生物技術(shù)與農(nóng)業(yè)全解課件

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(yùn)用。認(rèn)識(shí)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)性能的動(dòng)物新品系、動(dòng)物快速繁殖、生物反應(yīng)器等領(lǐng)域的應(yīng)用。*27.1 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(shì)利用自花授粉植物利用雄性不育系，生產(chǎn)雜交種子，增加產(chǎn)量和改善品質(zhì)。 *31、三系育種體系：不育系雄蕊不育，無(wú)法傳粉，雌蕊可育；保持系其作用是給不育系授粉，雜交后代仍保持雄性不育；恢復(fù)系給不育系授粉后其后代是可育，并能夠形成雜種優(yōu)勢(shì)，提高產(chǎn)量。4雜交制種(三系法)(雄性)不育系雜交種子恢復(fù)系保持系不育系*52、產(chǎn)生可遺傳的不育性狀的方法：主要方法：遠(yuǎn)緣

2、雜交核置換。還有：基因工程技術(shù)、輻射誘變、原生質(zhì)體融合、反義技術(shù)等。實(shí)例如1972年育成的紅蓮型不育系就是利用海南紅芒野生稻與蓮塘早遠(yuǎn)緣雜交育成的。中國(guó)水稻所利用巴斯馬提品種進(jìn)行胚根組織培養(yǎng)，然后將愈傷組織進(jìn)行輻射，從而選育出巴斯馬提雄性不育系。實(shí)例19841988年間凌定厚以IR24、IR36、IR54等9個(gè)品種，通過(guò)種子、幼穗離體培養(yǎng)，篩選到不育突變體48個(gè)。匈牙利國(guó)家自然科學(xué)院Menczel等(1982)以鏈霉素抗性基因作標(biāo)記在煙草品種間進(jìn)行原生質(zhì)體融合，實(shí)現(xiàn)了細(xì)胞質(zhì)雄性不育基因的轉(zhuǎn)移*8植物基因工程方法創(chuàng)造不育系：實(shí)例1：油菜和煙草上的應(yīng)用芽孢桿菌-RNA酶(bamase)基因降解高等

3、植物細(xì)胞的RNA，破壞細(xì)胞芽孢桿菌- bastar基因抑制bamase酶的活性，能保護(hù)植物細(xì)胞TA29啟動(dòng)子：只在花粉中打開(kāi)TA29啟動(dòng)子與bamase基因連接構(gòu)建成的重組子TA29啟動(dòng)子和bastar基因構(gòu)成的重組子*9將TA29啟動(dòng)子控制下的bastar基因轉(zhuǎn)入含有bamase基因的油菜或煙草中，使之恢復(fù)將TA29啟動(dòng)子控制下的bamase基因轉(zhuǎn)入油菜或煙草，使之雄性不育。反義技術(shù)根據(jù)植物生殖必需基因序列，設(shè)計(jì)反義DNA，轉(zhuǎn)基因后產(chǎn)生反義RNA鏈。與生殖必需基因mRNA結(jié)合，阻止翻譯，造成雄性不育。目前國(guó)內(nèi)外已在擬南芥、玉米、油菜等植物上創(chuàng)造出相應(yīng)的不育系*10*117.1.2植物抗逆性研

4、究 不利的環(huán)境條件導(dǎo)致植物消亡。許多品系遺傳變異以適應(yīng)惡劣條件的影響，表現(xiàn)出一種抗逆性如抗寒、抗凍、抗鹽、抗蟲(chóng)害、抗病毒、抗真菌等。自然條件，植物自發(fā)遺傳變異以達(dá)到抗逆性的過(guò)程，漫長(zhǎng)且效率較低；逆性環(huán)境，特別是病蟲(chóng)害造成農(nóng)業(yè)大面積的減產(chǎn)。*127.1.2.1 培育抗除草劑作物 農(nóng)田化學(xué)除草已成為全球現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要組成部分,全世界除草劑的總用量、施用面積及費(fèi)用均已超過(guò)殺蟲(chóng)劑與殺菌劑。隨著大量除草劑的出現(xiàn),新品種選育和開(kāi)發(fā)難度極大。因此,利用基因工程培育植物的抗除草劑品種越來(lái)越受到國(guó)內(nèi)外科學(xué)家的關(guān)注,它不僅可擴(kuò)大現(xiàn)有除草劑的應(yīng)用范圍,選用高效率、低毒、低殘留、殺草譜廣、低成本的除草劑轉(zhuǎn)基因作物

