植物生物技术概念

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植物生物技术概念范文第1篇

本辅修专业培养生物技术及其相关领域的应用型人才。

二、专业培养要求

本辅修专业的学生通过学习可获得以下几方面知识、能力和素质：

1、掌握生命科学和生物技术等方面的基本理论和基本知识，具有一定的生物工程原理的基础知识；

2、掌握生物技术方面的基本实验技能；

3、具有综合运用所掌握的理论知识和技能，从事生物技术及其相关领域产品研发、生产、管理的能力；

4、了解与生物产业有关的方针、政策和法规。

5、通过严格的科学思维训练，具备良好的生物技术专业素质。

三、课程设置

本辅修专业设置课程包括：生命科学导论、基础生物化学、微生物学、发酵工程、生物技术检测（含仪器分析）、污水处理工程、植物组织及细胞培养、食用菌栽培学。

四、课程简介

1、生命科学概论：

主要介绍生命科学的基础知识、基本理论、研究方法及成果应用，从不同侧面反映生命科学与其他学科间的交融。主要内容包括：生物学基础知识、生命科学对人类的影响、生命的物质基础、生物大分子的结构和功能、细胞与克隆技术、遗传与人类基因组计划、微生物与人类的健康、神经科学、生物钟与生物信息传递、生态环境与人口资源等。通过本门课程的学习，能够使学生了解和掌握有关生命科学的基础理论知识，拓展视野，丰富生命科学知识。

2、生物化学

使用教材：《生物化学简明教程》（第三版），罗纪盛等修订，高等教育出版社，1999年。

参考书目：

《普通生物化学》（第四版），郑集，陈均辉编，高等教育出版社，2007年；

《生物化学》（第三版），王镜岩，朱圣庚，徐长法主编，高等教育出版社，2002年；

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

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

3、微生物学及实验：

微生物学(Microbiology)为生物学各专业本科生的必修基础课。通过学习微生物的形态结构、生理生化、生长繁殖、遗传变异、生态分布、传染免疫、分类鉴定以及微生物与其他生物的相互关系及其多样性，在工、农、医等方面的应用，了解该学科的发展前沿、热点和问题，使学生牢固掌握微生物学的基本理论和基础知识，了解微生物的基本特性及其生命活动规律，为学生今后的学习及工作实践打下宽厚的基础。

微生物学实验是生物学重要的基础课之一，特别是随着分子生物学的发展与拓宽，微生物学方法与技术显得尤为重要。此外，医学、农学、林学等学科，甚至地质学、太空学等也需微生物的方法与技术。因此，熟悉掌握微生物学方法与技术，对其它很多学科的发展有直接的影响。无菌操作技能和无菌概念的建立是微生物学实验中最重要的内容。微生物学实验主要任务是使学生掌握研究与应用微生物的主要方法与技术，包括经典的、常规的、以及现代的方法与技术，使学生具有适应于从事相关学科的基础理论研究与实际生产应用的微生物学实验技能。

使用教材：《微生物学教程》，周德庆，高等教育出版社，2000

4、生物技术检测

使用教材：《仪器分析》（第三版），朱明华编，高等教育出版社，2000年

参考书目：

《生物物理学》，赵南明，周海梦主编，高等教育出版社，2000年；

《生化实验方法和技术》（第二版），张龙翔，张庭芳，李令媛主编，高等教育出版社，1997年。

5、植物组织及细胞培养

植物组织培养是一项以细胞全能性为理论基础的无性繁殖技术，以植物组织和细胞的离体操作为基础的实验性学科，是举世瞩目的现代生物技术之一。它应用无菌操作方法培养植物的一个离体器官、组织或细胞，加速繁殖植物个体，或获得有用物质等。本课程主要介绍植物组织培养技术的基本原理、设备、方法和应用，以实用为目的，使学生在了解基本原理的基础上，重点掌握实际操作技术。通过学习，学生将掌握植物组织培养的基本理论，掌握开展离体培养克隆植物的基本技能。

理论学习的主要内容包括：植物组织培养的基本技术、植物组织器官培养、茎尖分生组织培养、细胞培养、种质离体保存、植物组织培养苗的工厂化生产、药用植物的组织培养与工厂化生产、果树与蔬菜的组织培养技术、园林及观赏植物的组织培养等。

实验操作的主要内容包括：培养基的配制与灭菌；愈伤组织的诱导与分化；茎段的组织培养；植物细胞悬浮培养；叶的组织培养等。

6、发酵工程

本课程主要讲授微生物工程原理、微生物工程下游加工工程、微生物工程生产工艺及产品举例等部分。内容包括菌种的特征和选育，培养基的特性和选择，发酵工艺的控制，杂菌的防治和产品分离提纯工艺的控制等内容，为生物技术的应用奠定基础。微生物发酵工程课是一门综合性很强的课程，涉及到数学、化学、生物学、生物化学、微生物学、物理化学、有机化学、化工原理等多个学科，基础理论性和实践性均很强，同时要求基础理论和生产时间密切结合。在课程讲授过程中，将要按照微生物发酵生产的全过程阐明各个阶段、各种产品生产的原理和技术，讲解理论知识的同时，又重点突出生产的工艺操作和控制技术等实际问题。因此，该课程需要在理论教学的同时，配合实验的实践环节，也要求学生建立实际生产的概念，在实践中巩固本课程的教学效果，学生利用实验、参观、实习、社会实践等机会，培养分析问题和解决问题的能力。学生通过该课程的学习将会缩短理论与生产实践的距离，建立用理论知识分析和解决生产实际问题的概念和能力，动手能力也将有所提高。

