现代生物技术在植物保护中的应用-PPT课件.ppt

1、现代生物技术在植物保护现代生物技术在植物保护中的应用中的应用 生物技术在植物保护中的应用涉及许多方面。例如，生物技术在植物保护中的应用涉及许多方面。例如，抗病虫、抗抗病虫、抗除草剂转基因植物，杀虫、防病基因重组微生物，植物病原检测与病除草剂转基因植物，杀虫、防病基因重组微生物，植物病原检测与病害诊断技术，抗病虫细胞工程育种以及以生物技术方法与手段进行的害诊断技术，抗病虫细胞工程育种以及以生物技术方法与手段进行的分子植物病理学、分子昆虫学及其他相关的基础研究分子植物病理学、分子昆虫学及其他相关的基础研究。其中作为农业。其中作为农业生物技术最为活跃的研究领域，抗病虫的转基因植物和微生物已率先生物技

2、术最为活跃的研究领域，抗病虫的转基因植物和微生物已率先进人了产业化发展阶段。生物技术的应用已成为植物病虫害综合治理进人了产业化发展阶段。生物技术的应用已成为植物病虫害综合治理的有效手段，并将成为的有效手段，并将成为21世纪植物保护科学发展的强大动力。世纪植物保护科学发展的强大动力。抗病、虫、草害转基因作物品种的选育和应用抗病、虫、草害转基因作物品种的选育和应用 生物技术在植物保护中的应用最引人注目的方生物技术在植物保护中的应用最引人注目的方面是抗虫、抗病、抗除草剂转基因作物研究的不面是抗虫、抗病、抗除草剂转基因作物研究的不断深入和大规模商业化应用。把某些昆虫、微生断深入和大规模商业化应用。把某

3、些昆虫、微生物、病毒或野生植物的抗病虫基因转移到农作物物、病毒或野生植物的抗病虫基因转移到农作物细胞内，从而使农作物获得抗病基因或杀虫基因，细胞内，从而使农作物获得抗病基因或杀虫基因，大大减少农药的使用和对生态环境的污染。大大减少农药的使用和对生态环境的污染。 农业种植中的生物技术基本上可以用农业种植中的生物技术基本上可以用“转基因植物转基因植物”来概括来概括 上世纪上世纪9090年代以来，转基因年代以来，转基因BtBt棉花、玉米、大豆和棉花、玉米、大豆和水稻等相继应用，为害虫治理提供了新的手段。水稻等相继应用，为害虫治理提供了新的手段。BtBt基因基因BtBt玉米玉米BtBt棉花棉花BtBt

4、马铃薯马铃薯BtBt水稻水稻 多年、多点、多方试验研究多年、多点、多方试验研究 高抗稻纵卷叶螟、二化螟、三化螟高抗稻纵卷叶螟、二化螟、三化螟 中抗大螟中抗大螟Bt 水稻的抗虫效率水稻的抗虫效率 几种常用的植物转基因方法几种常用的植物转基因方法 ： A. 土壤杆菌介导转化法：土壤杆菌介导转化法： 根癌农杆菌和发根农杆菌中细胞根癌农杆菌和发根农杆菌中细胞中分别含有中分别含有TiTi质粒和质粒和RiRi质粒，其上质粒，其上有一段有一段T-DNAT-DNA，农杆菌通过侵染植物，农杆菌通过侵染植物伤口进入细胞后，可将伤口进入细胞后，可将T-DNAT-DNA插入到插入到植物基因组中。因此，农杆菌是一植物基

5、因组中。因此，农杆菌是一种天然的植物遗传转化体系。人们种天然的植物遗传转化体系。人们将目的基因插入到经过改造的将目的基因插入到经过改造的T-DNAT-DNA区，借助农杆菌的感染实现外源基区，借助农杆菌的感染实现外源基因向植物细胞的转移与整合，然后因向植物细胞的转移与整合，然后通过细胞和组织培养技术，再生出通过细胞和组织培养技术，再生出转基因植株。转基因植株。 B.基因枪介导转化法基因枪介导转化法 ： 利用火药爆炸或高压气体加速（这一加速设备被称为基因枪），利用火药爆炸或高压气体加速（这一加速设备被称为基因枪），将包裹了带目的基因的将包裹了带目的基因的DNADNA溶液的高速微弹直接送入完整的植物