5、,也可減少環(huán)境污染,降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本。*13 抗EPSP抑制劑基因 草甘膦(glyphosate)是一種廣譜除草劑,它具有無(wú)毒、易分解，無(wú)殘留和不污染環(huán)境等特點(diǎn)，目前已從細(xì)菌中分離出一個(gè)突變株，它含有抗草甘膦的EPSP合成酶突變基因。把抗草甘膦基因引入植物，可使這種基因工程作物獲得抗草甘膦的能力。此時(shí)若用草甘膦除草，則可選擇性地除掉雜草，而這種作物因不受損害而生長(zhǎng)。*15 轉(zhuǎn)抗EPSP抑制劑基因的棉白楊對(duì)草甘膦具有耐受性*167.1.2.2 培育抗病蟲(chóng)作物 化學(xué)革命給人類(lèi)帶來(lái)了農(nóng)藥，農(nóng)藥對(duì)人類(lèi)的發(fā)展確實(shí)起了重要的作用，但同時(shí)也帶來(lái)了不少嚴(yán)重的問(wèn)題，如農(nóng)藥的殘留在食物鏈的各個(gè)層次富積，危害環(huán)境及

6、人類(lèi)。同時(shí)殺蟲(chóng)劑的大量使用，使大量天敵和益蟲(chóng)也蒙受毒害，生物的多樣性降低。農(nóng)藥的長(zhǎng)期使用，使昆蟲(chóng)及病原體產(chǎn)生抗性，使殺蟲(chóng)劑的應(yīng)用越來(lái)越形成惡性循環(huán)。 *17抗病蟲(chóng)轉(zhuǎn)基因作物的益處：是一種無(wú)環(huán)境污染的防治策略，可顯著減輕農(nóng)業(yè)對(duì)化學(xué)農(nóng)藥的依賴，有助于可持續(xù)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的建立。農(nóng)藥具有時(shí)間上的連續(xù)性和空間上的整體性?？剐曰虻膩?lái)源廣闊，不受不同生物個(gè)體間生殖隔閡的限制，可以在整個(gè)生物體中挑選、組合目的基因。育種周期短，治蟲(chóng)成本低。*18 轉(zhuǎn)Bt毒蛋白基因作物 蘇云金桿菌（Bacillus thuringiensis， Bt）是一種來(lái)源于土壤的微生物，具有高度的殺蟲(chóng)活性，被作為生物農(nóng)藥商品化應(yīng)用。Bt之所

7、以能殺蟲(chóng)，是因?yàn)槠溲挎咝纬蛇^(guò)程中可產(chǎn)生一種殺蟲(chóng)結(jié)晶蛋白（ICP）。這種毒蛋白對(duì)鱗翅目昆蟲(chóng)有特異的毒性作用。它在昆蟲(chóng)消化道內(nèi)的堿性條件下，裂解成為活性多肽并造成昆蟲(chóng)消化道損傷，最終可使昆蟲(chóng)死亡，而對(duì)其他生物則無(wú)害。*19棉花害蟲(chóng)棉鈴蟲(chóng)是主要害蟲(chóng)棉蚜蟲(chóng)盲蝽蟓*20 豇豆胰蛋白酶抑制劑 豇豆胰蛋白酶抑制因子(cowpea trypsin inhibitor，CpT1) 一個(gè)大約由80個(gè)氨基酸組成的小肽，屬于Bowman-Birk 類(lèi)型的絲氨酸蛋白酶抑制劑。它的作用位點(diǎn)是酶的催化中心。這一位點(diǎn)的突變可能性甚小。因此可能減少害蟲(chóng)通過(guò)突變而產(chǎn)生對(duì)CpTl的耐受性，而且CpTl 抗昆蟲(chóng)譜廣，能抗鱗翅目、鞘翅

