基因技术与人类的关系.ppt
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1、基因技术与人类的关系 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望基因工程技术与人类关系密切基因工程技术与人类关系密切n 是是20世纪末和世纪末和21世纪初发展最为迅速的高新技术之一世纪初发展最为迅速的高新技术之一n 使发酵、食品、轻工等传统工业发生了深刻的革命使发酵、食品、轻工等传统工业发生了深刻的革命n 为解决人类的人口膨胀、食物短缺、能量匮乏、疾病防治为解决人类的人口膨胀、食物短缺、能量匮乏、疾病防治 和环境污染等问题带来了新的希望和环境污染等问题带来了新
2、的希望n 将对人类生活和健康、经济发展、社会进步产生巨大的影将对人类生活和健康、经济发展、社会进步产生巨大的影 响响从从DNA双螺旋结构的发现双螺旋结构的发现l基础性研究阶段(基础性研究阶段(20世纪世纪50年代开始):遗传物质的结构和年代开始):遗传物质的结构和功能,以及表达和调控有了全面的认识,为通过对遗传物质功能,以及表达和调控有了全面的认识,为通过对遗传物质的修饰和改造,定向的获得人类所需要的成分打下了基础。的修饰和改造,定向的获得人类所需要的成分打下了基础。l商业化生产阶段(商业化生产阶段(20世纪世纪80年代以来):年代以来):一、转基因植物与农业生产一、转基因植物与农业生产二、基
3、因技术与人类健康二、基因技术与人类健康三、生物技术在工业中的应用三、生物技术在工业中的应用转基因植物与农业生产转基因植物与农业生产(一)、转基因植物技术(一)、转基因植物技术1、植物转基因技术定义、植物转基因技术定义 将优良性状的目的基因导入植物细胞或组织,并在其中进行表达,将优良性状的目的基因导入植物细胞或组织,并在其中进行表达,从而使植物获得新的性状。从而使植物获得新的性状。2、转基因方法介绍、转基因方法介绍 原生质体为受体的直接转化法原生质体为受体的直接转化法(简称原生质体法)(简称原生质体法)农杆菌介导转化法农杆菌介导转化法(1974年)年)基因枪法基因枪法(1987年)年)基因枪 3
4、.转基因植物研究发展转基因植物研究发展 n 1983年,转基因年,转基因烟草、胡萝卜烟草、胡萝卜问世问世 1987年,转基因年,转基因油菜、棉花油菜、棉花产生产生 1988年,转基因年,转基因水稻、玉米水稻、玉米诞生诞生 1992年,培育出转基因年,培育出转基因小麦小麦 1994年,培育出转基因年,培育出转基因大麦大麦n20余种植物产品通过余种植物产品通过FDA认证认证n13个国家种植转基因植物个国家种植转基因植物n转基因作物商业化:遍布转基因作物商业化:遍布6大洲大洲n2000年商业化种植面积比年商业化种植面积比1996年翻了几倍年翻了几倍n预测:预测:2020年世界上年世界上80 -90的
5、农作物将是转基因植物的农作物将是转基因植物4.转基因作物种植面积的发展:转基因作物种植面积的发展:1996年年170万公顷。万公顷。1997年年1100万公顷。万公顷。1998年年2780万公顷。万公顷。1999年年3990万公顷。万公顷。2000年年4420万公顷。万公顷。2001年全球转基因植物种植面积首次突破年全球转基因植物种植面积首次突破5000万公顷。万公顷。以转基因性状而言,以转基因性状而言,2001年种植面积最大的仍然是年种植面积最大的仍然是抗除草剂转基因作物抗除草剂转基因作物,其次是其次是抗虫转基因作物抗虫转基因作物。种植面积最大的国家仍然是种植面积最大的国家仍然是美国美国,2
6、001年种植面积达年种植面积达3570万公顷,其次万公顷,其次为阿根廷为阿根廷1180万公顷,加拿大万公顷,加拿大320万公顷,中国万公顷,中国150万公顷。万公顷。(二)转基因植物研究现状(二)转基因植物研究现状提高作物抗性提高作物抗性抗虫棉、抗虫玉米、抗虫水稻、抗虫马铃薯、抗除草剂大豆、抗除草剂玉米、抗白叶枯水稻等。改良品质改良品质高含油玉米,使玉米含油量从3.5%升高至8.5%(美国杜邦公司投资17亿美元)改善大豆蛋白质质量,使其具有肌肉蛋白的营养含-3不饱和脂肪酸的高含油大豆含40%月桂酸的油菜籽耐储藏的延熟番茄增加马铃薯的固形物含量,以减少炸薯条用油保健型作物保健型作物把植物改造成重
7、要的药物(抗体)或工业原料的生产工厂-生物反应器(生产口服疫苗),利用香蕉、西红柿生产口服疫苗提高植物抗逆性提高植物抗逆性抗低温、抗寒基因香蕉抗盐、抗旱植物,抗病基因:抗霉菌的转基因葡萄,提高德国雷司令葡萄酒的口味,保证了德国的葡萄酒的纯正口味(三)商业化生产步伐加快20002000年底,世界各国批准的商年底,世界各国批准的商业化生化生产的的转基因作物有基因作物有100100多种,包括多种,包括1212种种农作作物物,涉及涉及转基因食品达基因食品达40004000余种余种在美国市在美国市场包装食品中包装食品中转基因成分占基因成分占6060,转基因食品的基因食品的总交易量交易量:1996 199
8、6年年 2.35 2.35亿美元美元 1998 1998年年 12-15 12-15亿美元美元 2000 2000年年 30 30亿美元以上美元以上 预计 2005 2005年年 60 60亿美元美元 2010 2010年年 200 200亿美元美元基因作物产品的销售额增长 1997年 40亿美元 2002年 85亿美元转基因技术带来了育种方法的革命转基因技术带来了育种方法的革命 传统杂交育种:时间长,至少需要812年 突变育种:可加快育种速度,诱变的随机性高,筛选工作繁重 分子育种:时间短,目的性强突突变育种育种:CropCultivar NameMethod Used to Induce
9、MutationriceCalrose 76gamma rayswheatAbovesodium azideLewisthermal neutronsoatsAlamo-XX-raysgrapefruitRio Redthermal neutronsStar Rubythermal neutronsburmuda grassTifeaglegamma raysTifgreen IIgamma raysTift 94gamma raysTifway IIgamma rayslettuceIce Cubeethyl methanesulphonateMini-Greenethyl methanes
10、ulphonatecommon beanSeafarerX-raysSeawayX-rayslilacPrairie Petitethermal neutronsSt.Augustine grassTXSA 8202gamma rays分子育种程序:分子育种程序:标记基因标记基因 启动子启动子 外源目的基因外源目的基因 终止序列终止序列DNA-mRNA-蛋白质性状蛋白质性状转基因植物的生产(图例)样品比较(左为普通棉花,样品比较(左为普通棉花,右为兔毛转基因棉花)右为兔毛转基因棉花)抗除草剂大豆抗除草剂大豆抗除草剂作物抗除草剂作物抗虫棉花抗虫棉花抗抗CMV病毒转基因番茄病毒转基因番茄抗抗CMV
