淺析嫁接 雜交和轉(zhuǎn)基因技術(shù)的異同

杜立新 曹偉平 郭慶港 宋 健

（河北省農(nóng)林科學(xué)院植物保護(hù)研究所 河北 保定 071000）

淺析嫁接 雜交和轉(zhuǎn)基因技術(shù)的異同

杜立新 曹偉平 郭慶港 宋 健

（河北省農(nóng)林科學(xué)院植物保護(hù)研究所 河北 保定 071000）

優(yōu)良品種對(duì)提高農(nóng)作物產(chǎn)量、改善農(nóng)作物品質(zhì)具有不可替代的作用。在傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)作物繁殖及育種中，技術(shù)最為成熟、應(yīng)用最為廣泛的方法為嫁接和雜交。自從1986年國家“863計(jì)劃”啟動(dòng)以來，現(xiàn)代生物技術(shù)在我國迅猛發(fā)展，越來越多的轉(zhuǎn)基因技術(shù)應(yīng)用到現(xiàn)代農(nóng)業(yè)育種體系中，一大批具有重要應(yīng)用價(jià)值包括高產(chǎn)、抗逆、優(yōu)質(zhì)等決定重要農(nóng)藝性狀的功能基因已被克隆。轉(zhuǎn)基因育種是傳統(tǒng)育種技術(shù)的自然延伸。那么，嫁接、雜交和轉(zhuǎn)基因育種究竟有什么異同呢？

1 嫁接

嫁接是利用植物受傷后具有愈傷的機(jī)能來進(jìn)行的，將一種植物的枝或芽(稱為接穗)安插到另一種植物的莖或根上(稱為砧木或臺(tái)木)，兩個(gè)部分長(zhǎng)成一個(gè)完整的植株[1]。嫁接是一種無性繁殖方式，就好比安了假肢，屬于外科手術(shù)，不涉及遺產(chǎn)物質(zhì)(即基因)的重組與改變，作物品質(zhì)的改善只是通過砧木的營養(yǎng)組織來實(shí)現(xiàn)的，接穗所結(jié)的果實(shí)和種子本身的基因不會(huì)改變，一切都是原來的物種，接的西瓜還是西瓜，和沒有嫁接的西瓜差別不大。

嫁接的繁殖方式可以改善植物產(chǎn)量和品質(zhì)、提高植物抗病性以及提升經(jīng)濟(jì)價(jià)值等。例如將西瓜嫁接到南瓜上，南瓜根系強(qiáng)壯，吸水吸肥能力強(qiáng)，嫁接之后，西瓜長(zhǎng)勢(shì)旺盛，產(chǎn)量增加，而且可以很好地防止西瓜枯萎病的發(fā)生[2]。再比如，普通的水杉價(jià)值較低，而通過嫁接手段培育成金葉水杉后，經(jīng)濟(jì)價(jià)值提高20多倍；普通的大葉女貞樹通過嫁接培育成彩葉楨樹后，其經(jīng)濟(jì)價(jià)值提高近百倍。常見的嫁接作物還有蘋果接于沙果、梨接于杜梨或秋子梨、柿接于黑棗、核桃接于核桃楸等。

2 雜交

雜交是親屬關(guān)系很近的兩種植物，通過自然或人為授粉的方式，經(jīng)過選擇和培育，形成下一代，從而產(chǎn)生新品種。雜交多發(fā)生在親緣關(guān)系很近的同種、同屬或同科物種之間，在自然界中是廣泛存在的。雜交不會(huì)產(chǎn)生新基因，雜交育種的關(guān)鍵是不同的父本和母本配子中基因型的組合，通過自然或人為的方法把外來的基因?qū)氲绞荏w品種里，經(jīng)過有性生殖使雙親的基因重新組合。雜交可以將雙親控制不同性狀的優(yōu)良基因結(jié)合于一體，產(chǎn)生優(yōu)于親本類型的優(yōu)良基因。雜交育種是在一堆雜交產(chǎn)物中找到一個(gè)好的，具有很大的隨機(jī)性、不可控性，需要耗費(fèi)育種工作者大量的時(shí)間和精力，經(jīng)驗(yàn)和運(yùn)氣也起著很大的決定作用，比如袁隆平先生的雜交水稻。

雜交分為遠(yuǎn)緣雜交和近緣雜交，近緣雜交一般是相同物種內(nèi)的雜交(兩個(gè)或多個(gè)品種間的雜交)，可以產(chǎn)生可育后代，比如雜交水稻，它的父本和母本都是水稻，如父本產(chǎn)量高，母本抗倒伏，需要在無數(shù)的雜交后代中篩選出既抗倒伏產(chǎn)量又高的水稻。再比如，雜交玉米比它們的親本更為健壯，產(chǎn)量更高，種子更大。遠(yuǎn)緣雜交是不同種間、屬間甚至親緣關(guān)系更遠(yuǎn)的物種之間的雜交[3]。自然發(fā)生和人工獲得的遠(yuǎn)緣雜種也有很多例子，例如東北的蘋果梨，是秋子梨和砂梨的天然雜交，具有品質(zhì)好、豐產(chǎn)和抗寒的特點(diǎn)；福建的萘果，形似桃，但果面不披絨毛，肉質(zhì)似李，品質(zhì)優(yōu)良，可能是李與桃的種間自然雜交。種間雜交還有普通小麥 ×硬粒小麥、陸地棉 ×海島棉等，屬間雜交有玉米 ×高粱、普通小麥 ×山羊草等。現(xiàn)在我國已通過遠(yuǎn)緣復(fù)式雜交成功培育出玉米稻、玉米麥，具有更強(qiáng)的抗病、抗倒伏能力，填補(bǔ)了國內(nèi)空白。

