七年級生物上冊 第一單元 第1章 生物學 研究生命的科學 生命科學研究進展素材 （新版）蘇科版（通用）

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1、生物學 研究生命的科學 生命科學研究進展 我國生命科學與生物技術在農業(yè)生產中的應用 摘要：對國內外有關生命科學與生物技術在農業(yè)中的應用進行了綜述，指出生命科學與生物技術對農業(yè)發(fā)展起到了很大的促進作用，從基因組學所帶來的深刻的科學革命、技術革命、研究方法革命、組織方式革命、產業(yè)革命和深遠的社會革命等方面，闡述了農業(yè)生物技術為構筑國家未來核心競爭力將帶來重大發(fā)展機遇。 關鍵詞：生命科學，生物技術，基因，農業(yè)生態(tài)，糧食生產 21世紀將是生命科學的世紀，生命科學和生物技術將會極大地應用于國家的農業(yè)、工業(yè)和安全。全球范圍內，生命科學與生物技術的研究進展迅速，新成果、新技術不斷涌出，其在農業(yè)生產中

2、的應用也不斷出現新的突破。 我國是一個生物資源大國，擁有全球10%的生物遺傳資源。豐富的動植物和微生物資源(約26萬種)和56個民族為發(fā)展生命科學與生物技術提供了充足的材料。近20年來，生命科學與生物技術的飛速發(fā)展為世界各國醫(yī)療業(yè)、制藥業(yè)、農業(yè)、環(huán)保等行業(yè)開辟了廣闊的發(fā)展前景。作為“對全社會最為重要并可能改變未來工業(yè)和經濟格局的技術”，生命科學與生物技術日益受到世界各國的普遍關注。中國作為一個擁有近13億人口的大國，在人口與健康領域及農業(yè)領域面臨著巨大的挑戰(zhàn)，發(fā)展生命科學與生物技術對實現我國社會經濟可持續(xù)發(fā)展有著重要的意義。近年來，我們國家在生命科學和生物技術領域的原始創(chuàng)新能力有大幅度提高。

3、 1 我國近年來生命科學發(fā)展狀況 大的生物技術的范圍，包括基因核蛋白工程、細胞工程、組織工程，動物克隆等諸多方面，涉及的領域包括醫(yī)學、藥物、海洋等各個方面的，例如像個體化疾病診斷、治療和預防等等。我國生命科學基礎性研究的優(yōu)先發(fā)展領域包括基因組和功能基因組學、重大疾病相關基因的識別、分子生物學與生物化學、細胞和發(fā)育生物學、神經生物學、動植物區(qū)系的系統(tǒng)演化與協(xié)同進化、生物信息學等[1]。 　　基因組研究：在基因組這一前沿領域，我國科學家承擔了人類基因組1%的測序任務，是繼美、英、法、日、德后成為正式參加國際人類基因組合作項目的第6個國家，也是惟一加入該計劃的發(fā)展中國家；克隆了功能新基因的全長

4、cDNA多條，已申請一批國內外專利；證明了東亞人群的基因組與其他現代人群一樣起源于非洲等。最近，中國科學院在水稻基因組研究中取得重大進展，已經發(fā)表了水稻基因組的框架序列，并在參加水稻基因組完成序列圖測定的國際合作中率先完成了第四號染色體的工作。我國在微生物基因組測序方面也已成為主要的參加國，迄今已完成了鉤端螺旋體等6個微生物的全基因組測序。 　　疾病相關基因研究：我國科學家充分發(fā)揮人類遺傳資源優(yōu)勢，近年來取得了疾病致病基因定位、克隆的一系列進展。首先在急性早幼粒白血病的致病基因克隆和功能研究方面取得突破，繼而克隆了耳聾、短指（趾）等一批單基因疾病的致病基因，近來又定位了II型糖尿病、原發(fā)性高

5、血壓和鼻咽癌的基因。 其他前沿領域：在諸如生物化學和分子生物學、神經生物學、進化生物學等方面，近年來我國生命科學界也取得了不少國際一流成果。例如，發(fā)現了與精子成熟和保護有關的抗菌肽基因、揭示了果蠅有與高等動物類似的認知行為，首次觀察到植物防止自交的一種新的繁育機制等。在系統(tǒng)發(fā)育和動植物區(qū)系演化方面，完成了255卷的《植物志》、《動物志》、《中國隱花植物志》，這些工作均得到國際同行的高度評價。 2 我國生物技術領域的主要進展 我國生物技術研究與開發(fā)重點領域：高產優(yōu)質農作物的遺傳育種、轉基因技術和動物克隆、生物反應器、基因和蛋白質工程疫苗及藥物、基因治療等。 　　農業(yè)生物技術：我國在超級雜

