生物技術與農業生物工程概論第1頁，共88頁，2023年，2月20日，星期一7.1生物技術與種植業

長期以來人們不斷地尋求提高作物產量和品質的方法，有性雜交等傳統育種方式、化學農藥和肥料等的使用曾做出了巨大的貢獻，但其弊端也日漸突出。現代生物技術將為種植業的發展提供跟廣闊的前景。

生物技術與農業7生物技術與農業第2頁，共88頁，2023年，2月20日，星期一7.1.1生物技術在誘導植物雄性不育中的利用

植物雄性不育及雜種優勢利用是傳統育種方法中的一個重要領域并已取得令人矚目的巨大成績。利用現代生物技術方法可誘導植物雄性不育，從而產生新的不育材料為育種服務。

基因工程技術、組織培養、原生質體融合、體細胞誘變和體細胞雜交等技術都可以創造植物雄性不育新材料。

生物技術與農業7.1生物技術與種植業第3頁，共88頁，2023年，2月20日，星期一7.1.1.1組織培養誘導植物雄性不育中國水稻所利用巴斯馬提水稻品種進行胚根組織培養，然后將愈傷組織進行輻射，從而選育出巴斯馬提雄性不育系。1984～1988年間凌定厚等以IR24、IR36、IR54等9個品種，通過種子、幼穗離體培養，篩選到不育突變體48個。

生物技術與農業7.1.1生物技術在誘導植物雄性不育中的利用第4頁，共88頁，2023年，2月20日，星期一7.1.1.2基因工程誘導植物雄性不育花粉絨粘層表達barnase基因阻斷花粉正常的發育而造成敗育，形成不育系；花粉絨粘層表達bastar基因轉化植株中為恢復系形成的二系配套的油菜、煙草。反義RNA技術創造了擬南芥、玉米、油菜等植物不育系。

生物技術與農業7.1.1生物技術在誘導植物雄性不育中的利用第5頁，共88頁，2023年，2月20日，星期一7.1.1.3原生質體融合創造不育系蘿卜與油菜的原生質體融合而產生的細胞雜種——蘿卜質油菜，在一般環境條件下表現為“雄性不育”。匈牙利國家自然科學院Menczel等（1982）以鏈霉素抗性基因作標記在煙草品種間進行原生質體融合，實現了煙草細胞質雄性不育基因的轉移。

生物技術與農業7.1.1生物技術在誘導植物雄性不育中的利用第6頁，共88頁，2023年，2月20日，星期一7.1.2生物技術培育抗逆性作物品種

植物與環境間有著密不可分的關系，而逆性環境的出現，特別是病蟲害的頻繁發生，造成農業上大面積的減產。組織培養、原生質體融合、體細胞雜交等生物技術手段創造突變，培育抗逆新品種。不過這些方法盲目性較大，而且植株遺傳變異頻率較低，植物基因工程技術目前已成為一種廣泛且有效的培育抗逆性植株的手段。

生物技術與農業7.1生物技術與種植業第7頁，共88頁，2023年，2月20日，星期一7.1.2.1培育抗除草劑作物

農田化學除草已成為全球現代農業生產的重要組成部分,全世界除草劑的總用量、施用面積及費用均已超過殺蟲劑與殺菌劑。隨著大量除草劑的出現,新品種選育和開發難度極大。因此,利用基因工程培育植物的抗除草劑品種越來越受到國內外科學家的關注,它不僅可擴大現有除草劑的應用范圍,選用高效率、低毒、低殘留、殺草譜廣、低成本的除草劑轉基因作物,也可減少環境污染,降低農業生產成本。

生物技術與農業7.1.2生物技術培育抗逆性作物品種第8頁，共88頁，2023年，2月20日，星期一

抗EPSP抑制劑基因

草甘膦(glyphosate)是一種廣譜除草劑,它具有無毒、易分解，無殘留和不污染環境等特點，目前已從細菌中分離出一個突變株，它含有抗草甘膦的EPSP合成酶突變基因。把抗草甘膦基因引入植物，可使這種基因工程作物獲得抗草甘膦的能力。此時若用草甘膦除草，則可選擇性地除掉雜草，而這種作物因不受損害而生長。

生物技術與農業7.1.2.1培育抗除草劑作物第9頁，共88頁，2023年，2月20日，星期一

抗PPT基因

膦絲菌素(phosphinothricin，PPT)用作非選擇性的除草劑,是植物谷氨酰合成酶(glutaminesynthetase,GS)的抑制劑。現已從Streptomyceshyrscopicu中分離得到抗bialaphos的bar基因，該基因編碼的產物稱PAT,嵌合的bar基因在CaMV35s啟動子的控制下,在煙草、馬鈴薯和番茄的細胞內得到了表達，轉基因植株對高劑量的PPT和bialaphos具有耐受性。