3 轉(zhuǎn)基因

轉(zhuǎn)基因也是一種雜交育種的方式，更準(zhǔn)確的說叫做分子雜交育種，是人為的把一個(gè)生物的優(yōu)良性狀基因拿出來，跟另外一個(gè)所需要的生產(chǎn)品種雜交，是一種更準(zhǔn)確、更高效、更有針對(duì)性的定向雜交育種技術(shù)。常規(guī)雜交技術(shù)轉(zhuǎn)移的是很多基因，而轉(zhuǎn)基因是很準(zhǔn)確的轉(zhuǎn)移某個(gè)基因，就像裝米一樣，雜交是把一袋米裝到另外一個(gè)袋子里，而轉(zhuǎn)基因是從米袋里挑出一粒米，然后裝到另外的袋子中某一個(gè)位置，是一種更準(zhǔn)確的轉(zhuǎn)移。

自然界中最常見的轉(zhuǎn)基因現(xiàn)象是樹長(zhǎng)了瘤，樹瘤通常是由于土壤中的根瘤農(nóng)桿菌侵染到植物里，把細(xì)菌的基因轉(zhuǎn)移到植物上而造成的。農(nóng)桿菌是普遍存在于土壤中的一種革蘭氏陰性細(xì)菌，它能在自然條件下趨化性地感染大多數(shù)雙子葉植物的受傷部位，并將細(xì)胞中的一段T—DNA插入到植物基因中，并誘導(dǎo)植物產(chǎn)生冠癭瘤或發(fā)狀根，農(nóng)桿菌是一種天然的植物遺傳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)[4～5]。

轉(zhuǎn)基因育種的目的基因片段可以來源于特定的生物體基因組，也可以是人工合成指定序列的DNA片段。DNA片段被轉(zhuǎn)入特定生物中，與其本身的基因組進(jìn)行重組，再從重組體中進(jìn)行數(shù)代的人工選育，從而獲得具有穩(wěn)定表現(xiàn)特性的遺傳性狀的個(gè)體[6]。轉(zhuǎn)基因育種可以使重組生物表現(xiàn)出人們所期望的新性狀，從而培育出新品種。優(yōu)良的轉(zhuǎn)基因作物，可以增加作物的產(chǎn)量，改善作物的品質(zhì)，提高作物抗病蟲、抗除草劑、抗逆及其它優(yōu)良特性。運(yùn)用轉(zhuǎn)基因技術(shù)培育高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、多抗、高效的新品種，能夠有效降低農(nóng)藥和肥料的投入，對(duì)緩解資源約束、保護(hù)生態(tài)環(huán)境、改善產(chǎn)品品質(zhì)、拓展農(nóng)業(yè)功能等具有重要作用[7]。

目前，經(jīng)我國政府批準(zhǔn)生產(chǎn)和上市的轉(zhuǎn)基因農(nóng)產(chǎn)品只有棉花和番木瓜兩項(xiàng)，通過進(jìn)口用作加工原料的只有棉花、大豆、玉米、油菜。

[1]趙智勇，職明星，劉用生，等.植物嫁接雜交研究新進(jìn)展 [J].生物學(xué)通報(bào)，2013，48(3)：4～6.

[2]高玉紅，閆生輝，許娟，等.嫁接對(duì)西瓜根際土壤酶和葉片氮代謝酶活性及產(chǎn)量的影響 [J].中國瓜菜，2016，29(6)：10～13.

[3]張美玲，陳洪偉，王紅利，等.植物遠(yuǎn)緣雜交育種現(xiàn)狀與展望 [J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2015，43(1)：11～17.

[4]柴志堅(jiān)，張芳，黃園園，等.根瘤農(nóng)桿菌基因工程[J].分子植物育種，2016，14(1)：92～97.

[5]鄧心安，許冰茹.天然的轉(zhuǎn)基因 “工程師”及其對(duì)轉(zhuǎn)基因食品的意蘊(yùn) [J].創(chuàng)新科技，2015(1)：50～52.

[6]張藝.淺析轉(zhuǎn)基因育種技術(shù) [J].種子世界，2004 (10)：56～57.

[7]阿里甫·艾爾西，孔杰，寧新民，等.國內(nèi)海島棉轉(zhuǎn)基因育種研究進(jìn)展及建議 [J].棉花科學(xué)，2012，34(5)：3～6.