生物技術在棉花育種中的運用探究

摘 要 當前棉花育種采取的生物技術主要包括細胞工程和基因工程兩個方面，首先利用細胞工程創造出全新的種質材料，再通過基因工程培育出具有抗除草劑和抗病蟲害的棉花品種。基于此，以生物技術在棉花育種中的運用探究為題，展開了一系列的探討與分析，通過對生物技術對于棉花育種工作的影響及現狀的介紹，表明了生物技術對于棉花育種工作具有關鍵作用。

關鍵詞 棉花育種；生物技術；關鍵作用

中圖分類號：S562 文獻標志碼：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2016.35.053

目前，我國的生物技術在棉花育種方面取得了很大的成效，并投入使用，這對我國的棉花種植業產生了積極地推動作用，是一項提高棉花抗倒伏、抗病蟲害、提高棉花產量的重要技術。同時，利用生物育種技術還能有效提高化肥和灌溉用水的利用效率，有效降低種植棉花的成本，提高棉花產業的經濟效益。此外，生物技術還可以降低棉花對土壤條件的依賴程度，增加棉花的種植面積，如在鹽堿地、旱地等種植，從而降低化肥、農藥的使用次數，減少環境污染。把生物技術應用到棉花育種中，能夠有效提高棉花的育種速度，提高棉花品質，促進棉花更好地生長，提高經濟效益。

1 棉花育種的現狀和發展趨勢

棉花是我國經濟發展中重要的纖維作物和經濟作物，我國的棉花育種主要包括四個階段：1950年，我國的棉花育種常規育種主要包括系統育種和引種；1960-1970年，引種則被淘汰，雜交育種和系統育種成為主要潮流；1980年后，雜交育種被廣泛采用；1990年以后，由于傳統的棉花育種對抗旱、抗蟲、抗黃萎病等方面沒有取得較大的進展，與此同時生物技術迅速發展，在創造新材料的方面也頗具優勢，為提升社會的經濟效益貢獻較大，我國的棉花育種開始廣泛應用單交和復合雜交技術、基因槍導入技術、農桿菌介導法和花粉管通道法等轉基因棉花育種技術，并處于世界前列。當前，棉花育種的最大目標并不僅僅是培育優質、高產、多抗品種，而是培育有機、生態、天然的棉花品種。

2 棉花育種工作中的多種生物技術

2.1 花粉管通道技術

花粉管通道技術是我國科學家自行研發的一種新型轉基因技術，并在棉花育種工作中獲得了較大突破，花粉管通道技術的發明首先是在大豆、玉米、小麥等農作物進行實驗，然后把抗枯萎病DNA大片段轉移到棉花上，謝道昕等人研發完成了轉基因棉花品種植株，并在陸地棉中取得了實驗成功，研發出了具有耐枯萎、吐絮集中、抗逆性強、及高產等特性點的棉花新品種，即湘棉12號[1]。此后，轉基因抗蟲棉也得到廣泛應用，我國農科院李付廣 等又把雙價抗蟲基因移入到中棉所23中，使雙價轉基因材料得到了研發和運用。此外，我國的棉花轉基因技術體系也更加完善。同時，在實際運用中，花粉管通道技術也不會因為棉花基因型的不同而造成不良影響，具有較強的獨立自主性，逐漸趕超國際先進水平。同時，我國農科院棉花研究所設立的轉基因技術平臺，通過3種轉化技術每年可以培育出5 000株的棉花，并因此獲得國家科技進步獎。

2.2 基因槍導入技術

基因槍導入技術于1987年由美國科學家研究開發出來，這是基因槍導入技術發展的初始階段。此項技術發展重點在于粒子的加速系統，主要任務就是提高射彈可控性，這就需要提高對粒子運行速度與射入的濃度關系的重視[2]。由于基因槍轉化技術具有多樣化的靶受體類型，同時還不受宿主控制的特點，因此成為了應用最為廣泛的技術。目前，我國已運用此項技術獲得了多種轉基因植株，如水稻、小麥等。由于此項技術具有旺盛的生命力，因此發展潛力十分良好。在棉花育種過程中，運用此技術把棉花胚性懸浮細胞系作為受體進行轟擊，從而獲得轉化植株，隨后又運用莖尖分生組織轉化棉花受體，使棉花轉化植株的研發取得較大成功，最終的轉化率為0.027%～0.22%、可以育種的多種陸地棉和海島棉的轉化植株[3]。我國科學家還運用基因槍技術把抗旱、抗蟲等基因轉入到棉花品種中，增加了轉基因棉花品種的育種價值，我國農科院還建成了基因槍轟擊轉化體系，促進了植株轉化率的提高。

