農(nóng)業(yè)生物技術(shù)

內(nèi)容概要

隨著生物科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，生物技術(shù)在工農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用日趨廣泛，在工業(yè)和農(nóng)業(yè)高新技術(shù)中所占比例越來越大。近年來形成一門新的交叉學(xué)科，即農(nóng)業(yè)生物技術(shù)。《農(nóng)業(yè)生物技術(shù)》在介紹農(nóng)業(yè)生物技術(shù)的概念、研究內(nèi)容及主要特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，主要闡述植物遺傳育種的原理與技術(shù)、分子標(biāo)記輔助育種、植物細(xì)胞工程、植物基因工程、微生物發(fā)酵工程等內(nèi)容。
《農(nóng)業(yè)生物技術(shù)》可作為生物科學(xué)、生物技術(shù)、農(nóng)學(xué)及園藝等專業(yè)的學(xué)生學(xué)習(xí)及參考用書，也可作為相關(guān)科研人員的參考用書。

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無

書籍目錄

前言第一章 緒論第一節(jié) 農(nóng)業(yè)生物技術(shù)的含義第二節(jié) 農(nóng)業(yè)生物技術(shù)的發(fā)展簡史一、植物遺傳育種技術(shù)的發(fā)展二、植物組織培養(yǎng)及細(xì)胞工程技術(shù)的發(fā)展三、植物基因工程與分子標(biāo)記技術(shù)的發(fā)展四、發(fā)酵工程的發(fā)展第三節(jié) 農(nóng)業(yè)生物技術(shù)的特點(diǎn)一、重大理論和技術(shù)突破,推動(dòng)農(nóng)業(yè)生物技術(shù)發(fā)展二、農(nóng)業(yè)生物技術(shù)呈現(xiàn)明顯的高新技術(shù)特征三、農(nóng)業(yè)生物技術(shù)是以基因工程為核心的綜合技術(shù)第二章 植物遺傳育種第一節(jié) 選擇育種一、選擇與選擇育種二、有性繁殖植物的選擇育種三、無性繁殖植物的選擇育種第二節(jié) 有性雜交育種一、有性雜交育種的概念二、有性雜交育種的雜交方式三、雜交親本的選擇與選配四、有性雜交技術(shù)五、雜種后代的處理六、遠(yuǎn)緣雜交育種第三節(jié) 雜種優(yōu)勢與利用一、雜種優(yōu)勢的遺傳理論二、雜種優(yōu)勢的衡量方法三、優(yōu)勢育種與有性雜交育種的比較四、雜種優(yōu)勢育種的一般程序五、雄性不育系的選育和利用六、自交不親和系及其利用第四節(jié) 誘變育種一、物理誘變育種二、化學(xué)誘變育種三、多倍體育種第三章 分子標(biāo)記輔助育種第一節(jié) 分子標(biāo)記概述一、分子標(biāo)記的發(fā)展二、分子標(biāo)記的優(yōu)越性第二節(jié) 分子標(biāo)記的類型及特點(diǎn)一、基于分子雜交的分子標(biāo)記二、基于PCR技術(shù)的分子標(biāo)記三、基于基因芯片等的分子標(biāo)記第三節(jié) 分子標(biāo)記技術(shù)的應(yīng)用一、分子遺傳圖譜的構(gòu)建二、遺傳多樣性與種質(zhì)鑒定三、重要農(nóng)藝性狀相關(guān)基因的定位四、分子標(biāo)記輔助選擇五、重要農(nóng)藝性狀的圖位克隆第四章 植物細(xì)胞工程第一節(jié) 植物的脫毒與離體快繁一、植物脫毒的方法二、脫病毒植株的檢測三、脫病毒植株的保存與繁殖四、植物離體快繁技術(shù)第二節(jié) 植物體細(xì)胞胚胎建成與人工種子一、植物胚狀體的產(chǎn)生方式二、影響胚狀體發(fā)生和發(fā)育的因素三、人工種子第三節(jié) 性細(xì)胞培養(yǎng)與單倍體育種一、花藥培養(yǎng)二、花粉(小孢子)培養(yǎng)第四節(jié) 