植物工程
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植物基因工程技术的发展与应用植物基因工程技术是现代生物技术的一大突破和重要组成部分,其应用范围涵盖了农业、药用、工业等领域,不仅能够提高植物的品质和产量,还可以开发出新型农药、生物制品、生物材料和绿色能源等,对于人类社会的发展起着不可忽视的作用。
本文将就植物基因工程技术的相关概念、技术发展、应用前景等方面进行较为全面的论述。
一、植物基因工程技术的相关概念和基本原理植物基因工程指的是在植物细胞内对基因进行改造,从而获得新的基因型和表现型的一种技术。
其基本原理是将外源基因导入植物细胞,利用植物细胞自身的遗传物质修饰目标基因或创造新的功能基因,并通过细胞培养和选育等手段使成果得以表现出来。
该技术的发展离不开分子生物学、细胞生物学、遗传学等多学科的支持和贡献。
二、植物基因工程技术的发展历程随着分子生物学和生物技术研究的不断深入,植物基因工程技术也得以不断发展完善。
其中,早期的相关成果主要以菌株Agrobacterium-mediated transformation和基于农杆菌的转瞬间法(Biolistic or particle bombardment)为主。
1983年首次将生长激素合成基因导入一种植物模式(烟草)成功表达,并证实基因转移能在工业作物中成功。
1986年由丹尼斯·H·维达(Dennis H. Vaida)在科罗拉多州通过农杆菌转化法将雏菊从褐色变为紫色。
90年代以来,随着技术的不断进步,植物工程技术实现了从基因拷贝到化学合成等多领域的迅速发展,并且逐步转变为整合化的技术系统。
例如,基因组学、基因编辑技术以及蛋白质组学等技术的加入,更大程度地推动了植物基因工程技术的发展。
三、植物基因工程技术的应用前景1.农业在农业领域,应用植物基因工程技术可以有效地增加作物的产量和改善作物的品质,提高抗病性。
例如,现在已经实现了多种作物的抗虫、抗草甘膦、抗病毒等优化特性,从而使作物的品质和产量得到了大幅度的提高,增加了农业的生产效益。
水生植物绿化工程施工组织一、工程概况水生植物绿化工程是指在水域环境中,利用水生植物的生态功能,进行水质净化、生态保护、景观营造等工程。
本工程位于我国某城市的人工湖区域,占地面积约为5000平方米。
工程主要内容包括:水生植物的选种、种植、养护和管理。
二、施工准备1. 人员组织:成立施工小组,包括项目经理、技术员、施工人员、养护人员等。
对施工人员进行技术和安全培训,确保施工顺利进行。
2. 材料准备:根据设计要求,选择适合的水生植物种类,提前做好植物的采购和储备工作。
同时,准备种植工具、养护设备、防病虫害药剂等。
3. 施工现场准备:对施工区域进行清理,清除杂物、杂草等。
根据设计图纸,进行地形整理和水域划分,设置好施工坐标轴线。
4. 技术准备:熟悉设计图纸和技术要求,编制施工组织设计,明确施工顺序、施工方法、质量标准和安全措施。
三、施工流程1. 种植前准备:根据水域地形和水质情况,选择合适的水生植物种类,进行科学搭配,提高生态系统的稳定性。
2. 种植:按照设计要求,进行水生植物的种植。
首先,将植物根茎固定在水中,然后填入种植土,确保植物生长稳定。
3. 养护管理:种植完成后,对水生植物进行定期养护管理,包括浇水、施肥、病虫害防治、修剪等。
及时解决植物生长过程中出现的问题,确保植物健康生长。
4. 水质管理:定期检测水域水质,及时清除水中的漂浮物和杂物,保持水质清洁。
根据需要,进行水质净化处理,提高水质。
5. 景观营造:通过水生植物的选种、搭配和布局,营造优美的水域景观。
设置步道、观景台等设施,提升景观价值。
四、施工要求1. 质量要求:严格按照设计图纸和技术要求进行施工,确保水生植物绿化工程的质量。
2. 安全要求:加强施工现场的安全管理,制定安全措施,预防事故的发生。
