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1、江苏省江浦高级中学请同学们阅读P17-P19思考以下问题:1.目前用于杀虫的转基因抗虫植物基因有哪些? 2.抗病转基因植物所采用的基因,使用最多的是 什么? 3.造成低产.减产的常见环境因素有哪些?使烟 草、番茄的耐寒能力提高措施是什么? 4.豆类中哪种必需氨基酸较少?大米、玉米、小 麦中哪种必需氨基酸较少?举例说明科学家如 何提高氨基酸的含量?一一、植物基因工程硕果累累：、植物基因工程硕果累累：植物基因工程在农业中的应用发展迅速。植物基因工程在农业中的应用发展迅速。 从从1996-20011996-2001年，在短短的年，在短短的5 5年中，全世界转基年中，全世界转基 因作物的种植面积就增长
2、了因作物的种植面积就增长了3030倍。倍。以转基因植物研究、开发和应用为标志的以转基因植物研究、开发和应用为标志的 农业技术革命，已经在一些国家展开。农业技术革命，已经在一些国家展开。20012001年年 ，就世界范围来看，转基因植物种植面积首次，就世界范围来看，转基因植物种植面积首次 突破突破5105106 6hmhm2 2。其中，转基因大豆、棉花、油。其中，转基因大豆、棉花、油 菜、玉米已经入大规模商业化应用阶段，这四菜、玉米已经入大规模商业化应用阶段，这四 种转基因作物种植面积占相关作物种植面积的种转基因作物种植面积占相关作物种植面积的 比例已达到：大豆比例已达到：大豆63%63%，玉米
3、，玉米19%19%，棉花，棉花13%13%，油，油 菜菜5%5%。植物基因工程技术主要用于植物基因工程技术主要用于提高农作物的提高农作物的 抗逆能力抗逆能力（如抗除草剂、抗虫、抗病、抗干旱（如抗除草剂、抗虫、抗病、抗干旱 和抗盐碱等）和抗盐碱等）, ,以及以及改良农作物的品质改良农作物的品质和和利用植利用植 物生产药物物生产药物等方面等方面. .我国转基因作物的种植面积也迅速增长，我国转基因作物的种植面积也迅速增长， 目前已位居世界第四。目前已位居世界第四。1. 1.抗虫转基因植物抗虫转基因植物: :全世界每年因虫害造成农作物的损失约占全世界每年因虫害造成农作物的损失约占 总产量的总产量的13
4、%13%，达数千亿美元。对农业害虫的防，达数千亿美元。对农业害虫的防 治，大多是依靠化学农药。大量使用化学农药治，大多是依靠化学农药。大量使用化学农药 不仅造成了严重的不仅造成了严重的环境污染环境污染，损害了人类健康，损害了人类健康 ，而且还大大，而且还大大增加了生产成本增加了生产成本。因此，从某些生物中分离出具有杀虫活性因此，从某些生物中分离出具有杀虫活性 的基因，将其导入作物中，使其具有抗虫性，的基因，将其导入作物中，使其具有抗虫性， 已成为防治作物害虫的发展趋势。已成为防治作物害虫的发展趋势。目前，已问世的转基因抗虫植物主要有水目前，已问世的转基因抗虫植物主要有水 稻、棉、玉米、马铃薯、
5、番茄、大豆、蚕豆、稻、棉、玉米、马铃薯、番茄、大豆、蚕豆、 烟草、苹果、核桃、杨、菊花和白花三叶草等烟草、苹果、核桃、杨、菊花和白花三叶草等 。用于杀虫的基因主要是用于杀虫的基因主要是BtBt毒蛋白基因、蛋毒蛋白基因、蛋 白酶抑制剂基因、淀粉酶抑制剂基因、植物凝白酶抑制剂基因、淀粉酶抑制剂基因、植物凝 集素基因等。集素基因等。例如，我国转基因抗虫棉就是转入例如，我国转基因抗虫棉就是转入BtBt毒蛋毒蛋 白基因培育出来的，它对棉铃虫具有较强的抗白基因培育出来的，它对棉铃虫具有较强的抗 性。性。（BtBt毒蛋白基因是从毒蛋白基因是从苏云金芽孢杆菌苏云金芽孢杆菌中分中分 离出来的抗虫基因）离出来的抗