生物技術與農業7.1.2.1培育抗除草劑作物第10頁，共88頁，2023年，2月20日，星期一

生物技術與農業7.1.2.1培育抗除草劑作物第11頁，共88頁，2023年，2月20日，星期一

轉抗EPSP抑制劑基因的棉白楊對草甘膦具有耐受性

生物技術與農業7.1.2.1培育抗除草劑作物第12頁，共88頁，2023年，2月20日，星期一7.1.2.2培育抗病蟲作物

化學革命給人類帶來了農藥，農藥對人類的發展確實起了重要的作用，但同時也帶來了不少嚴重的問題，如農藥的殘留在食物鏈的各個層次富積，危害環境及人類。同時殺蟲劑的大量使用，使大量天敵和益蟲也蒙受毒害，生物的多樣性降低。農藥的長期使用，使昆蟲及病原體產生抗性，使殺蟲劑的應用越來越形成惡性循環。

生物技術與農業7.1.2生物技術培育抗逆性作物品種第13頁，共88頁，2023年，2月20日，星期一抗病蟲轉基因作物的益處：是一種無環境污染的防治策略，可顯著減輕農業對化學農藥的依賴，有助于可持續農業系統的建立。農藥具有時間上的連續性和空間上的整體性。抗性基因的來源廣闊，不受不同生物個體間生殖隔閡的限制，可以在整個生物體中挑選、組合目的基因。育種周期短，治蟲成本低。

生物技術與農業7.1.2.2培育抗病蟲作物第14頁，共88頁，2023年，2月20日，星期一

轉Bt毒蛋白基因作物

蘇云金桿菌（Bacillusthuringiensis，Bt）是一種來源于土壤的微生物，具有高度的殺蟲活性，被作為生物農藥商品化應用。Bt之所以能殺蟲，是因為其芽孢形成過程中可產生一種殺蟲結晶蛋白（ICP）。這種毒蛋白對鱗翅目昆蟲有特異的毒性作用。它在昆蟲消化道內的堿性條件下，裂解成為活性多肽并造成昆蟲消化道損傷，最終可使昆蟲死亡，而對其他生物則無害。

生物技術與農業7.1.2.2培育抗病蟲作物第15頁，共88頁，2023年，2月20日，星期一修飾的Bt毒蛋白轉基因作物蘇云金桿菌亞種Kurstaki中毒蛋白的晶體結構在大田條件下不穩定，在植物中的表達亦很不理想，因此為了提高表達水平，研究人員截短了該基因，使其僅表達毒素蛋白的N端部分。同時插入35S的啟動子來控制該基因的表達，采取這兩個辦法后使得蛋白質的表達量略有提高。

生物技術與農業7.1.2.2培育抗病蟲作物第16頁，共88頁，2023年，2月20日，星期一

為了進一步提高表達量，人們將編碼位于N端29～607位氨基酸殘基之間的高度保守區域的基因片段進行克隆后，在細菌內表達，實驗證明截短的蛋白質與天然蛋白活性相同，都能夠抵御鱗翅目昆蟲的侵害。

人為設計、化學合成的完全修飾后的Bt毒蛋白基因。它采用植物偏愛密碼子，并刪除了可能形成mRNA二級結構的序列。改造過的基因的G+C含量高達49%（野生型基因是37％），核酸序列與野生型僅78.9%相同。用這種合成的Bt毒蛋白基因轉化植物后，表達量比野生型基因要高100倍左右，并提高了殺蟲活性。

生物技術與農業7.1.2.2培育抗病蟲作物第17頁，共88頁，2023年，2月20日，星期一

豇豆胰蛋白酶抑制劑

豇豆胰蛋白酶抑制因子(cowpeatrypsininhibitor，CpT1)一個大約由80個氨基酸組成的小肽，屬于Bowman-Birk類型的絲氨酸蛋白酶抑制劑。它的作用位點是酶的催化中心。這一位點的突變可能性甚小。因此可能減少害蟲通過突變而產生對CpTl的耐受性，而且CpTl抗昆蟲譜廣，能抗鱗翅目、鞘翅目害蟲等，幾乎對所有的害蟲有效，而對人畜無害。因此，CpTl比蘇云金桿菌更有應用價值。