3. 环保要求:施工过程中,注意保护水域环境,减少对水质的影响。
合理利用资源,减少废弃物产生。
4. 进度要求:按照施工组织设计,合理安排施工进度,确保工程按时完成。
细胞工程杨慈清生命学院植物细胞工程的发展历史细胞工程1.探索阶段(1902-1929)1902年,德国植物学家哈伯兰特(Haberlandt )提出了高等植物的器官和组织可以不断分割,直至分到单个细胞的观点。
他认为,如果每个细胞都有植物个体一样的性质和能力,那么可以通过植物细胞培养,把单个细胞培养成一个新个体。
1922年,克努森(Knudson )对兰花幼胚进行培养获得幼苗,克服了兰花种子发芽难的困难。
1922,考特(Kotte)和罗宾斯(Robbins)对豌豆、玉米、棉花等的茎尖、根尖进行了离体培养。
发现了培养的分生组织只能进行有限的生长。
1925年,莱巴赫(Laibach )进行亚麻种间杂种幼胚培养,成功地得到了杂种植物。
证明了胚培养在植物远源杂交中利用的可能性2.培养技术建立阶段(1930-1959)作为一门技术,它必须具有一定的程序性。
也就是说,它应该具有一定的技术模式。
在这一阶段,植物组织培养建立了两个与培养技术有关的重要模式,一、是培养基模式,二、是激素调控模式。
1934年,怀特(White )等用番茄根尖的组织培养,建立了第一个活跃生长的无性繁殖系。
1934年,高特里特(Gautheret )培养山毛柳、黑杨的形成层组织,获得愈伤组织形成。
1937年,怀特 (White )和温特(Went) 等分别发现B族维生素和吲哚乙酸(IAA)对培养的离体根生长具有重要作用。
1937-1938年,高特里特 (Gautheret )在1934年培养山毛柳、黑杨成功获得愈伤组织的基础上,在培养柳树的培养基中,加入IAA 和B族维生素等,使形成层的生长大为增加。
1937-1938年,诺比考特(Nobecourt )培养胡萝卜根和马铃薯的块茎薄壁组织,获得愈伤组织。
将愈伤组织置于琼脂培养基上继续培养,可无限发生细胞增殖,形成愈伤组织。
首次从液泡化的薄壁细胞建立愈伤组织培养物。
1957年斯库格(Skoog)和米勒(Miller)提出了植物激素控制器官形成的概念,指出通过改变培养基中生长素和细胞分裂素的比率,可以控制器官的分化,即生长素和细胞分裂素高促进根的分化,低促进茎和芽的分。
浙江园林绿化工程工程量清单项目及计算规则一、景观植物工程1.活的植物:按树高(胸径)和穗底直径分类计算数量;2.干的植物:按实际长度和直径进行计算。
二、土方工程1.开挖土方:按照实际开挖的土方量进行计算;2.填筑土方:按照填筑的土方体积进行计算。
三、绿化土壤工程1.绿化土壤:按照实际使用的土壤量进行计算。
四、草皮工程1.草皮:按照实际使用的草皮面积进行计算。
五、喷泉工程1.喷泉:按照实际使用的喷泉面积进行计算。
六、构筑物工程1.围墙、栅栏等:按照实际使用的构筑物长度进行计算。
七、灌溉工程1.灌溉设备:按照实际使用的灌溉设备数量进行计算。
八、输配电工程1.灯具、灯杆:按照实际使用的灯具、灯杆数量进行计算。
九、景观水泥砖工程1.水泥砖:按照实际使用的水泥砖数量进行计算。
十、景观砖工程1.景观砖:按照实际使用的景观砖数量进行计算。
以上是浙江园林绿化工程中常见的工程量清单项目和计算规则。
根据实际情况,可以根据项目的需求和设计方案进行适当的调整。
在进行测量和计算时,需要注意以下几个规则:1.清单项目和计算规则必须与设计方案一致,以确保工程量计算的准确性;2.对于需要测量的物料,应采用专业的测量工具,并按照相关标准进行测量;3.清单项目和计算规则应详细描述物料的规格、数量和计算方法,在计算时应适当考虑物料的损耗和浪费;4.清单项目和计算规则应遵循相关的法规和标准,确保工程量计算的合法性和可靠性;5.在计算工程量时,应根据实际情况进行合理的调整和修正,以确保计算结果的准确性和实用性。