原生質(zhì)體培養(yǎng)和體細(xì)胞雜交一、植物原生質(zhì)體培養(yǎng)二、植物體細(xì)胞雜交第五章 植物基因工程第一節(jié) 植物基因工程的載體和工具酶一、植物基因工程所需要的載體二、基因工程所需要的工具酶第二節(jié) 目的基因的分離和克隆一、基因文庫的構(gòu)建與目的基因的篩選二、目的基因的分離第三節(jié) 植物的遺傳轉(zhuǎn)化一、植物基因轉(zhuǎn)化的受體系統(tǒng)二、農(nóng)桿菌介導(dǎo)的基因轉(zhuǎn)移三、目的基因的直接轉(zhuǎn)化方法四、利用植物的種質(zhì)系統(tǒng)進(jìn)行外源基因的導(dǎo)入第四節(jié) 轉(zhuǎn)基因植株的鑒定一、報(bào)告基因的表達(dá)檢測二、外源基因整合的分子雜交檢測三、轉(zhuǎn)基因植物的PCR檢測四、基因芯片檢測第五節(jié) 基因工程在植物遺傳育種上的應(yīng)用一、培育抗蟲轉(zhuǎn)基因植物二、培育抗病轉(zhuǎn)基因植物三、培育抗除草劑轉(zhuǎn)基因植物四、培育抗逆境轉(zhuǎn)基因植物五、耐儲(chǔ)藏基因的轉(zhuǎn)化六、品質(zhì)改良基因的轉(zhuǎn)化七、轉(zhuǎn)基因植物作為生物反應(yīng)器第六章 微生物發(fā)酵工程第一節(jié) 菌種的培養(yǎng)技術(shù)一、培養(yǎng)基二、菌種的制備與擴(kuò)大培養(yǎng)第二節(jié) 液體發(fā)酵一、發(fā)酵設(shè)備二、發(fā)酵方式三、發(fā)酵工藝四、發(fā)酵下游處理第三節(jié) 固態(tài)發(fā)酵一、固態(tài)發(fā)酵的設(shè)備二、青貯飼料的固態(tài)發(fā)酵生產(chǎn)三、“5406”生物菌肥的固態(tài)發(fā)酵四、食用菌的生產(chǎn)主要參考文獻(xiàn)附錄

章節(jié)摘錄

第一章 緒論第一節(jié) 農(nóng)業(yè)生物技術(shù)的含義農(nóng)業(yè)生物技術(shù)是指運(yùn)用基因工程、細(xì)胞工程、發(fā)酵工程、酶工程及分子育種等生物技術(shù)，改良動(dòng)植物及微生物品種生產(chǎn)性狀、培育動(dòng)植物及微生物新品種，以及生產(chǎn)生物農(nóng)藥、獸藥與疫苗的新技術(shù)。農(nóng)業(yè)生物技術(shù)是農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的重要組成部分，是21世紀(jì)農(nóng)業(yè)科技的先導(dǎo)部分。它不僅是整個(gè)生物技術(shù)研究及其產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)，而且是生物技術(shù)中應(yīng)用最直接、最廣闊及最具現(xiàn)實(shí)意義的領(lǐng)域，對解決世界經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展面臨的人口、資源、能源、環(huán)保等問題，正發(fā)揮著日益重要的作用。農(nóng)業(yè)生物技術(shù)以生命科學(xué)為基礎(chǔ)，運(yùn)用基礎(chǔ)學(xué)科的科學(xué)原理，采用先進(jìn)的技術(shù)手段，按照預(yù)先的設(shè)計(jì)改造生物體或加工生物原料，是為人類生產(chǎn)出所需產(chǎn)品或達(dá)到某種目的的技術(shù)。先進(jìn)的技術(shù)手段是指基因工程、細(xì)胞工程、發(fā)酵工程、酶工程等新技術(shù)；改造生物體是指獲得品質(zhì)優(yōu)良的動(dòng)物、植物或微生物品種；生物原料是指生物體的某一部分或生物生長過程中產(chǎn)生的能利用的物質(zhì)，如淀粉、糖蜜、纖維素等有機(jī)物質(zhì)，同時(shí)包括一些無機(jī)化學(xué)品等；為人類生產(chǎn)出的其所需的產(chǎn)品包括糧食、飼料、醫(yī)藥、食品、肥料、能源等；達(dá)到的某種目的則包括疾病的預(yù)防、疾病診斷與治療、食品的檢驗(yàn)以及環(huán)境污染的檢測和治理等。