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农业生物技术学报
Journal of Agricultural Biotechnology
2014,22(12):1463~1470
DOI:
10.3969/j.issn.1674-7968.2014.12.001
基金项目：科技部科技基础专项项目(No.2012FY110100-3)和江苏省科技支撑计划(No.BE2013431)
收稿日期：2014-09-29接受日期：2014-10-20
DNA 技术在农业上的应用
房经贵*
南京农业大学园艺学院,南京210095*通讯作者，fanggg@https://www.doczj.com/doc/2c15731745.html,
摘要随着分子生物学的发展，基于DNA 分子的多种技术在提高作物育种效率、保护种质资源、改善农产品品质、提高农产品产量和保护生态环境等方面都显示出很大潜力，在农业生产中的作用日趋重要。为更好地了解DNA 技术在农业上的应用情况，并达到促进DNA 技术为现代化农业服务的目的，本研究对DNA 分子标记技术、转基因技术以及基因信息等在农业上的应用进行了较有特点的介绍，并对其发展前景作了进一步展望。关键词DNA 技术，农业，分子标记，转基因，基因信息
Applications of DNA Technologies in Agriculture
FANG Jing-Gui *
College of Horticulture,Nanjing Agricultural University,Nanjing 210095,China *Corresponding author,fanggg@https://www.doczj.com/doc/2c15731745.html,
Abstract With the development of molecular biology,some DNA-based technologies have showed great potentiality in promoting the efficiency of crop breeding program,protecting germplasm resources,improving the quality and outputs of agricultural products,and protecting the eco-environment etc.,making their roles in modern agriculture more and more important.To better understand the application of DNA technologies in agriculture,and achieve the goals to promote their utilities in modern agriculture,this paper describes,in some different way,the applications of molecular markers,transgenic engineering and gene's information in agriculture.Some corresponding anticipations for their development prospects are also made.Keywords DNA technology,Agriculture,Molecular marker,Transgene,Gene information
0引言
DNA 是生物的主要遗传物质，保存作物DNA
分子是保存种质资源的途径之一(房经贵等,2000)。随着生物技术与分子生物学的发展，利用DNA 序列信息，包括基因的结构、功能和作用机制等可以对作物性状进行有效调控，而DNA 技术在其中发挥着重要作用。基于DNA 的分子标记、转基因、基因表达分析等DNA 技术已经广泛应用于农业生产中，在提高农业产量和品质、降低各种生物和非生物胁迫造成的损失、促进种质资源的利
用、提高育种效率、加强对作物的生长调控等方面，
日益显现出巨大的潜力(Wang et al.,2014;陈洁君等,2011)，在农业中发展与利用这些现代DNA 技术有很高的可行性和必要性，是保证农业可持续发展的重要措施之一。尽管农业包括植物与动物生产等多个领域，但DNA 技术在动物与植物生产等方面的应用目的以及技术类型基本一致，因此本研究主要以DNA 技术在植物上的利用情况展示其在农业上的应用现状。
迄今已有不少关于多种DNA 技术在农业生产上应用与研究的报道，并且DNA
技术的类型与应
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用情况一直处于一个发展的过程。为更全面的报道有关技术及其在农业中的应用，本研究针对DNA分子标记、转基因等主要DNA技术的研究与应用进展加以介绍。
1DNA分子标记在农业上的应用
自1980年以来，随着第一代分子标记限制性片段长度多态性(restricted fragment length polymor-phisms,RFLP)的提出及PCR技术的问世(Saiki et al.,1986)，先后有随机扩增多态性DNA(random amplified polymorphic DNA,RAPD)、简单重复序列(simple sequence repeat,SSR)、单核苷酸多态性(sin-gle nucleotide polymorphism,SNP)、扩增片段长度多态性(amplified fragment length polymorphism, AFLP)、序列相关扩增多态性(sequence-related am-plified polymorphism,SRAP)等多种DNA分子标记得到开发与应用。与传统的形态学、细胞学及生化标记相比，DNA分子标记不受作物器官、发育时期以及环境条件限制，具有信息丰富，多态性高等优势，已经广泛应用于作物的品种鉴定、种质资源的保存和评价、植物遗传多样性与进化分析、遗传图谱构建、重要农艺性状基因克隆与定位以及分子标记辅助育种等领域。
1.1品种鉴定和种子纯度分析
长期以来，鉴定作物品种和检测种子纯度主要依据一些表型性状的不同。但是随着作物品种数量的增加，很多品种间遗传上的相近，品种名称和地方俗名的混用，以及从国外引入品种音译名的不规范，造成大量同物异名及同名异物现象，不利于品种资源的收集、分类、保存和利用。以往采用的形态学、细胞学及同工酶电泳等鉴定方法存在的问题日益突出，已经很难满足当今品种鉴定和种子纯度分析的要求。DNA分子标记可以直接反映植物DNA水平上的差异，具有高度专一性和特异性，信息量大，操作方便，遗传稳定，不受环境因素影响及快速、准确、可靠等优点，在鉴定作物新品种及检测种子纯度方面具有很大优势(Nicholas et al.,2012)。近几十年来，人们先后将多种DNA分子标记技术应用于水稻(Oryza sativa)、小麦(Triticum aestivum)、玉米(Zea mays)、棉花(Gossypium hirsutum)和葡萄(Vitus vinifera)等大田和经济作物的品种鉴定或者种子纯度检测(王立新等,2009;张晓莹等,2012)。
要使DNA标记很好地应用于作物品种鉴定，还需要能将DNA标记鉴定的DNA指纹转化为可以在品种鉴定实践中能直接参考应用的信息。但是由于早期缺乏可将DNA标记转化为品种区分信息的措施，很多DNA分子标记鉴定品种的研究成果难以达到服务于农业产业的目的。以往人们通过电泳谱带数据库、二元表和聚类分析等手段分析和处理DNA标记鉴定结果，但是这些手段无法将DNA标记鉴定结果转化为品种鉴定中简便、实用、直观的参考信息，所获得的鉴定结果实际上不实用性不大。随着人工绘制品种鉴定简图法(manual cultivar identification diagram,MCID)的研发和应用(Nicholas et al.,2012;王玉娟等,2012;Zhang et al., 2012)，DNA标记鉴定植物品种信息得以达到服务于农业生产的目的。MCID通过人工手段将鉴定植物品种过程中所依据的DNA标记引物与相应的多态性谱带等信息标注于最终形成的品种鉴定简图(cultivar identification diagram,CID)，这样绘制的CID可以使DNA标记技术鉴定品种获得的结果转化为品种鉴定实践时可参考和利用的具体依据。如张晓莹等(2012)、王玉娟等(2012)和Zhang等(2012)将RAPD分子标记应用于葡萄、石榴等植物的品种鉴定，获得的CID可以很好地提供鉴定这些葡萄或石榴品种中任何两个或多个品种所需要的引物以及多态性谱带等信息。DNA分子标记技术与MCID的结合使DNA分子标记在植物品种鉴定上的优势得到充分发挥。