6、组织溶液的高速微弹直接送入完整的植物组织和细胞中，然后通过细胞和组织培养技术，再生出植株，选出其中转和细胞中，然后通过细胞和组织培养技术，再生出植株，选出其中转基因阳性植株即为转基因植株。与农杆菌转化相比，基因枪法转化的基因阳性植株即为转基因植株。与农杆菌转化相比，基因枪法转化的一个主要优点是不受受体植物范围的限制。而且其载体质粒的构建也一个主要优点是不受受体植物范围的限制。而且其载体质粒的构建也相对简单，因此也是目前转基因研究中应用较为广泛的一种方法。相对简单，因此也是目前转基因研究中应用较为广泛的一种方法。 C.花粉管通道法花粉管通道法 ： 在授粉后向子房注射目的基因的在授粉后向子房注射目

7、的基因的DNADNA溶液，利用植物在开花、受精过程溶液，利用植物在开花、受精过程中形成的花粉管通道，将外源中形成的花粉管通道，将外源DNADNA导入受精卵细胞，并进一步地被整合到导入受精卵细胞，并进一步地被整合到受体细胞的基因组中，随着受精卵的发育而成为带转基因的新个体。该受体细胞的基因组中，随着受精卵的发育而成为带转基因的新个体。该方法于方法于8080年代初期由我国学者年代初期由我国学者周光宇周光宇提出，我国目前推广面积最大的转提出，我国目前推广面积最大的转基因抗虫棉就是用花粉管通道法培育出来的。该法的最大优点是不依赖基因抗虫棉就是用花粉管通道法培育出来的。该法的最大优点是不依赖组织培养人工

8、再生植株，技术简单，不需要装备精良的实验室，常规育组织培养人工再生植株，技术简单，不需要装备精良的实验室，常规育种工作者易于掌握。种工作者易于掌握。生物产品（农药）的研究和开发利用生物产品（农药）的研究和开发利用 由于常规化学农药防治造成环境污染、农药残留、害由于常规化学农药防治造成环境污染、农药残留、害虫产生抗药性等诸多问题，生物技术将在虫产生抗药性等诸多问题，生物技术将在21 世纪全面挑世纪全面挑战传统的农药工业。战传统的农药工业。科学家们希望现代生物技术的应用使科学家们希望现代生物技术的应用使植物保护变得更环保、更安全、更有效，同时不影响其他植物保护变得更环保、更安全、更有效，同时不影响

9、其他有益生物的生存。有益生物的生存。生物防治技术越来越多的受到人们的青生物防治技术越来越多的受到人们的青睐，生物农药，特别是杀虫微生物农药的应用已经具有良睐，生物农药，特别是杀虫微生物农药的应用已经具有良好的基础，并将得到长足的发展。对昆虫病原微生物的进好的基础，并将得到长足的发展。对昆虫病原微生物的进一步开发利用，将有力地推动害虫生物防治与害虫生态控一步开发利用，将有力地推动害虫生物防治与害虫生态控制的进程。目前，已将微生物中病毒、细菌、真菌、线虫制的进程。目前，已将微生物中病毒、细菌、真菌、线虫的研究应用于害虫生物防治中，并取得了良好的效果。的研究应用于害虫生物防治中，并取得了良好的效果。

10、 1微生物制剂微生物制剂 主要有苏云金杆菌、主要有苏云金杆菌、乳状菌、白僵菌、绿僵乳状菌、白僵菌、绿僵菌、轮枝菌、虫霉菌、菌、轮枝菌、虫霉菌、核多角体病毒、颗粒体核多角体病毒、颗粒体病毒、虫生线虫、微孢病毒、虫生线虫、微孢子虫、中生霉素、新植子虫、中生霉素、新植霉素、宁南霉素、武夷霉素、宁南霉素、武夷霉素、多氧霉素、井冈霉素、多氧霉素、井冈霉素、华光霉素、阿维霉素、华光霉素、阿维菌素、多杀菌素菌素、多杀菌素( ( 菜喜菜喜) )、鲁保一号等鲁保一号等3030多种。多种。 2植物性制剂植物性制剂 主要有苦参碱、黎芦碱、绿宝一号、鱼藤酮、印楝素、主要有苦参碱、黎芦碱、绿宝一号、鱼藤酮、印楝素、油酸

11、烟碱、苦皮藤素、双素油酸烟碱、苦皮藤素、双素碱、烟碱碱、烟碱楝素、大蒜素、腐楝素、大蒜素、腐植酸、红海葱等。目前商品化生产的有植酸、红海葱等。目前商品化生产的有20 20 多个品种。多个品种。 3动物性制剂动物性制剂 主要有赤眼蜂、丽蚜小蜂、草主要有赤眼蜂、丽蚜小蜂、草蛉、瓢虫、蚜茧蜂、捕食螨、红蛉、瓢虫、蚜茧蜂、捕食螨、红铃虫性诱剂铃虫性诱剂(信优灵信优灵) 、芫菁素、芫菁素、蝎子毒素、蜘蛛毒素等。蝎子毒素、蜘蛛毒素等。 4昆虫生长调节剂昆虫生长调节剂它以干扰害虫的正常它以干扰害虫的正常生长发育达到防治害生长发育达到防治害虫的目的虫的目的, , 并以安全、并以安全、高效、对人畜和天敌高效、对