总之,制定浙江园林绿化工程工程量清单项目和计算规则是确保工程量计算的准确性和可靠性的重要工作,只有在严格按照规定进行测量和计算的基础上,才能确保工程量的合理控制和有效管理。
生物技术(Biotechnology):是现代遗传学、细胞生物学和分子生物学工具的一个复杂集合体,它是以生命科学为基础,利用生物体系和工程原理生产生物制品和创造新物种的综合性科学技术,又称生物工程,主要包括细胞工程、基因工程、酶工程、发酵工程和生物化学工程。
其中细胞工程和基因工程是酶工程和发酵工程的基础,而酶工程和发酵工程是细胞工程和基因工程的实际应用。
植物生物技术:是现代遗传学、细胞生物学和分子生物学的一个复杂集合体,以生命科学为基础,利用生物体系和工程原理生产生物制品和创造新物种的综合科学技术。
范畴:同生物技术。
植物细胞工程(plant cell engineering):植物细胞工程是植物生物技术的一个重要组成部分,是在离体培养条件下,在细胞水平上对植物材料进行遗传操作的技术,即对植物体的任何一个部分(器官、组织、细胞、原生质体等)进行离体诱导使其成为完整植株的技术。
培养基:人工配置的用于细胞生长、繁殖和代谢产物生成、积累的各种营养物质的混合物。
植物细胞的全能性植物的每一个体细胞或性细胞,在一定离体培养条件下都具有再生成完整植株的能力植物细胞分化:d i f f e r e n t i a t i o n导致细胞形成不同结构,引起功能改变或潜在发育方式改变的过程。
植物细胞的脱分化De d i f f e r e n t i a t i o n:使已分化的细胞转化为原始无分化状态或分生细胞状态,形成胚性细胞团或愈伤组织的过程植物细胞再分化Redifferentiation:离体条件下,细胞脱分化形成的无序细胞团或愈伤组织重新进入有序分裂再生为植株个体的过程。
器官发生:离体培养下的组织或细胞团分化形成不定根、不定芽等器官的过程。
原生质体培养(Protoplasm culture)是指利用纤维素酶和果胶酶去除植物细胞壁而获得的完整的具有活力的原生质体的培养。
愈伤组织callus在一定条件下从外植体的切口(伤口)部位生成的无特定结构和功能的薄壁细胞团。
植物园工程建设方案范文一、植物园规划设计1.植物园规划设计的基本原则是生态保护、资源合理利用、植物资源丰富多样、教育科研和休闲的完善结合。
首先需要对植物园的用地进行划分和规划,分出不同功能区域,包括植物展示区、科研实验区、教育示范区、游览休闲区等。
在确定功能区域的基础上,需要对植物园的总体布局进行设计,确定主要的道路、观赏点、休息点等。
2.植物园规划设计还需要考虑植被结构的搭配和植物种植的布局。
根据植物资源的特点和生态环境的要求,确定各个区域的植被结构和种植形式。
在植物种植的布局上,需要遵循植物的生长习性和生态环境的要求,尽可能还原自然植被的景观效果。
3.同时,为了提升植物园的观赏性和科研价值,植物园的规划设计还需要考虑景观建筑和装饰的设置。
在植物展示区和游览休闲区,可以设置各种形式的园林景观和人工装饰物,为植物园增添一份美丽和趣味。
二、土地开发1.植物园的土地开发主要包括场地平整、道路硬化、排水设施等一系列土地开发工作。
在土地开发前,首先需要对植物园的场地进行勘测和测绘,确定土地的地形特点和自然条件。
2.根据勘测和测绘结果,对植物园的场地进行规划和设计,确定道路的走向和范围,以及建筑和设施的布局。
3.在对植物园的土地进行开发时,需要考虑生态环境的保护和景观效果的营造。
在进行场地平整和道路硬化时,需要尽量避免破坏原有的植被和土壤,保持场地的自然状态。
三、建筑设施建设1.植物园的建筑设施建设包括办公楼、实验室、展览馆、休闲场所等多个方面。
在建筑设施的设计和建设时,需要考虑功能的完善和环境的融合,保证建筑设施的实用性和美观性。
2.在建筑设施的选址和布局上,需要考虑植物园各个功能区域之间的联系和协调。