推荐教材：贺小贤编著，《生物工艺原理》.北京：化学工业出版社.2003

曹军卫，马辉文，张甲耀编著.《微生物工程》(第二版).北京：科学出版社，2007

俞俊棠主编.《生物工艺学》.上海：华东理工大学出版社，1991

7、水污染控制工程

《水污染控制工程》是生物技术辅修专业的一门重要的必修课程。本课程的主要内容包括：水的资源特性，水体污染的特性，污染指标和污染控制的基本途径及方法，各种废水处理工艺的基本原理，主要设备的选型和构筑物设计计算等。通过本课程的学习，使学生掌握污水处理的基本概念、基本理论、基本工艺和及有关设备的技术性能，熟悉有关设计计算、安装调试、运行维护方面的知识，了解有关处理系统的管网设计、施工、维护运行方面的知识。由于本课程的实践性和应用性很强，因此必须强调理论教学与实践训练并重，使学生较好地掌握应用技能并具有较强的动手操作能力，能迅速适应实际工作的要求，同时具有水污染控制工程的设计、运行、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、顾国维主编高等教育出版社

参考书目：《水污染控制工程》修订版张希衡编冶金工业出版社

《水处理工程》顾夏声编清华人学出版社

《水污染治理工程》黄铭荣编武汉理工大学出版社

《水污染控制工程》胡亨魁编武汉理工大学出版社

8、食用菌栽培学

本课程是在微生物学、生物化学、遗传学等相关学科基础上形成的综合性应用学科。食用菌栽培技术是现代生物技术的重要组成部分，是一门实践性较强的新兴实用技术课程。

食用菌是可食用的大型真菌，有利于改善人类的膳食结构、增强免疫功能、提高健康水平，是人类餐桌上的健康食品。联合国粮农组织提出每餐合理饮食结构应是“一荤一素一菌”，其中的“菌”指的就是食用菌。因此，近十年来,国内外食用菌产业的发展相当迅速,食用菌生产、加工在我国已然形成独立的新兴产业并开始步入工业化生产阶段。了解和掌握食用菌学基础理论和基本技能，对于将来从事相关技术工作和服务社会生产具有实践意义。

本课程重视学生的实际应用和操作能力培养。课程内容包括理论知识和实验操作部分，比例大体为：1：1。理论教学包括：食用菌基础知识、商业化栽培技术工艺和食用菌病虫害防治和加工保鲜技术三部分内容。实验教学重点加强操作能力和基本技能培养，使学生掌握食用菌制种技术、菌种分离与保藏技术，能够进行常规的食用菌栽培工艺操作。

本课程的目的：使学生理解有关食用菌的基础理论知识，掌握常见食用菌生长发育所需的营养、理化环境条件及栽培管理方法，掌握食用菌栽培过程及加工的多种基本操作技术，并且培养学生独立操作、实事求是的科学态度。使学生具备在实践应用中控制生产、服务科研和改造创新的专业基本能力和素质。

植物生物技术概念范文第2篇

关键词：中药生物技术；教学方法

中图分类号：G642.4　文献标识码：A　文章编号：1672-979X(2011)09-0366-02

中药是我国传统医药的重要组成部分，在我国应用已有几千年的历史，是中国人民长期同疾病作斗争的经验总结，对中华民族的繁荣强盛做出了巨大的贡献。中药现代化是将传统中医药的优势特色与现代化科技相结合，适应当代社会发展需要的过程。在中药现代化进程中，生物技术正日益渗透到中药现代研究与生产的各领域。

进入21世纪以来，生物技术逐渐成为时代的主题，也成为各国争相发展的高新技术产业之一。随着生物技术相关产业的迅速发展，社会对生物技术类人才的需求也日益迫切。中药生物技术是利用现代生物技术的研究方法和手段，以解决中药生产和发展中某种具体问题为目的的学科，是生物技术与中药研究和生产密切结合的产物。由于其大量应用现代生物学的理论并综合利用了如生物化学、细胞和分子生物学、基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程、化学工程等现代科学的研究方法和手段，被列入了高新技术的范畴。

