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生物工程技术介绍范文(精选4篇)

生物工程技术介绍范文(精选4篇)



生物工程技术介绍范文 第1篇

关键词:畜牧;生物技术;应用

生物技术也称为生物工程,是指人们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学科的科学原理,按照预先设计改造生物体或加工生物原料,为人类生产出所需产品或达到某种目的的一门学科。

近年来,现代生物技术领域的研究和开发,取得了显著的成绩。目前,大量与人类健康和动物健康密切相关的基因都已得到克隆和表达,诸如胰岛素、生长激素、细胞因子、及多种单克隆抗体等基因工程药物已正式生产,并应用于实践。现代生物技术在畜牧兽医生产方面发挥了十分重要的作用。

1 现代生物技术的发展趋势

现代生物技术已在农业、医药、轻工业、食品、环保、海洋、和能源等许多方面得到广泛地应用,同时医药生物技术、农业生物技术等一些新型产业正在迅速兴起。现代生物技术的发展趋势主要体现在下列几个方面[1]。

(1)基因操作技术日新月异,不断完善。

(2)转基因植物和动物取得重大突破。现代生物技术给农业和畜牧业带来新的飞跃。

(3)阐明生物体基因组及其编码蛋白质的结构与功能是当今生命科学发展的一个主流方向。

(4)蛋白质工程是基因工程的发展,它将分子生物学、结构生物学、计算机技术结合起来,形成了一门高度综合的学科。

(5)国际上信息技术的飞速发展渗透到生命科学领域中,形成了引人注目、用途广泛的生物信息学。

2 现代生物技术在畜牧生产上的应用

转基因动物

要改善家畜和家禽的遗传性能,如产奶量、产毛品质、增重快慢、产蛋频率等,人们往往需要多代杂交选择,最后培育出高产的动物品种。这种传统的育种方法尽管费时而且费用昂贵,效果也很好。然而这种方法的不足之处是一旦育成了一个较好的品种,再想要通过杂交引入其他新的遗传性状就非常困难。因为带有有益遗传性状的品种可能同时也携带有一些有害基因。因此,又需要重新进行多带杂交和严格选择。

随着现代生物技术的发展,传统的杂交选择法的各种缺陷就日益明显,而现代分子育种技术却显示出越来越强大的生命力。通过运用DNA导入细胞的技术,结合从细胞中分离出细胞核到去核卵母细胞中的核移植方法,把单个有功能的基因或基因簇插入到高等生物的染色体中去,并在其中表达。完成这项工作需要采取以下几个步骤:①将克隆的外源基因注射到一个受精卵的细胞核中;②接种后的受精卵移植到雌性受体的子宫,使其顺利完成胚胎发育;③移植后的受精卵生长发育为后代,其中的部分后代其细胞中都携带有转入的外源基因;④利用这些能产生外源蛋白的动物作为种畜或种禽,培育新的纯合系。举例来说,如果转入的外源基因其编码产物具有促进生长的功能,那么携带了这一基因的动物就有可能生长得快,饲料报酬一旦提高,就会大大降低生产成本。人们把转入了外源基因的动物称为转基因动物,其导入的基因成为转入基因[2]。

完整的动物模型可以模拟人类疾病的起始和发展,并为测试各种可能的治疗方案提供了一个有效的系统。利用转基因动物科学家们已建立起各种人类遗传病的鼠模型。在育种方面,利用转基因技术可以研究出高产奶牛,可以让羊产出具有人奶性质的高营养的羊奶,还可以研究出具有抗病能力的品系来等。

克隆动物

克隆动物是指不经过生殖细胞而直接由体细胞获得新的个体。1997年2月23日,世界上第一只来源于体细胞的、通过克隆方式获得的克隆羊――多莉诞生了。英国科学家们先从一头六岁的芬兰母羊的乳腺中取出一个细胞,并在体外繁殖成为一个细胞系。从用药物刺激大量排卵的苏格兰黑面母羊体内取出卵细胞,移出卵细胞的细胞核,并将样乳腺细胞与无核的卵细胞融合,并开始增殖。将移核后开始发育的卵细胞植入第三头母羊(即代孕母羊)的子宫,最终产下发育完全的羔羊,这就是闻名全世界的克隆羊多莉[1]。