農(nóng)業(yè)生物技術(shù)是當(dāng)前發(fā)展最快的技術(shù)領(lǐng)域之一，其產(chǎn)業(yè)將成為21世紀(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)。第二節(jié) 農(nóng)業(yè)生物技術(shù)的發(fā)展簡史一、植物遺傳育種技術(shù)的發(fā)展人類栽培植物的歷史已有1 萬多年，長期以來人們不斷地尋求提高主要作物產(chǎn)量和質(zhì)量的方法。傳統(tǒng)的育種過程是一個(gè)緩慢而艱辛的過程，但它取得了巨大成功，現(xiàn)今栽培的植物與其野生型的祖先相比，能夠產(chǎn)生更多的生物量、果實(shí)和種子。1900年孟德爾遺傳規(guī)律被重新發(fā)現(xiàn)以后，用人工雜交培育新品種的方法廣泛應(yīng)用，并創(chuàng)造出大量動(dòng)植物的新類型和新品種。例如，1916年，Shull發(fā)現(xiàn)玉米的雜種優(yōu)勢現(xiàn)象，1917年開始用顯性學(xué)說以解釋雜種優(yōu)勢的原因。Hayes和Stakman （1921）、Nishiyama （1929）及McFadden （1930）在燕麥、小麥等植物上的遠(yuǎn)緣雜交研究，最終使得野生種的抗病基因轉(zhuǎn)入栽培種，同時(shí)也育成了能抗小麥稈銹病的品種。1927年，Stadler用包括X線在內(nèi)的多種具有離子化學(xué)反應(yīng)的放射線、紫外線、化學(xué)藥劑等成功地誘導(dǎo)玉米突變。1934年，Dustin 發(fā)現(xiàn)秋水仙素對細(xì)胞分裂起作用，1937 年，Blakeslee 和Avery 及Nebel 與Ruttle應(yīng)用秋水仙素加倍染色體數(shù)目的技術(shù)，奠定了多倍體育種方向。1933年，Rhodes最先發(fā)現(xiàn)玉米細(xì)胞質(zhì)雄性不育性，為以后許多植物利用雄性不育特性獲得雜種優(yōu)勢打下理論基礎(chǔ)和提供準(zhǔn)備條件。1949 年，Chase 發(fā)現(xiàn)可用單倍體方法獲得玉米的純合二倍體。1946年，Auerbach和Robson證實(shí)可用化學(xué)藥品引起遺傳突變。1956年，Sears以核輻射處理的方法將小傘山羊草中的抗葉銹病基因移入普通小麥?，F(xiàn)代育種技術(shù)綜合運(yùn)用分子遺傳學(xué)與細(xì)胞生物學(xué)理論，采用生物物理與化學(xué)方法、細(xì)胞與基因工程技術(shù)，對植物品種種性進(jìn)行改造，并育成新品種或物種，其包括核輻射誘變育種、激光誘變育種、航天誘變育種、離子束誘變育種、大（?。╂咦优囵B(yǎng)、花粉（藥）培養(yǎng)、體細(xì)胞雜交、胚培養(yǎng)育種、無融合生殖育種、無性系變異育種、分子標(biāo)記輔助育種、轉(zhuǎn)基因育種等新技術(shù)。隨著現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的不斷發(fā)展及各類學(xué)科對植物育種學(xué)的滲透和促進(jìn)，將有更多的新品種不斷被發(fā)現(xiàn)和培育，并獲得輝煌的新成就。二、植物組織培養(yǎng)及細(xì)胞工程技術(shù)的發(fā)展在Schleiden 和Schwann 創(chuàng)立細(xì)胞學(xué)說的基礎(chǔ)上，1902 年德國植物生理學(xué)家Haberlandt提出了高等植物的組織和器官可以不斷分割，直到單個(gè)細(xì)胞，并可以通過培養(yǎng)把植物的體細(xì)胞培養(yǎng)成為人工胚，每個(gè)細(xì)胞都像胚胎細(xì)胞那樣可以通過體外培養(yǎng)成為一棵完整的植株。