生物技術在棉花育種中的應用探究

摘 要：棉花育種的生物技術當前主要在細胞工程與基因工程兩方面獲得了較顯著的進展，通過細胞工程創造出了一種新的種質材料，利用基因工程對棉花抗病蟲害以及抗除草劑等育種得到了很大的成功，獲得的新品種也已經投入到了商品化的生產之中，對我國的棉花生產創造了有利條件，在今后的發展中應該實現生物技術的更加完善的發展與應用，促進棉花育種工作的良好進步。

關鍵詞：生物技術；棉花育種；應用

棉花在我國的經濟發展中是一種主要的經濟作物及纖維作物，常規育種在棉花生產中發揮了較大的作用，但是在近幾年的棉花育種中對抗蟲、抗旱以及抗黃萎病等方面沒有較大的進展，生物技術在新材料的創造方面優勢較大，發展速度逐漸加快，也取得了很大進展，為社會經濟效益的提升做出了貢獻。

1 生物技術在棉花育種中的應用

1.1 農桿菌介導技術在棉花育種中的應用進展

通過農桿菌介導外源基因轉化棉花已經成為經典技術，在至今發展起來的棉花轉基因技術中，農桿菌介導的遺傳轉化占據主導地位，應用最為普遍[1]。在使用農桿菌介導法成功的獲得珂字棉轉基因植株之后，這一技術就在國際上得到了快速的推廣應用，進展也很迅速。并且珂字棉中的幾中類型還在還成為了轉基因實驗中模式品種，提高了轉化效率，但是在實際的轉基因棉花材料的應用中還需要經過系統選育或者雜交選育的方法去進行處理。通過我國科學家的努力，農桿菌介導技術獲得了簡單化及具體化的進步，對技術應用的關鍵點進行了明確，棉花瓶中的規模化轉化體系也得到了快速的、多樣化的建立，實現了不同轉基因技術之間的結合應用，達到了流水線生產的效果，使得棉花轉基因技術體系更加的高效，顯著的提高了棉花的成株規模，降低了生產成本。

1.2 花粉管通道技術在棉花育種中的應用進展

花粉管通道技術屬于我國科學家獨立創造的一種轉基因技術，并且在棉花轉基因技術中也應經取得了很大的突破，這一技術的發明首先是通過玉米、小麥、大豆等農作物進行實驗的，然后在棉花上進行轉移抗枯萎病DNA大片段取得了成功，后來轉基因棉花品種植株由謝道昕等人研究完成，隨后科學家又在陸地棉中實驗成功，研究出了具有吐絮集中、高產、耐枯萎及抗逆性強等特點的棉花新品種，稱為湘棉12號。海島棉DNA道路陸地棉之后又出現了三種新的棉花品系，隨后轉基因抗蟲棉也得到了應用，而中國農科院棉花研究所的李付廣等人則將雙價抗蟲基因轉入到了中棉所23之中，使得雙價轉基因材料sGK9708得到了研發與應用。另外，我國還形成了比較完善的棉花轉基因技術體系，花粉管通道技術在實際的使用中不會因為棉花基因型號而產生不良影響，獨立自主性較強，與國際先進水平相一致，當前我國農科院棉花研究所還建立了專門的轉基因技術平臺，利用三種轉化技術每年可以產生六千株的棉花，并且憑借這一技術獲得了國家科技進步獎項。

1.3 基因槍導入技術在棉花育種上的應用進展

基因槍導入技術是由美國Cornell大學的JohnSanford等人于1987年研制出的，這是基因槍轉化技術發展的開端[2]。商品槍PD S-1000系統最早是由美國企業推出的，這一技術的發展重點在粒子加速系統之中，主要目標就是提升射彈的可控性，就是更加重視粒子運行速度與射入的濃度兩者之間的發展關系。基因槍轉化技術不受宿主控制，并且其中的靶受體類型比較多樣化，成了應用最為廣泛的一種基因轉移技術類型。現階段，已經有很多種類的作物使用這一技術獲得了轉基因植株，比如小麥、水稻等等。這一技術生命力比較旺盛，具有優良的發展潛力。在棉花育種過程研究中還通過棉花胚性懸浮細胞系當作受體實行轟擊，得到了轉化植株，然后又通過莖尖分生組織對棉花受體實施了轉化，使得經分子檢測的棉花轉化植株的研發獲得了很大的成功，最終獲得了可以進行育種的海島棉與多種陸地棉的轉化植株，轉化率大約在百分之0.027到百分之0.22之間。科學家還通過基因槍技術將抗棉鈴蟲、抗蚜蟲及抗旱等基因轉入到了國產的棉花品種之中，使得轉基因棉花品種增加了育種價值，中國農業科學院棉花研究所還實現了基因槍轟擊轉化體系的建成，提高了植株的轉化率。

