論育種中生物技術(shù)的運(yùn)用

柏俊瑩

（沈陽(yáng)師范大學(xué)，遼寧 沈陽(yáng) 110034）

論育種中生物技術(shù)的運(yùn)用

柏俊瑩

（沈陽(yáng)師范大學(xué)，遼寧 沈陽(yáng) 110034）

利用現(xiàn)代生物技術(shù)培育的轉(zhuǎn)基因作物是解決糧食生產(chǎn)問(wèn)題的一條嶄新的重要途徑。隨著生物細(xì)胞組織培養(yǎng)、DNA重組和轉(zhuǎn)基因技術(shù)等一系列現(xiàn)代生物技術(shù)的不斷改進(jìn)和完善，生物技術(shù)已經(jīng)成為當(dāng)今世界發(fā)展最快、最活躍和最具潛力的高新技術(shù)領(lǐng)域之一。

農(nóng)業(yè)；育種；生物技術(shù)；糧食

我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，僅僅利用傳統(tǒng)的常規(guī)育種方法已經(jīng)很難滿足我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對(duì)作物新品種的要求，因而借助于農(nóng)業(yè)生物技術(shù)與常規(guī)育種方法相結(jié)合的方式將會(huì)創(chuàng)造出更多的新種質(zhì)，進(jìn)而培育出更多高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)和多抗的新品種。作物生物技術(shù)育種所研究的主要內(nèi)容涉及到在生物體內(nèi)的細(xì)胞組織、染色體和基因等方面對(duì)其遺傳基礎(chǔ)進(jìn)行改造和改良，以便獲得具有更大增產(chǎn)潛力的作物新品種。

一、常規(guī)育種與生物技術(shù)育種

常規(guī)育種技術(shù)是基于對(duì)種內(nèi)和種間雜種優(yōu)勢(shì)的利用，很有限而且是依靠育種家的經(jīng)驗(yàn)在田間和畜舍對(duì)動(dòng)植物作表型選擇；主要有雜交育種，單倍體育種，多倍體育種等。而生物技術(shù)的強(qiáng)大之處在于能突破動(dòng)物、植物、微生物之間的界限作基因的轉(zhuǎn)移，這就極大地拓寬了種質(zhì)資源和雜種優(yōu)勢(shì)的利用，而且可以直接作基因型的早期選擇和在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)操作；可以大大提高育種的目標(biāo)性和效率，縮短育種周期和減少工作量。

二、生物技術(shù)育種取得的成就

迄今為止，國(guó)際上已成功地把有實(shí)用價(jià)值的基因如抗病毒、抗蟲、抗除草劑，改變蛋白質(zhì)組成、提高淀粉含量、雄性不育、改變花色和花形，延長(zhǎng)保鮮期等的基因分別轉(zhuǎn)人植物。農(nóng)業(yè)生物技術(shù)育種的研究成果正在越來(lái)越多地應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，深刻地影響著農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)方式和效益。據(jù)美國(guó)農(nóng)業(yè)部（USDA）1996年對(duì)美國(guó)50年來(lái)畜牧生產(chǎn)中各種科學(xué)技術(shù)所起作用的總結(jié)，品種改良的作用居各項(xiàng)技術(shù)之首。1996年亞拉巴馬州3/4以上的棉花是抗蟲害的遺傳工程棉花。另外在玉米育種研究領(lǐng)域，玉米育種專家和分子生物學(xué)家攜手，共同致力于玉米新品種的研究與開(kāi)發(fā)。認(rèn)識(shí)到相互的合作才是發(fā)展現(xiàn)代生物技術(shù)和現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的正確道路，科學(xué)家們已經(jīng)通過(guò)應(yīng)用分子標(biāo)記手段找到了我國(guó)玉米自交系的主要類群，并成功地繪制了我國(guó)第一張玉米分子標(biāo)記連鎖圖譜，選育出了抗蟲轉(zhuǎn)基因玉米品種，并已走出了實(shí)驗(yàn)室進(jìn)入了國(guó)家區(qū)試，有望在未來(lái)的幾年得到推廣應(yīng)用。克隆技術(shù)在玉米育種上也已啟動(dòng)，克隆玉米部分優(yōu)良基因的工作進(jìn)展順利，并取得初步成效。分子標(biāo)記輔助選擇技術(shù)也開(kāi)始進(jìn)入育種程序。在未來(lái)的育種領(lǐng)域，不管何類作物，都將不可避免的廣泛地使用生物技術(shù)。而生物技術(shù)也將在未來(lái)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的各領(lǐng)域彰顯其不可替代的卓越的增產(chǎn)潛能。

