时间：2022-05-24 09:23:15
导语：在植物生物技术论文的撰写旅程中，学习并吸收他人佳作的精髓是一条宝贵的路径，好期刊汇集了一篇优秀范文，愿这些内容能够启发您的创作灵感，引领您探索更多的创作可能。
1生物技术在防治中的应用
在研究生物技术的工作中，其中有项工程叫作基因工程，它的应用也十分重要，在防治植物病虫害的过程中应用基因工程主要包括CP基因、RP基因和Sat-RNA等。植物在生长中对病害不是完全主动免疫的，而是需要适当的媒介进行诱导，那么这个起诱导作用的媒介就是CP基因，它能够有效的增强植物对病虫害的抵御能力。CP基因的应用能够有效的减少植物在生长过程中可能会出现的病害，它能增强植物在生长中对病害的免疫功能。RP基因是可以对病毒进行复制的复制酶基因，病害为了能够对植物产生影响，需要不断的组合，而复制酶则是利用编码对病毒进行一个新的组合，统称为“聚合酶”。它能够快速的融合病毒的DNA，并且能够补全植物在生长中所缺失的复制酶基因，因此，病毒复制能出来就会受到影响，使病毒能够不影响到植物的生长。Sat-RNA是一种低分子，它需要在植物生长中产生了病毒才能实现复制，植物生长中没产生病毒使其不能实现复制，它在复制的过程中会影响病毒之间的复制，从而降低病毒成长率。Sat-RNA在防治植物病虫害的过程中具有一定的积极作用，研究中应当给予重视。
2生物技术在防治虫害中的应用分析
生物需要维持正常的新陈代谢就需要含有一定的基因，而蛋白酶抑制剂则是大多数生物体会含有的一种基因，它能够有效的抵御外界各种蛋白水解酶，因此，蛋白酶抑制剂能有较好的能力防治生物体内造成的破坏。近几年来，国家科学技术不断提高，生物技术也随之快速发展，使得更多的学者和研究人员对蛋白酶抑制剂研究越来越广，尤其是在抵御病虫害这方面做得更加的突出。在生物的正常情况下，蛋白酶抑制剂能够有效的破坏病虫体内的氨基酸，从而使得病虫因缺少氨基酸而无法进行正常的生长和生活，直至病虫死亡。这种杀死病虫害的方式已经得到广泛的使用。它能够有效保障农作物的生长，提高农作物抵御病害的能力。
3生物技术在防治草害中的应用分析
植物自身抵抗除草剂的能力很低下，但是生物技术能够将对除草剂具有良好抗性的基因转移到植物中，这样使植物能够更好的生长。这些对除草剂有良好抗性的基因中包括上面所介绍的酶基因，能够有效的分解除草剂，通过这些基因之间的作用来达到抗草害的作用。生物技术的应用能够有效的杀死草害，使得植物能够健康成长。如今，科学技术的不断进步，也使得人们对环保的意识也不断增加，因此，在生物技术的研究中应当更注重对环境的保护，不能一味的研究而忽略环保。
4依靠生物技术培养出抗病、抗虫的新品种
农作物在生长的过程中会出现许多的病状，比如：病害和虫害等，最主要的就是病害和虫害，这2个是导致农作物产量下降的主要因素。近几年来，使用生物技术来培育抗病、抗虫的植物是一个新的趋势，它是按照有关病虫害的要求，将能够防治病虫害的基因，经过生物技术来进行移植，移植到植物中，使得植物能有健康的成长，并且在生长的过程中不断的繁殖出新的抗体，能够有效的防治病虫害的破坏，使产量上升，带来经济效益和社会效益。
5总结
科学的快速发展也使得对植物病虫害的防治得到了提升，生物技术的发展能够有效的提升学者和研究人员在植物与病菌之间更深一步的研究，更加全面化的了解不同种类的植物对于不同细菌分子的抗性，从而研究出更好的基因，通过不断地改良和研究来提升生物技术的成长。这也将更加利于提升植物在生长过程中对病虫害的防治，使得植物健康的生长。本文探讨了基因在防治过程中对植物所产生的作用，同时也对现代生物技术防治病虫害的有效性进行了研究，期待生物技术能有更加发展全面，提升防治病虫害的防治技术。
作者：窦宝峰 单位：衡水市桃城区农牧局
一、园艺植物生物技术开放式实验教学模式
1.实验内容开放园艺植物生物技术实验教学本着丰富实验教学内容、革新实验教学方式的核心原则，以培养学生创新能力为最基本的目标，提出以下园艺植物生物技术开放式实验教学模式。实验性质由验证性实验过度为综合性、设计性实验。传统教学中验证性实验占总实验学时的80%以上，采用开放性实验教学，验证性实验压缩到20%以内，增加了综合性、设计性实验内容。
2.实验场地开放实验场地是制约学生开展创新性实验的主要原因。以国家级植物生产类实验教学中心为平台，采用开放式实验室运行机制，结合学科点开放实验室，为学生自主选择和设计实验提供了良好的条件。实验室配2～3名研究生协助管理，仪器设备采用预约登记制度，使用前须经专人培训合格后才能使用。实验耗材按实验计划，由实验室统一提供。
3.实验时间开放以3～4人为一个实验小组，以小组为单位安排实验时间，实验室一次可以同时安排6个小组开展实验。实验时间由以前固定时间，改为课程理论授课3周开始至学期末前1周结束。学生可以根据自己的课程安排，合理选择实验时间。实验室时间采用预约制，由实验室管理人员统一安排。上班时间由实验室管理人员负责实验室，节假日和晚上由研究生协助管理实验室，为学生开展开放实验提供充足的时间。
二、开放式实验教学取得的效果
1.实验教学方式开放，激发学生兴趣在大多数同学印象中园艺植物生物技术实验教学以实验方法、手段、技术为主要内容，这些内容过于抽象，通过授课形式讲授或单独的验证性实验，学生理解效果很差，很难达到掌握实验内容的目的。任何研究都是从好奇和怀疑开始的，通过典型的生物技术实例，如柑橘细胞融合获得原生质体杂种、植物遗传转化获得转基因植株，人类基因组测序及园艺植物基因组测序的不断完成，生物信息学预测基因的功能分析等，这些实例在网络上的介绍与视频非常多，通过网站浏览和视频观看，让同学们真正了解生物技术的神秘与贴近生活的两个方面，将抽象的概念转化为切实可行的操作行动。
2.实验时间及空间开放，提高动手能力实验室的开放，即仪器设备和时间概念上的开放，在一定程度上可以解决实验人数多、实验室及仪器设备严重不足的问题。例如，生物分子实验室的定量PCR仪、PCR仪、离心机、核酸仪、电泳仪、紫外投射仪等，实验时间一旦开放，学生可以用充裕的时间来把实验独立完成，不会被课程所限制。通过开放实验室，本科生可以在课余时间多次进入实验室。同时，研究生可以一对一或一对三的带领本科生进行实验，开展相关的扩展实验内容，开阔视野，提高动手能力，还可以更好地参与教师的科研项目，增加教师和学生的交流机会。
3.实验内容开放，自主设计试验在教学内容上打破原有的实验课程结构体系，优化实验内容组合与创新，注重设计性、综合性实验，充分利用网络资源、视频资源及生物公司的广告资源，提高学生的技术应用能力和创新能力的培养，促进学生在学习能力、创新能力和社交能力等综合能力的培养。根据专业培养目标和实验条件，突出实用性，根据学校实验条件提出以下实验内容进行选择与优化。通过开放实验教学内容，学生打破传统的拟定学时的验证实验内容，充分利用学生的自主性进行大量的设计性、综合性实验教学。学生在学校提供的实验条件的前提下，自选实验内容，自定实验步骤，自选仪器设备，自己处理和分析实验结果、实验数据，给学生提供了创新思维的自由空间。这将有利于激发学生的自觉性和主动性，有利于培养学生的创新能力。自觉接受现代教育技术新的成果，把信息技术与学科有机的融合在一起，为学生创设良好的学习情景，突出双向性、参与性、互动性。在实验操作环节，鼓励学生独立完成操作，独立分析结果，发现问题。
4.实验结果灵活，革新考核与评价体系通过综合性、设计性实验，学生将与老师的课堂交流转变为通过面对面、QQ、微信等其他平台，对实验进展随时进行分析、讨论及总结，并且学生通过查阅相应的资料，最后得出科学合理的实验结果。开放式综合性、设计性实验，实验结果的不确定性也避免了同学之间相互抄袭、模仿。因此，既增加了学生动手操作的机会，又有利于学生系统的掌握园艺植物生物技术的实验方法和技能及分析与解决问题的能力。开放式实验教学除在以上方面进行开放外，同时也革新了实验教学的考核与评价体系，与以往实验成绩包括实验课堂成绩与实验报告成绩之外，在实验教学方面补充了实验设计、实验准备工作、结果分析与讨论的考核内容，形成了实验方案撰写(20%)+实验前的准备(20%)+实验过程(30%)+实验结果分析(30%)的实验教学考核体系，评价方式分为优、良好、中等、合格，不及格五种不同的方式。
5.园艺植物生物技术开放式实验教学展望通过开放式实验教学能够很好的避免学生被动实验的客观现象，充分激发学生积极的动手能力，并通过实验结果分析和与老师的面对面沟通改变以往实验教学中动手不动脑的现象，更能诱导学生正确、客观的认识生物技术，并且培养其探索生物技术领域新趋势的科研兴趣。因此，开放式实验教学非常适合于本科生园艺植物生物技术的实践教学，对人才培养来说至关重要。
作者：毛娟陈佰鸿杨宏羽李作进单位：甘肃农业大学园艺学院
1生物技术在防治中的应用
在研究生物技术的工作中，其中有项工程叫作基因工程，它的应用也十分重要，在防治植物病虫害的过程中应用基因工程主要包括CP基因、RP基因和Sat-RNA等。植物在生长中对病害不是完全主动免疫的，而是需要适当的媒介进行诱导，那么这个起诱导作用的媒介就是CP基因，它能够有效的增强植物对病虫害的抵御能力。CP基因的应用能够有效的减少植物在生长过程中可能会出现的病害，它能增强植物在生长中对病害的免疫功能。RP基因是可以对病毒进行复制的复制酶基因，病害为了能够对植物产生影响，需要不断的组合，而复制酶则是利用编码对病毒进行一个新的组合，统称为“聚合酶”。它能够快速的融合病毒的DNA，并且能够补全植物在生长中所缺失的复制酶基因，因此，病毒复制能出来就会受到影响，使病毒能够不影响到植物的生长。Sat-RNA是一种低分子，它需要在植物生长中产生了病毒才能实现复制，植物生长中没产生病毒使其不能实现复制，它在复制的过程中会影响病毒之间的复制，从而降低病毒成长率。Sat-RNA在防治植物病虫害的过程中具有一定的积极作用，研究中应当给予重视。
2生物技术在防治虫害中的应用分析
生物需要维持正常的新陈代谢就需要含有一定的基因，而蛋白酶抑制剂则是大多数生物体会含有的一种基因，它能够有效的抵御外界各种蛋白水解酶，因此，蛋白酶抑制剂能有较好的能力防治生物体内造成的破坏。近几年来，国家科学技术不断提高，生物技术也随之快速发展，使得更多的学者和研究人员对蛋白酶抑制剂研究越来越广，尤其是在抵御病虫害这方面做得更加的突出。在生物的正常情况下，蛋白酶抑制剂能够有效的破坏病虫体内的氨基酸，从而使得病虫因缺少氨基酸而无法进行正常的生长和生活，直至病虫死亡。这种杀死病虫害的方式已经得到广泛的使用。它能够有效保障农作物的生长，提高农作物抵御病害的能力。
3生物技术在防治草害中的应用分析
植物自身抵抗除草剂的能力很低下，但是生物技术能够将对除草剂具有良好抗性的基因转移到植物中，这样使植物能够更好的生长。这些对除草剂有良好抗性的基因中包括上面所介绍的酶基因，能够有效的分解除草剂，通过这些基因之间的作用来达到抗草害的作用。生物技术的应用能够有效的杀死草害，使得植物能够健康成长。如今，科学技术的不断进步，也使得人们对环保的意识也不断增加，因此，在生物技术的研究中应当更注重对环境的保护，不能一味的研究而忽略环保。
4依靠生物技术培养出抗病、抗虫的新品种
农作物在生长的过程中会出现许多的病状，比如：病害和虫害等，最主要的就是病害和虫害，这2个是导致农作物产量下降的主要因素。近几年来，使用生物技术来培育抗病、抗虫的植物是一个新的趋势，它是按照有关病虫害的要求，将能够防治病虫害的基因，经过生物技术来进行移植，移植到植物中，使得植物能有健康的成长，并且在生长的过程中不断的繁殖出新的抗体，能够有效的防治病虫害的破坏，使产量上升，带来经济效益和社会效益。
5总结
科学的快速发展也使得对植物病虫害的防治得到了提升，生物技术的发展能够有效的提升学者和研究人员在植物与病菌之间更深一步的研究，更加全面化的了解不同种类的植物对于不同细菌分子的抗性，从而研究出更好的基因，通过不断地改良和研究来提升生物技术的成长。这也将更加利于提升植物在生长过程中对病虫害的防治，使得植物健康的生长。本文探讨了基因在防治过程中对植物所产生的作用，同时也对现代生物技术防治病虫害的有效性进行了研究，期待生物技术能有更加发展全面，提升防治病虫害的防治技术。
作者：窦宝峰 单位：衡水市桃城区农牧局
1《园艺植物生物技术》实践教学中存在的主要问题
1999年，高校开始招收第一届园艺（教育）专业学生，并开设《植物组织培养》课程。随着植物生物技术的迅速发展，植物组织培养的内容已经不能满足现代园艺发展的需要。进入21世纪以来，分子生物技术向传统园艺育种领域的渗透加快，这就使得教育界不断改革原有教学内容，以适应变化了的形势和现实[4]。因此，在新的人才培养方案中，将《植物组织培养》修订为《园艺植物生物技术》。但是因为实验条件和师资队伍等原因，《园艺植物生物技术》实践教学过程中仍存在一些问题：一是实践教学内容老套，仍然以之前的组织培养相关内容为主，未涉及基因工程方面的实践环节；二是教学方法和手段单一，主要以传统的验证实验为主，即老师先讲实验原理、步骤，学生按步骤机械地完成内容；三是考核方式不科学，缺乏过程考核，而仅以实验报告成绩、考勤和纪律等为考核依据，考核结果不能真正反映学生动手实践能力。
