《现代农推》PPT课件.ppt

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1、随着信息技术、生物技术、材料技术的发展，现代林业的技术内涵发生了飞跃式发展现代林业产生了许多新技术和新材料。例如，林木育种领域中开展了多倍体育种、细胞杂交、核质转移、传导技术、遗传预测等新技术；快速增殖优良遗传材料的组织培养技术；在林木生长发育理论与技术领域中开展了光照、温度、水分和土壤条件等生态因子、生长调节物微量元素对树木生长发育的调控技术；卫星遥感技术和计算机在森林资源监测、林火管理、病虫害防治等领域的应用；整地和森林抚育机械；森林的树种组成和树种间关系调控技术；林分密度控制（密度管理图）的编制与间伐技术等。,四、现代林业技术体系（一）概述,一、森林培育学,（1）造林学原理（森林生态学）

2、研究森林培育基础理论知识，以期指导森林营造和促进林分生长发育。,（2）应用（实用）造林学 介绍在无林地上造林和各种迹地更新和恢复，以及成林抚育管理。,森林培育学不仅是森林学一个重要分科，而且是一门实践性很强的应用学科。,2按性质分：,（3）主要树种造林学 讨论不同树种营造和抚育系列技术的特殊问题。森林生态系统、混交林等理论的发展促进了其发展,（1）把森林培育作为一个完整的过程来看待。以生态学位基础，研究造林更新、抚育间伐的理论和应用技术。,（2）以造林的初始阶段做研究对象。探讨这一时期栽培理论和技术。,1.按包含内容分为：,定义,（二）森林培育学发展,1.当今森林生态系统理论已成为现代森林培育

3、学的理论基础。(1)1936（英）A.G.Tensley“生态系统”学说：强调生物有机体不能脱离环境而生存，它们与周围环境形成一个完整生态系统。(2)1944（苏）B.H.CykayeB“生物地理群落”学说：指出它是生物群落（植物、动物、微生物群落）与生境（气候、土壤）总和。二者含义是一致的，肯定了森林培育目的的多样性的必要性，提出了怎样处理森林培育与利用的关系，最大限度地发挥其生产效能。,2.人工混交林理论的发展使现代森林培育学更加充实。,优势：增加产量，改良土壤，减少自然灾害，保持水土，预防森林火灾，美化环境等。,德国K.Gayer 首次提出营造针阔混交林主张。,基本理论：在于认识不同树种

4、种间关系的实质，加以合理的利用和调节。关键技术：合理搭配混交树种，选择适宜混交方法，确定适当的混交比例。形成生态位具有明显差异的多层次垂直结构。,4.研究重点由天然林经营为主向人工林培育转变。从70年代开始，发展集约化、定向培育的工业人工林，生产专业化并形成产业规 模。集中在：良种选育、最适轮伐期的确定、栽植密度、施肥、病虫害防治、材性等。尤其是推行无性系培育和经营技术，使育种周期缩短1/3。优良无性系品种出材率比一般品种提高20%。（巴西）桉树、（德）云杉、辐射松（新西兰），轮伐期缩短一半；生长量提高12倍（意大利）杨、柳生长量达50m3/hayear比传统生产方式提高四倍。,3.计算林木纯

5、生产量及预测造林效果模型理论等方面有新发展。如日本提出公式：P=F（-r）-Cr F叶量；单位叶量光合量；r呼吸量；C不进行光合作用部分的量；r不光合部分的呼吸量,（三）理论基础 主要涉及生物学和地学范畴，如植物学（树木学）、生理学、气象学、地质学、水文学、生态学、土壤学；造林需要良种，遗传学（育种学）也是基础；森林生态学是最重要的基础。,（四）技术体系,（一）传统森林培育学向现代森林培育学的过渡 1.传统森林培育学“大木头”林业。主要目标为人工林以及天然林的培育内容：种子经营、苗木培育、人工林营造、未成林及幼林抚育、天然林间伐、主伐更新等。2.现代森林培育学 生态优先、高效持续为主要特征。种

6、子经营：强调遗传改良，加强了集约经营；苗木培育：分工更细，引入新技术，加强了无性育苗和设施育苗，容器苗地位提高；人工林营造：按性质和功能分类，如商品林（大中径材林、纸浆林、纤维林），公益林（）；天然林经营：按功能分类，以环境为中心，强调重点功能和多种功能发挥；天保和退耕,（五）进展,（二）新时期林业的跨越式发展1.定义：是指相对落后并有后发优势的国家、地区或行业在赶超先进的过程中，为缩短时限而采用的超常规发展模式。林业跨越式发展实质是以可持续发展理论为指导，以重点工程建设为主要途径，以体制和科技创新为动力，加速由传统林业向现代林业的转变。2.途径（1）应用高新技术；（2）优势产业的崛起；（3）

