21世纪生物技术发展带来的机遇与挑战(精)
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转基因作物的分布
现在， 有16个国家种植转基因作物， 美国、阿根廷、加拿大、中国的转基因作 物占了全球总数的99%。 美国保持着绝对优势地位。目前美国国 内74%的大豆、75%的棉花和30%的玉米都 是转基因品种。 在美国市场上有4 000多种食品含有转 基因成分，占整个零售食品的60%以上。
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1997年全球转基因作物种植面积1100万公 顷， 1998年就达到3000万公顷， 2002年，达到5870万公顷， “在7年的时间里，全球被转基因作物覆盖 的面积增加了34倍”，
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2.2.2 转基因植物
转基因作物的种类及种植面积 目前全球已拥有120多种转基因植物，其中 转基因大豆、棉花、玉米、油菜、西红柿等51种 转基因作物已开始商品化生产。 在所有转基因作物中，转基因的大豆、玉米、棉 花和油菜的种植面积占99%以上。 全球种得最多的转基因作物是大豆，占全球大豆 总种植面积的62%，接下来是玉米 （21%）和棉 花（12%）。 种植转基因作物所带来的总价值估计为42.5亿美 元，而在前一年则为38亿美元。
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转基因技术的发展史
1982年，将大鼠生长激素重组基因导入小鼠受 精原核内，获得了人类历史上第一个转基因动 物——转基因“超级鼠”，比一般的小白鼠大 一倍。 1983年，世界上第一例转基因植物（一种含有 抗生素药类抗体的烟草）在美国成功培植。 1994年，孟山都(Monsanto)公司下属Calgene公 司研制的延熟保鲜转基因番茄是第一个转基因 食品。
15
优
点
具有目的性、严谨性。 可有计划、有目的、严格准确人工构建 高产微生物菌株。 使之成为生产，如胰岛素、干扰素、生 长素、抗体等人们所需要的产品；
16
2、21世纪生物技术研究进展
2.1 现代生物技术与农业发展 2.2 工业现代生物技术与医学研 究
17
2.1 生物技术与农业发展
生物技术在提高农作物的抗性和改良品质 方面也发挥了重要作用，
6
1.2 传统生物技术
7
步
骤
传统生物技术主要是通过微生物初级发酵来生产 商品，一般包括3个重要步骤： (1)上游处理过程：对粗材料进行加工，作为微 生物的营养和能量来源。 (2)发酵和转化：发酵指目的微生物的大量生长， 发酵过程必须在一个大的生物反应器内进行( > 100L)，连续生产目的产品(抗生素、氨基酸、蛋 白质等）。 (3)下游处理过程：目的产物的纯化过程(既可从 细胞培养液中纯化,也可直接从细胞中纯化)。
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ຫໍສະໝຸດ Baidu
局限性 提高产量的幅度非常有限：突变菌株中某一 组分的大量合成影响了其他代谢产物的合成， 进而影响微生物在发酵过程中的生长； 传统诱变过程繁琐、耗时长、费用高、筛选 和检测的克隆数量大； 只能提高一种代谢产物的产量
11
根本出路
现代生物技术：DNA重组技术
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1.3 现代生物技术
13
生物技术的分支（按领域分）
4
生物技术：1917年匈牙利人Karl Ereky提出，其含义为 “用甜菜作为饲料进行大规模养猪时，即利用生物将原材 料转变为产品”。
酿酒和制醋在中国有数千年的历史。
19世纪用酵母进行大规模发酵生产乳酸、酒精、面包酵母、 柠檬酸和蛋白酶等初级代谢产物。巴斯德的发酵科学理论。
5
1928年，Flemming爵士发现青霉素，为 抗生素生产开创了先河。 1940年后，抗生素工业成为生物技术产业的 支柱。 1960年后，酶制剂 现代生物技术的核心是DNA重组技术
25
我国目前到底有多少转基因食品？
已经超过2000万吨。 目前我国极少生产粮食、油料作物等转基因食品。 我国的转基因食品基本上都是进口的。排在前三位的 是：大豆、玉米、油菜。 我国去年进口大豆1500万吨，与国内自产的非转基因 大豆数量相当。目前我国进口大豆主要用做加工原料， 生产豆油、豆腐、豆奶等制品。
8
目标及改进措施 目标：最大限度地提高效率 措施：改进上游处理过程、生物反应器的 设计和下游纯化过程的相关技术，使发酵 过程的监测、生物反应体系的检测技术和 有效地大量培养微生物的技术和相关仪器 方面都取得重要进展。
9
难
点
生物转化环节的优化
原因：通常用于大规模生产的培养条件往往 不是自然条件下微生物的最佳生长条件。 对策：通过化学突变、化学诱变或紫外线照 射诱变来改良菌种，提高产量，获得了较大 的成功，如多种抗生素的大量生产。
21世纪生物技术发展带来 的机遇与挑战
吴兴泉 博士
1
主要内容
1、生物技术及其发展历程。 2、21世纪生物技术研究进展 3、机遇与挑战并存