2具体改革措施与方法
2.1实践教学内容改革
实验教学内容的设置要在继承传统内容的基础上有所创新，要对原有实验内容进行整合，实现实验教学内容体系的整体优化[5]。首先，在最新修订的人才培养方案中，本课程由36学时增加到54学时，实验学时由原来的18学时增加到27学时，课程实习1周。其次，实验内容有了较大的改变，在原有内容的基础上增加了试管苗常温离体保存和园艺植物生物技术综合实验设计2个综合性实验内容，其中试管苗常温离体保存实验课学时设计为每次课6学时，学生先用1d时间完成培养基的配制和接种，并在接种后定期进行观察记录实验数据；园艺植物生物技术综合实验设计是让学生在查阅相关文献资料基础上，自行设计试验方案，方案要求确定研究内容、研究方法及所要达到的目的及结果，教师组织学生对试验方案的可行性进行评价，然后各小组根据修改意见对试验方案进行完善，并付诸实施。此项内容为课程实习中的小组自选试验做好前期准备。在一周的教学实习中，保留了原有的植物茎尖脱毒培养等传统项目，增加了非变性聚丙烯酰胺凝胶法分析植物过氧化物酶、植物基因组DNA的提取与检测等内容使学生能掌握植物生物技术的一些基本实验技能，为今后的学习和研究奠定基础。
2.2实践教学方法改革
多媒体是教学的必要工具。使用多媒体可直观地展示概念、理论、实验操作过程等内容，学生容易接受，同时可以运用一些静态的图片、动态的视频及一些实物使学生理解实验内容。《园艺植物生物技术》实践教学改变传统的教学模式，在实验课堂引入多媒体课件，将实验原理、方法、注意事项等通过图片、动画和视频等形式进行教学，比如无菌操作在实验教师讲解后就通过观看视频进一步熟悉无菌操作过程，然后再由学生自己操作；如愈伤组织诱导与分化、植物茎尖脱毒培养等实验内容，将教师先前的实验结果制作成直观的演示教案，以增强学生对实验结果的目的性；在讲到组培苗污染、玻璃化、褐化等现象时，直接带实物到课堂，使同学们对这几种现象有了一定的直观认识，一目了然。通过多媒体辅助教学，有效地提高了实践教学的质量和效果。
2.3考核方式改革
以往实践课程的考核大都侧重于学生的实验报告、考勤、劳动表现和纪律性等方面，缺乏过程考核，导致考核结果不能客观反映学生的动手操作能力、试验设计能力、团队协作能力和创新能力[6]。因此对应用型本科高校学生的实践教学进行考核方式的改革势在必行。通过近几年的摸索和实践，我们对园艺植物生物技术实践教学采取单人和小组2种考核方式。单人考核采用单人操作、现场考核、2名老师评分的考核方式，根据学生在规定时间内是否完成考核任务、技术熟练程度，以及关键环节有无失误等等内容来进行等级评定，考核结果分为优、良、及格、不及格4个等级。小组考核主要对小组的试验设计、准备和操作以及试验结果（实物考核）等内容进行综合考核，具体办法是：每个试验小组选派1名代表，对试验设计、试验内容、试验过程和试验结果等以PPT形式进行汇报，并对试验结果进行分析讨论。这2种考核方式，不仅考核方法科学、合理，考核评价的结果真实，更重要的是锻炼了学生的动手操作能力、团队协作意识，提高了学生分析问题和解决实际问题的能力。
2.4学生参与实验室的管理与维护
实验室开放能够保证学生有足够的时间对研究性、综合性和设计性试验的研究，启发和鼓励学生进行探索性实践[7]。近年来，我们加大了实验室开放力度，鼓励低年级学生提早进入实验室学习，每年从园艺专业学生中公开招聘1～2名实验室管理员，负责组培室的日常管理工作，管理员组建园艺植物生物技术实践兴趣小组，负责组培室常规试剂的配制和组培苗的扩繁等工作，并形成“一级带一级、四年不断线”的良性循环体系，实验室形成了较好的科研氛围，每年都有学生成功申请高校与园艺植物生物技术相关的大学生创新科研基金课题，课题的实施不仅激发了学生对科学研究的兴趣，而且增强了学生创新思维，对学生今后的就业和考研深造均具有很好的促进作用。
3结语
改革《园艺植物生物技术》实践教学，建立适合我校应用型本科园艺专业培养目标及符合社会对园艺人才需求的实践教学体系，是培养创新型园艺人才的有力措施。一方面要求实践教学教师不断更新教学观念，优化教学内容、考核方式，改进教学方法，掌握本学科前沿发展动态，努力提高科研理论水平，不断提高业务素质，以便能够更好地指导学生；另一方面要加大实验室建设力度，增加投入，购置先进的仪器设备，创新实验室管理模式，从而培养知识结构优、实践动手能强、团队协作意识强、创新创业能力强的“一优三强”应用型本科人才。
作者：周玉丽 李慧敏 陆晓民 张雪平 贾双双 单位：安徽科技学院生命科学学院
抗菌肽是宿主非特异性防御系统的一部分，可以通过磷脂质作用和膜透化作用杀死病原体。抗菌肽是由基因编码的，对植物病原体以及感染人的病毒、细菌、真菌、原生动物、寄生虫和肿瘤细胞等致病体都有活性作用[1]。根据氨基酸序列同源性，植物抗菌肽的主要家庭成员包括硫素、防御素、脂质转运蛋白、蜕皮素、环肽类蛋白和细胞穿透肽等。
1植物抗菌肽作用机理
大多数已知的植物抗菌肽是通过在细胞膜上形成穿孔，导致离子和代谢物泄漏，从而干扰呼吸过程，最终导致细胞死亡[2]。细胞膜分子的两性结构及其在生理pH值下带正电荷的特征可能是植物肽与膜脂质发生作用的重要原因。阳离子残基吸引如阴离子磷脂、脂多糖或磷壁酸等带负电荷的分子，从而使得肽链在细胞膜表面积聚，当浓度达到阈值时细胞膜就开始崩溃[3]。为解释这种现象科学家们提出了3个主要模型[4]：桶板模型、虫洞模型和地毯模型。
2植物抗菌肽的主要分类
2.1硫素
硫素是抗菌肽的一种，其分子质量较低（约5kDa），富含精氨酸、赖氨酸和半胱氨酸残基。其结构包括2个反向平行的α-螺旋和1个反向平行的双链β-折叠，以及3个或4个保守的二硫键。硫素几乎出现在每1个重要的植物组织中，从胚乳到叶子均有发现。硫素的抗菌活性是蛋白与细胞膜交互作用的结果，带正电的硫素与带负电荷的真菌细胞膜的磷脂通过静电作用相互结合，诱导细胞膜表面的缺陷，导致膜的不稳定性并破坏脂双层。
2.2防御素
植物防御素是小的、碱性的、富含半胱氨酸的多肽链，含有45~54个氨基酸，在等电点时带正电荷。植物防御素的生物活性包括抗真菌、抗菌、蛋白酶和昆虫淀粉酶抑制剂等特性[5]。植物防御素有相当多变的氨基酸组成，但是三维立体结构很保守，包括1个三链的β-折叠和1个与之平行的α-螺旋，由4个二硫键维持整个结构的稳定性。植物防御素可能利用葡糖神经酰胺作为插入真菌细胞膜的受体。然后，借助防御素所带的正电荷和细胞膜相互吸引，并插入细胞膜内，导致膜破坏、不稳定性和离子流出。抗菌肽最大的特点是对细菌、真菌、病毒等多种植物病原体具有抗菌活性[6]。此外，防御素对植物的生长、发育及生殖过程也有一定影响[7]。
2.3脂质转移蛋白
小型非特异性脂质转移蛋白（ns-LTPs）具有在体外不同细胞膜之间转移脂类的功能。它能够参与细胞膜的合成、细胞内的脂肪酸含量的调节，并对动植物病原体起到一定防御作用。它们的抗真菌作用方式可能是插入到真菌的细胞膜上形成穿孔，使胞内离子外流，最终导致细胞死亡。所有的LTPs都具有相同的结构特征，具有一个由4个α-螺旋包绕形成的疏水性腔，被4个二硫键紧紧连接形成紧密结构[7]。LTPs的疏水性腔可以结合磷脂、类固醇等多种脂质分子，具有体外抗菌和抗真菌的活性，因此被归类为PR-14组。有些ns-LTPs是水果、蔬菜、坚果、花粉和乳胶中重要的过敏原[8]。
2.4蜕皮素
蜕皮素是从马铃薯块茎中分离出来的具有63个氨基酸残基的抗菌肽，这些多肽的氨基酸序列具有多样性，但对于不同植物具有相同的抗菌和抗真菌病原体的能力。蜕皮素是碱性蛋白，富含半胱氨酸残基，可以形成6个二硫键，进而稳定蛋白结构。在生长发育的不同阶段，马铃薯中的蜕皮素-1（StSN1）基因是一直表达的，不受生物、非生物压力的影响作用。而蜕皮素-2（StSN2）基因的表达是受局部伤害诱导的，对病原体感染具有不同的反应[9]。StSN1的氨基酸序列和番茄GAST家族（赤霉酸刺激转录反应）的氨基酸序列具有相似性，因此归类于蜕皮素/GASA家族[10]。蜕皮素/GASA蛋白在不同的植物器官中均有表达。大部分的蜕皮素/GASA基因是受植物激素调控的，参与植物激素信号调节途径，控制激素含量水平和激素反应过程。
2.5环肽类蛋白
环肽类蛋白是在细菌、植物和动物中发现的圆形蛋白[11]。植物环肽类蛋白含有28~37个氨基酸，包含1个头-尾环化的主链以及3个位于环化半胱氨酸结点（CCK）分子内的二硫键，具有较高的序列相似性和结构相似性。CCK是形成环肽类蛋白特殊稳定性的主要原因，它迫使蛋白质的疏水部分暴露在分子表面，疏水性残基在表面上形成1个斑点，使整体结构呈两亲性，因此它们对多种蛋白酶的水解和降解过程具有抗性[12]。植物环肽类蛋白是基因编码的通过核糖体的生物合成路径产生的多肽，该环肽类蛋白前体通常包含1个内质网ER信号，1段肽链，1个N-端重复序列（NTR）和1个C-端短肽尾。NTR区域具有两亲性螺旋结构，可以指导环肽类蛋白结构域的正确折叠[13]。C-端区域（CTR）区域内保守的天冬氨酸残基表示该部分蛋白可能是一种天冬酰胺内切蛋白酶的作用对象。
2.6细胞穿透
肽细胞穿透肽（CPPs）可以协助目的蛋白通过细胞膜转入活细胞当中[14]。不论体内还是体外条件下，CPPs在微摩尔浓度时就能够穿透细胞膜，而无需任何受体的协助，也不会对细胞膜造成任何显著损伤[15]。它们可以和目标物（核酸、低聚核苷酸、肽序列和寡糖）相结合，并将其有效地转运到细胞内，因而在药物递送过程中具有潜在应用[16]。不同的CPPs和CPP-结合物可以通过不同的机制进入细胞内，并最终进入不同的亚细胞区室。这些较短的、带正电荷的小肽具有不同的氨基酸序列，但是都具有转导结构域，并有带有不同程度的呈阳离子性的Arg和Lys残基。尽管CPPs具有很大的序列多样性，但是可以分为3种主要类别：阳离子型、两性型和疏水型CPPs[17]。这些多肽和蛋白质是转录因子、细菌或病毒表面蛋白、毒素、两亲性螺旋肽的局部序列衍生物，也可以从膜结合受体或黏附蛋白的配体中得到。
3植物抗菌肽在生物技术方面的潜在应用
抗菌肽是由具有保守序列的小型基因编码的、可以通过基因扩增和基因转移的方法来增加目标多肽的产量及其特异性活力。许多研究已经证明，植物防御素的转基因表达可以使植物组织免受病原体的攻击。硫素是发展转基因植物的重要工具，通过表达更高水平的硫素，可以增加对病原体的抗性，进而减少农业中的损失，并且可以减少农业生产中更高剂量的杀虫剂的使用；环肽类蛋白在开发新型抗生素和生物杀虫剂的研究中也具有重要作用，不同的CPPs可以成功地将高分子量药物导入细胞，也可以用于疫苗研发。由于其在透皮给药系统中的巨大潜力，CPPs在药物生物技术中的应用越来越流行。
4结语
植物抗菌肽是具有不同氨基酸组成和结构的多肽，具有快速杀灭病原体的性能，在制药和生物技术中具有广泛应用。由于其广谱抗菌活性及高效率，抗菌肽可以用作天然抗生素，以替代化学抗生素，用于保护植物和防治动物疾病，也可以作为感染治疗药的有效替代产品，以阳离子抗菌肽制成的气溶胶喷雾剂已经用于囊性纤维化患者的治疗[18]。国内已经开发了可以表达不同含量植物抗菌肽，对疾病具有不同程度抗性的转基因植物，因此抗菌肽可以在农业上作为保护植物的有效产品。但由于植物抗菌肽具有稳定性差、生产成本高等技术缺陷，目前还没有实现商业化生产。未来的研究方向应该是开发毒性较小、更稳定的抗菌肽化合物，并通过改进生产工艺流程、提高多肽合成效率来降低生产成本，使得植物抗菌肽能在制药和农业技术方面得到更广阔的应用。
作者:王美玲 单位:青岛科技大学
（山东省东阿县农业局，山东 东阿 252201）
摘 要：随着科学技术的迅速发展，生物技术被广泛应用在植物保护中。生物技术是利用生物体或有机体渗入到产品中，有机结合，改良产品品质或培育微生物以满足特殊需求的新技术。它包括细胞工程、基因工程、发酵工程和酶工程。本文主要探究了生物技术在植物中的应用，并对其应用进行了展望。
关键词：生物技术；植物保护；应用
1 生物技术在植物保护中的应用
1.1 细胞工程
每个植物细胞的遗传信息是完全相同的，并且包含该植物体全部遗传信息。在适当条件下，植物细胞具有全能性，一个单独的植物细胞可以培育成一个完整的植株，生物学家通过组织培养来培育名贵花卉，消除植物上的病毒，以及通过对细胞核的遗传物质进行整合，以此来获得所需要的品种。研究不利于植物生长的外来生物就是保护植物，如病虫害、杂草等，可以利用细胞工程来改善植物，获取所需要的基因，我国病原微生物的细胞工程已经取得初步进展，在科学家努力下将会不断地完善，培育出优良品种。
1.2 基因工程