1.2评价种质资源
植物种质资源的保存和评价对于提供丰富多样的育种亲本、扩大品种遗传基础、合理利用种质资源等都非常重要。DNA分子标记技术可以为植物种质资源的保存、鉴定、评价、挖掘和创新等提供重要的技术手段。Sohrabi等(2013)和Ji等(2014)利用SSR标记分析了水稻与芍药(Paeonia lactiflo?ra)等大田与经济作物种质资源的遗传多样性，有关研究结果为如何利用相关种质资源提供了重要理论依据。DNA分子标记技术已成为评价大田与经济作物等不同作物种质资源的高效技术。利用DNA分子标记可以确定种质资源遗传完整性，保护最小繁育群体和最小保种量，筛选核心种质，有效地保存大量种质资源；开展种质资源遗传多样性的研究，揭示种质资源的分类地位和亲缘关系；
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通过获得物种间DNA水平多态性资料，确定种质资源的起源与进化地位；挖掘国内外优良作物种质资源，丰富作物品种的遗传基础；建立种质资源的鉴定信息，便于种质资源的识别，避免出现混淆现象，为种质资源的保护及开发利用提供了重要的科学依据。
1.3预测杂种优势
预测杂种优势可以减少育种的盲目性，增加育种的目的性，对提高育种效率与加速育种进程有重要意义。由于DNA分子标记在任何时期任何器官都可以通过对杂交优势有关的阳性标记或阳性座位的检测，再利用这些座位的杂合性来预测杂种优势，克服了简单使用遗传距离预测杂交优势的偏差(如一些遗传距离与杂种优势没有相关性的组合)以及用同工酶预测杂种优势受限制较多而难以有效应用的缺点，因而在作物杂种优势的预测中具有很好的应用前景。近年来，利用分子标记在预测玉米、水稻、棉花、油菜(Brassica napus)等大田作物的杂种优势方面取得了一些进展。例如，杨代刚等(2012)研究发现，单株铃数和铃重等棉花重要性状的杂种优势与分子标记遗传距离为极显著相关；游书梅等(2012)研究表明，水稻中分子标记遗传距离与粒重杂种优势呈显著正相关。
1.4构建遗传图谱
遗传图谱是指以染色体重组交换率为相对长度单位，以遗传标记为主体的染色体线状连锁图谱，在数量性状位点(quantitative trait loci,QTL)定位、标记辅助选择、基因定位克隆、比较基因组研究等领域都具有重要的理论和实践意义。利用DNA 分子标记技术构建的遗传图谱直接从基因水平分析各遗传位点的连锁关系，得到的遗传位点远多于利用传统的形态、生理、生化等遗传标记构建方法得到的遗传位点，并且构建周期较短，标记密度大。近年来，伴随分子标记技术的快速发展，人们已经绘制了大多数农作物的遗传连锁图谱。例如，Cui等(2012)和Blenda等(2012)分别利用DArT和SSR标记构建了平均遗传距离分别为4.42和4.3 cM的小麦和棉花的高密度遗传连锁图谱。大田与经济作物已经拥有了高密度甚至饱和的遗传连锁图谱，这有助于了解基因组的组成和结构信息，服务于育种实践。1.5基因定位与克隆及分子辅助选择育种
分子标记具有与控制目标表型性状的基因位点相连锁的特点，借助遗传图谱可以对重要农艺性状相关基因进行定位，有利于分子标记辅助选择育种提供便利，还有助于对这些基因进行图位克隆。在利用DNA分子标记技术对目的基因进行精确定位的基础上，育种者可利用这些与目标性状基因紧密连锁或共分离关系的分子标记对育种后代材料进行分子标记辅助选择(molecular marker assistanted selection,MAS)，从而判断育种后代中目标基因是否存在，以获得期望个体。分子辅助选择育种可弥补通过田间表型性状进行个体选择准确率低的缺点，显著提高选择的正确性，解决了常规育种方法无法解决的问题，大大缩短了育种周期，减少了工作量，提高了育种效率。目前，利用DNA分子标记进行辅助选择育种在农作物品种选育上已取得较大的成效，并已育出一批作物新品种和品系。徐未未等(2013)和张芳等(2010)分别将分子标记辅助育种技术措施很好地应用于水稻稻瘟病抗性和大豆高蛋白质和油分含量等优良品质性状的选择，达到了分子标记辅助育种的目的。基因图位克隆(map-based cloning)技术是伴随DNA分子标记的不断开发以及分子标记遗传图谱的建立而发展出来的一种适用于基因克隆的新技术，其在分子标记精细定位目标基因的基础上，用与目标基因紧密连锁的分子标记为探针筛选基因组文库，获得含有目的基因的大片段克隆。图位克隆技术对于新基因的克隆具有很好的优势，并且已经被成功用于水稻、玉米等多种作物的农艺性状、生长发育和抗性等基因的分离和克隆。例如Tamura等(2014)以及Gao和Lin(2013)应用图位克隆技术成功克隆了水稻耐盐和抗虫基因；而Lu 等(2012)则通过该技术克隆了玉米中萜类化合物代谢途径关键酶基因。
2基因表达信息在农业生产中的应用
传统上，作物生长状态与生长阶段一直是作物生产管理工作中的参考依据。对作物生长状态与生长阶段信息的了解一直是根据作物的表型性状，通过不断地观察和积累而判断的，具有直观、简单、有效的特点。但是表型性状有滞后性，无法及早且及时反馈作物生长的真实情况，待发现异常状态时再采取相应的管理措施，要耗费更多的人力和物
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力，有时也难以做到有效的补救。而植物的任何性状归根到底都是基因控制的，是基因与环境共同作用的结果，所以基因表达信息就比表型性状更能及时反映出植物的生长和生理状态。另外，基因的表达信息在表型性状出现变化前就已经响应外界条件的改变而随之变化。在基因水平上及时判断与掌握作物的生长状态，可大大提高人们采取措施的目的性以及对作物真实生长状态认识的预见性，增强指导作物生产管理的针对性和准确性，还可降低资源的耗费。
现代分子生物学技术的发展为研究者提供了极为丰富多样甚至可以说是冗余的基因信息，但这些信息主要限于研究，很有必要将这些与作物生长发育相关基因信息应用于农业生产中去，这就需要能够利用这些信息并使其真正应用于生产实践的技术和方法。在进入分子生物学时代的今天，利用基因信息指导农业生产具有很高的必要性和可行性。人们可以利用基因信息判断作物的生长状态并以此来指导实施精确的田间管理，从而提高施肥、灌溉等重要农业生产措施的效率，也有助于有效地对作物成熟期以及生长习性等各种重要性状的调控。
2.1基因信息描述作物的物候期
植物的物候期是植物生活史中发芽、展叶、开花、果实生长发育状态等各种标志性形态特征出现的时间，是植物的生长、发育、活动等规律对气候的反应。通过物候观察可以掌握作物的季节变化，指导作物的种植、栽培管理与防治虫害。但是由于物候期的观察和记录需要耗费大量的时间、人力和物力，并且获得的数据受限于品种、气候、地理环境以及农事操作等因素导致不同年份物候期有差异，不同年份物候期时间相差多日，上一年记录对于下一年的参考性不够精确。因此需要一种能够预先或精确了解作物生长状态的方法。
参与植物生长发育基因的表达是受植物本身生长状况和外界环境条件共同调控的，因此研究者利用有关基因信息可以更精确描述作物生长发育的物候期即基因物候期，进而依据基因物候期提早制定和采取相应管理技术的计划。当外界环境条件发生改变而造成物候期的提前或延后时，在分子水平上相关基因的表达总是早于物候现象的出现，促使人们及时合理地判断与制定农事操作。Wang 等(2014)研究发现，与葡萄花发育相关的APETALA1、APETALA3等基因的表达变化信息可以用于描述葡萄的物候期，并以此指导葡萄生产中精确施肥等，达到抑制落花落果以及促进花果发育等良好效果。随着越来越多的与作物生长发育有关的基因被挖掘出来，研究者可以系统、精确和快速地描述不同作物不同发育时期的不同物候现象(Wang et al.,2014)，这将会使利用基因信息描述物候期以及采取相应管理措施变得更简单、更高效、耗费更少。这种策略促进了应用基因信息指导农业生产的实践工作。
2.2预测作物逆境生长状态
基因表达信息还可以用于预测环境胁迫对作物生长发育的影响，便于人们及时采取相应的管理措施。作物生产中有时会遭受各种生物或非生物胁迫，导致作物产量减少、品质降低，影响农业的产出。以前人们通过作物的表型性状来掌握作物逆境生长状态，但这些表型性状的出现需要一定的时间，并且有些胁迫对作物的影响很难从外表观察到，而更多的情况是，当人们观察到逆境下的作物表型性状并采取措施时，往往已经难以使作物恢复到正常生长状态。可以说通过表型观察作物的逆境生长状态并非指导逆境下作物的恢复和补救的最佳措施和途径。
