生物技術在蔬菜育種中運用概述

盛 鵬 邵 權 李一源

（云南農業職業技術學院，云南 昆明 650031）

改革開放以后，為了能夠讓更多的人“吃飽”，提高農業生產力成為我國發展中的一大要事。近些年來，不少新興技術開始應用于農業生產中，其目的就是為了改變傳統農業生產方式帶來的局限以及存在的弊端，從而培育出更多高質量的產物以適應社會發展需求。而在蔬菜育種中，為了提高蔬菜的抗病毒性、抗病蟲害能力以及品質等，開始逐漸應用生物技術，經過較長一段時間的實踐，確認生物技術確實可以提升蔬菜育種能力。由此可見，生物技術的應用可以促進蔬菜產業的發展，從而促進我國農業可持續發展，因而，對生物技術與蔬菜育種展開論述，可為相關工作提供有力的理論參考。

1.當前我國蔬菜育種的發展情況

1.1 雜種優勢育種

經過長時間的研究發現，很多蔬菜有F1表現適應性廣、豐產等特點，具備明顯的雜種優勢，而目前在我國種植的蔬菜中，雜種優勢育種也是非常重要的途徑。有數據顯示，像大白菜、甜瓜、番茄等27種蔬菜，都是通過雜種優勢育種培育出來，而其中為F1品種的比例最高可達90%。無論是在該技術的基礎理論研究成果來看，還是就制種技術而言，均取得了顯著的進展。其中，已經在國際上取得領先地位的研究有蘿卜核-胞質雄性、甘藍顯性核基因雄性、大白菜顯性核基因互作雄性不育系、遺傳機制以及利用方面；取得了重要研究進展的有辣椒、甜椒雄性三系配套研究，即不育系、保持系以及恢復系，對黃瓜與節瓜進行的雄性選育與利用等；而尚未取得重要突破，但已經做了大量工作的有蔬菜性狀遺傳、雜種優勢等多方面。

1.2 抗病育種

科學選育以及合理利用，是保證品種可抗病能力，提高蔬菜病蟲害防御能力的主要渠道。在不斷地研究實驗中，已經對病蟲害的病原種群分布、毒株分化等有了基本掌握，明確了一些主要病蟲害抗性遺傳的規律，比如霜霉病、屬類蔬菜枯萎病等，對如何通過人工接種鑒定病蟲害原進行了制定；對抗原材料進行了篩選，其中，能夠對2-3種病蟲害進行同時生抵抗的材料有100多份，其中包括大白菜、甘藍、黃瓜等，通過不斷的努力，在抗病育種能力上，逐漸追趕上了發達國家。

1.3 品質與生態育種

對于相關工作者而言，不僅要讓培育出的蔬菜品種在味道上有所保障，還要對其外觀品質加以重視，從而使得新品種能夠滿足消費者的需求[5]。現階段，育種工作已經從單純的提高蔬菜產量到關注蔬菜的營養與品質。比如，在進行黃瓜育種時，會對其苦味的遺傳，風味的組成同時進行研究；在進行大白菜育種時，也會對其營養物質的組成加以研究；在番茄育種方面，關注可溶性固形物與番茄紅素含量等。另外，在生態育種方面也取得了重要進展，已經確認辣椒、黃瓜等蔬菜適合在日光室進行低溫栽培，厚皮甜瓜適合設施栽培等。在大白菜適合春季、夏季種植的選育方面，與日韓國家的差距也在日漸減小，不僅如此，在選擇技術、耐熱等性狀鑒定方面進步顯著。

1.4 新品種選育

生姜、大蔥、蓮藕、大蒜均是無性繁殖蔬菜作物，且在我國需求量較大，因此需要大量種植。對此，為了能夠同時滿足國內外的市場需求，我國一些省份一直致力于這幾種蔬菜作物的育種研究。目前，山東省已經逐漸培育出的大蔥品種有：魯大蔥1、2號，魯蔥雜1、2號等。同時，在生姜與大蒜的培育中也取得了顯著的成效。

1.5 生物蔬菜技術

我國在無性繁殖蔬菜莖尖培養脫毒方面也取得了顯著成就，比如：馬鈴薯、生姜等，并對可靠、可行性高的繁殖體系進行了建立，在開發方面以產業化形式進行。目前，國內已經有很多相關研究單位，建立了培養白菜、辣椒等蔬菜小孢子或者花藥的體系，提供了開展輔助育種的有力支持。