基因工程是利用生物技术或物理化学方法将目的基因导入植物细胞中，获得人们所需要的转基因生物，有目的的生产植物或农产品。通常基因工程包括直接转移法和间接转移法：间接转移法原理是把目的基因转移到病毒或霉菌上，通过病毒或霉菌感染植物来间接把目的基因转移到植物基因中，以此来高效表达；直接转移法是把目的基因直接整合到植物的基因中。可以利用基因工程进行育种，以此来获得抗虫、抗病、抗除草剂、抗倒伏的优良品种，不仅可以节约成本，还可以减少环境污染，具有很广的市场前景。
1.3 发酵工程
发酵工程在植物保护中的应用主要是通过生产抗生素来制造农药，杀死害虫以防对农作物产生危害。目前我国已经广泛使用抗生素来制作农药，其优点是生产成本低，安全性高，高效、无污染。在19世纪60年代我国就开始把苏云芽孢杆菌用于农药生产，随后又提练出了Bt菌株并应于实际生产，其主要优点就是安全性高，为新世纪绿色产品的生产提供了契机，尤其在无公害农产品项目上应用广泛。目前我国抗生素生产已经在国际上占有一席之地，特别是冈霉素和阿维菌素成为世界上最大的生产国，其中冈霉素主要用于水稻，大大提高了水稻的产量，为我国的粮食产业做出了巨大贡献，增加了农民的收入；阿维菌株主要用于生产杀虫剂，安全高效。
1.4 酶工程
生物技术在植物保护的应用中，生物学家利用酶工程来获得所需要的物质，其原理就是将酶或微生物细胞、植物细胞、细胞器等在一定的条件下，借助酶的催化功能，将相应的原料转化成有用的物质。目前最先进的是利用酶工程来制作生物农药，主要优点是无公害，并且不易产生抗药性，生产简单、成本低，主要应用于病虫害防治。例如把昆虫病毒基因插入到外源基因中，使其在昆虫体内得到表达，通过扰乱昆虫正常代谢，影响其活动，以此达到灭虫目的。由于无污染，具有很广的市场前景。
2 生物技术在植物保护中的应用展望
植物保护中生物技术的使用，突破了传统育种的界限，在原有育种的基础上整合新的基因，使传统技术与生物技术有机结合，降低了生产成本，提高了生产效益，不仅增加了植物的产量，同时也保证了植物的质量，在植物发展轨道上具有很大的发展前景。
生物技术在植物保护中的优点是不容置疑的，也创造了许多效益，一直处在快速的发展轨道上，安全性高、对自然生态平衡影响小，害虫不易产生抗性，但是它也有不足的一点，专一性太强，目前的生物农药只能针对一种害虫，对于具有多种害虫的农田具有不足之处。因此生物科学家应不断完善生物技术在植物保护中的应用，克服目前生物技术存在的缺点，可以利用基因工程把抗虫基因导入植物中，这样植物就具有了抗虫特性，也可以使植物散发一种气味，以此来驱散害虫，此种方法克服了生物农药针对的缺陷，减少了环境污染，更好地保护了植物。利用生物技术可以培育新品种，避免自然环境的污染。生物技术在植物保护中的应用还存在一些不足，需要我们去研究，使植物产业更好的发展，造福于人类。
3 结束语
总之，生物技术在植物保护中的使用，提高了我国农业发展的水平，加速了我国植物产业的发展，为人类增加了许多效益。将生物技术用于作物育种，保证了种子基因的纯度，基因工程培育了许多优良品种；发酵工程通过制作菌株来生产农药，减少了成本，同时还具有高效的作用；细胞工程利用植物细胞具有全能性的特点，可以有效除去植物基因中含有的病毒，培育花卉的优良品种；酶工程制作了生物农药，减少了农药的使用，缓解了环境污染，降低了生产成本；保护了大自然的环境，使人与自然和谐、可持续发展。
作者介：司姗姗（1984-），女，助理农艺师，研究方向：农学。
摘要 园艺植物生物技术是园艺专业的主干课程，采用问题式教学，即以提出问题、分析问题、解决问题为手段，贯穿于整个教学过程中，教师引导学生解决问题，这种教学方法适合双语课程授课的特点，能引发学生学习园艺植物生物技术双语课程的兴趣，实践效果良好，同时为其他双语课程的开展提供了一定的指导。
关键词 园艺植物生物技术；问题式教学模式；双语教学
21世纪是生物的世纪，高校很多开设了和生物技术有关的专业，越来越多的领域也涉及到生物技术，很多行业急需大量的有一定生物技术知识基础的人才，很多高校开设了和生物技术有关的课程。
园艺植物生物技术是河南科技学院园艺园林学院面对园艺专业开设的一门重要的专业课。主要内容包括植物组织培养基本技术、脱毒快繁技术、细胞培养和体细胞杂交技术、染色体工程、基因分离、遗传转化的基本原理和技术以及DNA标记等技术，通过本课程的学习，要求学生系统掌握园艺植物生物技术相关基本原理和技术，培养学生科学的思维方式和科技应用能力[1-4]。在该门课程的学习过程中，作为本科生除了要掌握基本理论知识和基本技术，还需要多了解该技术的发展，特别是在国际上的发展趋势，为将来从事园艺植物生物技术相关研究及其产业应用奠定良好的基础。因此，需要开展生物技术双语课程的讲授，让学生对生物技术的专用词汇和用语进行掌握，在语境中掌握基本技术，同时加强学生生物技术国际化的学习，便于学生查阅外文文献，扩展视野，掌握生物技术的技术前沿和最新动态[5-7]。
园艺植物生物技术课程因为内容涉及面广，专业性强，需要学生具有较好的英语基础，同时需要学生对于生物技术的学习兴趣强，为了解决这个问题，通过查阅大量的关于教学法的文献，对于涉及和英语有关的很多教学采用的较多的教学方法是问题式教学，结合自己教学的经验和面对的学生特点，计划在园艺植物生物技术双语课程的讲授过程中很多关于技术如培养基母液的配制、培养基的配制、脱毒技术、细胞培养、原生质体培养、染色体单倍型和多倍型的获得、DNA的提取、标记、电泳技术、转基因应用等方面采用问题式教学，为该课程双语课程的顺利开展和该方法在其他双语课程开展的应用提供指导[8-10]。
1 问题式教学模式开展的必要性
本课程教学理念是将理论教学与实验教学相结合、中文教学与双语教学相融合，以双语教学为手段、教学内容为载体，博采中西方教学之长，促进国际教育文化交流与合作，培养学生的创新能力、合作意识、国际交流与竞争能力，探索和实践符合中国实际的双语课程教学模式，发挥积极的示范与辐射作用。该双语课程采用问题式教学模式是由课程的2个方面决定的。
1.1 课程内容的特殊性
园艺植物生物技术涉及的内容专业范围非常大，生物技术领域包括的课程如细胞生物学、分子生物学、基因工程等，而这些课程的基础知识在园艺植物生物技术一门课程中均有涉及，内容繁多可想而知，要想在有限的课时内全部讲授和让学生掌握是不可能的。如何让学生对于每个技术核心有所把握，教学方法的选择成为教师必须要解决的第1个问题。问题式教学模式是目前探究和使用较多的一种教学方法，在讲授过程中将生物技术基本理论和操作技术为中心展开教学，基本理论除了教师讲授，还需要提前布置问题，让学生去查阅文献，追根溯源，操作技术需要问题式教学，如果采用讲述，学生很难记住，以问题为导向，教师布置问题，案例及项目教学法相结合，学生分组探讨学习[11-12]。
1.2 双语教学的特殊性
园艺植物生物技术的内容专业性比较强，园艺专业的学生在大学阶段开设虽然有园艺专业英语，但是没有涉及生物技术的词汇，因此在进行双语讲授的过程中，相当于还要讲授园艺植物生物技术的专业英语，加大了工作量，在有限的时间内让学生感兴趣，同时掌握专业词汇和基本技术英文的表示，大学英语学习最常用的问题式教学法具有很大的借鉴性。
2 问题式教学模式的实施
2.1 教学内容
园艺植物生物技术双语教学的重点内容是将课堂上要讲授的内容，分阶段地按照不同的章节提前布置给学生，比如研究领域方面的园艺植物生物技术发展简史及趋势，脱毒、细胞工程、染色体工程、分析标记及转基因的应用等方面的内容，技术操作方面如组织培养培养基母液配制、培养基配制、无菌接种操作、脱毒技术、细胞培养、人工种子制作、DNA提取、凝胶电泳、分子标记等方面的内容，均可以按照问题式教学模式开展教学。布置的问题关于课本上的技术操作方面的，这种问题的答案是有针对性的，关于研究领域方面的，这种问题往往是开放性的，没有绝对正确的答案。
2.2 组织形式
学生需要在课前查阅大量资料来自学和完成教师布置的任务。在课堂上首先是每个学生将自己所得与组内其他人交流、讨论，可以采用中文进行交流，形成一个小组的结论，教师灵活地参与到每个组的讨论中去，进行观察，将讨论向深入引导。小组讨论后形成小组观点进行汇报，每个组每次汇报的学生不同，汇报的学生可以采用小组推荐，还可以采取数字抽取，然后教师选择数字，可以采用男女特征进行选人汇报，比如长头发女生汇报等，保证每个学生都参与讨论和得到锻炼，每个小组再各自就自己的结论进行英文陈述，然后进行组和组之间的英文讨论交流，最终在教师的参与和指导下得出总的结论，同时要求学生每人撰写出总的中文和英文结论。“问题―阅读―讨论―汇报―结论”这种方式既包括了英文的阅读，也有英文的陈述还有撰写，符合中国英语学习语境下的学习方式，适用于不同程度的英语水平的学生，有助于园艺植物生物技术双语课程的开展[13-14]。
3 问题式教学模式的关键
3.1 提问方式的多样性
一方面是授课教师在讲授过程中随时随地询问“有问题吗？”“any question？”；另外教师必须引导学生提问，采用中英文结合的提问方式。这对于非母语的学习者，这一点非常重要，对于没有听懂的表达或含义，可以及时提问，便于前后内容的连贯，有助于及时清除理解障碍、回顾前一内容、理顺思路以及调动积极主动的思考等方面。
3.2 回答方式的多样性
在每个内容讲解过程中，用一定的方式来提问学生。可以让学生对照教材英文回答或是借助手机百度等网站作答，可以改变学生的注意力，因为据调查学生的注意力集中一般为15 min，通过问题式教学可以使学生保持思维的更换，通过手机百度答案学习，可以调节学生思维，转换注意力，活跃课堂学习氛围[11，13-14]。
4 问题式教学方式的作用
园艺植物生物技术双语教学方式很多，采用问题式的教学方式可以发现以下作用。
第一，可以促进学生通过查找资料、相互交流、讨论、陈述，学会了如何自己学习、集思广益、团队合作和解决问题。第二，对于英语底子比较薄的学生，对于英语陈述有时间准备，再通过课堂讨论，加强印象，教师在这个过程中的作用就是参与讨论、引导思考，对学生的锻炼和提高效果显著，学生通过讨论能够分享经验、观点和知识，每个学生都能从别的学生那里获得新的东西，甚至教师都能从学生那里获得收获。第三，通过汇报反馈，教师可以了解学生对于该部分内容的掌握情况，还有哪些是需要补充和重点讲述的，重新审视教学重点，把握教学核心。第四，通过“问题式”教学，可以教会学生如何学习，如何运用学到的知识解决问题。在教学过程中不能让学生仅仅坐在那里听，应该尽量把学生放到真实的情境中去，让学生去做、去尝试、活跃起来。第五，变获得式学习为探究式学习，通过提问、收集信息、分析数据等促进学生进行探究式学习，将学习过程的重点放在“如何学会”上，而不是“学到了什么”。通过这种探究式学习，能增进学生的学习兴趣，让学生主动、高效地进行学习，并将所学的知识与实际生活紧密联系，有助于学生加深理解。另外，应对于教学方法、教学效果经常进行总结，并及时从学生那里获得反馈，进行反思、调整和改进。比如还可以采用案例并结合提问进行教学。比如将植物组织培养工厂化育苗公司实例引入理论教学中，对实例进行深入剖析，将学生的理论学习与实际生产实际相联系，能起到比单纯理论讲授更好的教学效果，而且能提高学生用所学理论分析问题、解决问题的能力和技巧[14-17]。
【摘 要】 《植物生物技术》是园艺专业的专业基础课，是现代生物技术的重要组成部分，其特点是注重理论与实践教学的结合与渗透，在培养学生实践技能的过程中加深对基础知识的理解。本文旨在通过《植物生物技术》课程的教学方法的探讨，提高园艺专业学生综合运用所学知识在实际工作中独立发现问题、分析问题和解决问题的能力。
【关键词】 植物生物技术；实践教学；教学方法
1 园艺专业《植物生物技术》课程的主要内容和意义
植物生物技术的种类主要包括：（1）植物基因工程，通过对遗传物质的改良，改变植物的性状；（2）植物细胞工程，包括植物细胞的体外培养技术、细胞融合技术（细胞杂交技术）、细胞器移植技术等。（3）酶工程，包括酶的固定化技术、细胞的固定化技术，酶的修饰改造技术及酶反应器的设计等技术。（4）植物蛋白质工程等。
运用组织培养技术进行等高档花卉及香蕉、草莓等果树蔬菜脱毒苗的生产和大量扩繁。利用转基因技术、组织培养技术、细胞融合技术等可改良或选育植物新品种。因此《植物生物技术》课程是园艺专业不可忽视的部分。
2 园艺专业《植物生物技术》课程的特点
园艺专业《植物生物技术》课程主要有以下几个特点：第一、《植物生物技术》涉及的内容较广，如植物培养技术、植物基因克隆技术、植物遗传转化技术、分子标记辅助育种技术等，加之技术的讲解比较枯燥，不利于吸引学生的注意力。第二、《植物生物技术》是一门技术课程，因此实验和实践环节尤为重要。
3 园艺专业《植物生物技术》课程教学过程中存在的问题
