創新林木細胞工程技術助推良種繁育產業革命

董丹妮

摘 要：在科學技術不斷進步之下，林木細胞工程技術已然成為當下最熱門的研究技術，同時也取得了很大的突破和進步，并被應用到了林業發展當中，在改良和提升林木質量以及繁育優良品種方面有著重大意義。基于此，本文就將以推動良種繁育作為研究對象，對該技術的應用實踐進行分析。

關鍵詞：林木細胞工程技術;良種繁育;產業革命

現如今經濟增長速度極快，但資源的過度開采使得給生態環境帶來了沉重的負擔。我國國土面積大，但人均森林占有量卻非常低，且林業種植面積減少速度日漸加快。從20世紀60年代開始，把林木育種歸入科技攻關計劃之中。其中最典型的就是生物技術當中的細胞工程技術，經過數十年的發展，該技術已經有所創新，不但從根本上改變了原先育苗繁殖的方式，還使繁殖材料來源變得更為廣泛、陳苗速度快以及配型細胞增殖系數高等等。

一、技術分析

植物細胞本身具有很大的全能性，在相對比較適宜的條件之下，一個植物細胞往往能夠形成一個完整的植株。因此林木細胞工程技術就是在其全能性的基礎上，對各類不同的組織和細胞實施細胞雜交的遺傳操作，由此使細胞本身的遺傳基礎得到改變，加快其個體繁殖的速度，最終選育最優良的品種或者是創新品種。最近幾年在優良造苗需求以及瀕危植物保護任務不斷增加之下，細胞工程技術在種植資源保護方面、樹木快速繁殖方面以及新品種選育等方面都發揮了重大作用。現階段，主要在體細胞胚胎發生、原生質體培養、人工種子、植株再生、細胞雜交以及細胞突變體的篩選與應用方面取得了非常大的成就和進展，已經基本成功應用到了蘋果、梨以及香椿等幾十種經濟林木上面。

（一）體細胞胚

在前期很多研究當中發現，植物其基因型、氮源、植物激素、活性炭、光照、多胺等都會給體細胞胚帶來影響，在逆境處理當中，比如人工去制造低溫和干燥環境，不但能夠有效促進體細胞胚的發生，還能夠在其愈傷組織之中降低DNA甲基化水平。在體細胞發生當中，體細胞胚分化到發育過程已經有了非常堅實的分子基礎，這是由于過氧化物酶的活性有所增大、同工酶種類變多以及蛋白質種類與含量都增多造成的，同時在其發生過程當中，核算也會逐步合成。細胞工程技術的應用現在已經基本成熟，比如在馬尾松和紅豆杉等木本植物之中已經得到了體細胞胚;在華山松、雜種鵝掌楸等樹種當中，不但得到了體細胞胚，還在其發生之下得到再生植株。

（二）原生質體

對于林木原生質體的研究開始地比較早，也都有數十種樹木被分離出了原生質體。大約在20世紀80年代初期的時候就已經使用電擊融合的方法，但是這一方式在林木上并無成功案例，因此整體進展也并不快。關于原生質體的研如今基本被運用在對細胞生理現象、病毒復制和侵染、細胞核和細胞質之間的關系方面，且已經取得了一定成效。通過該項技術，部分植物已經得到了植株。非對稱融合法在林木研究方面是存在一定價值的，現階段比較成功的案例就是將楊柳屬雜種和山茄當作親本，通過原生質體的融合，最后得到再生植株形態相似的楊樹。這種方式導入植株的只有少量遺傳信息，但雜種細胞在實用性等方面都有了一定可用性。在該方法中微小核相對比較典型，它能夠通過細胞阻害劑處理，使細胞變成一個通常的細胞，進而成為具有績效遺傳信息的微小核，但是這一方式也存在缺陷，在實際使用過程中要選拔雜種細胞。

（三）人工種子

目前對于人工種子的研究，基本集中在固定雜種優勢、生產較少受環境影響、縮減栽培成本以及縮短育種周期等方面，主要是為了減少或避免現有種子的缺陷。制作人工種子的基本前提就是要先制作出來具有良好質量的體細胞胚。

二、育種實踐應用

（一）人工種子與體細胞胚胎發生

體細胞再生比較容易，繁殖效率也很高，同時其后代具有良好的穩定性，是轉基因和人工種子最佳的材料。它主要通過胚狀體形成植物遺傳單一和增值迅速的特點，結合胚狀體和其發生體系包裹制成人工種子，以此達到種子生產的目的。經過幾年研究楊樹、馬尾松等幾十種木本植物都已經得到了體胚。核桃、華山松、杉木等樹種也都已經提供體胚發生得到了再生植株。最近幾年，南京林業大學的施季森教授帶領團隊和多家單位進行了合作，生產了雜交鵝掌楸體胚苗上百萬株，杉樹優良無性系組織培養以及體胚芽苗木也有了千萬株。云杉、桑樹以及桉樹木本植物也都已經被成功通過體胚制作出了人工種子。

（二）原生質體培養和體細胞雜交

現階段，部分松屬、楊屬、桉樹和北美鵝掌楸等木本植物已經通過原生質體培養得到了再生植株，原生質體已經被成功運用到了體細胞雜交、外源基因導入以及原生質體轉化等多個方面，其中最典型的就是與體細胞雜交。它能夠得到上呈雙親個體遺傳基因的綜合，在細胞體雜種培養和林木業的發展方面極為有利;同時能夠依照實際情況，設置兩個以上親本遺傳物質去融合，從而對原生質體培養和細胞合體培養進行分析;體細胞雜交在細胞融合之下產生雜種，使其不再需要通過有性過程，有效解決了遠源雜交不親和的相關問題，給新品種的培育開辟出了一個嶄新的途徑，目前最常見的幾種林木無性變異突變體研究名錄如表1。從目前其雜交情況分析，進行研究的林木植物非常多，比如有花旗松、白樺、榆樹以及云杉等等，且很多林木都已經誘導出了植株。

三、結束語

總之，林業已經成為當今世界最重要的行業之一，對其進行改良和培育，提升林木的存活率及質量，以實現保護的目的，是當下整個領域發展的主要目標。對此，通過細胞工程技術促進林木繁育良種已然成為必然選擇。同時該技術在林木育林之中的應用日漸廣泛，相關的研究也有了很大突破。對此這就要求林業領域需要充分運用該技術繁育良種，提升林木質量，促進林業發展。

參考文獻：

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