生物育種技術的發展

劉嘉煒

摘 要：生物育種技術是基于轉基因技術為核心，融合雜交選育、分子標記等先進技術，是發展現代化農業的重要手段。本文針對生物育種技術代表類型進行分析，并探討生物育種技術的發展趨勢。

關鍵詞：生物育種 分子設計育種 智能不育雜交制種技術

中圖分類號：S33 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）11（b）-0090-02

農業是國之根本，在我國農業史上，一直致力于研究高效、高產的育種技術，在具備良好優勢的生物育種技術推廣之后，為我國農業的發展與進步奠定了良好的基礎。但是，由于技術、資金各種因素影響，目前生物育種技術的研究進程還停留在科研、試驗階段，我國大部分地區仍然采用傳統育種模式。如何進一步促進生物育種技術的發展，是我國科研人員關注的重點命題。

1 現代生物育種技術的代表類型

1.1 轉基因育種技術

轉基因育種技術原理是基于不同種類生物基因，克隆出預期目的關鍵基因，通過生物與非生物轉基因技術有針對性的定向和定量導入受體物種進行生物某些性狀的遺傳改良。我國在研究轉基因育種技術的過程中，發掘出可增大產量的多種植物作物，至今為止，可供農業生產種植的轉基因植物已有7種，包括耐貯存藏番茄、抗蟲棉花、改變花色矮牽牛、抗病辣椒、抗病番木瓜、抗蟲水稻和轉植酸酶基因玉米。這幾種植物生產在我國農業領域發揮了極大的作用，其中抗蟲棉花自推廣以來，持續擴大種植區域，已從最初占種植份額的7%達到種植份額的93%，各種抗蟲棉育種種類累計達到100多種，為我國棉花種植業做出貢獻。當然，由于轉基因技術成果作用以及其他原因，國內對轉基因物種的態度不一，因此主要農作物包括大豆、玉米等轉基因作物只能用于飼料和食品加工原料，而不能實現農業化、商業化規模種植。

1.2 智能不育雜交制種

生物育種技術的研究與應用，最終目的是提高糧食、植物的產量，加強糧食種植物等的抗性。在各種生物育種技術中，雜交制種以其結合傳統技術與現代技術的優勢脫穎而出，雜交制種主要依托于通過基因間重組，雜交后代同時獲取雙親優秀基因，從而在智能選育過程中表現出超親表型。

與以往雜交育種和轉基因育種相比，智能不育技術有如下幾個方面的優勢。

（1）智能不育系不育性穩定，不受環境影響，保障了雜交種純度及制種安全；（2）配組自由，可以大大提高雜種優勢的資源利用率；（3）智能不育系不育性狀遺傳行為簡單，不受遺傳背景影響，易于開展優良性狀的聚合育種。

1.3 分子設計育種

分子設計育種是在分子標記輔助選擇育種基礎上進行的，相比利用DNA分子標記的方式進行作物種選育，分子設計育種技術更多借助了現代科學技術，諸如大量基因組序列數據、高通量基因型和植物表型鑒定技術，這都是分子設計育種技術發展的基礎。分子設計育種技術具備深挖掘、定向改良的功能，可以對種子基因進行深入提取，從而改良原有基因目標，得到新的育種。分子設計育種技術具有育種年限少、育種精確度高、提高雜種優勢利用率等特質，這種育種技術可應用在多數農作物、植物育種方面，可成為未來研究的主要方向之一。

分子設計育種技術的首要控制點就是對目標對象的基因位點進行詳細劃分，不同基因位點之間的關聯也要得到準確把握，當科研人員做好以上準備，再按育種目標設計包含優良等位基因組合的基因型，對備選重組目標進行標記。分子設計育種技術的應用在農作物生物育種方面發揮重要作用，諸如水稻、高粱、玉米和大豆等重要農作物已經由科研人員詳細進行完整全基因組測序，因此在日后的研究之中，伴隨更加精準的測序技術的研發，可為設計育種效果提供更加科學、有效的條件。

1.4 分子標記輔助選擇育種技術

傳統的生物育種技術主要是針對表型的選擇，容易受到環境因素的影響產生鑒定偏差，一個新品種的育成需要花費較長的時間，甚至會花費十幾二十年的時間。在20世紀80年代，DNA分子標記技術誕生以來，開始在品種選育工作中得到了推廣和使用，該種技術的本質是通過分子標記來選擇，達到選擇目標性狀的目的。其中，第一代分子標記技術是以雜交技術作為基礎；第二代分子標記技術則以聚合酶鏈式反應作為基礎，代表性的有簡單序列重復標記法；第三代分子標記技術是以基因組序列信息、生物信息學作為基礎，如單核苷酸特征多態性、單核苷酸多態性標記等。目前，分子標記輔助選擇育種技術以其成本低廉、檢測通量高以及位點豐富的優勢，受到了科學家們的青睞。

與傳統的育種模式相比，分子標記輔助選擇育種技術有幾個突出的優勢。

首先，分子標記輔助選擇育種技術是基于DNA水平的選擇，不會受到外界因素的影響。傳統育種過程則是基于農藝形狀選擇的過程，主要為數量性狀，會受到多位點的控制，也容易受到外界環境的影響。

其次，分子標記輔助選擇育種技術不會受到作物發育因素的影響，可以在作物的任何發育階段來操作，不需要等到作物成熟時，有效加快了農作物育種進程。

最后，分子標記輔助選擇育種技術是以“是”“否”來進行判別，與傳統模糊、離散的數量性狀相比而言，有著顯著的優勢。特別是其中的功能標記，可以對數量性狀以及目標基因進行直接選擇，不會受到標記間遺傳重組與目標性狀基因的影響，提升了育種的準確率和效率。

分子標記輔助選擇育種技術的應用首先要定位在特定的基因上，這可以采用關聯作圖或者連鎖作圖相結合的方式，在傳統定位群體中，常用的有重組自交系群體與導入系群體，這兩種方式可以將復雜的農藝性狀分解下來，快速鑒定不同遺傳位點單倍型，建立相關的對應關系。

2 生物育種技術的發展趨勢

不可否認的是，農業方面的競爭是大國優勢競爭的主要方面，當前生物育種技術已經成為新興農業發展的重要組成部分，要想占據農業生產與發展制高點，必然要在生物育種方面掌握更多知識與技術、人才與成果。因此，當前全球范圍內都十分重視生物育種技術的發展，已經成為國際競爭的重要搶奪點，這給我國農業生物育種研究領域帶來壓力和挑戰，無論是國外發達國家生物技術公司的強力壓制，還是我國本土生物技術人才的培養與發展，都亟待找到相關的應對措施。目前，我國部分高校已經將生物育種技術研究作為專業課題，由農業科學家帶領進行課題研究，從傳統育種技術出發，以現有生物育種技術為基礎，進行各種生物育種技術研發。相信未來我國在生物育種技術的研究領域上，仍然會保持優勢，追趕國際領先水平，取得農業科學技術方面的突出研究成果。

3 結語

“民以食為天”是我國自古以來的標榜，作為中華民族的兒女我們既要懂得糧食的重要性，更要以此為目標深入探索農業育種技術，為國家農業生產提供指導。未來，只有掌握核心技術才能贏得更多機會，在農業種植業方面也是如此。

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