植物抗病、抗虫及抗除草剂基因与基因工程

基因工程技术在植物保护中的应用摘要基因工程是20世纪末迅速发展起来的新兴生物技术，在促进农业生产方面发挥了巨大作用，尤其在植物的抗病、抗虫、抗除草剂、抗逆及品种改良等方面提供了更为广阔的应用前景。

笔者详细阐述了基因工程在农业中的应用，通过对基因工程技术的特征分析及在农业上应用效果的总结，论述了基因工程给我国目前农业发展带来的机遇与挑战及应采取的对策。

关键词基因工程技术；植物保护；防治应用；发展前景基因工程和细胞工程、酶工程、发酵工程均属于现代生物工程。

诞生于20世纪70年代的基因工程技术，作为生物工程的重要领域，自20世纪80年代中后期以来取得了迅速发展。

基因工程是采用类似工程设计的方法，人为地转移和重组生物遗传物质中的基因，从而达到改变生物的性状和功能，创造出更加适合于人类需要的、而大自然未能赐给的新生物，因而基因工程也称遗传工程、遗传操作或重组DNA技术等。

由于与病虫害防治有关的各类基因的发现及植物转基因和微生物重组技术的一系列突破，用于植物保护的基因工程产品首先得到开发并在农业上实现商业化应用。

基因工程技术为现代植物保护工作开辟了广阔的前景。

1 植物基因工程技术概况植物基因工程技术是利用生物或物理、化学的手段将目的基因导入植物细胞，以获得人们需要的转基因植物的一项基因工程技术。

植物的遗传转化目前可分为间接转移和直接转移2类，通过染色体DNA的Southern分析、多聚酶链式反应技术等方法可检测基因转移是否成功。

1.1 间接转移法以某种菌或植物病毒为载体，把目的基因插入载体，通过菌或病毒感染植物，使目的基因整合到受体植物的DNA上复制和高效表达。

1.2 直接转移法利用植物细胞的生物学特性，通过基因枪法、脂质体介导法、多聚物介导法等物理和化学技术将目的基因直接转移到受体植物细胞内。

2 基因工程技术在植物保护中的应用2.1 国内外发展概况2.1.1 转基因植物。

1983年，转基因植物（烟草和马铃薯）首次诞生。

植物生物技术植物生物技术是指利用生命科学、遗传学、分子生物学等学科的原理和技术手段，对植物进行研究、改良和应用的一门学科。

通过植物生物技术的应用，我们能够提高农作物的产量和质量，增强植物的抗病虫害能力，改变植物的生长特性，开发新的植物品种等。

一、基因工程与转基因技术基因工程是植物生物技术的重要组成部分，它主要通过改变植物的遗传物质DNA，使其产生新的特征或功能。

其中最为常用的技术是转基因技术。

转基因技术通过将外源的基因导入到植物细胞中，使植物获得新的性状或功能。

例如，转基因作物可以增加耐旱、抗虫害、抗病等特性，提高作物的产量和抗逆能力。

此外，转基因技术还可以用于植物的功能基因研究和新品种的育种。

二、组织培养与无性繁殖植物组织培养是利用植物组织或细胞的再生能力，通过无菌技术将其培养在适当营养基上的一种技术手段。

通过组织培养，我们可以大量繁殖优良品种的植株，加速新品种的选育过程。

同时，组织培养还可用于植物的遗传改良、抗病育种以及植物的快速繁殖等方面。

三、生物除草剂和杀虫剂的开发植物生物技术也可以用于农药的开发。

传统的化学农药往往会对环境和人体健康造成一定的危害，而利用生物技术可以开发出更环保、安全的生物除草剂和生物杀虫剂。

这些生物制剂能够通过改变植物的生命活动，抑制杂草或害虫的生长繁殖，达到控制害草害虫的效果，而对作物本身和环境影响较小。

四、遗传改良和新品种选育植物生物技术在遗传改良和新品种选育中发挥着重要作用。

通过基因工程和遗传改造，我们可以用更加精准的方式改变植物的遗传信息，使其产生更好的特性。

利用植物生物技术，我们可以研发出抗逆性强、高产高效、品质优良的新品种。

这不仅可以满足人们日益增长的需求，还能提高农作物的耐受力，保护生态环境，推动农业的可持续发展。

总结：植物生物技术的应用为农业生产带来了巨大的变革，提高了作物的产量和抗逆能力，降低了农业生产的风险和成本。

同时，植物生物技术也为环境保护和可持续发展提供了新的解决方案。

如何通过基因工程技术改造植物抗虫性与抗病性植物是人类生活的重要资源，而植物病虫害是限制农作物产量和质量的主要因素之一。