1904 年，德國植物胚胎學(xué)家Hanning 對蘿卜和辣根的胚進(jìn)行培養(yǎng)，使其提早長成了小植株。1922年，Haberlandt的學(xué)生Kotte和美國的Robbins采用無機(jī)鹽添加糖及各種氨基酸的培養(yǎng)基對豌豆、玉米、棉花等的根尖與莖尖進(jìn)行培養(yǎng)，結(jié)果形成了缺綠的葉和根，能進(jìn)行無限的生長。1925年，Laibach將亞麻種間雜交不能成活的胚取出培養(yǎng)，使雜種胚成熟，繼而萌發(fā)成雜種植株。1934 年，美國植物生理學(xué)家White 用無機(jī)鹽、糖類和酵母提取物的培養(yǎng)基，進(jìn)行番茄根尖培養(yǎng)，建立了第一個(gè)活躍生長的無性繁殖系，并能無限地繼代培養(yǎng)，取得了離體根培養(yǎng)的真正成功。在以后的28 年間轉(zhuǎn)接1600 代仍能生長，并利用根系培養(yǎng)物研究了光照、溫度、pH、培養(yǎng)基組成對根生長的影響。接著，他用3種B族維生素――吡哆醇（維生素B6）、硫胺素（維生素B1）和煙酸（維生素B3）代替了酵母提取物，于1937年配制成適合根培養(yǎng)的White 綜合培養(yǎng)基，發(fā)現(xiàn)了B 族維生素對離體根生長的重要性。法國的Gautheret （1934）在培養(yǎng)基中加入B族維生素和生長素后，山毛柳形成層生長并形成愈傷組織。Nobecourt培養(yǎng)胡蘿卜根，發(fā)現(xiàn)中央髓部細(xì)胞分裂活性很強(qiáng)，細(xì)胞增殖甚快，愈傷組織每4~6 周轉(zhuǎn)接一次，可無限繼代下去，這是首次從液泡化的薄壁細(xì)胞中建立的愈傷組織培養(yǎng)物。在這個(gè)時(shí)期，White、Gautheret、Nobecourt 等的出色工作，建立了植物組織培養(yǎng)的綜合培養(yǎng)基，包括無機(jī)鹽成分、有機(jī)成分和生長刺激因素。同時(shí)也建立了進(jìn)行植物組織培養(yǎng)的基本方法，其成為當(dāng)今各種植物組織培養(yǎng)的技術(shù)基礎(chǔ)。White于1943年出版了《植物組織培養(yǎng)手冊》，這是第一部有關(guān)植物組織培養(yǎng)技術(shù)的專著。1948 年，Skoog 和我國學(xué)者崔?在煙草髓培養(yǎng)研究中，發(fā)現(xiàn)腺嘌呤或腺苷可以解除培養(yǎng)基中生長素（IAA）對芽的抑制作用，并誘導(dǎo)成芽，從而發(fā)現(xiàn)了腺嘌呤與生長素的比例是控制芽和根分化的決定性因素之一。隨后，在尋找促進(jìn)細(xì)胞分裂的物質(zhì)中，Miller 等發(fā)現(xiàn)了激動(dòng)素（KT），它和腺嘌呤有相同的作用，且效果更好，比腺嘌呤活性高3 萬倍。Skoog和Miller （1957）提出植物激素控制器官形成的概念，指出在煙草髓組織培養(yǎng)中，根和芽的分化取決于細(xì)胞分裂素及生長素的相對濃度，其比例高時(shí)促進(jìn)芽的分化，比例低時(shí)促進(jìn)生根。這一概念至今被人們所接受。Steward和Reinert在1956年進(jìn)行了胡蘿卜根愈傷組織的液體培養(yǎng)，其游離組織和小細(xì)胞團(tuán)的懸浮液可以進(jìn)行長期繼代培養(yǎng)。他們于1958年將胡蘿卜的懸浮細(xì)胞誘導(dǎo)分化成完整的小植株，并且開花結(jié)實(shí)。使50余年前Haberlandt細(xì)胞全能性假說首次得到科學(xué)的驗(yàn)證，這一成果大大加速了植物組織培養(yǎng)研究的發(fā)展。1960 年，Morel 培養(yǎng)蘭花的莖尖，發(fā)現(xiàn)其培養(yǎng)方法可以脫除病毒，并能快速繁殖蘭花。其后植物離體微繁殖技術(shù)和脫毒技術(shù)得到快速發(fā)展。1964年，Guha和Mabeshwari成功地從曼陀羅花藥培養(yǎng)中誘導(dǎo)出單倍體植株。