植物生物技术_精品文档.ppt

1、 园艺植物生物技术 1.了解基本原理和方法2.掌握基本技术和应用、组织培养的过程何为生物技术？生物技术：生物技术：biotechnology（生物工程）是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。一 动物生物技术克隆羊：从一个细胞到一头羊克隆羊：从一个细胞到一头羊多利和它的孩子以及“父亲”莫特沃尔小组沃尔小组 恒河猴恒河猴 克隆牛克隆牛 日本日本 1998 7 5 克隆羊-多利1997.3.4（美）克林顿总统宣布：禁止联邦政府资助人体克隆（美）克林顿总统宣布：禁止联邦政府资助

2、人体克隆实验。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。（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（世界卫生组织（WHO）宣布：禁止人体克隆试验。）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。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。中国卫生部宣布：禁止人体克隆试验。动物细胞融合技术动动物物细细胞胞的的融融合合还还常常常常用用到到灭灭活活的的病病毒毒作作为为诱诱导导剂剂，很很多多不不同同种种类类的的动动物物细细胞胞之之间间或或动动物物与与人人的的细细胞胞之之间间都都能

3、能进进行行融融合合，形形成成杂杂种种细细胞胞，例例如如人人鼠鼠、人人兔兔、人人鸡鸡，人人蛙蛙，鼠鼠鸡鸡、鼠鼠兔兔、鼠鼠猴猴等等的的细细胞都能进行融合。胞都能进行融合。二 植物生物技术植物生物技术：是指对植物品质和性状进行改造的生物技术，包括植物组织培养技术、人工种子、细胞工程、基因工程等多种生物技术，主要是指植物基因工程技术和与之相关的植物组织培养技术、分子标记育种技术等。从一个细胞到一个植株从一个配子到一个植株（单倍体）烟草烟草花粉离体培养花粉离体培养ABC从一个器官或组织到一个植株从一个器官或组织到一个植株BCDEFA烟草组织培养原生质体培养原原生生质质体体：植物细胞通过质壁分离后,可以和

4、细胞壁分开的那部分细胞物质.或是去掉植物细胞壁的细胞。原原生生质质体体培培养养：原生质体分离纯化后,须在适当的培养基上应用适当的培养方法,才能再生细胞壁,并启动细胞持续分裂,直至形成细胞团、长成愈伤组织或胚状体、分化和发育成苗,最终再生完整植株。三 植物生物技术的应用21世纪是信息时代,是知识经济时代。以六大高新技术为标志：电子信息、生生物物技技术术、新材料、新能源、海洋技术、航空航天技术。生物技术生物技术-现代生命科学的革命现代生命科学的革命-未来经济发展的新动力未来经济发展的新动力 第一次技术革命 工业革命 解放人的双手 第二次技术革命 信息技术 扩展人的大脑 第三次技术革命 生物技术 改

5、造生命本身改造生命本身农业革命-绿色革命第一次绿色革命：20世纪50-60年代以高杆改变矮杆为标志，另外辅助于农药和农业机械，使“墨西哥小麦”的矮杆化和矮杆水稻良种的全面推广，从而解决了19个发展中国家粮食自给问题。主要的内容：大规模地推广矮秆、半矮秆、抗倒伏、产量高、适应性广的优良小麦及水稻品种，并同时改进灌溉、施肥等相关技术。绿色革命带来的影响墨西哥：1940年仍需进口一半以上自用粮食的国家，在1964年已有余裕输出五十万吨的小麦。印度：1966年引进由墨西哥来的小麦种子。次年，印度国内收成了一千七百万吨的小麦。由于过去最好也只有年产一千两百万吨。菲菲律律宾宾：1963年年成成立立了了国国

6、际际稻稻米米研研究究机机构构，该该机机构构发发展展出出的的稻稻米米品品种种被被喻喻为为是是神神迹迹米米（Miracle Rice）。十十年年间间平平均均提提高高了了东东南南亚亚国国家家每每公公顷顷稻稻米米的的平平均均产产量量至至少少2.5倍倍以以上上，栽栽种种神神迹迹米米的的面面积积也也增增加了加了2000倍。倍。存在的问题：作物单一化 世界粮食组织的一份报告很能说明问题：1992年，在绿色革命4O年到来时，新品种作物已经覆盖了全世界12的麦地和稻田。当今，美国13的大草原只种植一种小麦。农业专家说，在曾经种植过3万种作物的地区，不久将有34的面积只种植10种稻谷。玛雅文明衰亡的原因之一：就是