2 生物技術在棉花育種中存在的問題及對策

目前棉花生物技術研究主要集中于幾個方面：其一是無選擇標記轉化技術，可避免抗抗生素基因的負面影響；其二是棉花內源基因的克隆與應用，主要用于棉花纖維品質改良與棉酚等次生代謝物的生物降解[3]。融合基因的手段實現基因克隆并投入應用，這樣做的目的主要是提升棉花生產的商業價值，現階段棉花育種技術的發展已經取得了很大的進步，但是其中仍然存在一些不足之處，需要找出相應的解決對策，主要體現在以下幾個方面：

首先，應該做的就是對已經實現商業化的基因進行不斷的改進，現階段棉花育種中使用的轉基因抗蟲棉只能對紅鈴蟲及棉鈴蟲等有限的害蟲產生抗性，但是對其他害蟲，比如棉葉螨、煙粉虱及棉蚜等都不能產生相應的抗性，在抗蟲棉的種植中，人們會相對的減少農藥的使用次數，所以對以上的害蟲的治理效果也會明顯下降，加重了這些種類的害蟲對棉花生產造成的危害，因此，需盡快的研究出有價值的配套綜合防治科技。現階段的轉基因抗蟲棉的種植時間能夠一定程度的進行延長，種植面積也在增加，所以棉鈴蟲產生的抗性也會逐漸的增強，針對這一情況，可通過尋找與篩選廣譜抗蟲基因結合特異啟動子的使用，利用轉多基因抗蟲棉等手段去解決其中的問題。

其次，目前已經克隆的與棉花相關的基因和元件數量非常多，但是其中具有良好的應用價值的基因數量卻是少之又少，得到實際應用的主要有Bt類以及抗除草劑類的棉花種子，其它方面的比如抗旱、抗黃萎病等類型的基因還是不能從實驗室真正的應用到農田生產之中。針對這一問題，生物技術研究人員應該注重對外源基因進行構建、轉化等內容的探究與實驗。針對Bt抗蟲棉這類棉種來說，它屬于一種單基因的性狀，應用時間不斷增加的情況下，棉鈴蟲及紅鈴蟲等害蟲體內就會隨之出現抗Bt的群體，雙價抗蟲棉即使具備較高的抗性，其在以后出現棉鈴蟲抗性群體也是不可避免的，所以需要針對這種抗性喪失的問題加強研究，可以通過尋找與篩選廣譜抗蟲基因結合特異啟動子的方法，對轉多基因抗蟲棉等技術進行充分的應用。

最后，就是積極促進基因工程和常規育種的結合發展，在生物技術發展中應該意識到，基因工程并不能解決所有棉花育種中存在的問題，實際上它只是一種人工合成的新型材料，應用之前也需要用常規育種的手段對其可靠性進行檢驗，所以，植物基因技術需要與常規育種技術相結合發展，通過大田試驗將轉基因植物良好的基因不間斷的遺傳給后代，這樣才能獲得棉花育種的可持續發展與增產。

3 結束語

生物技術在棉花育種中的應用獲得了不錯的效果，對棉花育種工作的發展提供了很大的幫助，以后的發展趨勢也非常可觀，但是同時也應該看到生物技術在推廣應用中具有的局限性，為了達到生物技術的充分利用，為棉花育種工作提供更優良的技術支持，就需要將生物技術與常規棉花育種技術相結合使用，這樣才能將生物技術的潛力充分的在棉花育種中發揮出來。

參考文獻

[1]李付廣，劉傳亮.生物技術在棉花育種中的應用[J].棉花學報，2007，5：362-368.

[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]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.

[4]史冬平.高新技術在棉花育種上的應用及進展[J].中國農學通報，2009，2：77-80.