生物技術與農業7.1.2.2培育抗病蟲作物第18頁，共88頁，2023年，2月20日，星期一

幾丁質酶基因工程作物

在植物抗真菌病害的基因工程研究中，幾丁質酶基因是應用比較成功的一例。幾丁質是真菌細胞壁的組分之一，幾丁質酶(chitinase)可破壞幾丁質。美國科學家已分離出幾丁質酶基因并導入煙草中。大田試驗結果表明，這種轉基因煙草抗真菌感染與施用殺真菌劑同樣有效，而且收成更好。目前，已將幾丁質酶基因導入番茄、馬鈴薯、萵苣和甜菜。這一技術將對蔬菜和果實類植物抗真菌感染具有重要意義。

生物技術與農業7.1.2.2培育抗病蟲作物第19頁，共88頁，2023年，2月20日，星期一轉Bt基因的玉米受害蟲和穗腐病的危害較輕

生物技術與農業7.1.2.2培育抗病蟲作物第20頁，共88頁，2023年，2月20日，星期一

轉Bt基因的抗蟲油菜

生物技術與農業7.1.2.2培育抗病蟲作物第21頁，共88頁，2023年，2月20日，星期一轉Bt基因的抗蟲棉與馬鈴薯

生物技術與農業7.1.2.2培育抗病蟲作物第22頁，共88頁，2023年，2月20日，星期一7.1.2.3培育抗重金屬鎘的作物

鎘對植物的污染會影響固氮過程，降低植物體水分和養分的運輸能力，最終抑制植物細胞的光合作用。用哺乳動物基因組編碼的金屬硫蛋白(metollothionein)基因轉化植物，可使受體植株獲得抗重金屬鎘的能力。加拿大科學家將中國倉鼠金屬硫蛋白基因插入CaMV衍生的載體中，然后用這種重組子感染野生油菜葉片，受感染的葉片能高水平產生金屬硫蛋白，并能產生對鎘的抗性。

生物技術與農業7.1.2生物技術培育抗逆性作物品種第23頁，共88頁，2023年，2月20日，星期一7.1.2.4培育抗病毒作物

植物病毒是造成農作物減產的主要原因之一。利用基因工程技術將抗病毒基因轉移到植物中，是一種比較理想的抗病毒方法。

抗病毒基因工程通常采用的策略是：病毒外殼蛋白基因或其功能蛋白基因、病毒亞基因組序列、衛星DNA、缺失干擾型序列的遺傳轉化；反義RNA技術等。

生物技術與農業7.1.2生物技術培育抗逆性作物品種第24頁，共88頁，2023年，2月20日，星期一

煙草花葉病毒TMV外殼蛋白基因引入到煙草細胞中，轉化植株的細胞中可以產生這種外殼蛋白，并對TMV感染表現出一定的抗性。

將TMV編碼的一種蛋白質(分子質量54kDa)的DNA序列導入植株時，可對高濃度的TMV產生抗性。為了賦予植株以病毒抗性，此特殊的DNA序列要比迄今利用的外殼蛋白基因更有效。

生物技術與農業7.1.2.4培育抗病毒作物第25頁，共88頁，2023年，2月20日，星期一美國科學家利用Ti質粒作為載體，成功地將苜蓿花葉病毒AMV外殼蛋白基因轉移到煙草細胞內。外殼蛋白基因在CaMV35s啟動子的控制下，在轉化植株中所產生的外殼蛋白具有抗病毒的效果。

含有黃瓜花葉病毒CMV的衛星RNA拷貝的轉化植物在受到CMV感染時產生大量的衛星RNA。植物細胞內過量的衛星RNA可以抑制病毒RNA的復制，還可能顯著減輕病狀的發展。

生物技術與農業7.1.2.4培育抗病毒作物第26頁，共88頁，2023年，2月20日，星期一

轉病毒核蛋白基因的番茄和未轉基因的番茄不但對CMV的抗性明顯不同，而且植株的生長和果實的品質的差異顯著。

生物技術與農業7.1.2.4培育抗病毒作物第27頁，共88頁，2023年，2月20日，星期一

經花葉病毒感染后的南瓜的重量和品質在轉基因和未轉基因植株之間的差異。

生物技術與農業7.1.2.4培育抗病毒作物第28頁，共88頁，2023年，2月20日，星期一

番木瓜是一種富含維生素C和A的美味熱帶水果，然而由于PRSV病毒的侵染和傳播，番木瓜樹果園遭受了毀滅性的打擊。

生物技術與農業7.1.2.4培育抗病毒作物第29頁，共88頁，2023年，2月20日，星期一

運用基因槍介導的轉化方法，科學家將PRSV病毒的外殼蛋白轉入到番木瓜樹中。轉基因的番木瓜樹顯示出對PRSV病毒很強的抗性。

生物技術與農業7.1.2.4培育抗病毒作物第30頁，共88頁，2023年，2月20日，星期一7.1.2.5培育適應極端氣候條件的新品種將大豆中分離出來的熱休克蛋白基因轉入煙草中，當把這種煙草放在42℃條件下時，大豆的熱休克蛋白基因就在煙草中表達，并起保護的作用。

