植物生物技术-绪论课件.pptx
,植物生物技术-绪论,绪论,植物组织培养,植物基因工程,分子标记及辅助选择育种,第六章 单倍体细胞培养,第一章 植物离体遗传操作技术第 二章 胚器官培养第三章 愈伤组织的诱导及调控第 四章 体细胞无性系变异第五章 植物原生质体培养与体细胞杂交第八章 植物基因克隆原理与技术第 九章 植物转化载体的构建第十章 植物遗传转化技术和方法第 十一章 转基因育种及安全评价第十四章 植物遗传标记与分子标记图谱构建 第十六章 分子标记辅助选择育种,第十五章 植物基因组研究,本课程教学内容,绪 论,本章主要内容一、植物生产中的几次重要革命 二、植物生物技术的产生和发展 三、植物生物技术的种类及应用四、植物生物技术与传统农业技术的关系,本章教学目的与要求,掌握植物生物技术的概念系统了解植物生物技术核心技术及其在农业生 产中的应用,绪论,一、植物生产的几次重要革命,1、第一次绿色革命：20 世纪 50-60 年代以高秆改变为矮秆为 标志的优质、高产“墨西哥小麦”的矮秆 化和矮秆水稻良种的全面推广、使全世界粮食产量跃上了一个新的台阶。,为什么矮杆可以大幅度提高产量？,绪论,2、第二次绿色革命-杂种优势利用：,70 年代初，我国杂交水稻的培育成功，并大面积应用于生产，使水稻单产增长 20-30，创造了农业奇迹,绪论,杂交小麦的研究始于上世纪 50 年代。1951 年日本首次导入异源细胞质获得普通小,许多国家育成多种CMS 与光温敏不育系筛选出了多个化学杀雄剂,选育出一些强优势,用,麦雄性麦雄性不育系不育 系组组合。合。中期期种系列，推广应应用,油菜杂种优势利用研究始于上世纪 60 年代我国已育成秦油系列、华杂系列等多个杂种品种系列，推广 目前以 CMS 为主波里马细胞质不育系陕 2 A我国处于国际领先地位。,绪论棉花杂种优势利用研究利用人工去雄配制杂种(中棉 29,鲁棉 15,南抗 3)主 要利用 GMS(中棉 39,南农早),3、新的农业革命-生物技术的应用（基因革命时代）,20 世纪 80 年代初转基因(Bt 等)的应用与推广。新基因的分离分子标记辅助选择育种,绪论,二植物生物技术的产生和发展,绪论,动物生物技术,克隆羊：从一个细胞到一头羊,绪论,克隆羊-多利,绪论,多利羊风暴,英国爱丁堡罗斯林研究所,伊恩威尔穆特小组：,Nature（385：810 813）文 章发表，在全世界引起巨大轰动。,绪论,克隆牛日本1998 7 5,绪论,1997.3.2美国华盛顿邮报,奥勒冈州 沃尔小组：成功克隆两只恒河猴,(1996.8 出生),1997.3.5台湾吴明杰小组 5 只克隆猪克隆猪,世界第一匹克隆马诞生2003.8意大利皮肤细胞,绪论,1997.3.4（美）克林顿总统宣布：禁止联邦政府资助人体克隆实验。1997.3.5（意）卫生部长在众议院宣布：禁止人体和动物克隆。1997.3.11世界卫生组织（WHO）宣布：禁止人体克隆试验。1997.3.11欧盟委员会宣布：反对人体克隆试验。中国卫生部宣布：禁止人体克隆试验。,绪论,1.生物技术的定义,生物技术(biotechnology)，也称生物工程(bioengineering)，是指以现代生命科 学为基础，结合先进的工程技术手段和其他基础科学的科学原理,按照预先的 设计改造生物体或加工生物原料,为人类生产出所需要的产品或达到某种目的 的一系列技术。先进的工程技术：基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程和蛋白质工 程等新技术改造生物体：获得优良的动植物品种为人类生产所需的产品：食品、医药、能源、原料等,绪论,2.生物技术的产生,古罗马的嫁接技术,绪论,-以 DNA 重组技术的建立为标志,1944 年：avery 等：DNA 是遗传物质的携带者1952 年：watson 和 crick：DNA 双螺旋结构模型1953-1955：watson 和 crick：中心法则1961-1966：遗传密码的破译1972 年：berg：DNA 体外重组（基因工程开始）,绪论,Avery O.T.，1944,DNA 是遗传物质被证实（肺炎双球菌转化实验）,Griffi生，1928,绪论,分子遗传学的诞生,DNA 双螺旋模型和半保留半不连续复制机制,Watson&Crick，1953,绪论,Crick&Watson,1953-55,“中心法则”的提出和遗传密码的破译,Nireberg 等，1961-69 全部破译,绪论,3.生物技术的发展,3.1 发展的进程和规模1983 年：转基因植物（烟草和马铃薯）问世,1986 年：转基因植物（抗虫和除草剂植物）大田试验 1993 年：转基因番茄进入市场1996 年：转基因植物迅速扩大,到 2020 年中国将投入 260 亿用于转基因研究(水稻、小麦、棉 花、大豆和玉米)的研究和应用推广。