海洋生物资源
• 4、建立了海带和裙带菜配子体无性系微繁殖,用 配子体取代游离孢子作种源的细胞工程育苗技术。
3、染色体操作
染色体组工程,是指用生物或物理化学方 法改变有性生殖生物原有的染色体组的技术。 1、中国科学院南海海洋研究所开展了珠母贝倍 性育种研究,已经导出三倍体珠母贝,生长速度 和珍珠质量都较二倍体母贝有明显提高。
3、海豚游泳前进时,它的皮肤能做一定的变形,呈 波浪式,用以消除身体周围的紊流。大大较少水 的阻力,这对潜艇设计很有启发。 4、鱿鱼在海里游动不靠鳍,也无需摆尾,全凭它机 体内的体腔吐纳海水,推动身体前进,启发人们 设计出喷水船,大大提高了航行速度。 5、海洋的鱼类和海兽。能发出自己特有的声波、超 声波或电磁波,利用这些方法同同类联系,人们 依据此研究出了提高水下通讯技术的仪器。 6、南极大鳕鱼含有高价值的防冻物质“糖蛋白”, 可以避免在零下环境中血液产生结晶体,人们分 离出这种糖蛋白,可以通过转移基因的方法促进 经济作物的耐冻性,避免受霜冻破坏,提高冷冻 器官和组织的医学上治疗技能。
1、石油海洋污染——石油降解细菌
2、超嗜热菌
3、嗜热酶
参考文献:
1、中国海洋生物多样性保护 ——陈 清朝 编著 2、海洋生物学——相建海 主编 3、海洋生物研究与开发利用——广 西浪潮海 洋技术开发利用研究所 编 4、海洋生物学——Peter Castro Michael E.Huber 著/毛云翔 译
应用: • 1、蓝藻:将模型藻获得的实验应用到已经实现产 业化生产的经济种类,如螺旋藻中··· • 2、真核藻:以单细胞绿藻(莱茵衣藻··)为主, 完成稳定转化。 • 3、大型海藻:特别是经济种类,如海带和紫菜的 遗传转化。
目的二:构建藻类表达系统来大量廉价生产蛋白和药 物,以及生物燃料、降解污染物等。
(一)美味海鲜从海里来
人们嗜好海鲜美食,都是海里提供的动 植物,诸如虾、蟹、螺、贝、海参、鱼类及 海带、紫菜等,由于味道十分鲜美,人们常 常向往吃一顿海鲜以改善口味。
海洋美食的优点——
1、蛋白质含量高。鱼类蛋白质的含量多在 15%~20%,带鱼和黄花鱼的含量最多。 2、无机盐高于陆地动物肉类,主要为钙、磷、 钾、碘铁等。 如:海带中碘的含量为24毫克/100克。铁的 含量可达150毫克/100克。 3、脂肪含量低,一般不超过5%,大部分为不饱和 脂肪酸。如黄花鱼的不饱 和脂肪酸味62%、带 鱼为61%、对虾为60%,由于焙点低,95%易被 人体吸收利用。
五 海洋生物资源的开发与利用—海洋生物技术
(一)海洋生物基因工程
(二) 海洋生物细胞工程
(三) 海洋生物化学工程 (四)海洋微生物技术
(一)海洋生物基因工程
A 藻类基因工程 B海洋动物基因工程 A 藻类基因工程
目的一:构建高产、优质、抗逆的藻类新产品 思路: (1):对于具有质粒的藻类,利用质粒的复制起点、以及 个别质粒能与染色体同源重组的特点,嵌入选择标记,构 建穿梭载体,以实现外源基因在藻类细胞中德游离表达和 整合表达。 (2)对不具有质粒的藻类,利用其自身的染色体片段和细 胞选择标记,以实现同源重组和外源基因的整合表达,或 利用病毒为定向整合载体。
3、固定化酶——是将酶固定于不溶性载体,即将酶 闭锁于一定空间内,使其不溶于水 溶液。 • 一)利用海洋生物自身的生化反应机制,生 产目的产品的技术,如用微藻生产某些药物, • 二)利用含有海洋生物基因的微生物进行发 酵,生产海洋生物制品的技术,如用酵母菌生产 鱼类生长激素
