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植物生物技術概念范文第1篇

本輔修專業(yè)培養(yǎng)生物技術及其相關領域的應用型人才。

二、專業(yè)培養(yǎng)要求

本輔修專業(yè)的學生通過學習可獲得以下幾方面知識、能力和素質：

1、掌握生命科學和生物技術等方面的基本理論和基本知識，具有一定的生物工程原理的基礎知識；

2、掌握生物技術方面的基本實驗技能；

3、具有綜合運用所掌握的理論知識和技能，從事生物技術及其相關領域產品研發(fā)、生產、管理的能力；

4、了解與生物產業(yè)有關的方針、政策和法規(guī)。

5、通過嚴格的科學思維訓練，具備良好的生物技術專業(yè)素質。

三、課程設置

本輔修專業(yè)設置課程包括：生命科學導論、基礎生物化學、微生物學、發(fā)酵工程、生物技術檢測（含儀器分析）、污水處理工程、植物組織及細胞培養(yǎng)、食用菌栽培學。

四、課程簡介

1、生命科學概論：

主要介紹生命科學的基礎知識、基本理論、研究方法及成果應用，從不同側面反映生命科學與其他學科間的交融。主要內容包括：生物學基礎知識、生命科學對人類的影響、生命的物質基礎、生物大分子的結構和功能、細胞與克隆技術、遺傳與人類基因組計劃、微生物與人類的健康、神經科學、生物鐘與生物信息傳遞、生態(tài)環(huán)境與人口資源等。通過本門課程的學習，能夠使學生了解和掌握有關生命科學的基礎理論知識，拓展視野，豐富生命科學知識。

2、生物化學

使用教材：《生物化學簡明教程》（第三版），羅紀盛等修訂，高等教育出版社，1999年。

參考書目：

《普通生物化學》（第四版），鄭集，陳均輝編，高等教育出版社，2007年；

《生物化學》（第三版），王鏡巖，朱圣庚，徐長法主編，高等教育出版社，2002年；

Biochemistry:AnIntroduction(SecondEdition),T.McKee;J.R.McKee,（英文教材影印版），科學出版社，2000年；

InstantNotesinBiochemistry,B.D.Hames,N.M.Hooper&J.D.Houghton,（英文教材影印版），科學出版社，1999年。

3、微生物學及實驗：

微生物學(Microbiology)為生物學各專業(yè)本科生的必修基礎課。通過學習微生物的形態(tài)結構、生理生化、生長繁殖、遺傳變異、生態(tài)分布、傳染免疫、分類鑒定以及微生物與其他生物的相互關系及其多樣性，在工、農、醫(yī)等方面的應用，了解該學科的發(fā)展前沿、熱點和問題，使學生牢固掌握微生物學的基本理論和基礎知識，了解微生物的基本特性及其生命活動規(guī)律，為學生今后的學習及工作實踐打下寬厚的基礎。

微生物學實驗是生物學重要的基礎課之一，特別是隨著分子生物學的發(fā)展與拓寬，微生物學方法與技術顯得尤為重要。此外，醫(yī)學、農學、林學等學科，甚至地質學、太空學等也需微生物的方法與技術。因此，熟悉掌握微生物學方法與技術，對其它很多學科的發(fā)展有直接的影響。無菌操作技能和無菌概念的建立是微生物學實驗中最重要的內容。微生物學實驗主要任務是使學生掌握研究與應用微生物的主要方法與技術，包括經典的、常規(guī)的、以及現(xiàn)代的方法與技術，使學生具有適應于從事相關學科的基礎理論研究與實際生產應用的微生物學實驗技能。

使用教材：《微生物學教程》，周德慶，高等教育出版社，2000

4、生物技術檢測

使用教材：《儀器分析》（第三版），朱明華編，高等教育出版社，2000年

參考書目：

《生物物理學》，趙南明，周海夢主編，高等教育出版社，2000年；

《生化實驗方法和技術》（第二版），張龍翔，張庭芳，李令媛主編，高等教育出版社，1997年。

5、植物組織及細胞培養(yǎng)

植物組織培養(yǎng)是一項以細胞全能性為理論基礎的無性繁殖技術，以植物組織和細胞的離體操作為基礎的實驗性學科，是舉世矚目的現(xiàn)代生物技術之一。它應用無菌操作方法培養(yǎng)植物的一個離體器官、組織或細胞，加速繁殖植物個體，或獲得有用物質等。本課程主要介紹植物組織培養(yǎng)技術的基本原理、設備、方法和應用，以實用為目的，使學生在了解基本原理的基礎上，重點掌握實際操作技術。通過學習，學生將掌握植物組織培養(yǎng)的基本理論，掌握開展離體培養(yǎng)克隆植物的基本技能。

理論學習的主要內容包括：植物組織培養(yǎng)的基本技術、植物組織器官培養(yǎng)、莖尖分生組織培養(yǎng)、細胞培養(yǎng)、種質離體保存、植物組織培養(yǎng)苗的工廠化生產、藥用植物的組織培養(yǎng)與工廠化生產、果樹與蔬菜的組織培養(yǎng)技術、園林及觀賞植物的組織培養(yǎng)等。

實驗操作的主要內容包括：培養(yǎng)基的配制與滅菌；愈傷組織的誘導與分化；莖段的組織培養(yǎng)；植物細胞懸浮培養(yǎng)；葉的組織培養(yǎng)等。

