农业生物技术产业化.ppt
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1、农业生物技术产业化本章内容本章内容第一节第一节 概况概况 第二节第二节 转基因作物产业化转基因作物产业化 第三节第三节 植物组织培养产业化植物组织培养产业化第四节第四节 生物农药产业化生物农药产业化第五节第五节 生物饲料产业化生物饲料产业化第六节第六节 生物技术产业国际化生物技术产业国际化第一节第一节 概况概况现代生物技术现代生物技术 20世纪生命科学领域最伟大的事件。世纪生命科学领域最伟大的事件。21世纪朝阳产业、主导产业、支柱产业世纪朝阳产业、主导产业、支柱产业农业农业生物技术的重要应用领域。生物技术的重要应用领域。传统农业传统农业现代农业(跨越)现代农业(跨越)我国的农业生物技术研究始于
2、植物组织细胞我国的农业生物技术研究始于植物组织细胞培养技术。该技术生产效率高、实用性强、培养技术。该技术生产效率高、实用性强、简便易行,适合发展中国家的国情与农业简便易行,适合发展中国家的国情与农业特点,应加强支持,实现更大规模的产业特点,应加强支持,实现更大规模的产业化。化。农作物基因工程是最为重要的研究领域。对农作物基因工程是最为重要的研究领域。对于提升农业技术创新能力和现代化水平,于提升农业技术创新能力和现代化水平,实现农业跨越式发展具有重要的战略意义。实现农业跨越式发展具有重要的战略意义。我国加入我国加入WTO后对生物农药的发展非常迫切。目前后对生物农药的发展非常迫切。目前微生物农药和
3、农用抗生素已形成我国生物农药产微生物农药和农用抗生素已形成我国生物农药产业的主体。今后要尽快使生物农药成为新兴的高业的主体。今后要尽快使生物农药成为新兴的高技术产业。技术产业。饲料生物技术已成为世界各国饲料与饲料添加剂产饲料生物技术已成为世界各国饲料与饲料添加剂产品创新的重要手段。加快产业化步伐应列为近期品创新的重要手段。加快产业化步伐应列为近期我国农业产业化发展的重要目标。我国农业产业化发展的重要目标。在动物生物技术研究与产业化发展方面,如疾病疫在动物生物技术研究与产业化发展方面,如疾病疫苗和分子诊断试剂、动物胚胎工程、动物克隆以苗和分子诊断试剂、动物胚胎工程、动物克隆以及转基因动物等,也是
4、我国农业研究的重点方向。及转基因动物等,也是我国农业研究的重点方向。第二节第二节 转基因作物产业化转基因作物产业化1983,首例转基因植物(烟草)问世。,首例转基因植物(烟草)问世。1986,首批转基因植物(抗虫和抗除草剂)进入田,首批转基因植物(抗虫和抗除草剂)进入田间试验。间试验。1994,首例转基因植物产品(耐贮存番茄)进入市,首例转基因植物产品(耐贮存番茄)进入市场。场。1996,转基因作物产业化迅速发展。,转基因作物产业化迅速发展。目前,目前,35科,科,120多种,转基因植株。多种,转基因植株。90多种转基多种转基因作物商品化生产。大规模产业化的有因作物商品化生产。大规模产业化的有
5、抗虫、抗抗虫、抗除草剂或兼抗除草剂或兼抗的的大豆、玉米、棉花、油菜大豆、玉米、棉花、油菜。一、国际转基因作物产业化一、国际转基因作物产业化1、作物种类及规模(、作物种类及规模(2007)转基因作物转基因作物面积面积/hm2比率例比率例%大豆大豆抗除草剂抗除草剂3.33x10763.3玉米玉米抗虫抗虫5.6x1069.8x10618.6抗除草剂抗除草剂2.1x106兼抗兼抗1.8x106棉花棉花抗除草剂抗除草剂2.5x10612.8x10672.9兼抗兼抗2.4x106抗虫抗虫8.9x106油菜油菜抗除草剂抗除草剂2.7x1065.14种作物种作物8种产品种产品5.26x1072、地区分布、地区