8、目害蟲(chóng)等，幾乎對(duì)所有的害蟲(chóng)有效，而對(duì)人畜無(wú)害。因此，CpTl比蘇云金桿菌更有應(yīng)用價(jià)值。 *21 轉(zhuǎn)Bt 基因的玉米受害蟲(chóng)和穗腐病的危害較輕 *22 轉(zhuǎn)Bt基因的抗蟲(chóng)油菜*23轉(zhuǎn)Bt基因的抗蟲(chóng)棉與馬鈴薯*247.1.2.3 培育抗重金屬鎘的作物 鎘對(duì)植物的污染會(huì)影響固氮過(guò)程，降低植物體水分和養(yǎng)分的運(yùn)輸能力，最終抑制植物細(xì)胞的光合作用。用哺乳動(dòng)物基因組編碼的金屬硫蛋白(metollothionein) 基因轉(zhuǎn)化植物，可使受體植株獲得抗重金屬鎘的能力。加拿大科學(xué)家將中國(guó)倉(cāng)鼠金屬硫蛋白基因插入CaMV衍生的載體中，然后用這種重組子感染野生油菜葉片，受感染的葉片能高水平產(chǎn)生金屬硫蛋白，并能產(chǎn)生對(duì)鎘的抗性

9、。 *257.1.2.4 培育抗病毒作物 植物病毒是造成農(nóng)作物減產(chǎn)的主要原因之一。利用基因工程技術(shù)將抗病毒基因轉(zhuǎn)移到植物中，是一種比較理想的抗病毒方法。 抗病毒基因工程通常采用的策略是：病毒外殼蛋白基因或其功能蛋白基因、病毒亞基因組序列、衛(wèi)星DNA、缺失干擾型序列的遺傳轉(zhuǎn)化；反義RNA技術(shù)等。 *26 煙草花葉病毒 TMV外殼蛋白基因引入到煙草細(xì)胞中，轉(zhuǎn)化植株的細(xì)胞中可以產(chǎn)生這種外殼蛋白，并對(duì)TMV感染表現(xiàn)出一定的抗性。 將TMV編碼的一種蛋白質(zhì)(分子質(zhì)量54kDa)的DNA序列導(dǎo)入植株時(shí)，可對(duì)高濃度的TMV產(chǎn)生抗性。為了賦予植株以病毒抗性，此特殊的DNA序列要比迄今利用的外殼蛋白基因更有效。

10、 *27美國(guó)科學(xué)家利用Ti質(zhì)粒作為載體，成功地將苜?；ㄈ~病毒AMV 外殼蛋白基因轉(zhuǎn)移到煙草細(xì)胞內(nèi)。外殼蛋白基因在CaMV35s啟動(dòng)子的控制下，在轉(zhuǎn)化植株中所產(chǎn)生的外殼蛋白具有抗病毒的效果。 含有黃瓜花葉病毒CMV的衛(wèi)星RNA拷貝的轉(zhuǎn)化植物在受到CMV感染時(shí)產(chǎn)生大量的衛(wèi)星RNA。植物細(xì)胞內(nèi)過(guò)量的衛(wèi)星RNA可以抑制病毒RNA的復(fù)制，還可能顯著減輕病狀的發(fā)展。 轉(zhuǎn)病毒核蛋白基因的番茄和未轉(zhuǎn)基因的番茄不但對(duì)CMV的抗性明顯不同，而且植株的生長(zhǎng)和果實(shí)的品質(zhì)的差異顯著。*29 經(jīng)煙草花葉病毒感染后的南瓜的重量和品質(zhì)在轉(zhuǎn)基因和未轉(zhuǎn)基因植株之間的差異 。 番木瓜是一種富含維生素C和A的美味熱帶水果，然而由于P

11、RSV病毒的侵染和傳播，番木瓜樹(shù)果園遭受了毀滅性的打擊。 運(yùn)用基因槍介導(dǎo)的轉(zhuǎn)化方法，科學(xué)家將PRSV病毒的外殼蛋白轉(zhuǎn)入到番木瓜樹(shù)中。轉(zhuǎn)基因的番木瓜樹(shù)顯示出對(duì)PRSV病毒很強(qiáng)的抗性。*327.1.2.5 培育適應(yīng)極端氣候條件的新品種將大豆中分離出來(lái)的熱休克蛋白基因轉(zhuǎn)入煙草中，當(dāng)把這種煙草放在 42條件下時(shí)，大豆的熱休克蛋白基因就在煙草中表達(dá)，并起保護(hù)的作用。 將魚(yú)的抗寒基因?qū)敕?，獲得首例抗寒轉(zhuǎn)基因番茄，株高2m以上，秋季延長(zhǎng)采收期1個(gè)月。*33日本北海道農(nóng)業(yè)研究所研究員佐藤裕郎從小麥中提取出合成抗寒相關(guān)果聚糖酶的基因，然后植入水稻的染色體，獲得了抗寒水稻新品種。研究人員將這種轉(zhuǎn)基因水稻和現(xiàn)有