在建筑设施的设计上,需要充分考虑植物园的各种功能需求,提供给植物管理、科学研究、教育展示和游客休闲等方面。
3.在建筑设施的建设过程中,需要遵守相关的建设规范和保护措施,确保建筑设施的质量和安全。
四、植物资源收集和展示1.植物园的植物资源收集和展示是植物园的核心功能之一。
植物细胞工程在现代生物技术中的地位植物细胞工程,这个名字听起来是不是有点高大上?但说实话,它其实和我们生活息息相关,没那么复杂,反倒挺神奇的!你知道吗?通过植物细胞工程,科学家们可以像魔法师一样,改变植物的基因,让它们变得更强大、更加耐旱、耐寒,甚至还可以增加它们的营养成分。
这种技术的魅力,真的是让人目瞪口呆。
它可以帮助我们解决粮食问题,甚至对抗气候变化的威胁,绝对是现代生物技术中的一颗璀璨明珠。
说起这项技术的地位,那可是杠杠的,甚至有时候一提起它,可能会让你觉得这技术简直是来自外星。
想象一下,如果有一种植物,不管是大热天还是寒风刺骨的冬天,都能安然无恙地生长,那该有多棒!植物细胞工程就能做到这一点。
通过基因改造,科学家们可以让植物对不同的环境条件有更强的适应力。
比如说,我们平时吃的米、玉米,如果能通过这项技术增加产量,减少对农药的依赖,那不仅可以提高食物的供应量,也能减轻农药对环境的污染。
要知道,这项技术一旦运用得当,几乎能解决全球范围内的粮食安全问题。
但说到这个,肯定有不少人会质疑:这不就是基因改造吗?那是不是会对人体有害呢?嗯,听到这里,可能很多人脑袋里会冒出一大堆疑问。
不过,放心吧!通过植物细胞工程得到的作物,经过严格的检测和评估,基本上是安全的。
它们不仅不会对人体造成危害,反而有可能因为营养成分的提升,让我们的健康更加有保障。
想想看,有了这种技术,我们的蔬菜水果里不仅有更多的维生素和矿物质,还有可能加入一些我们之前难以获取的微量元素,真的是相当靠谱!不仅如此,这项技术还在环境保护上有着不可忽视的作用。
你知道,植物是地球的“肺”,它们吸收二氧化碳,释放氧气,维持生态平衡。
通过基因工程,科学家可以培养出更高效的植物,让它们吸收更多的二氧化碳,帮助缓解温室气体问题。
再加上可以让植物耐旱、耐盐碱,这对于干旱和沙漠化严重的地区,简直就是一场救赎。
谁能想到,连沙漠都能变绿,这就是植物细胞工程的力量!更别说了,这项技术对于生物医药的影响也越来越大。
转基因植物生物反应器在生物制药领域中的应用 摘要:利用植物生物反应器生产药用蛋白和疫苗已经成为制药业重点开发
的领域, 在农场中利用整株植物生产基因产品是一种前所未有的全新生产模式,许多国家已经将植物生物反应器研究与利用列为了生物技术发展战略重点。它拓宽了传统农业概念, 成为现代生物农业重要的研究方向之一, 推动了生物经济快速健康的前进, 促进农业可持续发展。此文章主要综述了转基因植物生物反应器在生物制药方面的应用。 关键词:植物生物反应器 植物疫苗 植物抗体 药用蛋白
Abstract the use of plants biological reactor to produce medical protein and vaccine has become the key development of the pharmaceutical industry field, in the farm in use the whole plant production gene product is an unprecedented new production mode, many countries have will plant biological reactor research and use as the biological technology development strategic focus. It widened the traditional agriculture concept, become a modern biological