遵循国家中药现代化的发展战略，暨南大学在中药学专业(本科)开设了《中药生物技术》课程，以介绍生物技术在中药研究与开发中的应用为宗旨。《中药生物技术》作为中药学专业学生的专业必修课，其特点是理论性和实践性较强。鉴于目前国内高校开设过此课程的较少，现将暨南大学《中药生物技术》课程组近年的教学实践作一报告。主要报告课程的设置目的、教学内容、教学模式等，以冀与同行专家学者讨论和磋商，进一步推动该课程体系的不断完善和发展。

1　选择合适的教材

利用生物技术实现中药现代化是目前研究的热点领域之一，相关的技术以及研究报告较多。但由于本课程为新兴领域和交叉学科，故相关的教学书籍较少。与《中药生物技术》课程直接相关的教材主要有：中国医药科技出版社出版的《中药生物技术》和《现代生物技术方法在中药现代化中的应用》；以及相关书籍，如华中师范大学出版社的《发酵工程》，中国农业大学出版社的《植物组织培养教程(第二版)》，化学工业出版社的《天然药物的生物转化》，暨南大学出版社的《天然药物化学成分生物合成概论》等。《中药生物技术》和《现代生物技术方法在中药现代化中的应用》两本教材较系统地介绍了生物技术在中药生产和研究中的应用，我们以此为主要参考书；其它几本参考书在发酵工程、植物组织培养以及生物转化等方面进行了深入探讨，具有较大的参考价值。通过考察近年的教学效果，认为选择上述教材和参考书是较为适宜的。

2　改革教学内容

现代生物技术包括发酵工程、酶工程、细胞工程、蛋白质工程和基因工程。目前在中药研究与生产方面应用较多的包括基因工程技术、发酵技术、植物细胞工程技术、生物转化技术和酶工程技术等。这些内容成为我们授课的重点，同时设计了相应的实验教学内容。

3　采用多媒体课件教学

多媒体教学是一种新的辅助教学方式，在很大程度上弥补了传统教学直观性和动感性等的不足，将学生带入一个形象、生动、具体的环境，使概念实体化；同时，采用多媒体课件增加了教学信息量，进一步完善和开发多媒体教学课件对于激发学生的学习兴趣，提高教学质量有着非常重要的意义。如，在“发酵技术在中药生产中的应用”一章中，教师先讲授发酵技术在中药生产中的应用，每种应用的具体实施，包括所用到的原理、材料、设备等。然后，让学生观看相关的视频，如人工蛹虫草的发酵生产等。这既使讲授的内容形象化、客观化，又提高了学生的学习兴趣。因此，在开发数字化教学平台的基础上，由教师开发了许多有关中药生物技术原理及实验的演示课件，对帮助学生形象地理解相关的教学内容，提高教学质量起到了积极的作用。

4　采用启发式教学法

教师在讲授课程中，如一直以教师为主导，学生很易分散注意力，甚至影响学习的兴趣。为了发挥学生的主体作用，充分调动学习的积极性和创造性，教师运用了“问答”模式的启发式教学方法。理论联系实际，提问与教学相关的问题以激发学生的学习积极性，培养其分析问题和解决问题的能力。如在讲述“植物基因工程”一章前教师提出以下问题：中药材中的活性成分含量往往都很低，如抗癌药物紫杉醇，其含量在原植物中只有万分之几至十万分之几[2-31，其供应远不能满足实际需求，如何提高其产量?可先让学生讨论，然后让学生带着问题听课。再如，在讲述“植物微繁殖与脱毒技术”一章前提出以下问题：很多中药材，特别是无性繁殖药材，都易受到一种或多种以上病原菌的周身感染。有病毒会减少作物的产量和品质，目前尚无药物可以治愈受病毒侵染的植物，如何脱毒?诸如此类的问题均与学习息息相关，可吸引学生的注意力，保持学习兴趣。

5　增设实验教学环节

《中药生物技术》是一门实践性较强的理论课，我们增设了相关的实验教学环节。由于实验教学学时有限，在实验内容选择上应既突出专业特色，又注重与课程内容的有机衔接。为此，我们精心设计了4项大型实验，“烟草愈伤组织的诱导、悬浮培养”、“长春花细胞生物反应器生产长春碱”、“何首乌试管苗、毛状根的继代培养”以及“何首乌毛状根生物转化外源化合物”。实验前教师先用多媒体课件做充分的分析，研究实验对象，准确描述实验原理、操作关键点等。通过多媒体课件的录像让学生得到更多的信息。录像比语言直观、形象，比图形真实，所包容的信息量大；实况视频又比动画包含更多的信息，取得了很好教学效果，加大了教学信息密度。如在“烟草愈伤组织的诱导、悬浮培养”实验中，烟草叶片消毒时间的把握，叶片愈伤面的创造，叶片切片的大小，叶片转移到培养基中的一系列无菌操作等较难把握，易致染菌率高，愈伤率低。针对这些情况，录制了此实验的教学多媒体视频课件，制作了分段视频并保存在硬盘或光盘中，作为原始素材。

6　小结

以上几点，是笔者从事《中药生物技术》这门课程教学的体会和总结，并借鉴了其他长期从事中药学专业课程教学同行的建议。教与学是互动发展的环节，只有教师长期探索新方法，才能不断提高学生学习知识的能力和兴趣，充分发挥学生学习的主动性、自觉性、探索性，才能更好的做到中药现代化、国际化，才能培养出新一代优秀的中药学高级专门人才。

参考文献

[1]余伯阳.中药生物技术[M].北京：中国医药科技出版社，2005：1-11.

