7-生物技术与农业上课讲义.ppt

7 生物技术与农业;学习目的;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。不同作物的不育材料，具体的不育特征可能差别很大。;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??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;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;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Librty Link System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)基因是一个有效的抗虫基因，然而，在某些情况下由于CpTI在转基?因植物中表达水平较低，影响了转基因植物的抗虫性。 中国科学院朱祯、李向辉研究室通过转CpTI烟草（表达量占可溶性蛋白的0.5%以上）表明，CpTI能抗烟草夜蛾、玉米螟、粘草烟草方蛾、汉马夜蛾等，其抗虫效果比P1-Ⅱ（马铃薯蛋白酶抑制剂）好。 ;7.1.2.3 抗真菌作物 嗜球果伞素A和B是德国Anke和Steglich教授于1977年首次从嗜球果伞培养液中分离得到的。嗜球果伞是一种生长在松树球果上一种较小的可食用蘑菇。嗜球果伞素具有很强的抗植物病原真菌活性，属于一类新型的抗真菌抗生素。嗜球果伞素和小奥德蘑素能显著抑制大多数需氧腐生植物病原菌，很弱的杀虫活性，没有抗细菌活性。它们的作用方式是选择性地抑制线粒体的呼吸作用。;7.1.2.4 抗重金属镉的作物 镉对植物的危害表现在其破坏叶绿素，从而降低光合作用，还能使花粉败育，影响植物生长、发育和繁殖。用含镉0.04mg/