7、影响全局的重大工 程的实施3.林业跨越式发展的内涵（1）在发展阶段上，实现由恢复和发展森林资源阶段向可持续发展阶段的跨越；（原始利用-木材利用-恢复发展-可持续）（2）在森林经营上，实现由单目标经营向多目标经营的跨越；（3）在林业结构上，实现由不合理向比较合理的跨越；（林地、林种、林龄、产业结构）（4）在增长方式上，实现由粗放经营向集约经营的跨越；（5）在科学技术上，实现由低度化技术向高度化技术的跨越。,（五）进展,4.林业跨越式发展的目标：通过严格保护、大力培育和合理利用森林资源，力争2010年，我国的森林覆被率19.4%，生态环境恶化趋势得到初步遏止，林业产业结构调整初见成效；2030年，

8、森林覆被率24%，生态环境明显改观，林业产业实力明显增强；2050年，森林覆被率26%以上，全面建成布局合理，功能齐备、管理高效的林业生态体系和规范有序、集约经营、富有活力的林业产业体系，从根本上改变我国生态环境面貌，实现山川秀美，使我国综合实力达到世界中等发达国家水平。5.三生态经营思想确立以生态建设为主的林业可持续发展道路：正确认识森林的作用与地位,三大效益的辩证关系.建立以森林植被为主体的国土生态安全体系：水土保持、荒漠化防治、生物多样性保护。建设山川秀美的生态文明社会：人与自然和谐相处、可持续发展。,（五）进展,（三）需处理好的问题1.森林多目标经营与定向培育 追求生产功能、生态功能、

9、综合目标，实现分类经营、定向培育2.森林培育的质量与数量关系 森林培育与提高森林质量，森林培育与森林面积，改群众造林为科学造林3.森林近自然培育与集约培育 集约化（良种化、机械化、工程化、人工生境调控）与自然化（封山育林、天然混交）协调 4.森林培育与其他工程的配合,（五）进展,二 林业生物工程（一）概述 50年代产生分子生物学，70年代提出生命科学的概念。生命科学从研究性质上分：生物科学、生命伦理、生物技术。生物技术是新兴技术中最引人注目的领域。生物技术应用于产业方面成为生物工程，应用于林业，成为林业生物工程。,生物技术就是利用生物有机体（微生物、动物和植物等）或其部分（细胞、组织和器官）生

10、产医药、化工、农产品和其它相关产品的过程。广义的生物技术基本可分为两大类：一类就是我们已经很熟悉的传统生物技术，例如发酵、生产酒精和奶酪等；另一类就是本世纪70年代发明的以遗传工程为中心的高新生物技术。近20年来，生物技术以其广阔的应用前景和商业潜力，引起各界的极大关注。植物生物技术的快速发展也给林业带来新的生机和希望。特别是近几年来，分子生物学技术和研究方法的更新和突破，使得林木育种研究工作呈现出勃勃生机。,林木组培和无性快速繁殖技术 对保存和开发利用林木育种成果具有特殊意义。几十年来，经过科学家们的不懈努力，如今一大批林木、花卉和观赏植物可以通过组培技术或无性繁殖技术，已实现了大规模工厂化

11、生产。这不仅解决了苗木供应问题，而且为长期保存和应用优质种源提供了重要手段，同时，还为林木基因工程、分子和发育机制的进一步探讨，找到了突破口。尤其是过去一直被认为是难点的针叶树种组培研究，如今也有了很大程度的突破，如组培生根、芽再生植株、体细胞胚诱导和成年树种的器官幼化等。,基因工程概述 基因工程是70年代发展起来的一个新科学领域。基因工程将天然或构建的外源基因导入细胞的基因中，从而打破了生物种间杂交障碍，扩大了物种杂交的范围，大大加快了变异的速度。80年代以来，随着基因分离、基因载体构建、植物遗传转化和外源基因在高等植物细胞中的表达等方面的深入研究，特别是利用真核基因启动于构建融合基因的工作