实验和实践环节在《植物生物技术》课程占据重要地位，但有的仪器非常昂贵，一般实验室仅配有1-2台，如细胞融合仪、PCR仪、冷冻离心机等；有的仪器占地面积比较大，如超净工作台。以上因素对《植物生物技术》实验和实践教学造成一定的不利影响。
4 园艺专业《植物生物技术》课程教学建议
应对植物生物技术》涉及的内容较广、讲解比较枯燥的特点，建议以专题和讨论座位主要教学形式。，在专题讲座过程中要注意启发式教学，激发学生积极思考，善于动脑，主动探索有关问题，注意提高他们的判断性思维的能力。此外，生物技术领域的研究进展相当迅速，所以在教学过程中特别注意教学内容能反映或联系学科发展的新思想，新概念，新成果，特别是在本专业的应用方面的新成果。还可邀请行业内著名生物技术研究专家做专题报告，是学生了解现代生物技术的最新研究动向和其应用前景。
应对实验仪器或场地的不足，在分批实验的基础上，延长实验室资源的开放时间，使学生有充分的实践机会。此外，在生物技术研究所和公司的参观、实习对培养学生的动手能力也很有帮助。
摘 要：伴随着社会经济的不断发展和进步，我国的农业经济也获得了比较大的进步，但是目前农作物的生产过程中的病虫害已经成为了当前农业经济发展中的难题，影响着农作物的产量。实践中造成农作物减产的原因是多方面的，而作物在生长过程中病虫草害是导致农作物减产的重要因素。近年来，伴随着社会的不断进步和发展，生物技术在植物病虫害的防治中应用越来越广泛，获得了比较好的效果。本文主要结合实践，就生物技术在植物病虫害防治中的应用开展了研究和分析。
关键词：生物技术；病虫害防治；应用展望；综合防治；应用研究
实践中将生物技术应用到植物病虫害的防治工作中，主要是通过利用有益的微生物技术实现对于病虫害的防治，在生态环境的保护方面有着一定的优势，因而受到了越来越多专家和学者的关注。生物技术在植物病虫害的防治中有着一定的积极作用，能够促进植物的健康生长，最大限度地减少可能存在的病虫害。但是，目前生物技术在植物病虫害的防治中仍然存在着不少问题，在一定程度上影响作物的正常生长。分析和研究生物技术在植物病虫害防治中的应用就显得越来越重要。伴随着科学技术的不断进步，生物技术在植物病虫害防治工作中获得的成就正在大家所认可，这对于我国农业生态的发展起到了极大的促进作用。本文主要结合实践，探讨了生物技术在植物病虫害防治中的具体应用，以期能够更好的促进对于生物技术在植物病虫害方面的认知，促进植物健康生长。
1 基因工作在植物病害防治中的应用
在开展植物病虫害的防治工作中，基因工程是一项十分重要的应用，基因工程在植物病虫害的防治中主要包含了以下几个方面。CP基因。CP基因能够将植物对于病毒的免疫性进行适当的诱导，从而很好地提升植物抵御病虫害的能力。目前，在国内外的植物病虫害防治工作中这种外壳蛋白基因开展了有效的应用，比如烟草花叶病毒等。这种CP基因的应用可以使得植物对于病害有一定的免疫功能，能够很好地减少植物可能出现的各种病害。RP基因。RP基因是复制病毒的复制酶基因，而复制酶指的是通过对病毒的编码，再利用不同的组合形式形成不同的聚合酶。该基因主要的作用是对病毒基因的DNA进行快速的合成。同时，该基因还能够将一些具有缺陷的复制酶基因转入到植物之中，这样就能够受到复制酶的影响，进而导致其复制作用受到一定的影响，从而有效的降低病毒复制的速度。Sat-RNA以及中和抗体。这是一种低分子的RNA，一般需要依靠病毒才能够实现复制的过程，并且复制的郭恒会对辅助病毒的复制产生不同程度的影响，进而造成在症状表现方面产生一定的变化。实践中生物技术应用到植物病害的防治中，主要是采取将病毒的症状减弱的Sat-RNA，对于减少植物的病虫害有着一定的积极作用，应给予充分的重视。
2 生物技术在植物虫害防治中的应用分析
蛋白酶抑制剂在大部分的生物体内都有着一定的含量。这种基因是维持生物体内正常代谢的重要保证，同时也可以很好的抵御各种外来的蛋白水解酶，所以能够比较好的防治生物体内所造成的损坏。近年来，生物技术得到了快速的发展，对于蛋白酶抑制剂的研究工作也越来越广泛，特别是其抗虫害方面的作用显得也更加的突出。一般情况下，蛋白酶的抑制作用在杀虫工作中可以起到很好的抑制昆虫肠道蛋白活性的作用，可以对昆虫的消化系统产生一定的破坏作用，进而使得昆虫由于缺少一定的氨基酸而没有办法正常的生长和法语，最终导致昆虫的死亡。目前，这种通过蛋白酶来抑制昆虫生长的方式在保障植物的正常生长有着很好的促进作用，正在被广泛的应用，极大提升了植物的抗虫害能力，促进了植物的健康生长。
3 生物技术在植物的草害防治中的应用分析
生物技术可以将一些具有抵抗除草剂的基因转移到植物之中，使得植物自身具备对于除草剂等药物的抵抗能力。这些具备抵抗除草剂基因包含了利用编码可以分解除草剂的酶、在出现扩增现象的时候被除草剂损害的酶等，通过这些基因的作用就可以达到抗草害的目的。近年来，人们的环保意识不断的增强，在生物技术的应用中也更加注重对于环境的保护。通过有效的应用生物技术能够达到草死苗长的目标，以此来促进除草剂应用价值的不断提升。
4 小结
近些年来，伴随着科学技术的不断进步和发展，在植物病虫害的防治工作中也获得了一定的进步。生物技术的有效应用，能够很好地促进对于植物以及病菌之间相互作用机制的研究，进而更加全面和深入的了解各种不同细菌分子在引起植物病虫害过程中所产生的不同影响，反过来也可以促进生物技术的不断改良和优化。这将更加有效地提升植物病虫害的防治效率，进而促进植物的健康生长。本文主要结合实践探讨了基因工作在植物病害防治中的应用，同时就生物技术在植物虫害防治的作用进行了研究，并就生物技术在植物的草害防治中的应用开展了论述，以期能够更好地促进生物技术在植物病虫害的应用。
作者简介：黄正鸿（1973-），男，汉族，云南宁蒗人，宁蒗彝族自治县植保植检站，农艺师，本科。
摘要：针对高等院校植物生理学实验教学现状和现存问题，对实验教学的教学方法、教学内容考试方法进行创新与探索，以提高植物生理学实验教学的质量，调动学生学习积极性，培养其实践与创新能力。
关键词：生物技术；植物生理学；实验教学改革
植物生理学是研究植物生命活动规律的基础学科，是理论与实践结合的一门专业基础课，是高等农业院校生物技术专业必修的重要专业基础课，作为高校精品主干课程，其教学效果对后续专业课的学习有直接影响。植物生理学实验是学生理解和掌握该学科基本原理的必需环节，为进一步提高生物技术专业本科生的综合实验技能和科研创新意识，对现有植物生理学实验教学方法、教学管理和考核评价进行了改进。
一、教学方法改革
植物生理学实验课程的任务是使学生了解实验的基本内容，掌握基本实验技能，养成良好实验习惯，提高科学实验能力。传统的实验教学是单一被动的，通常上课前由教师准备实验材料、仪器和试剂，板书实验方案，通过课堂讲解，灌输给学生，学生比葫芦画瓢简单完成实验操作，教师和学生之间的情感相互隔离，缺乏沟通，不利于学生综合素质的培养。实验教学方法的改革是植物生理学实验教学改革成功的必要保证。因此改变单向的教学方式，提高实验教学效果，成为植物生理学实验教学改革的重要内容。
1.课前预习和准备。①课前预习。植物生理学实验教学内容多、课时少，为了提高教学的有效性，培养学生良好的自主学习习惯，引导学生进行有效的课前预习显得尤为重要。学期开始时，教师将学生分成若干小组，让学生做好预习，实验的重点、难点就是学生预习时看不懂的内容。②实验准备。植物生理实验准备工作主要包括植物的材料选择和培养，实验器皿清洗、试剂配制，仪器安装和调试等。这些工作通常由教师单独完成，学生听讲后直接操作，目的是为了让学生在较短的时间内能够完成教学实验，但不能达到全面培养学生实验准备技能、提高学生团队合作能力的目的。我们让学生自由分组，分工合作，轮流参与准备实验，这种教学方法显著提高了学生独立思考和解决问题的能力，极大地调动了学生的学习兴趣。
2.教学手段多样化。①多媒体网络教学。借助多媒体形象生动地说明植物生理学实验的目的、意义、方法原理、实验流程、仪器设备的操作、安全措施等；课件中增加前沿试验方法、仪器操作、数据处理、论文写作等方面的介绍，让学生在了解植物生理学研究的热点方向的同时，激发其学习主动性和积极性；通过互联网软件与学生之间建立资源共享交流平台，实现对学生实验报告、科技论文写作的实时指导评定。②比较式教学。随着现代科学技术的飞速发展，现代生理仪器越来越快速、准确，将传统实验方法和先进仪器测定结合，能够使学生在深刻地理解实验原理的同时，接触前沿分析仪器，加深对实验的了解，提高学习兴趣。比如在进行植物叶片光合作用测定时，分别采用比色法和Li-6400光合仪，比较不同方法的优劣和适用范围。③分组式教学。植物生理学与多学科关系密切，培养学生的团队协作精神至关重要。实验过程中将学生分组，组长组织和协调实验地进行，组员履行自己的职责，互相帮助和协作，以团队形式进行实验。如，在实验材料的消毒、培育和获得、实验处理和指标测定等过程中提高学生的协作精神。④讨论式教学。指导教师提前培训学生的实验数据记录、观察、处理、图表制作、论文写作能力；在课堂上鼓励学生上台讲解，培养学生的语言表达能力；学生参与有多种方法的实验，通过优劣比较，经验交流与讨论，筛选可行性最好的实验方法；通过互相交流讨论，从不同角度对实验数据、实验照片进行论证分析，使学生深入认识数据处理和论文写作，为从事科研工作奠定基础。⑤探究式教学。探究式教学以学生为主体，教师为主导，引导启发学生的自主动手能力和探索创新能力，首先教师提出问题，引发学生听讲兴趣；再留给学生时间思考，然后分组讨论；最后教师融合学生未能解决的问题进行针对性讲解，激发学生的求知欲和创造力，提高学习主动性。⑥分层次教学。让学有余力的学生参与开放性试验，根据其学习兴趣，结合教师的研究方向，确定实验题目，具体的开放性实验周期非常长，需要进行的操作时间也特别多，这样容易造成与学生上课时间向冲突的后果，因此学生要利用课余、周末、寒暑假时间进行实验，通过教师及研究生的具体指导完成实验内容，培养学生自学能力和独立操作的能力。
3.教学团队建设。“教学团队与高水平教师队伍建设”是国家质量工程的重要内容，教学团队对教师发展和教师教学水平提高有重要影响。通过对相关研究进展地深入讨论，提高教师对知识架构和研究发展方向的认识，改进教学方法；定期举办教研活动，讨论教学研究中的具体问题，协商制定改革措施；开展教学合作，相互听课评课；开展教学团队的科研合作与交流，提高团队的科研实力，营造和谐的合作氛围等措施，能有效提高教学资源利用率和团队整体实力和教学水平。
二、教学内容改革
传统植物生理学以培养学生实验技能的验证性实验为主，忽视学生综合运用知识和创新能力的培养。我们在充分利用实验室现有设备的基础上，对原有实验项目进行精简优化，减少基础验证性实验，增加了综合性实验和设计性实验的比例。基础验证性实验的目的是为了让学生掌握基本的实验技能，熟悉常规仪器的使用和药品配制；加深对基本理论知识的理解，掌握常规实验技术的操作原理和方法；实验内容包括实验仪器、玻璃器皿的使用、实验试剂的配制。通过基本技能训练，使学生掌握基础性实验的测定方法，加深对理论知识的理解，学会实验记录和实验报告的撰写。综合性实验重点培养学生分析和解决问题、实验数据的分析以及实验动手能力，是相互渗透的提高式实验教学形式。如，为了使学生理解逆境下植物生理生化变化，我们引入了科研项目“干旱胁迫下牡丹的转录组分析”前期理化指标测定实验，学生对牡丹叶片的光合特性、电导率、丙二醛含量、可溶性糖含量和脯氨酸含量进行测定，按照文章发表要求记录整理数据。使学生掌握了部分理化指标的测定方法，加深了对植物抗性生理的理解，同时使学生了解了相关领域的科研动态。设计性实验是教师根据学生的兴趣、能力和专业需要，给出实验题目；在教师指导下，学生以小组为单位，通过查阅文献设计实验方案，独立完成实验研究，处理实验数据，撰写研究简报。如，我们设计了“不同光质对牡丹年宵花生长开花特性的影响”的选题。在牡丹培育与深加工工程技术中心学生独立开展试验，完成试验数据整理，论文撰写，参与SRTP项目及挑战杯的评选。
三、考核评价改革
考核是教学的指挥棒，关系到学生能力的形成和发展，实验考核是检查教师教学质量和学生掌握实验技能的重要手段。传统的实验考核方式不利于调动学生的学习积极性和主动性。改革后综合考核内容主要包括以下几个方面：课前预习；规范配制实验药品、操作仪器设备，仔细观察实验现象，及时记录实验结果；正确分析数据，查阅文献，团结协作能力。我们采取的考核办法为：平时考勤（10%），课前预习（20%），准备实验（20%），实验操作（30%），实验报告（20%），实验报告成绩根据每一次实验的表现加和平均计算，最后的综合成绩为学生的最终成绩。这一考核办法操作复杂，但对学生实验素质技能的评价更加真实、客观、合理，注重学生平时综合能力的锻炼，有利于充分调动学生自觉学习的兴趣，培养创新型人才。