6、發(fā)酵工程

本課程主要講授微生物工程原理、微生物工程下游加工工程、微生物工程生產工藝及產品舉例等部分。內容包括菌種的特征和選育，培養(yǎng)基的特性和選擇，發(fā)酵工藝的控制，雜菌的防治和產品分離提純工藝的控制等內容，為生物技術的應用奠定基礎。微生物發(fā)酵工程課是一門綜合性很強的課程，涉及到數(shù)學、化學、生物學、生物化學、微生物學、物理化學、有機化學、化工原理等多個學科，基礎理論性和實踐性均很強，同時要求基礎理論和生產時間密切結合。在課程講授過程中，將要按照微生物發(fā)酵生產的全過程闡明各個階段、各種產品生產的原理和技術，講解理論知識的同時，又重點突出生產的工藝操作和控制技術等實際問題。因此，該課程需要在理論教學的同時，配合實驗的實踐環(huán)節(jié)，也要求學生建立實際生產的概念，在實踐中鞏固本課程的教學效果，學生利用實驗、參觀、實習、社會實踐等機會，培養(yǎng)分析問題和解決問題的能力。學生通過該課程的學習將會縮短理論與生產實踐的距離，建立用理論知識分析和解決生產實際問題的概念和能力，動手能力也將有所提高。

推薦教材：賀小賢編著，《生物工藝原理》.北京：化學工業(yè)出版社.2003

曹軍衛(wèi)，馬輝文，張甲耀編著.《微生物工程》(第二版).北京：科學出版社，2007

俞俊棠主編.《生物工藝學》.上海：華東理工大學出版社，1991

7、水污染控制工程

《水污染控制工程》是生物技術輔修專業(yè)的一門重要的必修課程。本課程的主要內容包括：水的資源特性，水體污染的特性，污染指標和污染控制的基本途徑及方法，各種廢水處理工藝的基本原理，主要設備的選型和構筑物設計計算等。通過本課程的學習，使學生掌握污水處理的基本概念、基本理論、基本工藝和及有關設備的技術性能，熟悉有關設計計算、安裝調試、運行維護方面的知識，了解有關處理系統(tǒng)的管網設計、施工、維護運行方面的知識。由于本課程的實踐性和應用性很強，因此必須強調理論教學與實踐訓練并重，使學生較好地掌握應用技能并具有較強的動手操作能力，能迅速適應實際工作的要求，同時具有水污染控制工程的設計、運行、管理及科研的初步能力。

使用教材：《水污染控制工程》第二版高廷耀、顧國維主編高等教育出版社

參考書目：《水污染控制工程》修訂版張希衡編冶金工業(yè)出版社

《水處理工程》顧夏聲編清華人學出版社

《水污染治理工程》黃銘榮編武漢理工大學出版社

《水污染控制工程》胡亨魁編武漢理工大學出版社

8、食用菌栽培學

本課程是在微生物學、生物化學、遺傳學等相關學科基礎上形成的綜合性應用學科。食用菌栽培技術是現(xiàn)代生物技術的重要組成部分，是一門實踐性較強的新興實用技術課程。

食用菌是可食用的大型真菌，有利于改善人類的膳食結構、增強免疫功能、提高健康水平，是人類餐桌上的健康食品。聯(lián)合國糧農組織提出每餐合理飲食結構應是“一葷一素一菌”，其中的“菌”指的就是食用菌。因此，近十年來,國內外食用菌產業(yè)的發(fā)展相當迅速,食用菌生產、加工在我國已然形成獨立的新興產業(yè)并開始步入工業(yè)化生產階段。了解和掌握食用菌學基礎理論和基本技能，對于將來從事相關技術工作和服務社會生產具有實踐意義。

本課程重視學生的實際應用和操作能力培養(yǎng)。課程內容包括理論知識和實驗操作部分，比例大體為：1：1。理論教學包括：食用菌基礎知識、商業(yè)化栽培技術工藝和食用菌病蟲害防治和加工保鮮技術三部分內容。實驗教學重點加強操作能力和基本技能培養(yǎng)，使學生掌握食用菌制種技術、菌種分離與保藏技術，能夠進行常規(guī)的食用菌栽培工藝操作。

本課程的目的：使學生理解有關食用菌的基礎理論知識，掌握常見食用菌生長發(fā)育所需的營養(yǎng)、理化環(huán)境條件及栽培管理方法，掌握食用菌栽培過程及加工的多種基本操作技術，并且培養(yǎng)學生獨立操作、實事求是的科學態(tài)度。使學生具備在實踐應用中控制生產、服務科研和改造創(chuàng)新的專業(yè)基本能力和素質。

植物生物技術概念范文第2篇

關鍵詞：中藥生物技術；教學方法

中圖分類號：G642.4　文獻標識碼：A　文章編號：1672-979X(2011)09-0366-02

中藥是我國傳統(tǒng)醫(yī)藥的重要組成部分，在我國應用已有幾千年的歷史，是中國人民長期同疾病作斗爭的經驗總結，對中華民族的繁榮強盛做出了巨大的貢獻。中藥現(xiàn)代化是將傳統(tǒng)中醫(yī)藥的優(yōu)勢特色與現(xiàn)代化科技相結合，適應當代社會發(fā)展需要的過程。在中藥現(xiàn)代化進程中，生物技術正日益滲透到中藥現(xiàn)代研究與生產的各領域。