作物中有许多基因在转录水平上响应干旱、高盐或低温等逆境胁迫，在胁迫条件下这些基因的表达水平上升或者下降。因此通过这些抗逆相关基因的表达信息，研究者就能知道作物是否处于逆境胁迫，从而及时采取相应的挽救措施。余涛(2004)通过进行受逆境调控表达的基因在高盐、高温等多种逆境处理下的表达模式研究，认为水杨酸、茉莉酸、脱落酸和钙离子等植物逆境信号分子相关基因的表达、关闭以及表达量的变化可以反映作物逆境生长状态。不同组织器官、不同发育阶段和不同环境条件下基因表达信息的研究将为在分子水平上预测作物逆境生长状态提供支持，不仅有助于更全面地了解植物的逆境生理活动，而且对提高农业生产效率、减少资源消耗也有重要作用。但有关这方面的研究还需要进一步的探索和挖掘。
2.3肥料施用效果的评价
以往的农业生产中施肥时间、肥料类型以及施
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肥量等往往都是根据作物的生长情况或物候期制定，是一种经验性操作，受地理与环境条件影响大，难以做到准确指导施肥工作。这不仅没有达到施肥的最佳效果，而且易造成肥料的浪费以及由此引起的环境污染。因此，如何在保证作物品质和产量的同时，进行合理的养分投入，做到选用更有效的肥料或更科学的施肥方法，是值得关注的问题。
现代DNA技术的出现为人们在分子水平上了解施肥调控植物生长发育的作用效果提供了可能。初建青等(2012;2013)研究发现，可以利用一些葡萄氮代谢相关基因的表达情况判断施肥效果。通过分析谷氨酰胺合成酶(glutamine synthe-tase,GS)，谷氨酸脱氢酶(glutamate dehydrogenase, GDH)等基因的表达情况，发现与土壤施肥相比，叶面施肥下这些基因达到最高表达水平要早6h且其表达水平更高，一定程度上揭示了叶面施肥见效快的原因。利用基因信息能准确揭示常规施肥对作物生长发育的影响，更能准确评价肥料的施用效率，叶面喷施与土施等不同施肥方式的肥效速度以及不同肥料的肥力等。基因表达信息能反映出肥料在作物体内的代谢与运输等情况，因此通过分析相关基因的时空表达，获得作物在不同生长时期对不同种类和浓度肥料的基因响应信息，在此基础上，结合作物生长发育情况可以制定更科学合理的适用不同生长发育阶段的施肥措施，如施肥期、施肥类型和施肥量等，将会大大节省化肥用量，减少农业投入，增加农民的经济收入，降低肥料对环境的污染。
作物栽培伴随着很多农事操作，每种农事操作又会在DNA水平上引起相应的基因表达水平变化，运用DNA技术检测这种变化就能够从分子水平上认识农事操作调控作物生长发育的机制。现在国内外已有越来越多的关于各种栽培操作影响相关基因表达水平的研究，如葡萄某些基因的表达水平因脱落酸处理而升高，其表达时期前移(于淼等,2012)；类似地，环剥处理则使葡萄某些基因的表达高峰提前1周左右(郭磊等,2012)。综合利用这些基因信息，根据土壤特性和作物生长发育的需要，利用基因信息管理作物的每一个生长过程及各种农业物资的投放(如肥料、除草剂、杀虫剂、植物生长调节剂等)、不同栽培措施(如环剥、套袋等)，最大限度地发挥土壤和作物的潜力，以及田间管理技术的最佳效果，做到既满足作物生长发育的需要，又减少农业物资的投入，从而降低物资消耗、增加利润、保护生态环境，实现农业可持续发展。
3转基因技术在农业生产中的应用
转基因技术能对农作物的质量或产量进行精确的改良和提高，与传统作物相比较，转基因作物在产量、抗逆能力(包括抗病、抗虫、抗寒、抗除草剂)和营养品质等方面都得到显著改进。转基因作物的商业化应用大大降低了农业生产成本，为全球带来了持续大量的经济、环境和社会效益。
3.1病虫害防治
转基因技术广泛应用于农业病虫害防治，降低了农业生产成本，提高了病虫害防治效果、减少农药污染、增加作物生产安全，从而为农作物病虫害的防治带来新的活力及希望。抗除草剂型转基因作物的研究和推广在转基因作物种类中一直占主导地位，到目前已有棉花、玉米、大豆和油菜等很多种通过转基因技术培育的抗除草剂品种。抗虫转基因是最受关注的一类转基因，在短短十几年中抗虫转基因棉花、玉米、马铃薯等已取得了丰硕成果。近年来，植物抗病基因工程取得了许多突破，并已培育了抗枯萎病、黄萎病的棉花等许多种抗病转基因植株。目前，抗除草剂、抗虫、抗病的转基因玉米、棉花、马铃薯、大豆等已进入商业化应用阶段，并具有较大的推广面积(陈洁君等,2011)。
3.2品质改良
转基因技术可以应用于作物品质的改良中，改进作物的种子及其他贮藏器官(块茎、块根、鳞茎等)中蛋白质含量、氨基酸组成、淀粉组成、多糖化合物以及脂类物质等品质，达到改良食用品质、增加营养成分、提高保健功能和加工性能等效果。3.3增强抗性
转基因技术也被广泛地应用于培育具有高效抗旱、抗盐、耐寒等特性的新品种。如通过将C-重复序列结合子基因(c-repeat binding factor,CBF)转入到番茄(Solanum lycopersicum)、烟草(Nicotiana tabacum)和油菜等植物中，可以获得抗寒能力明显增强的转基因植株(徐春波等,2010)。将拟南芥(Arabidopsis thaliana)干旱应答元件结合蛋白基因(dehydration responsive element binding,DREB)转
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入水稻，转基因后代在干旱胁迫下比非转基因植株表现出更好的生长状态(Takuma et al.,2012)。将甜菜碱醛脱氢酶基因(betaine aldehyde dehydroge-nase,BADH)转入花生(Arachis hypogaea)和棉花中，转基因植株在NaCl胁迫条件下均生长良好(蒋玉蓉,2007)。
转基因作物已扩大到抗生物、非生物胁迫，育性、产量提高、品质改良等很多方面，有一些已经或正在被应用到作物育种中。早期转基因技术培育的黄金水稻、耐旱玉米等都可能用于实际生产栽培中。未来转基因作物的研发将围绕抗逆、品质改良、产量增加、功效成分的获得等多方面展开，这将给世界农业带来发展的机遇和挑战。
3.4分子设计育种
近些年来，将DNA技术与品种改良相结合而发展起来的分子设计(molecular design)育种已逐渐受到人们的重视。分子设计可以在育种专家的田间实验之前，先在计算机上对育种相关的分子信息进行整合利用，模拟实施方案，考虑的因素更多、更周全，提出最佳的亲本选配和后代选择策略，提高育种过程中的预见性，从而极大地提升育种效率(万建民,2006)。分子设计育种将会大幅度提高作物育种的理论和技术水平，带动传统育种向高效、定向化发展。目前分子设计育种已在小麦、水稻、大豆和油菜等作物得到应用，取得了一定成果(张分云等,2013)。
分子设计育种是一个高度综合的新兴研究领域，需要利用多种DNA技术如重要农艺性状的QTL定位与分析、重要性状相关基因的定位和克隆、基因连锁图谱构建及杂种优势预测等来实现。其中，分子标记辅助育种技术和基因遗传转化技术是分子设计育种的两项最基本也是最重要的技术，也是限制分子设计育种发展的关键因素，随着这两项技术的进一步创新和突破，作物分子设计育种的发展将更加快速。在未来的发展中，分子设计育种势必要成为一个多个学科相结合并不断完善的综合育种手段，将对未来作物育种理论和技术发展产生深远的影响，而DNA技术则在这个过程中发挥着不可替代的作用。
4问题与展望
当今农业生产中长期依赖激素、化肥，滥用农药，其用量和残留不断增加，污染日益严重，农产品质量不断下降，无法满足日益增长的需求。在分子生物学快速发展的今天，研究者有必要利用分子水平上的技术更好地做好农业产业。而在DNA基础上发展起来的DNA技术可以应用于作物种质资源的遗传背景分析、作物品种鉴定、作物遗传改良以及生长状态的分析等方面，并已显示出很好的效果。在该领域的工作还有很多要做，如各种技术的提升、染色体工程在作物种质创新中的利用、作物品质与产量的进一步上升以及生物安全的预防等都是相关领域专家重视与努力实现的目标或任务。
当前世界面临着人口剧增和食品短缺的危机，农业生产已成为国民经济建设中非常重要的议题。随着现代DNA技术越来越广泛地应用于农业中，当前世界所面临的粮食、人口、污染等重大问题将会得到更好的解决。因此，发展以新兴DNA技术为基础的现代化农业是一项重要选择。
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(责任编辑靳晓霞)