从实际应用角度上讲,克隆动物技术的成熟对于动物资源的种质保存,尽可能多地保存生物圈内的生物多样性具有重要意义。克隆动物对培育优良物种也有重要意义。人们认为,克隆动物至少可以从生产移植器官、培育优良畜禽品种、利用动物作为生物反应器、生产药物和提供实验动物等几个方面造福于人类。

3 小结

现代生物技术在近二十年的发展中受到了全世界的普遍关注,一方面是由于现代生物技术发展迅速,用途广泛;另一方面是由于现代生物技术具有其他技术所无法比拟的优越性,即可持续发展。面对人口膨胀、资源枯竭、环境污染……等一系列直接关系到整个人类生死存亡的严重问题,人们越来越深切地认识到了发展具有可持续发展的新技术、新产业的必要性和紧迫性。由于生物技术是以生物(动物、植物、微生物、培养细胞等)为原料生产的,因此其原料具有再生性,同时利用生物技术系统生产产品产生的污染也很少,对环境的破坏性很小或几乎没有,重组微生物甚至还可以消除环境中的污染。鉴于生物技术产业的以上特点,清洁、经济的生物技术必然在二十一世纪获得更大的发展[2]。

参考文献:

生物工程技术介绍范文 第2篇

关键词:初中物理 现代教育技术 教学模式

一、引言

伴随着计算机技术和网络技术的飞速发展,各类知识的更新速度和频率也在不断的加快,各层次的教育教学和管理正面临着极大的挑战。传统式的教育教学模式远远不能满足现代当前教学的需要。

初中物理是一门以实验为基础并且实践性很强的一门基础学科[1]。无论就理论知识还是其针对实验知识而言,都比较繁杂。在日常教学过程中,如果仅单纯采用传统的“粉笔和黑板”教学方式,其教学效果不是很理想:学生在学习中对知识记忆不牢固,对问题的分析能力也得不到锻炼。久而久之,容易使学生在学习过程中失去兴趣和动力,以至于影响教学效果。在当前现代教育技术盛行的背景下,在初中物理教学过程中引入现代教育技术的手段,可以弥补传统教学过程中存在的不足,从而更好的提高教学的整体效果。

二、现代教育技术的特点

在各级教育教学过程中,引入现代教育技术已经成为现代教育教学改革发展的一个重要趋势。一般来说,现代教育技术具备了以下特点:

(一)教学模式的先进性

传统的教学手段,主要采用的“黑板+粉笔”的结合,利用这种教学手段,处理静态的文字信息基本上可以胜任,但是当要处理动态的图片、音频和视频等信息的时候,就显得力不从心了。如果借助现代教育技术的多媒体和网络技术来处理此类事件,那么将是一件很容易的事情[2]。

(二)教学模式的多样性

传统的教学模式基本上处理的静态的、平面的信息。在教学过程中,如果引入现代化教育技术,可以极大丰富教学手段和教学方式,如通过多媒体展示物体动态变化的过程,利用网络处理在线的信息,利用视频技术解决课堂教学时间上的不足。

(三)教学内容的丰富性

在教学过程中,可以利用多媒体技术、仿真技术和网络技术等来处理初中物理教学过程的应用,这样可以极大的丰富物理教学的内涵。通过这种方式,在课堂上,不仅可以传递静态的文字信息,而且还可以展示动态的图像、动画等信息。

三、现代教育技术在初中物理教学中的应用实践

(一) 现代教育技术与初中物理理论教学

1.丰富教学资源

传统的教学方式中,基本能处理的都是一些静态的文字信息等,借助于现在教育技术的多媒体技术,不仅可以动态的展示图片和文字信息,而且还可以展示音频和视频等信息,这样使得课堂的教学信息具有图文并茂,生动具体和简单直观的特点。在这种环境下,学生能够接触到更多的深层次信息和教学内容。

2.节省教学时间

将现代教育技术运用到课堂教学,可以减轻教学的教学工作量,而且可以方便教师在课堂上处理动态的事件。这样不仅可以将教师从繁杂的表格、图片和图像的绘制工作中解脱出来,而且也为学生节省了大量的宝贵课堂时间。

3.营造教学气氛

俗话说:兴趣是最好的老师。由于物理这门课程不仅具有很强的理论性,而且还有很强的实践性。因此,学生学起来有时感到枯燥无味。在教学过程中,如果任课教师仅利用传统的教学手段来组织教学,学生的兴趣和动力无法得到很好的提高。在网络技术发达的今天,如果能够利用现代教育技术,将现代教育技术和传统教学模式进行融合,利用网络技术、多媒体技术、仿真技术和虚拟技术等,不仅能丰富教学内容,打破教学限制,而且还能很好调动学生的学习兴趣和动力[3]。

