第七章生物技术与农业教案课件.ppt

第七章 生物技术与农业教案第七章 生物技术与农业教案教学目的：了解生物技术在农业中的广泛应用，认识生物技术在培育增产、抗逆、改良动植物品种及动植物的快速繁殖、生物反应器中的应用。教学重点：生物技术在植物及动物上的应用教学难点：生物技术在种植业及养殖业上的应用课型：理论型社会调查第七章 生物技术与农业教案教学方法：理论教学讲授为主，借助多媒体课件及幻灯片穿插演示法、提问法、讨论法和启发式教学；调查学生自主调查生物技术在襄樊农业上的应用教学用具：多媒体课件、投影仪、黑板教学时数：理论教学2 学时，社会调查4 学时教学内容：本次课讲授生物技术概论-7 生物技术与农业，包括我国农业状况、生物技术与种植业、生物技术与养殖业、水稻基因组计划第七章 生物技术与农业教案 教学过程及教学设计：一、组织教学第七章 生物技术与农业教案 讲授新课教学过程及教学设计：二、讲授新课：（一）目前我国农业所面临的问题（二）生物技术在农业中的作用（三）关于我国农业领域中生物技术发展第七章 生物技术与农业教案 讲授新课（一）目前我国农业所面临的问题（二）生物技术在农业中的作用1、生物技术在种植业中的应用与种植业有关的生物技术种类繁多，功用各异，分述如下：1）组织、细胞培养多媒体演示组织、细胞培养的过程2）花药培养多媒体演示花药的过程3）原生质体培养与体细胞杂交多媒体演示原生质体融合的过程的过程4）染色体工程第七章 生物技术与农业教案 讲授新课（二）生物技术在农业中的作用第七章 生物技术与农业教案 讲授新课（二）生物技术在农业中的作用5）基因工程这是潜力最大，用途最广，难度也最大的技术。应用这种技术可以把任何外源基因转移给要改良的作物。其基本过程是获得体外纯化的目的基因，把它组装到一定的载体上（通常用的是称作质粒的环状DNA），然后采用一定技术（通过与根瘤农杆菌共培养，PEG 介导、电击法、基因枪法等）把带有目的基因的载体导入原生质体、细胞或组织，培养转化的细胞进行筛选，使之再生完整植株。对所得的工程植株进行分析鉴定并筛选出稳定的株系。第七章 生物技术与农业教案 讲授新课（二）生物技术在农业中的作用5）基因工程 目前在抗除草剂、抗病毒和抗虫的基因工程植物的研究方面进展较快，在番茄、大豆、油菜、烟草、苜蓿和棉花等作物上已有一些成功的报道。国内在利用苏云金杆菌（Bacillusthurin-gensis，BT）毒蛋白基因转化玉米、棉花方面取得初步成功。正围绕生产应用开展进一步的工作。第七章 生物技术与农业教案 讲授新课（二）生物技术在农业中的作用6）人工种子多媒体演示人工种子的结构多媒体演示人工种子制造的过程第七章 生物技术与农业教案 讲授新课（二）生物技术在农业中的作用7）水稻基因组计划1997 年9 月，水稻基因组测序国际联盟在新加坡举行的植物分子学大会期间成立。1998 年2 月，中、日、美、英、韩五国代表制定了“国际水稻基因组测序计划”，预计到2008 年完成目标。这是继“人类基因组计划”后的又一重大国际合作的基因组研究项目。超级杂交水稻基因组计划 是由国家杂交水稻研究中心、华大基因研究中心和中科院遗传所植物生物技术实验室三家单位联合开展的研究项目，其目的是通过获取我国高产超级杂交水稻的基本遗传信息，开发包括丰产、优质、抗病、耐逆、育性、成熟期有关的资源和功能等重要农艺性状的基因。第七章 生物技术与农业教案 讲授新课（二）生物技术在农业中的作用具体目标是：(1)90%覆盖率的水稻基因组序列框架图；(2)开发包括单核苷酸多态性在内的DNA 遗传标记物和水稻的遗传图谱；(3)建立我国杂交水稻的基因表达图谱并鉴定其重要和特有基因；(4)建立我国水稻的遗传谱系和杂交水稻种子基因信息库；(5)阐明水稻杂种优势的分子机制。第七章 生物技术与农业教案 讲授新课（二）生物技术在农业中的作用国际水稻基因组计划大事记：国际水稻基因组计划启动于1998 年，由中国、日本、美国、法国等10 个国家和地区共同发起承担，选择以遗传标记相对完善的典型粳稻品种“日本晴”为研究对象，测定水稻12 条染色体的基因组序列，最后绘制出全部基因图。