12、水稻品種在12低溫環(huán)境下放置一段時(shí)間后，轉(zhuǎn)基因水稻只減產(chǎn)30，而一般水稻要減產(chǎn)70 。7.1.3 轉(zhuǎn)基因作物品質(zhì)改良 目前對(duì)水稻谷蛋白、菜豆貯存蛋白、小麥貯存蛋白、巴西豆種子蛋白和玉米醇溶蛋白基因的研究較為深入。利用這些基因進(jìn)行轉(zhuǎn)化會(huì)使受體植株的蛋白質(zhì)含量得到提高。特別是巴西豆種子蛋白富含必需氨基酸甲硫氨酸，而大多數(shù)麥類(lèi)種子蛋白則缺乏此種氨基酸。美國(guó)科學(xué)家已成功地將玉米醇溶蛋白基因?qū)胂蛉湛募?xì)胞內(nèi)，在轉(zhuǎn)化植株內(nèi)得到部分表達(dá)。耐貯藏番茄：反義技術(shù)抑制乙烯合成酶、多聚半乳糖醛酸酶的活性，降低番茄在成熟過(guò)程中乙烯的形成量，因而延遲了果實(shí)的變軟，大大提高番茄保藏期。瑞士科學(xué)家培育出的一種富含-胡蘿卜

13、素的水稻新品種“黃金水稻”，可望結(jié)束發(fā)展中國(guó)家人民維生素A攝入量不足的狀況。7.1.4.1植物次級(jí)代謝產(chǎn)物的生產(chǎn) 早在1939年,人們已能從特定植物體中分離一些細(xì)胞，這些離體細(xì)胞能在人造環(huán)境中生存并合成人類(lèi)有用的次生代謝產(chǎn)物，如生物堿、黃酮類(lèi)化合物等。近年來(lái)，利用植物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)以及各種植物細(xì)胞固定化技術(shù)，就可以像固定化微生物那樣，在預(yù)先設(shè)計(jì)的生物反應(yīng)器中高效地、源源不斷地生產(chǎn)出具有商業(yè)價(jià)值的次生代謝產(chǎn)物。 7.1.4 植物細(xì)胞工程的應(yīng)用 植物次級(jí)代謝產(chǎn)品的市場(chǎng)潛能 產(chǎn)品成分用途銷(xiāo)售額/億美元長(zhǎng)春花堿治療白血病1820(美國(guó))阿嗎靈循環(huán)系統(tǒng)障礙藥525(全世界)奎寧治療瘧疾510(美國(guó))致熱素

14、殺蟲(chóng)劑20(全世界)毛地黃心臟病藥2055(美國(guó))快速無(wú)性繁殖 7.1.4.2 植物細(xì)胞培養(yǎng)及遺傳操作 *40花藥、花粉、胚的培養(yǎng)（一） 單倍體育種技術(shù)易于產(chǎn)生純系品種，便于優(yōu)良性狀的表達(dá)，利于篩選從而大大縮短育種時(shí)間。花藥和花粉組織培養(yǎng)技術(shù)是一條非常有效的獲取單倍體的途徑，該技術(shù)在大麥、黑麥、燕麥、水稻、番茄等作物的改良上起到了重要的作用。我國(guó)利用辣椒游離小孢子細(xì)胞團(tuán)培養(yǎng)方法，創(chuàng)造了新型的辣椒聚合雜交育種技術(shù)，初步解決了辣椒育種中早熟與大果、早熟與早衰、抗病與優(yōu)質(zhì)的矛盾，該技術(shù)屬國(guó)際性難題的突破，已引起國(guó)際種苗公司的關(guān)注?；ㄋ幓ńz頂端膨大呈囊狀的部分*42花藥、花粉、胚的培養(yǎng)（二）科學(xué)家還通