(二)现代教育技术与初中物理实验教学

1.推动物理实验的教学

物理实验是物理教学的一个非常重要的环节。物理既是实物理学习的基础,又是物理教学的基本手段[4]。在物理教学过程中,通过实验来展示物理现象,对于推动物理教学发展,揭示物理研究本质,都要重要的作用。在现实的教学过程中,有的实验操作起来比较困难,或者有的实验操作时间要比较长,这样往往会使得实验无法实施。通过现代教育技术的模拟技术可以真实模拟实验的全过程,展示实验的结果,这样就可以很好的解决这个问题。

2.突破物理实验的限制

在诸多的物理实验过程中,有时由于受到各种条件的限制,使得一些实验操作在实践过程中无法真实的展现,这样对于教师和学生都是一种遗憾。如果我们借助于多媒体技术来模拟实验的过程,可以很好的解决这个问题。比如,在人教版的初中物理中有个显微镜和望远镜的实验,在展示凸透镜成像规律的过程中,由于会受到光线的作用影响的限制,在实际实验中,最终展示的效果不是很明显,这容易让学生对知识产生误会。如果利用多媒体技术来模拟展示实验的过程和结果,会起到很好的效果。使得实验的效果与课本中的理论相符合,从而让学生更好地掌握相应的知识。

四、结束语

总之,教师在物理教学活动过程中,要合理的将现代教育技术应用教学过程中去,在推进现代教育技术与初中物理教学的融合的进程中,要坚持两者并进。要到将现代教育技术与传统的教学模式进行融合,使之相互补充、互为促进。

参考文献:

[1]张友华.初中物理教学与信息技术整合的相关问题研究[J].教育与现代化,2011,(03):11-12.

[2] 万江琴,万里勇. 现代教育技术与化学教学的整合研究[J].新课程.2012,(08):158.

[3] 栾孟贺. 信息技术在初中物理教学中的实践应用[ D].四川:四川师范大学硕士论文.2012,05

[4]宁宇. 基于现代教育技术下的初中物理教学[J].现代阅读.2012,09:103.

生物工程技术介绍范文 第3篇

重要的设想和反思,比如怎样将“高科技”转化为“高质的教学”。如何实施高期望值的教学以取得良好的成绩等,并对如何将现代教

育技术恰当地引入物理课程提出一些可行的建议。

关键字:物理教育;教育技术;物理教学;

21世纪,教育改革与发展面临着各种挑战。我国信息化步伐不断加快,国家不断加大对教育信息化基础设施的投人,提高教师信息技术的素养,用信息化促进教师专业化发展,实现教师对传统教学方法、学生学习方式的更新,有利于教师业务能力、学生素质的提高。我们要把现代教育技术科学地运用到教学实践之中,使现代教育技术与新课程的改革、新理念的融人、新方式的转变有机整合。

一、多媒体技术及其辅助物理教学的优势

传统的“讲解——接受”教学模式形式单调、枯燥、容易造成学生的“听觉疲劳”,从而使他们丧失学习兴趣。运用电视录像、电影、计算机、多媒体、虚拟仿真等教育手段,创设生动逼真的自然情境以及与课程相关的有意义的问题,或者播放一些新颖别致、富有情趣的课件,营造一种轻松活泼的学习环境,视听结合、双管齐下地激和学生对学习内容的浓厚兴趣,能使学生形成快乐学习的良好心态,达到事半功倍的教育效果。现代教育技术提供的各种画面集声、光、形、色于一体,其形象逼真、立体感强,能将宏观的理论微观化,抽象的知识具体化、形象化,充分调动学生思维活动的积极性,解决思维发展的困惑。

现代教育技术教学,能把知识更多、更快地传授给学生,即节约了时间,也增大了知识容量。所以,现代教育技术为学生掌握和运用知识提供了有利条件,为学生加强实践环节的训练提供了方便,学生即能理解知识内涵,又可以看到生产实际操作过程,促进学生理论联系实际。