隨后，Kameya 和Hinata 于1970 年用懸滴法培養(yǎng)甘藍(lán)×芥藍(lán)雜種一代的成熟花粉，從單花粉培養(yǎng)中獲得了單倍體植株。從而促進(jìn)了植物單倍體細(xì)胞育種技術(shù)的發(fā)展。我國朱至清等（1975）設(shè)計(jì)的N6培養(yǎng)基，適合水稻和其他禾本科植物花藥培養(yǎng)，在世界各國得到應(yīng)用，促進(jìn)了花藥培養(yǎng)的研究。1960 年，Cocking 利用纖維素酶和果膠酶酶解細(xì)胞壁獲得高產(chǎn)量的原生質(zhì)體以后，原生質(zhì)體培養(yǎng)發(fā)展起來。1971年，Takebe和Nagata對煙草葉肉細(xì)胞原生質(zhì)體進(jìn)行培養(yǎng)，6周后把形成的小細(xì)胞團(tuán)轉(zhuǎn)移到分化培養(yǎng)基上，3~4周后分化出大量的芽，最后誘導(dǎo)出根，首次從原生質(zhì)體培養(yǎng)中獲得再生植株。1972 年，Carlson 用NaNO3作融合劑，使粉藍(lán)煙草和郎氏煙草原生質(zhì)體融合，首次獲得兩個(gè)煙草種間體細(xì)胞雜交株。Melchers等（1978）獲得了馬鈴薯和番茄的屬間體細(xì)胞雜種，而且該雜種具有耐寒性。三、植物基因工程與分子標(biāo)記技術(shù)的發(fā)展基因工程的出現(xiàn)是建立在幾個(gè)重大發(fā)現(xiàn)和發(fā)明基礎(chǔ)上的。1953 年，Watson 和Crick 發(fā)現(xiàn)了DNA 雙螺旋結(jié)構(gòu)，闡明了遺傳信息傳遞的中心法則，使得人們對基因的本質(zhì)有了越來越多的認(rèn)識，也奠定了基因工程的理論基礎(chǔ)。1972 年，美國斯坦福大學(xué)P.Berg 博士的研究小組使用限制性內(nèi)切核酸酶EcoR I，在體外對猿猴病毒SV40 DNA和λ噬菌體DNA分別進(jìn)行酶切，然后用T4 DNA連接酶將兩種酶切片段連接起來，第一次在體外獲得了包括SV40和λDNA的重組DNA分子。1973 年，S.Cohen 等將兩種分別編碼卡那霉素和四環(huán)素的抗性基因相連接，構(gòu)建出重組DNA分子，然后轉(zhuǎn)化大腸桿菌，獲得了既抗卡那霉素又抗四環(huán)素的具雙重抗性特征的轉(zhuǎn)化子菌落，這是第一次成功的基因克隆實(shí)驗(yàn)，基因工程也由此宣告產(chǎn)生。植物基因工程對植物育種的作用有間接作用和直接作用。間接作用是篩選分子標(biāo)記和構(gòu)建分子標(biāo)記遺傳圖譜，為植物育種提供參考。直接作用就是對植物基因進(jìn)行遺傳操作。1974 年，Grodzicker 等第一次將限制性片段長度多態(tài)性（RFLP）用作腺病毒溫度敏感突變型的遺傳標(biāo)記。1980 年D.Botstein 等首次提出用RFLP 構(gòu)建人類遺傳學(xué)連鎖圖，就是利用限制性內(nèi)切核酸酶酶解DNA片段后，產(chǎn)生若干不同長度的小片段，其數(shù)目和每一片段的長度反映了DNA 限制位點(diǎn)的分布，其可作為某一DNA 的特有指紋。1983 年，首批轉(zhuǎn)基因植物（煙草、馬鈴薯）問世。1986年，Powell-Abel等首次獲得抗煙草花葉病毒（TMV）的轉(zhuǎn)基因煙草植株，其展現(xiàn)了轉(zhuǎn)基因植物應(yīng)用的喜人前景，植物基因工程隨即進(jìn)入快速發(fā)展時(shí)期。1989年，簡單序列重復(fù)多態(tài)性（SSR）技術(shù)產(chǎn)生。1990年，Weber報(bào)道人類DNA中存在短的串聯(lián)重復(fù)序列。微衛(wèi)星是由2~6bp 的重復(fù)單位串聯(lián)而成，一個(gè)微衛(wèi)星長度一般小于100bp。不同品種或個(gè)體核心序列的重復(fù)次數(shù)不同，但重復(fù)序列兩側(cè)的DNA序列是保守的，利用與核心序列互補(bǔ)的引物，通過PCR擴(kuò)增和電泳可分析不同基因型個(gè)體在每個(gè)SSR 位點(diǎn)上的多態(tài)性。