進入21世紀以來，生物技術逐漸成為時代的主題，也成為各國爭相發(fā)展的高新技術產業(yè)之一。隨著生物技術相關產業(yè)的迅速發(fā)展，社會對生物技術類人才的需求也日益迫切。中藥生物技術是利用現(xiàn)代生物技術的研究方法和手段，以解決中藥生產和發(fā)展中某種具體問題為目的的學科，是生物技術與中藥研究和生產密切結合的產物。由于其大量應用現(xiàn)代生物學的理論并綜合利用了如生物化學、細胞和分子生物學、基因工程、細胞工程、酶工程、發(fā)酵工程、化學工程等現(xiàn)代科學的研究方法和手段，被列入了高新技術的范疇。

遵循國家中藥現(xiàn)代化的發(fā)展戰(zhàn)略，暨南大學在中藥學專業(yè)(本科)開設了《中藥生物技術》課程，以介紹生物技術在中藥研究與開發(fā)中的應用為宗旨。《中藥生物技術》作為中藥學專業(yè)學生的專業(yè)必修課，其特點是理論性和實踐性較強。鑒于目前國內高校開設過此課程的較少，現(xiàn)將暨南大學《中藥生物技術》課程組近年的教學實踐作一報告。主要報告課程的設置目的、教學內容、教學模式等，以冀與同行專家學者討論和磋商，進一步推動該課程體系的不斷完善和發(fā)展。

1　選擇合適的教材

利用生物技術實現(xiàn)中藥現(xiàn)代化是目前研究的熱點領域之一，相關的技術以及研究報告較多。但由于本課程為新興領域和交叉學科，故相關的教學書籍較少。與《中藥生物技術》課程直接相關的教材主要有：中國醫(yī)藥科技出版社出版的《中藥生物技術》和《現(xiàn)代生物技術方法在中藥現(xiàn)代化中的應用》；以及相關書籍，如華中師范大學出版社的《發(fā)酵工程》，中國農業(yè)大學出版社的《植物組織培養(yǎng)教程(第二版)》，化學工業(yè)出版社的《天然藥物的生物轉化》，暨南大學出版社的《天然藥物化學成分生物合成概論》等?！吨兴幧锛夹g》和《現(xiàn)代生物技術方法在中藥現(xiàn)代化中的應用》兩本教材較系統(tǒng)地介紹了生物技術在中藥生產和研究中的應用，我們以此為主要參考書；其它幾本參考書在發(fā)酵工程、植物組織培養(yǎng)以及生物轉化等方面進行了深入探討，具有較大的參考價值。通過考察近年的教學效果，認為選擇上述教材和參考書是較為適宜的。

2　改革教學內容

現(xiàn)代生物技術包括發(fā)酵工程、酶工程、細胞工程、蛋白質工程和基因工程。目前在中藥研究與生產方面應用較多的包括基因工程技術、發(fā)酵技術、植物細胞工程技術、生物轉化技術和酶工程技術等。這些內容成為我們授課的重點，同時設計了相應的實驗教學內容。

3　采用多媒體課件教學

多媒體教學是一種新的輔助教學方式，在很大程度上彌補了傳統(tǒng)教學直觀性和動感性等的不足，將學生帶入一個形象、生動、具體的環(huán)境，使概念實體化；同時，采用多媒體課件增加了教學信息量，進一步完善和開發(fā)多媒體教學課件對于激發(fā)學生的學習興趣，提高教學質量有著非常重要的意義。如，在“發(fā)酵技術在中藥生產中的應用”一章中，教師先講授發(fā)酵技術在中藥生產中的應用，每種應用的具體實施，包括所用到的原理、材料、設備等。然后，讓學生觀看相關的視頻，如人工蛹蟲草的發(fā)酵生產等。這既使講授的內容形象化、客觀化，又提高了學生的學習興趣。因此，在開發(fā)數(shù)字化教學平臺的基礎上，由教師開發(fā)了許多有關中藥生物技術原理及實驗的演示課件，對幫助學生形象地理解相關的教學內容，提高教學質量起到了積極的作用。

4　采用啟發(fā)式教學法

教師在講授課程中，如一直以教師為主導，學生很易分散注意力，甚至影響學習的興趣。為了發(fā)揮學生的主體作用，充分調動學習的積極性和創(chuàng)造性，教師運用了“問答”模式的啟發(fā)式教學方法。理論聯(lián)系實際，提問與教學相關的問題以激發(fā)學生的學習積極性，培養(yǎng)其分析問題和解決問題的能力。如在講述“植物基因工程”一章前教師提出以下問題：中藥材中的活性成分含量往往都很低，如抗癌藥物紫杉醇，其含量在原植物中只有萬分之幾至十萬分之幾[2-31，其供應遠不能滿足實際需求，如何提高其產量?可先讓學生討論，然后讓學生帶著問題聽課。再如，在講述“植物微繁殖與脫毒技術”一章前提出以下問題：很多中藥材，特別是無性繁殖藥材，都易受到一種或多種以上病原菌的周身感染。有病毒會減少作物的產量和品質，目前尚無藥物可以治愈受病毒侵染的植物，如何脫毒?諸如此類的問題均與學習息息相關，可吸引學生的注意力，保持學習興趣。

