林業(yè)育種和生物技術(shù)的應(yīng)用探討

陳仙紅 屈勇鴻

摘 要：林業(yè)發(fā)展極大程度上取決于育種技術(shù)是否成熟，傳統(tǒng)育種技術(shù)盡管可用于優(yōu)秀樹苗，但培育周期較長(zhǎng)，難以滿足社會(huì)發(fā)展需求，而應(yīng)用生物技術(shù)可解決此問題。基于此，本文闡述了林業(yè)育種中應(yīng)用生物技術(shù)可篩選優(yōu)良品種，推動(dòng)林業(yè)實(shí)現(xiàn)健康可持續(xù)發(fā)展。并從林木組織培養(yǎng)育苗、基因工程、細(xì)胞技術(shù)這幾方面出發(fā)，探究林業(yè)育種中生物技術(shù)具體應(yīng)用措施，以期為相關(guān)工作者提供有益借鑒。

關(guān)鍵詞：林業(yè)育種;生物技術(shù);應(yīng)用

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，我國在林業(yè)育種領(lǐng)域獲得了諸多成就，但相較于其他發(fā)達(dá)國家，仍有所不足，需創(chuàng)新、引進(jìn)和應(yīng)用生物技術(shù)，維持生態(tài)平衡，推動(dòng)林業(yè)實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步發(fā)展。而生物技術(shù)則是利用生物體系，結(jié)合生物學(xué)原理與工程技術(shù)原理，通過加工或不加工處理相關(guān)底物原料，以生產(chǎn)市場(chǎng)產(chǎn)品。生物技術(shù)包含細(xì)胞工程、基因工程、組織培養(yǎng)等，與林業(yè)育種具有密切聯(lián)系，將此技術(shù)應(yīng)用之林業(yè)育種內(nèi)，可有效提高林木品質(zhì)，滿足市場(chǎng)需求。

一、林業(yè)育種中生物技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

林業(yè)育種作為林業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)前提，傳統(tǒng)林業(yè)育種主要是培育樹苗，盡管可獲得優(yōu)質(zhì)苗木，但受到培育技術(shù)落后影響，其培育周期較長(zhǎng)，產(chǎn)量較低，難以適應(yīng)當(dāng)前市場(chǎng)對(duì)林木的需求。而生物技術(shù)作為新時(shí)期研發(fā)的科學(xué)育種方法，結(jié)合了工程技術(shù)與生物學(xué)，從生物基因與細(xì)胞切入，通過改造生物體讓其具備多種功能，且應(yīng)用現(xiàn)代栽培技術(shù)讓種子能夠在短時(shí)間內(nèi)培育成功，將育種周期縮短，提高產(chǎn)品質(zhì)量，確保林業(yè)育種工作能夠順利完成[1]。同時(shí)，生物技術(shù)還可借助細(xì)胞基因技術(shù)，改善種子易感染病菌基因，進(jìn)而減少植物生長(zhǎng)中病蟲害發(fā)病幾率，培育更多優(yōu)質(zhì)品種，增加林業(yè)產(chǎn)量。

二、林業(yè)育種中生物技術(shù)應(yīng)用措施

1.林木組織培養(yǎng)育苗

林業(yè)生產(chǎn)的重點(diǎn)在于生產(chǎn)大量?jī)?yōu)質(zhì)種苗與培育良種。林木存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、生長(zhǎng)周期長(zhǎng)、多年生特點(diǎn)，在繁育與良種選育方面難度較高。如，有形繁殖后代易分離，無法完全保持優(yōu)良的母本形狀，而傳統(tǒng)的分株、嫁接、扦插等無性繁殖方式難以短期內(nèi)擁有大量植株，對(duì)于季節(jié)性林業(yè)大規(guī)模生產(chǎn)需求難以滿足。生物技術(shù)中組培育苗方式可將上述問題解決，不僅能夠保持優(yōu)良的母本形狀，還能短期內(nèi)獲得大量植株。