6、分布2007,15国家种植转基因作物。国家种植转基因作物。集中在集中在4个国家,面积个国家,面积99%国家国家主要作物主要作物比率比率%美国美国大豆、棉花、玉米、油菜等大豆、棉花、玉米、油菜等68阿根廷阿根廷大豆、玉米、棉花等。大豆、玉米、棉花等。22加拿大加拿大大豆、棉花、玉米、油菜等大豆、棉花、玉米、油菜等6中国中国棉花棉花83二、我国转基因作物产业化二、我国转基因作物产业化转基因植物研究始于转基因植物研究始于20世纪世纪80年代初期。年代初期。2002,转基因生物,转基因生物98种,涉及基因种,涉及基因200种。种。田间试验植物田间试验植物22种,商业化生产种,商业化生产4种种(棉花、(
7、棉花、番茄、甜椒和矮牵牛)。番茄、甜椒和矮牵牛)。1、基础研究领域、基础研究领域克隆基因:克隆基因:100多个多个转基因植物:转基因植物:180多个品种(系)多个品种(系)建立多种植物遗传转化技术建立多种植物遗传转化技术作物:水稻、小麦、大豆、玉米、棉花等。作物:水稻、小麦、大豆、玉米、棉花等。商业化生产:商业化生产:7种植物产品种植物产品 国产单价、双价抗虫棉,国产单价、双价抗虫棉,monsanto保铃棉;保铃棉;抗病毒番茄和甜椒;抗病毒番茄和甜椒;耐贮存番茄;耐贮存番茄;变色矮牵牛。变色矮牵牛。单单价价抗抗虫虫棉棉研研发发和和产产业业化化历历程程1991年:单价抗虫棉研制项目启动年:单价抗
8、虫棉研制项目启动 1994年:单价抗虫棉研制获得成功年:单价抗虫棉研制获得成功1997年:通过安全评价并获准生产年:通过安全评价并获准生产单价抗虫单价抗虫基因专利基因专利单价抗虫基因植物表达载体单价抗虫基因植物表达载体结构域结构域 I I Cry1AbCry1Ab结构域结构域 II II Cry1AcCry1Ac结构域结构域 III III Cry1AcCry1AcBTBT蛋白质空间结构蛋白质空间结构国产单价抗虫基因及蛋白质结构图国产单价抗虫基因及蛋白质结构图2000年:融合抗虫棉研制项目启动年:融合抗虫棉研制项目启动 2002年:融合抗虫棉研制获得成功年:融合抗虫棉研制获得成功2003年:进
9、入安全评价并生产试验年:进入安全评价并生产试验融合抗虫融合抗虫基因专利基因专利国国产产融融合合抗抗虫虫棉棉研研发发和和产产业业化化历历程程国产融合抗虫基因及蛋白质结构图国产融合抗虫基因及蛋白质结构图Bt/CptiBt/Cpti融合抗融合抗虫蛋白质结构虫蛋白质结构双增强子双增强子35sP35sP 序列序列 KcKc融合抗虫基因融合抗虫基因T T加工加工切割切割PAPANosTNosTPSPSBt CptiBt Cpti融合抗虫基因及植物表达载体融合抗虫基因及植物表达载体基因导入创造中国转基因抗虫棉花新种质基因导入创造中国转基因抗虫棉花新种质 通过花粉通过花粉管通道法将抗管通道法将抗虫基因导入到虫
10、基因导入到棉花主栽品种,棉花主栽品种,创造出国产转创造出国产转基因抗虫棉新基因抗虫棉新种质材料。种质材料。PCR检测结果证明,抗虫基因已整合到转基检测结果证明,抗虫基因已整合到转基因棉新种质的基因组中。因棉新种质的基因组中。检测抗虫基因整合至受体棉花基因组情况检测抗虫基因整合至受体棉花基因组情况 Bt Bt cpti单价抗虫基因转泗棉单价抗虫基因转泗棉3号号部分植株部分植株PCR检测结果检测结果双价抗虫基因转冀棉双价抗虫基因转冀棉24号号部分植株部分植株PCR检测结果检测结果 生物杀虫试验结果证明,转抗虫基因棉花新种质生物杀虫试验结果证明,转抗虫基因棉花新种质对棉铃虫的校正死亡率均大于对棉铃虫
11、的校正死亡率均大于80%80%,达到高抗水平。,达到高抗水平。单价转基因棉花的生物杀虫试验单价转基因棉花的生物杀虫试验 双价转基因棉花的生物杀虫试验双价转基因棉花的生物杀虫试验转转单价单价基因棉花基因棉花非转基因棉花非转基因棉花非转基因棉花非转基因棉花转转双价双价基因棉花基因棉花转转抗抗虫虫基基因因棉棉核核心心新新种种质质生生物物杀杀虫虫试试验验品种棉铃虫发生期二代三代四代百株幼虫量(头)顶尖被害率()蕾铃被害率()百株幼虫量(头)顶尖被害率()蕾铃被害率()百株幼虫量(头)顶尖被害率()蕾铃被害率()GK123.6350.009 0.0200.029 0.0250.006 0.00.000