为了解决这个问题，科学家们通过基因工程技术改造植物，使其获得更强的抗虫性与抗病性，以提高农作物产量和质量。

本文将介绍如何通过基因工程技术改造植物的抗虫性与抗病性，并讨论其中的挑战和前景。

一、基因工程技术的基本原理基因工程技术是一种通过改变生物体的基因组成来获得特定特征的方法。

它主要包括三个步骤：基因的克隆、转化和表达。

首先，科学家们通过克隆技术，将具有特定特征的基因从一个生物体中提取出来。

然后，他们通过转化技术将这些基因导入到目标植物细胞中。

最后，这些基因在植物细胞中得到表达，从而使植物获得特定的性状。

二、改造植物的抗虫性虫害是农作物生产中常见的问题，对农作物产生了巨大的损失。

为了解决这个问题，科学家们通过基因工程技术改造植物的抗虫性，以减少虫害对植物的危害。

1. 插入抗虫基因科学家们通过插入抗虫基因来提高植物的抗虫性。

这些抗虫基因可以是来自其他生物的毒素基因。

例如，一种常用的抗虫基因是来自嗜盐细菌的Bt（Bacillus thuringiensis）基因。

Bt基因编码产生的蛋白质具有杀虫活性，在植物体内能够杀死害虫。

将Bt基因导入植物细胞后，植物就会产生该杀虫蛋白质，从而获得抗虫性。

2. 增强植物的防御系统除了插入抗虫基因外，科学家们还可以通过增强植物的防御系统来提高其抗虫性。

植物的防御系统包括识别害虫入侵、产生化学物质以抵御害虫、吸引天敌等机制。

通过基因工程技术，科学家们可以增强植物的防御系统，使其更加有效地对抗害虫的入侵。

例如，增加植物产生抗虫化合物的能力，或者增加植物诱释化学物质吸引天敌等。

三、改造植物的抗病性与虫害相似，植物病害也给农作物生产带来了极大的挑战。

通过基因工程技术改造植物的抗病性，可以降低病害对农作物的危害。

1. 插入抗病基因科学家们通过插入抗病基因来提高植物的抗病性。

第3章基因工程：第3节基因工程的应用一、理清主干知识一、基因工程在农牧业方面的应用二、基因工程在医药卫生领域的应用三、基因工程在食品工业方面的应用利用基因工程菌还能生产食品工业用酶、氨基酸和维生素等。

1．凝乳酶(1)目的基因：编码牛凝乳酶的基因。

(2)受体细胞：大肠杆菌、黑曲霉或酵母菌。

(3)应用：生产奶酪。

2．加工转化糖浆需要的淀粉酶，加工烘烤食品用到的脂酶等也都可以通过基因工程技术生产。

二、诊断自学效果1．判断下列叙述的正误(1)转基因抗虫植物培育成功后可防治各种害虫(×)(2)将人的干扰素基因重组到质粒后导入大肠杆菌，获得能产生人干扰素的菌株(√)(3)利用乳腺生物反应器能够获得一些重要的医药产品，如人的血清白蛋白，这是因为将人的血清白蛋白基因导入了动物的乳腺细胞中(×)(4)由大肠杆菌工程菌获得人的干扰素后可直接应用(×)2．下列不属于利用基因工程技术制取的药物是()A．从大肠杆菌体内获得白细胞介素B．从酵母菌体内获得干扰素C．从大肠杆菌体内获得胰岛素D．从青霉菌体内获得青霉素解析：选D利用基因工程技术可制取药物，如将外源白细胞介素基因导入大肠杆菌中并表达制取白细胞介素，使外源干扰素基因在酵母菌体内表达获得干扰素，使外源胰岛素基因在大肠杆菌体内表达获得胰岛素。

青霉素是由青霉菌自身基因表达产生的，因此在青霉菌体内提取的青霉素不属于基因工程药品。

3．我国已能自行生产乙肝疫苗等基因工程药物，乙肝疫苗的生产方法是()A．在受体细胞内大量增殖乙肝病毒B．在液体培养基中大量增殖乙肝病毒C．将乙肝病毒的全部基因导入受体细胞并表达D．将乙肝病毒的表面抗原基因导入受体细胞并表达解析：选D疫苗具有抗原性，乙肝病毒的抗原性由蛋白质外壳决定，所以生产乙肝疫苗利用的是乙肝病毒的蛋白质外壳。

生产乙肝疫苗的方法是获取乙肝病毒表面抗原基因，将其导入受体细胞，使受体细胞表达乙肝病毒的蛋白质外壳。

生物技术在农业中的应用一、生物技术在农业领域中的应用:1.植物基因工程：通过用人工的方法，从不同生物中提取外源基因片段及载体DNA，经过体外切割、拼接和重组，然后把重组后的带有外源基因的载体DNA 引入植物细胞，使其在植物细胞内进行复制和表达，以改变受体植物细胞的遗传特性。