5　增設實驗教學環(huán)節(jié)

《中藥生物技術》是一門實踐性較強的理論課，我們增設了相關的實驗教學環(huán)節(jié)。由于實驗教學學時有限，在實驗內容選擇上應既突出專業(yè)特色，又注重與課程內容的有機銜接。為此，我們精心設計了4項大型實驗，“煙草愈傷組織的誘導、懸浮培養(yǎng)”、“長春花細胞生物反應器生產長春堿”、“何首烏試管苗、毛狀根的繼代培養(yǎng)”以及“何首烏毛狀根生物轉化外源化合物”。實驗前教師先用多媒體課件做充分的分析，研究實驗對象，準確描述實驗原理、操作關鍵點等。通過多媒體課件的錄像讓學生得到更多的信息。錄像比語言直觀、形象，比圖形真實，所包容的信息量大；實況視頻又比動畫包含更多的信息，取得了很好教學效果，加大了教學信息密度。如在“煙草愈傷組織的誘導、懸浮培養(yǎng)”實驗中，煙草葉片消毒時間的把握，葉片愈傷面的創(chuàng)造，葉片切片的大小，葉片轉移到培養(yǎng)基中的一系列無菌操作等較難把握，易致染菌率高，愈傷率低。針對這些情況，錄制了此實驗的教學多媒體視頻課件，制作了分段視頻并保存在硬盤或光盤中，作為原始素材。

6　小結

以上幾點，是筆者從事《中藥生物技術》這門課程教學的體會和總結，并借鑒了其他長期從事中藥學專業(yè)課程教學同行的建議。教與學是互動發(fā)展的環(huán)節(jié)，只有教師長期探索新方法，才能不斷提高學生學習知識的能力和興趣，充分發(fā)揮學生學習的主動性、自覺性、探索性，才能更好的做到中藥現(xiàn)代化、國際化，才能培養(yǎng)出新一代優(yōu)秀的中藥學高級專門人才。

參考文獻

[1]余伯陽.中藥生物技術[M].北京：中國醫(yī)藥科技出版社，2005：1-11.

植物生物技術概念范文第3篇

關鍵詞低碳農業(yè)；溫室氣體；生物技術；固碳；固氮

中圖分類號F062.2文獻標識碼A文章編號 1007-5739（2011）02-0315-02

ApplicationsofBiotechnologyintheContextofLow-carbonAgriculture

QIAN Li-na 1ZHOU Zhen 2

（1 School of Life Science，Xuzhou Normal University，Xuzhou Jiangsu 221116； 2 School of Mines，China University of Mining and Technology）

AbstractAgriculture is the important source of greenhouse gas. The urgent affairs are to develop low-carbon agriculture，reduce agricultural greenhouse gas emissions and improve agricultural ecological environment.Biotechnology could be used to cultivate new varieties of crops. The crop resistance to pests and herbicides should be enhanced. And the carbon sequestration and nitrogen fixation ability should be improved.And thus it will improve the human living environment，reduce the greenhouse effect and promote the continuous extension of the agricultural industrial chain.This paper put forward low carbon agriculture on the base of the relationship between agricultural production and climate change and describe the applications of biotechnology in the low-carbon agricultural production.

Key wordslow-carbon agriculture；greenhouse gas；biotechnology；garbon sequestration；nitrogen fixation

目前，隨著經濟的快速發(fā)展，氣候變化形勢越來越嚴峻。同時，氣候變化將使農業(yè)生產的不穩(wěn)定性增加，產量波動增大，這就對農業(yè)結構調整提出新要求。發(fā)展適應氣候變化、減少溫室氣體排放的低碳農業(yè)經濟已迫在眉睫。據聯(lián)合國糧農組織估計，低碳農業(yè)系統(tǒng)可以抵消80%因農業(yè)導致的全球溫室氣體排放量[1]。然而我國的農業(yè)是一種高耗能、高污染、高排放的“三高”農業(yè)生產方式。實現(xiàn)農業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，必須促使高碳經濟向低碳經濟的轉變，通過農業(yè)科學技術來發(fā)展低碳農業(yè)，以應對未來我國農業(yè)的發(fā)展。

1農業(yè)生產與氣候變化

WMO2008年溫室氣體公報公布了各種溫室氣體增溫效應比例，CH4和N2O的影響比例達21%，這兩者主要來源于農業(yè)和農業(yè)相關的生產活動[2-3]；同時，農業(yè)是大氣碳含量增加的第二大來源。最新數(shù)據表明，農業(yè)直接和間接排放的溫室氣體對全球變暖的影響超過50%。全球氣候變暖連帶著一系列的氣候變化最終又影響農業(yè)生產的穩(wěn)定性，從而影響產量，這將對國民經濟造成一定的打擊。由此可以看出，農業(yè)生產與氣候變化極為密切。若要從根本上解決全球氣候變暖的問題，就必須減少溫室氣體的排放，發(fā)展低碳農業(yè)。

2低碳農業(yè)

2.1低碳農業(yè)內涵

低碳農業(yè)應該是低耗能、低排放、低污染的“三低”農業(yè)生產經營方式；是在農業(yè)生產、經營中排放最少的溫室氣體，同時獲得整個社會最大收益的一種經營模式；其本質是節(jié)約型、效益型、安全型農業(yè)。低碳農業(yè)以減少碳排放、增加碳匯和適應變化技術為手段，通過開發(fā)生物質能源和可再生能源，進而維護全球生態(tài)安全，改善全球氣候條件[4]。