在植物生理学实验教学改革中，通过对植物生理学实验教学的教学方法、教学内容、考核方式的改进，让学生在掌握理论知识的同时，培养学生的基本实验操作能力、严谨的科研态度和浓厚的科研兴趣，这取得了一定进展。但还存在一些急需解决的问题，如。自合校十年来农学院教师数量逐年增加；项目资助逐年增加；先进实验设备日益充盈，但实验室面积几乎没有变化，这成为阻碍实验教学改革的瓶颈，另外教师深造机会较少，自身水平提高较慢，也影响实验教学改革的发展。总之只有通过不断的改进和完善，才能提高实验教学的教学水平和效果。
作者简介：郭丽丽（1982-），女，博士，讲师，研究方向：逆境生理与分子生物学。
摘要：现代生物技术的应用已广泛渗入到社会生产实践的各个领域，与人类的生活息息相关。本文主要就植物生物技术的发展现状以及应用做一综述。
关键词：植物；生物技术；应用
始于20世纪中叶的新技术革命，可称为第三次技术革命。它是在20世纪自然科学理论最新突破的基础上产生的，包括信息技术、生物技术、新材料技术、新能源技术、空间技术和海洋技术等。近20年现代生物技术在环境保护及食品工业、医药卫生、农林牧渔等领域示了广阔的发展前景。植物生物技术不仅从根本上改变了传统农作物的培育和种植，也为社会生产带来了新一轮的革命。
一、植物生物技术的发展现状
随着植物生物技术的发展，转基因作物的种植面积不断扩大，我国主要是黄豆、玉米、棉花、油菜4种转基因作物，约占全球转基因作物栽培面积的99%，其中抗除草剂黄豆占63%，抗虫玉米占19%，抗虫棉花占13%，转基因油菜占5%。其他还有抗病毒南瓜、番木瓜、抗虫土豆、水稻和甜菜等。各国加大转基因植物研究开发，取得了重大突破，进入田间试验的转基因，作物已超过500多种。中国等发展中国家是采用转基因作物最迅速的国家，我国于80年代初期后开始启动，在基因组研究和转基因技术等重要关键技术方面取得了一系列重大突破。
二、植物生物技术的应用
1、植物雄性不育及杂种优势
自从孟德尔发现遗传规律，杂交优势被揭示之后，利用植物基因工程的原理和方法，进行栽培作物的遗传育种和新物种的创造。当前，已创造了一批不育系，并生产上得以应用，最典型的例子是油菜和烟草不育系培育。
2、植物抗逆性研究
2.1抗除草剂作物。全世界目前约有2000多个品种的除草剂。除草剂的使用有着自身难以克服的局限性，如很多除草剂无法区别庄稼和杂草，有些除草剂必须在野草生长前就施用，而且由于抗性草类群落的出现导致使用量增大对环境的危害也日益严重。因此，抗除草剂的转基因作物是最理想的途径。1987年美国科学家成功从矮牵牛中克隆出EPSP合酶基因转入油菜细胞的叶绿体中，使油菜能有效地抵抗草甘膦的毒杀作用。另有人把降解除草剂的蛋白质编码基因导入宿主植物，从而保证宿主植物免受其害，该方法已成功地用于选育抗磷酸麦黄酮的工程植物。还有人用基因突变的方法改造除草剂作用底物特定位点上相应氨基酸残基，从而阻止除草剂与酶的结合及生物功能的发挥。抗除草剂的转基因植物将给农业生产，特别是大面积的机械化生产带来极大的方便。目前已商品化的转基因抗除草剂作物有大豆，玉米，棉花，油菜，向日葵。由于抗除草剂作物在选育过程中具有耗资少，周期短，见效快，无污染等特点，越来越受到人们的关注。
2.2抗昆虫作物。植物病虫害数目多达数百种，几乎所有作物在生长期内都会遭受到不同程度的危害。全世界因虫害所造成的粮食产量损失占14%左右。长期以来人们普遍采用化学杀虫剂来控制害虫。一方面，全世界每年用于化学杀虫剂的总金额在200亿美元以上；另一方面，化学杀虫剂的长期使用造成农药的残留，害虫的耐受性，环境污染等严重的问题。而利用基因工程的手段培育抗虫植物新品种除可以克服以上缺点外，还具有成本低，保护全，特异性强等优点，成为当前研究的热点。1987年，比利时科学家首次成功地将Bt（Bacillusthuringiensis，Bt）毒蛋白基因导入烟草，美国用农杆菌介导法将Bt基因导入壳籽棉，育成世界上首例抗虫棉，棉铃虫危害率下降50%。
2.3抗真菌作物。自1986年首次报道提纯的菜豆几丁质酶具有抗真菌活性以来，已经相继从菜豆、水稻、烟草、油菜、马铃薯、小麦、玉米和甜菜等多种植物中克隆到了几丁质酶基因，对立枯丝菌等20多种真菌表现出体外抑菌活性。将几丁质酶等基因导入番茄、马铃薯、莴苣和甜菜，达到抗真菌的目的。
2.4抗重金属作物。由于人类活动，矿山的开采，工业化进程的加剧，空气，土壤，水体面临着越来越严重的重金污染，不但严重影响作物的产量和品质，更重要的是通过植物食物链危害人类的健康。土壤中的重金属主要有Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn、As等。20世纪80年代，提出植物修复，超富集植物。但由于自然界中已发现的绝大多数重金属富集或超富集植物往往生长周期长，生物量低，植株矮小，因而限制了其对污染土壤重金属的移除效率。通过基因工程技术改良植物对重金属的抗性，增加或减少重金属在植物体内的累积量被认为是进行污染土壤的生态恢复以及减少食物链重金属污染的一条切实可行的有效途径。富集重金属的相关基因不断克隆，应用转基因技术提高植物对重金属的耐性已取得一些重要进展，一些转基因植物地上部分表现了较高的重金属离子富集量，并在污染土壤的生态恢复中进行了初步应用。
2.5抗病毒作物。传统的抗病毒作物，是将植物天生的抗病毒基因从一个植物品种转移到另一个植物品种，然而抗病植株常会转变为感病植株，而且作用范围较窄。目前最有效的是将病毒外壳蛋白基因导入植株获得抗病毒的工程植物。如1986年美国华盛顿大学已将烟草花叶病毒（TMV）的外壳蛋白基因转移到烟草、番茄中。除上述以外，我国还将黄瓜花叶病毒（CMV）卫星RNA基因转入烟草，番茄，黄瓜，马铃薯x病毒（PVX）的CP蛋白基因转入马铃薯等。其中烟草抗TMV工程植株已进入大田试验。
3、生物农药及生物控制
微生物农药具有对人畜安全，不破坏生态平衡，害虫不易产生抗性等优点，但也存在着药效速度慢，专一性强，受自然条件影响大的缺点。而利用基因工程改造微生物菌种，创造出自然界不存在的新型菌种就可以克服这些缺点。20世纪70年代末国外就把苏云金杆菌伴孢晶体毒素蛋白基因（BtICP基因）转移到大肠杆菌和枯草杆菌中，通过发酵工程进行工业化大量生产，降低了成本，提高了产量。目前已转到假单胞杆菌中，由于该菌对环境适应性强，土壤中广泛存在，可望成为更优良的细菌杀虫剂。我国对杂合毒素基因的广谱苏云金杆菌Bt新毒株的研究也在进行之中。
三、结语
综上所述，随着现代生物技术发展，植物生物技术将在社会生产和实践中的应用越来越广阔。相信不久的将来，随着我国现代生物技术的发展，我国的社会生产将获得突飞猛进的发展，将会迎来更加美好的未来。
摘要 根据高等职业教育改革的基本理念，针对生物技术及应用专业的人才培养目标，探讨教师如何以高等职业教育有别于学科教育的教学理念为指导，转变思维，从制定课程方案、课程目标、教学单元设计、多样化的教学手段运用等方面设计开发《植物组织培养技术》课程，并采取多样化的教育方法和手段，突出以实用、够用为主，达到提高教学质量为目的的教改思路和方法。
关键词 高职；植物组织培养技术；课程教学改革
课程教学改革是当今高职教育加强内涵建设和提高教学质量的重要环节。随着教育资源的丰富和教育现代化的发展，对职业院校《植物组织培养技术》课程也提出了更新、更高的要求[1]。《植物组织培养技术》是高职生物技术及应用专业的专业核心课程[2]。该文针对高职院校生物技术及应用专业《植物组织培养技术》课程如何从制定课程方案、课程目标，教学单元设计这几个方面进行改革创新，课程内容能更好地体现技术型、应用型、职业型的高技能人才培养模式改革的理念，课程内涵能充分体现职业教育特点等进行探讨。
1 课程方案的制定
课程方案是一门课程的纲，是一门职业教育课程科学建设的框架，它的制定为《植物组织培养技术》课程标准的制定奠定指导路线，体现目前植物组织培养行业发展状况和技术应用的情况，以及对此类人才的数量需求和质量要求。为了科学、真实地体现这一点，一是采用实地进入企业调研和网络调研方式，与企业相关领导和技术人员交流，参观生产，探讨课程建设思路。二是通过网络问卷，请企业中行家里手回答相关问题，并提出课程开发意见。通过调研来看，《植物组织培养技术》是一门突出实践动手能力的专业课程，企业对学生的动手能力要求很高，要能体现吃苦耐劳的职业素质[3]。调研发现，从全国来看，植物组织培养技术广泛应用于高档名贵花卉和特色苗木的生产，如蝴蝶兰、大花蕙兰、玉簪等，这类花卉经济价值高，生产周期快，故生产效益较高。
有了市场调研的一手资料，课程方案的制定素材就准备充分，但是根据学院课程改革要求，初步制定出来的方案不是直接就能应用到课程标准的制定中去，必须经过系部教研会汇报交流，通过讲述，与会教师的意见，专家的评审，这样的步骤才能确定是否能通过。如果方案达到与会专家各项指标的要求，获得一致认可才能通过。反之，如果方案被提出的意见较多，说明调研的内容和信息还不完善，需要进一步到市场行业中去加深调研，充实方案内容，故这门课的方案经过了3次汇报才通过系部的审核。
2 课程标准的制定
课程教学目标分为专业能力目标和职业能力目标。专业能力目标就是围绕通过调研制定出来的符合企业需要的岗位核心技能，主要分为2块：一是达到能熟悉掌握制定的每个单元要求的知识目标和技能目标；二是积累经验，通过熟练的技能操作，能发现在生产中出现的问题，并通过查阅技术资料尝试解决问题的能力[4]。职业能力目标包括：积极完成布置的工作任务；培养与人交流沟通的能力；培养与他人合作的能力；具备职业素养。具体包括：①掌握植物组织培养的基本理论知识，并能通过自己或团队的合作解决植物组织培养过程中出现的问题。②能制定植物组织培养每个典型工作任务的工作计划和生产计划；③能够完成植物组织培养生产全过程；④能根据植物组织培养的工作任务，搜集、整理资讯等相关信息；⑤能够对植物组织培养工作任务的完成情况进行客观分析与评价；课程拓展知识目标是能够开展植物组培苗的基础技术研发和组培车间管理工作。
课程标准要制定出课程教学单元，该课程单元标准体现既相互独立又相互联系，突出从简单技能到复杂技术的学习路线。如从培养基配制、灭菌、外植体选择、移栽育苗、污染处理等单一技能到完成一个典型植物的无性繁殖体系建立，直至植物组培工厂化生产与管理[5]。
3 课程单元的开发与实施
根据课程标准的制定要求，以切实提高学生动手能力为目的，体现工学结合模式，开发《植物组织培养技术》课程的教师手册和学生手册。教师手册开发是以植物组织培养技术典型工作任务为载体设计课程单元，以任务驱动开展教学。每个单元开发的教师手册和学生手册，依据课程标准对教师讲授和学习有不同的分工和要求，教师手册包含的教学以资讯、实施、考核、评价、学生反馈5个过程展开，学生手册是以学生为主体，小组为单位，任务驱动为指导的学习素材，其中包含每个单元应掌握的知识目标、技能目标、考核目标。学生手册中配套内容有工作任务资讯单、工作任务实施单、工作任务考核单、工作任务评价单等辅助学习材料。每个单元实施前，就要求学生以小组为单位利用各类课程知识资源将本单元的资讯单完成，做好实施工作任务前的基础准备。
教学单元的实施采用多媒体教学手段，丰富教学内容，充分利用图书、网络、视频、电脑动画等各种教学资源，丰富学生学习渠道。教学开展以学生为主体，课堂放到实训室，放到基地，教师做示范，学生边做边学，并记录工作任务实施过程和出现的问题，针对各环节制定考核标准，予以考核，达到完整掌握植物组织培养基本技术的目的。工作任务（下完成时，同时也完成工作任务单的记载。通过工作任务方案设计、操作和结果检查，小组学生自评、互评，教师考核，教学总结和评价这样的步骤来完整实施一个单元工作任务，真实体现“教、学、做”合一的职业教育模式。通过课程考核，将掌握技能项目优秀的学生选拔出来，继续培养他（她）们参加全国的植物组织培养职业技能大赛。
4 一轮课改课程教学结束后的反思
课程开发是一项专业而又科学的工作，教师要以深厚的教学工作经验为基础，并能深入到企业岗位工作一线，了解行业发展动态，新技术的应用，在熟悉职业教育规律的基础上，才能开发制定出一套完整的实用性强的教学体系，这也充分体现一个职业教育工作者是否紧跟行业企业发展，是否与时俱进的改革教学内容和教学方法的责任心和职业素养。
总之，课程改革的目的是让学生增强学习《植物组织培养技术》这门课的兴趣，能主动学习，能真正学到适应岗位工作的技能，并热爱这项工作，满足行业发展对人才的质量需求。
摘要：课程教学改革是当今高职教育加强内涵建设和提高教学质量的重要环节。针对植物组织培养课程实践性强的特点，结合组培苗生产企业的实际情况，采用理实一体、项目教学的模式，对教学理念、课程内容、教学方法、课程考核等方面进行改革、实践。
关键词：高职；植物组织培养；教学改革
植物组织培养是生物技术专业的核心课程之一，随着我国职业教育的迅猛发展，对职业院校的植物组织培养课程也提出了更
新、更高的要求。
一、深入企业，认真调研，制订课程标准
工作岗位需要什么样的人才，从业人员应具备哪些技能和素质，