学生都有较强的好奇心和求知欲,应给予大力支持与鼓励,充分调动他们的主观能动性,引导学生质疑、调查、探究,使学生变主被动为主动。现代教育技术通过设计模拟实验仿真实验,让学生交互操作,配以老师的引导、调控,利用各种资源、平台创造作品,为学生提供许多发现问题、探究知识和表达观点的机会,从而使学生形成自主学习和独立思考的习惯。

二、教育技术在物理教学中应用存在诸多问题

人们对物理教学中使用现代教育技术的看法一直在发展变化,迄今也未停止,而且出现了两个极端。一方面,一些忠实倡导者深信这些现代化工具能改革学习方式,将学生从无需智慧的简单计算和枯燥乏味的重复练习中解放出来,将更多的时间和精力投人到创造性研究和逻辑的思考中。另一方面,一些竭力反对者则认为这些工具有百害而无一利。他们往往以那些在现代教育技术辅助下成长的学生能力下降,离开计算机的帮助就连简单的物理原理和模型也不懂,甚至不能在缺乏这些技术支持的环境中集中精力学习来证明自己的观点。不管我们对教育技术在物理教学中的应用是反对还是支持,它们都曾经是,而且在以后很长一段时间内必将仍是物理教育领域内争议的一个热点。

三、对教育技术的反思

那么我们应该怎样看待现代教育技术的影响呢?这并不能一概而定。现代教育技术本身不应也不能成为物理教学的核心问题,它毕竟仅仅是工具,不管它有多少优点,也只有在训练有素的使用者手里才能发挥起良好的作用。因此问题的关键在于我们怎么使用这些工具。正确使用现代教育技术,把高科技转化为高质量的教学,不是一件简单的事。因此我们应认识:

(一)正确认识——教育技术只是辅助教育的的工具

生物工程技术介绍范文 第4篇

1、植物组织培养

植物组织培养是指植物的离体细胞、组织或器官在人工培养基上的生长、维持或分化。组织培养的全部实践都是以细胞的全能性和体细胞有丝分裂的均等性为依据的。植物组织培养根据外植体来源和培养目标的不同分为愈伤组织培养,器官培养,分生组织培养,细胞培养和原生质体培养及融合等类型。组织培养作为一种新的手段,对植物改良有重要价值。

1.1单倍体育种技术 控制和改变植物染色体倍数来达到选育优良品种的技术,其中最突出的是单倍体育种。以花药为外植体组织培养获得单倍体个体,无论花粉来源于纯合体还是杂合体,经加倍后即纯化,为加速育种进程提供了前所未有的机会。目前,花药培养已在200多个植物种中获得成功,中外学者对影响花药培养的内外因素进行了广泛深入的研究,运用花药培养已经获得新品种的重要作物有水稻、小麦和大麦等,通过花药培养也获得了一批纯合玉米自交系。甘蓝型油菜通过花药均获得单倍体植株,进而加倍,已成为常规育种的重要辅助技术。

1.2通过胚培养克服远缘杂交不亲和性和杂种后代的自交不亲和性,拓宽种质范围 远缘杂交是植物育种的二个重要方面。通过远缘杂交,可以获得品种间杂交难以得到的变异类型。通过栽培种和野生种间的杂交,还可以从野生种那里获得如抗病性和对恶劣环境适应性等经济性状。但远缘杂交也存在许多困难。其中之一是杂种胚乳不能正常发育,杂种胚也会因饥饿死亡。在芸薹属、萝卜属等作物上,远缘杂交均有成功的报道,我国也有不少成功的例子,如甘蓝型油菜与兰花籽、诸葛菜的种属间杂交等。

1.3原生质体培养及融合技术 植物原生质体是指用特殊方法脱去细胞壁的、裸露的、有生活力的原生质团。这种裸露细胞在适当的外界条件下,还可以形成细胞壁,进行有丝分裂,形成愈伤组织和诱发再生植株,因而仍然具有细胞的全能性。原生质体培养就是指以这种裸露细胞作为外植体所进行的离体培养。原生质培养的主要目的是实现远缘物种的体细胞杂交和外源染色体、dna或细胞器的导入,以这种生物学手段对植物进行改良。在植物育种上应用最多而且期望最高的是体细胞杂交。