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农业转基因技术运用及发展 我国是一个人口众多的农业大国,应用最新的科学技术迅速发展农业是一项十分紧迫的任务。生物技术是二十世纪七十年代发展起来的一门新兴学科,它包括四大技术:基因工程,细胞工程,酶工程和微生物工程。基因工程是生物工程中的后起之秀。1转基因技术在农业领域的发展概况自1953年英国科学家沃森和克里克提出了DNA的分子结构双螺旋模型以来,人们对遗传基因密码的了解有了突破性进展,现代生物技术在此基础上发展起来。此后,生物技术研究倍受青睐,得到了快速的发展。在短短的几十年时间里,应用范围已经涉及到农业,医药,环境,食品和化工等多个领域。目前世界上许多国家如美国,日本等一些发达国家早已在进行这方面的研究,并且取得了可喜的成果。美国等国家投资了上亿美元的资金对人类基因组进行研究,并于今年4月完成人类基因图谱,我们国家承担了全部工作的l%左右。我国的863计划,攀登计划等对动植物的转基因及水稻的基因组进行了研究。人类在生物基因工程研究领域已经取得了许多重大成果。19%年,中国水稻研究所以黄大年研究员为首的课题组,在世界上首次研究出了抗除草剂转基因杂交稻,为解决长期以来困扰杂交稻制种纯度问题提供了新方法。微生物农药因具有对环境和生态安全的突出优点而受到国内外高度重视。将毒蛋白抗虫基因和抗除草剂基因分别导人水稻,使得新种质不仅有显着的抗虫性,而且有较强的抗除草剂效果。控制谷蛋白产生的基因植人“越光”号水稻中,使它的谷蛋白含量减少了四分之三,大大提高了它在食用和造酒方面的质量。瑞士培育出能产生p一胡萝卜素的转基因水稻,在不久的将来,出现在餐桌上的米饭不是白色的而是金黄色的。全世界估计有24亿人口以大米为主食,还有上千万人因铁的摄人量不足而使智力和身体发育受到影响;因维生素A的摄人量不足而在少年时期就失明。并且受影响的人群无法通过食用蔬菜、水果和肉类补充主食中缺乏的铁和维生素。瑞士科学家把黄水仙等植物的基因植人水稻,从而提高大米的营养价值,
一、什么是传播与沟通？什么是农业传播与沟通？ 传播多指信息的发布；沟通多指人与人之间的交流和理解的过程。是综合传达、交换和交流等意思为一体的表达方式，它表示人与人之间在思想、情感和信息方面的相互影响、相互作用的过程。无论传播还是沟通，都是一个信息传递的过程。在这个过程中，传者和受者在一定的社会背景下，利用适当的渠道（方式和方法）相互传递信息、相互交流和相互影响，预期达到信息共享和相互理解的目的。 农业传播与沟通:是一个信息的传递过程。在这个过程中，从事农业及农村发展的工作人员与农民在一定的社会背景下，利用适当的渠道（方式和方法）相互传递信息、相互交流和相互影响，预期达到信息共享和相互理解的目的。 二、什么是认知结构，什么是认知结构的选择性？ 概念：能够决定人们对客观事物反映的结构称为认知结构。（是某个人所具有的经验和知识的反映） 分类：1、先天认知结构；2、后天认知结构：在先天认知结构的基础上，随着社会文化的积累和个人经验的积累，使个人对客观事物产生具体的认知结构，是先天认知结构与个人经历相结合的衍生物。 总之，认知结构是先天和后天认知相互作用的结果，是造成人类认识的群体差异和个体差异的根本原因。 概念：个体根据已有的认知结构，有选择地以少数事物作为知觉的对象，表现为对某些信息易于吸收，对另一些信息予以排斥，认知的这种特性即是认知选择性。 选择性的表现：1、选择性注意；2、选择性理解（不同的人对同一信息作出的不同解释和结论）； 3、选择性记忆 认知结构和选择性的启示：1、知识是通过信息传递的，人们通过沟通相互传递的是信息，而不是整体知识。2、学习起源于兴趣。3、每个人都存在着向别人学习的必要性。 三、人际沟通的概念，怎样提升人际沟通的能力？ 定义：人际沟通是指在两者或者两者以上人与人之间进行的、面对面的或凭借简单媒介如书信、和网络等非大众传播媒介进行的信息交流活动。 途径： ●明确沟通目标，努力理解沟通过程，培养自己有效沟通的自觉性。 ●说话时尽量应用清楚、简练的语言，并做到言行一致。 ●善于利用非言语行为强化语言表达效果。 ●沟通时要做到真诚与坦诚。 ●注意倾听，尊重别人。 ●注意别人对事物的看法和意见，锻炼换位思考能力。 ●培养自己对对方的兴趣感，做到热心、耐心、专心。 ●不要装腔作势，要与沟通对象搞好关系。 ●不要强加与人，要避免引起别人的抵触情绪（如以领导的姿态、批评的态度等） ●克服心理障碍。
转基因生物安全与管理集团公司文件内部编码：（TTT-UUTT-MMYB-URTTY-ITTLTY-
转基因生物安全与管理摘要：无论是在学术界还是生活中，转基因生物的安全性问题都是争议很大的问题。转基因生物为什么会引发安全问题，现在主要又有哪些转基因安全问题。作为转基因作物头号大国，美国对待转基因生物十分积极开放，他们对于转基因生物的安全问题十分有信心，这是因为美国拥有比较完善的监管组织：美国农业部（USDA）、环保署（EPA）、食品药品管理局（FDA）三个机构，以农业部为主。这三个机构相互协调、配合，共同来完成转基因生物安全问题的监管。欧盟在转基因生物的安全性问题上则显得要谨慎许多，处理得更加保守一些。我国在转基因生物安全管理方面，仍面临着较大的问题。因此，解决这些问题是我们在发展转基因相关产业及安全管理方面踏出的第一步，也是关键的一步。 关键词:转基因生物安全；美国；欧盟；风险评估 1转基因生物概述 1.1转基因生物的定义 将某种生物中具有特殊功能(如抗病虫害、增加营养成分)的基因片段加到受体生物中,改造受体生物的遗传物质,从而使其农业性状、营养品质和其他品质发生转变,这种基因改造过的生物就是转基因生物[1].
1.2转基因生物安全问题的由来 1970年代DNA重组技术的出现拉开了基因革命和生物科技时代的序幕。基因工程在生物学领域迅猛发展，同时，也有越来越多的科学家关注到这项技术带来的潜在的、间接的危害性，这种危害是一个长期的、综合的效应。当DNA重组技术在各个领域如农业、医药业等大规模生产时，可能会出现严重问题。《卡塔赫纳在生物安全议定书》的通过并生效，标志着生物安全问题已经引起了国际社会的广泛关注。 1.3转基因生物的主要安全问题 所谓转基因食品安全，大概涉及三个方面的问题：第一，基因产物会不会使人中毒，比如说大豆，转基因大豆油里可能有抗除草剂基因的成分，它对人有没有害或者说抗虫玉米，它会产生抗虫蛋白，人吃了是不是会中毒包括急性毒性、慢性毒性，致畸、致突变、后代影响等；第二个问题是基因产物会不会让人过敏，现在大约有20%的人群对很多食物，比如说牛奶、豆制品，还有对环境中的一些花粉，容易产生过敏；第三个问题是，即便基因产物是安全的，转移基因用的载体上还带有其他成分，比如抗生素选择标记、非必需DNA等，它们是否安全[2] 2美国与欧盟的转基因生物安全与管理现状
基因工程及其应用文件管理序列号：[K8UY-K9IO69-O6M243-OL889-F88688]
第2节基因工程及其应用（第1课时）知识链接及考试地位 本知识与“DNA分子的结构与复制”、“基因突变和基因重组”、“DNA 重组技术的基本工具”、“基因工程的基本操作程序”等内容相联系，考试过程中常设计基因工程的原理、基本工具等基础知识，多以个别填空或选择题的形式呈现。 知识回顾 1、DNA分子的结构特点是什么？ 2、什么是基因重组？ 学习目标 1、简述基因工程的诞生。 2、简述基因工程的原理及技术。要明确基因工程操作的基本步骤和最基本的工具。 重难点 1．教学重点 基因工程的基本原理。 2．教学难点 基因工程的基本原理 新知探究
传统育种的方法一般只能在生物中进行，很难将一种生物的优良性状移植到生物身上。基因工程的出现使人类有可能按照自己的意愿地改变生物，培育出。 一、基因工程的原理 基因工程又叫做或。通俗地说，就是按照人们的意愿，把一种生物的某种基因提取出来，加以，然后放到另一种生物细胞里，地改造生物的遗传性状。基因工程是在DNA上进行的 水平的设计施工，基因的剪刀是指，简称限制酶。其作用特点是一种限制酶只能识别一种序列。基因的针线是 指。目前常用的运载体有、和等。质粒存在于许多以及等生物中，是细胞染色体外能够自主复制的小型分子。 基因工程的操作步骤是：、目的基因与运载体结合，目的基因导入受体细胞、目的基因的和。 二、基因工程的原理、操作对象各是什么？ 三、限制性内切酶的分布、特点、作用部位和作用结果如何？ 四、作为基因的运载体，需具备哪些条件？ 五、DNA连接酶的作用对象、位置和结果如何？ 六、基因工程的优点是什么？ 七、基因重组与基因工程比较