企业最有发言权。高职教育中传统的课程体系还是围绕学科知识体系开展理论和实践教学的，这与企业岗位要求存在矛盾。因此在课程改革之前，首先要深入企业，对组培苗生产岗位进行分析，确定岗位核心能力及岗位项目，形成对应的课程标准。
二、联合企业、行业专家，编写植物组织培养配套教材
通过联合企业、行业专家对组培苗生产岗位进行分析，了解植物组织培养的发展方向、企业的工作过程、企业对人才培养的要求，有目的、有方向地改革课程、培养人才，提出核心能力要求，开发编写植物组织培养配套教材。校企联合开发编写教材，既有针对性，又兼顾了知识的系统性。
三、配合新课程标准及教材改革教学方法
高职教育中一直在强调“实用、够用、发展”，而在传统的教学体系中，我们一直沿袭着重理论、轻实践、面面俱到的教学模式。学生被动接受知识，束缚了思维发展、不能充分调动他们的主观能动性和创造性；对企业岗位所需的工作技能，也不能很好地掌握与运用。
因此，教师要对课程内容进行分析，使之贴近生产实际，找出课程各部分的知识点、技能培训目标和任务，提高实践教学比例，采用理实一体、项目教学的模式改革课程体系，这对教师提出了更高的要求，不但知识面要宽，理论扎实，而且要求动手能力强，因此必须提高教学水平。
教学过程中课堂与岗位的统一。按企业的岗位能力要求，将理论课和实践课相融合、校内学习和校外顶岗实习相结合。学生在校内完成理论和实训的学习，对于一些难以在校内实训基地开展的项目，就可以充分发挥兼职教师及校外实训基地的优势，将“课堂”搬到企业。在企业完成顶岗实习，由企业技术人员根据企业生产实际情况安排、负责学生的技术指导、理论授课及考核，完成教学计划，专业教师加以监督以保证教学质量。
学院定期举办技能大赛，参照职业标准和企业岗位能力，制订比赛内容和标准，评选出优秀学生参加省级或国家级职业技能大
赛，培养高素质技能型人才。
四、改革完善教学评价方法
引进企业标准，建立试题库，采用理论与实践考核并重的评价体系，对于在企业完成的科目由校企联合制订考核办法。
1.作业形式改革
传统的教学模式要求学生能够按时、按要求地做好课后的练
习和作业题，学生的作业都在纸上，对高职生的培养没多大意义。因此，要改变作业形式和内容：作业的形式要不拘一格，可以是书面的，也可以是课件，更多的应该是实践作业。作业内容要突出实践技能的培养和自主学习能力的提高。
2.考核方式改革
考核方法很多，诸如：口试、现场操作、试管苗的污染率、组培苗移栽的成活率等。在考核上要加大平时学习的考核，改变一次考核定分的现状。教师可以在课后或平时给学生提出一些问题，给学生思考、准备的时间，让学生上网查找资料，与教材对照，弄清楚后再交作业，也可以给学生布置一些操作任务，根据完成情况给分。
课程体系建设是教学基本建设中最具基础性的核心工作，其水平、质量和成果是衡量专业教学质量的重要标志，是深化教学改革的依托。
（作者单位 辽宁职业学院）
摘要：目前导致农作物减产的一个主要原因就是植物中容易出现病虫草害现象，所以如何利用生物技术进行抗病虫草害作物的培养，已成为目前农业发展的一个新兴方向。基于此，文章主要对植物病虫草害防治中生物技术的运用进行了探讨。
关键词：植物病虫草害防治；生物技术；运用
通过有益微生物技术来对病虫草害进行防治，对于保护生态环境上具有突出的优势，而且逐渐受到了社会各界的重视，不过其在继续发展应用的过程中由于某些菌剂的效能发挥不是很好，导致扩大发展遇到了一定程度的阻碍。不过伴随着利用生物技术对植物病虫草害进行防治取得的越来越多的成就，针对克服了上述所说的不足之处，目前已经成为农业科学技术中发展最为活跃的应用前沿。
1 在对植物的病害防治过程中，生物技术的主要应用
1.1 植物在进行抗病毒病害过程中应用到的基因工程
（1）CP基因。CP基因也就是指病毒外壳蛋白基因，它可以有效的将植物对于病毒的免疫性能进行诱导，到目前为止，国内外在构建和转化外壳蛋白基因上卓有成效，例如烟草花叶病毒、马铃薯X和Y病毒以及苜蓿花叶病毒等，而且还获得了工程植株，它能够对病毒产生一定免疫力，还具有良好的遗传功能。到目前为止，为了提高抗病毒的能力，部分实验室已经着手将CP基因和其他具有抗性的基因进行结合实验，例如将病毒中的CP基因进行同时转化或者是通过把CP基因和Sat-RNA基因进行构建，从而将其转化到同一载体的植物中。（2）RP基因。RP基因也就是病毒的复制酶基因，这里所说的复制酶指的是通过病毒进行编码，利用特异形式合成病毒的正负链RNA的RNA聚合酶，其主要作用就是能够将全长的病毒基因组DNA进行合成，此外，还能把一些具有缺陷的复制酶基因在植物中进行转入，转入之后可能会跟正常的复制酶发生竞争现象，对病毒的复制产生干扰。（3）Sat-RNA以及中和抗体。Sat-RNA也就是卫星RNA，它是一类低分子量的RNA，只有依赖于病毒才能够进行复制，在复制的过程中能够对辅助病毒的复制产生干扰，并且将其症状的表达也进行改变，在植物的基因工程中，主要采用的是将病毒的症状进行减弱的Sat-RNA。在烟草以及番茄上利用CMV Sat-RNA进行转化，已经获得了巨大的成功，在田间，对于CMV的侵染，转基因烟草表现出了其高度的抗性，通过进行隆和序列的分析，在该病毒进行中和抗体的基因工程里打下了坚实的基础。
1.2 植物在进行抗真菌病害的过程中应用到的基因工程
几丁质酶基因以及β-1,3葡聚糖基因。目前已经了解到的几丁质酶可以利用水解菌丝尖端来进行新的几丁质合成，可以利用其对病原真菌的繁殖进行良好的抑制，很多植物在遭受到病菌的侵染之后，会形成一定的防卫机制，而几丁质酶就是由于这个过程产生的，现在已经从很多作物里对几丁质酶进行了大量的克隆，这些植物包括烟草、油菜、大麦、菜豆、拟南芥以及水稻和甜菜等。真菌细胞壁具有大量的成份，其中包括这里所说的β-1,3葡聚糖，如果将β-1,3葡聚糖基因以及几丁质酶基因进行融合然后转化成为烟草，那么具有转融合基因的植株对比于转单基因的植株，在蛙眼病上产生的效果也有明显的提高；与植保素的合成有关的酶基因。在植保素合成过程中，导入一些合成需要的有关酶基因，可以促进植保素的合成，提高其积累的水平，进而对植物的抗病能力起到一定的增强作用。
2 在对植物的虫害进行防治时，生物技术的具体应用
2.1 苏云金杆菌δ-内毒素
Bt，也就是苏云金芽孢杆菌，能够在孢子的形成过程中，将杀虫晶体的内含物δ内毒素进行合成，是一种革兰氏的阴性病菌。一般δ内毒素是以原毒素的形式存在的，如果被昆虫食取，将会在昆虫的消化道里发生活化，能够跟昆虫肠道的上皮细胞里包含的特异性质的蛋白相互作用进而发生结合，在结合之后全部或者是部分的δ内毒素将会在细胞膜中进行嵌合，造成细胞膜出现孔道现象，破坏了渗透的平衡作用，导致细胞破裂，昆虫幼虫停止了食取以后发生死亡现象。最近几年来，苏云金杆菌δ-内毒素在抗虫害的应用中起到了良好的成效。
2.2 蛋白酶抑制剂
在大多生物体内都含有蛋白酶抑制剂，这种基因可以维护生物体发生正常的代谢，还能够对外来的蛋白水解酶进行预防，以免造成机体的损坏。近年来发现富含丝氨酸的蛋白酶抵制剂具有广谱的抗虫活性,一般认为,蛋白酶抑制剂的杀虫机制是抑制昆虫肠道蛋白酶活性,能够对昆虫的消化系统造成破坏，进而会导致昆虫缺乏一定的氨基酸，抑制其正常的生长和发育最终导致昆虫的死亡，这种基因是一种分子量的大小不尽相同的蛋白质，目前已经被进行了多种的克隆和测序。
3 在防治杂草的过程中，生物技术的具体应用
通过生物技术，能够把抵抗除草剂的一些基因顺利的转嫁到植物当中去，这里的基因主要包括利用编码可以分解除草剂的酶、在发生扩增现象时被除草剂损害了的酶还有替换氨基酸以后无法被除草剂进行识别的酶等，然后获得抗除草剂植株。如草甘磷除草剂,具有易降解、不污染环境的突出优点，能分别从细菌和植物中分离这种酶的基因aroA并将它转入烟草等作物,发现转基因作物对草甘磷的抗性增加了近10倍，在田间进行施药以后，能够真正的达到“草死苗长”的作用效果，从而将除草剂的应用价值进行进一步的提高。
4 结语
通过继续发掘和应用新的抗病虫基因，加深研究植物和病菌之间的相互作用机制，深化发展生物学中有益病毒、真菌以及细菌分子的研究内容，最终帮助利用生物技术来防治微生物的遗传进行进一步的改良，从而将遗传工程中对微生物农药的研究发展为生物防治植物病虫草害的主要手段。
【摘 要】伴随着科学技术的日益发展，生物技术已经被广泛地应用于植物保护方面。生物技术的运用主要体现在：对植物病毒和病源的判别和诊断，促进了植物病毒治理过程；选育抗病虫种苗，免除了病虫的危害；研制基因工程农药，有效的避免了化学农药产生的不良后果；培育抗病虫和抗除草剂植物，生物技术的运用极大地促进了植物的保护。
【关键词】生物技术 植物保护 基因工程
伴随着国内外对植物生物技术研究的不断深入和发展，生物技术已经被广泛地应用到植物保护方面。生物技术主要是指利用微生物或者生物有机体来制造或改进产品、改良品种，或者通过培育微生物等过程以达到为人类服务目的的一种技术。生物技术主要涵盖细胞工程技术、基因工程技术、发酵工程技术以及酶工程技术。植物生物技术在针对植物病毒和病源的判别和诊断、植物病虫害防治等问题上具有安全、高效、选择性强、无污染等特点，被广泛的应用于植物保护过程中。
一、对植物病毒和病源的判别和诊断
生物技术应用于植物保护中，能够快速而有效地进行植物病毒和病源的诊断。单克隆抗体技术就是一种用于对植物病毒和病源进行诊断的技术，这种技术与各种免疫标记技术相互结合，就能够对病源进行快速而精确的诊断分析，促进了植物病毒的治理。单克隆抗体技术的积极运用为诊断和判别植物病害提供了有效的途径，现已经制备了很多种植物病毒单克隆杂交瘤的细胞株，例如各种像烟草花叶病毒、葡萄扇叶病毒、黄脉病毒等。我国在植物细菌病害的研究中取得了丰硕的成果，如水稻白叶枯病、青枯病、葡萄扇叶病毒、马铃薯青枯病单克隆抗体的等很多种植物病源的单扛杂交瘤柱系，极大地促进了生物技术在植物病源诊断上的应用。
二、培育无病种苗
近些年来，我国在抗病虫育种的基础上，积极地运用生物技术，创造并选择利用植物群体内新的遗传变异，取得了很多新的进展。生物技术应用于选育抗病虫植物和培育无病种苗，是通过组织培养的方式。为了保证各种作物的产量和品质，提高对有害生物病、虫、杂草的抗性和耐力，使用组织培养的方式，通过无性系突变体来筛选新的抗病虫材料或新抗源，获得无病毒苗，进而获得抗病虫的植物，用体外栽培植物的离体部分来消除病毒的侵染危害，生成没有病毒的完整植株后，再将植株的种子进行繁殖，通过这种无性繁殖就能获得没有病的的种苗，免除了各种病虫的危害[1]。
通过花粉粒作为外植体进行培养，获得植株的单倍体，利用单倍体可在较短的时间内培育出新的、高纯合材料，从而诱导、筛选出具有抗性的植株。另外利用茎尖脱毒技术也可以繁育出像薯类、果树、花卉以及某些蔬菜等无病毒种苗，极大的保证并提高了作物的品质和产量。目前国际上已经开发出抗虫转基因水稻，同时我国也在积极研究，已经开发出抗叶枯病和抗水稻细菌性条斑病的转基因植株，这种生物技术应用于实践，能够有效地降低化学农药的使用量。
三、研制基因工程农药
生物技术在微生物农药开发中的应用，能够代替化学农药而起到防治害虫的效果。为了提高农作物的产量而进行的病虫害防治，长期以来大量使用有机农药，虽然起到了杀菌防虫的作用，但与此同时因单纯依靠化学有机农药，并且使用浓度严重超标也造成了一系列的恶果。例如农药的过度使用，使得在杀死害虫的同时，也杀害了害虫的天敌，从而严重的破坏了生态系统的生物链；长期使用农药，使得害虫产生了抗药性，形成了恶性的循环；农药残余严重，破坏了土壤环境，同时也危害了人们的身体健康。
鉴于有机化学农药带来的各种问题，生物农药防治病虫害的方法也呼之欲出。随着各种生物杀虫剂和生物杀菌剂的相继研发成功，诸如假单胞杆菌型、莓力菌杀虫剂以及枯草杆菌杀虫剂等的使用，极大的避免了有机化学农药产生的危害作用。利用昆虫重组病毒防治害虫，可以利用寄生在昆虫体内的昆虫杆状病毒，如果将此病毒的基因中插入和表达外源基因如节肢动物或细菌来源的昆虫毒素、昆虫激素或酶，就能够扰乱害虫内部的代谢平衡，从而达到了灭虫的目的。另外许多微生物农药也在积极的研发过程中，利用产素细菌能够防治各种因植物细菌而产生的病害问题，这种方法主要是先从土壤根围的细菌中筛选出对水稻或者蔬菜等重要病原细菌，然后选择具有较强拮抗作用的拮抗菌株，这种拮抗菌株由于能够产生较强的拮抗蛋白而起到了抑制或预防作物细菌病害的作用。在这种引进拮抗菌株进行植物的病虫害防治的进程中，从植物体形成的自然生态系统中筛选增产菌，而增产菌的代谢物对改善植物生理代谢又起到了重要作用。总之微生物农药具有高效、无毒、无公害和无污染等特点，对于病虫害防治和环境保护都具有良好的效果。
四、培育抗病虫和抗除草剂植物
