論育種中生物技術的運用

柏俊瑩

（沈陽師范大學，遼寧 沈陽 110034）

論育種中生物技術的運用

柏俊瑩

（沈陽師范大學，遼寧 沈陽 110034）

利用現代生物技術培育的轉基因作物是解決糧食生產問題的一條嶄新的重要途徑。隨著生物細胞組織培養、DNA重組和轉基因技術等一系列現代生物技術的不斷改進和完善，生物技術已經成為當今世界發展最快、最活躍和最具潛力的高新技術領域之一。

農業；育種；生物技術；糧食

我國農業生產的現狀和發展趨勢來看，僅僅利用傳統的常規育種方法已經很難滿足我國農業生產對作物新品種的要求，因而借助于農業生物技術與常規育種方法相結合的方式將會創造出更多的新種質，進而培育出更多高產、優質和多抗的新品種。作物生物技術育種所研究的主要內容涉及到在生物體內的細胞組織、染色體和基因等方面對其遺傳基礎進行改造和改良，以便獲得具有更大增產潛力的作物新品種。

一、常規育種與生物技術育種

常規育種技術是基于對種內和種間雜種優勢的利用，很有限而且是依靠育種家的經驗在田間和畜舍對動植物作表型選擇；主要有雜交育種，單倍體育種，多倍體育種等。而生物技術的強大之處在于能突破動物、植物、微生物之間的界限作基因的轉移，這就極大地拓寬了種質資源和雜種優勢的利用，而且可以直接作基因型的早期選擇和在實驗室內操作；可以大大提高育種的目標性和效率，縮短育種周期和減少工作量。

二、生物技術育種取得的成就

迄今為止，國際上已成功地把有實用價值的基因如抗病毒、抗蟲、抗除草劑，改變蛋白質組成、提高淀粉含量、雄性不育、改變花色和花形，延長保鮮期等的基因分別轉人植物。農業生物技術育種的研究成果正在越來越多地應用于農業生產，深刻地影響著農業的生產方式和效益。據美國農業部（USDA）1996年對美國50年來畜牧生產中各種科學技術所起作用的總結，品種改良的作用居各項技術之首。1996年亞拉巴馬州3/4以上的棉花是抗蟲害的遺傳工程棉花。另外在玉米育種研究領域，玉米育種專家和分子生物學家攜手，共同致力于玉米新品種的研究與開發。認識到相互的合作才是發展現代生物技術和現代農業的正確道路，科學家們已經通過應用分子標記手段找到了我國玉米自交系的主要類群，并成功地繪制了我國第一張玉米分子標記連鎖圖譜，選育出了抗蟲轉基因玉米品種，并已走出了實驗室進入了國家區試，有望在未來的幾年得到推廣應用。克隆技術在玉米育種上也已啟動，克隆玉米部分優良基因的工作進展順利，并取得初步成效。分子標記輔助選擇技術也開始進入育種程序。在未來的育種領域，不管何類作物，都將不可避免的廣泛地使用生物技術。而生物技術也將在未來的農業生產的各領域彰顯其不可替代的卓越的增產潛能。

三、生物技術育種的不足之處

然而，由于生物技術其自身的復雜性和高技術性，人類對其認識的局限性，轉基因作物類品種的應用將有可能造成對農業生產環境和人類自身的傷害。在歐美等發達國家的一些科學家們也對轉基因作物及產品與生物制品的廣泛應用提出了疑慮和非議，出于對人類自身和生態環境的安全考慮這些疑慮和非議也不無道理，我們應當充分估計轉基因類作物對人類和有益生物可能帶來的不良變異和嚴重的生態污染。因而，我們在研究和應用轉基因作物類品種時，應充分的考慮轉基因作物自身的安全性，轉基因作物及其產品對人與有益生物的安全性保障問題，轉基因技術與傳統育種技術的有機結合，改良和克服轉基因技術的不利因素，建立和完善轉基因技術產品的安全標準和安全評價體系，保障糧食生產安全。

四、我國生物技術育種的發展

我國植物基因工程技術將在兩個方面有明顯的發展。第一，轉基因的技術將會有新的突破。80年代初，最早利用一種叫土壤農桿菌的微生物作為載體將目的基因轉入受體。這種細菌只能侵染大部分雙子葉植物和少數單子葉植物，因而使農作物的基因工程受到很大限制。80索轉化農作物的新方法，其中包括使用電擊法、微彈射擊法、PEG法和其它一些直接將DNA導入受體的方法。今后這些新技術將不斷完善，同時還會有一些新的基因導入技術出現。第二，分離基因的技術將會有新的突破。目前在植物基因工程中所采用的基因基本上是控制生物體質量性狀的單基因，即只要轉入一個基因就能獲得所需要的目標性狀，例如抗病毒特性、抗蟲特性和抗除草劑特性等。從分離單基因到成功地分離出多基因，其技術要求會更嚴格，這將是今后植物基因工程有待突破的一個重要方面。除此之外，我國農業分子育種經過20多年的艱苦探索之后，已經形成了比較完善的技術體系，培育了一大批新種質和新品種。這項探索性研究始于1974年，其理論依據就是DNA片段雜交假說，即在遠緣生物間的雜交種中，細胞內的異源染色體在減數分裂中不可能進行正常配對，但異源染色體在受體細胞內一旦被裂解之后所產生的DNA片段有可能隨其同源DNA順序進入受體染色體，由此會使受體所產生的子代群體發生某些遺傳性變異。目前，我國農作物分子育種在外源DNA（基因）導入受體的技術上已日趨完善，其中包括授粉后花粉管通道技術、幼穗穗莖注射技術、種子胚浸泡技術和莖端DNA槍擊技術等。在水稻、普通小麥、棉花和大豆等主要作物上均已獲得了一大批轉基因新種質和新品種（品系），這些新品種（系）在生產上的增產效益非常明顯。

現代生物技術在農業上的廣泛應用將作為生物技術的“第二次浪潮”在下一個世紀全面展開，這將給農業生產帶來新的飛躍。當今生命科學發展的一個主流方向就是進一步闡明生物體基因組及其編碼蛋白質的結構與功能。作物生物技術育種在今后一個時期內的研究重點就是研究與農作物產量、品質和抗性等有關的基因結構、功能及其應用。隨著研究的不斷深入，生物體內部的許多奧秘將被揭開，生物體生長發育和繁殖的一些機理將被掌握。

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[2]郝心寧,孫巍,張學福.生物育種領域知識結構演化分析[J].生物技術通報,2013,(11).

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