第6章从杂交育种到基因工程 第2节基因工程及其应用 【课程标准】1?简述基因工程的基本原理 2?举例说出基因工程在农业、医药等领域的应用 3?关注转基因生物和转基因食品的安全性 【学习重点】1.基因工程的基本原理 2. 转基因食品的安全性 【学习难点】基因工程的基本原理 【学习过程】 一、基因工程的原理 1 ?基因工程的概念 基因工程：又叫做 ____________________ 技术或___________________ 技术。通俗地说，就是按照人们 的意愿，把一种生物的某种基因提取出来， 2?基因工程的基本内容 (1)基因的操作工具与工具酶 基因操作的两种工具酶属于基因的操作工具范畴。 ①基因的剪刀：____________________ 。注意：a.化学本质与专一性识别与切割； b.主要存在存在 于_________________ 中。 ②基因的针线：____________________ 。注意：作用的部位是_________________________________ 。 ③基因的运输工具：________________ 。常用的运载体是_____________________________________ 。 (2)基因操作的基本步骤： ①提取目的基因 ②目的基因与运载体结合： a.用_______________________________ 切割质粒和目的基因，加 入_______________ ，形成___________________ 分子；b.物质基础是目的基因与运载体的化学组成 单位与空间结构相同。 ③将目的基因导入受体细胞 ④目的基因的检测和表达 a. _______________________________________________ 检测：根据受体细胞是否具有某些判断目的基因是否导人。 b. ___________________________________ 表达：受体细胞表现出性状。
1．3 基因工程的应用 1．举例说出基因工程的应用及取得的丰硕成果。(重点) 2.了解基因工程的进展。3．了解基因工程在农业和医疗等方面的应用。(难点)
一、植物基因工程的成果(阅读教材P17～P20) 植物基因工程技术主要用于提高农作物的抗逆能力，以及改良农作物的品质和利用植物生产药物等方面。 1.抗虫和抗病转基因植物 2. (1)抗逆基因：调节细胞渗透压的基因使作物抗盐碱、抗干旱；鱼的抗冻蛋白基因使作物耐寒；抗除草剂基因使作物抗除草剂。 (2)成果：烟草、大豆、番茄、玉米等。 3．利用转基因改良植物的品质
植物基因工程成果表现 “三抗一优良”，三抗是指“抗虫”“抗病”和“抗逆”，一优良是指转入的优良基因表达的性状表现优良。 二、动物基因工程的前景(阅读教材P20～P21)
三、基因工程药物(阅读教材P21～P23) 1.药物来源：转基因的“工程菌”。 2.成果：重组人胰岛素、细胞因子、抗体、疫苗、激素等。 四、基因治疗(阅读教材P23～P24) 1.概念：把正常基因导入病人体内，使该基因的表达产物发挥功能，从而达到治疗疾病的目的。 2．成果：将腺苷酸脱氨酶基因转入患者淋巴细胞中，治疗复合型免疫缺陷症。 3．方法 (1)体外基因治疗：先从病人体内获得某种细胞，如T淋巴细胞，进行培养。然后，在体外完成基因转移，再筛选成功转移的细胞扩增培养，最后重新输入患者体内。 (2)体内基因治疗：直接向人体组织细胞中转移基因的治病方法。 连一连 判一判
(1)转基因抗虫棉的Bt毒蛋白基因能抗病毒、细菌、真菌。(×) (2)“转基因植物”是指植物体细胞中出现了新基因的植物。(×) 分析：转基因植物是指细胞中被转入了外源基因的植物，并非出现新基因。 (3)(2018·宿迁高二检测)基因工程中，要培育转基因植物和动物，选用的受体细胞都是受精卵。(×) (4)利用工程菌可生产人的胰岛素等某些激素。(√) (5)(2018·绵阳高二期末)直接在患者组织细胞中，进行改造致病基因的方法为体内基因治疗。(×) (6)基因治疗又叫基因诊断。(×) 三种转基因生物的生产过程
转基因生物安全 一、引言 转基因生物安全问题在国内外已经引起极大的关注，不同领域的专家都从自己的专业角度对这个问题进行了很多研究，积累了丰富的文献。这些研究主要集中在生态学、科技伦理、环境科学等方面，主要通过技术层面来分析转基因生物的安全性问题。随着研究的深入，人们一致认为，生物安全是一个综合性的问题，它对于人类社会的深远影响已经超过人们的预期，原来那种希望仅仅依*科学技术的完善来解决人们对生物安全的疑虑和不安的想法已经显得过于简单。 近年来，中国出现了一系列涉及到转基因生物及其产品的案件和纠纷，如雀巢转基因食品标识纠纷，美国转基因大豆进口许可证风波等，还有如今沸沸扬扬的转基因稻米市场化争议，国内越来越多的学者开始意识到生物安全法律问题研究的重要性，在生物安全立法、管理体制等方面作了很多开创性的研究工作，但是与国外的研究现状相比，我国对生物安全的法学理论研究滞后于实践的状况比较严重。因此在生物安全法律规制的框架构建上缺乏足够的法学理论支撑。就现有的极少量相关研究成果而言，大都出自生物技术专家之手，而非出自法律专家。从采取的研究方式来看，长期以来仅仅引进和介绍国外相关研究成果，研究范围狭窄，层次相对单薄，没有建立起独立和成熟的转基因生物安全法律研究框架和法学理论。 作为转基因生物安全法律问题研究的逻辑起点，转基因生物安全的概念界定是一个核心问题和工作基础。笔者有感于国内学者对转基因生物安全概念理解的不一致，结合转基因生物安全问题的科技背景和转基因生物安全问题的演变，试图对转基因生物安全的概念作一梳理和探究。 二、“转基因”词源和“生物安全”的由来 “转基因生物”一词的最初来源是英语“Transgenic Organisms”，因为在上世纪70年代，重组脱氧核糖核酸技术（rDNA）刚开始应用于动植物育种的时候，常规的做法是将外源目的基因转入生物体内，使其得到表达，因而在早期的英语文献中，这种移植了外源基因的生物被形象地称为“transgenic Organisms”，即“转基因生物”。但随着分子生物技术的不断发展，尤其是上世纪90年代末以来，科学家们能够在不导入外源基因的情况下，通过对生物体
一、名词解释 1. 生物技术：以现代生命科学为基础，结合先进的科学技术手段和其它自然学科原理，按照预先设计的改造生物体或加工生物原料，为人类产生出所需要产品或达到某种目的的技术 2. 植物组织培养：在无菌和人为控制的条件下，培养、研究植物组织器官，进而从中分化发育出整体植株的技术。 3.细胞全能性：具有完整细胞核的细胞，在适宜的条件下能够分化成完整植株的潜在能力。 4.愈伤组织：具有分裂能力的一团细胞 5. 脱分化：回复分裂能力的过程。 6. 再分化：生长由无序重新进入有序。 7. 培养基：供微生物、动植物组织生长、产生代谢产物或维持用的人工配置的营养基质。 8.植物离体快繁：利用植物组织培养技术，在离体条件下，对植物进行营养繁殖，使其在短期内获得遗传性一致的大量再生植株的方法。 9.增殖系数：接种一个芽或一块增殖的培养物，经过一个生产年的培养后得到的芽和苗的数量 10.褐变：在组织培养的过程中，由于培养材料向培养基中释放褐色物质导致培养基逐渐变为褐色，培养材料也随之慢慢变褐而死亡的现象。 11.污染：是指在培养过程中，培养基或培养材料上滋生真菌、细菌等微生物，使培养材料不能正常生长和发育的现象。 12.玻璃化：细胞分裂与体积增大的速度超过了干物质产生和积累的速度，植物只能吸收水分来充涨自己的体积。 13. 茎尖培养脱毒：采取茎尖分生组织离体培养获得无毒幼苗的方法。 14. 外植体：植物组织培养中作为离体培养材料的器官或组织片段。 15.植物体细胞胚：植物离体培养的细胞、组织、器官产生类似胚的结构，其形成也经历了一个类似合子胚胎发生和发育过程。 16.继代培养：愈伤组织培养一段时间后必须转移到新鲜的培养基上以保持培养物质的正常生长，更换一次培养基的过程。 17.原生质体：除细胞壁以外细胞膜包被的物质。 18. 单倍体：体细胞数等于配子染色体数的个体。 19.花药培养：用植物组织培养技术，把发育到一定阶段的花药，通过无菌操作技术，接种在人工培养基上，形成愈伤组织或胚状体，随后使愈伤组织分化成完整的植株。（花药培养形成二倍体，花粉培养形成单倍体和二倍体） 20. 单倍体的鉴定：茎尖或根尖细胞染色体计数、流式细胞仪分析细胞核DNA含量、测量叶片保卫细胞长度 21.共培养：植物细胞、组织、器官与农杆菌一起培养一段时间，获得转基因产物的方法。 22. 基因工程：人们按照预先设计的生物施工蓝图，把需要的目的基因经过体外切割、拼接与重新组合，然后引入受体细胞，并使其在受体内进行复制、表达，按要求改变受体细胞的遗传特性，然后由转化细胞再分化成具有预期新性状的工程植株 23. 质粒：是一种广泛存在于细菌细胞中染色体以外能够自主复制的裸露的环状DNA分子。 24.限制性内切酶：是一类能够识别双链DNA分子中某种特定的核苷酸序列，并能精确特异的切割双链DNA分子的核酸内切酶。（DNA纯度、甲基化程度、甘油的含量、反应体系PH值、反应温度、酶切时间等影响酶的活性） 25. DNA聚合酶：以DNA为复制模板，从将DNA由5'端点开始复制到3'端的酶。（具有耐