15、過(guò)花藥培養(yǎng)創(chuàng)造新的種質(zhì)資源用于育種工作。如我國(guó)育成的單209水稻具有抗稻瘟病和抗白葉枯病的特性，同時(shí)在單209水稻群體中還發(fā)現(xiàn)了矮稈突變型，這些都是優(yōu)良的親本類(lèi)型。 植物胚培養(yǎng)在克服雜種胚敗育、解決種子長(zhǎng)時(shí)間休眠、提高后代抗性改良品質(zhì)、測(cè)定種子生活力以及進(jìn)行胚胎發(fā)育相關(guān)基因研究等方面都具有重要的意義。同時(shí)，花藥、花粉、胚、原生質(zhì)體的培養(yǎng)也是進(jìn)行轉(zhuǎn)基因等遺傳操作的重要基礎(chǔ)。原生質(zhì)體的融合（一） 細(xì)胞融合能夠在細(xì)胞水平實(shí)現(xiàn)遺傳物質(zhì)的轉(zhuǎn)移和重組，打破種屬的界限 。這方面典型的技術(shù)是原生質(zhì)體融合技術(shù)創(chuàng)造體細(xì)胞雜種以實(shí)現(xiàn)作物改良。 *44細(xì)胞遺傳操作 外源基因向植物轉(zhuǎn)移并能獲得性狀表達(dá)，其中常用和關(guān)鍵的

16、技術(shù)是植物細(xì)胞培養(yǎng)和組織培養(yǎng)植物再生體系的建立。這樣一方面突破傳統(tǒng)雜交中種屬的界限；同時(shí)使基因轉(zhuǎn)移工作在組織或細(xì)胞水平上進(jìn)行而易于操作，并且能快速繁殖以利于性狀表達(dá)和篩選。*45種質(zhì)保存（一） 種質(zhì)資源是進(jìn)行研究和生產(chǎn)的基本材料，因此種質(zhì)資源的保存是一項(xiàng)非常重要的工作。常規(guī)的種質(zhì)資源保存具有多方面的局限性，而細(xì)胞培養(yǎng)保存則具有非常大的優(yōu)勢(shì)，能極大地節(jié)約空間，而且不受環(huán)境條件的限制。一般是根據(jù)細(xì)胞的特點(diǎn)，人工創(chuàng)造條件使其生長(zhǎng)代謝活動(dòng)盡量降低，處于休眠狀態(tài)，以抑制增殖和減少變異。 生物農(nóng)藥是“可用來(lái)防治病、蟲(chóng)、草等有害生物的生物體本身或源于生物，并可作為農(nóng)藥的各種生理活性物質(zhì)”。 7.1.5 生物

17、農(nóng)藥及生物控制生物農(nóng)藥可分為生物體農(nóng)藥和生物化學(xué)農(nóng)藥。生物體農(nóng)藥是指用來(lái)防除治病、蟲(chóng)、草等有害生物的商品活體生物，生物化學(xué)農(nóng)藥則是指從生物體中分離出的具有一定化學(xué)結(jié)構(gòu)，對(duì)有害生物有控制作用的生物活性物質(zhì)。生物農(nóng)藥本身具有的對(duì)人畜毒性小，只殺害蟲(chóng)，與環(huán)境相容性好以及病蟲(chóng)害相對(duì)不易產(chǎn)生抗性等優(yōu)點(diǎn)，因此生物農(nóng)藥正日益成為農(nóng)藥產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新趨勢(shì)。 *487.1.5.1 蘇云金芽孢桿菌（Bacillus thuringiensis Berliner，Bt） Bt是當(dāng)前國(guó)內(nèi)外研究最多，應(yīng)用最廣泛的殺蟲(chóng)細(xì)菌。目前正朝著大噸位、多品種的方向發(fā)展。在蘇云金桿菌幾十年的開(kāi)發(fā)利用過(guò)程中，人們?cè)谏锛夹g(shù)育種、發(fā)酵工藝改