作为一种分子生物学技术，植物基因工程技术是利用了植物细胞的全能性。植物细胞的全能性是指植物的每个细胞都具有相同的遗传信息，因此能够把一个植物细胞通过生物技术方法培养成完整的植株。进行抗病虫植物的培养，可以利用动物毒素基因的导入达到防治害虫的目的。此类方法是将一些昆虫的毒素基因导入到植物中，害虫一旦咬食植物的同时就吞入这些细菌，从而就会被杀死[2]。培养抗除草剂植物是通过将破坏除草剂的基因导入到植物中。研究者已经从吸水链霉菌分理处一种能够破坏破坏除草剂的基因，将这种基因导入到烟草、马铃薯和番茄的植株后，这些植株就对常用的除草剂产生了抗性，这样就使得这些作物避免了除草剂产生的药害作用。
抗病虫工程植株与抗除草剂工程植株的培养，我国也取得了很多突破性的进展，已经将很多诸如水稻、小麦、大豆、棉花等农作物通过组织培养的方式获得了再生植株；通过病毒的外壳蛋白的基因转移到烟草和番茄上，并将苏云金杆菌的毒蛋白转移到棉花和水稻上；弱毒疫苗和卫星核糖核酸的也已逐渐应用到实际的生产中[3]。
总之，生物技术的发展，对植物保护产生了革命性的影响。利用植物生物技术能够选育和培育出各种抗病虫害的新的植物品种，同时生物技术对植物病毒和病源进行了快捷而有效的诊断，基因工程农药的使用免除了病虫的危害，也有效的避免了过度使用有机农药产生的恶果。因此，充分利用各种生物技术，能够有效的起到植物保护作用，从而保护了物种的多样性，保护了生态环境，实现了人与自然的可持续发展。
学家合作，获得了具有自主知识产权的转基因抗虫棉花植株和相关专利，育成的众多品种已在全国各个棉区普遍种植．农业部在上世纪90年代，分别对转基因抗虫棉、转基因抗病番茄、甜椒等授予了安全证书，但后两者由于无明显商业价值，并未应用于生产．按照我国农业转基因生物安全管理条例，经过5个阶段严格的安全评价后，农业部于2009年11月向转cry1Ab/cry1Ac基因抗虫水稻华恢1号、转cry1Ab/cry1Ac基因抗虫水稻Bt汕优63在湖北省的生产应用，以及转植酸酶基因玉米BVLA430101在山东省生产应用发放了安全证书，但这些品种仍须通过品种审定方可进入种子销售市场． 作为植物生物技术发展较早的国家，美国自上世纪90年代以来，不断有新产品(品种)的研发，并经由美国农业部动植物检疫部门、环保局、食品药品管理局等生物技术产品监管机构根据产品对人类或动物食用、对环境安全影响的全面评价而确定能否进入市场．表2列出了1990—2012年美国已批准种植的转基因作物及所改造的性状．表中列出的10种植物中，马铃薯和番茄生物技术产品的研发主要在20世纪90年代，但由于应用价值不高，并未得到广泛应用;苜蓿、水稻等为较近期开发的产品．改造的性状已从早期单纯集中于耐除草剂(大豆、油菜)、抗虫(玉米、棉花)发展到通过基因改造与常规杂交等手段结合，同时改造多个性状，包括改良营养性状(如提高大豆、油菜种子油成分中不饱和脂肪酸含量，以改进油营养成分)，提高对非生物胁迫抗性(如抗旱玉米的培育)等．而复合2种或3种性状的生物技术作物的种植面积有明显的增长，已有不少商用品种是既耐除草剂又抗虫的，近年来复合性状的范围更有所扩大，如，应用大豆遗传图谱定位和转基因技术结合，美国孟山都生物技术公司(简称孟山都)2009年推出了既耐除草剂又可增产7%～11%的大豆新品种RReady2Yield。2植物生物技术的新进展及前景据联合国粮农组织估计，为保证全球人口增长的需求，在2005—2050年期间，全球食品生产的增加要达到70%．在增加农业产品的同时，还须面对减少资源耗用、满足消费者对健康食品需求等问题，这些都对植物育种提出了新的要求．作为当代育种重要手段之一的生物技术育种，近年来也把育种目标更多地转向高产、抗逆(非生物胁迫)、高品质等，即所谓第2代转基因育种．能合成类胡萝卜素的金稻米和抗旱玉米MON87460是其中2个成功的例子．
维生素A缺乏可引起夜盲、干眼病、角膜软化，甚至与儿童腹泻等有关，估计全球有过亿儿童处于维生素A缺乏状态．2000年，瑞士和德国的科学家领导的团队在《Science》上发表了他们通过农杆菌介导转化法，把来自植物黄水仙和细菌的β－胡萝卜素合成途径相关酶基因———八氢番茄红素合成酶基因(PSY)、番茄红素脱氢酶基因(CRT1)、番茄红素环化酶基因(带转运肽)，用3个质粒共转化水稻未成熟胚，潮霉素筛选，获得了种子胚乳为黄色、干种子中胡萝卜素质量分数为1.6μg/g的转基因水稻株系［1］，开创了这一通过转基因赋予稻米新营养成分的新领域，因其黄色的胚乳而被命名为金稻米．然而，由于产生的胡萝卜素含量太低，缺乏实用上的意义．随后的数年，这2位科学家与先正达公司合作，从导入的基因、启动子来源、筛选标记以及载体的选择等方面，作了一系列的改变［2］，如用以糖为筛选基础的标记代替了抗生素抗性的筛选系统，选用胚乳特异表达启动子、不同水稻品种用于转化等;而关键的突破来自PSY来源的改变［3］，先正达公司的科学家经大量的比较、分析，发现导入来自玉米的PSY，可明显把转基因水稻干种子胚乳中胡萝卜素质量分数提高到最高可达36.7μg/g的水平，其中维生素A的前体β－胡萝卜素占80%以上，获得了GR1/GR2等株系．β－胡萝卜素被人吸收后，可经历酶解过程而转化为维生素A，按照美国国家科学院医学研究所推荐的儿童每天所需维生素A的摄入量，如以金稻米中胡萝卜素质量分数的保守估计为24μg/g计算，只需食用72g大米即可提供儿童每天维生素A需求的50%．成人的自愿食用试验结果表明［4］，食用量为65～98g即可明显提高血液中维生素A的含量，可见大米中的β－胡萝卜素能有效地转化为维生素A．金稻米的开发是学术机构(公共部门)和生物技术企业(私人部门)合作完成的，为保证其使用达到减少世界上贫困人口、特别是儿童中的维生素A缺乏症的研发目标，享有发明权和专利权的科学家和公司已达成协议，无偿授予发展中国家对相关品种的使用权．2005—2010年，通过一系列育种项目，这一性状已转育到世界各地多个地方品种中，近期已在国际水稻研究所和菲律宾水稻研究所完成田间试验，后者拟在2013年向菲律宾政府监管当局申报，争取2014年开始交给农民种植．
全球气候的异常变化、水资源的短缺使耐旱成为了一个重要的育种目标．孟山都的科学家发现把来自细菌的冷击蛋白CSP转入植物，能赋予受体对非生物胁迫的抵抗能力，如寒冷(拟南芥)，冷、热和缺水(水稻)，干旱(玉米)等．初步研究显示，CSP为一类RNA伴侣蛋白，存在于细菌和植物中，可能通过在转录和翻译中起作用而调节生物对胁迫的反应［5］．鉴于美国中西部玉米种植区常有旱情，他们的进一步研究集中于玉米的抗旱性，在对多个基因和转化事件的表型和表达分析比较后，选定了产量、叶片生长、光合效率均表现良好的CspB-Zm事件1株系，并与生产品种配成3个杂交组合，进行控制给水条件下的田间试验，与非转基因对照比较，主要表现在籽粒数和带籽粒的穗数增加，平均可增产0.5t/hm2(10.5%);随后在美国中西部干旱地区田间种植，增产达0.75t/hm2(15%)．该品系内转入的目标基因CspB来自枯草芽孢杆菌，命名为MON87460，2010年12月美国食品药品监管局已承认该产品的食用安全评价，2011年12月美国农业部解除对其监管，成为全球第1个可供生产应用的抗旱转基因作物品种．其与常规品种杂交获得的杂交种Drought-GardHybrid已作为孟山都公司的重要新产品在美国推出，以图提高干旱地区的玉米产量稳定性，有利于农民及环境．此外，通过不同途径的改变，以提高产量、抗逆性、品质等为目标的研究也有不少报道，如Kebeish等［6］用细菌的乙醇酸分解途径作为叶绿体光呼吸的旁路，把相关基因引入到拟南芥，以增加光合作用和生物量，发现转基因植株生物量增加、光呼吸作用减少、光合作用有所改进;Mao等［7］、Baum等［8］利用近年迅速发展的RNA干涉(RNAi)技术，开发全新的抗虫作物品种培育途径．其中，中国科学院上海植物生理生态研究所植物分子遗传国家重点实验室陈晓亚院士领导的课题组发现［7］，棉花的一种代谢物———棉酚可抑制棉铃虫幼虫的生长，他们从虫中肠分离了棉酚诱导表达的基因———细胞色素P450基因(CYP6AE14)，研究了其在幼虫对棉酚耐受性中的关键作用;进一步根据CYP6AE14编码序列构建RNA干涉载体，转化植物(拟南芥、烟草)，用这些表达特异双链RNA的叶子喂饲棉铃虫幼虫，其中肠CYP6AE14转录水平下降，生长缓慢，在饲料中加入棉酚后生长抑制大大增加;试验结果表明，植物介导CYP6AE14基因的RNA干涉可有效增大棉酚对棉铃虫的毒性．这一研究结果提出了通过植物表达双链RNA，喂饲昆虫可成为启动昆虫RNA干涉的新策略，未来可应用于昆虫研究和田间害虫的控制中．
第3代的生物技术育种常指用植物生产各种重组蛋白，包括药用蛋白、工业用蛋白，也有报道称之为“植物分子农业(Plantmolecularfarming，PMF)”，它包括了从植物种植(或细胞培养)、收获、运输、储藏到蛋白质抽提、纯化的下游过程［9］．早在20世纪90年代初，当植物转基因技术日渐成熟时，由于转基因植物具有成本低、容易规模化、可避免人源和动物源病原物污染等优点，被认为可以作为生物药物生产的一个重要系统;早期的设想多是拟在植物果实中表达疫苗，通过食用即可赋予使用者对该种传染病的预防能力．1992年，首个植物生产重组蛋白的报道———美国德克萨斯州的科学家在植物成功表达乙型肝炎表面抗原的文章发表于美国科学院院刊(PNAS)［10］，随后，类似研究也申请获得美国专利．然而，由于蛋白表达量低、稳定性差、食用难以控制疫苗剂量等问题，这类疫苗从未达到商业生产、投放市场的水平．十多年后，美国陶氏农业科学公司于2006年初宣布，其应用烟草细胞悬浮培养系统生产的禽类新城疫病毒疫苗已得到美国农业部批准，为全球第1个获批使用的植物生产疫苗．表3总结了目前处于临床试验，或批准使用的植物生产药物，包括疫苗、抗体、治疗用蛋白和保健用蛋白．应用不同的植物生产体系，如瞬时表达系统等生产的、针对乙型肝炎、狂犬病、H5N1流感的疫苗已进入不同阶段的临床试验．由于植物病毒介导的瞬时表达系统可迅速、高量在植物中生产重组蛋白，在抗体生产中有较佳的应用前景，第1个获欧盟作为医学建议并被美国食品药品管理局(FDA)批准新药应用观察的植物生产抗体是美国植物生物技术公司的产品CaroRxTM，该产品用烟草生产，功效为保护牙齿免受细菌的侵害．抗体外的一些治疗用蛋白质，如Biolex治疗公司研制的用于治疗乙型和丙型肝炎的α－干扰素(商品名Locferon)已完成临床Ⅱ期试验，而Pro-talix生物治疗公司研制，用转基因胡萝卜细胞培养生产，用于高歇氏病治疗的人葡糖脑苷脂酶(prGCD)于2009年进入III期临床试验，取得良好结果．此外，把编码重组蛋白基因转化谷类作物，在其种子胚乳表达，作为保健型产品，也已有数个成功的例子，如美国Ventria公司用水稻生产的人乳铁蛋白、人溶菌酶等，已被批准作为精细化学产品投放市场．
用生物技术手段，在植物生产药物的发展中，所用的植物体系主要包括转基因植物细胞悬浮培养为基础的生物反应器;用农杆菌渗透或病毒感染植物组织而导入重组蛋白基因并在其内瞬时表达的体系;以及通过常规遗传转化获得稳定的、在特定部位(如籽粒的胚乳)高效表达目标基因的转基因株系等．这些体系各有其优缺点，如细胞培养体系的生产全过程均在室内可控条件下进行，生产系统和产品质量可达到医药工业的标准，且易于通过安全监管，但其生产成本高、可用细胞类型少、蛋白表达水平有待提高等问题仍有待解决;瞬时表达最大的优点是可在短时间内生产大量的急需产品，如疫苗等，但其运输、储存难度大;常规遗传转化获得的转基因籽粒易于运输、储存以及生产规模化，但也存在产品开发耗时长、田间生产受环境影响大以及对环境安全监管要求高等问题［11］．过去20年的历史已经证明了植物为基础的体系确实可以生产各种类型的人体蛋白，近年来处于领头地位的新药物开发已到达临床研究的后期阶段，即将进入市场．作为一个低成本、高产的生物药物生产系统，各国政府、各种基金会、企业公司纷纷投放资金支持相关研究，以取得领先地位．如欧盟的PharmaPlanta联盟，日本经济产业省Meti项目，美国的BlueAngel项目，巴西的PMP计划等．
植物生物技术发展的成果是生物科学研究、技术开发、商业性生产三者结合的结果．30年来，它已从实验室走到了大田，证明了在增加粮食和饲料生产中发挥的作用．随着生命科学的发展，大量新技术的出现，这一新的育种技术及其应用范围也在不断的改进中:在基因来源方面，更多的来源于植物自身的基因正在取代第1代转基因作物中的细菌来源或人工合成基因;在目标方面，更多转向产量乃至总生物量的增加，如在高二氧化碳强度的世界中，通过修饰Rubisco大单位，改变其热稳定活性，增加叶片中淀粉的合成，进而增加植物的生物量［12］;在影响新产品的关键技术———外源基因导入方法方面，新一代的技术———TALEN，即转录激活因子样效应物核酸酶(Transcriptionactivator-likeeffectornucleases)已被证明可以在植物中定点引起高频率的基因敲除、插入和取代，可成为一个把外源DNA定点插入受体植物基因组的重要平台［13］，该技术的实际应用，将能克服多年来各种方法引入的外源基因均为随机插入而致的不良效应，按设计获得所需的转基因产品;在应用的范围方面，生物技术的应用使植物已不仅为人类提供食品和饲料，还将提供药品、工业用品(如生物活性化合物)和能源产品，如增加可能的能源植物的生物量等，有助于减少人类对石化燃料的依赖［14］．随着植物生物技术自身的发展和完善、日渐成熟的监管体系以及人们对这一新生事物认识的增加，其应用将逐步为公众所接受，以在新型的可持续发展农业中发挥更大的作用．