植物生物技术概念范文第3篇

关键词低碳农业；温室气体；生物技术；固碳；固氮

中图分类号F062.2文献标识码A文章编号 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，随着经济的快速发展，气候变化形势越来越严峻。同时，气候变化将使农业生产的不稳定性增加，产量波动增大，这就对农业结构调整提出新要求。发展适应气候变化、减少温室气体排放的低碳农业经济已迫在眉睫。据联合国粮农组织估计，低碳农业系统可以抵消80%因农业导致的全球温室气体排放量[1]。然而我国的农业是一种高耗能、高污染、高排放的“三高”农业生产方式。实现农业的可持续发展，必须促使高碳经济向低碳经济的转变，通过农业科学技术来发展低碳农业，以应对未来我国农业的发展。

1农业生产与气候变化

WMO2008年温室气体公报公布了各种温室气体增温效应比例，CH4和N2O的影响比例达21%，这两者主要来源于农业和农业相关的生产活动[2-3]；同时，农业是大气碳含量增加的第二大来源。最新数据表明，农业直接和间接排放的温室气体对全球变暖的影响超过50%。全球气候变暖连带着一系列的气候变化最终又影响农业生产的稳定性，从而影响产量，这将对国民经济造成一定的打击。由此可以看出，农业生产与气候变化极为密切。若要从根本上解决全球气候变暖的问题，就必须减少温室气体的排放，发展低碳农业。

2低碳农业

2.1低碳农业内涵

低碳农业应该是低耗能、低排放、低污染的“三低”农业生产经营方式；是在农业生产、经营中排放最少的温室气体，同时获得整个社会最大收益的一种经营模式；其本质是节约型、效益型、安全型农业。低碳农业以减少碳排放、增加碳汇和适应变化技术为手段，通过开发生物质能源和可再生能源，进而维护全球生态安全，改善全球气候条件[4]。

2.2低碳农业发展策略

目前，我国低碳农业发展策略主要包括4个方面：一是加大宣传力度，培育低碳理念，以科学发展观指导低碳农业的发展；二是强化科学研究，加快技术创新，全面开发与推广低碳农业技术；三是结合各地实际情况，探索合适模式，大力发展低碳农业产业化；四是破除制度障碍，完善保障体系，促进低碳农业可持续发展[5]。其中，技术创新和制度创新是关键因素。随着高新技术的快速发展，采用生物技术促进低碳农业的发展是一有效途径。

3生物技术在低碳农业生产中的应用

农业是国民经济的基础，也是生物技术应用最广阔、最活跃、最富有挑战性的领域。常规农业生产严重影响环境，而生物技术能用来降低农业对环境的影响，实现低碳农业生产。运用生物技术培育作物新品种，提高作物的抗病虫害、除草能力，固碳和固氮能力，进而改善人类生活环境，降低温室效应，促进农业产业链不断延伸。

3.1生物技术提高作物的抗病虫害、除草能力

降低杀虫剂和除草剂的喷药量，可以长期消减二氧化碳的排放量。因此，利用生物技术培育农作物新品种、增强防病虫害能力势在必行。由于与病虫害防治有关的各类基因的发现以及植物转基因和微生物重组技术的一系列突破，用于植物保护的基因工程产品首先得到开发，并且有11种作物，100多种转基因抗虫、抗病、抗除草剂植物品种已在进行商品化生产。我国转基因棉花的应用显著减少了农药的使用量，降低了劳动强度；国外抗除草剂转基因大豆的应用，实现了密植和免耕。2006年因杀虫剂和除草剂用量的减少而削减的二氧化碳排放量估计为120万t，相当于50万辆汽车的排放量，通过免耕方法提高了土壤固碳量，二氧化碳固存量达1 360万t，相当于减少了600万辆汽车的排放量[6]。据ISAAA报告，1996―2006年累计减少使用杀虫剂有效成分约30万t，使全球农药对环境的破坏性影响降低15.5％。

3.2生物技术提高植物固碳能力

生物固碳就是利用微生物和植物的光合作用，提高生态系统的碳吸收和储存能力，将二氧化碳资源转化为碳水化合物和氧气，变废为宝，从而减少二氧化碳在大气中的浓度，减缓全球变暖的趋势。生物固碳因其成本低廉、无副作用且可实现人类可持续发展等优点越来越受到国际社会的重视[7-8]。