將魚的抗寒基因導入番茄，獲得首例抗寒轉基因番茄，株高2m以上，秋季延長采收期1個月。

生物技術與農業7.1.2生物技術培育抗逆性作物品種第31頁，共88頁，2023年，2月20日，星期一日本北海道農業研究所研究員佐藤裕郎從小麥中提取出合成抗寒相關果聚糖酶的基因，然后植入水稻的染色體，獲得了抗寒水稻新品種。研究人員將這種轉基因水稻和現有水稻品種在12℃低溫環境下放置一段時間后，轉基因水稻只減產30％，而一般水稻要減產70％。

生物技術與農業7.1.2.5培育適應極端氣候條件的新品種第32頁，共88頁，2023年，2月20日，星期一7.1.3轉基因作物品質改良

目前對水稻谷蛋白、菜豆貯存蛋白、小麥貯存蛋白、巴西豆種子蛋白和玉米醇溶蛋白基因的研究較為深入。利用這些基因進行轉化會使受體植株的蛋白質含量得到提高。特別是巴西豆種子蛋白富含必需氨基酸——甲硫氨酸，而大多數麥類種子蛋白則缺乏此種氨基酸。美國科學家已成功地將玉米醇溶蛋白基因導入向日葵的細胞內，在轉化植株內得到部分表達。

生物技術與農業7.1生物技術與種植業第33頁，共88頁，2023年，2月20日，星期一耐貯藏番茄：反義技術抑制乙烯合成酶、多聚半乳糖醛酸酶的活性，降低番茄在成熟過程中乙烯的形成量，因而延遲了果實的變軟，大大提高番茄保藏期。

生物技術與農業7.1.3轉基因作物品質改良第34頁，共88頁，2023年，2月20日，星期一瑞士科學家培育出的一種富含β-胡蘿卜素的水稻新品種——“黃金水稻”，可望結束發展中國家人民維生素A攝入量不足的狀況。

生物技術與農業7.1.3轉基因作物品質改良第35頁，共88頁，2023年，2月20日，星期一7.1.4.1植物次級代謝產物的生產

早在1939年,人們已能從特定植物體中分離一些細胞，這些離體細胞能在人造環境中生存并合成人類有用的次生代謝產物，如生物堿、黃酮類化合物等。近年來，利用植物細胞培養技術以及各種植物細胞固定化技術，就可以像固定化微生物那樣，在預先設計的生物反應器中高效地、源源不斷地生產出具有商業價值的次生代謝產物。7.1.4植物細胞工程的應用

生物技術與農業7.1生物技術與種植業第36頁，共88頁，2023年，2月20日，星期一

植物次級代謝產品的市場潛能產品成分用途銷售額/億美元長春花堿治療白血病18～20(美國)阿嗎靈循環系統障礙藥5～25(全世界)奎寧治療瘧疾5～10(美國)致熱素殺蟲劑20(全世界)毛地黃心臟病藥20～55(美國)

生物技術與農業7.1.4.1植物次級代謝產物的生產第37頁，共88頁，2023年，2月20日，星期一快速無性繁殖

7.1.4.2植物細胞培養及遺傳操作

生物技術與農業7.1.4植物細胞工程的應用第38頁，共88頁，2023年，2月20日，星期一花藥、花粉、胚的培養（一）

單倍體育種技術易于產生純系品種，便于優良性狀的表達，利于篩選從而大大縮短育種時間。花藥和花粉組織培養技術是一條非常有效的獲取單倍體的途徑，該技術在大麥、黑麥、燕麥、水稻、番茄等作物的改良上起到了重要的作用。我國利用辣椒游離小孢子細胞團培養方法，創造了新型的辣椒聚合雜交育種技術，初步解決了辣椒育種中早熟與大果、早熟與早衰、抗病與優質的矛盾，該技術屬國際性難題的突破，已引起國際種苗公司的關注。

生物技術與農業7.1.4.2植物細胞培養及遺傳操作第39頁，共88頁，2023年，2月20日，星期一花藥、花粉、胚的培養（二）科學家還通過花藥培養創造新的種質資源用于育種工作。如我國育成的單209水稻具有抗稻瘟病和抗白葉枯病的特性，同時在單209水稻群體中還發現了矮稈突變型，這些都是優良的親本類型。