2.2低碳農業(yè)發(fā)展策略

目前，我國低碳農業(yè)發(fā)展策略主要包括4個方面：一是加大宣傳力度，培育低碳理念，以科學發(fā)展觀指導低碳農業(yè)的發(fā)展；二是強化科學研究，加快技術創(chuàng)新，全面開發(fā)與推廣低碳農業(yè)技術；三是結合各地實際情況，探索合適模式，大力發(fā)展低碳農業(yè)產業(yè)化；四是破除制度障礙，完善保障體系，促進低碳農業(yè)可持續(xù)發(fā)展[5]。其中，技術創(chuàng)新和制度創(chuàng)新是關鍵因素。隨著高新技術的快速發(fā)展，采用生物技術促進低碳農業(yè)的發(fā)展是一有效途徑。

3生物技術在低碳農業(yè)生產中的應用

農業(yè)是國民經濟的基礎，也是生物技術應用最廣闊、最活躍、最富有挑戰(zhàn)性的領域。常規(guī)農業(yè)生產嚴重影響環(huán)境，而生物技術能用來降低農業(yè)對環(huán)境的影響，實現(xiàn)低碳農業(yè)生產。運用生物技術培育作物新品種，提高作物的抗病蟲害、除草能力，固碳和固氮能力，進而改善人類生活環(huán)境，降低溫室效應，促進農業(yè)產業(yè)鏈不斷延伸。

3.1生物技術提高作物的抗病蟲害、除草能力

降低殺蟲劑和除草劑的噴藥量，可以長期消減二氧化碳的排放量。因此，利用生物技術培育農作物新品種、增強防病蟲害能力勢在必行。由于與病蟲害防治有關的各類基因的發(fā)現(xiàn)以及植物轉基因和微生物重組技術的一系列突破，用于植物保護的基因工程產品首先得到開發(fā)，并且有11種作物，100多種轉基因抗蟲、抗病、抗除草劑植物品種已在進行商品化生產。我國轉基因棉花的應用顯著減少了農藥的使用量，降低了勞動強度；國外抗除草劑轉基因大豆的應用，實現(xiàn)了密植和免耕。2006年因殺蟲劑和除草劑用量的減少而削減的二氧化碳排放量估計為120萬t，相當于50萬輛汽車的排放量，通過免耕方法提高了土壤固碳量，二氧化碳固存量達1 360萬t，相當于減少了600萬輛汽車的排放量[6]。據ISAAA報告，1996―2006年累計減少使用殺蟲劑有效成分約30萬t，使全球農藥對環(huán)境的破壞性影響降低15.5％。

3.2生物技術提高植物固碳能力

生物固碳就是利用微生物和植物的光合作用，提高生態(tài)系統(tǒng)的碳吸收和儲存能力，將二氧化碳資源轉化為碳水化合物和氧氣，變廢為寶，從而減少二氧化碳在大氣中的濃度，減緩全球變暖的趨勢。生物固碳因其成本低廉、無副作用且可實現(xiàn)人類可持續(xù)發(fā)展等優(yōu)點越來越受到國際社會的重視[7-8]。

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我國具有先進的選種育種技術，可借助先進的轉基因生物育種技術，提高作物的生產力和固碳能力，為生物固碳提供保障。多年生草本植物中，C4植物的固碳速率比一般C3植物要高，C4植物和豆科植物的功能群組可以提高生態(tài)系統(tǒng)的固碳效率5~6倍[9]。近年來，基因工程在固碳領域取得了一系列成果，如C4植物玉米和高粱等的C4基因先后被克隆導入C3雙子葉植物矮牽牛、煙草、馬鈴薯。2007年，我國科學家成功完成轉C4光合固碳相關基因水稻的育種研究，轉基因疏導使水稻的PEPC活性提高了20倍，光合速率和和羧化效率也分別比原種提高55% 和50%，光飽和點比原種提高200 μmol/（m2?s），其產量提高14%~22%[10]。

3.3生物技術提高作物固氮能力

農業(yè)生產中氮肥的大量使用，使土壤中有效氮元素大量增加，氮素作為硝化和反硝化作用的底物，其含量增加必然導致N2O排量增加[11]。研究表明，農田土壤N2O排放量在一定施氮量范圍內隨施氮量的增加而上升[12]，生物固氮的發(fā)展可替代化肥為農作物提供氮素。

生物固氮是指某些種類的原核生物利用體內的固氮酶，將空氣中的氮氣還原為氨，為植物生長提供氮素?，F(xiàn)已從含C 的作物如玉米、高粱、甘蔗、黍的根際，分離出不同的聯(lián)合固氮菌。對它們性質的研究已經廣泛開展，主要側重從分子遺傳角度改造基因，提高固氮效率[13]。有研究表明，銨對西固氮螺菌Yu62菌固氮酶活性的抑制已基本研究清楚，構建成脫銨阻遏的工程菌株UB37，在玉米田間小區(qū)試驗中達到減少氮肥用量20%的效果[14-15]。根瘤菌對宿主有專一性，在對宿主專一性基因了解的基礎上，用基因重組等方法擴大宿主范圍，特別是擴大到非豆科植物上結瘤和固氮是始終的愿望[16]。目前，已有研究表明，中國科學院遺傳研究所把帶有固氮基因的質粒PRD1從大腸桿菌K12jc5564導入到無固氮能力的水稻根系菌4502Y中，表現(xiàn)出較強的固氮能力[17]。