例如，将抗病、抗毒、抗除草剂等基因导入农作物，培育出具有相应抗性的工程植株。

包括抗烟草花叶病毒的烟草，以及含有蝎、蜘蛛等昆虫毒素基因的多种农作物，它们在抗虫方面得到广泛应用，部分已进入商品化生产。

2.植物细胞工程：以植物细胞为基本单位，在体外条件下进行培养、繁殖和人为操作，以改良品种、加速繁育植物个体或获得有用物质。

例如植物细胞培养和组织培养可用于农作物的品质改良，相比传统方法有诸多优点。

不同物种原质体的融合能够在细胞水平实现遗传物质的转移和重组，打破种属界限，可应用于植物体的快速繁殖、扩繁优质种苗和新品种或拯救濒危植物。

组织培养过程中容易产生变异，增加某种选择压力还可从无性系变异株中选出优质、高产、抗病抗逆的新品系，且该技术在种质资源保存方面也具有优势，免去了种植和保存种子的麻烦，为珍稀植物资源的研究和应用提供了可能。

3.动物基因工程：实质是改变动物的遗传组成，增加其遗传多样性，赋予转基因动物新的表型特征。

其中一种是将外源基因转移到动物受精卵中使其整合和表达，产生具有新遗传特性的动物；另一种是让外源基因在特定调控元件作用下，在一定时间内表达外源蛋白。

例如将激素基因导入哺乳动物受精卵内以获得转基因动物，该技术在提高畜禽生产性能、改善畜产品品质、提高畜禽抗寒抗病能力等方面应用广泛。

4.动物细胞工程：以动物细胞为基本单位在体外培养、繁殖和进行人为操作，使细胞产生所需的生物学特性，从而改良品质、加速繁殖动物个体或获得有用品系。

包括动物胚胎工程技术、单克隆抗体技术等。

动物胚胎工程技术是用人工方法对动物卵母细胞或胚胎进行改造的技术，包含胚胎移植、排卵控制、体外受精、胚胎性别控制、胚胎分割、胚胎冷冻、胚胎嵌合等内容，是动物生物技术的重要组成部分，近年来在提高畜牧业生产力等方面效益显著。