植物胚培養在克服雜種胚敗育、解決種子長時間休眠、提高后代抗性改良品質、測定種子生活力以及進行胚胎發育相關基因研究等方面都具有重要的意義。同時，花藥、花粉、胚、原生質體的培養也是進行轉基因等遺傳操作的重要基礎。

生物技術與農業7.1.4.2植物細胞培養及遺傳操作第40頁，共88頁，2023年，2月20日，星期一原生質體的融合（一）

細胞融合能夠在細胞水平實現遺傳物質的轉移和重組，打破種屬的界限。這方面典型的技術是原生質體融合技術創造體細胞雜種以實現作物改良。

生物技術與農業7.1.4.2植物細胞培養及遺傳操作第41頁，共88頁，2023年，2月20日，星期一原生質體的融合（二）我國科學家通過原生質體融合技術將野生茄子（Solanumtorvum）中的抗黃萎病基因轉到普通茄子中，獲得抗黃萎病和抗青枯病的育種材料；用PEG融合法將甘薯原生質體與其近緣野生種的葉柄（或葉片）原生質體進行融合，從種間體細胞雜種植株中篩選出具有良好結薯性的種間體細胞雜種。

生物技術與農業7.1.4.2植物細胞培養及遺傳操作第42頁，共88頁，2023年，2月20日，星期一細胞遺傳操作

外源基因向植物轉移并能獲得性狀表達，其中常用和關鍵的技術是植物細胞培養和組織培養——植物再生體系的建立。這樣一方面突破傳統雜交中種屬的界限；同時使基因轉移工作在組織或細胞水平上進行而易于操作，并且能快速繁殖以利于性狀表達和篩選。

生物技術與農業7.1.4.2植物細胞培養及遺傳操作第43頁，共88頁，2023年，2月20日，星期一種質保存（一）

種質資源是進行研究和生產的基本材料，因此種質資源的保存是一項非常重要的工作。常規的種質資源保存具有多方面的局限性，而細胞培養保存則具有非常大的優勢，能極大地節約空間，而且不受環境條件的限制。一般是根據細胞的特點，人工創造條件使其生長代謝活動盡量降低，處于休眠狀態，以抑制增殖和減少變異。

生物技術與農業7.1.4.2植物細胞培養及遺傳操作第44頁，共88頁，2023年，2月20日，星期一種質保存（二）作為世界上最大的細胞庫，ATCC早在1992年就已經有了3200多個細胞系入庫，而且數量還在不斷地增加。此外還有CSH(美)、NCTC(英)、NRRL(英)、KCC(日)等著名的保藏機構，我國也有一些較為大型的保藏機構，足見世界各國對細胞保藏的重視。

生物技術與農業7.1.4.2植物細胞培養及遺傳操作第45頁，共88頁，2023年，2月20日，星期一

生物農藥是“可用來防治病、蟲、草等有害生物的生物體本身或源于生物，并可作為‘農藥’的各種生理活性物質”。

7.1.5生物農藥及生物控制

生物技術與農業7.1生物技術與種植業第46頁，共88頁，2023年，2月20日，星期一生物農藥可分為生物體農藥和生物化學農藥。生物體農藥是指用來防除治病、蟲、草等有害生物的商品活體生物，生物化學農藥則是指從生物體中分離出的具有一定化學結構，對有害生物有控制作用的生物活性物質。生物農藥本身具有的對人畜毒性小，只殺害蟲，與環境相容性好以及病蟲害相對不易產生抗性等優點，因此生物農藥正日益成為農藥產業發展的新趨勢。

生物技術與農業7.1.5生物農藥及生物控制第47頁，共88頁，2023年，2月20日，星期一7.1.5.1蘇云金芽孢桿菌（BacillusthuringiensisBerliner，Bt）

Bt是當前國內外研究最多，應用最廣泛的殺蟲細菌。目前正朝著大噸位、多品種的方向發展。在蘇云金桿菌幾十年的開發利用過程中，人們在生物技術育種、發酵工藝改進、新劑型研制、新產品開發等方面取得了不同程度的進展。