6、交稻研究與組合應用上處于世界領先地位，已選育出一批兩系法亞種間雜交稻新組合，較好地實現了雜種優(yōu)勢與理想株型的結合。育成的超級雜交稻組合比現在生產上應用的雜交稻組合增產15％—25％。在植物基因工程研究開發(fā)方面，我國已經有轉基因耐貯藏番茄、轉查爾酮合成酶基因矮牽牛、抗病毒甜椒、抗病毒番茄、抗蟲棉花5種自主研制的轉基因植物通過了國家商品化生產許可，并有20余種轉基因植物進入環(huán)境釋放階段。在動物生物技術研究與開發(fā)方面也取得了可喜的成績：轉基因魚研究達到了國際領先水平；獲得了生產人藥用蛋白的轉基因動物；獲得了山羊、牛等一大批克隆動物，其生產水平已達到國際先進。此外，部分畜禽基因工程疫苗已經達到了商業(yè)化

7、生產的階段。 　　醫(yī)藥生物技術：經多年努力，基因工程藥物產業(yè)初具規(guī)模，批準上市的產品有18種，進入一、二期臨床的有21種，處于臨床前開發(fā)的有35種。產品市場占有率不斷提高，例如α1b干擾素國內市場占有率已達60%。治療性乙型肝炎疫苗初露端倪，人工血液的核心技術已實現重大轉讓。通過產學嚴的結合，我國基因工程制藥業(yè)具備一定生產能力的企業(yè)已有60多家。生物技術藥物由仿制逐步向創(chuàng)新轉變，在世界前10種銷量最大的品種中，我國能生產8種。此外，腫瘤免疫治療、抗血管治療等取得了一系列突破與重要進展；基因治療的關鍵技術實現突破，惡性腫瘤、B型血友病等5種治療方案進入臨床試驗。中國的生物技術產品銷售額已從19

8、86年的2.6億元人民幣上升到2000年的200億元人民幣。 3 我國生命科學與生物技術存在的問題及對策 我國生物技術發(fā)展還存在一些問題：創(chuàng)新能力不足，投入不足，人才不足，基礎設施不足；部門研究計劃之間的協(xié)調不夠，投入渠道多而協(xié)調機制少，導致計劃重復而效率不高；科技研究與產業(yè)的結合不緊，企業(yè)研究力量相對薄弱，研究機構與企業(yè)之間缺乏有效的合作機制；同時，法制建設跟不上科技的發(fā)展。 　　針對這些問題，政府有關部門和有關研究發(fā)展計劃提出了一些新思路，如實施人才、專利、標準“三大戰(zhàn)略”，發(fā)揮國家級高新技術園區(qū)和高技術產業(yè)化基地的骨干作用，建立不同研究計劃之間的協(xié)調機構并逐漸簡化和集中資助

9、渠道，加強國立科研機構與地方、企業(yè)的聯合，鼓勵科研機構的項目組或單位的適當時機轉制，建立國家和機構的生物倫理委員會。為進一步加強重點領域的研發(fā)，近年來我國新建了人類基因組研究中心、生物信息中心、轉基因動物基地、作物設計中心、藥物篩選基地等一批基地，通過市場機制，對生物技術要素進行整合，形成知識鏈、技術鏈、產業(yè)鏈的連接，組成研究、開發(fā)航母；抓大放小，促進關鍵產業(yè)的結構調整，孕育大的產業(yè)集團；注意引進通曉生物技術研究開發(fā)全過程的“領軍”人物，形成臨界狀態(tài)。 4 我國生命科學與生物技術在農業(yè)中的應用 4.1 重要農藝性狀基因的克隆與基因功能研究 2002年12月，我國科學家首次繪制完成水稻基因

10、組“精細圖”，“精細圖”的覆蓋率達97％，其中97％的基因精確定位在染色體上，其中覆蓋基因組94％的染色體定位序列的單堿基準確率為99．99％ ，還預測出約6萬個水稻基因，制備出全基因組基因芯片，為大規(guī)模分離抗病、高產、優(yōu)質的相關基因奠定了基礎。近5年來，我國建成了包括水稻、小麥等主要作物的遺傳資源收集和研究中心，收集鑒定和創(chuàng)造了一大批具有特殊抗性的遺傳資源，建立了主要農作物病害和逆境抗性的篩選與鑒定體系；完善了水稻、小麥、棉花等農桿菌介導的高效遺傳轉化體系和T—DNA插入突變技術體系，建立容量超過20萬份的水稻突變體庫；發(fā)現重要農藝性狀新基因或數量性狀位點(QTL)657個，分離了一系列具有

