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

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1、生物學(xué) 研究生命的科學(xué) 生命科學(xué)研究進(jìn)展 我國生命科學(xué)與生物技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用 摘要：對(duì)國內(nèi)外有關(guān)生命科學(xué)與生物技術(shù)在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用進(jìn)行了綜述，指出生命科學(xué)與生物技術(shù)對(duì)農(nóng)業(yè)發(fā)展起到了很大的促進(jìn)作用，從基因組學(xué)所帶來的深刻的科學(xué)革命、技術(shù)革命、研究方法革命、組織方式革命、產(chǎn)業(yè)革命和深遠(yuǎn)的社會(huì)革命等方面，闡述了農(nóng)業(yè)生物技術(shù)為構(gòu)筑國家未來核心競(jìng)爭(zhēng)力將帶來重大發(fā)展機(jī)遇。 關(guān)鍵詞：生命科學(xué)，生物技術(shù)，基因，農(nóng)業(yè)生態(tài)，糧食生產(chǎn) 21世紀(jì)將是生命科學(xué)的世紀(jì)，生命科學(xué)和生物技術(shù)將會(huì)極大地應(yīng)用于國家的農(nóng)業(yè)、工業(yè)和安全。全球范圍內(nèi)，生命科學(xué)與生物技術(shù)的研究進(jìn)展迅速，新成果、新技術(shù)不斷涌出，其在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中

2、的應(yīng)用也不斷出現(xiàn)新的突破。 我國是一個(gè)生物資源大國，擁有全球10%的生物遺傳資源。豐富的動(dòng)植物和微生物資源(約26萬種)和56個(gè)民族為發(fā)展生命科學(xué)與生物技術(shù)提供了充足的材料。近20年來，生命科學(xué)與生物技術(shù)的飛速發(fā)展為世界各國醫(yī)療業(yè)、制藥業(yè)、農(nóng)業(yè)、環(huán)保等行業(yè)開辟了廣闊的發(fā)展前景。作為“對(duì)全社會(huì)最為重要并可能改變未來工業(yè)和經(jīng)濟(jì)格局的技術(shù)”，生命科學(xué)與生物技術(shù)日益受到世界各國的普遍關(guān)注。中國作為一個(gè)擁有近13億人口的大國，在人口與健康領(lǐng)域及農(nóng)業(yè)領(lǐng)域面臨著巨大的挑戰(zhàn)，發(fā)展生命科學(xué)與生物技術(shù)對(duì)實(shí)現(xiàn)我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)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(xué)和生物技術(shù)領(lǐng)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(xué)發(fā)展?fàn)顩r 大的生物技術(shù)的范圍，包括基因核蛋白工程、細(xì)胞工程、組織工程，動(dòng)物克隆等諸多方面，涉及的領(lǐng)域包括醫(yī)學(xué)、藥物、海洋等各個(gè)方面的，例如像個(gè)體化疾病診斷、治療和預(yù)防等等。我國生命科學(xué)基礎(chǔ)性研究的優(yōu)先發(fā)展領(lǐng)域包括基因組和功能基因組學(xué)、重大疾病相關(guān)基因的識(shí)別、分子生物學(xué)與生物化學(xué)、細(xì)胞和發(fā)育生物學(xué)、神經(jīng)生物學(xué)、動(dòng)植物區(qū)系的系統(tǒng)演化與協(xié)同進(jìn)化、生物信息學(xué)等[1]。 　　基因組研究：在基因組這一前沿領(lǐng)域，我國科學(xué)家承擔(dān)了人類基因組1%的測(cè)序任務(wù)，是繼美、英、法、日、德后成為正式參加國際人類基因組合作項(xiàng)目的第6個(gè)國家，也是惟一加入該計(jì)劃的發(fā)展中國家；克隆了功能新基因的全長(zhǎng)