林木組培培養(yǎng)是指利用林木組織器官作為外植體，迅速繁殖林木的技術(shù)，當(dāng)前有120多種木本植物可利用組織培養(yǎng)防治，且逐年增加。1978年美國已經(jīng)應(yīng)用火炬松組培苗實(shí)現(xiàn)小范圍造林，于1983年里格斯苗圃生產(chǎn)規(guī)模已經(jīng)達(dá)到100萬株，且加拿大、法國、德國等國家對(duì)于桉樹、楊樹、云杉等樹種培育也實(shí)行了系統(tǒng)性研究，達(dá)到了工廠化生產(chǎn)目的[2]。我國則是20世紀(jì)七十年代研究林木組織培養(yǎng)，在經(jīng)過科研工作者努力下，馬尾松、桉樹、杉木、馬褂樹、桑樹、楊樹、泡桐、濕地松等樹種已經(jīng)可利用組織培養(yǎng)獲得再生植株。我國當(dāng)前林木組織培養(yǎng)邁入工廠化生產(chǎn)階段，且在華南、華北建立組織培養(yǎng)育苗工廠，部分研究中心年產(chǎn)桉樹組培苗達(dá)到了300萬株。

2.林木基因工程

現(xiàn)代生物技術(shù)中，基因工程作為其核心，為改良林木遺傳性狀提高了新的研究方向，經(jīng)分離出的、經(jīng)過選擇的外源基因植入到林木基因組內(nèi)，借助其他物種定性基因，讓其在新遺傳背景中表達(dá)新性狀，進(jìn)而創(chuàng)造育種資源。基因工程技術(shù)不會(huì)受到發(fā)育階段與環(huán)境的影響，打破了樹種之間雜交不親界限，結(jié)合人們目的與意愿對(duì)現(xiàn)有林木遺傳特性進(jìn)行改造。近幾年，在桉樹、楊樹等20多種樹木中展開基因工程研究，其內(nèi)容側(cè)重于抗蟲基因工程、抗病基因工程及抗逆基因工程。

（1）抗蟲基因工程。樹木生長(zhǎng)中蟲害對(duì)其健康具有嚴(yán)重影響，甚至可造成森林大面積毀滅，大量噴灑農(nóng)藥不僅會(huì)破壞環(huán)境、對(duì)人體健康造成危害，還會(huì)增加害蟲抗壓性，消耗諸多資金且對(duì)正常生態(tài)鏈造成影響。因此，可通過重組林木基因，以培育具有較強(qiáng)抗蟲能力的品種，減少蟲害損失。當(dāng)前，部分科研工作者在楊樹中修飾改造蛋白酶抑制劑基因、抗蟲蛋白基因，構(gòu)建表達(dá)載體，培育抗蟲轉(zhuǎn)基因植株。

（2）抗病基因工程。林業(yè)降低生產(chǎn)率的原因之一為病害，在林木中導(dǎo)入抗病基因應(yīng)用前景廣泛，當(dāng)前有抗真菌基因、抗病毒基因、抗細(xì)菌基因等。

（3）抗逆性基因工程。抗逆性包含林木抗鹽性、抗旱性與抗寒性。不同逆境條件脅迫所造成的反映具有相似之處，低溫、鹽堿與干旱等逆境均會(huì)引發(fā)林木受損，相應(yīng)的抗逆基因，如甜菜堿脫氫酶基因、脯氨酸合成酶基因、CBF轉(zhuǎn)錄因子基因、AFP抗凍蛋白基因等已被克隆，且轉(zhuǎn)入至林木中獲得一定成果。隨著研究基因標(biāo)記、林木分子遺傳土坯等不斷深入，抗旱、抗病及抗鹽基因定位會(huì)愈發(fā)深入，培育出更多生長(zhǎng)良好、抗逆性強(qiáng)的品種。

3.林木細(xì)胞技術(shù)