体细胞杂交又称原生质体融合,是指2种原生质体间的杂交。它不是雌雄配子间的结合,而是具有完整遗传物质的体细胞之间的融合。因此,杂交的产物一异型核细胞或异核体中将包含有双亲体细胞中染色体数的总和及全部细胞质。当然,由于自然的原因,由杂种细胞再生成的杂种植株内,染色体数目和细胞器的组成以及其它细胞质成分还有不同程度的变化,因而大大增加了后代的变异。此外,由于人为的控制,也会使杂种细胞内的遗传物质发生某种变化,例如体细胞杂交过程中有意识地去除(或杀死)某一亲本的细胞核,得到的将是具有l个亲本细胞核和2个亲本细胞质的杂种细胞,通常把这种细胞称为胞质杂种。

关于原生质体融合技术,自carlson(1972)获得第l个烟草体细胞杂种以来,到80年代中期报道有15个种内组合,38个种间组合,13个属间组合的体细胞杂种植株。大多数属于茄科植物,十字花科只有少数。据不完全统计,到90年代,通过体细胞杂交技术又增添了再生植株的种内杂种14个,种间62个,属间47个,并有2个科间组合的胞质杂种分化出植株。油菜的原生质体融合在70年代也开始了尝试,如拟南芥菜和白菜型油菜原生质体融合获得了自然界不存在的属间体细胞杂种一拟南芥油菜。banneret等通过种间杂交将ogura在萝卜中发现的雄性不育性胞质转移到甘蓝和甘蓝型油菜中。pelletier等通过体细胞融合的方法产生雄性不育的甘蓝型油菜胞质杂种,从而得到优良的没有缺点的雄性不育系。heyn通过油菜雄性不育和raphanobrassica(萝卜×甘蓝型油菜杂交的双二倍体)种间杂交,将恢复基因从萝卜导入到甘蓝型油菜中,pelletier等选择得到了具有改良的最佳胞质杂种组胞质全恢复植株,这类种质具有一个显性恢复等位的基因,近年来,通过不断改良,萝卜胞质三系已接近生产和利用阶段。

1.4诱发与筛选遗传变异,转移创造抗逆、抗药、抗病性突变 因为组织培养改变了细胞分裂的正常周期,使异染色质dna复制更加延迟,从而使带有异染色质区的染色体在细胞分裂过程中发生断裂、引起染色体畸变,诱发转座因子。因此,在组织培养条件下,无论有无诱变剂存在,都有较高的突变率,再生植株中存在着丰富的遗传变异。由于组织培养的环境条件可以严格地加以控制,我们就有可能模拟出各种自然灾害条件,如培养基中nacl的浓度、ph值、添加对某些作物危害最大的流行病菌毒素或者最有效的除莠剂等,组成各种特异性选择培养基,从而筛选出具有对特殊自然灾害抗性、抗药性或抗病性细胞系或再生株,为作物改良提供宝贵的基因来源或种质资源。

2、植物基因工程技术

基因工程即重组dna技术,或分子克隆。是一种外科手术式的遗传操作。它不是通过一般传统的有性杂交方法,而是采取类似于工程建设的方法,按照预先设计的蓝图,借助于实验室的技术,将某种生物的基因或基因组转移到另一种生物中去,使后者定向地获得新的遗传性状,成为新的类型。用重组dna技术实现对某一植物的改造,大体上要经过以下5个步骤:①从某种特定的生物中获取外源dna或目的基因; ②从原核生物中获取目的基因的载体并进行改造;③用限制性内切酶将载体切开,用连接酶把目的基因连接到载体上,获得dna重组体;④以欲改造的植株作受体,使重组dna进入受体细胞,即实现外源dna的转化; ⑤被转化的受体细胞再生完整植株,外源dna在受体内表达。

利用基因工程技术可以改良作物蛋白质成分,提高作物中必需的氨基酸含量,脂肪酸组成,培养抗病毒、抗虫及抗逆境植株,在当前农业生产中已经显示出巨大的经济效益。因此,倍受重视,已经成为研究人员多,投资大,进展快并极富活力的生物技术产业,并展示出在未来农业生产中的诱人前景,是我国_863_计划的重点项目。

近年来,油菜基因工程研究已蓬勃开展,据不完全统计,1985-1991年,十字花科基因工程研究共23篇,其中油菜占13篇。在加拿大,1992年全国转基因植物试验共205个,其中油菜164个。在这164个试验中,抗除草剂试验159个,抗病试验l个,改变蛋白质试验1个,提高含油量的试验l个。