4、cDNA多條，已申請(qǐng)一批國內(nèi)外專利；證明了東亞人群的基因組與其他現(xiàn)代人群一樣起源于非洲等。最近，中國科學(xué)院在水稻基因組研究中取得重大進(jìn)展，已經(jīng)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(cè)定的國際合作中率先完成了第四號(hào)染色體的工作。我國在微生物基因組測(cè)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(gè)微生物的全基因組測(cè)序。 　　疾病相關(guān)基因研究：我國科學(xué)家充分發(fā)揮人類遺傳資源優(yōu)勢(shì)，近年來取得了疾病致病基因定位、克隆的一系列進(jìn)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(lǐng)域：在諸如生物化學(xué)和分子生物學(xué)、神經(jīng)生物學(xué)、進(jìn)化生物學(xué)等方面，近年來我國生命科學(xué)界也取得了不少國際一流成果。例如，發(fā)現(xiàn)了與精子成熟和保護(hù)有關(guān)的抗菌肽基因、揭示了果蠅有與高等動(dòng)物類似的認(rèn)知行為，首次觀察到植物防止自交的一種新的繁育機(jī)制等。在系統(tǒng)發(fā)育和動(dòng)植物區(qū)系演化方面，完成了255卷的《植物志》、《動(dòng)物志》、《中國隱花植物志》，這些工作均得到國際同行的高度評(píng)價(jià)。 2 我國生物技術(shù)領(lǐng)域的主要進(jìn)展 我國生物技術(shù)研究與開發(fā)重點(diǎn)領(lǐng)域：高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)農(nóng)作物的遺傳育種、轉(zhuǎn)基因技術(shù)和動(dòng)物克隆、生物反應(yīng)器、基因和蛋白質(zhì)工程疫苗及藥物、基因治療等。 　　農(nóng)業(yè)生物技術(shù)：我國在超級(jí)雜

6、交稻研究與組合應(yīng)用上處于世界領(lǐng)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(shí)現(xiàn)了雜種優(yōu)勢(shì)與理想株型的結(jié)合。育成的超級(jí)雜交稻組合比現(xiàn)在生產(chǎn)上應(yīng)用的雜交稻組合增產(chǎn)15％—25％。在植物基因工程研究開發(fā)方面，我國已經(jīng)有轉(zhuǎn)基因耐貯藏番茄、轉(zhuǎn)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(zhuǎn)基因植物通過了國家商品化生產(chǎn)許可，并有20余種轉(zhuǎn)基因植物進(jìn)入環(huán)境釋放階段。在動(dòng)物生物技術(shù)研究與開發(fā)方面也取得了可喜的成績(jī)：轉(zhuǎn)基因魚研究達(dá)到了國際領(lǐng)先水平；獲得了生產(chǎn)人藥用蛋白的轉(zhuǎn)基因動(dòng)物；獲得了山羊、牛等一大批克隆動(dòng)物，其生產(chǎn)水平已達(dá)到國際先進(jìn)。此外，部分畜禽基因工程疫苗已經(jīng)達(dá)到了商業(yè)化

7、生產(chǎn)的階段。 　　醫(yī)藥生物技術(shù)：經(jīng)多年努力，基因工程藥物產(chǎn)業(yè)初具規(guī)模，批準(zhǔn)上市的產(chǎn)品有18種，進(jìn)入一、二期臨床的有21種，處于臨床前開發(fā)的有35種。產(chǎn)品市場(chǎng)占有率不斷提高，例如α1b干擾素國內(nèi)市場(chǎng)占有率已達(dá)60%。治療性乙型肝炎疫苗初露端倪，人工血液的核心技術(shù)已實(shí)現(xiàn)重大轉(zhuǎn)讓。通過產(chǎn)學(xué)嚴(yán)的結(jié)合，我國基因工程制藥業(yè)具備一定生產(chǎn)能力的企業(yè)已有60多家。生物技術(shù)藥物由仿制逐步向創(chuàng)新轉(zhuǎn)變，在世界前10種銷量最大的品種中，我國能生產(chǎn)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(jìn)展；基因治療的關(guān)鍵技術(shù)實(shí)現(xiàn)突破，惡性腫瘤、B型血友病等5種治療方案進(jìn)入臨床試驗(yàn)。中國的生物技術(shù)產(chǎn)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(xué)與生物技術(shù)存在的問題及對(duì)策 我國生物技術(shù)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(chǔ)設(shè)施不足；部門研究計(jì)劃之間的協(xié)調(diào)不夠，投入渠道多而協(xié)調(diào)機(jī)制少，導(dǎo)致計(jì)劃重復(fù)而效率不高；科技研究與產(chǎn)業(yè)的結(jié)合不緊，企業(yè)研究力量相對(duì)薄弱，研究機(jī)構(gòu)與企業(yè)之間缺乏有效的合作機(jī)制；同時(shí)，法制建設(shè)跟不上科技的發(fā)展。 　　針對(duì)這些問題，政府有關(guān)部門和有關(guān)研究發(fā)展計(jì)劃提出了一些新思路，如實(shí)施人才、專利、標(biāo)準(zhǔn)“三大戰(zhàn)略”，發(fā)揮國家級(jí)高新技術(shù)園區(qū)和高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化基地的骨干作用，建立不同研究計(jì)劃之間的協(xié)調(diào)機(jī)構(gòu)并逐漸簡(jiǎn)化和集中資助