生物技術與農業7.1.5生物農藥及生物控制第48頁，共88頁，2023年，2月20日，星期一7.1.5.2白僵菌（Beauveriabassiana）

白僵菌是用于防治多種鱗翅目害蟲的真菌制劑，目前已進入工業化生產和較大規模應用的蟲生真菌有球孢白僵菌、卵孢白僵菌、金龜子綠僵菌等。

生物技術與農業7.1.5生物農藥及生物控制棉鈴蟲被白僵菌寄生第49頁，共88頁，2023年，2月20日，星期一7.1.5.3昆蟲病毒

昆蟲病毒殺蟲劑也是生物防治的重要手段之一，這類殺蟲劑具有特異性強、毒力高、穩定性能好、安全無害等優點。進入20世紀80年代以后，這類殺蟲劑的研究主要集中在昆蟲病毒復合劑的研制、病毒的活體增殖、病毒的提取、基因工程病毒殺蟲劑的研究及昆蟲病毒培養等領域，并都取得了顯著的成就。

生物技術與農業7.1.5生物農藥及生物控制第50頁，共88頁，2023年，2月20日，星期一7.2生物技術與養殖業農業動物為人類提供肉、蛋、奶，以及毛皮、絹絲等產品，滿足人類對動物蛋白的營養需要或其他生活需要。養殖業包括畜牧、水產和其他有關副業，涉及的動物門類有貝類、昆蟲、魚類、兩棲類、爬行類和哺乳類。現代生物技術的迅速發展將為養殖業的革命提供有效的技術手段。

生物技術與農業7生物技術與農業第51頁，共88頁，2023年，2月20日，星期一7.2.1.1動物轉基因技術將外源基因導入動物的基因組并獲得表達，由此產生的動物稱為轉基因動物（transgenicanimal）。轉基因技術利用基因重組，打破動物的種間隔離，實現動物種間遺傳物質的交換，為動物性狀的改良或新性狀的獲得提供了新方法。

生物技術與農業7.2生物技術與養殖業7.2.1動物分子育種技術第52頁，共88頁，2023年，2月20日，星期一

動物轉基因技術的基本原理動物轉基因需要目的基因、合適的載體和受體細胞。動物轉基因的步驟：外源基因的獲得與鑒定；外源基因導入受精卵；轉基因受精卵胚胎發育；檢測新基因的遺傳性表達能力。

生物技術與農業7.2.1.1動物轉基因技術第53頁，共88頁，2023年，2月20日，星期一

導入外源基因的方法

顯微注射法原核期胚胎的顯微注射病毒載體法反轉錄病毒載體感染脂質體介導法脂質體人工膜包裹DNA精子介導法成熟精子攜帶外源DNA入卵胚胎干細胞法全能性干細胞攜帶外源基因導入胚胎原始生殖細胞法PGC攜帶外源基因導入胚胎

生物技術與農業7.2.1.1動物轉基因技術第54頁，共88頁，2023年，2月20日，星期一

轉基因技術在動物生產上的應用

促進動物生長，提高產量；改良品質性狀，提高產品品質；增強動物抗病能力和抵抗不良環境能力，提高生產效益；研制動物生物反應器。

生物技術與農業7.2.1.1動物轉基因技術第55頁，共88頁，2023年，2月20日，星期一

轉基因魚2006年珠江水產研究所科研人員成功地將紅色熒光蛋白基因轉入唐魚，使唐魚的身體由原來的暗綠色變成紅色，具有很好的觀賞性。

生物技術與農業7.2.1.1動物轉基因技術第56頁，共88頁，2023年，2月20日，星期一

轉基因家禽生產轉基因雞的方法可分為蛋產出前的操作和產出后的操作兩種類型。

雞作為生物反應器具有突出的優點：產物易收集，且不易污染；雞蛋成分簡單，產物易分離；雞飼養成本低，世代間隔短。用雞蛋生產珍貴的藥物外源蛋白，是轉基因雞生產的一個十分誘人的領域。

生物技術與農業7.2.1.1動物轉基因技術第57頁，共88頁，2023年，2月20日，星期一轉基因雞操作要領（引自Mozdziak和Petitte，美國北卡州立大學網頁）。第一步，構建載體第二步，轉化受體細胞第三步，收獲病毒顆粒第四步，顯微注射到早期雞胚，封殼，孵化第五步，出殼小雞PCR篩選第六步，轉基因雞育成

生物技術與農業7.2.1.1動物轉基因技術第58頁，共88頁，2023年，2月20日，星期一

轉基因家畜哺乳動物體外受精和胚胎移植技術為轉基因家畜的成功提供了有效的技術手段。轉基因家畜除了與其他轉基因農業動物一樣瞄準抗病性和生產性能以外，還因其與人的生物學相似性，在器官移植、藥物生產和特殊疾病模型等方面顯示出特殊的價值。轉基因豬、牛、馬、羊、兔等家畜正逐步走出實驗室進入實用階段。