2.1抗除草剂 将除草剂耐性引入农作物是增加对除草剂选择性及完全性的一条新途径。在油菜基因工程中,对抗草甘磷的epsp合成酶(5--3-phosphatesynthase)突变基因的导入取得成效。草甘磷(glyphosate)是一种非选择性的广谱除草剂,它是通过抑制epsp合成酶的活性而阻断芳香族氨基酸的合成,最终导致受试植物死亡。

目前已从e·coli分离出一个突变株,它含有抗草甘磷的epsp合成酶的突变基因,将其引入到作物中,当使用草甘磷时,作物不受损害。由于草甘磷无毒,无残留,易分解,不污染环境,因此,人们对抗草甘磷的epsp合成酶基因的遗传操作十分重视。目前加拿大已有2个抗草甘磷的转基因油菜品系,多加1992一1994年加拿大油菜品种联合试验,这些品系在产量方面与当前品种相当,但品质和抗性加强。

2.2抗虫 培养抗虫植物是基因工程的一个重要应用领域,不仅对改良作物具有重要意义,同时对种子工业和农业化学也有不可低估的影响。在抗虫方面,主要是通过克隆编码。将苏云金芽孢杆菌(bocillas thuringiensis)即b·t·的毒素蛋白基因(也称杀虫晶体蛋白基因)转移到植物细胞中,从而获得抗虫的转基因植株。目前已将其转入到烟草、番茄、棉花中。在姜芸薹抗虫基因工程中,已将苏云金杆菌毒蛋白基因转入油菜、花椰菜、花茎甘蓝,结球甘蓝中。

利用一些蛋白酶_基因,也可获得抗虫植株。如英国已克服了豇豆的胰蛋白酶_基因,将该基因转入植株,就产生_,能破坏虫体胰蛋白酶的活性。害虫食转基因植株后,便因消化不良而死亡。

2.3抗病性 病毒对植物的危害是农业生产上损失最大的病害之一,目前普遍采用的控制和避杀传毒昆虫、选育带有抗病基因的品种、生产脱毒苗以及接种病态的弱毒株系以达到交叉保护的作用等常规方法,均或多或少存在限制因素,导致效果欠佳或产生相反的效果。利用植物工程防治病毒的方法有以下几种。

①病毒外壳蛋白基因的导入:即利用导入的外壳蛋白基因形成交叉保护,防止或减轻病毒危害,已经获得的抗病毒转基因蔬菜作物有番茄、马铃薯、辣椒等。美国于1986年获得了转化tmv外壳蛋白基因的番茄植株,在大田试验条件下,有tmv外壳蛋白的番茄接种tmv后只有5%的植株发病,产量不减,而对照植株发病率达99%,减产26%~35%。已经成功转化的病毒外壳蛋白基因还有马铃薯x病毒(pvx)、马铃薯y病毒(pvy)、黄瓜花叶病毒(cmv)和大豆花叶病毒(smv)等。

②病毒卫星rna的crna导入:1986年英国科学家把cmv的卫星rna转成cdna。再将它转进植物中去,第l次获得了抗cmv的工程植株。我国学者赵淑珍也获得了类似的转基因植株。

③病毒的反义rna:日本科学家1993年已将cmv反义rna基因导入到辣椒中并探索反义技术在抗病毒育种上的应用价值。其抗病机理就是将病毒的基因组反向结合在启动子上,转入植株,使转基因植株编码出反义基因的rna,当外源rna病毒侵入时,反义rna便与之形成互补,构成双链结构,从而阻止病毒复制,减轻病毒危害。

除上述3种方法外,还可以利用植物自己编码的抗病基因以及利用病毒上的其它基因等方法进行抗病品种的育种。

2.4品质改良 据davies(1992)报道,在脂肪酸代谢过程中催化不饱和反应的酶为质体中18碳酰基载体蛋白脱氢酶。将其反义rna基因导入油菜和芜菁。结果使转基因植物中饱和的18碳烷酸含量由2%提高到40%,增加20倍。但油脂含量仅为正常种子的一半。另据kuntzon等报道,由加州月桂树分离得到的月桂酸酰基载体蛋白硫酯酶基因导入油菜中,使转基因油菜种子油中月桂酸(13碳饱和脂肪酸)含量高达50%。此外,据krebbeors等(1991)、stayton等(1991)、altenbach等(1992)报道,通过根瘤农杆苗导入拟南芥和豌豆2s白蛋白基因和巴西坚果富含甲硫氨酸种子蛋白基因,使转基因油菜蛋白质总量成倍增加,甲硫氨酸和赖氨酸含量显著提高。这些事实都说明,提高基因工程改良种子中油脂和蛋白质组成是可能的。