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我国具有先进的选种育种技术，可借助先进的转基因生物育种技术，提高作物的生产力和固碳能力，为生物固碳提供保障。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组可以提高生态系统的固碳效率5~6倍[9]。近年来，基因工程在固碳领域取得了一系列成果，如C4植物玉米和高粱等的C4基因先后被克隆导入C3双子叶植物矮牵牛、烟草、马铃薯。2007年，我国科学家成功完成转C4光合固碳相关基因水稻的育种研究，转基因疏导使水稻的PEPC活性提高了20倍，光合速率和和羧化效率也分别比原种提高55% 和50%，光饱和点比原种提高200 μmol/（m2・s），其产量提高14%~22%[10]。

3.3生物技术提高作物固氮能力

农业生产中氮肥的大量使用，使土壤中有效氮元素大量增加，氮素作为硝化和反硝化作用的底物，其含量增加必然导致N2O排量增加[11]。研究表明，农田土壤N2O排放量在一定施氮量范围内随施氮量的增加而上升[12]，生物固氮的发展可替代化肥为农作物提供氮素。

生物固氮是指某些种类的原核生物利用体内的固氮酶，将空气中的氮气还原为氨，为植物生长提供氮素。现已从含C 的作物如玉米、高粱、甘蔗、黍的根际，分离出不同的联合固氮菌。对它们性质的研究已经广泛开展，主要侧重从分子遗传角度改造基因，提高固氮效率[13]。有研究表明，铵对西固氮螺菌Yu62菌固氮酶活性的抑制已基本研究清楚，构建成脱铵阻遏的工程菌株UB37，在玉米田间小区试验中达到减少氮肥用量20%的效果[14-15]。根瘤菌对宿主有专一性，在对宿主专一性基因了解的基础上，用基因重组等方法扩大宿主范围，特别是扩大到非豆科植物上结瘤和固氮是始终的愿望[16]。目前，已有研究表明，中国科学院遗传研究所把带有固氮基因的质粒PRD1从大肠杆菌K12jc5564导入到无固氮能力的水稻根系菌4502Y中，表现出较强的固氮能力[17]。

同时，利用生物技术了解、掌握土壤和作物根际微生物群落的多样性变化和活动机制，是农业生产适应气候变化的一个重要措施。2007年，福建省农业科学院生物技术研究所利用PCR-RFLP检测水稻根际土壤及根组织内外固氮微生物的nifH基因，证明了水稻根际土壤和水稻根组织的固氮微生物具有显著的多样性，也初步显示了土壤中某些固氮微生物能定植于水稻根内或根表[11]。还有研究发现，C4作物比C3作物具有较高的氮肥利用率，同种作物内不同基因型间的氮肥利用率也有差异，品种的改善可使氮肥利用率提高20%~30%[18]。因此，用生物技术改良作物以及菌种的营养遗传性状，筛选出符合人们要求的产物，实现肥料的高效利用，在我国将有良好的发展前景。

4小结

低碳农业是现代农业为了应对能源危机和气候变暖而产生的一种新的经济形态，低碳农业不只是一个时尚的概念，而且还是人类建设低碳优质生活的必然选择。生物技术在低碳农业生产中的应用，不仅能改善人类生活环境，降低温室效应，而且还能促进农业产业链的不断延伸，同时还能带动农业产业科学技术的不断升级。可以预见，生物技术在今后低碳农业生产发展中将起到一个主导的作用。

5参考文献

[1] 赵其国，钱海燕.低碳经济与农业发展思考[J].生态环境学报，2009，18（5）：1609-1614.

[2] Intergovernmental Panel on Climate Change.Climate Change 2007：Miti-gation of climate change.Contribution of working group III to the fourth assessment report of the intergovernmental panel on climate change Cambridge[R].London：Cambridge University Press，2007：63-67.

[3] 张厚.农业减排温室气体的技术措施[J].农业环境与发展，1998，15（1）：17-22.

[4] 李晓燕，王彬彬.低碳农业：应对气候变化下的农业发展之路[J].农村经济，2010（3）：10-12.

[5] 王锋.基于低碳经济视角的我国生态农业发展模式及对策分析[J].农业经济，2010（6）：22-23.

[6] 束洪福.农业生物技术最具活力[N].科技日报，2008-04-29（11）.

[7] LAL R.Carbon sequestration[J].Philosophical transactions of the Royal Society B，2008，363：815-830.

[8] HOPKIN M.The carbon game[J].Nature，2004，432（7015）：268-270.

[9] FORNARA D A，TILMAN D.Plant functional composition influences rates of soil carbon and nitrogen accumulation[J].Journal of Ecology，2008，96（2）：314-322.

[10] 张边江，陈全战，焦德茂.转C4光合固碳相关基因水稻的研究进展[J].植物学通报，2008，25（2）：161-166.

[11] 陈彬，郑斯平，周莉娟，等.水稻根际土壤及根组织内外固氮微生物的遗传多样性分析[J].农业生物技术学报，2007，15（5）：841-846.

[12] 周萍，潘根兴，张旭辉，等.氧化铁辅助农业固碳减排的技术探索[J].农业环境科学学报，2009，28（12）：2590-2595.