9、渠道，加強(qiáng)國立科研機(jī)構(gòu)與地方、企業(yè)的聯(lián)合，鼓勵(lì)科研機(jī)構(gòu)的項(xiàng)目組或單位的適當(dāng)時(shí)機(jī)轉(zhuǎn)制，建立國家和機(jī)構(gòu)的生物倫理委員會(huì)。為進(jìn)一步加強(qiáng)重點(diǎn)領(lǐng)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(zhuǎn)基因動(dòng)物基地、作物設(shè)計(jì)中心、藥物篩選基地等一批基地，通過市場(chǎng)機(jī)制，對(duì)生物技術(shù)要素進(jìn)行整合，形成知識(shí)鏈、技術(shù)鏈、產(chǎn)業(yè)鏈的連接，組成研究、開發(fā)航母；抓大放小，促進(jìn)關(guān)鍵產(chǎn)業(yè)的結(jié)構(gòu)調(diào)整，孕育大的產(chǎn)業(yè)集團(tuán)；注意引進(jìn)通曉生物技術(shù)研究開發(fā)全過程的“領(lǐng)軍”人物，形成臨界狀態(tài)。 4 我國生命科學(xué)與生物技術(shù)在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用 4.1 重要農(nóng)藝性狀基因的克隆與基因功能研究 2002年12月，我國科學(xué)家首次繪制完成水稻基因

10、組“精細(xì)圖”，“精細(xì)圖”的覆蓋率達(dá)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(zhǔn)確率為99．99％ ，還預(yù)測(cè)出約6萬個(gè)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(chǎn)、優(yōu)質(zhì)的相關(guān)基因奠定了基礎(chǔ)。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(nóng)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(nóng)桿菌介導(dǎo)的高效遺傳轉(zhuǎn)化體系和T—DNA插入突變技術(shù)體系，建立容量超過20萬份的水稻突變體庫；發(fā)現(xiàn)重要農(nóng)藝性狀新基因或數(shù)量性狀位點(diǎn)(QTL)657個(gè)，分離了一系列具有

11、自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)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(zhuǎn)錄調(diào)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(guān)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(zhì)相關(guān)基因、抗黃萎病相關(guān)新基因等一批重要功能基因；明確了纖維細(xì)胞發(fā)育調(diào)控基因與棉花體內(nèi)乙烯代謝的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)棉花抗黃萎病相關(guān)基因與黃酮代謝的一個(gè)新支路，闡明了BoroⅡ 型水稻細(xì)胞質(zhì)雄性不育和育性恢復(fù)的分子機(jī)理，以及對(duì)稱植物花瓣形成控制機(jī)理等[3~7]。 4.2 生物技術(shù)育種 近年來，在分子標(biāo)記、轉(zhuǎn)基因、細(xì)胞工程等現(xiàn)代育種技術(shù)領(lǐng)域，相繼創(chuàng)制出一批水稻、小麥、棉

