《生物技術(shù)與農(nóng)業(yè)》ppt課件

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1、7生物技術(shù)與農(nóng)業(yè)學(xué)習(xí)目的了解現(xiàn)代生物技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的廣泛運用。認識生物技術(shù)在培育高產(chǎn)、抗病、抗逆植物新品系以及在培育優(yōu)良生產(chǎn)性能動物新品系、動物快速繁殖、生物反應(yīng)器等領(lǐng)域的應(yīng)用。7.1生物技術(shù)與種植業(yè)7.1.1植物雄性不育及雜種優(yōu)勢利用在19世紀中葉，人們就對植物雄性不育現(xiàn)象進行了報道。目前已在43個科、162多個屬的610多種植物中發(fā)現(xiàn)了這種現(xiàn)象，其中的主要作物有馬鈴薯、番茄、亞麻、洋蔥、棉、高粱、玉米、煙草、胡蘿卜、甜菜、小麥、水稻、大麥、谷子、油菜、大豆、甘薯、大白菜、小黑麥等。植物雄性不育的主要特征是花粉發(fā)育不良或功能不正常。但其雌蕊發(fā)育正常，能接受正?；ǚ鄱芫Y(jié)實。不同作物

2、的不育材料，具體的不育特征可能差別很大。不育雌性不育（無實踐意義）雄性不育(三型說)質(zhì)遺傳型質(zhì)核互作遺傳型(應(yīng)用價值最大)核遺傳型二型說對于自花受粉的植物利用雄性不育可以培育不育系，利用不育系生產(chǎn)雜交種子，為農(nóng)作物增加產(chǎn)量和改善品質(zhì)提供優(yōu)良種源。雄性不育從基因控制水平來分，可分為細胞質(zhì)雄性不育（CMS）和核雄性不育（GMS）。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用:不育系——雄蕊花藥不育，無法實現(xiàn)傳粉受精作用，雌蕊可育；保持系——作用是給不育系受粉，雜交后代仍保持雄性不育；恢復(fù)系——該品系含恢復(fù)基因，給不育系受粉后其后代是可育的，并能形成雜種優(yōu)勢，提高作物品質(zhì)。我國雜交優(yōu)勢的利用1.水稻三系雜種優(yōu)勢利用197

3、3年實現(xiàn)水稻三系配套、并成功的應(yīng)用于大田生產(chǎn)。1981年，獲得國家第一個特等發(fā)明獎，以第一個農(nóng)業(yè)技術(shù)專利轉(zhuǎn)讓美國。1991年，全國雜交稻種植面積為26083.5萬畝，增產(chǎn)效果明顯(50-75kg/畝)。1997年，全國雜交稻種植面積為25987.5萬畝，約占水稻種植面積的62.84%，總產(chǎn)12236.34萬噸，單產(chǎn)468.67公斤/畝，比全國水稻平均產(chǎn)量增11.17%。雜交稻制種156.9萬畝，制種平均產(chǎn)量為181.33公斤/畝。油菜三系雜種優(yōu)勢的利用：目前我國油菜雜種優(yōu)勢的利用居世界首位。1972年，傅廷棟等發(fā)現(xiàn)“波里馬”油菜細胞質(zhì)雄性不育；1976年，湖南農(nóng)科院首先實現(xiàn)“波里馬”雄性

4、不育的三系配套。1980年，李殿榮等發(fā)現(xiàn)“陜2A”油菜細胞質(zhì)雄性不育；1983年實現(xiàn)“陜2A”油菜雄性不育的三系配套；油菜雜交種：秦油2號（李殿榮，1986）、華雜2號（華中農(nóng)大，1992）、川油12號（四川省農(nóng)科院，1992）、蜀雜1號（潘濤等，1989）、油研5號（貴州省油料作物研究所，1992）等細胞質(zhì)雄性不育系雜種審定、登記和推廣應(yīng)用。1992年，我國雜種油菜種植面積已近1.33×106hm2，約占油菜總面積的20％。中國工程院院士、“玻里馬”細胞質(zhì)雄性不育發(fā)現(xiàn)者傅廷棟先生7.1.2植物抗逆性研究傳統(tǒng)抗逆性植物的培育方法——在一定逆性環(huán)境選擇壓力下，采用隨機篩選或通過誘變、組織培

5、養(yǎng)、原生質(zhì)體融合、體細胞雜交等方法定向篩選；現(xiàn)代抗逆性植物的培育方法——基因工程技術(shù)。7.1.2.1抗除草劑作物膦絲菌素（PPT）——非選擇性除草劑，植物谷氨酰胺合成酶（GS）的抑制劑。抑制GS酶活性將導(dǎo)致植物體內(nèi)氨的迅速積累，并最終引起其死亡。草甘膦——由赫斯特公司開發(fā)生產(chǎn)，化學(xué)名稱4-[羥基（甲基）膦?；鵠-DL-高丙氨酸，屬膦酸類除草劑，是谷氨酰胺合成抑制劑，非選擇性（滅生性）觸殺型除草劑。作為除草劑獲得登記使用是1984年。是世界大噸位農(nóng)藥品種，也是世界第二大轉(zhuǎn)基因作物耐受除草劑。毒性低，較為安全，在土壤中易于降解，對作物安全，不易飄移，除草譜廣，活性高，用量少，環(huán)境壓力小，殺草

6、迅速，能快速殺死100種以上的禾本科和闊葉雜草，可用水做基劑，使用安全方便。草銨膦是一個優(yōu)秀的滅生性除草劑，非常適合做抗性基因，赫斯特公司積極發(fā)展轉(zhuǎn)基因作物，以草銨膦為目標，進行抗性基因轉(zhuǎn)移、選育抗性作物品種，目前，已經(jīng)成功將草銨膦的抗性基因?qū)肓怂尽⑿←?、玉米、甜菜、煙草、大豆、棉花、馬鈴薯、番茄、油菜、甘蔗等20多種作物中，已經(jīng)成功商業(yè)化種植的耐草銨膦作物系列LibrtyLinkSystem幾乎包括了所有主要作物，有大豆、玉米、油菜、甜菜、馬鈴薯、棉花與水稻，這些轉(zhuǎn)基因作物在以美國為主的廣大北美地區(qū)普遍種植，而且近年來正在亞洲、澳洲、歐洲部分國家及地區(qū)推廣種植起來。7.1.2.2抗

7、昆蟲作物蘇云金芽孢桿菌為革蘭氏陽性土壤桿菌，它在芽孢形成過程中產(chǎn)生稱為δ-內(nèi)毒素的殺蟲伴胞晶體蛋白，這些蛋白具有很高的殺蟲活性。在過去的幾十年了，已確定數(shù)十種蘇云金芽孢桿菌菌系及130多種它們編碼的殺蟲晶體蛋白，近幾年克隆Bt基因已轉(zhuǎn)入植物，并在植物體內(nèi)高效表達。人們在研究中發(fā)現(xiàn)，在芽孢形成前的營養(yǎng)生長階段，可分泌和產(chǎn)生另一種非δ-內(nèi)毒素的殺蟲營養(yǎng)蛋白，即Vip蛋白，被稱之為第二代殺蟲蛋白。豇豆胰蛋白酶抑制劑(CpTI)基因是一個有