現代生物技術在蘿卜遺傳育種中的應用

摘要：現代生物技術具有較大的應用潛力，尤其是在培育高產、抗病性強、抗逆性強的農作物方面有著廣闊的應用前景。本文分析了小孢子培養技術、原生質體融合技術、誘變育種技術、分子標記技術、基因工程技術等在蘿卜育種中的應用，以為廣大從業者提供可靠借鑒。

關鍵詞：現代生物技術;蘿卜育種

中圖分類號：S631.1

文獻標識碼：A

DOI：10.19754/j.nyyjs.20191215009

農作物遺傳育種已經實現了和現代生物技術的整合，病毒消除、微體繁殖、幼胚培養等在實踐中體現出較高的應用價值，農作物育種正逐步從宏觀層面朝著微觀層面所發展，現代生物技術的發展為蘿卜遺傳育種指出了新的發展道路，本文主要梳理了現代生物技術在蘿卜遺傳育種中的應用。

1小孢子培養技術在蘿卜遺傳育種中的應用

進入21世紀，生物技術引領著生物技術產業迅速發展。在我國政府的高度重視下，更多科技人員投入其中，包括一大批在生物技術研究領域學有所成的海歸學者，促使生物技術企業迅速擴張[1]。小孢子培養技術是現代生物技術中的構成部分，所謂“小孢子”就是指尚未發育成熟的單核花粉細胞，小孢子培養技術就是將小孢子從花粉中分離出來，并作為個體獨立培養，以促進小孢子的分裂以及發育，從而讓小孢子發育成單倍體植株，最終完成培養。國內外對于小孢子培養技術的研究相對較多，且效果顯著，多數研究證明，小孢子培養技術能夠得到DH系株、雙單倍體間性狀增大，育種的優良性以及超親現象發生概率顯著高于傳統的育種基礎，最終培養出的植株性狀整齊并且世代穩定性較強，同時有較高的純合性，以該植株為基礎進行雜交，雜交種優勢更強[2]。

蘿卜遺傳育種應用小孢子培養技術已經有較長的一段時間，早在20世紀80年代，國外學者就成功利用小孢子培養技術誘導出蘿卜的胚狀體，并獲得了再生植株。國內學者普遍認為，蘿卜屬于特殊的農作物，本身具有一定的基因型偏性問題，在使用小孢子培養技術過程中，需要特別注意活力的保持，以保證小孢子誘導的成功率。如夏秋蘿卜，在不同的溫度條件下，小孢子的發育狀態會因此改變，而用小孢子培養技術培養的再生植株，植株中含有的雙單倍體、單倍體、多倍體數量有著一定的差異，這就為多樣化雜交研究奠定了堅實的基礎[3]。

2原生質體融合技術在蘿卜遺傳育種中的應用

所謂原生質體融合技術就是以“細胞融合”作為基礎，通過體細胞雜交、超性融合、超性雜交等多種方式，將不同種類的原生質體在不經過有性階段的情況下進行雜交，以此來規避在有性階段的特異性配子識別反應，從而解決遠緣雜交中農作物之間不親和問題。原生質體融合技術的應用相對廣泛，目前原生質體融合技術在DNA導入、細胞移植、細胞篩選等方面得到了有效應用，自20世紀60年代以來，原生質體融合技術就在不斷發展，時至今日，原生質體融合技術已經可實現對300余種植物的雜交或者細胞融合[4]。近幾年，原生質體融合技術逐步應用到農業技術中，并在實際應用中取得了階段性成果，蘿卜、番茄、白菜等植物都成功應用了原生質體融合技術。

蘿卜應用原生質體融合技術，需要結合紫外線、酶對蘿卜的原生質體進行雙因素符合處理，通過選擇特定的種類，可實現非對稱性融合，這就為遠緣雜交的實現奠定了基礎。該技術方法的發展，讓各地能夠有效地進行異種遺傳物質轉移以及屬間遺傳物質轉移。蘿卜本身有著較為優良的抗線蟲基因，所以不僅僅能夠通過原生質體融合技術將其它作物的優良基因用于蘿卜育種，同樣也可將蘿卜的優良基因用作其他作物物種過程中，目前國內已經實現蘿卜和黑芥、蘿卜和甘藍的基因轉移。但是，不同屬、不同種的基因轉移目前仍舊存在較大的問題，如油菜和蘿卜的遠緣雜交，就會導致雜交種存在嚴重的生殖性障礙，蘿卜和小白菜的雜交，會導致作物生長到一定程度后就開始衰敗[5，6]。

3誘變育種技術在蘿卜遺傳育種中的應用

誘變育種技術主要是指將作物種子、細胞、花粉、組織等采用化學措施或物理措施進行處理，讓作物的基因發生變異，然后從變異種中找到基因優勢，從而培養出良好的新品種。相較于上述2種生物技術，誘變育種技術的效率相對較高，且誘變育種技術的適用性比較高，能夠創造出新種類資源，且作物基因突變相對穩定，對于新品種的培育有著重要促進作用。