[13] 张秋磊，林敏，平淑珍.生物固氮及在可持续农业中的应用[J].生物技术通报，2008（2）：1-4.

[14] 慈恩，高明.生物固氮的研究进展[J].中国农学通报，2004，20（1）：25-28.

[15] 田颖，陈萍.联合固氮菌研究进展[J].安徽农业科学，2005，33（11）：2131-2133.

[16] 荆玉祥.生物固氮研究现状和趋势[J].生物工程进展，1989，9（3）：29-32.

[17] 蒋明.植物基因工程在农业中的应用[J].生物学通报，2000，35（6）：14-16.

植物生物技术概念范文第4篇

【关键词】环境生物技术；生物修复技术；水产养殖废水

1 生物修复技术的基本概念及其原理

生物修复又称生物改良，是指利用生物的生命代谢活动，来减少污染环境中的有毒有害物的浓度或使其无害化，从而使污染了的环境能够部分或完全地恢复到原初状态的过程。

生物修复根据所利用的生物，可以分为植物修复、动物修复、生态修复、微生物修复四类。根据被修复的污染环境，可以分为土壤生物修复、水体生物修复和大气生物修复。而由于生物修复的实施方法不同，又分为原位生物修复和异位生物修复。

1.1 生物修复的基本原理

生物修复技术是通过生物的降解和转化，将有机污染物转化为无害的小分子化合物和二氧化碳与水。利用生物对环境污染物的吸收、代谢及降解等功能，对环境中污染物的降解起催化作用，加速去除环境中的污染物。

1.2 生物修复技术的特点

生物修复技术具有投资费用低，对环境影响小，使用效果好，使用区域范围广，使用面积大等特点，而且能同时处理受污染的土壤和地下水。在土壤修复中还可以去除环境中的重金属和放射性核素。但其也存在局限性，生物不能降解进入环境中的所有污染物，并且受外部环境的影响较大。

2 生物修复技术在水产养殖废水中的应用

氨氮是水产养殖的最主要危害，但传统的加注新水、曝气、漂白粉或臭氧氧化、使用斜发沸石进行离子交换等方法脱氮效果并不理想[2]。而活性污泥法、生物膜法和稳定塘法等生物处理法存在或伴有污泥产生、反应启动慢、出水水质不稳定等问题。随着生物技术的发展，生物修复技术在水体氨氮污染的处理上被广泛应用。微生物修复技术在水产养殖中主要应用于养殖环境的原位修复中，主要处理底泥的有机污染和水体的富营养化问题。

2.1 生物在水产养殖环境生物修复中的作用机制

水产养殖生态环境中的有益微生物（净水微生物）在池塘连续养殖情况下，能清除因池塘长时间养殖水域底部积累的大量残余饲料、排泄物、动植物残体以及有害气体（氨、 硫化氢等），使之最终分解为CO2、碳酸盐、硫酸盐等物质，起到净化水质的作用。并且能为环境中的单细胞藻类为主的浮游植物提供营养物质，促进藻类等浮游植物的繁殖。这些藻类为主的浮游植物的光合作用，又为池塘内底栖动物、水产养殖动物的呼吸和有机物的分解提供氧气，从而形成一个良性的生态循环，有利于水产养殖动物的迅速生长。同时有益微生物的大量繁殖，在池内形成优势种，可抑制病原微生物的繁殖，减少养殖动物的疾病发生。

2.2 生物对养殖环境的生物修复

2.2.1 微生物对养殖水体氨氮污染的修复

在一般污水处理系统中，硝化细菌的含量很低。因此，研究开发硝化细菌的快速富集培养技术，提高硝化细菌的产率，对氨氮污染水体处理具有重要作用。

现实中，硝化过程主要由自养菌完成，但异养菌也可以参与硝化；氨氧化在有氧条件下可以进行，在厌氧条件下也可以发生。胡宝兰、郑平在Anammox （厌氧氨氧化Anaerobic Ammonia Oxidafion）反应器中分离了6株好氧氨氧化菌，它们不仅具有好氧氨氧化菌的典型特征，而且将其置于厌氧条件下培养也有厌氧氨氧化能力。Robertson和Van Neil分离的Psendomonasspp1、Alcaligenes faecalis和Thiosphaerapantotropha菌株，既表现为好氧反硝化，同时也具有异养硝化能力，因此，Robertson提出了好氧反硝化和异养硝化的工作模型，直接把氨转化为最终的气态产物。光合细菌在养殖水体氨氮污染生物修复中的应用非常广泛[5]。此外，应用属于放线菌的诺卡氏菌属、浮游植物的大型绿藻、席藻、螺旋藻和小球藻以及大型水生植物的伊乐藻、轮叶黑藻去除养殖水体氨氮的研究也有不少报道。