转基因生物安全 弊： 1.1转基因生物对人类健康的可能危害 转基因食品对人类短期的、直接的影响较小，但是长期的、间接的、累积的影响还难以确定。转基因食品对人类健康的可能危害表现在：一是毒素问题，外来基因可能会带来新的毒素，引起急性的或慢性的中毒。二是过敏性问题，外来基因产生新的蛋白质可能会引起人类的过敏反应。三是抗药性问题，作为转基因食品的标记基因的抗生素抗性基因，可能被转入人体消化系统的细菌体内，使其对抗生素药物的治疗产生抗性。 1.2转基因生物对生物环境的可能危害 生态环境的安全以生物多样性为核心。生物多样性资源的衰减和丧失，主要是外来物种入侵、生态环境破坏、生物资源的滥用三个原因造成的。转基因生物在自然界原本不存在，是完全由人工造成的特殊生物物种，它对生态环境的入侵比自然生物物种的入侵要严重而深远得多。转基因生物在环境中释放后的潜在风险及对生物多样性与生态环境的影响非常错综复杂，可能情况有：通过基因漂移形成抗性杂草或超级杂草，具有很强的抗药性；目标害虫产生抗性，并进化增强；非目标生物可能因为误食转基因植物或遭“基因污染”的新种植物而受害；导致物种遗传多样性的丧失，如墨西哥玉米污染事件；转基因生物通过竞争、环境胁迫使生物多样性受到损害或者丧失 近年来，中国出现了一系列涉及到转基因生物及其产品的案件和纠纷，如雀巢转基因食品标识纠纷，美国转基因大豆进口许可证风波等，还有如今沸沸扬扬的转基因稻米市场化争议，国内越来越多的学者开始意识到生物安全法律问题研究的重要性，在生物安全立法、管理体制等方面作了很多开创性的研究工作，但是与国外的研究现状相比，我国对生物安全的法学理论研究滞后于实践的状况比较严重。因此在生物安全法律规制的框架构建上缺乏足够的法学理论支撑。就现有的极少量相关研究成果而言，大都出自生物技术专家之手，而非出自法律专家。从采取的研究方式来看，长期以来仅仅引进和介绍国外相关研究成果，研究范围狭窄，层次相对单薄，没有建立起独立和成熟的转基因生物安全法律研究框架和法学理论。 利： 实际上，随着农业绿色革命的风起云涌，传统的农业栽培和育种模式的潜力已经挖掘怠尽，日益精细的耕作和大量的农药、化肥投入使得原本已经脆弱不堪的生态环境遭到进一步的恶化，同时世界日益增长的人口又使得温饱问题的解决雪上加霜。此时，人们认识到生物科技对于农业的运用所能带来的巨大的利益，在很大程度上能够对以上问题的缓解作出贡献。农业产业的独特生产特性使得转基因生物获得了极大的应用前景，尤其在一些气候恶劣、病虫频发的地域，转基因作物显现出传统作物所难以企及的优势，市场化推进速度惊人。
基因编辑技术学习总结 CRISPR（Clustered regularly interspaced short palindromic repeats）是在细菌中发现的适应性免疫反应系统，能有效抵抗噬菌体等对细菌造成的损伤。这项机制被应用于基因编辑，是当前生物学的研究热点。 一、基因编辑技术的发展 基因编辑技术的发展可追溯到1968年I型限制性内切酶的发现，它可以识别DNA并随即剪切DNA，但由于不具有特异性而不能得到应用；1970年后具有识别特异性的Ⅱ型限制性内切酶被发现；1981年一种Ⅱ型限制性内切酶，FokI 在黄杆菌中被分离出来，成为了基因研究的重要工具。 FokI不同于一般的Ⅱ限制性内切酶（识别和剪切利用同一结构域，因而难以在保证剪切活性的条件下改变识别域），FokI的含有两个相对独立的结构域，N端为识别域，C端为剪切域；这种特性使得FokI可以通过对识别域的改造对DNA进行定点切割。在这种理论的基础上，发展出了ZFN——锌指核酸酶，TALEN ——转录激活样效应蛋白核酸酶；两种技术都是通过使能够识别DNA序列的蛋白与FokI相连实现基因的特异性切割，其不同在于锌指结构域通过约30个氨基酸对DNA三联体进行识别，而转录激活效应蛋白则是通过34个氨基酸组成的识别单体对不同核苷酸进行识别，因而TALEN的识别效率显著高于ZFN。然而它们都是利用利用蛋白进行DNA识别，并使用相同的剪切蛋白－FokI形成二聚体进行DNA剪切。 CRISPR的不同之处在于它利用RNA进行DNA识别，其识别效率优势显而易见；此外CRISPR技术不需要对识别域和限制性内切酶剪切域进行连接，因而设计简单，编辑高效。 CRISPR技术起源于1987年日本在细菌DNA中发现“重复－居间（spacer）－重复序列”，2002年命名为成簇规律性间隔短回文重复（Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats）并预测改基因序列与细菌获得性免疫有关，2007年其免疫功能得到证实，并最终于2012年成功运用于基因编辑。 蛋白质、RNA介导的DNA编辑技术都已取得成功。2014年，单链DNA引导的具有核酸内切酶活性的TtAgo蛋白在嗜热菌中被发现。这种DNA指导核酸内切酶是否可以应用于基因编辑技术，韩春雨团队发表文章，利用NgAgo蛋白实现了格DNA引导的基因组编辑，但其实验结果目前依然存在争议。
基因工程及其应用集团标准化办公室：[VV986T-J682P28-JP266L8-68PNN]
第2节基因工程及其应用（第1课时） 知识链接及考试地位 本知识与“DNA分子的结构与复制”、“基因突变和基因重组”、“DNA重组技术的基本工具”、“基因工程的基本操作程序”等内容相联系，考试过程中常设计基因工程的原理、基本工具等基础知识，多以个别填空或选择题的形式呈现。 知识回顾 1、DNA分子的结构特点是什么？ 2、什么是基因重组？ 学习目标 1、简述基因工程的诞生。 2、简述基因工程的原理及技术。要明确基因工程操作的基本步骤和最基本的工具。 重难点 1．教学重点 基因工程的基本原理。 2．教学难点 基因工程的基本原理 新知探究 传统育种的方法一般只能在生物中进行，很难将一种生物的优良性状移植到生物身上。基因工程的出现使人类有可能按照自己的意愿地改变生物，培育出。 一、基因工程的原理 基因工程又叫做或。通俗地说，就是按照人们的意愿，把一种生物的某种基因提取出来，加以，然后放到另一种生物细胞里，地改造生物的遗传性状。基因工程是在DNA上进行的水平的设计施工，基因的剪刀是指，简称限制酶。其作用特点是一种限制酶只能识别一种序列。基因的针线是指。目前常用的运载体有、和等。质粒存在于许多以及等生物中，是细胞染色体外能够自主复制的小型分子。 基因工程的操作步骤是：、目的基因与运载体结合，目的基因导入受体细胞、目的基因的和。 二、基因工程的原理、操作对象各是什么？ 三、限制性内切酶的分布、特点、作用部位和作用结果如何？ 四、作为基因的运载体，需具备哪些条件？ 五、DNA连接酶的作用对象、位置和结果如何？ 六、基因工程的优点是什么？
复习题（2015.12） 1、什么是传播与沟通？什么是农业传播与沟通？ 传播多指信息的发布；沟通多指人与人之间的交流和理解的过程。是综合传达、交换和交流等意思为一体的表达方式，它表示人与人之间在思想、情感和信息方面的相互影响、相互作用的过程。无论传播还是沟通，都是一个信息传递的过程。在这个过程中，传者和受者在一定的社会背景下，利用适当的渠道（方式和方法）相互传递信息、相互交流和相互影响，预期达到信息共享和相互理解的目的。 传播：指宣传、传授、表达、传递和散布的意思，是将个体的物质或能量传递给其他众多个体的过程；是将个人或一部分人的思想、观念传达给大众的过程。（传播更多的是指信息的单项流动过程） 农业传播：指农业推广工作中推广人员利用各种传播媒介所开展的信息传递和活动的过程。其包含两方面的含义：一是农业新技术的扩散;二是新观念、新思想和新政策的宣传。（综合起来即为创新扩散或推广） 沟通：是指人们在一定的社会环境下，为了设定的目标，利用相互认同的符号系统（语言、文字、图象、记号及体态语等）以直接或间接的方式把信息、思想和情感在个人或群体之间传递的过程。（沟通是信息的双向流动过程） 农业传播与沟通是一个信息的传递过程。在这个过程中，从事农业及农村发展的工作人员与农民在一定的社会背景下，利用适当的渠道（方式和方法）相互传递信息、相互交流和相互影响，预期达到信息共享和相互理解的目的。 2、什么是参与式推广，其进行的过程是怎样的？ 参与式推广是指专业推广人员与农民一起开展农业推广的计划、实施与监测评价的过程。 在推广中，农民不是作为推广的对象，而是作为推广人员参与到推广活动中，对推广活动有发言权、分析权和决策权。通过这种参与，一方面能够更有效地达到预先计划的目标，另一方面，能够使农民获得更多的影响自己将来的机会和社会权力。许多农业问题，如小流域治理、持续农业发展系统的建立、农业产业化实现等，都需要通过目标群体的参与才能实现。实施过程：（1）对农户进行访问（2）询问（3）进行排序 3、组织沟通与小群体沟通的概念。怎么做到有效的小群体沟通？组织沟通中解决问题的方 式有哪些？ 小群体沟通：一般指二至七人组合在一起，为了实现某种共同的目标、完成某种具体的任务和发挥大家的潜力而非正规地组织在一起，相互交流、相互学习、相互影响的过程。在知识、经验的交流和分享上是一种个人和社会需求的结合，可以达到1+1大于2的效果。 组织沟通是组织内部成员间及组织与其他群体间的信息交流活动。 小群体沟通策略： （1）挖掘每个人的潜力，充分利用小群体内的已有资源。