2
1、生物技术及其发展历程
3
1.1、生物技术与生物工程
生物技术(Biotechnology)：又称生物工程。 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。 （农业大词典，1998）
基因工程 细胞工程 酶（蛋白质）工程 发酵工程
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基因工程 又称DNA重组技术，是指通过对DNA分子 的操作来创造对人类有用的生物或产品。 换句话说是指科学家利用DNA重组技术改 变或重组基因，将它们转化到不同的生物体内， 从而创造出新的生物类型。
基因工程是现代生物技术的基础。
23
作物转入的外源基因的类型及方法 类型：转基因作物涉及的遗传改良性状主 要包括：抗除草剂基因占总面积的71%， 抗虫基因占28%，抗病毒基因占1%。 方法：农杆菌介导法、基因枪。
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中国的转基因作物
中国正在研发的转基因作物和林木有47种， 特别是在转基因抗虫棉、转基因水稻等领 域的研究成果已居世界前列， 2002年，我国转基因作物种植面积突破210 万公顷。
全世界批准进行大田释放的转基因植物已达 4387项，其中以抗除草剂和抗虫作物最多。
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2.1.1 转基因技术
何为转基因 ? “转基因”是指将外源性基因转移到某种特 定生物体中，使其生物性状或机能发生部分 改变。 例如，将细菌体内的抗虫基因转入棉花，使 棉花可以抵抗害虫的危害。将鱼体内的抗冻 基因转入西红柿使其可抵御寒冷；
转基因作物的分布
现在， 有16个国家种植转基因作物， 美国、阿根廷、加拿大、中国的转基因作 物占了全球总数的99%。 美国保持着绝对优势地位。目前美国国 内74%的大豆、75%的棉花和30%的玉米都 是转基因品种。 在美国市场上有4 000多种食品含有转 基因成分，占整个零售食品的60%以上。
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1997年全球转基因作物种植面积1100万公 顷， 1998年就达到3000万公顷， 2002年，达到5870万公顷， “在7年的时间里，全球被转基因作物覆盖 的面积增加了34倍”，
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2.2.2 转基因植物
转基因作物的种类及种植面积 目前全球已拥有120多种转基因植物，其中 转基因大豆、棉花、玉米、油菜、西红柿等51种 转基因作物已开始商品化生产。 在所有转基因作物中，转基因的大豆、玉米、棉 花和油菜的种植面积占99%以上。 全球种得最多的转基因作物是大豆，占全球大豆 总种植面积的62%，接下来是玉米 （21%）和棉 花（12%）。 种植转基因作物所带来的总价值估计为42.5亿美 元，而在前一年则为38亿美元。
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转基因技术的发展史
1982年，将大鼠生长激素重组基因导入小鼠受 精原核内，获得了人类历史上第一个转基因动 物——转基因“超级鼠”，比一般的小白鼠大 一倍。 1983年，世界上第一例转基因植物（一种含有 抗生素药类抗体的烟草）在美国成功培植。 1994年，孟山都(Monsanto)公司下属Calgene公 司研制的延熟保鲜转基因番茄是第一个转基因 食品。
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优
点
具有目的性、严谨性。 可有计划、有目的、严格准确人工构建 高产微生物菌株。 使之成为生产，如胰岛素、干扰素、生 长素、抗体等人们所需要的产品；
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2、21世纪生物技术研究进展
2.1 现代生物技术与农业发展 2.2 工业现代生物技术与医学研 究
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2.1 生物技术与农业发展
生物技术在提高农作物的抗性和改良品质 方面也发挥了重要作用，
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1.2 传统生物技术
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步
骤
传统生物技术主要是通过微生物初级发酵来生产 商品，一般包括3个重要步骤： (1)上游处理过程：对粗材料进行加工，作为微 生物的营养和能量来源。 (2)发酵和转化：发酵指目的微生物的大量生长， 发酵过程必须在一个大的生物反应器内进行( > 100L)，连续生产目的产品(抗生素、氨基酸、蛋 白质等）。 (3)下游处理过程：目的产物的纯化过程(既可从 细胞培养液中纯化,也可直接从细胞中纯化)。