2.2.2 水生植物对养殖水体氨氮污染的修复

水生植物修复是生物方法和生态方法中的通用技术。水生植物按生态类型，可分为沉水植物、飘浮植物、浮叶植物、挺水植物。利用特定技术，还可以将浮游藻类、陆生植物应用于养殖水体修复中。目前国内外学者对植物修复富营养化水体进行了诸多研究，并取得了一定的成就，筛选出了一些优势种。植物系统对养殖水体的净化作用，主要是通过植物的吸收作用，根区微生物的降解作用，植物的吸附、过滤和沉淀作用，植物抑制藻类生长的作用以及作为生态系统的生产者来调节其他生物种类和数量的作用来完成的。其具有以下优势：净化所需的能源由光合作用提供；许多植物具有美学价值，能改善景观生态环境；植物可被收割和利用，创造新的价值；能固定土壤或底泥中的水分，防止污染源进一步扩散；为降解微生物提供了良好的栖息场所，有利于微生物的生存。水生植物庞大的根系为细菌提供多样性的生境，植物可输送氧气至根区，有利于微生物的好氧呼吸。目前，国内外应用较多的水生植物修复技术主要有人工湿地处理技术、生态浮床技术等。

2.2.3 水生动物修复技术

国内外许多学者和研究人员作了大量的研究工作，探讨水生动物对水体中有机污染物和无机污染物的吸收和利用。研究认为，在水体富营养化的防治过程中，除了考虑对藻类等浮游植物进行防治，对浮游动物的防治也不能忽视。防治浮游动物繁盛最有效的方法是放养鳙鱼，而鲢鱼的放养通常是为了消除浮游植物。鲢鳙的放养量以及如何搭配亦值得研究。鲢鳙混养时，鲢鱼大量摄取浮游植物，从而抑制了以浮游植物为食的浮游动物的生长和繁殖；如果鳙鱼的数量放养过多，鳙鱼就得不到足够的食物，生物量受到抑制，放养太少，不能充分利用饵料而影响其产量。合理搭配鲢鳙的放养数量，可充分利用天然饵料，从而减少浮游植物和浮游动物的数量，这样既可治理水体的富营养化，又可提高经济效益，是一项非常值得研究的生物修复技术。武汉东湖的围隔试验证明了链鱼和鳙鱼能有效控制蓝藻水华，并指出当放养的鲢鱼和鳙鱼的有效生物量达到46～50 g/m2时，可有效地抑制水华的发生。

3 生物修复技术的应用前景

生物技术在环境保护中已获得广泛的应用，并取得了显著成效。随着经济的腾飞、人口的膨胀、资源的短缺、环境状况的恶化以及人类环保意识的增强，生物技术的环境保护功能显得越来越重要，其明显的经济效益、环境效益和社会效益引起科技界和企业界的极大关注，呈现良好的发展趋势。

参考文献：

[1]杨秀敏等.生物修复技术的应用及发展[J].2007（16）.

[2]李谷等.硝化细菌富集方法的研究[J]. 淡水渔业，2000（9）.

植物生物技术概念范文第5篇

关键词：矸石山　土壤复垦　生物修复

煤矸石是我国煤矿区最主要的固体废弃物，占据大量土地［1］。统计显示，我国煤矸石山约有1，500座，占地面积超过1.33万hm2，每年新增占地300―400　hm2　［2］。矸石山不但污染环境，而且容易诱发地质灾害［3］，对居民财产与生命安全构成极大威胁。重建和恢复退化生态系统，是矸石山复垦的关键［4］。矸石山植被立地条件较差［5］，运用生物技术治理矸石山，不仅费用低，而且具有可观的经济，社会和生态效益。本文对生物修复技术在矸石山复垦中的应用研究动态，矸石山复垦的限制因子，矸石山生物修复的概念与机理、技术特点与分类、存在的问题与展望等进行了探讨。

1.　矸石山复垦的限制因子

矸石山风化层熟化程度是复垦成功与否的关键。其限制因子包括风化层厚度，表层风化物的水分状况、养分状况、盐分、　pH、温度、重金属含量等［6］。风化层厚度是影响表层矸石风化物质地、孔隙、水分等的决定性因素。风化层薄、孔隙多、持水性差，水分往往是矸石山植物生长的主要限制因子。风化层养分缺乏，N、P、K和有机质含量极低是复垦失败的重要原因。风化层往往呈碱性，局部呈酸性，不利于植物的生存。风化层含盐量极高，在局部半干旱地区水溶性总盐量达到1.2g/kg以上，极大限制了植物的生存。矸石山温度极高，夏日局部可达50度以上，灼伤植物根系，导致植物死亡。土壤重金属含量较高，使很多植物无法存活。另外，风化层土壤动物和微生物极少，无法完成土壤熟化的自然演替过程。

2.　矸石山生物修复的概念与机理

概念：利用矸石山土壤中原有的或引入的功能生物体，包括植物、动物和微生物，单独地或联合地吸收、降解或转化土壤中的污染物，使污染物的浓度降低到可接受的水平或将污染物转化成无害物质，并恢复土壤功能的过程或技术。

