基因工程与农业

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2021/9/24,*,*,基因工程与农业,高二8班调查小组,2021/9/24,1,重组DNA技术是指将一种生物体（供体）的基因与载体在体外进行拼接重组，然后转入另一种生物体内（受体），使之按照人们的意愿稳定遗传并表达出新产物或新性状的DNA体外操作程序，也成为分子克隆技术。基因工程即指重组DNA技术的产业化设计与应用，包括上游技术和下游技术两部分。上游技术是指基因重组、克隆和表达的设计与构建（即重组DNA技术）。下游技术则涉及到基因工程菌或细胞的大规模培养以及基因产物的分离纯化过程。意义：,2021/9/24,2,1、打破物种界限 转基因技术可以克服常规育种中出现的生殖隔离、不亲和性等障碍，实现超无缘育种。2、打破产业界限 目前已经成功地将干扰素、胰岛素、多肽抗体、人血清蛋白等基因转移到植物中进行生产；正在研制通过转基因植物生产麻疹、疟疾、乙肝疫苗。3、打破资源界限 由于人口剧增和天然资源极度消耗，人类的生存发展受到严重威胁，常规技术结合转基因技术可以缓解21世纪资源上的供需矛盾。,2021/9/24,3,一、问题的提出,在这个人口基数大、人口日益增长的社会，食物成为人类面临的严峻问题之一。农业基因工程是解决问题的有效方法之一。它是近二十年发展起来的一门新学科。我们做该课题只是想进一步的了解这门学科，让这些科普知识进入寻常百姓家。,二、研究过程,该课题的研究过程是按照研究性学习的专门过程来进行的：,(1)确定课题,(2)组员分工,(3)收集资料分析,(4)结题,每一个过程我们都认真完成，只是时间有些不得当,2021/9/24,4,三、相关资料分析,“基因工程是通过特定的目的基因的定向转移实现的。其遗传变异频率比自发突变高出102-104倍，选择效率高。植物基因工程技术已经广泛的应用于作物品质改良，抗病性、抗虫性、抗病毒性、抗除草性、杂种优势的利用等方面。”,以上内容摘自李志翔植物转基因育种概述,这次课题我们找到的资料并不是很多，大部分是专家的论文。虽然资料不多，但涉及很多方面：“美国转基因工程对我国的启示”、“基因基本内容的概述”、“我国基因工程技术发展和前景”等。在这些资料中都可以得到对该技术的相关启示。,2021/9/24,5,四、研究后的相关启示,1、通过这次研究活动，我们知道中国除了经济迅猛发展之外，相关科学技术也在不断发展,2、相关的基因工程的科普知识不仅知识分子明晓，普通人士也应该多多少少的知道，让这些只是平凡化，让更多的人为它作出贡献。,3、转基因工程有十分大的好处，但如果不合理的运用，也会带来意想不到的坏处。所以人们应该合理的运用。,4、这次的研究活动不仅让我们了解到了许多关于转基因的知识，也让我们学到了团结互助、坚持不懈的精神，无论是在学习上还是在生活上。希望这次研究有好的结果。,2021/9/24,6,基因工程与农牧业、食品工业,运用基因工程技术，不但可以培养优质、高产、抗性好的农作物及畜、禽新品种，还可以培养出具有特殊用途的动、植物。,1.转基因鱼,生长快、耐不良环境、肉质好的转基因鱼（中国）。,2.转基因牛,乳汁中含有人生长激素的转基因牛（阿根廷）。,3.转黄瓜抗青枯病基因的甜椒,4.转鱼抗寒基因的番茄,2021/9/24,7,5.转黄瓜抗青枯病基因的马铃薯,6.不会引起过敏的转基因大豆,7.超级动物,导入贮藏蛋白基因的超级羊和超级小鼠,8.特殊动物,导入人基因具特殊用途的猪和小鼠,2021/9/24,8,基因工程的应用,基因工程自1973年诞生后，由于基因工程技术具有可以直接控制基因，将基因从一个物种转移至另一个物种，创造出新的物种或新的品种的显著特点。