基因编辑技术简介-标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
基因编辑技术学习总结 CRISPR（Clustered regularly interspaced short palindromic repeats）是在细菌中发现的适应性免疫反应系统，能有效抵抗噬菌体等对细菌造成的损伤。这项机制被应用于基因编辑，是当前生物学的研究热点。 一、基因编辑技术的发展 基因编辑技术的发展可追溯到1968年I型限制性内切酶的发现，它可以识别DNA并随即剪切DNA，但由于不具有特异性而不能得到应用；1970年后具有识别特异性的Ⅱ型限制性内切酶被发现；1981年一种Ⅱ型限制性内切酶，FokI 在黄杆菌中被分离出来，成为了基因研究的重要工具。 FokI不同于一般的Ⅱ限制性内切酶（识别和剪切利用同一结构域，因而难以在保证剪切活性的条件下改变识别域），FokI的含有两个相对独立的结构域，N端为识别域，C端为剪切域；这种特性使得FokI可以通过对识别域的改造对DNA进行定点切割。在这种理论的基础上，发展出了ZFN——锌指核酸酶，TALEN——转录激活样效应蛋白核酸酶；两种技术都是通过使能够识别DNA 序列的蛋白与FokI相连实现基因的特异性切割，其不同在于锌指结构域通过约30个氨基酸对DNA三联体进行识别，而转录激活效应蛋白则是通过34个氨基酸组成的识别单体对不同核苷酸进行识别，因而TALEN的识别效率显著高于ZFN。然而它们都是利用利用蛋白进行DNA识别，并使用相同的剪切蛋白－FokI 形成二聚体进行DNA剪切。 CRISPR的不同之处在于它利用RNA进行DNA识别，其识别效率优势显而易见；此外CRISPR技术不需要对识别域和限制性内切酶剪切域进行连接，因而设计简单，编辑高效。 CRISPR技术起源于1987年日本在细菌DNA中发现“重复－居间（spacer）－重复序列”，2002年命名为成簇规律性间隔短回文重复（Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats）并预测改基因序列与细菌获得性免疫有关，2007年其免疫功能得到证实，并最终于2012年成功运用于基因编辑。 蛋白质、RNA介导的DNA编辑技术都已取得成功。2014年，单链DNA引导的具有核酸内切酶活性的TtAgo蛋白在嗜热菌中被发现。这种DNA指导核酸内
第2课时 ●教学过程 ［课前准备］ 1.教师准备 （1）教师将听证会规则、程序、角色扮演的程序和具体要求以及评价标准复印好，分发给各学习小组。 （2）教师整理《转基因生物和转基因食品利弊争论的要点》，印发给各学习小组。 （3）收集转基因生物和转基因食品安全性的资料信息，转基因生物技术的利弊关系的资料，请有关专家学者到学校做有关基因工程知识的讲座。 （4）教师设计并参与制作计算机教学课件，在校园网上制作网页，查找大量资料，完善网页内容，建立内容丰富的“基因工程知识资源库”。 （5）教师根据学生的资料准备状况、知识的准确性、抢答的积极性、讲述的条理性、姿态的自然性、课件的美观性编制《学生听课记录和评价表》。 （6）教师编制《研究性学习课题研究专题报告》。 2.学生准备 （1）学生预习教材，对教材中的内容做宏观地了解。 （2）利用课余时间，通过看书、看报及看电视，收集有关基因工程的成果与发展前景的资料或信息并制成课件，也可以走访有关的专家、学者了解该内容。 （3）分组预习并完成教师下发的有关资料。 （4）按听证会的要求摆好课桌椅，根据各小组的选择按辩论的正方和反方分成左右两个大组。 ［情境创设］ 教师：通过课件向学生展示基因工程给人类带来巨大成就的图片。同时述说如下：基因工程自1973年诞生后，由于基因工程技术具有可以直接控制基因，将基因从一个物种转移至另一个物种，创造出新的物种或新的品种的显著特点，也就是说，可按照人们的主观愿望，创造出自然界中原先并不存在的新的生物类型，使人类从单纯地认识生物和利用生物的传统模式跳跃到随心所欲改造生物和创造生物的新时代。经过30多年的发展历程，取得了惊人的成绩，特别是近10年来，基因工程的发展更是突飞猛进。基因转移、基因扩增多技术的应用，不仅使生命科学的研究发生了前所未有的变化，而且在实际应用领域中，为农牧业、食品工业、医药卫生、环境保护等方面开拓了广阔的发展前景。 今天就由同学们来阐述自己的认识和看法。 ［师生互动］ 教师：首先请各小组汇报课前收集到的有关基因工程应用的事例资料。 学生分组汇报并交流课前收集资料的情况。 学生1：基因工程在农业上的应用主要表现在两方面： （1）通过基因工程技术获得高产、稳产和具有优良品质的农作物。 （2）用基因工程的方法可培育出具有各种抗逆性的作物新品种。现在已培育出一批分别具有抗病、抗虫、抗除草剂、抗盐碱、抗病毒、抗干旱等性状的转基因农作物。1996至2000年的短短五年间，全球转基因作物从170×104 hm2发展到4 420×104 hm2，其推广速度是前所未有的…… 学生2：基因工程在畜牧养殖业中的应用 基因工程在畜牧养殖业上的应用也具有广阔的前景，科学家将某种特定基因与病毒DNA构成重组DNA，然后，通过感染或显微注射技术将重组DNA转移到动物受精卵中，并由这种受精卵发育成新个体，这就是我们在前面提到的转基因动物。通过转基因动物人们
二十一世纪的农业生物技术 柯舟 近年来，农业生物技术在世界范围内取得了飞速的发展，一批抗虫、抗病、耐除草剂和高产优质的农作物新品种培育成功。农作物基因工程产业化的步伐在各国政府的大力参与下正在加快，预计在本世纪初期将成为许多国家经济的重要支柱产业之一，并将在解决目前人类所面临的粮食安全、环境恶化、资源匮乏、效益衰减等问题上发挥巨大作用。农业生物技术不仅从根本上改变了传统农作物的培育和种植，也为农业生产带来了新一轮的革命。那么21世纪的农业生物技术到底怎样呢？ 农业生物技术的发展现状 据国际农业生物技术应用服务机构的一份报告介绍，1999-2000年度，全世界转基因谷物播种面积达到4420万公顷，比上年度的3990万公顷增加11％。这份报告称，美国转基因作物播种面积最多，占全球作物播种面积的63％；阿根廷次之，占23％；加拿大和中国分别占7％和1％。阿根廷播种的转基因作物主要是大豆，在1999-2000年度，阿根廷转基因大豆播种面积达873万公顷，其产量占本国大豆总产量的80％-85％。专家认为，农业、环保和海洋生物技术将成为继医药作为生物技术的第一浪潮之后的第二浪潮，生物技术产品在农业总产值中的比重将越来越大。 国际农业生物技术应用服务机构领导人克利韦穧詹姆斯说，世界上转基因作物播种面积扩大表明，不管是发达国家，还是发展中国家的生产者都普遍接受转基因谷物。目前，全世界共有13个国家允许播种转基因作物。它们是：美国、阿根廷、加拿大、中国、南非、澳大利亚、罗马尼亚、墨西哥、保加利亚、西班牙、德国、法国和乌拉圭，进入田间试验的转基因植物已超过500多种，转基因植物研究开发取得了重大突破。应用转基因技术将有特殊经济价值的基因引入植物体内，从而获得高产、优质、抗病虫害的转基因农作物新品种，目前已取得重大突破，如生物技术研究人员将苏云金芽孢杆菌Bt毒素基因导入植物体内，获得了抗虫棉花、玉米、马铃薯等农作物新品种，并已进入大田试验，显示出良好的应用推广前景。基因引入改良品种，不仅可以培育出抗病虫害的新品种，还可以培育出经济价值较高的品种，转基因植物育种的潜在商业价值十分巨大，仅转基因小麦一项，估计世界年产值就可达数十亿美元。 我国的农业基因工程研究于80年代初期后开始启动。并于80年代中期开始将生物技术列入国家高技术发展计划，即…863?计划。据中国农业生物技术学会统计，我国正在研究的转基因植物种类达47种，涉及各类基因103个。目前在我国有6种转基因植物被批准进行商品化生产，这6种批准商品化生产的植物包括：华中农业大学的转基因耐贮藏番茄，北京大学的转查尔酮合成酶基因矮牵牛抗病毒甜椒、抗病毒番茄，中国农科院的抗虫棉花和在河北省商品化生产的美国盖山都公司保铃棉花。其中，国产的抗虫棉目前已累计推广150万亩。 21世纪农业生物技术的发展趋势 21世纪的农业生物技术的发展前景将非常广阔，被各国政府看好。据国际农业生物技术应用机构（International Service for the Acquisition ot Agri Biotech Applications，ISAAA）的统计和预