12、花、玉米、大豆、油菜、甘藍(lán)和辣椒等作物育種新材料，構(gòu)建了新型抗逆、抗病蟲害或抗草甘膦轉(zhuǎn)基因水稻、油菜、玉米、小麥和棉花株系等，取得了超級(jí)稻、優(yōu)質(zhì)專用小麥、高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)玉米、轉(zhuǎn)基因抗蟲棉、高油大豆、雙低油菜、轉(zhuǎn)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(duì)蝦黃海一號(hào)等一批新成果。近5年來，在高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、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(gè)，創(chuàng)造了1 200多份具有優(yōu)良特性的遺傳新材料，累計(jì)推廣面積超過1.17億hm2，增產(chǎn)糧食600多億kg，直接經(jīng)濟(jì)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(huì)與經(jīng)濟(jì)效益，為保障我國糧食安全、農(nóng)業(yè)增效、農(nóng)民增收做出了顯著貢獻(xiàn)[10~11]。 4.3 生物農(nóng)藥 在微生物農(nóng)藥研究領(lǐng)域，我國科學(xué)家獨(dú)立鑒定和克隆的新型Bt基因數(shù)目已超過30個(gè)，約占同期國際命名Bt基因總數(shù)的1/3。Bt菌劑WG-001是我國第一個(gè)通過安全性審定獲準(zhǔn)商品化生產(chǎn)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(shù)對(duì)細(xì)菌進(jìn)行遺傳改良的最早的實(shí)踐。經(jīng)過多年堅(jiān)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(shí)產(chǎn)權(quán)和中國特色的生物農(nóng)藥產(chǎn)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(chǎn)品和技術(shù)已經(jīng)通過合作等方式輸出到國際市場(chǎng)。近年來，運(yùn)用基因

14、控制技術(shù)、分子標(biāo)記技術(shù)發(fā)掘新的生物農(nóng)藥制劑或產(chǎn)品，應(yīng)用現(xiàn)代細(xì)胞工程和先進(jìn)發(fā)酵技術(shù)提高單位產(chǎn)品的產(chǎn)量和生產(chǎn)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(nóng)藥技術(shù)與工藝研制上取得創(chuàng)新，生物源農(nóng)藥的活性成分已達(dá)到200多種，登記注冊(cè)的產(chǎn)品已超過1 000個(gè)，其中生物化學(xué)農(nóng)藥124種、微生物生物農(nóng)藥68種、植物源生物農(nóng)藥10種，總產(chǎn)值約65億元。 4.4 轉(zhuǎn)基因安全性評(píng)價(jià)技術(shù)研究 在轉(zhuǎn)基因植物環(huán)境安全性評(píng)價(jià)與檢測(cè)監(jiān)測(cè)技術(shù)體系方面，完成了轉(zhuǎn)基因大豆、玉米和水稻環(huán)境安全性評(píng)價(jià)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，建立了適應(yīng)我國國情的轉(zhuǎn)基

15、因植物安全性評(píng)價(jià)的技術(shù)體系；評(píng)價(jià)了國外轉(zhuǎn)基因大豆、玉米和油菜對(duì)我國環(huán)境的潛在影響；系統(tǒng)監(jiān)測(cè)研究了轉(zhuǎn)基因抗蟲棉大規(guī)模商業(yè)化種植對(duì)靶標(biāo)生物、非靶標(biāo)生物、農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)群落結(jié)構(gòu)和生物多樣性的影響，制定了轉(zhuǎn)基因抗蟲棉環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)的管理策略，為轉(zhuǎn)基因作物的安全性管理和轉(zhuǎn)基因抗蟲棉的持續(xù)利用提供了技術(shù)支撐；形成了獨(dú)立自主與國際領(lǐng)先水平進(jìn)行平等對(duì)話和交流的技術(shù)能力與平臺(tái)[3,4,13]。 參考文獻(xiàn)： [1] 李建華.我國生命科學(xué)與生物技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀與對(duì)策[J].中華醫(yī)學(xué)克雅管理雜志，2020，18（3）：132—133，140. [2] 陳和平，白崇軍.美國農(nóng)業(yè)生物技術(shù)政策[J].全球科技經(jīng)濟(jì)瞭望，2020

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