11、病毒转基因甜椒病毒转基因甜椒转查尔酮合酶矮牵牛花转查尔酮合酶矮牵牛花Two tomato plants artificially inoculated with bacterial speck disease.Plant on left has been genetically engineered with a gene for resistance to the disease,and plant on right is a susceptible,non-engineered variety.Swiss researchers have produced rice capable of
12、synthesizing beta-carotene,the precursor of Vitamin A(Ye et al.,2000).This rice variety is now being crossed into adapted varieties,with field tests possible in a year or two.Grape vines are susceptible to several diseases that reduce the amount and the quality of wine grapes and table grapes or eve
13、n kill the vine.Genes that confer resistance to particular diseases would reduce the cost of battling diseases in the vineyard.Researchers at the University of Florida have patented a method for producing grape vines that carry a silkworm gene to provide protection from Pierces disease,a fatal bacte
14、rial disease that affects grapes and several other plants.Improved nutritional content and delayed ripening are transgenic traits of interest in tomatoes.Source:USDA Canola is a major oilseed crop.Transgenic research has focused on improving the nutritional quality of canola oil by enhancing the Vit
15、amin E content or by modifying the balance of fatty acids.Nicotine-free tobacco is now being grown for a projected introduction of nicotine-free cigarettesDecaffeinated coffee is now made by treating coffee beans to remove the caffeine.Other methods are criticized for removing some of the desirable,
16、flavor-producing components along with the undesirable caffeine.Papaya is a tropical fruit rich in Vitamins A and C,but susceptible to a number of serious pests and diseases.The transgenic variety UH Rainbow,resistant to the papaya ringspot virus,is currently in production in Hawaii.Improved Turfgra
17、ss for Lawns and Recreational Areas There are a number of environmental concerns associated with the current use of turfgrass.These include the amount of chemicals applied(fertilizers,herbicides,fungicides,and even green dyes);the large quantity of water required to keep lawns healthy,especially in
18、the West;the energy required to mow lawns Food crops engineered to produce edible vaccines against infectious diseases would make vaccination more readily available to children around the world.White mold(Sclerotinia)is a serious problem for sunflower producers in some areas.Resistance to this disea
19、se would expand the area in which sunflowers can be grown and might improve yields in areas of current cultivation.A commercially available cultivar is not expected before 2005.转基因植物种植面积增长速度转基因植物种植面积增长速度(三)转基因植物的发展趋势1.抗逆基因及抗逆分子育种2.提高作物品质:高含油、低饱和脂肪酸、高必需氨基酸、高营养(营养功能基因,维生素E )3.生物反应器含疫苗的农作物4.清除重金属作物等基因工
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- 基因 技术 人类 关系
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