基因工程在农业领域的应用随着科技的不断发展，基因工程技术的应用范围也越来越广泛。

近年来，基因工程技术在农业领域的应用逐渐受到关注，并取得了不少成果。

本文将重点探讨基因工程技术在农业领域的应用，以及其对农业发展的影响。

一、基因工程技术在农业领域的应用1.优化农作物基因基因工程技术可以通过改造农作物的基因序列，使其更适合环境和生长条件。

比如可以在玉米的基因中加入一些修饰基因，使其更耐旱、耐病和抗虫，提高产量和品质。

同时，对水稻基因进行改造，增加谷氨酸转移酶的表达量，使其含有更高的蛋白质，从而解决饮食中缺乏蛋白质的问题。

2.育种技术的提升基因工程技术可以快速、精准地检测出育种过程中的优势基因，并在育种中使用。

例如，将基因剪切器CRISPR-Cas9技术应用于育种中，可以快速制作出具有目标基因的“优良种”，大幅缩短育种周期，提高了育种效率。

3.环境污染治理基因工程技术可以将一些能够“吃”有害物质的基因导入到某些作物中，使其具有解毒能力，对环境污染问题产生一定的治理作用。

例如，转基因的植物可以通过吸收土壤中的重金属离子、毒素等物质，有效减轻了污染物的残留量。

二、基因工程技术对农业的影响1. 提高农作物产量并改善农作物品质基因工程技术可以优化种子的基因，增加其抗性、耐寒或耐旱的能力，提高作物的产量和品质。

这不仅有助于农业发展，也有利于提高人们的饮食品质和健康水平。

2. 减少农药、化肥等化学物质的使用基因工程技术的应用可以减少对于农药和化肥的依赖。

通过改变作物的基因组，其抗病能力和抗虫能力得到提升，减少农民对于化学农药的使用。

这不仅可以降低农产品残留物的含量，更重要的是减少了人们在饮食中摄入农药残留等有害物质的风险。

3. 保护环境基因工程技术可以提高植物的抗病、抗虫能力，降低农业上市产品残留物的容忍度，进一步减少了非球性污染物的排放，减轻了农业生态环境对环境的负面影响。

4. 带动经济发展基因工程技术不仅促进了农业生产和食品产业的发展，还带动了生物技术研究和制药业的进步。

植物的抗病性培养技术植物疾病是农作物生产中的重要问题，它导致了巨大的经济损失。

为了解决这一问题，科学家们不断努力研发和应用植物的抗病性培养技术。

本文将介绍一些常用的植物抗病性培养技术，并探讨其应用前景。

一、经过选择育种的植物品种经过选择育种的植物品种是提高植物抗病性的重要途径之一。

通过选择对特定病害具有抵抗能力的种质资源进行交配、选择，培育出具有较强抗病性的新品种。

例如，对于水稻病害，育种人员可以选择抗病性较强的亲本进行杂交，以培育出抗病性更强的品种。

二、基因工程技术基因工程技术是一种通过改变植物的遗传物质来提高其抗病性的方法。

科学家们可以将抗病基因导入植物细胞中，使其在遭遇病害时能够产生特定的抗病蛋白，从而提高植物的抵抗力。

例如，通过导入特定的抗病基因，可以大大提高玉米对虫害的抵抗能力。

三、利用生物技术利用生物技术也是提高植物抗病性的重要手段。

例如，利用转基因技术，科学家们研发出了一种转基因作物，其细胞中可以合成一种具有杀菌作用的特定酶。

这种转基因作物在遭遇病菌感染时，可以迅速产生大量的抗菌物质，从而增强抵抗力。

四、免疫诱导剂的使用免疫诱导剂是一类可以激活植物自身免疫系统的化合物。

科学家们可以研发出一种特定的免疫诱导剂，使其能够增强植物对病害的抵抗能力，并减少病害对植物的伤害。

通过喷施或者浸泡植物种子，可以提高植物的整体免疫能力。

五、培养植物健康土壤健康土壤是植物抗病性培养中的关键环节。

科学家们可以通过选择适宜的土壤、改善土壤的养分结构、增加土壤微生物等方式来提高土壤养分，从而提高植物的健康程度。

健康土壤能够增强植物的免疫系统，使其更加抵抗病害。

六、综合管理措施除了上述技术之外，综合管理措施也是植物抗病性培养中非常重要的一环。

综合管理措施包括合理施肥、适时的病害防治、合理的灌溉等。

通过综合管理措施，可以提高植物的整体健康程度，从而减少病害的发生。

综上所述，植物抗病性培养技术是一项重要的科研领域。

基因工程在农业中的应用基因工程技术是一种革命性的科学技术，它在农业领域的应用为农业生产带来了革命性的变革。

通过基因工程技术，科学家们可以改良植物和动物的基因，使其具有更好的抗病性、耐旱性、耐盐性和产量等优良特性，从而提高农业生产的效率和质量。

首先，基因工程技术在农业中的应用主要体现在植物的改良上。

利用基因工程技术，科学家们可以将具有耐旱、抗病或高产性等优良基因导入作物中，从而提高作物的产量和质量。

比如，在水稻中导入抗虱虫基因，可以减少农药的使用，降低农作物的生长成本；在玉米中导入耐干旱基因，可以增加玉米的耐旱性，提高玉米的产量。

这些基因改良使得作物更加适应恶劣的环境条件，从而提高了农业生产的稳定性和可持续性。

其次，基因工程技术也在畜牧业中发挥了重要作用。

科学家们利用基因工程技术改良家畜的基因，使其具有更好的生长速度、肉质和抗病能力。

通过基因改良，家畜的生长周期可以缩短，肉质可以提高，从而提高了畜产品的产量和质量。

另外，基因工程技术还可以在畜牧业中应用于疾病的预防和治疗。

科学家们可以利用基因工程技术生产出具有抗病毒、抗菌素等特性的动物，以减少家畜养殖过程中的疾病传染风险，降低养殖成本，提高养殖效益。

除了作物和家畜的改良以外，基因工程技术还在农业生产中起到了其他重要的作用。

例如，利用基因工程技术，科学家们可以生产出具有抗除草剂和杀虫剂特性的作物品种，减少农药的使用，保护生态环境；还可以生产出具有更高营养价值的作物品种，满足人们对于营养需求的多样性。

然而，尽管基因工程技术在农业中有着诸多的应用前景，但也要正视一些潜在的风险和问题。

首先，基因工程技术可能会引起基因的外溢和转基因植物的繁殖，这可能会对自然生态环境造成不可逆的影响。

其次，基因工程技术可能会引发一些公众伦理和安全问题，比如转基因食品的安全性引发了公众的担忧。

因此，在推广基因工程技术的过程中，需要加强对其安全性和伦理性的研究，加强对其风险的评估和管理，保证基因工程技术在农业中的应用是安全可持续的。