同時，利用生物技術了解、掌握土壤和作物根際微生物群落的多樣性變化和活動機制，是農業(yè)生產適應氣候變化的一個重要措施。2007年，福建省農業(yè)科學院生物技術研究所利用PCR-RFLP檢測水稻根際土壤及根組織內外固氮微生物的nifH基因，證明了水稻根際土壤和水稻根組織的固氮微生物具有顯著的多樣性，也初步顯示了土壤中某些固氮微生物能定植于水稻根內或根表[11]。還有研究發(fā)現(xiàn)，C4作物比C3作物具有較高的氮肥利用率，同種作物內不同基因型間的氮肥利用率也有差異，品種的改善可使氮肥利用率提高20%~30%[18]。因此，用生物技術改良作物以及菌種的營養(yǎng)遺傳性狀，篩選出符合人們要求的產物，實現(xiàn)肥料的高效利用，在我國將有良好的發(fā)展前景。

4小結

低碳農業(yè)是現(xiàn)代農業(yè)為了應對能源危機和氣候變暖而產生的一種新的經濟形態(tài)，低碳農業(yè)不只是一個時尚的概念，而且還是人類建設低碳優(yōu)質生活的必然選擇。生物技術在低碳農業(yè)生產中的應用，不僅能改善人類生活環(huán)境，降低溫室效應，而且還能促進農業(yè)產業(yè)鏈的不斷延伸，同時還能帶動農業(yè)產業(yè)科學技術的不斷升級?？梢灶A見，生物技術在今后低碳農業(yè)生產發(fā)展中將起到一個主導的作用。

5參考文獻

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植物生物技術概念范文第4篇

【關鍵詞】環(huán)境生物技術；生物修復技術；水產養(yǎng)殖廢水

1 生物修復技術的基本概念及其原理

生物修復又稱生物改良，是指利用生物的生命代謝活動，來減少污染環(huán)境中的有毒有害物的濃度或使其無害化，從而使污染了的環(huán)境能夠部分或完全地恢復到原初狀態(tài)的過程。

生物修復根據所利用的生物，可以分為植物修復、動物修復、生態(tài)修復、微生物修復四類。根據被修復的污染環(huán)境，可以分為土壤生物修復、水體生物修復和大氣生物修復。而由于生物修復的實施方法不同，又分為原位生物修復和異位生物修復。

1.1 生物修復的基本原理

生物修復技術是通過生物的降解和轉化，將有機污染物轉化為無害的小分子化合物和二氧化碳與水。利用生物對環(huán)境污染物的吸收、代謝及降解等功能，對環(huán)境中污染物的降解起催化作用，加速去除環(huán)境中的污染物。

1.2 生物修復技術的特點

生物修復技術具有投資費用低，對環(huán)境影響小，使用效果好，使用區(qū)域范圍廣，使用面積大等特點，而且能同時處理受污染的土壤和地下水。在土壤修復中還可以去除環(huán)境中的重金屬和放射性核素。但其也存在局限性，生物不能降解進入環(huán)境中的所有污染物，并且受外部環(huán)境的影響較大。

2 生物修復技術在水產養(yǎng)殖廢水中的應用

氨氮是水產養(yǎng)殖的最主要危害，但傳統(tǒng)的加注新水、曝氣、漂白粉或臭氧氧化、使用斜發(fā)沸石進行離子交換等方法脫氮效果并不理想[2]。而活性污泥法、生物膜法和穩(wěn)定塘法等生物處理法存在或伴有污泥產生、反應啟動慢、出水水質不穩(wěn)定等問題。隨著生物技術的發(fā)展，生物修復技術在水體氨氮污染的處理上被廣泛應用。微生物修復技術在水產養(yǎng)殖中主要應用于養(yǎng)殖環(huán)境的原位修復中，主要處理底泥的有機污染和水體的富營養(yǎng)化問題。

2.1 生物在水產養(yǎng)殖環(huán)境生物修復中的作用機制

水產養(yǎng)殖生態(tài)環(huán)境中的有益微生物（凈水微生物）在池塘連續(xù)養(yǎng)殖情況下，能清除因池塘長時間養(yǎng)殖水域底部積累的大量殘余飼料、排泄物、動植物殘體以及有害氣體（氨、 硫化氫等），使之最終分解為CO2、碳酸鹽、硫酸鹽等物質，起到凈化水質的作用。并且能為環(huán)境中的單細胞藻類為主的浮游植物提供營養(yǎng)物質，促進藻類等浮游植物的繁殖。這些藻類為主的浮游植物的光合作用，又為池塘內底棲動物、水產養(yǎng)殖動物的呼吸和有機物的分解提供氧氣，從而形成一個良性的生態(tài)循環(huán)，有利于水產養(yǎng)殖動物的迅速生長。同時有益微生物的大量繁殖，在池內形成優(yōu)勢種，可抑制病原微生物的繁殖，減少養(yǎng)殖動物的疾病發(fā)生。