12、人畜和天敌及环境友好等优点受及环境友好等优点受到人们的青睐。例如到人们的青睐。例如氟铃脲、杀铃脲氟铃脲、杀铃脲( (灭幼灭幼脲四号脲四号) ) 、噻嗪酮、噻嗪酮、灭蝇胺、抑食肼、米灭蝇胺、抑食肼、米满、美满、烯虫酯、满、美满、烯虫酯、双氧威、吡虫醚等。双氧威、吡虫醚等。 5植物农药拟似物植物农药拟似物 此类制剂选择性强此类制剂选择性强, , 杀虫活性高杀虫活性高, , 作用机制新颖及环境安作用机制新颖及环境安全性好，成为生化农药的一个发展方向。例如吡虫啉、啶虫全性好，成为生化农药的一个发展方向。例如吡虫啉、啶虫脒、吡蚜酮、快胜、阿克泰、安打、唑蚜威、氟虫腈、混合脒、吡蚜酮、快胜、阿克泰、安打、

13、唑蚜威、氟虫腈、混合脂肪酸、苯氧菌酯、氨基酸衍生物、双丙氨磷等。脂肪酸、苯氧菌酯、氨基酸衍生物、双丙氨磷等。 6 光活化制剂光活化制剂 为新型结构的制剂为新型结构的制剂, , 这类制剂一般都是含这类制剂一般都是含N N、含、含F F 类类杂环化合物杂环化合物, , 只有在一定的光波照射下只有在一定的光波照射下, , 才发挥极高的才发挥极高的杀虫活性。然后失去活性杀虫活性。然后失去活性, , 不破坏生态环境不破坏生态环境, , 不杀伤天不杀伤天敌敌, , 零污染。是一类很好的农药。零污染。是一类很好的农药。如如-三噻酚在紫外线照射下三噻酚在紫外线照射下, , 对斜纹夜蛾幼虫有极高的杀虫对斜纹夜蛾

14、幼虫有极高的杀虫活性。硫脲类杀虫杀螨剂丁醚活性。硫脲类杀虫杀螨剂丁醚脲是这类制剂的典型代表脲是这类制剂的典型代表, , 它它在紫外光的照射下具有很高杀在紫外光的照射下具有很高杀虫活性虫活性, , 杀虫谱广杀虫谱广, , 持续期较持续期较长长, , 已在生产上应用。已在生产上应用。 该领域主要集中于昆虫信息素、植物次生代谢物质该领域主要集中于昆虫信息素、植物次生代谢物质和有毒物质的研究上。至今，我国已相继研制成功桃小和有毒物质的研究上。至今，我国已相继研制成功桃小食心虫、梨小食心虫、枣黏虫、棉铃虫、棉红铃虫、马食心虫、梨小食心虫、枣黏虫、棉铃虫、棉红铃虫、马尾松毛虫、小菜蛾、甘蔗二点螟、亚洲玉米

15、螟等害虫的尾松毛虫、小菜蛾、甘蔗二点螟、亚洲玉米螟等害虫的性信息素，并应用于害虫的监测和诱杀防治。在植物次性信息素，并应用于害虫的监测和诱杀防治。在植物次生性物质和体内有毒物质上，涉及棉酚、单宁、丁布、生性物质和体内有毒物质上，涉及棉酚、单宁、丁布、槲皮素、苦楝素、苦皮藤素等对昆虫生长发育、取食、槲皮素、苦楝素、苦皮藤素等对昆虫生长发育、取食、产卵的作用研究，有的物质并被利用来开发新的植物源产卵的作用研究，有的物质并被利用来开发新的植物源杀虫杀螨剂。杀虫杀螨剂。生物技术在植物病原鉴定、生物技术在植物病原鉴定、昆虫分类上的应用昆虫分类上的应用 PCR 技术技术: PCR 作为一种现代分子生物学的