生物技術與農業7.2.1.1動物轉基因技術第59頁，共88頁，2023年，2月20日，星期一2000年3月出生的轉基因牛，能產生殺滅引起乳腺炎病原菌的溶葡球菌酶。

生物技術與農業7.2.1.1動物轉基因技術第60頁，共88頁，2023年，2月20日，星期一7.2.1.2分子標記技術與動物育種

目前常用的分子標記已有十多種：限制性片段長度多態性(RFLP)、DNA指紋(DFR)、PCR、隨機擴增多態性DNA（RAPD)、隨機擴增微衛星多態性（RAMP)、特異性擴增多態性(SAP)、微衛星DNA(microsatelliterepeats)標記、小衛星DNA(minisatelliteDNA)標記、擴增片段長度多態性(AFLP)、單鏈構型多態性(SSCP)、線粒體DNA的限制性片段長度多態性(mtDNARFLP)、差異顯示(differentialdisplay)法等。

生物技術與農業7.2.1動物分子育種技術第61頁，共88頁，2023年，2月20日，星期一

分子標記方法可用于：構建分子遺傳圖譜和基因定位。基因的監測、分離和克隆親緣關系的分析DNA標記輔助選種性別診斷與控制突變分析

生物技術與農業7.2.1.2分子標記技術與動物育種第62頁，共88頁，2023年，2月20日，星期一7.2.2動物繁殖新技術人工授精及精液的冷凍保存胚胎移植胚胎的冷凍保存體外胚胎生產胚胎分割性別控制技術發情、排卵及分娩控制

生物技術與農業7.2生物技術與養殖業第63頁，共88頁，2023年，2月20日，星期一7.2.2.1人工授精及精液的冷凍保存

人工授精就是利用合適的器械采集公畜的精液，經過品質檢查、稀釋或保存等適當的處理，再用器械把精液適時地輸入到發情母畜的生殖道內，以代替公母畜直接交配而使其受孕的方法。

生物技術與農業7.2.2動物繁殖新技術第64頁，共88頁，2023年，2月20日，星期一

人工授精的優越性（一）

能最大限度地發揮公畜的種用價值，提高了公畜的配種效能。可通過對種公畜嚴格的選擇，保留最優秀的個體用于配種，成為增殖良種家畜和改良畜種的有力手段。節約飼養管理費用，降低了生產成本。有助于解決母畜不孕問題和提高受胎率。

生物技術與農業7.2.2.1人工授精及精液的冷凍保存第65頁，共88頁，2023年，2月20日，星期一

人工授精的優越性（二）

可防止各種疾病，特別是生殖系統傳染性疾病的傳播。可以解決因公母畜不愿交配的問題。可使母畜的配種不受地區的限制。為選育工作提供了選用優秀公畜配種的方便。為開展遠緣種間雜交試驗研究工作提供了有效的技術手段。

生物技術與農業7.2.2.1人工授精及精液的冷凍保存第66頁，共88頁，2023年，2月20日，星期一7.2.2.2胚胎移植

胚胎移植是將一頭良種母畜配種后的早期胚胎取出，移植到另一頭同種的生理狀態相同的母畜體內，使之繼續發育成為新個體。胚胎移植實際上是由產生胚胎的供體和養育胚胎的受體分工合作共同繁殖后代。

生物技術與農業7.2.2動物繁殖新技術第67頁，共88頁，2023年，2月20日，星期一

胚胎移植的意義可以使一頭優秀的母畜一次排出許多倍于平常的卵子數，免除了其本身的妊娠期因而能留下許多倍于尋常的后代數。便于保種和國際間的貿易。使肉牛產雙犢，提高生產率。防疫和克服不孕。胚胎移植可作為胚胎學、遺傳學等基礎科學的研究手段。

生物技術與農業7.2.2.2胚胎移植第68頁，共88頁，2023年，2月20日，星期一7.2.2.3胚胎的冷凍保存

胚胎冷凍保存技術包括胚胎的冷凍和解凍。抗凍劑種類和濃度、加入抗凍劑的速度、解凍的速度、稀釋的速度和溫度都關系到冷凍胚胎的成敗。抗凍劑的毒性、胚胎滲透壓的變化及冰晶形成是保存胚胎必須考慮的因素。

生物技術與農業7.2.2動物繁殖新技術第69頁，共88頁，2023年，2月20日，星期一

胚胎冷凍保存的用途及優越性可解決胚胎移植需要同期發情受體的數量問題；可在世界范圍內運輸種質，同時還可以降低成本；可建立種質庫，有利于動物的種質保存，減少飼養和維持動物所需的巨額費用，避免世代延續可能產生的變異和意外事故產生的破壞；可保存即將滅絕的畜種。