1998.2 测序工程启动2002.11 中国、日本率先完成水稻第4 号和第1 号染色体的序列精确测定，并在英国自然杂志上发表了有关成果。2002.12 水稻基因组“草图”绘就2003.6 美国科学家完成了水稻第10 号染色体的序列精确测定，研究结果发表在美国科学杂志上2004.12 水稻基因组“精细图”全部完成2005.8“精细图”刊登于自然杂志上第七章 生物技术与农业教案 讲授新课（二）生物技术在农业中的作用2、生物技术与养殖业1）动物克隆技术含义：克隆概念克隆并不是一个新的概念，克隆(cloning)这个词源于希腊语中clonos，意为twig，即嫩枝。在生物的分子、细胞、个体三个不同层次上，克隆有不同的含义。在分子水平上，用分子生物学技术利用细菌或病毒使原来某一片段DNA 形成一群DNA分子的过程，叫做分子克隆或DNA 克隆，而且相同的分子叫一个克隆。在生物学中，细胞克隆技术的正规名词为细胞培养技术，通过细胞培养得到大量的细胞或其代谢产物。在自然界指人工培育克隆体(DNA 分子、微生物、植物、动物)这一操作过程。第七章 生物技术与农业教案 讲授新课（二）生物技术在农业中的作用克隆研究的主要内容：1）供核细胞的来源和特性2）细胞质受体的来源和特性3）重构胚核质适应机理4）克隆技术支持体系研究5）重构胚胎体内和体外培养技术6）克隆技术实用化研究优点：转基因克隆动物技术显示出现的优势主要表现在：一是生产效率高；二是周期短，成本低；三是可以决定后代性别。举例：克隆羊“多莉”第七章 生物技术与农业教案 讲授新课（二）生物技术在农业中的作用2）动物转基因技术（1）转基因技术的定义将人工分离和修饰过的基因导入到生物体基因组中，由于导入基因的表达，引起生物体的性状的可遗传的修饰，这一技术称之为转基因技术。通俗的讲：转基因技术就是指利用分子生物学技术，将某些生物的基因转移到其它物种中，改造生物的遗传物质，使遗传物质得到改造的生物在性状、营养和消费品质等方面向人类需要的目标转变。人们常说的遗传工程、基因工程、遗传转化均为转基因的同义词。第七章 生物技术与农业教案 讲授新课（二）生物技术在农业中的作用（2）常用的动物转基因技术1）显微注射法：将DNA 注射到胚胎的细胞核内，再把注射过DNA 的胚胎移植到动物体内，使之发育成正常的幼仔。2）体细胞核移植方法：先在体外培养的体细胞中进行基因导入并筛选。然后将带转基因体细胞移植到去掉细胞核的卵细胞中，生产重构胚胎。3）转基因动物的应用前景4）动物转基因技术存在的问题第七章 生物技术与农业教案 讲授新课（二）生物技术在农业中的作用5）我国对农业转基因生物安全的管理在我国，先后颁布了农业转基因生物安全管理条例、农业转基因生物安全评价管理办法等法律法规。在管理范围、安全性评价、管理措施等方面做了一系列规定，以确保使用安全。第七章 生物技术与农业教案 讲授新课（二）生物技术在农业中的作用（3）体外胚胎生产技术体外胚胎技术：直接从供体卵巢内提取良种卵母细胞，放入试管内进行卵母细胞受精、体外受精卵发育、培养，在实验室进行严格的质量控制和微物控制，无菌化操作，生产世界一流的优质肉羊、肉牛胚胎。因为在供体体外繁殖，不受排卵期的限制，以工厂化形成批量生产，冷冻保存后进行大规模商业化移植。不必花高价从国外进口，降低成本，提高畜牧业生产的利润率，该技术是大面积实现优良种畜品种产业化的支撑点。第七章 生物技术与农业教案 讲授新课（二）生物技术在农业中的作用（4）人工授精技术体外受精(InV 体外受精(InVitroFertilization)是指哺乳动物的精子和卵子在体外人工控制的环境中完成受精过程的技术，英文简称为IVF。由于它与胚胎移植技术(ET)密不可分，又简称为IVF-ET。在生物学中，把体外受精胚胎移植到母体后获得的动物称试管动物(test-tubeanimal)。