机理：利用植物、动物和微生物等修复技术转移、吸收、降解或转化矸石山场地中的污染物，或阻断污染物对受体的暴露途径，使污染物稳定化、低毒化或无害化，使污染物对暴露人群的健康风险控制在可接受水平，从而恢复污染矸石山土壤使用功能，保证开发利用的安全性。

3.　矸石生物修复技术特点与分类

特点：矸石山生物修复可现场进行，减少了人体直接接触污染物的机会；常以原位方式进行，对污染位点的干扰或破坏达到最小；可永久性地消除污染物，无二次污染隐患；降解过程迅速，费用低，只是传统物理、化学修复费用的30％―50％；可与其他处理技术结合使用，处理复合污染。

分类：按照处理地点可分为原位生物修复和异位生物修复。按照应用生物种类分为植物、动物和微生物修复。植物修复技术应用较为广泛，包括植物提取，植物挥发，植物过滤和植物钝化。根据污染物种类，分为有机污染、重金属污染和放射性污染修复技术。

4.　生物修复技术在矸石山复垦中的应用研究动态

赵广东等［7］发现植物措施配合生物肥料，菌剂和保水剂能明显提高煤矸石山肥力。魏忠义等［8］发现林灌种植改善了矸石山保水特性和表层风化物的酸度，提高了表层风化深度和风化物颗粒组成。王丽艳等［9］证实种植植被可使矸石山土壤容重，土壤持水量和孔隙度明显改善。胡振琪［10］认为采取适当的配土和配肥技术可以极大提高矸石山绿化植物成活率。冯凤玲等［11］研究发现蚯蚓能提高植物生物量和土壤重金属生物有效性。李建华［12］研究表明双接种VA菌根真菌和根瘤菌能显著提高三叶草的根瘤数量、鲜重和固氮酶的活性。

Robert　R.　D.等［13］研究认为至少积累750kg/hm2的包括煤矸石在内的煤矿废弃物，才能保证在上面正常生长的植物不依赖外部氮源供给。Heribert［14］研究发现土壤熟化的关键是快速改善和增加土壤的生物活性。Peter　S.［15］研究表明向紫砂页岩土壤中添加氮磷钾肥料和秸秆还田，可以极大增加土壤肥力，提高土壤的熟化速度。

5.　问题与展望

问题：单独使用生物方法，效率较低，交叉学科技术引入较少；能修复多种污染物或适合多种污染环境的土壤改良材料或生物研究不足；植物根系与根际矿物质及其他污染物的作用机制不明确；异域引入复垦先锋植物，可能对当地生态环境带来灾难；经济效益不明显，社会资金倾斜度不高。

展望：增强学科交叉技术发展与运用；加强微生物、植物、动物联合修复技术在矸石山生态复垦中的应用研究；加快矸石山土壤改良生理生化及分子生物学机制研究；加快目标植物筛选和相关数据库的建立；发展适合大规模应用的低成本的矸石山生物修复技术；加强矸石山生态复垦环境安全性评价研究。

参考文献

[1]　许丽等，煤矸石废弃地复垦研究进展，中国水土保持学报，2005（9）：117―122

[2]　芮素生.煤炭工业和可持续发展与环境，煤炭工业出版社，1994

[3]　彭德福.我国土地复垦与生态重建的回顾与展望，中国土地科学，2000（1）：13―15

[4]　李贵宝，尹澄清等.城市污泥对退化森林生态系统土壤的人工熟化研究，应用生态学报，2002，13（2）：159―162

[5]　高建钰等，煤矸石山立地条件与林业复垦研究，山西林业科技，1999，3（1）：18―21，45

[6]　魏忠义，王秋兵.大型煤矸石山植被重建的土壤限制因子分析.水土保持研究，2009，16（1）：179―182

[7]　赵广东，王兵等.煤矸石山废弃地不同植物复垦措施及其对土壤化学性质的影响.中国水保持学报，2005，3（2）：65―69

[8]　魏忠义，胡振琪等，煤矸石山植被绿化措施对煤矸石风化物理化特性的影响，安徽农业科学，2007，35（36）：11929―11930，12033王志亚等，煤矸石复垦工程中绿肥牧草对矸石风化层生态环境影响，土壤学报，1996，33（3）：317―321

[9]　王艳丽，韩有志等.不同植被恢复模式下煤矸石山复垦土壤性质及煤矸石风化物的变化特征，生态学报，2011，31（21）：6429―6441

[10]　胡振琪.半干旱地区煤矸石山绿化技术研究，煤炭学报，1995，20（3）：322―324

[11]　冯凤玲，成杰民等.蚯蚓在植物修复重金属污染土壤中的应用前景，土壤通报，2006，37（4）：809―814

[12]　李建华，郜春花等.菌剂与肥料配施对矿区复垦土壤白三叶草生长的影响，中国生态农业学报，2011，19（2）：280―284

[13]　Robert　R.D.et　al.　Ecosystem　development　on　naturally　colonized　China　clay　waste，vegetation　changes　and　overall　accumulation　of　organic　matter　and　nutrients，Journal　of　Ecology，1981，69∶153―161