生物技術與農業7.2.2.3胚胎的冷凍保存第70頁，共88頁，2023年，2月20日，星期一7.2.2.4體外胚胎生產

體外胚胎生產是指將原來在輸卵管進行的精卵結合生成胚胎的過程人為地改在體外進行。體外生產胚胎的工藝過程包括卵母細胞體外成熟、體外受精和胚胎培養。

生物技術與農業7.2.2動物繁殖新技術第71頁，共88頁，2023年，2月20日，星期一

體外胚胎生產的意義提供大量胚胎進行商業性胚胎移植。進行胚胎切割前的體外早期培養以降低成本。為基礎研究提供大量已知準確發育時期的胚胎。

生物技術與農業7.2.2.4體外胚胎生產第72頁，共88頁，2023年，2月20日，星期一7.2.2.5胚胎分割

胚胎分割是將一枚胚胎用顯微手術的方法分割成二分、四分甚至八分胚，經體內或體外培養，然后移植入受體子宮中發育，以得到同卵雙生或同卵多生后代。

生物技術與農業7.2.2動物繁殖新技術第73頁，共88頁，2023年，2月20日，星期一7.2.2.6性別控制技術

動物的性別控制（sexcontrol）是指通過人為地干預或操作，使動物按人們的愿望繁殖所需性別后代的技術。性別控制的技術主要采用兩條途徑，即X精子和Y精子的分離和胚胎性別鑒定。

生物技術與農業7.2.2動物繁殖新技術第74頁，共88頁，2023年，2月20日，星期一

動物性別控制的意義提高畜牧業的經濟效益。減少性連鎖遺傳病的發病率。加快珍稀動物的繁殖、保種進程。加快奶畜群的更新。

生物技術與農業7.2.2.6性別控制技術第75頁，共88頁，2023年，2月20日，星期一7.2.2.7發情、排卵及分娩控制

發情和排卵控制是有效地干預家畜繁殖過程，提高繁殖力的一種手段。它包括誘發發情、同期發情和超數排卵等技術措施。

生物技術與農業7.2.2動物繁殖新技術第76頁，共88頁，2023年，2月20日，星期一7.2.3生物技術在動物飼料工業上的應用

DNA重組生長激素的研究與應用發酵工程技術的研究與應用寡肽、寡糖添加劑的研究與應用天然植物提取物的研究開發有機微量元素添加劑的研究與應用營養重分配劑的研究與應用

生物技術與農業7.2生物技術與養殖業第77頁，共88頁，2023年，2月20日，星期一7.2.4畜禽基因工程疫苗基因工程可以生產無致病性的、穩定的細菌疫苗或病毒疫苗，同時還能生產與自然型病原相區分的疫苗，它提供了一個研制疫苗的更加合理的途徑，將大大有助于畜禽傳染病的診斷和預防。

生物技術與農業7.2生物技術與養殖業第78頁，共88頁，2023年，2月20日，星期一

目前主要的基因工程苗基因工程亞單位苗基因工程活載體苗合成肽苗基因缺失疫苗基因疫苗

生物技術與農業7.2.4畜禽基因工程疫苗第79頁，共88頁，2023年，2月20日，星期一7.2.5動物生物反應器

轉基因動物可以像天然原料加工廠，只要投入飼料，就可以得到人類所需要的藥用蛋白。

生物技術與農業7.2生物技術與養殖業第80頁，共88頁，2023年，2月20日，星期一7.2.5.1乳腺生物反應器

乳腺生物反應器成功的關鍵是轉基因動物乳腺能特異性表達外源蛋白質基因。組織特異性表達載體是否有效，包括外源基因在乳腺特異性表達，表達的蛋白質具有生物活性和表達的水平起決定性作用。

生物技術與農業7.2.5動物生物反應器第81頁，共88頁，2023年，2月20日，星期一用于生產治療肺氣腫藥物的轉基因羊

生物技術與農業7.2.5.1乳腺生物反應器第82頁，共88頁，2023年，2月20日，星期一7.2.5.2其他生物反應器

轉基因動物的血液生產人的血紅蛋白可以解決血液來源問題；轉基因雞的蛋用來生產重組的免疫球蛋白。

生物技術與農業7.2.5動物生物反應器第83頁，共88頁，2023年，2月20日，星期一轉基因克隆小豬將為研究和“生產”適用于人體移植手術使用的動物器官提供巨大的幫助。