也就是说，可按照人们的主观愿望，创造出自然界中原先并不存在的新的生物类型，使人类从单纯地认识生物和利用生物的传统模式跳跃到随心所欲改造生物和创造生物的新时代。经过近30年的发展历程，取得了惊人的成绩，特别是近10年来，基因工程的发展更是突飞猛进。基因转移、基因扩增多技术的应用，不仅使生命科学的研究发生了前所未有的变化，而且在实际应用领域中，为农牧业、食品工业、医药卫生、环境保护等方面开拓了广阔的发展前景。下面对这些方面作一下简要的介绍：,2021/9/24,9,用于生产基因工程药品,例如：干扰素是病毒侵入细胞后产生的一种糖蛋白。由于干扰素几乎能抵抗所有病毒引起的感染，因此，它是一种抗病毒的特效药。此外，干扰素对治疗乳腺癌、淋巴癌、骨髓癌等各种癌症、艾滋病、某些白血病也有一定的疗效。,早期，芬兰科学家卡里,坎特儿博士对干扰素的提取方法是：从血液中提取白细胞，用病毒去“侵袭”白细胞，白细胞就可产生干扰素，但产生的量非常少。后来人们采用从血液中直接提取干扰素，但,1L,人的血液只可获得,0.5ug,干扰素。,1980,1982,年，美国科学家博耶等人用基因工程方法在大肠杆菌及酵母菌细胞内获得了干扰素，是传统的生产量的,12,万倍。,2021/9/24,10,1987年开始，用基因工程方法生产的干扰素进入了工业化生产，并且大量投放市场。若干扰素的纯度达100，则每克干扰素的售价超过1亿美元。这种高额的利润和干扰素有抗病毒的特征，强烈地吸引着各国科学家和企业界的参与竞争。现在生产干扰素的量还是有限的，科学家为了获得更多的干扰素，另辟蹊径，大量的目光投向绿色植物，大量的实验证明，植物也能生产干扰素。他们把生产干扰素的基因切下来，植入到烟草细胞中去，通过培养，长成一株烟草。这株烟草具有与众不同的特点，竟能合成人体干扰素。其活性与人体内的干扰素完全相同。人们期待着植物生产出大量的干扰素，为病人带来幸福。,2021/9/24,11,用于基因诊断和基因治疗,（1）基因诊断 基因诊断是遗传病最准确的诊断手段，也是一种威力强大的高新技术。基因诊断也称为DNA诊断或基因探针技术，即在DNA水平分析检测某一基因，从而对特定的疾病进行诊断。用放射性同位素（如P）、荧光分子等标记的DNA分子做探针，利用DNA分子杂交原理，鉴定被检测标本上的遗传信息，达到检测疾病的目的。（2）基因治疗 基因治疗，顾名思义，是指在基因水平上对人类疾病进行治疗。具体地说，它是利用基因转移或基因调控的手段，将正常基因转人疾病患者机体细胞内，取代致病的突变基因，表达所缺乏的基因产物。或者是通过基因调控的手段，有目的地抑制异常基因表达或重新开启已关闭的基因，达到治疗遗传病、肿瘤、艾滋病、心血管等疾病的目的。,2021/9/24,12,基因工程应用于农业,基因工程在农业方面的应用主要表现在两个方面：（1）通过基因工程技术获得高产、稳产和具有优良品质的农作物。（2）用基因工程的方法可培育出具有各种抗逆性的作物新品种。现在已培育出一批分别具有抗病、抗虫、抗除草剂、抗盐碱、抗病毒、抗干旱等性状的转基因农作物。,2021/9/24,13,基因工程应用于畜牧养殖业,基因工程在畜牧养殖业上的应用也具有广阔的前景，科学家将某种特定基因与病毒DNA构成重组DNA，然后，通过感染或显微注射技术将重组DNA转移到动物受精卵中，并由这种受精卵发育成新个体，这就是我们在前面提到的转基因动物。通过转基因动物人们可以获得所需要的各种优良品质。1982年，美国科学家将人的生长基因和牛的生长素基因分别注射到小白鼠的受精卵中，借腹怀股后，产下的小白鼠比一般的大一倍，出现了前所未有的“超级鼠”，这是世界上第一只转基因动物。