1990 年，Willians 和Welsh 等分別研究并提出隨機(jī)擴(kuò)增多態(tài)性DNA （RAPD）技術(shù)。就是用一個(gè)（有時(shí)用兩個(gè)）隨機(jī)引物（一般8~10個(gè)堿基）非定點(diǎn)地?cái)U(kuò)增基因組DNA得到一系列多態(tài)性DNA片段，然后電泳檢測其多態(tài)性。遺傳材料的基因組DNA如果在特定引物結(jié)合區(qū)域發(fā)生DNA片段插入、缺失或堿基突變，就有可能導(dǎo)致引物結(jié)合位點(diǎn)的分布發(fā)生相應(yīng)變化，使PCR 產(chǎn)物增加、減少或發(fā)生分子質(zhì)量變化，產(chǎn)生RAPD 標(biāo)記。1992 年，由荷蘭Keygene 公司科學(xué)家Zabeau 和P. Vos 發(fā)明了擴(kuò)增片段長度多態(tài)性（AFLP）技術(shù)，并于1993 年獲得歐洲專利局專利。此技術(shù)結(jié)合了RFLP 技術(shù)的可靠性和PCR 技術(shù)的高效性，具有DNA 用量少、靈敏度高，且不需要預(yù)先知道基因組的信息等優(yōu)點(diǎn)。1993 年，首例轉(zhuǎn)基因植物產(chǎn)品（耐儲(chǔ)存番茄）進(jìn)入市場。1993 年，我國第一例轉(zhuǎn)基因作物抗病毒煙草進(jìn)入大田實(shí)驗(yàn)。1996 年，E. Lander 提出單核苷酸多態(tài)性（SNP）。它是對某特定區(qū)域的核苷酸序列進(jìn)行測定，將其與相關(guān)基因組中對應(yīng)區(qū)域的核苷酸序列進(jìn)行比較，檢測出單個(gè)核苷酸的差異，這個(gè)有差異的DNA 區(qū)域稱為SNP 標(biāo)記。SNP 標(biāo)記在大多數(shù)基因組中存在較高的頻率、數(shù)量豐富，可進(jìn)行自動(dòng)化檢測。四、發(fā)酵工程的發(fā)展直到19 世紀(jì)中葉，巴斯德通過著名的Pasteur 實(shí)驗(yàn)，證明了發(fā)酵原理，指出發(fā)酵現(xiàn)象是微小生命體進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)。隨后，他連續(xù)對當(dāng)時(shí)的乳酸發(fā)酵、乙醇發(fā)酵、葡萄酒釀造、食醋制造等各種發(fā)酵現(xiàn)象進(jìn)行研究，明確了這些不同類型的發(fā)酵是由形態(tài)上可以區(qū)分的各種特定的微生物引起的。他指出，“乙醇發(fā)酵是由于酵母的作用，葡萄酒的酸敗是由酵母以外的另一種更小的微生物（乙酸菌）的第二次發(fā)酵作用所引起的”，隨之發(fā)明了著名的巴氏消毒法。巴斯德也因此被人們譽(yù)為“發(fā)酵之父”。1872 年，Brefeld 創(chuàng)建了霉菌的純粹培養(yǎng)法；1878 年，Hansen 建立了啤酒酵母的純粹培養(yǎng)法；1872年，Koch建立了細(xì)菌純粹培養(yǎng)技術(shù)，從而確立了單種微生物的分離和純粹培養(yǎng)技術(shù)，使發(fā)酵技術(shù)從天然發(fā)酵轉(zhuǎn)變?yōu)榧兇馀囵B(yǎng)發(fā)酵。為此，人們設(shè)計(jì)了便于滅除其他雜菌的密閉式發(fā)酵罐及其他滅菌設(shè)備，開始了乙醇、甘油、丙酮、丁醇、乳酸、檸檬酸、淀粉酶和蛋白酶等的微生物純種發(fā)酵生產(chǎn)，與巴斯德以前的自然發(fā)酵是兩個(gè)迥然不同的概念。1929 年，F(xiàn)leming 發(fā)現(xiàn)了青霉菌能抑制其菌落周圍的細(xì)菌生長的現(xiàn)象，并證明了青霉素的存在。其后在1940年，Chain和Florey兩位博士精制出青霉素，并確認(rèn)青霉素對傷口感染癥比當(dāng)時(shí)的磺胺藥劑更有療效，加上第二次世界大戰(zhàn)爆發(fā)，青霉素作為醫(yī)治戰(zhàn)傷感染的藥物大力推動(dòng)了青霉素的工業(yè)化生產(chǎn)和研究，成功創(chuàng)立了液態(tài)深層發(fā)酵技術(shù)。