新疆海島棉轉基因育種的研究進展

蘇豫梅

摘 要 通過綜述國內不同轉基因技術及方法在海島棉育種上的應用，指出農桿菌介導法、回交轉育法是獲得轉基因新材料的最有效方法。同時，提出各類因素對海島棉遺傳轉化的影響，并指出國內仍未建立起海島棉高效遺傳轉化體系，轉化基因較為單一等問題。

關鍵詞 新疆；海島棉；轉基因；育種

中圖分類號：S562 文獻標志碼：B 文章編號：1673-890X（2015）24--02

如今，轉基因技術已經成為了現代生物技術改良的重要手段之一。世界上第一例轉基因植物誕生于1983年，正是這第一例轉基因植物的應用拉開了轉基因改良作物的序幕，進而轉基因技術迅速在各個生物領域所使用。在棉花領域，自1987年美國Agracetus公司通過基因工程手段首次獲得了轉Bt基因的抗蟲棉株以來，國內外紛紛的培育出了多種抗蟲、抗除草劑等新型性狀的轉基因棉花，這些準基因棉花不僅培育出了適應性較強的新品種，同時也為世界的棉花生產起到了一定的推動作用[1]。

海島棉纖維具有長、粗、強等特點，是我國國內棉花的主要培育品種之一，主要種植區域為新疆。2003年以來，隨著陸地棉花轉基因技術的不斷發展和完善過程，國內外迅速的將轉基因技術嘗試運用到海島棉的育種方面，因此，主要對轉基因技術在海島棉應用的方法和途徑進行梳理，并對實際的應用和研究進展進行了綜述，為進一步的改良和培育新型的海島棉品種給予相應的指導和建議。

1 海島棉轉基因育種常用技術

1.1 農桿菌介導轉化法

農桿菌介導轉化法是一種天然的植物遺傳轉化技術，是目前轉基因工程領域最為常見的一種方法，在所有成功轉化的實例中，有75%是通過此種方式實現。因此，這種轉化方式與其他的轉基因方法相比較，具有十分高的轉化效率。目前，其轉化機理十分的清楚，且有研究表明通過農桿菌介導轉化法能夠縮短轉化周期，使遺傳較為穩定。

1994年，我國新疆農業科學院核生物技術研究所和塔里木農墾大學分別對海島棉進行了性狀變異的研究，摸清了海島棉胚性愈傷誘導的條件。同時，獲得了6個海島棉品種胚性愈傷組織和轉導DNA后的轉基因后代，并且在棉花莖尖多芽發生方面取得了一定進展，建立了一種多芽發生再生體系，篩選出了誘導芽生根的培養基，解決了海島棉組織培養誘導過程中出現的外植體褐化問題，這種優化極大的提高了海島棉的轉化率效率，并進一步通過體細胞胚胎發生途徑獲得了海島棉再生植株，之后研究者以新海30號和新海16號的胚性愈傷組織作為轉化受體，通過1代PCR及2代RT-PCR檢測證實Bt基因已經整合到了海島棉基因組中，獲得了轉基因的海島棉植株。

1.2 回交轉育法

回交轉育法實指通過輪回的親本自交，能夠保持親本的優良性狀，進而添加非輪回親本的目標性狀，是目前改良培育新品種的一種常規方法。人們利用配合力好、表達量高的轉基因抗蟲棉與海島棉進行雜交，然后再利用海島棉品種之間進行回交，然后對其后代進行鑒定和強化篩選，最終獲得穩定且表達量高的抗蟲、抗除草劑的海島棉植株。

1.3 花粉通道法

花粉通道法是通過植物自身的種質細胞或者受精卵轉化對象的一種常用技術，這種方式能夠直接的獲得轉基因的棉花種子，并且轉基因過程相對簡單，既省工又省時，不需要復雜的棉花組織培養或者是誘導再生棉株的過程，并且這種方式能夠對所有的棉花受體材料進行轉化，轉化速度也較快，然而這項技術受天氣環境的影響十分的大，其子一代的轉化率不高，在海島棉第一代的轉化率僅為0.3%左右。

1.4 基因槍法

基因槍法又稱微彈轟擊法，這種方法是借助高速的金屬微粒將外部的基因導入到活體細胞之中，原理是將要導入的DNA包裹于微小的金屬顆粒表面，然后通過高壓的作用，使微小顆粒快速的進入到受體的組織以及細胞之中，最終整合到受體的染色體之中，進而實現遺傳特性的表達，實現基因轉化的過程。由于這種技術不會受到導入基因種類的限制和受體器官的限制，所以，現階段應用其進行轉基因過程是比較普遍的，但是這種技術也有其本身的弊端，如成本較高，整合效率低，是所有外援基因導入技術中性價比相對較低的方法。

2 海島棉轉基因育種存在的問題

2.1 轉基因技術與常規育種結合不緊密

生物技術與常規育種技術的結合是今后海島棉育種

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的一大發展方向，采用常規的育種技術能夠彌補轉基因海島棉的某些性狀的缺陷。因此，在確保轉基因目標性狀的同時，應進一步的改善農藝手段，確保棉花的產量和質量，前兩方面不能緊密結合，造成產量、抗性、品質等性狀很難兼顧，轉基因棉花品種與生產需求仍有較大的距離。

2.2 缺少明顯的功能基因

現階段，新疆各個大學以及相關的研究機構已經逐步的開展了基因組學、蛋白質學等基礎性的研究，取得了一定的研究成績，但是由于對功能性基因研發相對較少，導致基因的研究方法手段明顯的缺乏創新性，由此進展十分的緩慢[2]。

2.3 棉花遺傳轉化難以突破

棉花的基因型對離體培養起決定性作用，不同基因型的植株再生能力有很大差別。由于品種基因型的限制，高效遺傳轉化體系始終是棉花基因工程的瓶頸，同樣在新疆海島棉轉基因培育過程中，也受到該難題的困擾。現階段，新疆海島棉的轉基因育種主要是通過花粉管通道法來實現的，有些科研單位也通過農桿菌轉化法以及基因槍法進行遺傳轉化，然而，這些方法雖然能夠解決不收外援基因種類的限制，操作也十分簡單，但是其后期對性狀的篩選以及鑒定過程需要較大的工作量，因此也成了制約轉化體系的一大難題。

3 結論與建議

總體來看，我國對于新疆海島棉轉基因育種的研究還主要集中于初期的培育技術上，沒能有效外源基因進行進一步的開發和利用，還未建立起高效成熟的海島棉遺傳轉化體系。新疆是我國重要的棉花生產基地，在我國的棉業中占據著重要的地位。因此，快速和發展新疆海島棉轉基因棉花育種具有十分重要的意義。要想實現這種轉基因育種的快速發展，首先，應當加快其特殊生物資源基因的開發和利用過程；其次，要建立實現外源基因遺傳轉化體系，實現其對新品種的培育能力，促進新疆棉業的進一步發展。

參考文獻

[1]黃樂平，馬盾，李建平，等.新疆轉基因棉花育種方法初探[J].新疆農業科學，2003（3）.

[2倪萬潮，郭三堆，賈士榮.花粉管通道法介導的棉花遺傳轉化[J].中國農業科技導報，2000（2）.

（責任編輯：趙中正）