(四)海洋微生物技术
海洋微生物广泛存在于浅海区域,外海水域及 深海海底等各类环境中。 主要应用——
主要—— 1、海龟选择在宁静的沙滩或小岛上产卵,产卵后 游离几千米外索食,并在两三年后,又能够准确地按 原来的航线回到产卵位置。经研究,海龟是靠天体上 星辰和特殊嗅觉能力来导航。据推测,它有一种利用 地球重力场的特殊体内航海器官,借助海流和水温来 航行。仿造这些原理设计出的航海仪器,可大大提高 舰艇活动性能 2、肠腔动物中的水母对天气变化相当敏感,当海 上风暴到来之前几个小时能游到安全的地方,启发人 们模拟水母听觉器官设计出一种叫做“水母耳”的仪 器,用来预报天气变化。
(三)来自海洋生物的美容品
海洋蕴藏着丰富滋养人类美容的资源。近年 来,一些珍贵海洋生物产物已被开发为美容护肤 和化妆品,并受到广泛的关注,特别是给女性带 来了新的活力。以海洋生物为原料制成的化妆品, 以其纯净自然品质,对人的皮肤有较好的效果而 著称,受到了人们的喜爱。
主要应用—— 1、对修复皮肤、改善人体机能有明显效果的 有:藻类中的红藻、蓝藻、褐藻中富含的矿物质、 微量元素和水。 2、对促进肌肤新生,保持水分、滋润保湿有 明显效果的有;底栖生物中提取的物质 3、对抗衰老,较少皱纹有明显效果的有:珍 珠蛋白中的20多种氨基酸、鲟鱼籽 4、有明显祛斑作用的有:从珊瑚中提炼出的 Bifam
四、海洋生物资源的利用— 人类利用海洋生物多样性
海洋生物多样性为人类生存和发展作出 了重要贡献,不仅为人类提供了丰富的食品, 是人类思维创新意识的源泉,并为人类可持续 发展奠定了扎实的基础。 主要应用—— (一)美味海鲜从海里来 (二)海洋生物是丰富的新药源 (三)来自海洋生物的美容品 (四)生物多样性为人类提供创新思维
一般选取的经济种类:螺旋藻、小球藻、紫菜、海带·· 蓝 藻--单细胞:耐低温模型; 丝状体:鱼腥藻:杀蚊幼蓝藻,降解污染物; 螺旋藻:耐低温品种、工业废水利用。 真核藻类---单细胞 绿藻:莱茵衣藻:生物燃料 硅藻:生物燃料 大型藻 褐藻 红藻:紫菜:抗病品种 海带:生产蛋白、药物的生物反应器
B海洋动物基因工程
(二) 海洋生物细胞工程
1、动物细胞培养及其应用
动物的细胞和组织培养是在离体的情况下,用活 体的细胞,组织或器官作为培养对象进行研究的。 体外培养的细胞,作为生物细胞各种细胞各种生命 的体外模型,在生物学和医学的基础理论和应用技 术中均起着重要作用,特别是在建立细胞株后,细 胞株由于可长期离体传代培养,具有一定的成分和 稳定的生物学特征,并能大量多次提供细胞,因而 更受重视。
(1)转基因动物:通过外源基因及其调控序列导入 动物的卵细胞或者胚胎中发育形成的; (2)基因工程产品:有经济价值的蛋白质和多肽; (3)胚胎干细胞系的建立与基因打靶 基因打靶:基因的定向转移,是利用DNA体外充 足技术,以基因组内的特定基因作为靶基因,构建与 靶基因有同源序列的充足DNA,导入生物的基因组, 在预定位点引入特定的基因突变,赋予生物以新的基 因型,或者修复或修饰特定位点的DNA序列。
(二)海洋生物是丰富的新药源
我国最早将海洋生物作为药材,始 于公元一世纪的《神农本草经》中,在 该书中收载的海洋药物有牡蛎、海藻、 乌贼骨、海蛤、文蛤、大盐、蟹、贝等 10多个品种。只有充分的了解和利用海 洋生物内含物质的多样性才能更好的利 用这些丰富的药源。