2.2 生物對養(yǎng)殖環(huán)境的生物修復

2.2.1 微生物對養(yǎng)殖水體氨氮污染的修復

在一般污水處理系統(tǒng)中，硝化細菌的含量很低。因此，研究開發(fā)硝化細菌的快速富集培養(yǎng)技術，提高硝化細菌的產率，對氨氮污染水體處理具有重要作用。

現(xiàn)實中，硝化過程主要由自養(yǎng)菌完成，但異養(yǎng)菌也可以參與硝化；氨氧化在有氧條件下可以進行，在厭氧條件下也可以發(fā)生。胡寶蘭、鄭平在Anammox （厭氧氨氧化Anaerobic Ammonia Oxidafion）反應器中分離了6株好氧氨氧化菌，它們不僅具有好氧氨氧化菌的典型特征，而且將其置于厭氧條件下培養(yǎng)也有厭氧氨氧化能力。Robertson和Van Neil分離的Psendomonasspp1、Alcaligenes faecalis和Thiosphaerapantotropha菌株，既表現(xiàn)為好氧反硝化，同時也具有異養(yǎng)硝化能力，因此，Robertson提出了好氧反硝化和異養(yǎng)硝化的工作模型，直接把氨轉化為最終的氣態(tài)產物。光合細菌在養(yǎng)殖水體氨氮污染生物修復中的應用非常廣泛[5]。此外，應用屬于放線菌的諾卡氏菌屬、浮游植物的大型綠藻、席藻、螺旋藻和小球藻以及大型水生植物的伊樂藻、輪葉黑藻去除養(yǎng)殖水體氨氮的研究也有不少報道。

2.2.2 水生植物對養(yǎng)殖水體氨氮污染的修復

水生植物修復是生物方法和生態(tài)方法中的通用技術。水生植物按生態(tài)類型，可分為沉水植物、飄浮植物、浮葉植物、挺水植物。利用特定技術，還可以將浮游藻類、陸生植物應用于養(yǎng)殖水體修復中。目前國內外學者對植物修復富營養(yǎng)化水體進行了諸多研究，并取得了一定的成就，篩選出了一些優(yōu)勢種。植物系統(tǒng)對養(yǎng)殖水體的凈化作用，主要是通過植物的吸收作用，根區(qū)微生物的降解作用，植物的吸附、過濾和沉淀作用，植物抑制藻類生長的作用以及作為生態(tài)系統(tǒng)的生產者來調節(jié)其他生物種類和數(shù)量的作用來完成的。其具有以下優(yōu)勢：凈化所需的能源由光合作用提供；許多植物具有美學價值，能改善景觀生態(tài)環(huán)境；植物可被收割和利用，創(chuàng)造新的價值；能固定土壤或底泥中的水分，防止污染源進一步擴散；為降解微生物提供了良好的棲息場所，有利于微生物的生存。水生植物龐大的根系為細菌提供多樣性的生境，植物可輸送氧氣至根區(qū)，有利于微生物的好氧呼吸。目前，國內外應用較多的水生植物修復技術主要有人工濕地處理技術、生態(tài)浮床技術等。

2.2.3 水生動物修復技術

國內外許多學者和研究人員作了大量的研究工作，探討水生動物對水體中有機污染物和無機污染物的吸收和利用。研究認為，在水體富營養(yǎng)化的防治過程中，除了考慮對藻類等浮游植物進行防治，對浮游動物的防治也不能忽視。防治浮游動物繁盛最有效的方法是放養(yǎng)鳙魚，而鰱魚的放養(yǎng)通常是為了消除浮游植物。鰱鳙的放養(yǎng)量以及如何搭配亦值得研究。鰱鳙混養(yǎng)時，鰱魚大量攝取浮游植物，從而抑制了以浮游植物為食的浮游動物的生長和繁殖；如果鳙魚的數(shù)量放養(yǎng)過多，鳙魚就得不到足夠的食物，生物量受到抑制，放養(yǎng)太少，不能充分利用餌料而影響其產量。合理搭配鰱鳙的放養(yǎng)數(shù)量，可充分利用天然餌料，從而減少浮游植物和浮游動物的數(shù)量，這樣既可治理水體的富營養(yǎng)化，又可提高經濟效益，是一項非常值得研究的生物修復技術。武漢東湖的圍隔試驗證明了鏈魚和鳙魚能有效控制藍藻水華，并指出當放養(yǎng)的鰱魚和鳙魚的有效生物量達到46～50 g/m2時，可有效地抑制水華的發(fā)生。

3 生物修復技術的應用前景

生物技術在環(huán)境保護中已獲得廣泛的應用，并取得了顯著成效。隨著經濟的騰飛、人口的膨脹、資源的短缺、環(huán)境狀況的惡化以及人類環(huán)保意識的增強，生物技術的環(huán)境保護功能顯得越來越重要，其明顯的經濟效益、環(huán)境效益和社會效益引起科技界和企業(yè)界的極大關注，呈現(xiàn)良好的發(fā)展趨勢。