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ຫໍສະໝຸດ Baidu
局限性 提高产量的幅度非常有限：突变菌株中某一 组分的大量合成影响了其他代谢产物的合成， 进而影响微生物在发酵过程中的生长； 传统诱变过程繁琐、耗时长、费用高、筛选 和检测的克隆数量大； 只能提高一种代谢产物的产量
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根本出路
现代生物技术：DNA重组技术
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1.3 现代生物技术
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生物技术的分支（按领域分）
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生物技术：1917年匈牙利人Karl Ereky提出，其含义为 “用甜菜作为饲料进行大规模养猪时，即利用生物将原材 料转变为产品”。
酿酒和制醋在中国有数千年的历史。
19世纪用酵母进行大规模发酵生产乳酸、酒精、面包酵母、 柠檬酸和蛋白酶等初级代谢产物。巴斯德的发酵科学理论。
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1928年，Flemming爵士发现青霉素，为 抗生素生产开创了先河。 1940年后，抗生素工业成为生物技术产业的 支柱。 1960年后，酶制剂 现代生物技术的核心是DNA重组技术
25
我国目前到底有多少转基因食品？
已经超过2000万吨。 目前我国极少生产粮食、油料作物等转基因食品。 我国的转基因食品基本上都是进口的。排在前三位的 是：大豆、玉米、油菜。 我国去年进口大豆1500万吨，与国内自产的非转基因 大豆数量相当。目前我国进口大豆主要用做加工原料， 生产豆油、豆腐、豆奶等制品。
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目标及改进措施 目标：最大限度地提高效率 措施：改进上游处理过程、生物反应器的 设计和下游纯化过程的相关技术，使发酵 过程的监测、生物反应体系的检测技术和 有效地大量培养微生物的技术和相关仪器 方面都取得重要进展。
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难
点
生物转化环节的优化
原因：通常用于大规模生产的培养条件往往 不是自然条件下微生物的最佳生长条件。 对策：通过化学突变、化学诱变或紫外线照 射诱变来改良菌种，提高产量，获得了较大 的成功，如多种抗生素的大量生产。
21世纪生物技术发展带来 的机遇与挑战
吴兴泉 博士
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主要内容
1、生物技术及其发展历程。 2、21世纪生物技术研究进展 3、机遇与挑战并存
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1、生物技术及其发展历程
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1.1、生物技术与生物工程
生物技术(Biotechnology)：又称生物工程。 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。 （农业大词典，1998）
基因工程 细胞工程 酶（蛋白质）工程 发酵工程
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基因工程 又称DNA重组技术，是指通过对DNA分子 的操作来创造对人类有用的生物或产品。 换句话说是指科学家利用DNA重组技术改 变或重组基因，将它们转化到不同的生物体内， 从而创造出新的生物类型。
基因工程是现代生物技术的基础。
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作物转入的外源基因的类型及方法 类型：转基因作物涉及的遗传改良性状主 要包括：抗除草剂基因占总面积的71%， 抗虫基因占28%，抗病毒基因占1%。 方法：农杆菌介导法、基因枪。
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中国的转基因作物
中国正在研发的转基因作物和林木有47种， 特别是在转基因抗虫棉、转基因水稻等领 域的研究成果已居世界前列， 2002年，我国转基因作物种植面积突破210 万公顷。
全世界批准进行大田释放的转基因植物已达 4387项，其中以抗除草剂和抗虫作物最多。
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2.1.1 转基因技术
何为转基因 ? “转基因”是指将外源性基因转移到某种特 定生物体中，使其生物性状或机能发生部分 改变。 例如，将细菌体内的抗虫基因转入棉花，使 棉花可以抵抗害虫的危害。将鱼体内的抗冻 基因转入西红柿使其可抵御寒冷；