18、進(jìn)、新劑型研制、新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)等方面取得了不同程度的進(jìn)展。 7.1.5.2 白僵菌（Beauveria bassiana） 白僵菌是用于防治多種鱗翅目害蟲(chóng)的真菌制劑，目前已進(jìn)入工業(yè)化生產(chǎn)和較大規(guī)模應(yīng)用的蟲(chóng)生真菌有球孢白僵菌、卵孢白僵菌、金龜子綠僵菌等。 棉鈴蟲(chóng)被白僵菌寄生*507.1.5.3 昆蟲(chóng)病毒 昆蟲(chóng)病毒殺蟲(chóng)劑也是生物防治的重要手段之一，這類(lèi)殺蟲(chóng)劑具有特異性強(qiáng)、毒力高、穩(wěn)定性能好、安全無(wú)害等優(yōu)點(diǎn)。進(jìn)入20世紀(jì)80年代以后，這類(lèi)殺蟲(chóng)劑的研究主要集中在昆蟲(chóng)病毒復(fù)合劑的研制、病毒的活體增殖、病毒的提取、基因工程病毒殺蟲(chóng)劑的研究及昆蟲(chóng)病毒培養(yǎng)等領(lǐng)域，并都取得了顯著的成就。 *51昆蟲(chóng)病毒殺蟲(chóng)劑的特點(diǎn)

19、： 特異性強(qiáng)、毒力高、穩(wěn)定性能好、安全無(wú)害等。研究領(lǐng)域 病毒的活體增殖、提取、昆蟲(chóng)病毒復(fù)合劑、基因工程病毒殺蟲(chóng)劑等。已進(jìn)入大田試驗(yàn)的昆蟲(chóng)病毒約有50余種，多為桿狀病毒，目前研究較多，應(yīng)用較廣的是核型多角體病毒、顆粒體病毒和質(zhì)型多角體病毒。7.2 生物技術(shù)與養(yǎng)殖業(yè)農(nóng)業(yè)動(dòng)物為人類(lèi)提供肉、蛋、奶，以及毛皮、絹絲等產(chǎn)品，滿足人類(lèi)對(duì)動(dòng)物蛋白的營(yíng)養(yǎng)需要或其他生活需要。養(yǎng)殖業(yè)包括畜牧、水產(chǎn)和其他有關(guān)副業(yè)，涉及的動(dòng)物門(mén)類(lèi)有貝類(lèi)、昆蟲(chóng)、魚(yú)類(lèi)、兩棲類(lèi)、爬行類(lèi)和哺乳類(lèi)?，F(xiàn)代生物技術(shù)的迅速發(fā)展將為養(yǎng)殖業(yè)的革命提供有效的技術(shù)手段。7.2.1.1 動(dòng)物轉(zhuǎn)基因技術(shù)將外源基因?qū)雱?dòng)物的基因組并獲得表達(dá)，由此產(chǎn)生的動(dòng)物稱為轉(zhuǎn)基

20、因動(dòng)物（transgenic animal）。轉(zhuǎn)基因技術(shù)利用基因重組，打破動(dòng)物的種間隔離，實(shí)現(xiàn)動(dòng)物種間遺傳物質(zhì)的交換，為動(dòng)物性狀的改良或新性狀的獲得提供了新方法。7.2.1 動(dòng)物分子育種技術(shù)*54 動(dòng)物轉(zhuǎn)基因技術(shù)的基本原理動(dòng)物轉(zhuǎn)基因需要目的基因、合適的載體和受體細(xì)胞。動(dòng)物轉(zhuǎn)基因的步驟：外源基因的獲得與鑒定；外源基因?qū)胧芫?；轉(zhuǎn)基因受精卵胚胎發(fā)育；檢測(cè)新基因的遺傳性表達(dá)能力。*55 導(dǎo)入外源基因的方法 顯微注射法 原核期胚胎的顯微注射病毒載體法 反轉(zhuǎn)錄病毒載體感染脂質(zhì)體介導(dǎo)法 脂質(zhì)體人工膜包裹DNA 精子介導(dǎo)法 成熟精子攜帶外源DNA入卵 胚胎干細(xì)胞法 全能性干細(xì)胞攜帶外源基 因?qū)肱咛?原始