6、虫基因）苏云金芽孢杆菌 （有抗虫特性）BtBt毒蛋白毒蛋白 基因基因普通棉花（ 无抗虫特性）棉花细胞（ 含抗虫基因）棉花植株（ 有抗虫特性）如：基因工程培育抗虫棉的简要过程：提取基因表达载体 的构建、导入近几年来，我国拥有自主知识产权的转基近几年来，我国拥有自主知识产权的转基 因抗虫棉的研究和应用，取得了突飞猛进的发因抗虫棉的研究和应用，取得了突飞猛进的发 展，从展，从19981998年占据市场份额的年占据市场份额的10%10%，已经提高到，已经提高到 20002000年的年的64.4%64.4%，居主导地位。仅，居主导地位。仅20022002年我国抗年我国抗 虫棉的栽培面积已达虫棉的栽培面积
7、已达951095104 4hmhm2 2，增加收益约，增加收益约 2020亿元人民币。亿元人民币。2. 2.抗病转基因植物：抗病转基因植物：植物像人一样也会生病。引起植物生病的植物像人一样也会生病。引起植物生病的 微生物称为病原微生物，主要有病毒、真菌、微生物称为病原微生物，主要有病毒、真菌、 细菌等。细菌等。例如，许多栽培作物由于自身缺少抗病毒例如，许多栽培作物由于自身缺少抗病毒 的基因，因此，用常规育种的方法很难培育出的基因，因此，用常规育种的方法很难培育出 抗病毒的新品种，而基因工程技术，为培育抗抗病毒的新品种，而基因工程技术，为培育抗 病毒植物品种开辟了新的途径。目前，人们已病毒植物品
8、种开辟了新的途径。目前，人们已 经获得抗烟草花叶病毒的转基因烟草和抗病毒经获得抗烟草花叶病毒的转基因烟草和抗病毒 的转基因小麦、甜椒、番茄等多种作物。的转基因小麦、甜椒、番茄等多种作物。抗病转基因植物所采用的基因，使用最多抗病转基因植物所采用的基因，使用最多 的是的是病毒外壳蛋白（病毒外壳蛋白（CPCP）基因）基因和病毒的和病毒的复制酶复制酶 基因基因；抗真菌转基因植物中可使用的基因有；抗真菌转基因植物中可使用的基因有几几 丁质酶基因丁质酶基因和和抗毒素合成基因抗毒素合成基因。3. 3.抗逆转基因植物：抗逆转基因植物：环境条件对农作物的生产会造成很大影响环境条件对农作物的生产会造成很大影响 。
9、例如，盐碱、干旱、低温、涝害等不利的环。例如，盐碱、干旱、低温、涝害等不利的环 境条件，是造成低产、减产的常见因素。境条件，是造成低产、减产的常见因素。由于盐碱、干旱对农作物的危害与细胞内由于盐碱、干旱对农作物的危害与细胞内 渗透压调节有关。目前科学家正在利用一些可渗透压调节有关。目前科学家正在利用一些可 以调节细胞渗透压的基因，来提高农作物的抗以调节细胞渗透压的基因，来提高农作物的抗 盐碱、抗干旱的能力。这在烟草等植物中已获盐碱、抗干旱的能力。这在烟草等植物中已获 得了比较明显的成果得了比较明显的成果科学家们还研究开发出了一批耐寒作物。科学家们还研究开发出了一批耐寒作物。 例如，将鱼的例如，
10、将鱼的抗冻寒蛋白基因抗冻寒蛋白基因导入烟草和番茄导入烟草和番茄 ，使烟草和番茄的耐寒能力均有提高。将，使烟草和番茄的耐寒能力均有提高。将抗除抗除 草剂基因草剂基因导入大豆、玉米等作物，喷洒除草剂导入大豆、玉米等作物，喷洒除草剂 时，杀死田间杂草而不损伤作物。时，杀死田间杂草而不损伤作物。4. 4.利用转基因改良植物的品质：利用转基因改良植物的品质：许多食品含有的营养成分并不均衡，例如许多食品含有的营养成分并不均衡，例如 ，豆类食品中，含有蛋氨酸比较少，大米、玉，豆类食品中，含有蛋氨酸比较少，大米、玉 米、小麦则含赖氨酸比较少。这些人体必需的米、小麦则含赖氨酸比较少。这些人体必需的 氨基酸缺少后
11、对人体的健康不利。科学家将必氨基酸缺少后对人体的健康不利。科学家将必 需氨基酸含量多的蛋白质编码基因，导入植物需氨基酸含量多的蛋白质编码基因，导入植物 中，或者改变这些氨基酸合成途径中某些关键中，或者改变这些氨基酸合成途径中某些关键 酶的活性，以提高氨基酸含量。例如，我国科酶的活性，以提高氨基酸含量。例如，我国科 学家将富含赖氨酸的蛋白质编码基因导入玉米学家将富含赖氨酸的蛋白质编码基因导入玉米 ，获得的转基因玉米中赖氨酸的含量比对照提，获得的转基因玉米中赖氨酸的含量比对照提 高了高了30%30%。番茄含有丰富的维生素，但不耐储存。我番茄含有丰富的维生素，但不耐储存。我 国科学家将控制番茄果实成