7、单一品种玉米的栽培而导致的玉米叶蜱和玉米花叶病毒爆发的结果。存在的问题：大规模灌溉和施肥对水质的影响农药越用越多，但单位产量却越来越少存在的问题：大量施用化学肥料、农药存在的问题：大量施用化学肥料、农药主要农作物待改善的问题：玉米：玉米螟小麦：小麦锈病水稻：维生素A含量低葡萄柚：在寒冷气候不适合生长植物杂交诱变育种植物基因工程解决途径：植物杂交高蛋白花生“桂花红95”桂花红166、桂花红35、桂花红95:高钙、高蛋白保健食用花生,营养堪比牛奶。特点：含钙量高，每公斤含钙达700毫克，是传统花生含钙量的2倍以上，蛋白质含量高达32%，营养堪称“植物牛奶”。由于是远缘杂交，杂交胚的胚乳发育不正常或

8、是胚与胚乳之间生理上的不协调而使杂种胚早期败育。通过胚拯救(embryorescue)技术可在胚败育之前将其取出培养，避免远缘杂种胚早衰，使大量远缘杂交胚继续发育成正常种子，尽快进入选育程序。胚拯救(embryorescue)技术生命的基础和核心非生命的基础和核心辐射育种诱变育种 浙江农科院的浙江农科院的6060CoCo射线种植房射线种植房四川农科院的钴圃全貌四川农科院的钴圃全貌 常见园林植物辐射诱变适宜剂量表常见园林植物辐射诱变适宜剂量表植物种植物种类类 辐射材料辐射材料 射线射线种类种类 剂量（剂量（kradkrad）植物种类植物种类 辐射材料辐射材料 射线种射线种类类 剂量（剂量（kra

9、dkrad）菊花菊花 嫩茎嫩茎 XX0.80.8 0.90.9秋海棠秋海棠 叶叶 XX2 2 3 3菊花菊花 发根插条发根插条 1 1 3 3毛叶秋海棠毛叶秋海棠 插叶不定芽插叶不定芽 1010菊花菊花 发根插条发根插条 快中快中子子0.30.3 0.50.5落地生根落地生根 叶叶 XX2 2菊花菊花 组培芽点组培芽点 1 1 3 3落地生根落地生根 幼苗幼苗 XX，1.51.5 2 2非洲菊非洲菊 幼株幼株 XX1 1 6 6阿美尼亚麝香阿美尼亚麝香兰兰 叶片叶片 XX1 1 1.51.5大丽菊大丽菊 新收获块根新收获块根 XX2 2 3 3阿美尼亚麝香阿美尼亚麝香兰兰 鳞茎鳞茎 XX3 3

10、 5 5波斯菊波斯菊 发根插条发根插条 1 1 2 2花叶兰花叶兰 种子种子 XX0.30.3 0.40.4绣线菊绣线菊 干种子干种子 2 2美人蕉（美人蕉（2x2x）根茎根茎 2 2蔷薇属蔷薇属 一年生植株一年生植株 XX8 8 9 9美人蕉（美人蕉（3x3x）根茎根茎 2.72.7利用卫星搭载植物种子在太空中宇宙射线的辐射下，生物遗传物质有人类意想不到的各种变异。如辣椒果实变得特大的太空辣椒。通过卫星搭载进行植物种质创新还在菠菜、黄瓜等植物上开展了试验。宇航（太空）育种我国从我国从我国从我国从1987198719871987年发射的返回式卫星首次搭载了青年发射的返回式卫星首次搭载了青年发射

11、的返回式卫星首次搭载了青年发射的返回式卫星首次搭载了青椒、小麦、水稻等一批种子，开始了我国太空育种椒、小麦、水稻等一批种子，开始了我国太空育种椒、小麦、水稻等一批种子，开始了我国太空育种椒、小麦、水稻等一批种子，开始了我国太空育种的尝试。的尝试。的尝试。的尝试。至今，我国利用返回式卫星已先后至今，我国利用返回式卫星已先后至今，我国利用返回式卫星已先后至今，我国利用返回式卫星已先后8 8 8 8次进行了次进行了次进行了次进行了70707070多种植物多种植物多种植物多种植物400400400400多个品种的太空育种试验，育成了一系多个品种的太空育种试验，育成了一系多个品种的太空育种试验，育成了一

