疫学、生物化学、生物物理学、遗传学等 非生物科学 化学、数学、计算机科学、信息学等 现代化高精尖仪器 上述五项技术彼此不是各自独立的，而是互相联系、互相渗透的，其中基因工程技术是核心。 生物技术作为高新技术领域的重要组成成分，具有“六高”的基本特征： 高效益 高智力 高投入 高竞争 高风险 高势能 8.2 生物技术发展简史 生物技术包括传统生物技术和现代生物技术 现代生物技术是从传统生物技术发展而来的 公元前221年，我国人民就能制作豆腐、酱和醋，并一直沿用至今。 公元10世纪，我国就有了预防天花的活疫苗；到了明代，已经广泛种植痘苗预防天花。 16世纪，我国医生已经知道被疯狗咬伤可传播狂犬病。 20世纪20年代，工业生产中开始采用大规模的纯种培养技术发酵化工原料丙酮和丁醇。 1928年，弗莱明（A. Fleming）发现青霉素，抗生素的工业化。20世纪50年代，在青霉素大规模发酵生产的带动下，发酵工业和酶制剂工业大量涌现。 现代生物技术的发展 现代生物技术是以20世纪70年代DNA重组技术的建立为标志的。 1944年Avery等阐明了DNA是遗传信息的携带者。 1953年，Watson和Crick DNA 提出来DNA的双螺旋结构模型，阐明了DNA的半保留复制模式，开辟了分子生物学研究的新纪元。 1961年H.G. Khorana和M.W. Nirenberg破译了遗传密码，揭开了DNA编码的遗传信息传递给蛋白质的秘密。 1971年，Berg首先实现了DNA体外重组技术，标志着基因工程技术的开始。 生物技术对社会发展的影响 改善农业生产，解决食品短缺 提高生命质量，延长人类寿命 解决能源危机，治理环境污染 制造工业原料，生产贵金属 生物技术的安全及其对伦理、道德、法律的影响 改善农业生产，解决食品短缺 培育抗逆的作物优良品系 通过基因工程技术对生物进行基因转移，使生物体获得新的优良品性，称之为转基因技术（Genetically Modified Technology）。 通过转基因技术获得的生物体称为转基因生物（Genetically Modified Corn） 。 转基因植物已有种类：马铃薯、油菜、烟草、玉米、水稻、番茄、甜菜、棉花、大豆、苜蓿等。全世界的种植面积比例为：大豆46%，棉花20%，油菜11%，玉米7%。 转基因性能包括：抗除草剂、抗病毒、抗盐碱、抗旱、抗虫、抗病、作物品质改良等。 1996年全世界转基因植物种植为250万公顷，2005年已近1亿公顷。2010年全世界转基因植物的交易额将近280亿美元。 我国转基因植物种植面积在13个国家中居第四位，国产转基因抗虫棉在2001年就种植了60万公顷，可以减少农药使用量70%－80%。 现在我国已培育成功包括水稻、棉花、小麦、油菜、甘蔗、橡胶等50多种植物种类和120多个功能基因。 我国科学家最突出的成就是袁隆平院士等培育成功的杂交水稻。 我国培育的两系杂交水稻平均亩产达800 kg以上，累计推广面积已达1000万亩，创造产值10多亿元。 西方世界称，杂交稻是“东方魔稻”，不仅在很大程度上解决了中国人的吃饭问题，而且也被认为是解决世界性饥饿问题的法宝。国际上甚至把杂交水稻当作中国继四大发明之后的第五大发明，誉为“第二次绿色革命”。 植物种苗的工厂化生产 利用细胞工程技术对优良品质进行大量的快速无性繁殖，实现工业化生产，该项技术称为植物的微繁殖技术。 利用植物微繁殖技术可培育出不带病毒的脱毒苗。植物的根尖或茎尖分生细胞常常是不带毒的，取用这种细胞进行无菌培养繁殖，得到的小苗减少了病毒感染的可能性。 提高粮食品质 培育品质好、营养价值高的作物新品系 利用转基因技术培育的番茄可延缓成熟变软，避免运输中的破损。 菜豆储藏蛋白基因已转移至向日葵中，使向日葵种子带有菜豆储藏蛋白。现在还试图将该基因转移到水稻中，培育含高蛋白的水稻新品系。 生物固氮，减少化肥使用量 使用化肥，如尿素、硫酸铵作为氮肥的主要来源，危害：土地板结和肥力下降，环境污染。 生物固氮是将有固氮能力的细菌的固氮基因转移到作物根际周围的微生物体内，进行生物固氮。我国已成功构建了12株水稻根际粪产碱菌的耐