12、熟的基因导入番茄国科学家将控制番茄果实成熟的基因导入番茄 ，获得了转基因延熟番茄，储存时间可延长，获得了转基因延熟番茄，储存时间可延长1-21-2 个月，有的可达个月，有的可达8080天。天。目前，我国农业部已批目前，我国农业部已批 准这种耐储存番茄进行商品化生产。准这种耐储存番茄进行商品化生产。目前，我国农业部已批准这种耐储存番茄目前，我国农业部已批准这种耐储存番茄 进行商品化生产。进行商品化生产。我国科学家还成功地将与植物花青素代谢我国科学家还成功地将与植物花青素代谢 有关的基因导入花卉植物矮牵牛中，转基因矮有关的基因导入花卉植物矮牵牛中，转基因矮 牵牛呈现出自然界没有的颜色变异，大大提高
13、牵牛呈现出自然界没有的颜色变异，大大提高 了花卉的观赏价值。了花卉的观赏价值。基因工程在农业上的应用：基因工程在农业上的应用：1 1）获得）获得高产高产、稳产稳产和具和具优良品质优良品质的品种的品种 小结小结:用基因工程的方法可以改善粮食作物的用基因工程的方法可以改善粮食作物的 蛋白质含量。如蛋白质含量。如“向日葵豆向日葵豆”植株。植株。 2 2）培育出具有各种）培育出具有各种抗逆性抗逆性作物新品种作物新品种将细菌的抗虫、抗病毒、抗除草剂、抗将细菌的抗虫、抗病毒、抗除草剂、抗 盐碱、抗干旱、抗高温等抗性基因转移到作盐碱、抗干旱、抗高温等抗性基因转移到作 物体内，将从根本上改变作物的特性。如转物
14、体内，将从根本上改变作物的特性。如转 基因抗虫棉。基因抗虫棉。 1.如何利用动物基因工程技术提高动物的生长 速率? 2.怎样能在其他营养成分不受影响的情况下,降 低乳糖的含量? 3.目前科学家已在山羊等动物乳腺生物反应器 中表达了抗凝血酶、血清白蛋白、生长激素 和a-抗胰蛋白酶,科学家是怎样获得转基因动 物的?请同学们阅读P20-P21思考以下问题:二二、动物基因工程前景广阔、动物基因工程前景广阔 ：1. 1.用于提高动物生长速度用于提高动物生长速度 ：动物基因工程技术可以提高动物生动物基因工程技术可以提高动物生 长速率。由于外源长速率。由于外源生长激素基因生长激素基因的表达可的表达可 以使转
15、基因动物生长得更快，因此，科学以使转基因动物生长得更快，因此，科学 家们将这类基因导入动物体内，以提高动家们将这类基因导入动物体内，以提高动 物生长速率。物生长速率。例如，将外源生长激素基因导入绵羊例如，将外源生长激素基因导入绵羊 体内，转基因绵羊的生长速率比一般的绵体内，转基因绵羊的生长速率比一般的绵 羊提高了羊提高了30%30%，体型增大，体型增大50%50%；将外源生长激素基因导入鲤鱼，将外源生长激素基因导入鲤鱼，9 9个月个月 后有的转基因鲤鱼比对照重后有的转基因鲤鱼比对照重1.5kg1.5kg。2. 2.用于改善畜产品的品质：用于改善畜产品的品质：例如，有些人食用牛奶后，对牛奶中的乳
16、例如，有些人食用牛奶后，对牛奶中的乳 糖不能完全消化；也糖不能完全消化；也有些人食用牛奶后会出现有些人食用牛奶后会出现 过敏、腹泻、恶心等不适症状过敏、腹泻、恶心等不适症状。为了解决这一。为了解决这一 问题，科学家将问题，科学家将肠乳糖酶基因肠乳糖酶基因导入奶牛基因组导入奶牛基因组 ，使获得的转基因牛分泌的乳汁中，乳糖的含，使获得的转基因牛分泌的乳汁中，乳糖的含 量大大减低，而其他营养成分不受影响。量大大减低，而其他营养成分不受影响。繁殖具有繁殖具有抗病能力抗病能力、高产仔率高产仔率、高产奶高产奶 率率和和高质量的皮毛高质量的皮毛等优良品质的等优良品质的转基因动物转基因动物 。该过程的重要步骤是通过该过程的重要步骤是通过感染感染或或显微注显微注 射技术射技术将重组将重组DNADNA转移到动物转移到动物受精卵受精卵中。中。1 1、基因工程在畜牧养殖业上的应用主要是什么？、基因工程在畜牧养殖业上的应用主要是什么？将人的将人的生长激素基因生长激素基因 和和牛的生长素基因牛的生长素基因分别注分别注 射到小白鼠受精卵中，得射到小白鼠受精卵中，