12、0.0000.0000.0030.0010.0750.0710.00.0000.0010.001GK195.6670.333 0.0500.008 0.0450.009 1.50.866 0.0000.0000.0050.0010.6670.3330.00.0000.0010.001SGK3212.8370.072 0.0150.009 0.0150.002 0.00.0000.0000.0000.0020.0010.00.0000.00.0000.00.000泗棉3号32.0005.774 0.5850.072 0.2990.071 8.02.8870.0750.0430.0250.0085
13、.00.5770.00.000 0.0170.000冀棉2434.5001.443 0.3400.006 0.1810.008 4.51.4430.0950.0490.0220.0024.50.2890.00.0000.0120.003转转基基因因棉棉种种质质对对田田间间不不同同时时代代棉棉铃铃虫虫抗抗性性效效率率检检测测 结果表明:单价和双价抗虫棉的新种质均具有田结果表明:单价和双价抗虫棉的新种质均具有田间高抗棉铃虫的特性。间高抗棉铃虫的特性。种群种群龄龄期期处处理理6天的校正死亡率(天的校正死亡率(%)单单价价-GK12双价双价-SGK321 敏感敏感188.47.498.21.1288.
14、14.894.04.8363.54.21000*424.510.471.78.7*57.41.916.75.6抗性抗性158.54.385.26.7*250.66.479.43.7*314.16.374.04.2*412.12.953.59.6*52.31.210.78.2抗抗虫虫棉棉种种质质对对不不同同种种群群和和龄龄期期幼幼虫虫的的杀杀虫虫活活性性 结果证明,抗虫棉新种质具有高抗虫性,双价抗虫结果证明,抗虫棉新种质具有高抗虫性,双价抗虫新种质还具有延缓昆虫产生抗性的作用。新种质还具有延缓昆虫产生抗性的作用。部部分分抗抗虫虫棉棉生生物物安安全全性性评评价价情情况况中间试验申报中间试验申报 5
15、3 份,份,批准批准 26 份,份,批准频率批准频率 49%;环境释放申报环境释放申报 23 份,份,批准批准 17 份,份,批准频率批准频率 73%;生产试验申报生产试验申报 109 份,批准份,批准 80 份,份,批准频率批准频率 73%;生产应用申报生产应用申报 477 份,批准份,批准 397 份,批准频率份,批准频率 83%。部分新品种的安全性评价情况部分新品种的安全性评价情况 十年申报十年申报生产应用安全性评价生产应用安全性评价477477份,获得份,获得生产应用安全证书生产应用安全证书397397份。范围包括:晋、冀、份。范围包括:晋、冀、鲁、豫、陕、津、苏、皖、浙、湘、鄂、川、
16、鲁、豫、陕、津、苏、皖、浙、湘、鄂、川、甘、新甘、新1414个主产棉省。这些基础性工作为我国个主产棉省。这些基础性工作为我国抗虫棉的快速产业化起到了保驾护航的积极作抗虫棉的快速产业化起到了保驾护航的积极作用。用。部部 分分 品品 种种 的的 生生 产产 应应 用用 安安 全全 证证 书书申请专利申请专利1919项,已经获发明专利证书项,已经获发明专利证书8 8项。项。2、转基因抗虫棉产业化、转基因抗虫棉产业化抗虫棉拥有我国自主知识产权。我国唯一大面积抗虫棉拥有我国自主知识产权。我国唯一大面积推广应用的转基因作物。推广应用的转基因作物。审定抗虫棉品种审定抗虫棉品种16个:个:单价单价9个:国抗个
17、:国抗1、12、19、22号,号,晋棉晋棉26、31、33、34号,号,鲁棉研鲁棉研16号。号。双价双价3个:中棉所个:中棉所321、中棉所、中棉所41、新研、新研96-48杂交杂交4个:中棉所个:中棉所38号、南抗号、南抗3号、号、鲁棉研鲁棉研15号、鲁号、鲁RH-1国国产产抗抗虫虫棉棉产产业业化化的的金金字字塔塔式式运运行行模模式式基因研制单位基因研制单位1个个基因转化单位基因转化单位3个个品种选育单位品种选育单位 40多个多个产业化单位产业化单位 50多个多个以产权为纽带,以市场为导向,以产权为纽带,以市场为导向,优势单位联合,实现棉花产业。优势单位联合,实现棉花产业。基因基因研制研制基