12、系多个品种的太空育种试验，育成了一系列高产、优质、多抗的水稻、小麦、番茄、青椒、列高产、优质、多抗的水稻、小麦、番茄、青椒、列高产、优质、多抗的水稻、小麦、番茄、青椒、列高产、优质、多抗的水稻、小麦、番茄、青椒、芝麻等作物新品种、新品系，其中不少属于具有突芝麻等作物新品种、新品系，其中不少属于具有突芝麻等作物新品种、新品系，其中不少属于具有突芝麻等作物新品种、新品系，其中不少属于具有突破性影响的优良突变。破性影响的优良突变。破性影响的优良突变。破性影响的优良突变。太空育种太空育种神奇的太空南瓜神奇的太空南瓜太空育种成果太空水果樱桃番茄太空水果番茄系列棉铃虫侵害的棉花 植物基因工程植物基因工程B

13、T基基 因因：即即 是是 苏苏 云云 金金 芽芽 胞胞 杆杆 菌菌 基基 因因(Bacillus thuringiensis，简简称称Bt)。苏苏云云金金芽芽胞胞杆杆菌菌可可以以分分泌泌一一种种毒毒蛋蛋白白(伴伴孢孢晶晶体体蛋蛋白白)，对对鳞鳞翅翅目目（比比如如小小菜菜蛾）和鞘翅目昆虫有很强的杀伤作用。蛾）和鞘翅目昆虫有很强的杀伤作用。转抗虫基因的抗虫棉实验组实验组对照组对照组转BT基因的水稻抗癌抗衰老的紫色西红柿“满地尽是黄金米”维维生生素素A的的前前体体-胡胡萝萝卜卜素素只只在在南南瓜瓜、胡胡萝萝卜卜等等黄黄色色和和橙橙色色蔬蔬菜中存在菜中存在。抗冻的草莓会有鱼腥味么？利利用用在在海海鲽鲽

14、等等北北冰冰洋洋冷冷水水性性鱼鱼类类体体内内发发现现的的“抗抗冻冻结结基基因因”来来培培植植具具有有抗抗冻冻特特性性的的草草莓莓。将将这这种种抗抗冻冻基基因因注注入入草草莓莓、西西红红柿柿、土土豆豆等等果果蔬蔬中中，就就能能让让它它们们经经得得住住严严寒寒恶劣天气的折磨恶劣天气的折磨。抗乙肝番茄通过“基因手术”使蔬菜水果成为“天然药物”耐贮藏河套蜜瓜新品系人工染色后的产物 抑制负责产生红色素的酶应用基因重组技术自然界中的蓝色花朵具有将翠雀花素与糖等结合起来的色素，它与名为“黄酮”的化合物一起可以形成结晶构造，从而呈现出深蓝色。通过揭露如何抑制植物基因，澳大利亚两名科研人员彼得沃特豪斯博士和王明

15、波博士使蓝玫瑰的培植成为可能，他们因此荣膺“澳大利亚总理科学奖”。水稻转基因AEDCBF转基因水稻繁殖-海南省 世界转基因作物发展的趋势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)。植物生物技术与农业革命 植物组织培养技术 人工种子技术 细胞工程技术 基因工程技术现代植物生物技术包括：植物组织培养定义植物组织培养定义：在人工操作下把离体植物器官（根、茎、叶、花、果）、植物组织（表皮、胚、胚乳、形成层、愈伤组织）、植物的细胞（游离的体细胞、大小孢子）和植物的原生质体在无菌的条件下培养，使它们继续生长、发育成完整植株的所有培养技

16、术的 总 称，也 称 之 为 离 体 培 养（In vitro culture）或试管培养。单单倍倍体体育育种种：快速纯化个体，缩短育种年限，提高育种效率等作用。远远缘缘杂杂交交：克服杂交不亲和性，用于植物的远缘杂交；体细胞杂交；胚珠培养。体细胞变异的应用：体细胞变异的应用：果树苗木等。单细胞突变体的筛选：单细胞突变体的筛选：抗性育种植物组织培养在农业生产中的应用植物组织培养在农业生产中的应用 育种上的应用：育种上的应用：快速繁育：快速繁育：兰花、香蕉、甘蔗、咖啡等。获获得得脱脱毒毒植植株株，提提高高种种性性：病毒可通过维管束传递，茎尖细胞分裂很旺，几乎没有病毒，如土豆。人工种子：人工种子：不受气候影响，苜蓿、芹菜、胡萝卜等。种子繁育与生产：种子繁育与生产：喜树的喜树碱（抗癌），人参皂苷，香料植物的香油精。植物产品的工厂化生产：植物产品的工厂化生产：种质资源的保存：对于难于产生种子，种子不易保存，或珍稀的植物。番薯的块根保存很难，可以取其茎尖进行组织培养，进行保存。DNA为遗传信息的携带者。DNA的双螺旋模型和半保留不不连续复制机制。中心法则和操纵子模型。5.2 5.2 植物基因工程植