近幾年來生物技術(shù)發(fā)展迅猛，特別是細(xì)胞技術(shù)發(fā)展較為成功，可在林木育種中應(yīng)用該技術(shù)。植物細(xì)胞存在全能特性，此技術(shù)主要是利用植物細(xì)胞特性培養(yǎng)，在適宜條件下讓其發(fā)展為完整植物胚胎。因此，可利用此現(xiàn)象研究簡(jiǎn)單植物細(xì)胞，挑選擁有優(yōu)質(zhì)基因細(xì)胞單獨(dú)發(fā)育，以培育性能優(yōu)良的植物種子[3]。并且，傳統(tǒng)林木管理中，受到技術(shù)限制，造成諸多珍稀樹種消亡，可利用細(xì)胞技術(shù)提取此類植物細(xì)胞，以加速細(xì)胞分裂技術(shù)提高其細(xì)胞數(shù)量，選擇優(yōu)質(zhì)基因加以培養(yǎng)，提高植物成活率。

如，在梵凈山冷杉瀕危樹種培育中，由于其分布地區(qū)狹窄，數(shù)量稀少，自然更新緩慢，為增加樹種數(shù)量，則需要采取細(xì)胞技術(shù)。首先，在梵凈山冷杉果實(shí)與種子中提取生長(zhǎng)細(xì)胞，在相同環(huán)境下對(duì)細(xì)胞進(jìn)行比對(duì)，分析成活率與生長(zhǎng)率較高細(xì)胞，添加催生激素，利用細(xì)胞分裂技術(shù)推動(dòng)細(xì)胞實(shí)現(xiàn)分裂再生長(zhǎng)，且在新生長(zhǎng)細(xì)胞中選取優(yōu)質(zhì)細(xì)胞單獨(dú)培養(yǎng)，通過基因技術(shù)對(duì)其結(jié)實(shí)率較低基因加以改造，增加結(jié)實(shí)率后，培養(yǎng)為植物胚胎，最終拯救瀕危樹種。

三、生物技術(shù)發(fā)展前景

隨著環(huán)境問題愈發(fā)突出，我國近幾年加大了對(duì)林業(yè)發(fā)展的重視。同時(shí)，生物技術(shù)也在林業(yè)育種中廣泛應(yīng)用，對(duì)促進(jìn)林業(yè)發(fā)展具有重要作用。而隨著基因檢測(cè)設(shè)備與技術(shù)的不斷更新發(fā)展，終會(huì)邁入基因組時(shí)代，盡管植物組織培養(yǎng)、基因工程及細(xì)胞技術(shù)在應(yīng)用中仍存在一定問題，但其發(fā)展前景十分廣闊，利用現(xiàn)代生物技術(shù)對(duì)林業(yè)產(chǎn)品進(jìn)行加工，對(duì)開發(fā)創(chuàng)新林業(yè)產(chǎn)品、研究天然植物色素具有重要意義。并且，林業(yè)屬于可再生資源，應(yīng)用生物技術(shù)對(duì)推動(dòng)能源發(fā)展作用重大。

四、總結(jié)

林業(yè)育種不僅可推動(dòng)林業(yè)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，還有助于維持生態(tài)平衡。而生物技術(shù)作為現(xiàn)代化科技發(fā)展產(chǎn)物，其擁有較強(qiáng)優(yōu)越性，不僅可加快培育種子周期，增加產(chǎn)量，還能改善種子中易引發(fā)病蟲害等劣質(zhì)基因，以免植物生長(zhǎng)發(fā)生病變，推動(dòng)林業(yè)實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步發(fā)展。因此，林業(yè)研究人員應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對(duì)生物技術(shù)研究，保證我國林業(yè)育種獲得更好成績(jī)。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉孟熒，黎秋玲，李志，張慶華，周智友，李漢廣.不同育種技術(shù)在乙醇及丁醇高產(chǎn)菌株選育中的應(yīng)用[J].微生物學(xué)通報(bào)，2020，47（03）：976-983.

[2]夏溪，奉樹成，張春英.新型分子生物學(xué)技術(shù)在花卉定向育種中的應(yīng)用進(jìn)展[J].南京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2019，43（06）：173-180.

[3]邱建勛，殷賢章.生物技術(shù)在林業(yè)育種中的應(yīng)用研究[J].農(nóng)業(yè)開發(fā)與裝備，2018（05）：50+78.

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