人们还用同样的方法，陆续获得自然界中从来就不曾有过的“超级绵羊”和“超级鱼”等动物。例如：转基因绵羊，比一般绵羊生长快30，体型大0.5倍；又如，澳大利亚科学家培育的转猪生长激素基因的转基因猪，4个月后可达 90 kg，生长速度比普通家猪提高100,。,2021/9/24,14,基因工程应用于环保,基因工程应用于环保，一方面基因工程方法可用于环境监测。据报道，用DNA探针可以检测饮用水病毒的含量。具体方法：用一个特定的DNA片段制成探针，与被测的病毒DNA杂交，从而把病毒检测出来。与传统方法相比具有快速、灵敏的特点。传统的检测一次，需几天或几个星期的时间，精确度不高，而用DNA探针只需一天。据报道，能从1t水中检测出 10个病毒来，精确度大大提高。基因工程还可用于净化环境。随着石油工业的迅速发展，石油这种含有多种烃类的物质对环境造成很大的污染。自然界中，假单相杆菌的细菌能够分解石油，但是，每一种假单抱杆菌只能分解石油中的某一种成分。1975年，科学家用基因工程的方法，把能分解三种焊类的基因都转到能分解另一种烃类的假单抱杆菌内，创造出了能同时分解四种烃类的“超级细菌”。,2021/9/24,15,基因工程大事记,1860至1870年 奥地利学者孟德尔根据豌豆杂交实验提出遗传因子概念，并总结出孟德尔遗传定律。1909年 丹麦植物学家和遗传学家约翰逊首次提出“基因”这一名词，用以表达孟德尔的遗传因子概念。1944年 3位美国科学家分离出细菌的DNA（脱氧核糖核酸），并发现DNA是携带生命遗传物质的分子。1953年 美国人沃森和英国人克里克通过实验提出了DNA分子的双螺旋模型。1969年 科学家成功分离出第一个基因。1990年10月 被誉为生命科学“阿波罗登月计划”的国际人类基因组计划启动。,2021/9/24,16,1998年 一批科学家在美国罗克威尔组建塞莱拉遗传公司，与国际人类基因组计划展开竞争。1998年12月 一种小线虫完整基因组序列的测定工作宣告完成，这是科学家第一次绘出多细胞动物的基因组图谱。1999年9月 中国获准加入人类基因组计划，负责测定人类基因组全部序列的1%。中国是继美、英、日、德、法之后第6个国际人类基因组计划参与国，也是参与这一计划的惟一发展中国家。1999年12月1日 国际人类基因组计划联合研究小组宣布，完整破译出人体第22对染色体的遗传密码，这是人类首次成功地完成人体染色体完整基因序列的测定。,2021/9/24,17,2000年4月6日 美国塞莱拉公司宣布破译出一名实验者的完整遗传密码，但遭到不少科学家的质疑。2000年4月底 中国科学家按照国际人类基因组计划的部署，完成了1%人类基因组的工作框架图。2000年5月8日 德、日等国科学家宣布，已基本完成了人体第21对染色体的测序工作。2000年6月26日 科学家公布人类基因组工作草图，标志着人类在解读自身“生命之书”的路上迈出了重要一步。2000年12月14日 美英等国科学家宣布绘出拟南芥基因组的完整图谱，这是人类首次全部破译出一种植物的基因序列。2001年2月12日 中、美、日、德、法、英6国科学家和美国塞莱拉公司联合公布人类基因组图谱及初步分析结果。科学家首次公布人类基因组草图“,基因信息,”。,2021/9/24,18,相关基因工程与农业的图片,2021/9/24,19,2021/9/24,20,2021/9/24,21,文献质料,利容千生物工程概论,王联结生物工程概论,刘中敏、林兴兵现代应用生物技术,刘佳佳、曹福祥生物技术原理与方法,2021/9/24,22,