第七章生物技术与农业

第七章生物技术与农业 • 【知识目标】 • ①了解现代生物技术农业领域中的重要应用。 • ②理解杂种优势、植物抗逆性和生物农药的概念。 • ③动物克窿、动物转基因、体外胚胎生产、人工授精和家畜性别控制的概念。 • ④熟悉利用现代生物技术选育植物、动物新品种的方法。

第七章生物技术与农业 • 【技能目标】 • ①初步掌握利用现代生物技术选育抗除草剂、抗病虫害植物新品种的方法。 • ②初步掌握动物克窿、动物转基因、体外胚胎生产、人工授精的基本操作技术。

第一节生物技术与种植业 • 一、生物技术在诱导植物雄性不育中的应用 • （一）植物雄性不育的类型 • （二）获得雄性不育的方法

第一节生物技术与种植业 • 二、生物技术培育抗逆性作物品种 • （一）抗除草剂作物

第一节生物技术与种植业 • 二、生物技术培育抗逆性作物品种 • （一）抗除草剂作物 • 基因工程的方法培育抗虫作物新品种的优点是：①培育成功的抗虫植物具有持续的抗虫性；② 保护作用遍及全株；③ 相对而言比较安全；④ 一般仅对特定的昆虫种类具有高度特异的毒性，安全性较高。

第一节生物技术与种植业 • 二、生物技术培育抗逆性作物品种 • （二）抗昆虫作物 • 向植物内转入的抗虫基因主要有两种：Bt毒蛋白基因、蛋白酶抑制剂基因。 • 1．抗虫基因——苏云金杆菌（Bt）毒蛋白基因 • 2．抗虫基因——蛋白酶抑制剂基因

第一节生物技术与种植业 • 二、生物技术培育抗逆性作物品种 • （三）抗病毒作物 • 1．抗CMV/TMV病毒的转基因烟草和辣椒 • 2．抗黄矮病毒的转基因水稻

第一节生物技术与种植业 • 二、生物技术培育抗逆性作物品种 • （四）耐盐作物 • 甜菜碱，是很有效的渗透保护剂。把大肠杆菌的胆碱脱氢酶基因betA用35S强启动子介导转入烟草，结果发现转基因烟草可以在300mmol/L盐浓度条件下存活，比非转基因的烟草耐盐能力提高了80%

第一节生物技术与种植业 • 二、生物技术培育抗逆性作物品种 • （五）耐寒作物 • 从一些生活在高寒水域的鱼类分离出一些特殊的血清蛋白，即鱼抗冻蛋白及其基因。若能成功将这些基因转入植物，就会培育出耐寒植物新品种。已经获得了转鱼抗冻蛋白的烟草和番茄，它们的耐寒能力都有所提高。

第一节生物技术与种植业 • 二、生物技术培育抗逆性作物品种 • （六）抗真菌作物 • 美国科学家已从灵秆菌中分离出几丁质酶基因并导入烟草、番茄、马铃薯等作物中。这一技术对作物抗真菌感染具有重要作用。

第一节生物技术与种植业 • 二、生物技术培育抗逆性作物品种 • （七）抗重金属镉的作物 • 利用哺乳动物基因组编码的金属硫蛋白基因转化植物，可以使受体植物获得抗重金属镉的能力。加拿大科学家将中国仓鼠金属硫蛋白基因插入CaMV衍生的载体中，而后用这种重组子去感染野生油菜叶片，被感染的叶片能高水平产生金属硫蛋白，并能产生对镉的抗性。

第一节生物技术与种植业 • 三、转基因作物品质改良 • （一）通过转基因技术，使粮食作物富含必需氨基酸 • （二）通过转基因技术，使粮食作物富含维生素

第一节生物技术与种植业 • 四、植物细胞工程的应用 • （一）快速无性繁殖 • （二）花药、花粉和胚的培养 • （三）原生质体的融合 • （四）细胞遗传操作 • （五）种质资源保存

第一节生物技术与种植业 • 五、生物农药及生物控制 • （一）苏云金芽孢秆菌（Bt） • （二）白僵菌 • （三）昆虫病毒

第二节生物技术与养殖业 • 一、动物转基因技术与分子育种 • （一）动物转基因技术 • 1．动物转基因技术的基本原理 • 2．导入外源目的基因的方法 • （1）显微注射法 • （2）病毒载体法 • （3）脂质体介导法 • （4）精子介导法 • （5）胚胎干细胞法

第二节生物技术与养殖业 • 一、动物转基因技术与分子育种 • 3．转基因技术在动物生产上的应用 • （1）转基因鱼。 • （2）转基因家禽。 • （3）转基因家畜。

第二节生物技术与养殖业 • 一、动物转基因技术与分子育种 • （二）分子标记技术与动物育种 • 分子标记技术可用于：①建分子遗传图谱和基因定位；②基因的监测、分离和克隆；③亲缘关系的分祈；④NA标记辅助选种；⑤性别鉴定与控制；⑥突变分析；

第二节生物技术与养殖业 • 二、动物繁殖新技术 • （一）人工授精及精液的冷冻保存 • （二）胚胎移植 • ①可以迅速提高家畜的遗传素质 • ②保种和便于国际间的贸易 • ③使肉牛产双犊，提高生产率 • ④防疫需要和克服不孕 • ⑤胚胎移植是一种科学研究的基础手段。