,绪论,3.2世界转基因作物发展的趋势,绪论,2011 年全球商业转基因作物分布,美国种植面积：6900 万公顷品种：玉米、大豆、棉花、油菜、甜菜、苜蓿、木瓜、南瓜巴西种植面积：3000 万公顷品种：玉米、大豆、棉花,阿根廷种植面积：2300 万公顷品种：玉米、大豆、棉花 印度种植面积：1060 万公顷品种：棉花加拿大种植面积：1040 万公顷品种：玉米、大豆、油菜、甜菜中国种植面积：390 万公顷品种：棉花、木瓜、白杨树、西红柿、甜椒,绪论,转基因水稻繁殖,绪论,3.3植物生物技术发展趋势：,抗虫、抗病和抗除草剂植物新品种。,改良品质，增加营养。,非生物抗性(抗旱，抗冻、抗涝、抗盐碱等)。,绪论,盐碱地,绪论,泥石流,绪论,工业污染,绪论,地震引起的,农田受灾,2008 年 5 月,2010 年 1 月,2010 年 2 月,中国汶川8.0 级 海地7.3 级智利8.8 级别,绪论,三 植物生物技术的种类及应用,绪论,植物组织培养技术,细胞工程技术基因工程技术分子标记辅助选择育种,现代植物生物技术包括：,绪论,3.1植物组织培养,植物组织培养：在无菌和人为控制外因条件下，培养、研究 植物组织器官，甚至进而从中分化、发育出整体植株的技术有时被称为植物细胞工程(Plant Cell Engineering)，但 两个概念有着微小区别植物细胞工程:以细胞为基本单位，在体外条件下进行培 养、繁殖，或人为地使细胞某些生物学特性按人们的意愿生 产某种物质的过程。,绪论,从一个器官或组织到一个植株,B,C,D,E,F,A,烟草组织培养,绪论,单细胞培养：可以从植物中取一枚细胞，进行培养，产生 细胞群体，分化成个体。,绪论,花粉（药）培养：从一个配子到一个（单倍体）植株,绪论,细胞工程的应用-原生质体融合,马铃茄,绪论,（1）快速繁殖和规模化生产（2）培养无病毒植株（3）培育转基因植物（4）突变体筛选（5）制成人工种子（6）育种应用,植物组织培养的应用,绪论,DNA 为遗传信息的携带者。,DNA 的双螺旋模型和半保留半不连续复制机制。,中心法则和操纵子模型。,3.2植物基因工程,理论上的三大发现：,DNA 体外切割与连接技术。,基因工程载体的使用。,DNA 分析技术：电泳、测序、杂交技术。,技术上的三大发明：,绪论,用人工的方法，从不同生物中提取外源基因及载体 DNA，经过体外切割、拼接和重组，然后采取某种方法，把重组后的 带有外源基因的载体 DNA 引入植物细胞，并使其在植物细胞内 进行复制和表达，以达到预期改变受体植物细胞遗传特性的目 的。它的核心是重组 DNA 技术。也称：遗传工程，基因操作，基 因克隆，分子克隆,基因工程的定义：,绪论,绪论,、使基因在动物、植物，微生物不同生物系统中传递。、快速、定向的获取人类所需要的生物新类型。大豆的高蛋白（40%）基因 禾本科作物鱼类抗冻蛋白基因 水稻,基因工程的生产应用：,绪论,3.3分子标记技术与育种,基本技术的发展,绪论,绪论分子标记技术在育种中的应用优异种质的鉴定确定育种亲本间的亲缘关系转移目标基因筛选重组基因型判定品种的真假,绪论植物生物技术在农业上的应用：创造新材料培育新品种开发功能食品快速繁殖稀有材料材料的指纹分析新基因挖掘、定位、辅助育种等,3.4生物技术的应用实例-快速繁殖,从天价兰花到“白菜价”兰花（快繁）,蓝色妖姬,绪论,稀有、进口花卉的快繁,蝴蝶兰,绪论,生物技术的应用实例-转基因技术,抗虫棉（转 Bt 基因）,非抗虫棉,绪论,黄金稻（转胡萝卜素）,耐储番茄（抑制乙烯释放）,绪论,通过转基因技术实现不同生物体间基因的流动,转入鱼抗冻蛋白基因的番茄,转入萤火虫 荧光素酶基 因的烟草,转入荧光蛋白基因的转基因蚕茧,绪论,将来什么将端上我们的餐桌,传统农业技术在农业生产中仍将发挥主导作用，不可用生物技 术全面替代生物技术与传统技术结合可以加速研究进程生物技术可以大幅度提高农产品的附加值生物技术产品的出现使大批农业公司被生物技术公司替代，使 农业经营领域发生变革,四、植物生物技术与传统农业技术的关系,绪论,本章小结及思考题,植物生物技术的概念植物生物技术的核心技术及其在农业生产中的应用,绪论,参考资料,、教科书植物生物技术（第二版），张献龙主编，科学出版社，2012、参考书,植物细胞组织培养，刘庆昌主编，中国农业大学出版社，2003 作物 DNA 标记辅助育种，方宣钧主编，科学出版社，2001植物基因工程原理与技术，王关林主编，科学出版社,3、中文参考杂志,农业生物技术学报科学通报中国科学 C植物学报遗传学报作物学报中国农业科学,4、英文参考杂志,Trends in Biotechnology Trends in Plant Science Transgenic Research,Plant CellPlant cell,Tissue and Organ Culture Plant ScienceIn vitro Cellular&Developmental Biology TAG,Plant Breeding Euphytica,兰花,