18、因转化基因转化品品 种种 选选 育育推推 广广 应应 用用1、上游:基因研制,、上游:基因研制,形成知识产权;形成知识产权;2、中游:基因转化,、中游:基因转化,形成种质资源形成种质资源;3、下游:培育品种,、下游:培育品种,进行区域试验进行区域试验;4、企业:进入产业,、企业:进入产业,参与市场竞争参与市场竞争;抗抗虫虫棉棉研研制制与与产产业业化化过过程程中中的的分分工工全局观念、诚信合作、全局观念、诚信合作、赢得天下。赢得天下。中美抗虫棉在中国植棉市场上历年推广应用情况比较中美抗虫棉在中国植棉市场上历年推广应用情况比较Comparison of US Bt cotton vs.Chines
19、e Bt cotton mercialization in China10%3890%342380200718%6482%296360200627%8573%230315200538%12562%208333200448%14652%160306200352%14348%132275200270%16430%70234200182%14818%32180200093%827%6881997%US%China103 ha.year国国 产产 抗抗 虫虫 棉棉 产产 业业 化化 历历 程程 产业化历程:产业化历程:1、1996年年-1998年:年:应用摸索阶段应用摸索阶段2、1999年年-2001
20、年:年:开始应用阶段开始应用阶段3、2002年年-2003年:年:中美抗衡阶段中美抗衡阶段4、2004年年-2005年:年:快速发展阶段快速发展阶段5、2006-2007年后:年后:处于主导地位处于主导地位 国产抗虫棉产业化的运行模式国产抗虫棉产业化的运行模式企业企业科研科研基地基地协会协会其他其他1.企业主导型企业主导型55%2.科研主导型科研主导型19%5.其他主导型其他主导型 5%4.协会主导型协会主导型 6%3.基地主导型基地主导型15%国产抗虫棉产业化体系国产抗虫棉产业化体系以大型企业集团为以大型企业集团为主体主体,以抗虫棉农业高新,以抗虫棉农业高新技术为技术为龙头龙头,以科研单位为
21、,以科研单位为技术依托技术依托,以,以市场为市场为导向导向,以国家相关政策法规为,以国家相关政策法规为保障保障。国产抗虫棉产业化集团:国产抗虫棉产业化集团:以深圳创世纪转基因技以深圳创世纪转基因技术有限公司为核心,包括江苏南通、新疆、湖北术有限公司为核心,包括江苏南通、新疆、湖北荆门、河南国新、河北等创世纪公司。荆门、河南国新、河北等创世纪公司。合作单位:合作单位:安徽丰乐种业、江苏红太阳种业、湖安徽丰乐种业、江苏红太阳种业、湖南亚华种业等。南亚华种业等。合作国家:合作国家:印度、澳大利亚、阿根廷、越南、菲印度、澳大利亚、阿根廷、越南、菲律宾等。律宾等。3、我国转基因作物产业化分析、我国转基因
22、作物产业化分析v优势分析优势分析(1)农业规模大,政府重视强,投资大。)农业规模大,政府重视强,投资大。(2)基因资源丰富。)基因资源丰富。v面临问题面临问题(1)投资力度小,重复研究多。)投资力度小,重复研究多。(2)研究工作模仿多,创新少。)研究工作模仿多,创新少。(3)安全性研究缺乏。)安全性研究缺乏。v农业问题解决根本途径:农业问题解决根本途径:大力发展农业生大力发展农业生物技术产业物技术产业第三节第三节 植物组织培养产业化植物组织培养产业化植物组织培养技术的应用:植物组织培养技术的应用:A、植物微繁殖、植物微繁殖世界大规模产业化世界大规模产业化 B、单倍体细胞培养、单倍体细胞培养20
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