2.3 農桿菌介導技術

農桿菌介導技術是運用外源基因轉化棉花的經典技術，并在當前的棉花轉基因技術中占據主導地位，獲得廣泛應用。我國通過農桿菌介導法獲得了珂字棉轉基因植株，此項技術在國際上獲得了廣泛推廣[4]。同時珂字棉中的多種類型大量運用到轉基因實驗中，促進了轉化效率的提高，在實際運用轉基因棉花材料時還需要完善的系統選育和雜交選育。我國科學家通過不懈努力，使農桿菌介導技術取得了具體化和簡單化的發展，并明確了技術應用的關鍵部位，建立了快速、多樣化的棉花育種的規模化轉化體系，讓棉花轉基因技術育種實現了流水線生產，使得棉花的成株規模更加高效化、顯著化，生產成本得以降低。

3 生物技術在棉花育種應用中存在的不足和改進措施

生物技術在棉花育種方面進行了大量的研究，目前整個社會和科研單位非常重視這項技術，因此投入了大量的人力、物力和資金研究棉花育種。例如：對植物產量性狀、抗性、育性等的QTL定位、基因定位和分子標記工作[5]。雖然在這方面獲得了較大的成就，但我國的生物育種技術仍處于初級階段，不足之處還很多，提升的空間仍很大。

生物技術在棉花育種中的運用可能對人體健康和環境造成影響。雖然生物技術不斷發展，越來越多的轉基因產品進入到人們的日常生活中，如轉基因玉米、花生、大豆等。雖然這些轉基因產品的營養價值和口感非常好，但是否會對人類健康造成危害、危害影響是否具有潛伏性仍無法預知，仍然具有不確定性，需要進一步鉆研和印證[6]。

對于以上問題，人們應增加改進措施。首先，應加強科研工作，不斷創新技術，投入更多的資金和人力，不斷攻堅克難，促進科研成果的不斷進步，使生物技術在棉花育種方面的運用更加完善。其次，對于已經研發出的技術成果，廣泛進行試驗，使得技術成果轉化成現實生產力。增加生物技術的推廣力度，使其更好地為棉花育種服務，促進棉花育種的不斷進步，使得科研技術轉化成成果。最后，不斷加強生物技術在棉花育種方面的研究力度，完善和遵守相關法規和制度，不斷規范生物育種技術，使得此項技術對于人體健康和周圍環境的影響降到最低，充分發揮生物技術對棉花育種的最大綜合效益。

4 結語

生物技術在棉花育種的工作中獲得了可喜成果，在棉花育種的工作及生產進展中進行了強有力的推動，因此在21世紀的棉花育種中，生物技術必然占據重要的地位。與此同時，也應看到生物技術在棉花育種工作中的其局限性：其一，由生物技術要求較高的實驗環境和技術條件，增加了基層育種的難度；其二，利用生物技術改良棉花時，由于棉花的品質、產量等主要經濟性狀是數量性狀，在生物技術上分離轉移這些基因具有較大難度；其三，通過生物技術手段獲得基因棉還要用常規育種方法進行轉育和田間選擇，對基因棉的穩定性、適應性進行鑒定。所以，應將生物技術和常規育種手段相結合，才能把生物技術在棉花育種的工作潛力發揮到極致。

參考文獻

[1]張建軍，金湘，毛培宏.離子束生物技術在棉花育種中的應用述評[J].種子，2006（11）：40-42.

[2]趙興華，渠云芳，黃晉玲.分子標記技術在棉花育種中的應用[J].山西農業科學，2011（6）：611-615.

[3]古力努爾·艾哈塔爾.生物技術在棉花育種中的應用探究[J].科技創新與應用，2016（13）：287.

[4]賈新合，趙國棟.高新技術在棉花遺傳育種中的應用及進展[J].江西棉花，2004（2）：3-7.

[5]曾紅軍.生物技術在棉花育種工作中的應用發展前景[J].石河子科技，1998（6）：17-18.

[6]張海波.良種引種技術在棉花育種中的應用[J].山西農業科學，2008（12）：29-30.

（責任編輯：趙中正）