12、解决了外源基因在植物转化细胞中的表达问题，进一步加速了植物基因工程的进展。,林木基因工程的研究领域：涉及抗性（抗病、抗虫、抗除草剂）和耐性（盐碱、高温、干旱及冻害）以及改良品种性状方面。抗虫基因工程：1988年美国依阿华大学林学系首先利用从马铃薯中提取的蛋白抑制剂基因为目的基因，以根癌农杆菌Ti质粒为载体对杨树杂种元性系NC5339进行转化，获得卡那霉素植株。抗除草剂基因工程：1987年Fillatti首次将除草剂基因导入银白杨/大齿杨杂种无性系NC5339中，所得转基因植株已进入田间试验 抗病基因工程：目前所克隆的抗病基因主要分为两类，即抗病毒基因与抗真菌病基因。已克隆的抗病毒基因主要是RN

13、A病毒的外壳蛋白基因，如烟草花叶病毒、黄瓜花叶病毒等。引起林木病害的许多病毒基因尚未克隆出来，因而严重地限制了抗病基因的导入工作。林木木材品质改良基因工程：控制木质素含量的基因转移技术已获得成功。Boudet等（1995）和Whetten等（1995）克隆了控制木质素生物合成的具有代表性的酶的基因，使调节木材中木质素的含量和材质成为可能。,基因,基因克隆,基因转化,DNA重组技术,植物遗传转化技术,植物组织培养技术,致癌农杆菌介导的Ti质粒载体转化法,林木基因组图谱和群体多样性,遗传图谱（Genetic map）就是通过遗传重组所得的基因线性排列图。它包括将基因定位于某一特定染色体上，以及测定

14、基因在染色体上线性排列的顺序和距离。构建遗传图谱，一是需要适当的分离群体和家系，二是需要大量能揭示亲本多态性的遗传标记。遗传图谱的构建，是遗传学研究中一个很重要的领域。,用于林木遗传图谱构建的分子标记主要有限制性片段长度多态性（Restriction Fragment Length Polymorphism，简称RFLP）、随机扩增多态性（Random Amplified Po1ymorphic DNA，简称RAPD）、序列标记位点（Sequence Tag Site，简称STS）、扩增片断长度多态性（Amplified Fragment Length Polymorophism，简称RFLP

15、）、微卫星DNA（Mcrosatellite DNA）又称简单重复序列（Simple Sequence Repeat，简称SSR）以及原位杂交（Insite Bybridization）等。,细胞工程（1）原生质体培养 从1990年开始，相继对杨树、毛白杨、悬铃木、白花泡桐、桑树、小叶杨、美味猕猴桃等树种进行了原生质体培养并获得了再生植株，为体细胞杂交和外源基因的导入创造了良好的条件。（2）体细胞突变体的筛选 中国林科院（1993，1995）首次在林木中建立杨树悬浮细胞系，利用逐步加大培养基中的NaCl浓度的方法，获得了耐盐体细胞变异体植株，直至1997年经有盐无盐的4代培养，己形成群众杨、加

16、拿大杨12个无性系800多植株，这是林木细胞工程育种的一大突破，现已进入大田试验，并在进行DNA分子标记的检测。中国林科院（1980）早期进行了杨树14个树种的花粉植株的诱导，获得苗木900余株。,（3）胚胎发生及人工种子 我国培育成功的树木体细胞胚胎发生及小苗形成是中国科学院于1988年以华北云杉为试材研究成功的，将胚产生的愈伤组织诱导出的体细胞胚发育成小苗。黑龙江农大（1993）进行黑穗醋栗未受精胚珠培养，成功诱导体细胞胚状体和植株。四川农大王米力等（1996）用尾叶按种子下胚轴诱导体细胞胚胎发生，获得根苗齐全的胚状体再生植株。人工种子在木本植物中的研究目前处于初级阶段。（4）细胞次生代谢

17、物的提取 中国科学院昆明植物所（1993）进行了红豆杉细胞培养及紫杉醇的代谢调控的研究。华中理工大李家儒（1996）进行了豆杉单细胞克隆的建立研究。中国林科院（1997）从东北红豆杉的叶片诱导出愈伤组织，对愈伤组织培养、细胞克隆的培养以及细胞悬浮培养进行了研究并获得生长量高达0.49gFWgFW，“的细胞系，每升细胞培养物紫杉醇的产量可达0.25mg。这项研究为次生代谢物的利用和开发生物制品提供了新的机会。,（二）林业生物技术主要研究方向和重点 培育林木新品种，大幅度提高生长量 开发生物固氮和菌根技术 应用基因重组技术研究微生物杀虫剂和木质素降解酶 提高林木的各种抗性 加速各种优良品系繁殖和脱毒复壮，进入工厂化批量生产 研究由林业生产剩余物提供蛋白质饲料技术,