这项技术成功于20 世纪50 年代，在最近20 年发展迅速，现已日趋成熟而成为一项重要而常规的动物繁殖生物技术。多媒体展示体外受精技术的发展简史多媒体展示体外受精技术的基本操作程序第七章 生物技术与农业教案 讲授新课（二）生物技术在农业中的作用哺乳动物体外受精的基本操作程序，主要环节包括以下几个方面:1)卵母细胞的采集和成熟培养2）母细胞的选择：3）卵母细胞的成熟培养：4）体外受精5）胚胎培养家畜体外受精技术的发展现状和存在的问题第七章 生物技术与农业教案 讲授新课（二）生物技术在农业中的作用5）性别控制技术（1）性别控制技术的发展概况（2）哺乳动物的性别控制技术1）X、Y 精子的分离2）早期胚胎的性别鉴定 核型分析法SRY 片段的PCR 扩增法 免疫学方法（3）性别控制技术的发展前景第七章 生物技术与农业教案 讲授新课（二）生物技术在农业中的作用6）生物技术与动物饲料工业多媒体展示生物技术在动物饲料工业上利用7）畜禽基因工程疫苗目前基因工程疫苗主要有以下几种：基因工程亚单位疫苗，基因工程活载体疫苗，合成疫苗，基因缺失疫苗，基因疫苗第七章 生物技术与农业教案 讲授新课（二）生物技术在农业中的作用8）动物生物反应器生物反应器是指利用转基因活体动物的某种能够高效表达外源蛋白的器官或组织来进行工业化生产活性功能蛋白的技术，这些蛋白一般是药用蛋白或营养保健蛋白。用于表达的生物反应器包括动物血液、泌尿系统、精囊腺、乳腺等，还包括禽蛋和昆虫（例如家蚕）个体等。其中动物乳腺生物反应器是目前国际上唯一证明可以达到商业化生产水平的生物反应器。据预测，2010 年世界上动物乳腺生物反应器的年产值将达到500 亿美元以上。第七章 生物技术与农业教案 讲授新课（三）关于我国农业领域中生物技术发展1、我国生物技术在农业发展中的展望2、抓住机遇，实现我国农业的跨跃发展第七章 生物技术与农业教案-社会调查教学过程及教学设计：三、社会调查生物技术在襄樊农业上的应用（4 学时）第七章 生物技术与农业教案-社会调查社会调查的目的：通过调查使学生了解生物技术在襄樊农业的利用；理解生物技术在农业经济的发展中的作用。要求和安排：将学生3-5 人为一组，以组为单位到各农业单位：农业局、农科院、畜牧局、蔬菜办等单位进行调查，收集资料整理成文。第七章 生物技术与农业教案-思考题思考题：1、简述开展水稻基因组计划的意义2、动物胚胎工程的主要技术包括那些？3、生物技术在动物饲料工业上有和利用？4、动物生物反应器的前景如何？5、核移植技术在动物生产上的应用有那些？第七章 生物技术与农业教案-本章参考书本章参考书：1.现代生命科学概论.黄诗笺主编.北京：高等教育出版社，2001.82.现代生物技术导论.陈章良主编.北京：高等教育出版社，19983.现代生物技术导论，瞿礼嘉，顾红雅，胡苹，陈章良编著，高等教育出版社，19984.现代应用生物技术.刘仲敏、林兴兵、杨生玉主编.化学工业出版社，19925.现代生物技术导论.瞿礼佳、顾红雅等主编.高等教育出版社，19986.现代生物技术概论.何效忠等编著.北京师范大学出版社，1999第七章 生物技术与农业教案-本章参考书8.生物技术.朱圣庚等主编.上海科学技术出版社，19959.生物技术的现状与未来.顾方舟、卢圣栋主编.北京医科大学协和医科大学联合出版，199010.现代生物学导论.寿天德主编.中国科学技术大学出版社，200311.植物生物技术.张献龙主编.农业出版社.200512.现代生物技术及其产业.罗明典主编.复旦大学出版社，200113.国内外食品生物技术研究进展.宋贤良等.粮食与油脂.2002.6：32-34第七章 生物技术与农业教案-本章参考书14.转基因食品安全性评价.徐茂军.食品与发酵工业，2001.27（8）：14-1815.生物技术药物.马大龙编著.科学出版社，200116.植物生物技术.许智宏主编.上海科学技术出版社，1998