作者：梅曼彤单位：华南农业大学生命科学学院
在20世纪90年代，我国分子生物学家和育种学家合作，获得了具有自主知识产权的转基因抗虫棉花植株和相关专利，育成的众多品种已在全国各个棉区普遍种植．农业部在上世纪90年代，分别对转基因抗虫棉、转基因抗病番茄、甜椒等授予了安全证书，但后两者由于无明显商业价值，并未应用于生产．按照我国农业转基因生物安全管理条例，经过5个阶段严格的安全评价后，农业部于2009年11月向转cry1Ab／cry1Ac基因抗虫水稻华恢1号、转cry1Ab／cry1Ac基因抗虫水稻Bt汕优63在湖北省的生产应用，以及转植酸酶基因玉米BVLA430101在山东省生产应用发放了安全证书，但这些品种仍须通过品种审定方可进入种子销售市场．作为植物生物技术发展较早的国家，美国自上世纪90年代以来，不断有新产品（品种）的研发，并经由美国农业部动植物检疫部门、环保局、食品药品管理局等生物技术产品监管机构根据产品对人类或动物食用、对环境安全影响的全面评价而确定能否进入市场．表2列出了1990—2012年美国已批准种植的转基因作物及所改造的性状．表中列出的10种植物中，马铃薯和番茄生物技术产品的研发主要在20世纪90年代，但由于应用价值不高，并未得到广泛应用；苜蓿、水稻等为较近期开发的产品．改造的性状已从早期单纯集中于耐除草剂（大豆、油菜）、抗虫（玉米、棉花）发展到通过基因改造与常规杂交等手段结合，同时改造多个性状，包括改良营养性状（如提高大豆、油菜种子油成分中不饱和脂肪酸含量，以改进油营养成分），提高对非生物胁迫抗性（如抗旱玉米的培育）等．而复合2种或3种性状的生物技术作物的种植面积有明显的增长，已有不少商用品种是既耐除草剂又抗虫的，近年来复合性状的范围更有所扩大，如，应用大豆遗传图谱定位和转基因技术结合，美国孟山都生物技术公司（简称孟山都）2009年推出了既耐除草剂又可增产7％～11％的大豆新品种RReady2Yield。
据联合国粮农组织估计，为保证全球人口增长的需求，在2005—2050年期间，全球食品生产的增加要达到70％．在增加农业产品的同时，还须面对减少资源耗用、满足消费者对健康食品需求等问题，这些都对植物育种提出了新的要求．作为当代育种重要手段之一的生物技术育种，近年来也把育种目标更多地转向高产、抗逆（非生物胁迫）、高品质等，即所谓第2代转基因育种．能合成类胡萝卜素的金稻米和抗旱玉米MON87460是其中2个成功的例子．维生素A缺乏可引起夜盲、干眼病、角膜软化，甚至与儿童腹泻等有关，估计全球有过亿儿童处于维生素A缺乏状态．2000年，瑞士和德国的科学家领导的团队在《Science》上发表了他们通过农杆菌介导转化法，把来自植物黄水仙和细菌的β－胡萝卜素合成途径相关酶基因———八氢番茄红素合成酶基因（PSY）、番茄红素脱氢酶基因（CRT1）、番茄红素环化酶基因（带转运肽），用3个质粒共转化水稻未成熟胚，潮霉素筛选，获得了种子胚乳为黄色、干种子中胡萝卜素质量分数为16μg／g的转基因水稻株系［1］，开创了这一通过转基因赋予稻米新营养成分的新领域，因其黄色的胚乳而被命名为金稻米．然而，由于产生的胡萝卜素含量太低，缺乏实用上的意义．随后的数年，这2位科学家与先正达公司合作，从导入的基因、启动子来源、筛选标记以及载体的选择等方面，作了一系列的改变［2］，如用以糖为筛选基础的标记代替了抗生素抗性的筛选系统，选用胚乳特异表达启动子、不同水稻品种用于转化等；而关键的突破来自PSY来源的改变［3］，先正达公司的科学家经大量的比较、分析，发现导入来自玉米的PSY，可明显把转基因水稻干种子胚乳中胡萝卜素质量分数提高到最高可达367μg／g的水平，其中维生素A的前体β－胡萝卜素占80％以上，获得了GR1／GR2等株系．β－胡萝卜素被人吸收后，可经历酶解过程而转化为维生素A，按照美国国家科学院医学研究所推荐的儿童每天所需维生素A的摄入量，如以金稻米中胡萝卜素质量分数的保守估计为24μg／g计算，只需食用72g大米即可提供儿童每天维生素A需求的50％．成人的自愿食用试验结果表明［4］，食用量为65～98g即可明显提高血液中维生素A的含量，可见大米中的β－胡萝卜素能有效地转化为维生素A．金稻米的开发是学术机构（公共部门）和生物技术企业（私人部门）合作完成的，为保证其使用达到减少世界上贫困人口、特别是儿童中的维生素A缺乏症的研发目标，享有发明权和专利权的科学家和公司已达成协议，无偿授予发展中国家对相关品种的使用权．2005—2010年，通过一系列育种项目，这一性状已转育到世界各地多个地方品种中，近期已在国际水稻研究所和菲律宾水稻研究所完成田间试验，后者拟在2013年向菲律宾政府监管当局申报，争取2014年开始交给农民种植．
全球气候的异常变化、水资源的短缺使耐旱成为了一个重要的育种目标．孟山都的科学家发现把来自细菌的冷击蛋白CSP转入植物，能赋予受体对非生物胁迫的抵抗能力，如寒冷（拟南芥），冷、热和缺水（水稻），干旱（玉米）等．初步研究显示，CSP为一类RNA伴侣蛋白，存在于细菌和植物中，可能通过在转录和翻译中起作用而调节生物对胁迫的反应［5］．鉴于美国中西部玉米种植区常有旱情，他们的进一步研究集中于玉米的抗旱性，在对多个基因和转化事件的表型和表达分析比较后，选定了产量、叶片生长、光合效率均表现良好的CspBZm事件1株系，并与生产品种配成3个杂交组合，进行控制给水条件下的田间试验，与非转基因对照比较，主要表现在籽粒数和带籽粒的穗数增加，平均可增产05t／hm2（105％）；随后在美国中西部干旱地区田间种植，增产达075t／hm2（15％）．该品系内转入的目标基因CspB来自枯草芽孢杆菌，命名为MON87460，2010年12月美国食品药品监管局已承认该产品的食用安全评价，2011年12月美国农业部解除对其监管，成为全球第1个可供生产应用的抗旱转基因作物品种．其与常规品种杂交获得的杂交种DroughtGardHybrid已作为孟山都公司的重要新产品在美国推出，以图提高干旱地区的玉米产量稳定性，有利于农民及环境．此外，通过不同途径的改变，以提高产量、抗逆性、品质等为目标的研究也有不少报道，如Kebeish等［6］用细菌的乙醇酸分解途径作为叶绿体光呼吸的旁路，把相关基因引入到拟南芥，以增加光合作用和生物量，发现转基因植株生物量增加、光呼吸作用减少、光合作用有所改进；Mao等［7］、Baum等［8］利用近年迅速发展的RNA干涉（RNAi）技术，开发全新的抗虫作物品种培育途径．其中，中国科学院上海植物生理生态研究所植物分子遗传国家重点实验室陈晓亚院士领导的课题组发现［7］，棉花的一种代谢物———棉酚可抑制棉铃虫幼虫的生长，他们从虫中肠分离了棉酚诱导表达的基因———细胞色素P450基因（CYP6AE14），研究了其在幼虫对棉酚耐受性中的关键作用；进一步根据CYP6AE14编码序列构建RNA干涉载体，转化植物（拟南芥、烟草），用这些表达特异双链RNA的叶子喂饲棉铃虫幼虫，其中肠CYP6AE14转录水平下降，生长缓慢，在饲料中加入棉酚后生长抑制大大增加；试验结果表明，植物介导CYP6AE14基因的RNA干涉可有效增大棉酚对棉铃虫的毒性．这一研究结果提出了通过植物表达双链RNA，喂饲昆虫可成为启动昆虫RNA干涉的新策略，未来可应用于昆虫研究和田间害虫的控制中．
早在20世纪90年代初，当植物转基因技术日渐成熟时，由于转基因植物具有成本低、容易规模化、可避免人源和动物源病原物污染等优点，被认为可以作为生物药物生产的一个重要系统；早期的设想多是拟在植物果实中表达疫苗，通过食用即可赋予使用者对该种传染病的预防能力．1992年，首个植物生产重组蛋白的报道———美国德克萨斯州的科学家在植物成功表达乙型肝炎表面抗原的文章发表于美国科学院院刊（PNAS）［10］，随后，类似研究也申请获得美国专利．然而，由于蛋白表达量低、稳定性差、食用难以控制疫苗剂量等问题，这类疫苗从未达到商业生产、投放市场的水平．十多年后，美国陶氏农业科学公司于2006年初宣布，其应用烟草细胞悬浮培养系统生产的禽类新城疫病毒疫苗已得到美国农业部批准，为全球第1个获批使用的植物生产疫苗．表3总结了目前处于临床试验，或批准使用的植物生产药物，包括疫苗、抗体、治疗用蛋白和保健用蛋白．应用不同的植物生产体系，如瞬时表达系统等生产的、针对乙型肝炎、狂犬病、H5N1流感的疫苗已进入不同阶段的临床试验．由于植物病毒介导的瞬时表达系统可迅速、高量在植物中生产重组蛋白，在抗体生产中有较佳的应用前景，第1个获欧盟作为医学建议并被美国食品药品管理局（FDA）批准新药应用观察的植物生产抗体是美国植物生物技术公司的产品CaroRxTM，该产品用烟草生产，功效为保护牙齿免受细菌的侵害．抗体外的一些治疗用蛋白质，如Biolex治疗公司研制的用于治疗乙型和丙型肝炎的α－干扰素（商品名Locferon）已完成临床Ⅱ期试验，而Protalix生物治疗公司研制，用转基因胡萝卜细胞培养生产，用于高歇氏病治疗的人葡糖脑苷脂酶（prGCD）于2009年进入III期临床试验，取得良好结果．此外，把编码重组蛋白基因转化谷类作物，在其种子胚乳表达，作为保健型产品，也已有数个成功的例子，如美国Ventria公司用水稻生产的人乳铁蛋白、人溶菌酶等，已被批准作为精细化学产品投放市场．
用生物技术手段，在植物生产药物的发展中，所用的植物体系主要包括转基因植物细胞悬浮培养为基础的生物反应器；用农杆菌渗透或病毒感染植物组织而导入重组蛋白基因并在其内瞬时表达的体系；以及通过常规遗传转化获得稳定的、在特定部位（如籽粒的胚乳）高效表达目标基因的转基因株系等．这些体系各有其优缺点，如细胞培养体系的生产全过程均在室内可控条件下进行，生产系统和产品质量可达到医药工业的标准，且易于通过安全监管，但其生产成本高、可用细胞类型少、蛋白表达水平有待提高等问题仍有待解决；瞬时表达最大的优点是可在短时间内生产大量的急需产品，如疫苗等，但其运输、储存难度大；常规遗传转化获得的转基因籽粒易于运输、储存以及生产规模化，但也存在产品开发耗时长、田间生产受环境影响大以及对环境安全监管要求高等问题［11］．过去20年的历史已经证明了植物为基础的体系确实可以生产各种类型的人体蛋白，近年来处于领头地位的新药物开发已到达临床研究的后期阶段，即将进入市场．作为一个低成本、高产的生物药物生产系统，各国政府、各种基金会、企业公司纷纷投放资金支持相关研究，以取得领先地位．如欧盟的PharmaPlanta联盟，日本经济产业省Meti项目，美国的BlueAngel项目，巴西的PMP计划等．
植物生物技术发展的成果是生物科学研究、技术开发、商业性生产三者结合的结果．30年来，它已从实验室走到了大田，证明了在增加粮食和饲料生产中发挥的作用．随着生命科学的发展，大量新技术的出现，这一新的育种技术及其应用范围也在不断的改进中：在基因来源方面，更多的来源于植物自身的基因正在取代第1代转基因作物中的细菌来源或人工合成基因；在目标方面，更多转向产量乃至总生物量的增加，如在高二氧化碳强度的世界中，通过修饰Rubisco大单位，改变其热稳定活性，增加叶片中淀粉的合成，进而增加植物的生物量［12］；在影响新产品的关键技术———外源基因导入方法方面，新一代的技术———TALEN，即转录激活因子样效应物核酸酶（Transcriptionactivatorlikeeffectornucleases）已被证明可以在植物中定点引起高频率的基因敲除、插入和取代，可成为一个把外源DNA定点插入受体植物基因组的重要平台［13］，该技术的实际应用，将能克服多年来各种方法引入的外源基因均为随机插入而致的不良效应，按设计获得所需的转基因产品；在应用的范围方面，生物技术的应用使植物已不仅为人类提供食品和饲料，还将提供药品、工业用品（如生物活性化合物）和能源产品，如增加可能的能源植物的生物量等，有助于减少人类对石化燃料的依赖［14］．随着植物生物技术自身的发展和完善、日渐成熟的监管体系以及人们对这一新生事物认识的增加，其应用将逐步为公众所接受，以在新型的可持续发展农业中发挥更大的作用．
作者：梅曼彤单位：华南农业大学生命科学学院
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