2.5自交不亲和性的转变 自交不亲和性(si)有孢子体和配子体2个主要系统,孢子体不亲和系统是不亲和花粉管在柱头表面生长停滞,配子体不亲和系统是不亲和花粉长出花粉管,花粉管生长停滞一般发生在进入柱头之后。甘蓝(brassica oleracea)仅孢子体系统,其s一座位(s-locus)含有2个多态基因(polymorphic genes)。即s一座位糖蛋白(slg)和s一受体激酶(spk)基因,两者是分离的,相隔约200kb。srk基因中一个类似于slg的结构区域,一个假定的穿膜结构区域和一个激酶结构区域。

甘蓝型油菜(brassica napus)属于自交亲和性的植物,将其slg基因转入自交不亲和性的甘蓝(brassica oleracea)后,甘蓝即变成自交亲和株。这可能是甘蓝的slg基因在受到有益抑制,引起柱头发生变化造成。

2.6育性 决定植物育性的ta29基因及转基因杂种油菜已取得突破性进展。ta29核酸酶基因最先是由goldberg r·b·在烟草花器中发现的。这一基因转至油菜等作物中可以表达。据marlani c·等研究,外源的ta29核酸酶基因在绒毡层中专一表达时,致使绒毡层细胞败育,而绒毡层细胞主要是为花粉粒发育提高营养的,败育后导致花粉发育不正常而表现为雄性不育。为了达到育性的恢复,marlani c·又设计了用绒毡层专一启动子与ta29核酸抑制物基因构成融匣虻既胫参铮肷鲜龅既隩a29核酸酶基因后得到的雄性不育株杂交,在f1代中,由于ta29核酸抑制物基因表达,抑制了ta29核酸酶的活性,从而恢复可育。

为了使基因工程雄性不育可保护下去,mariani c·又设计了将ta29核酸酶基因与bar基因(编码抗除草剂磷化黄酮的ppt乙酰转移酶)串联在一起的转化植物。这一转基因雄性不育植物当与正常油菜杂交时产生的后代即可用除草剂处理,选择性杀死可育株而保留不育株。现在比利时pgs公司(1993)已利用这一套材料生产杂种。

3、分子标记

分子标记(molecular marker)是指与特定基因或标记连锁的一段经过扩增并可检测出的dna序列。经典的分子标记rflp(限制性片段长度多态性)至今仅l0多年的历史,但人们利用它已构建了数以百计的植物分子标记遗传连锁图。后来发展了基于pcr技术的各种分子标记,如ssr、rapd、scar、aflp等等。这些分子标记各有千秋,已有许多专文予以介绍。这里仅就分子标记在辅助作物育种中的功用概述之。

从本质上看,分子标记与构建经典细胞遗传连锁图的形态学标记和生化标记是一致的。所不同的是与后两者相比较,前者直接反映了dna序列上的变异,并在数量上具有无限性,因此在辅助作物育种上有更广泛的用途。

3.1作物品种资源的dna指纹分析 这种分析不仅将导致对遗传资源本质的评价、归类和利用,还将在品种的纯度测定和品种知识产权保护上发挥作用。

3.2标记重要基因 有些重要基因,如抗病基因检测不仅很费时,还受植物发育阶段的限制。利用与这些基因紧密连锁的分子标记,无疑有助于在育种过程中对特定基因型的选择。如果利用分子标记与目的基因之间的连做关系,构建出类似于细胞遗传图的分子标记遗传连锁图,那么分子标记还将有下述用途:

①辅助回交育种 回交育种中需要解决的问题之一是连锁累赘。利用分子标记可能检测到在目的基因两侧各发生了一次交换的个体,因而可以仅经过二、三次回交,便可达到常规回交育种中回交上10次也达不到的目的。

②全基因组选择 借助于饱和的分子标记连锁图,可以对各预选单株的整个基因组组成进行分析。在此基础上选择出不仅具有多个目标性状,且遗传基础最为理想的个体。

③杂种优势分析和预测 杂种优势来源于dna的杂合性,分子标记第一次提供了准确判断杂交组合dna杂合性的手段,从而也第一次有可能从dna水平预测杂种优势。利用分子标记,还可人工培育出在dna序列的重要片段可能高度杂合的亲本,从而配制出超优势的f1组合。

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