2.在蔬菜育種中運用生物技術的優勢與發展趨勢

2.1 優勢

2.1.1 培育更多新品種蔬菜

克隆技術是生物技術中的重要部分，通過對克隆生物技術的應用，獲取更多蔬菜的基因，獲取一些特殊的育種中間材料，為新品種的培育奠定基礎。

2.1.2 改善蔬菜品種的品質

在相關研究持續深化進行中，蔬菜作物功能基因的理論與技術日漸完善，無論是在品種研發，還是品質改善上均取得了重大突破，如此人們才能夠享受到優質的農作物。舉個例子來講，甘藍型油菜等蔬菜是國外學者在不斷研究中培育出的新品種，在一定程度上滿足了人們對于蔬菜種類多元化的需求。

2.1.3 縮短蔬菜的育種時間

簡單重復序列標記技術與聚合酶鏈式反應技術的發展，促使分子遺傳圖譜短時間內完成建立。無論是從DNA的角度來講，還是從RNA的角度而言，均能夠對更多品種的性狀加以識別，在利用育種技術對育種趨勢進行明確時，借助分子標記進行輔助完成。立足于微觀的角度，促進育種工作加快完成，并提高工作質量。不僅如此，伴隨著生物技術水平的提升，人們飲食結構中開始出現了轉基因食品的影子，相對于傳統蔬菜作物，這類作物有著較強的抗性，有更為豐富的營養價值，且不容易腐爛，是提高人們飲食質量的一大要點。

2.2 發展趨勢

就現階段而言，世界人口數一直呈現增長趨勢，再加上人們對于物質生活水平的要求逐漸增高，對于蔬菜的種植數量以及品質也在不斷地增加，簡單來講，蔬菜種植的壓力也在日漸增加。在全球氣候逐漸變化的生態環境下，傳統的蔬菜生產模式已經無法滿足現代的農業發展需求。對此，在蔬菜育種中加入生物技術不僅是更好地提高蔬菜本身的質量需求，也是時代與生態環境變化的必然趨勢。

3.蔬菜育種中生物技術的運用情況

3.1 組織培養技術的運用

從廣義的角度來講，組織培養即指從蔬菜中分離出符合育種需要的組織，器官、細胞等，在人工可控制的無菌條件下進行培養，從而獲取再生的完整的蔬菜植株技術。從狹義的角度來講，是指用如形成層、胚乳等蔬菜的部分組織培養獲取再生植株，也是指在培養的過程中從蔬菜各器官上產生愈傷組織進行培養，經過再分化形成再生蔬菜植株。由于組織培養技術可以克服遠緣雜交不實、促進繁殖植株快速增殖等特點，在我國的應用范圍較廣，通過對油菜小孢子培養進行深入研究，確認影響增長的因素、再生移植技術等，并建立了高效的培養體系。而所謂的體細胞雜交，實質是原生質體融合，能夠對體細胞雜交產物進行獲取，減少了有性雜交種雙親不親和造成的影響，在將雜交親本能力增加的同時，擴大了種質資源的利用范圍。其過程即對原生質體進行分離、培養、融合，然后鑒別并選擇雜種細胞，對雜種細胞產生的愈傷組織與再生植株進誘導。該方式可應用范圍廣泛，包括：細胞器互作研究、細胞質雜種獲得等。

3.2 轉基因技術的運用

所謂轉基因技術，即在生物體基因組中加入經過人工操作分離或者處理過的基因，生物體性狀會因這些基因的表達而產生遺傳修飾。該方式之所以能夠快速的發展，主要是由于提供了一個理想體系，讓生物基因表達、調控、研究都成為可行性較高的操作，同時也提供了比較好的方式，實現了生物定向改良和分值育種，是目前最有效的基因工程與育種方式，而轉基因技術的運用主要體現在以下幾個方面：

3.2.1 品質改良育種

對于蔬菜品種選育而言，實現品質的改良是主要目標，而將外源基因導入是非常有效的途徑。以油菜為例，“超油1號”“超油2號”就是我國主要培育的兩種轉基因油菜新品，是目前甘藍型油菜中含油量最高的新品系，油量比例占據52.82%。不僅如此，在基因蔬菜市場中也少不了具有較高耐腐性、易儲存的西紅柿，而馬鈴薯的氨基酸含量也較傳統馬鈴薯有明顯提升。