agriculture is one of important research direction, promote the rapid economic advance of biological health, and promote the sustainable development of agriculture. This paper summarizes the transgenic plants biological reactor in biological pharmaceutical applications. Keywords plant biological reactor plant vaccine plant antibody medical protein
1.转基因植物生物反应器的简介 转基因植物生物反应器是通过基因工程途径,利用植物细胞、组织、器官以及整株植物为工厂,来生产具有高经济附加值的医用蛋白(包括疫苗、抗体、药用蛋白等)、工农业用酶、特殊碳水化合物、生物可降解塑料、脂类及其它一些次生代谢物等生物制品的生产体系。 植物生物反应器是现代农业生物技术发展中备受关注的研究领域,与煤炭、石油不可再生资源相比, 植物具有种类多样化、低成本、可再生等优势。通过自身光合作用积累的各类生物大分子(碳水化合物、蛋白质和脂肪等), 不仅为人类和动物提供了赖以生存所需要的各种食物, 同时还提供了大量非食用性的化工产品。国外采用植物生物反应器的方法, 已经成功地生产出多种高新生物产品, 包括特殊的饱和或不饱和脂肪酸、改性淀粉、环糊精、糖醇及药用蛋白多肽, 一些研究机构和公司已经开始从这些产品生产中获得巨大的经济效益。生物技术的快速发展使人类进一步拓宽了植物应用的范围, 尤其是农作物作为生物反应器的应用潜力巨大。 2.转基因植物生物反应器在生物制药领域中的利用
2.1转基因植物疫苗 2.1.1概念 转基因植物疫苗是把植物基因工程技术与机体免疫机理相结合,将抗原基因整合到植物体上或重组于病毒载体后转染于植物体上,利用植物体自身的生命活动,使该抗原基因得以复制表达,从而使受体植物直接成为可抵抗相关疾病的疫苗。 2.1.2相关背景 传染病严重威胁人类的生命和健康,一直主要通过疫苗接种获得免疫预防。预防接种(vaccination)不但保护了个体传染病的侵袭,而且在群体中也限制了病原微生物的传播。通过预防接种来预防、控制、消灭传染病是20世纪最伟大的成就之一。人类使用疫苗进行免疫预防的历史可追溯到我国宋朝采用“种花”的以毒攻毒的办法来预防天花。目前,疫苗的发展已经从传统的减毒疫苗、灭活全菌(病毒)疫苗、纯化蛋白或多糖疫苗发展到基因工程疫苗阶段。 目前,虽然已经使用许多重组疫苗,但最大的问题是成本太高而产量又不足,因此,需要以新的生产系统来满足日益增加的需求。改进现有疫苗、研制新型疫苗和开发联合疫苗是当今世界疫苗领域的主攻方向。 20 世纪80年代末,Cutiss 首先提出“可食疫苗”的大胆设想。进入20世纪90年代,一种前所未闻的新型疫苗引起了人们极大的兴趣,它就是植物可食疫苗。1992年,美国科学家Arntzen和Mason报道了在转基因植物中表达乙肝表面抗原,率先提出了转基因植物生产可食疫苗的概念及新思路。此后,植物疫苗开发研究因其独特的优越性发展迅猛,国外已有100多种外源蛋白或多肽在植物中成功表达先后开发出了十几种人或动物用植物疫苗。植物疫苗的问世堪称为医药技术的一大飞跃,它是食品和药物的完美结合。 2.1.3转基因植物疫苗的可行性 ⑴ 表达产物具有后加工能力,能有效的翻译后加工 适合动物病毒抗原的表达,表达产物与高等动物细胞表达的产物有相似的免疫原性及生物活性。植物表达的蛋白质疫苗可进行正确加工,包括糖基化、磷酸化、酰胺化、亚基正确装配等转译后加工等特点,可保持自然状态下的免疫原性。而目前医药生产常用的微生物发酵系统不能对真核蛋白质疫苗进行正确的翻译后加工,有时还导致其免疫原性变弱。 ⑵ 转基因植物口服疫苗 (oral vaccine)能诱导黏膜免疫 人体黏膜是人体阻挡某些病原体与人体接触的第一道屏障,黏膜免疫的产生对某些传染病,尤其是通过黏膜传播的传染病的预防非常有效。转基因植物细胞(疫苗)可以启动黏膜免疫,其机制可能是植物细胞壁给抗原提供了一种生物微囊,使其能经过胃酸的酸性环境,安全到达小肠,可以保护抗原不被消化酶降解,从而引起粘膜免疫应答。另外,口服植物疫苗能刺激黏膜免疫的解释是,诱导机体产生黏膜分泌IgA。因此,开发转基因植物疫苗具有巨大的应用潜力和前景。 2.1.4转基因植物疫苗种类 ⑴ 与人类相关的植物疫苗人类病毒植物疫苗 ①人类病毒植物疫苗:肝炎病毒(hepatitis virus)植物疫苗;艾滋病毒(HIV)植物疫苗;人源轮状病毒(human rota virus)植物疫苗;诺沃克病毒(Norwalk virus)植物疫苗;狂犬病毒植物疫苗;呼吸道融合瘤病毒(respiratory syncytial virus)植物疫苗;麻疹植物疫苗;SARS冠状病毒植物疫苗;人巨细胞病毒(human cytomegalo virus)植物疫苗。②人细菌植物疫苗:炭疽杆菌植物疫苗;破伤风植物疫苗;肠毒素大肠杆菌腹泻植物疫苗;霍乱植物疫苗;肠致病性大肠杆菌疫苗、肠出血性大肠杆菌疫苗等。③癌症相关植物疫苗:人乳头瘤病毒宫颈癌植物病毒,结肠直肠癌植物病毒。④免疫耐受植物病毒:Ⅰ型糖尿病植物疫苗,过敏植物疫苗。⑤植物黏膜免疫佐剂 ⑵ 与动物相关的植物疫苗:口蹄疫病毒植物疫苗;猪病毒性腹泻植物疫苗;新城疫病毒植物疫苗;牛轮状病毒植物疫苗;兔出血症植物疫苗;牛瘟病毒疫苗,禽传染性支气管炎病毒等。 2.1.5研究现状 转基因植物疫苗有两个研究方向:一是利用植物生产大量的蛋白质抗原,经分离提纯再制成疫苗;二是不需要分离提纯,将植物或其某部分作为可直接口服的疫苗。 目前在植物中成功表达的动物和人类疫苗有几十种。迄今为止,在转基因植物中表达的用于疫苗研究的病原基因主要有乙型肝炎表面抗原(HBsAg)基因、大肠杆菌热敏肠毒素B 亚单位(LT-B)基因、狂犬病病毒糖蛋白(G 蛋白)基因、口蹄疫病毒VP1 基因、轮状病毒基因等。 HBsAg 基因:HBsAg 基因已在烟草、番茄、马铃薯、羽扇豆和莴苣中成功表达。Shulga 等将HBsAg基因片段插入到CaMV35s 启动子下游,并在马铃薯中表达,培育出具有抗乙肝功能的转基因马铃薯。Thanavala 等采用双盲法观察在马铃薯中表达的HBsAg 的免疫原性,结果表明,服用3 倍和2 倍剂量(每剂量100 g)马铃薯的志愿者中,分别有62. 5%和52. 9%血清抗体滴度增加,而口服未转基因马铃薯的志愿者的血清抗体滴度未增加。 LT-B 基因:Karaman 等将埃希大肠杆菌热不稳定性肠毒素基因转入玉米中,通过对基因的改造,使其表达一种无毒性的LT-B 蛋白。用这种转基因玉米直接饲喂幼年和成年小鼠后,其体内均产生了免疫反应。 狂犬病病毒G 蛋白基因:Sun 等将狂犬病病毒G 蛋白基因转入番茄,得到了转基因植株,但G蛋白的表达量很低,每克可溶性蛋白中只含1 ~ 10 ng,不足0.001%。番茄表达的G 蛋白在Western blot 试验中表现为两条带,相对分子质量分别60 000 和62 500,与天然糖蛋白(66 000)有一定差异。相对分子质量的不同说明,在植物细胞中包括糖基化在内的翻译后加工过程可能与动物细胞有所不同。但番茄表达的糖蛋白已具有天然糖蛋白的主要抗原决定簇,能与天然糖蛋白诱导的多克隆抗体发生免疫反应。 口蹄疫病毒VP1 基因:自1999 年至今,阿根廷国家农牧科技所一直以苜蓿作为转基因受体,进行口蹄疫病毒(Foot and mouth disease virus,FMDV)基因工程疫苗的研究,取得了可喜的成果。2002 年,Dus Santos 等在苜蓿中成功