网易首页-新闻-体育-NBA-娱乐-财经-股票-汽车-科技-手机-女人-论坛-视频-博客-房产-家居-应用-教育-读书-游戏-微博 |免费邮箱-通行证登录 网易 > 新闻中心 > 探索新闻 > 正文 搜索 中国将对转基因生物安全立法环保部起草法案 2011-01-06 10:41:51 来源: 北京科技报(北京) 跟贴 0 条手机看新闻 核心提示：近日，全国人大农业与农村委员会在有关报告中提出建议，国务院有关部门应对立法涉及的粮食转基因管理的有关问题进行研究，争取2011年将粮食法草案提请全国人大常委会审议。 科学而健全的转基因生物安全立法（包括转基因食品安全立法）及其有效实施将有助于最大限度地降低这些现实的或者潜在的负面影响。 自1985年人类首次试种成功转基因作物以来，世界转基因农作物种植总面积已占到世界总耕地面积的2%，转基因生物已达120种左右，其中主要的4种是玉米、棉花、大豆和油菜籽。目前已有超过25种转基因作物上市。在我国，目前也出现了转基因水稻、玉米、大豆、棉花等多种转基因作物。近日，全国人大农业与农村委员会在有关报告中提出建议，国务院有关部门应对立法涉及的粮食转基因管理的有关问题进行研究，争取2011年将粮食法草案提请全国人大常委会审议。目前，环保部正组织转基因生物安全法起草工作，科技部正为启动转基因生物安全立法做前期准备工作，商务部建议结合粮食法起草加强对转基因立法问题的研究。 《北京科技报》：为转基因食品安全立法的原因是什么？ 于文轩：转基因生物及其制品对人体健康的影响在科学上尚没有明确的定论。在这种情况下，法律不应当仅考虑现代生物技术的发展对社会经济发展的积极作用，同时也应当关注其对人体健康、生态环境、经济系统，特别是食品安所产生的不利影响。科学而健全的转基因生物安全立法（包括转基因食品安全立法）及其有效实施将有助于最大限度地降低这些现实的或者潜在的负面影响。 《北京科技报》：我国目前关于转基因食品安全的法律有哪些？现在的相关法律存在哪些问题？ 于文轩：我国目前尚未制定专门的转基因食品安全立法。涉及转基因食品安全的立法主要包括：2009年《食品安全法》、2001年《农业转基因生物安全管理条例》、2002年《转基因食品卫生管理办法》以及您提到的2007年《食品标识管理规定》等等。 以标识制度为例，在标注方法方面，《农业转基因生物标识管理办法》要求对3类产品实行强制标识。这3类产品是：转基因动、植物和微生物；转基因农产品的直接加工品；用农业转基因生物或用含有农业转基因生物成分的产品加工制成，但最终销售产品中已不再含有或检测不出转基因成分的产品。但是，该管理办法对于何为“直接加工品”并没有作出明确规定；同时，该管理办法还将强制标识要求仅限于“直接加工品”，对于“间接加工品”则没有规定需要标注，这有可能为经过深加工的转基因农产品提供潜在的销售途径。 在标识范围方面，根据《农业转基因生物标识管理办法》，只有列入农业转基因生物标识目录中的产品才适用该制度。第一批目录涉及大豆、玉米、油菜、棉花和番茄等5类17种产品，但这17种产品的覆盖范围显然过窄。例如，目录规定大豆种子、大豆、大豆粉、大豆油、豆粕需要标识，但食用调和油、豆腐、豆浆、豆奶粉、腐乳等却未包含在内，而这些产品中也有可能混入转基因成分。又如，我国农村地区普遍食用棉籽油，而我国生产的棉花又大多是转基因抗虫棉。该目录仅对棉花种子进行标识，对棉籽油却只字未提。
基因工程技术的应用和前景 【摘要】基因工程问世以来短短的二十年，显示出了巨大的活力，今后基因工程将重点开展基因组学、基因工程药物、动植物生物反应器和环保等方面的研究，展望未来，基因工程的前景将是更加灿烂辉煌。基因工程研究和应用范围涉及农业、工业、医药、能源、环保等许多领域。【关键词】基因工程技术前景现状 随着基因工程技术的迅速发展，通过克隆或筛选出来的富基因，转到作物中进行表达，已取得很大的进展。由于基因工程运用DNA分子重组技术，能够按照人们预先的设计创造出许多新的遗传结合体，具有新奇遗传性状的新型产物，增强了人们改造动植物的主观能动性、预见性。而且在人类疾病的诊断、治疗等方面具有革命性的推动作用，对人口素质、环境保护等作出具大贡献。所以，各国政府及一些大公司都十分重视基因工程技术的研究与开发应用，抢夺这一高科技制高点。其应用前景十分广阔。我国基因工程技术尚落后于发达国家，更应当加速发展，切不可坐失良机。 但是，任何科学技术都是一把“双刃剑”，在给人类带来利益的同时，也会给人类带来一定的灾难。比如基因药物，它不仅能根治遗传性疾病、恶性肿瘤、心脑血管疾病等，甚至人的智力、体魄、性格、外表等亦可随意加以改造；还有，克隆技术如果不加限制，任其自由发展，最终有可能导致人类的毁灭。还有，尽管目前的转基因动植物还未发现对人类有什么危害，但不等于说转基因动植物就是十分安全的，毕竟这些东西还是新生事物，需要实践慢慢地检验。转基因生物和常规繁殖生长的品种一样，是在原有品种的基础上对其部分性状进行修饰或增加新性状，或消除原来的不利性状，但常规育种是通过自然选择，而且是近缘杂交，适者生存下来，不适者被淘汰掉。而转基因生物远远超出了近缘的范围，人们对可能出现的新组合、新性状会不会影响人类健康和环境，还缺乏知识和经验，按目前的科学水平还不能完全精确地预测。所以，我们要在抓住机遇，大力 1、植物基因工程成果丰硕 自1983年首次获得转基因烟草、马铃薯以来，短短十余年间，植物基因工程的研究和开发进展十分迅速。国际上获得转基因植株的植物已达100种以上，包括水稻、玉米、马铃薯等作物;棉花、大豆、油菜、亚麻、向日葵等经济作物;番茄、黄瓜、芥菜、甘蓝、花椰菜、胡萝卜、茄子、生菜、芹菜等蔬菜作物;首楷、白三叶草等牧草;苹果、核桃、李、木瓜、甜瓜、草荀等瓜果;短牵牛、菊花、香石竹、伽蓝菜等花卉以及杨树造林树种。转基因植物研究取得了令人鼓舞的突破性发展。十
农业传播学 学院：农学院 学号： 姓名：
杂交水稻技术的传播 技术传播是专门传播技术知识的活动，由技术的拥有者向知识应用者传播技术知识的过程，借助于组织传播、大众传播渠道，也同时通过一定的商业交易过程，如技术转让和技术转移来实现。这一概念最早由英国学者尤金斯泰莱在 1939年提出，用来分析知识和技术的跨国界转移对世界经济的贡献等问题。经过 50 多年的科学探索，以袁隆平为代表的中国杂交水稻育种专家群体独创了中国杂交水稻育种理论与技术方法。其“三系法”、“两系法”和“超级稻”育种技术在国内外生产实践与推广应用中取得了巨大成功，使我国杂交水稻育种技术长期居于世界领先水平。袁隆平杂交水稻育种科学思想的形成奠定了杂交水稻育种方向和大规模推广应用的基础，在经历了计划经济条件下大协作公关和市场经济条件下传播杂交水稻技术的两个不同历史阶段中，袁隆平的杂交水稻育种科学研究学术思想都得到了有效传播，并成功应用于生产实践。 国内外对杂交水稻育种技术形成及其传播研究甚少。开展我国杂交水稻育种技术的形成过程与传播规律研究，不但具有理论意义，还有重要的现实作用。目前，我国对于杂交水稻育种的研究多注重研究科技人物的成长过程和有关科技成果形成的问题。有关杂交水稻育种技术的形成与技术传播的研究，尚不完善。本项研究从科技传播、科技管理的角度来探讨科学技术的形成及其推广过程，具有重要的理论意义。 （1）在研究过程中，以袁隆平杂交水稻育种思想的形成这一典型案例丰富了科学思想理论研究体系； （2）探讨农业科学技术的形成过程和科学传播的规律； （3）从个案到普遍，丰富了科技传播理论中有关科学思想传播的内容体系，促进了科学思想传播的研究。 国外对于农业科技传播效果的研究始于 20 世纪 40 年代，在社会科学和人文科学有关创新扩散研究成果的启示下，先后进行了杂交玉米推广教学法和卫生措施等研究，形成创新和讯息扩散理论。一方面，通过总结袁隆平院士的科学思想和杂交水稻自主创新的全过程，进一步促进和推动杂交水稻事业的持续发展，使得杂交水稻技术的更好传播。同时，在全社会弘扬尊重事物发展的科学客观规律，坚持理论联系实际，坚持实事求是的精神。另一方面，坚持实践第一的科学精神，促进科研成果迅速向现实生产力转化。利用科技传播和科技管理的研究，有效推进农业（杂交水稻育种）技术的推广和管理，满足市场需求预测及对相关产业发展的促进与带动作用。 1.三系法杂交水稻育种技术的传播 三系法杂交水稻育种技术开始于两个大样板的组织，其成功的经验奠定了1976 年杂交水稻三系法在全国大面积推广的基础，这两个样板分别是湖南省郴州地区的桂东县和衡阳地区。由于试种示范的成功，桂东县县委大力发展杂交水稻，积极性很高，因此促使其成为轰动全省乃至全国的大样板，为地区迅速推广杂交水稻提供了宝贵的经验。 1.1制订试种计划 主要取决于水稻“恢复系”的选育，稻种的地理分布野败是否能成为恢复系有密切关系，而原产于热带国家的品种恢复系的比例相对较高。因此，在热带地区进行恢复系选育的思路成为解决这一大难题的关键因素。1974 年，一大批强优势组合研究成功，而这一批组合的