3.2.2 抗性育種

3.2.2.1 抗病毒基因的轉入

目前，抗病毒基因的轉入已經在番茄、生菜、黃瓜等蔬菜育種中應用，這是一種利用率非常高的抗性育種方式，主要是通過利用遺傳轉化方式，在受體細胞中轉入并表達病毒外殼蛋白的編碼基因。而取得了很大發展的還有病毒復制酶基因、非病毒來源的基因轉化等等。有相關研究者采用農桿菌介入法，在大白菜育種時向其導入TuMV-CP基因，實現了高效離體再生、遺傳轉化體系的建立，同時利用生物學檢測法對轉基因植株進行分析，確認再生植株目的基因已經有部分在轉基因植株上表達。不僅如此，在檢測后代轉基因植株中發現，基因所控制性狀的遺傳穩定性、基因表達情況，都能夠作為抗病育種的理論基礎，為培養新品質大白菜提供有力依據。

3.2.2.2 抗蟲基因的轉入

現階段，應用于抗蟲基因轉入的主要有兩種，一種是毒素基因，另一種則是蛋白酶抑制因子基因，分別來源于蘇云金芽孢桿菌、植物。而毒素基因是抗蟲基因的重點研究對象，比如在番茄和馬鈴薯的育種中，加入在蘇云金芽孢桿菌中提取的內毒素基因，由于該基因能夠引發鱗翅目昆蟲神經重度，因此，能夠提高轉基因蔬菜的殺蟲效果。另外，由于毒素基因有了良好的遺傳穩定性，且不會對人類造成毒害，因此作為抗蟲基因轉入蔬菜的可行性較高。而國外的研究人員在蒼蠅的體內分離出一種具有強力抗菌的蛋白基因，并在煙草、白菜中將其轉入，發現轉入后的種植物有良好的抗病效果。

3.2.3 分子標記技術的運用

通過對性狀基因進行跟蹤選擇，進行與其緊密連鎖的遺傳標記，即標記育種的作用機理。分子標記技術是一種基于DNA變異開展的植物遺傳標記手段，是分子生物學發展下的衍生產物，通過對DNA形式的直觀表現，不僅可以對各種生物體生長的各個階段進行檢測，還不會受到季節、環境的限制，無關乎是否表達；有可以包含整個基因數組的數量；在分析覆蓋基因組時，具有較高的多態性，可以通過對引物、探針的大量利用完成；由于其中性表達，對目標性狀的表達不會造成影響，無關不良性狀；共顯性是很多標記的特點，能夠對純合與雜合基因型進行準確辨別，可提供的遺傳信息具有完整性。該項技術的應用主要在以下幾個方面：

3.2.3.1 對遺傳圖譜進行構建

無論是對植物遺傳育種，還是對分子克隆而言，遺傳圖譜都是不可忽略的理論依據。但是，以往的遺傳標記技術無法形成完整的連鎖圖，其原因在于可標記數目較少。因此，通過相關研究者的不斷努力，分子標記技術逐漸應用于蔬菜作物圖譜的構建，目前已經構建的蔬菜圖譜有大白菜、馬鈴薯、胡蘿卜、番茄等幾十種蔬菜中。

3.2.3.2 對種質資源進行研究

借助分子標記技術，很多研究者對蔬菜的種植資源進行了分類，并對遺傳性進行了多樣性的研究。

3.2.3.3 輔助基因定位

數量性狀是經濟性狀的主要內容，比如：蔬菜的成熟期、品質等。在以往的數理統計方法中，在進行整體研究時，是根據對某一數量性狀的微效多基因的把控進行，由于容易受到環境因素的影響，該方式不僅需要較長的完成周期，且效果并不理想。而分子標記技術的應用可以通過分解多個數量性狀的方式開展研究，也可以選擇個別研究，相對而言，分析結果準確性更高。

3.2.3.4 分析標記輔助選擇

在應用傳統技術對蔬菜進行選擇性育種時，是根據形態標記選擇目標性狀，由于該方式表現型會受到環境與蔬菜生長期的影響，需要耗費大量的人力、物力以及時間成本。但應用分子標記輔助選擇，可以減少花費的時間與人力物力成本，間接提升了分析效率。

3.2.3.5 鑒定品質

在對蔬菜品質進行鑒定是采取分子標記技術，減少外界客觀因素造成的影響，可以在種植、幼苗階段鑒定，且能夠得到完整的信息，并區分出細微的差異，并且可以在短時間內完成，得出的結論也非常準確。

結束語

總而言之，蔬菜育種中應用生物技術的前景非常樂觀，且在近幾十年中已經取得了非常理想的進展，在蔬菜育種中已經廣泛應用生物技術。現階段，很多國家為了促進生物技術在蔬菜育種中的應用均采取了獎勵、鼓勵政策與措施，人們的接受度也在逐漸提升。對此，在不斷進行深入研究的同時，要提高生物技術在常規種植中的應用率，并盡快提高其為社會、人類的服務價值，創造更多的經濟與社會效益。