《资源环境生物技术》教学大纲

一、基本信息   

课程名称		资源环境生物技术				课程编号	ARGE4204
英文名称		Biotechnology of Resources and Environment				课程类型	专业核心课
总学时	36	理论学时		36	实验学时		实践学时
学分	2	预修课程	植物营养学、环境科学概论			适用对象	农业资源与环境专业
课程简介 （200字左右）		系统地介绍生物技术在农业资源利用与农业环境保护上的应用，包括土壤水分养分资源高效利用、土壤环境污染生物修复等方面的生物技术，以及植物高效吸收同化营养元素所涉及的生物技术，包括转基因育种技术。还介绍了农业废弃物资源化利用生物技术，包括农作物秸秆及畜禽粪便的堆肥化处理、生物质能源及生物质材料的转化等方面所涉及的生物技术，涵盖了相关的酶工程、微生物工程、基因工程以及反应器工程等生物技术。使学生通过本课程的学习，全面系统地了解资源利用和环境保护领域所应用的生物技术的基本概念、原理、工艺、技术特点以及应用，具备更好利用农业资源及保护农业环境的生物技术方面的相关知识，掌握更多的实用技术。

 

二、教学目标及任务  

掌握生物技术在农业资源利用与农业环境保护上的应用，包括土壤水分养分资源高效利用、土壤环境污染生物修复等方面的生物技术，以及植物高效吸收同化营养元素所涉及的生物技术，包括转基因育种技术。掌握农业废弃物资源化利用生物技术，包括农作物秸秆及畜禽粪便的堆肥化处理、生物质能源及生物质材料的转化等方面所涉及的生物技术，了解酶工程、微生物工程、基因工程以及反应器工程等生物技术的发展。通过本课程的学习，全面系统地了解资源利用和环境保护领域所应用的生物技术的基本概念、原理、工艺、技术特点以及应用，具备更好利用农业资源及保护农业环境的生物技术方面的相关知识，掌握更多的实用技术。

 

 

三、学时分配

教学课时分配

章节	章节内容	讲课	实验	实践	合计
第一章	绪论	2
第二章	生物工程技术的新发展	4
第三章	作物耐盐、旱及水资源高效利用的生物技术	4
第四章	提高土壤氮、磷、钾养分资源利用效率的生物技术	6
第五章	提高土壤健康质量的生物技术	4
第六章	养分资源植物高效吸收利用的生物技术	4
第七章	农业有机废弃物资源化利用生物技术	4
第八章	农产品安全生产与质量提高生物技术	6
	复习指导	2
合计		36

 

四、教学内容及教学要求 

第一章  绪论

第一节  生物技术概述

习题要点：生物技术的概念及其内容。

第二节  生物技术在农业资源利用与环境保护上的应用及研究进展

习题要点：生物技术在提高农业资源利用效率与保护农业环境上的应用。

本章教学要求：了解生物技术的概念、发展现状、研究内容及其技术体系，了解农业资源与环境生物技术的概念及其发展过程，理解生物技术在提高农业资源利用效率与保护农业环境上的概况。

第二章  生物工程技术的新发展

第一节  酶工程

习题要点：酶工程的概念、研究内容与研究进展，酶的催化机理与定向进化技术。

第二节  细胞工程

习题要点：细胞工程的定义及技术应用。

第三节  基因工程

习题要点：基因工程的概念、发展历史、理论基础及过程。

本章重点、难点：酶的催化机理与定向进化技术，基因工程的理论基础与过程。

本章教学要求：了解酶工程、细胞工程、基因工程的概念、发展及其应用，理解酶的催化机理与定向进化技术，基因工程的理论基础与过程。

第三章：作物耐盐、旱及水资源高效利用的生物技术

第一节 植物的基因型差异及基因活性的调控

习题要点：了解不同物种间基因序列的差异与编码蛋白活性的差异的关系。

第二节 调控植物耐盐、旱及水分利用效率的基因克隆和功能鉴定

习题要点：了解植物的根系形态特征、叶片气孔导度等生理特征与植物水分高效利用之间的关系，了解盐、旱胁迫下细胞膜上的水通道、离子通道蛋白的响应特征。

第三节 作物耐旱及耐盐水灌溉性品种分子育种设计

习题要点： 分子育种的基本原理以及分子技术在提高植物高效节水、耐盐和耐旱育种上的运用。

本章重点、难点：基因的功能主要由其编码的蛋白执行，而基因的表达受时、空和环境调控。植物通过对相关基因表达而调控植物根系形态构型、叶片气孔以适应盐、旱胁迫的生理及其分子机制。

本章教学要求：了解基因的表达与调控，了解植物根系形态、构型发育的基本过程及其在水分、养分高效利用中的重要性；了解叶片形态、组成及其气孔开关调节对水分高效利用和与植物抗旱性之间的关系;了解植物水通道、钾和钠离子通道表达与水分、盐分吸收转运之间的关系。