三、生物技術(shù)育種的不足之處

然而，由于生物技術(shù)其自身的復(fù)雜性和高技術(shù)性，人類對(duì)其認(rèn)識(shí)的局限性，轉(zhuǎn)基因作物類品種的應(yīng)用將有可能造成對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境和人類自身的傷害。在歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家的一些科學(xué)家們也對(duì)轉(zhuǎn)基因作物及產(chǎn)品與生物制品的廣泛應(yīng)用提出了疑慮和非議，出于對(duì)人類自身和生態(tài)環(huán)境的安全考慮這些疑慮和非議也不無(wú)道理，我們應(yīng)當(dāng)充分估計(jì)轉(zhuǎn)基因類作物對(duì)人類和有益生物可能帶來(lái)的不良變異和嚴(yán)重的生態(tài)污染。因而，我們?cè)谘芯亢蛻?yīng)用轉(zhuǎn)基因作物類品種時(shí)，應(yīng)充分的考慮轉(zhuǎn)基因作物自身的安全性，轉(zhuǎn)基因作物及其產(chǎn)品對(duì)人與有益生物的安全性保障問(wèn)題，轉(zhuǎn)基因技術(shù)與傳統(tǒng)育種技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，改良和克服轉(zhuǎn)基因技術(shù)的不利因素，建立和完善轉(zhuǎn)基因技術(shù)產(chǎn)品的安全標(biāo)準(zhǔn)和安全評(píng)價(jià)體系，保障糧食生產(chǎn)安全。

四、我國(guó)生物技術(shù)育種的發(fā)展

我國(guó)植物基因工程技術(shù)將在兩個(gè)方面有明顯的發(fā)展。第一，轉(zhuǎn)基因的技術(shù)將會(huì)有新的突破。80年代初，最早利用一種叫土壤農(nóng)桿菌的微生物作為載體將目的基因轉(zhuǎn)入受體。這種細(xì)菌只能侵染大部分雙子葉植物和少數(shù)單子葉植物，因而使農(nóng)作物的基因工程受到很大限制。80索轉(zhuǎn)化農(nóng)作物的新方法，其中包括使用電擊法、微彈射擊法、PEG法和其它一些直接將DNA導(dǎo)入受體的方法。今后這些新技術(shù)將不斷完善，同時(shí)還會(huì)有一些新的基因?qū)爰夹g(shù)出現(xiàn)。第二，分離基因的技術(shù)將會(huì)有新的突破。目前在植物基因工程中所采用的基因基本上是控制生物體質(zhì)量性狀的單基因，即只要轉(zhuǎn)入一個(gè)基因就能獲得所需要的目標(biāo)性狀，例如抗病毒特性、抗蟲特性和抗除草劑特性等。從分離單基因到成功地分離出多基因，其技術(shù)要求會(huì)更嚴(yán)格，這將是今后植物基因工程有待突破的一個(gè)重要方面。除此之外，我國(guó)農(nóng)業(yè)分子育種經(jīng)過(guò)20多年的艱苦探索之后，已經(jīng)形成了比較完善的技術(shù)體系，培育了一大批新種質(zhì)和新品種。這項(xiàng)探索性研究始于1974年，其理論依據(jù)就是DNA片段雜交假說(shuō)，即在遠(yuǎn)緣生物間的雜交種中，細(xì)胞內(nèi)的異源染色體在減數(shù)分裂中不可能進(jìn)行正常配對(duì)，但異源染色體在受體細(xì)胞內(nèi)一旦被裂解之后所產(chǎn)生的DNA片段有可能隨其同源DNA順序進(jìn)入受體染色體，由此會(huì)使受體所產(chǎn)生的子代群體發(fā)生某些遺傳性變異。目前，我國(guó)農(nóng)作物分子育種在外源DNA（基因）導(dǎo)入受體的技術(shù)上已日趨完善，其中包括授粉后花粉管通道技術(shù)、幼穗穗莖注射技術(shù)、種子胚浸泡技術(shù)和莖端DNA槍擊技術(shù)等。在水稻、普通小麥、棉花和大豆等主要作物上均已獲得了一大批轉(zhuǎn)基因新種質(zhì)和新品種（品系），這些新品種（系）在生產(chǎn)上的增產(chǎn)效益非常明顯。

現(xiàn)代生物技術(shù)在農(nóng)業(yè)上的廣泛應(yīng)用將作為生物技術(shù)的“第二次浪潮”在下一個(gè)世紀(jì)全面展開(kāi)，這將給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)新的飛躍。當(dāng)今生命科學(xué)發(fā)展的一個(gè)主流方向就是進(jìn)一步闡明生物體基因組及其編碼蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能。作物生物技術(shù)育種在今后一個(gè)時(shí)期內(nèi)的研究重點(diǎn)就是研究與農(nóng)作物產(chǎn)量、品質(zhì)和抗性等有關(guān)的基因結(jié)構(gòu)、功能及其應(yīng)用。隨著研究的不斷深入，生物體內(nèi)部的許多奧秘將被揭開(kāi)，生物體生長(zhǎng)發(fā)育和繁殖的一些機(jī)理將被掌握。

[1]王圓榮,楊軍,馮鑄,張君慧,侯立功.加快分子生物育種的思考與對(duì)策[J].中國(guó)種業(yè),2014,(03).

[2]郝心寧,孫巍,張學(xué)福.生物育種領(lǐng)域知識(shí)結(jié)構(gòu)演化分析[J].生物技術(shù)通報(bào),2013,(11).

[3]佚名.國(guó)務(wù)院:提升生物育種核心競(jìng)爭(zhēng)力[J].農(nóng)家參謀（種業(yè)大觀）,2013,（01）.