21、生殖細(xì)胞法 PGC攜帶外源基因?qū)肱咛?*56顯微注射*57 轉(zhuǎn)基因技術(shù)在動(dòng)物生產(chǎn)上的應(yīng)用 促進(jìn)動(dòng)物生長(zhǎng)，提高產(chǎn)量；改良品質(zhì)性狀，提高產(chǎn)品品質(zhì)；增強(qiáng)動(dòng)物抗病能力和抵抗不良環(huán)境能力，提高生產(chǎn)效益；研制動(dòng)物生物反應(yīng)器。 轉(zhuǎn)基因魚(yú)2006年珠江水產(chǎn)研究所科研人員成功地將紅色熒光蛋白基因轉(zhuǎn)入唐魚(yú)，使唐魚(yú)的身體由原來(lái)的暗綠色變成紅色，具有很好的觀賞性。*59 轉(zhuǎn)基因家禽生產(chǎn)轉(zhuǎn)基因雞的方法可分為蛋產(chǎn)出前的操作和產(chǎn)出后的操作兩種類(lèi)型。 雞作為生物反應(yīng)器具有突出的優(yōu)點(diǎn)：產(chǎn)物易收集，且不易污染；雞蛋成分簡(jiǎn)單，產(chǎn)物易分離；雞飼養(yǎng)成本低，世代間隔短。用雞蛋生產(chǎn)珍貴的藥物外源蛋白， 是轉(zhuǎn)基因雞生產(chǎn)的一個(gè)十分誘人的領(lǐng)域

22、。*60 轉(zhuǎn)基因家畜哺乳動(dòng)物體外受精和胚胎移植技術(shù)為轉(zhuǎn)基因家畜的成功提供了有效的技術(shù)手段。轉(zhuǎn)基因家畜除了與其他轉(zhuǎn)基因農(nóng)業(yè)動(dòng)物一樣瞄準(zhǔn)抗病性和生產(chǎn)性能以外，還因其與人的生物學(xué)相似性，在器官移植、藥物生產(chǎn)和特殊疾病模型等方面顯示出特殊的價(jià)值。轉(zhuǎn)基因豬、牛、馬、羊、兔等家畜正逐步走出實(shí)驗(yàn)室進(jìn)入實(shí)用階段。*612000年3月出生的轉(zhuǎn)基因牛，能產(chǎn)生殺滅引起乳腺炎病原菌的溶葡萄球菌酶。7.2.1.2 分子標(biāo)記技術(shù)與動(dòng)物育種目前常用的分子標(biāo)記已有十多種：限制性片段長(zhǎng)度多態(tài)性(RFLP)、DNA指紋 (DFR)、PCR、隨機(jī)擴(kuò)增多態(tài)性DNA（RAPD)、隨機(jī)擴(kuò)增微衛(wèi)星多態(tài)性（RAMP)、特異性擴(kuò)增多態(tài)性(SA

23、P)、微衛(wèi)星DNA (microsatellite repeats) 標(biāo)記、小衛(wèi)星DNA (minisatellite DNA) 標(biāo)記、擴(kuò)增片段長(zhǎng)度多態(tài)性(AFLP)、單鏈構(gòu)型多態(tài)性 (SSCP)、線粒體DNA的限制性片段長(zhǎng)度多態(tài)性(mtDNA RFLP)、差異顯示 (differential display) 法等。 *62 分子標(biāo)記方法可用于：構(gòu)建分子遺傳圖譜和基因定位。基因的監(jiān)測(cè)、分離和克隆親緣關(guān)系的分析DNA標(biāo)記輔助選種性別診斷與控制突變分析*637.2.2動(dòng)物繁殖新技術(shù)人工授精及精液的冷凍保存 胚胎移植 胚胎的冷凍保存 體外胚胎生產(chǎn) 胚胎分割 性別控制技術(shù) 發(fā)情、排卵及分娩控制 *6

24、47.2.3 生物技術(shù)在動(dòng)物飼料工業(yè)上的應(yīng)用DNA重組生長(zhǎng)激素的研究與應(yīng)用發(fā)酵工程技術(shù)的研究與應(yīng)用寡肽、寡糖添加劑的研究與應(yīng)用天然植物提取物的研究開(kāi)發(fā) 有機(jī)微量元素添加劑的研究與應(yīng)用 營(yíng)養(yǎng)重分配劑的研究與應(yīng)用7.2.4畜禽基因工程疫苗基因工程可以生產(chǎn)無(wú)致病性的、穩(wěn)定的細(xì)菌疫苗或病毒疫苗，同時(shí)還能生產(chǎn)與自然型病原相區(qū)分的疫苗，它提供了一個(gè)研制疫苗的更加合理的途徑，將大大有助于畜禽傳染病的診斷和預(yù)防。*66目前主要的基因工程苗基因工程亞單位苗 基因工程活載體苗 合成肽苗基因缺失疫苗 基因疫苗 *677.2.5 動(dòng)物生物反應(yīng)器 轉(zhuǎn)基因動(dòng)物可以像天然原料加工廠，只要投入飼料，就可以得到人類(lèi)所需要的藥用