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植物生物技術概念范文第5篇

關鍵詞：矸石山　土壤復墾　生物修復

煤矸石是我國煤礦區(qū)最主要的固體廢棄物，占據大量土地［1］。統(tǒng)計顯示，我國煤矸石山約有1，500座，占地面積超過1.33萬hm2，每年新增占地300―400　hm2?。?］。矸石山不但污染環(huán)境，而且容易誘發(fā)地質災害［3］，對居民財產與生命安全構成極大威脅。重建和恢復退化生態(tài)系統(tǒng)，是矸石山復墾的關鍵［4］。矸石山植被立地條件較差［5］，運用生物技術治理矸石山，不僅費用低，而且具有可觀的經濟，社會和生態(tài)效益。本文對生物修復技術在矸石山復墾中的應用研究動態(tài)，矸石山復墾的限制因子，矸石山生物修復的概念與機理、技術特點與分類、存在的問題與展望等進行了探討。

1.　矸石山復墾的限制因子

矸石山風化層熟化程度是復墾成功與否的關鍵。其限制因子包括風化層厚度，表層風化物的水分狀況、養(yǎng)分狀況、鹽分、　pH、溫度、重金屬含量等［6］。風化層厚度是影響表層矸石風化物質地、孔隙、水分等的決定性因素。風化層薄、孔隙多、持水性差，水分往往是矸石山植物生長的主要限制因子。風化層養(yǎng)分缺乏，N、P、K和有機質含量極低是復墾失敗的重要原因。風化層往往呈堿性，局部呈酸性，不利于植物的生存。風化層含鹽量極高，在局部半干旱地區(qū)水溶性總鹽量達到1.2g/kg以上，極大限制了植物的生存。矸石山溫度極高，夏日局部可達50度以上，灼傷植物根系，導致植物死亡。土壤重金屬含量較高，使很多植物無法存活。另外，風化層土壤動物和微生物極少，無法完成土壤熟化的自然演替過程。

2.　矸石山生物修復的概念與機理

概念：利用矸石山土壤中原有的或引入的功能生物體，包括植物、動物和微生物，單獨地或聯(lián)合地吸收、降解或轉化土壤中的污染物，使污染物的濃度降低到可接受的水平或將污染物轉化成無害物質，并恢復土壤功能的過程或技術。

機理：利用植物、動物和微生物等修復技術轉移、吸收、降解或轉化矸石山場地中的污染物，或阻斷污染物對受體的暴露途徑，使污染物穩(wěn)定化、低毒化或無害化，使污染物對暴露人群的健康風險控制在可接受水平，從而恢復污染矸石山土壤使用功能，保證開發(fā)利用的安全性。

3.　矸石生物修復技術特點與分類

特點：矸石山生物修復可現(xiàn)場進行，減少了人體直接接觸污染物的機會；常以原位方式進行，對污染位點的干擾或破壞達到最?。豢捎谰眯缘叵廴疚?，無二次污染隱患；降解過程迅速，費用低，只是傳統(tǒng)物理、化學修復費用的30％―50％；可與其他處理技術結合使用，處理復合污染。

分類：按照處理地點可分為原位生物修復和異位生物修復。按照應用生物種類分為植物、動物和微生物修復。植物修復技術應用較為廣泛，包括植物提取，植物揮發(fā)，植物過濾和植物鈍化。根據污染物種類，分為有機污染、重金屬污染和放射性污染修復技術。

4.　生物修復技術在矸石山復墾中的應用研究動態(tài)

趙廣東等［7］發(fā)現(xiàn)植物措施配合生物肥料，菌劑和保水劑能明顯提高煤矸石山肥力。魏忠義等［8］發(fā)現(xiàn)林灌種植改善了矸石山保水特性和表層風化物的酸度，提高了表層風化深度和風化物顆粒組成。王麗艷等［9］證實種植植被可使矸石山土壤容重，土壤持水量和孔隙度明顯改善。胡振琪［10］認為采取適當?shù)呐渫梁团浞始夹g可以極大提高矸石山綠化植物成活率。馮鳳玲等［11］研究發(fā)現(xiàn)蚯蚓能提高植物生物量和土壤重金屬生物有效性。李建華［12］研究表明雙接種VA菌根真菌和根瘤菌能顯著提高三葉草的根瘤數(shù)量、鮮重和固氮酶的活性。

Robert　R.　D.等［13］研究認為至少積累750kg/hm2的包括煤矸石在內的煤礦廢棄物，才能保證在上面正常生長的植物不依賴外部氮源供給。Heribert［14］研究發(fā)現(xiàn)土壤熟化的關鍵是快速改善和增加土壤的生物活性。Peter　S.［15］研究表明向紫砂頁巖土壤中添加氮磷鉀肥料和秸稈還田，可以極大增加土壤肥力，提高土壤的熟化速度。

5.　問題與展望

問題：單獨使用生物方法，效率較低，交叉學科技術引入較少；能修復多種污染物或適合多種污染環(huán)境的土壤改良材料或生物研究不足；植物根系與根際礦物質及其他污染物的作用機制不明確；異域引入復墾先鋒植物，可能對當?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境帶來災難；經濟效益不明顯，社會資金傾斜度不高。

展望：增強學科交叉技術發(fā)展與運用；加強微生物、植物、動物聯(lián)合修復技術在矸石山生態(tài)復墾中的應用研究；加快矸石山土壤改良生理生化及分子生物學機制研究；加快目標植物篩選和相關數(shù)據庫的建立；發(fā)展適合大規(guī)模應用的低成本的矸石山生物修復技術；加強矸石山生態(tài)復墾環(huán)境安全性評價研究。

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