目前，誘變育種技術主要分為化學、輻射、航天3種不同的誘變方法，輻射主要是指利用輻射讓作物發生異變，通過鑒定異變體的性狀、基因特性，間接或者直接的利用其培育新品種。化學誘變方法主要是指利用化學試劑誘發作物變異，目前應用較為廣泛的為硫酸二乙酯（Diethyl sulfate）、甲基磺酸乙酯（Ethyl methyl sulfonate），該類烷化劑能夠合理處理植物材料，讓植物中的核苷酸發生突變，從而讓植株的形態、特性發生變異。航天誘變方法是一種利用異空間引發變異的方法，主要是指將作物送往宇宙空間，通過強輻射或者磁場環境完成誘變處理，從而讓材料發生變異，在作物返回地面后仍舊應用常規的處理技術，實踐證明，該方法能夠讓作物染色體發生變化，從而讓其出現基因突變等現象。

誘變育種技術在改變植株性狀、特性方面的優勢較為顯著。蘿卜應用誘變育種技術的時間相對較晚，且多數研究都是使用航天誘變技術，如梅李60，在植物性狀發生改變后，經過合理的選育，最終培育出了高品質、生長效率較高的新品種，但總的來說，誘變育種技術在蘿卜育種方面應用效果良好，有著較為廣闊的發展前景。

4分子標記技術在蘿卜遺傳育種中的應用

分子標記技術主要是用個體間的遺傳物質作為基礎的分子標記，從而反映不同作物DNA的遺傳多態性，相較于細胞標記、生物化學標記，分子標記可實現對隱性形狀的有效選擇，在選擇以及標記數量方面，分子標記技術的優勢顯著。農作物在不同的發育階段，可用于標記的分子數量較多，不同階段、不同組織的DNA都可用于有效標記，同時通過標記可揭示出DNA的變異。

蘿卜早在4500a前就在埃及得到了廣泛種植，如今我國種植的主要是大型蘿卜，我國蘿卜種植種類較為豐富，根據調查顯示，我國所擁有的蘿卜資源超過2000份，這些資源就為分子標記技術的應用奠定了良好基礎。國內學者應用分子標記技術分析了我國蘿卜品種、國外蘿卜品種的特異性，同時分析其間的親緣關系，為蘿卜資源的有效利用奠定了堅實基礎，同時為不育系、恢復系的雜交創造了較為良好的條件。但是從實踐層面上來說，分子標記技術在蘿卜育種方面的應用尚未取得實際成果，目前諸多研究都停留在資源分析層面上。

5基因工程技術在蘿卜遺傳育種中的應用

培育高產優質且抗逆性強的農作物品種一直是育種家追求的育種目標，而傳統育種方法具有育種周期長、選育針對性差等缺點，難以實現快速育種的目標。基因工程技術是近年來發展起來的對基因組進行精準定點編輯的技術，具有操作簡單、周期短、效率高等優點，利用該技術可以對基因組中的目的基因進行定向敲除、插入或定點突變，從而精確引入目標性狀[7]。基因工程技術能夠實現靈活的基因插入、基因拼接，最終形成基因工程細胞，完成遺傳物質的重構，目前基因工程技術主要用于殺蟲劑、除草劑等藥劑的研究。如上文所述，蘿卜本身有著良好的抗線蟲基因，國內以此為基礎對蘿卜的基因進行了轉移，同時根據白菜的基因保守序列設計方法，復刻了白菜的CYP450基因序列，采用PT-PCR法，插入關鍵開花基因，雖然最終蘿卜育種失敗，但是仍舊為基因工程技術在蘿卜育種中的應用提供了重要參考數據。許多發展中國家也大力研究轉基因技術，以此發展壯大本國的農作物育種產業。據統計，截至2011年底，全球轉基因作物種植面積已超過1.6億hm2，是1996年的100倍。截至 2015年底，全世界已有28個國家批準可以進行轉基因作物商業化生產。

6結論

綜上所述，我國蘿卜資源相對豐富，蘿卜的種類繁多，且在我國農業生產中有著重要地位，在當前的時代背景下，務必要進一步提高蘿卜育種水平，利用現代生物技術，培育出生產率高、抗病性強的品種。雖然在未來可預見的一段時間內，傳統育種技術仍會是主要手段，但是現代生物技術的應用也必然會在蘿卜育種中得到實際應用，廣大從業者對此要有足夠認識。

參考文獻

[1] 高紅治. 現代生物技術在農作物育種中的應用研究[J]. 農業科技與裝備， 2017（3）：12-13.

[2]謝丹萍， 劉曉榮， 李建偉. 甘肅省“十二五”農作物育種科技查新項目分析[J]. 甘肅科技，2017（5）：47-50.

[3]杜立新，曹偉平，郭慶港，等. 淺析嫁接、雜交和轉基因技術的異同[J].現代農村科技， 2017（9）：87-88.

[4]馬龍彪，吳則東，王茂芊， 等. 甜菜育種的研究進展及未來發展展望[J].中國糖料， 2018， 40（06）：64-67.

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[6]于雷.發掘玉米品質優良基因分子育種如同魔術[J].中國農村科技， 2017（3）：8-9.

[7]鄭紅艷，王磊. CRISPR/Cas基因編輯技術及其在作物育種中的應用[J].生物技術進展， 2018（03）：7-12.

作者簡介：

楊瑾（1981-），女，本科， 中級農藝師。研究方向：蔬菜育種。