第四章：提高土壤氮、磷、钾养分资源利用效率的生物技术

第一节 氮素循环以及提高氮素利用效率的生物技术

习题要点：了解氮素在土壤-植物-大气连续体系中的循环以及控制土壤氮素转化（硝化和反硝化）（通过根系分泌物抑制反硝化作用））的生物技术 。

第二节 提高土壤磷钾对作物有效性的生物技术途径

习题要点：了解运用解磷、解钾微生物活化土壤难溶性磷、钾的途径；了解作物分泌物与土壤磷、钾有效性之间的关系。

第三节 增强根瘤固氮和菌根获取土壤养分的生物技术

习题要点：了解作物通过固氮和菌根有益共生体系提高氮磷等养分利用的作用机理以及提高作物根瘤固氮和菌根侵染效率的生物技术。

本章重点、难点：土壤微生物对土壤氮磷钾形态转化和有效性的影响；根系活性和根际环境对氮磷钾养分在土壤中的质流、扩散和有效性的影响。

本章教学要求：了解生物固氮在提高农业氮素利用中的贡献和作用机制；了解菌根共生体系在提高植物耐逆，尤其是提高磷等有效性低、移动困难的元素吸收利用的作用机制；了解植物根系-土壤微生物共生体系形成和调控的分子机制研究的最新进展。

第五章  提高土壤健康质量的生物技术

第一节  土壤质量与土壤健康

习题要点：土壤质量与土壤健康的概念及其关系，抑病型土壤与导病型土壤的概念及特征。

第二节  土壤抑病性与土壤微生物

习题要点：土壤抑病性的微生物学基础，抑病型土壤的微生物组成与特征。

第三节  培育形成抑病型土壤的生物技术

习题要点：培育抑病型土壤及调控形成抑病型土壤微生物区系的生物技术措施及其机理。

本章重点、难点：抑病型土壤的概念、特征及土壤微生物学基础，培育形成抑病型土壤的生物技术措施。

本章教学要求：了解土壤质量与土壤健康的关系，抑病型土壤与导病型土壤的概念、特征及微生物学基础，理解土壤抑病性与土壤微生物区系组成的联系及培育形成抑病型土壤的生物技术措施与原理。

第六章  养分资源植物高效吸收利用的生物技术

第一节 提高植物吸收转运养分的生物技术

习题要点：植物吸收转运养分的基本途径及其分子生物学基础，生物技术在提高植物吸收转运养分上的应用。

第二节 提高养分高效再利用的生物技术

习题要点：养分再利用的概念及其途径，生物技术在提高养分再利用上的应用。

第三节  提高养分同化储存的生物技术

习题要点：养分在植物体内同化储存的基本原理，生物技术在提高养分同化储存提上的应用

本章重点、难点：植物吸收转运养分的基本途径及其分子生物学基础，生物技术在提高植物吸收转运养分以及养分再利用、同化储存上的应用。

本章教学要求：了解养分在植物体内运转、再利用与同化储存的基本过程，理解这些过程的分子生物学基础，掌握生物技术在提高植物吸收转运养分与养分再利用、同化上应用的基本原理。

第七章  农业有机废弃物资源化利用生物技术

第一节  农作物秸秆与畜禽粪便堆肥化利用及其生物技术

习题要点：农业固体废弃物的种类，堆肥的生物学过程及工艺原理。

第二节  生物质原料生产生物能源与其他化学品的生物技术

习题要点：生物质原料转化生产生物能源及其它化学品的基本原理、工艺及生产现状。

第三节  农作物秸秆生产生物质材料及其利用的生物技术

习题要点：农作物秸秆生产生物质材料的原理、工艺与应用，生物质材料的优缺点及对农业可持续发展的贡献。

本章重点、难点：堆肥的生物学过程及工艺原理，生物能源的生产原理与相关生物技术的应用。

本章教学要求：了解农业固体废弃物的种类，理解农作物秸秆生产生物质材料的原理、工艺与应用，生物质材料的优缺点及对可持续发展的贡献，掌握生物质原料转化生产生物能源及其它化学品的基本原理、工艺。

第八章  农产品安全生产与质量提高生物技术

第一节 减轻土壤有机、重金属污染物进入农产品的生物技术

习题要点：减轻土壤有机、重金属污染物的微生物生物技术策略

第二节 污染土壤植物修复的生物技术

习题要点：植物修复的基本概念和原理，生物技术在提高植物修复上（方面？）的应用。

第三节 降低农产品积累污染物的生物技术

习题要点：农产品吸收积累污染物的基本途径及其分子生物学基础，生物技术在降低农产品积累污染物方面的应用。

本章重点、难点：土壤有机、重金属污染物进入农产品的基本途径及其分子生物学基础，生物技术在提高植物修复和降低农产品积累污染物的应用。

本章教学要求：了解污染物进入农产品的基本途径和植物修复的基本原理，理解污染物进入农产品的分子生物学基础，掌握生物技术在提高植物修复和降低农产品积累污染物的基本原理。

 

五、考核方式及要求  

期末笔试70%，平时课堂互动提问30%。

六、推荐教材及教学参考书 

教  材：《农业资源与环境生物技术》，编辑出版中。

参考书：《环境微生物技术》，杨柳燕编著，科学出版社，2003年。

       《资源与环境生物技术》，高培基、许平编著，化学工业出版社，2004年。

 

大纲修订人：张瑞福、余玲、黄朝锋

大纲审定人：李荣

修订日期：2015年4月29日