16、核心技术，已作为一种现代分子生物学的核心技术，已经应用于植物病原鉴别、昆虫分类。在经应用于植物病原鉴别、昆虫分类。在PCR 技术基础上衍技术基础上衍生出很多新技术，其中生出很多新技术，其中多重多重PCR 技术、技术、实时荧光实时荧光PCR 技技术、术、巢式巢式PCR 技术应用比较普遍。技术应用比较普遍。 多重多重PCR 方法能够一次反应完成对多种病害的分子检测，大大降方法能够一次反应完成对多种病害的分子检测，大大降低了检测成本和缩短检测时间。用巢式低了检测成本和缩短检测时间。用巢式PCR技术经过技术经过2 轮扩增，有效轮扩增，有效地保证了检测结果的特异性与灵敏性，多用于检测症状不明显、寄主地保

17、证了检测结果的特异性与灵敏性，多用于检测症状不明显、寄主内病原物采用普通检测方法难于检测的真菌病害。内病原物采用普通检测方法难于检测的真菌病害。如松梢枯病在欧洲如松梢枯病在欧洲赤松和澳大利亚松树上的潜伏侵染非常普遍，常规检测方法难以对其赤松和澳大利亚松树上的潜伏侵染非常普遍，常规检测方法难以对其有效鉴定，采用巢式有效鉴定，采用巢式PCR PCR 方法，可准确快速地从外部不表现症状的松方法，可准确快速地从外部不表现症状的松树上检出引起松梢枯病的树上检出引起松梢枯病的S.sapineaS.sapinea，参试的其他常见植物内生真菌均，参试的其他常见植物内生真菌均无此扩增产物。无此扩增产物。酶联免疫

18、技术（酶联免疫技术（ ELISA ）: 迅速有效地诊断迅速有效地诊断和判别植物病害是植物病害防治的前提，单和判别植物病害是植物病害防治的前提，单克隆抗体的制备和应用为其提供了新途径。克隆抗体的制备和应用为其提供了新途径。世界上多种单克隆抗体试剂已研制成功，为世界上多种单克隆抗体试剂已研制成功，为植物病毒、细菌、菌质体和螺原体病原的快植物病毒、细菌、菌质体和螺原体病原的快速、准确地诊断创造了条件速、准确地诊断创造了条件; 酶联免疫吸附测酶联免疫吸附测定法用于诊断田间状态的病原，可以很灵敏定法用于诊断田间状态的病原，可以很灵敏地将地将2 种相近成分或生物区分开来。近年来，种相近成分或生物区分开来。

19、近年来，在植物病毒和植物细菌病害方面，我国有关在植物病毒和植物细菌病害方面，我国有关科研和教学单位先后研制并建立了多种单克科研和教学单位先后研制并建立了多种单克隆抗体，相继获得成功的有隆抗体，相继获得成功的有烟草花叶病毒、烟草花叶病毒、马铃薯马铃薯X 病毒及病毒及Y 病毒、番木瓜环斑病毒、病毒、番木瓜环斑病毒、甜菜坏死黄脉病毒、葡萄扇叶病毒、水稻白甜菜坏死黄脉病毒、葡萄扇叶病毒、水稻白叶枯病和马铃薯青枯病叶枯病和马铃薯青枯病等单克隆抗体。这些等单克隆抗体。这些单克隆抗体的开发为快速、灵敏、简便的鉴单克隆抗体的开发为快速、灵敏、简便的鉴别这些病原物奠定了基础。别这些病原物奠定了基础。酶标板酶标板

20、洗涤洗涤洗涤洗涤洗涤洗涤 基因芯片技术基因芯片技术: 基因芯片技术在农业上可以用来筛选农作物的基因突变，基因芯片技术在农业上可以用来筛选农作物的基因突变，并寻找高产量、抗病虫等相关基因。并寻找高产量、抗病虫等相关基因。例如在病原菌侵染植物例如在病原菌侵染植物的过程中，通过基因芯片技术获得病原物的基因表达图谱，的过程中，通过基因芯片技术获得病原物的基因表达图谱，为识别参与侵染过程的基因提供了重要线索。该技术也可以为识别参与侵染过程的基因提供了重要线索。该技术也可以用于受药物影响的基因表达图谱变化的检测，已成为农用化用于受药物影响的基因表达图谱变化的检测，已成为农用化学品和杀虫剂作用方式和毒效实验的新手段。将基因芯片技学品和杀虫剂作用方式和毒效实验的新手段。将基因芯片技术应用于有害生物的检测，充分发挥其高通量、自动化的优术应用于有害生物的检测，充分发挥其高通量、自动化的优势，为鉴定植物病虫害种类的准确性、灵敏性、快速简便奠势，为鉴定植物病虫害种类的准确性、灵敏性、快速简便奠定了基础，在动植物检验检疫方面也具有广泛用途。定了基础，在动植物检验检疫方面也具有广泛用途。