第二节生物技术与养殖业 • 二、动物繁殖新技术 • （三）胚胎冷冻保存 • ①可解决胚胎移植需要同期发情受体的数量问题；②可在世界范围内运输种质，运输胚胎替代运输活畜，可降低成本；③可建立种质库，有利于转基因动物的种质保存，减少饲养和维持动物所需的巨额费用，避免世代延续可能产生的变异及意外事故产生的破坏；④可保存即将灭绝的畜种。

第二节生物技术与养殖业 • 二、动物繁殖新技术 • （四）体外胚胎生产 • 有三方面的意义：①提供大量胚胎进行商业性胚胎移植；②为克隆胚胎提供核受体并进行胚胎切割前的体外早期培养以降低成本；③为某些研究提供大量已知准确发育时期的胚胎。 • 1．卵母细胞体外成熟 • 2．体外受精 • 3．胚胎培养

第二节生物技术与养殖业 • 二、动物繁殖新技术 • （五）胚胎分割 • 1．显微操作仪分割法 • （1）显微针分割法， • （2）显微刀分割法 • 2．徒手分割法

第二节生物技术与养殖业 • 二、动物繁殖新技术 • （六）性别控制技术 • 1．X精子与Y精子的分离 • 2．胚胎性别鉴定 • 细胞学方法、免疫学方法、分子生物学方法

第二节生物技术与养殖业 • 二、动物繁殖新技术 • （七）发情、排卵及分娩控制 • 发情和排卵控制可以有效地干预家畜繁殖过程和提高家畜繁殖力。它包括诱发发情、同期发情和超数排卵等技术措施。 • 排卵控制包括控制排卵时间和控制排卵数。 • 诱发分娩就是在认识分娩调控机制的基础上，利用外源激素模拟发动分娩的激素变化，调整分娩进程，促使分娩提前到来。

第二节生物技术与养殖业 • 三、生物技术与动物饲料工业 • （一）DNA重组生长激素的研究与应用 • （二）发酵工程技术研究与应用 • 1. 饲用酶制剂在畜禽饲料中的应用 • 2. 饲用添补氨基酸和维生素在畜禽饲料中的应用 • 3．抗生素和益生素在畜禽饲料中的应用

第二节生物技术与养殖业 • 三、生物技术与动物饲料工业 • （三）寡肽、寡糖添加剂研究与应用 • （四）天然植物提取物的研究开发 • （五）有机微量元素添加剂研究与应用 • （六）营养重分配剂研究与应用

第二节生物技术与养殖业 • 四、畜禽基因工程疫苗 • 一些病毒需要基因工程技术开发新型疫苗：① 有些不能或难以用常规方法培养的病毒，如新城疫弱毒株；② 常规疫苗效果差或反应大，如传染性喉气管炎疫苗；③ 有潜在致癌性或免疫病理作用的病毒，如白血病病毒、法氏囊病病毒、马立克氏病病毒；④ 能够降低成本，简化免疫程序的多价疫苗，如传染性支气管炎血清。

第二节生物技术与养殖业 • 四、畜禽基因工程疫苗 • （一）基因工程亚单位苗 • （二）基因工程载体苗 • （三）基因缺失疫苗 • （四）基因疫苗 • （五）合成肽苗

第二节生物技术与养殖业 • 五、动物生物反应器 • （一）乳腺生物反应器 • （二）其他生物反应器

第二节生物技术与养殖业 • 六、核移植技术及其在养殖业中的应用 • （一）克隆具有巨大经济价值的转基因动物 • （二）扩大优良种畜 • （三）挽救濒危动物

第二节生物技术与养殖业 • 七、胚胎干细胞技术在养殖业中的应用 • （一）生产转基因的动物 • （二）生产克隆动物 • （三）研究细胞分化 • （四）研究发育的基因调控

奶牛胚胎移植 • 一、原理 • 胚胎移植也称受精卵移植，它是将一头良种母畜配种后的早期胚胎取出，移植到另一头同种的生理状态相同的母畜体内，使之继续发育成为新个体。胚胎移植产生的后代的遗传特性受供体和与之交配的的公畜决定，而受体母牛只提供其胚胎发育期间的营养。

奶牛胚胎移植 • 二、步骤 • 1．供体的选择 • 2．受体的选择 • （1）受体牛应尽量选择产奶性能相对较差母牛、杂种牛或黄牛，只有这样才能体现胚胎移植的优势，加速遗传改良的速度； • （2）身体健康，营养状况正常，没有全身或生殖器官感染，没有寄生虫及传染病； • （3）生殖机能正常，发情周期正常。移植时，卵巢上有良好的功能性黄体存在。无繁殖疾病； • （4）18～21月龄体重350～400kg的青年牛或繁殖机能正常的成年母牛。

奶牛胚胎移植 • 二、步骤 • 3．超数排卵 • 4．采集胚胎： • 5．胚胎检查： • （1）集卵杯的处理： • （2）观察胚胎的透明带是否破裂；

第七章 生物技术与农业