例如—— • 1、用于清热解毒效用的有:石花菜、舌 状蜈蚣藻、珍珠等 • 2、用于止咳平喘的有:海兔卵群 • 3、用于抗菌作用的有: a、微生物链霉菌中提取的抗菌素→ 革兰氏阳性和阴性细菌 b、棕囊藻细胞中丙烯酸→革兰氏阳 性菌、酵母菌、曲霉菌 c、环节动物多毛类分离出含溴化合 物→真菌感染 • 4、用于抗肿瘤的有:刺参提取的酸性黏 多糖 • 5、用于防辐射损伤的有:螺旋藻
一、海洋生物资源定义 二、分类 三、地理分布 四、海洋生物资源的多样性利用 五、海洋生物资源的开发技术
一、海洋生物资源定义
又称海洋水产资源。指海洋中蕴藏的经济动物和植 物的群体数量,是有生命、能自行增殖和不断更新的 海洋资源。其特点是通过生物个体种和种下群的繁殖、 发育、生长和新老替代,使资源不断更新,种群不断 补充,并通过一定的自我调节能力达到数量相对稳定。
主要有—— (一)鱼类细胞培养; (二)虾,贝类细胞培养; (三)动物细胞培养的应用: 将体外重组的有用基因通过载体导入培养细胞,则培养细 胞可将外源基因准确地表达,并生产出预期的产品。 (1)微生物细胞中的表达: (2)动物细胞中的表达:1、对表达产物进行各种化学修饰 2、内含子的切除 3、将表达产物直接向胞外释放 例如:在哺乳动物中,现在已经用该方法进行了重组人生长激 素的生产和乙型肝炎疫苗的生产 (3)用培养的海洋动物细胞可以进行海洋动物病原微生物的检 测和基础研究。
不同的海域类型渔获量也不同,上升流区的 面积最小,但渔业产量却与沿岸区相等。这 是由于以摄食浮游生物的鳀鱼等产量极高所 致;大洋区面积占90%,鱼产量却极低,主 要原因是该区生产金枪鱼等凶猛性大型鱼类, 其食物链级次高达5级,因而生态效率低。 传统捕捞区在大西洋东北部,西北部和太平 洋北部及中西部其面积仅占世界海洋总水体 的20%左右,而捕捞量却占世界总渔获
物种多样性反映出:对复杂海洋环境多元的
适应性; 物种多样性表现在:它们本身具有特殊的器 官,通过各种行为来应对环境中的变化,它 为人类探索这些生物体的特殊结构和原理做 出了不可替代的贡献,如:应用于日常生活 中的新仪器、新装备; 可以说:如果没有海洋生物结构、行为的多 样性,就很难唤起人们创新思维的活动。
2、海藻的细胞工程
我国—— 1、建立和保存了海带属,巨藻属和紫菜属等17个 物种80余个品系的大型经济海藻无性系,建成了初 具规模的经济海藻种质库,保存了一批可用于生产 的优良种质。 2、将细胞工程技术和传统技术相结合,获得了多 株紫菜色素突变体和海带,裙带菜品系。
• 3、确定以游离丝状体保存和繁育作为两种化的主 要技术路线,解决课紫菜纯系丝状体大量繁殖, 代替传统的用果孢子接种贝壳的育苗技术,另一 方面,紫菜的无贝壳育苗技术已取得了突破进展, 建立了紫菜的膨大藻丝无性系,为实现工程化奠 定了基础。
二、分类 鱼类资源 软体动物资源 甲壳动物资源 哺乳动物资源 海洋植物
三、地理分布
联合国粮农组织统计资料表明:自1938年 以来,世界各海区的海洋渔获量比例有了很 大变化; 首先被开发利用的是北半球(20°N以北) 海域,该海域在1938年占世界海洋总渔获量 的81%; 之后,热带和南半球水域的渔获量迅速提 高,由1938年的19%到1980年占总产量的46%。 从近岸到深海各带区,则近岸区的渔获量大 于其他各区,如1976年海洋生物资源有92% 左右捕自仅占有世界海洋面积7.4%的大陆架 海域;