25、蛋白。 7.2.5.1 乳腺生物反應(yīng)器 乳腺生物反應(yīng)器成功的關(guān)鍵是轉(zhuǎn)基因動(dòng)物乳腺能特異性表達(dá)外源蛋白質(zhì)基因。組織特異性表達(dá)載體是否有效，包括外源基因在乳腺特異性表達(dá)，表達(dá)的蛋白質(zhì)具有生物活性和表達(dá)的水平起決定性作用。 *70用于生產(chǎn)治療肺氣腫藥物的轉(zhuǎn)基因羊7.2.5.2 其他生物反應(yīng)器 轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的血液生產(chǎn)人的血紅蛋白可以解決血液來(lái)源問(wèn)題；轉(zhuǎn)基因雞的蛋用來(lái)生產(chǎn)重組的免疫球蛋白。 7.2.6核移植技術(shù)及其在養(yǎng)殖業(yè)中的應(yīng)用克隆具有巨大經(jīng)濟(jì)價(jià)值的轉(zhuǎn)基因動(dòng)物 快速擴(kuò)大優(yōu)良種畜 挽救瀕危動(dòng)物 7.2.7胚胎干細(xì)胞技術(shù)及其在養(yǎng)殖業(yè)中的應(yīng)用生產(chǎn)轉(zhuǎn)基因的動(dòng)物 生產(chǎn)克隆動(dòng)物 研究細(xì)胞分化 發(fā)育的基因調(diào)控研究 復(fù)

26、習(xí)思考題1.現(xiàn)代植物生物技術(shù)與傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)技術(shù)相比有何突出優(yōu)越性？試舉例說(shuō)明。2.基因工程抗蟲(chóng)棉已大面積應(yīng)用于生產(chǎn)， 同時(shí)也造成食棉昆蟲(chóng)的耐食性，如何看待這個(gè)問(wèn)題？并提出解決問(wèn)題的途徑。3.簡(jiǎn)述開(kāi)展水稻基因組計(jì)劃的意義。4.簡(jiǎn)述生物農(nóng)藥的意義并列出幾種常用的生物農(nóng)藥。5.動(dòng)物轉(zhuǎn)基因常用的外源基因?qū)敕椒ㄓ心男扛饔泻蝺?yōu)缺點(diǎn)？6.動(dòng)物胚胎工程的主要技術(shù)包括哪些方面？7.生物技術(shù)在動(dòng)物飼料工業(yè)上有哪些應(yīng)用？8.畜禽基因工程疫苗有哪些類(lèi)型？9.何謂動(dòng)物生物反應(yīng)器？其應(yīng)用前景如何？10.核移植技術(shù)將來(lái)在動(dòng)物生產(chǎn)上的應(yīng)用上有哪些主要方面？11.干細(xì)胞技術(shù)在動(dòng)物生產(chǎn)上有何應(yīng)用前景？主要參考文獻(xiàn)韓毅冰. 2002.哺乳動(dòng)物異種間體細(xì)胞核移植技術(shù)進(jìn)展.自然科學(xué)進(jìn)展. 12(4): 344349劉巧泉等.2004.轉(zhuǎn)基因水稻胚乳中表達(dá)鐵結(jié)合蛋白提高稻米鐵含量.遺傳學(xué)報(bào).31 (5):294299陸維忠等.2003.植物細(xì)胞工程與分子育種技術(shù)研究. 北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)出版社羅明朗. 1998.生物技術(shù)與飼料資源開(kāi)發(fā).糧食與飼料工業(yè). 3(3):2226湯家銘等. 2002.體細(xì)胞介導(dǎo)制備轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的新途徑.中國(guó)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物學(xué)報(bào). 10(3):