11、自主知識產權的高抗草甘膦基因、特殊抗病殺蟲基因和抗旱、耐鹽或低溫脅迫的轉錄調控因子，克隆了稻谷分蘗控制基因(MOC1)、抗白葉枯病優(yōu)異新基因Xa23、水稻抗稻瘟病基因、抗鹽相關的SKC1基因、控制矮化的基因、小麥抗白粉病基因、棉花纖維品質相關基因、抗黃萎病相關新基因等一批重要功能基因；明確了纖維細胞發(fā)育調控基因與棉花體內乙烯代謝的關系，發(fā)現棉花抗黃萎病相關基因與黃酮代謝的一個新支路，闡明了BoroⅡ 型水稻細胞質雄性不育和育性恢復的分子機理，以及對稱植物花瓣形成控制機理等[3~7]。 4.2 生物技術育種 近年來，在分子標記、轉基因、細胞工程等現代育種技術領域，相繼創(chuàng)制出一批水稻、小麥、棉

12、花、玉米、大豆、油菜、甘藍和辣椒等作物育種新材料，構建了新型抗逆、抗病蟲害或抗草甘膦轉基因水稻、油菜、玉米、小麥和棉花株系等，取得了超級稻、優(yōu)質專用小麥、高產優(yōu)質玉米、轉基因抗蟲棉、高油大豆、雙低油菜、轉基因楊樹、北京黑豬、中國荷斯坦牛、中國美利奴羊、小型蛋雞、新吉富羅非魚、中國對蝦黃海一號等一批新成果。近5年來，在高產、優(yōu)質、抗病、抗逆作物新品種選育方面，共培育并成功推廣種植水稻、小麥、玉米、大豆、棉花和油菜等作物新品種650個，創(chuàng)造了1 200多份具有優(yōu)良特性的遺傳新材料，累計推廣面積超過1.17億hm2，增產糧食600多億kg，直接經濟效益731.5億元，培育高科技種業(yè)15家，創(chuàng)造了巨大

13、的社會與經濟效益，為保障我國糧食安全、農業(yè)增效、農民增收做出了顯著貢獻[10~11]。 4.3 生物農藥 在微生物農藥研究領域，我國科學家獨立鑒定和克隆的新型Bt基因數目已超過30個，約占同期國際命名Bt基因總數的1/3。Bt菌劑WG-001是我國第一個通過安全性審定獲準商品化生產的基因工程微生物殺蟲劑，工程菌“熒光93”是我國利用生物技術對細菌進行遺傳改良的最早的實踐。經過多年堅持自主原始創(chuàng)新，已相繼開發(fā)出了200多種具有自主知識產權和中國特色的生物農藥產品，如木霉制劑、Bt、綠僵菌、白僵菌、阿維菌素、井崗霉素、中生菌素等，部分產品和技術已經通過合作等方式輸出到國際市場。近年來，運用基因

14、控制技術、分子標記技術發(fā)掘新的生物農藥制劑或產品，應用現代細胞工程和先進發(fā)酵技術提高單位產品的產量和生產效率，在棉鈴蟲病毒原藥、Harpin蛋白研究、聚半乳糖醛酸酶水劑、白僵菌可濕性粉劑、粘帚霉可濕性粉劑、除多種惡性雜草的生物除草劑等新型生物農藥技術與工藝研制上取得創(chuàng)新，生物源農藥的活性成分已達到200多種，登記注冊的產品已超過1 000個，其中生物化學農藥124種、微生物生物農藥68種、植物源生物農藥10種，總產值約65億元。 4.4 轉基因安全性評價技術研究 在轉基因植物環(huán)境安全性評價與檢測監(jiān)測技術體系方面，完成了轉基因大豆、玉米和水稻環(huán)境安全性評價的行業(yè)標準，建立了適應我國國情的轉基

15、因植物安全性評價的技術體系；評價了國外轉基因大豆、玉米和油菜對我國環(huán)境的潛在影響；系統(tǒng)監(jiān)測研究了轉基因抗蟲棉大規(guī)模商業(yè)化種植對靶標生物、非靶標生物、農田生態(tài)系統(tǒng)群落結構和生物多樣性的影響，制定了轉基因抗蟲棉環(huán)境風險的管理策略，為轉基因作物的安全性管理和轉基因抗蟲棉的持續(xù)利用提供了技術支撐；形成了獨立自主與國際領先水平進行平等對話和交流的技術能力與平臺[3,4,13]。 參考文獻： [1] 李建華.我國生命科學與生物技術的發(fā)展現狀與對策[J].中華醫(yī)學克雅管理雜志，2020，18（3）：132—133，140. [2] 陳和平，白崇軍.美國農業(yè)生物技術政策[J].全球科技經濟瞭望，2020

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