1956年，日本的木下祝郎弄清了生物素對細(xì)胞膜通透性的影響，在培養(yǎng)基中限量提供生物素影響了膜磷脂的合成，從而使細(xì)胞膜的通透性增加，谷氨酸得以排出細(xì)胞并大量積累。1957年，日本將這一技術(shù)應(yīng)用到谷氨酸發(fā)酵生產(chǎn)中，從而首先實(shí)現(xiàn)了谷氨酸的工業(yè)化生產(chǎn)。20 世紀(jì)70 年代成功地實(shí)現(xiàn)了基因的重組和轉(zhuǎn)移。隨著重組技術(shù)的發(fā)展，人們可以按預(yù)定方案把外源目的基因克隆到容易大規(guī)模培養(yǎng)的微生物（如大腸桿菌、酵母菌）細(xì)胞中，通過微生物的大規(guī)模發(fā)酵生產(chǎn)，即可得到原先只有動(dòng)物或植物才能生產(chǎn)的物質(zhì)，如胰島素、干擾素、白細(xì)胞介素和多種細(xì)胞生長因子等。從過去煩瑣的隨機(jī)選育生產(chǎn)菌株朝著定向育種轉(zhuǎn)變，這使發(fā)酵工程進(jìn)入了定向育種的新階段，新產(chǎn)品層出不窮。第三節(jié) 農(nóng)業(yè)生物技術(shù)的特點(diǎn)生物技術(shù)是21世紀(jì)高新技術(shù)革命的核心內(nèi)容。農(nóng)業(yè)生物技術(shù)以生命科學(xué)領(lǐng)域的重大理論和技術(shù)突破為基礎(chǔ)，多學(xué)科相互滲透，呈現(xiàn)明顯的高新技術(shù)特點(diǎn)。一、重大理論和技術(shù)突破，推動(dòng)農(nóng)業(yè)生物技術(shù)發(fā)展從農(nóng)業(yè)生物技術(shù)的發(fā)展進(jìn)程可以明顯看出，每項(xiàng)農(nóng)業(yè)生物技術(shù)的建立和發(fā)展，均伴隨著重大理論和技術(shù)的突破。DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的建立，遺傳密碼的破譯，限制性內(nèi)切核酸酶和DNA連接酶的發(fā)現(xiàn)，形成基因工程技術(shù)；細(xì)胞培養(yǎng)方法和原生質(zhì)體融合方法的建立，形成細(xì)胞工程技術(shù)；生物反應(yīng)器及傳感器的發(fā)明和自動(dòng)化控制技術(shù)的應(yīng)用，形成發(fā)酵工程技術(shù)等。二、農(nóng)業(yè)生物技術(shù)呈現(xiàn)明顯的高新技術(shù)特征農(nóng)業(yè)生物技術(shù)是滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人類生活需求的高新技術(shù)，是一個(gè)國家農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展水平的重要標(biāo)志。它具有高度的創(chuàng)新性、綜合性、滲透性，知識技術(shù)與人才的聚集性、資本密集性和增值性等高新技術(shù)特征。農(nóng)業(yè)生物技術(shù)的理論研究和技術(shù)應(yīng)用都已取得了顯著的成效，高科技的產(chǎn)業(yè)化格局已經(jīng)基本形成，這將為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展帶來根本性變化。三、農(nóng)業(yè)生物技術(shù)是以基因工程為核心的綜合技術(shù)農(nóng)業(yè)生物技術(shù)是以基因工程為核心的綜合技術(shù)，它們彼此之間相互聯(lián)系、相互作用、相互影響、相互滲透，促進(jìn)了農(nóng)業(yè)生物技術(shù)整體水平的發(fā)展和提高。……

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