試析生物技術在農業育種中的應用

王文杰，孫 磊

（甘肅省崇信縣農業農村局，甘肅崇信744299）

生物技術是指以現代生命科學為基礎，結合其他科學原理，采用先進的技術手段，對生物材料進行加工，使其具備預期的性狀。現代生物技術在農業育種中已經取得了不錯的成績，可提升農作物品質。

1 生物技術在農業育種中的不足

隨著科學技術的飛速發展，生物技術也在不斷進步，并在各個行業中發揮了作用。生物技術在國外的育種公司中已廣泛投入使用，但目前我國在育種方面對生物技術的應用相對較少。主要原因是將生物技術應用到育種中要耗費大量財力，而我國的育種公司數量多但相對分散，公司規模普遍不大，實力和財力有限，無法支撐生物技術的資金投入。此外，我國人民對生物技術的認知不夠全面，很多人對生物技術仍然存在著偏見，這需要相關部門進行科普并加以正確的引導。因此，我國的生物技術主要應用在大宗作物，在其他方面的應用十分有限[1]。

2 生物技術在農業育種中的應用前景

目前，世界人口的增長依舊迅猛，人們對糧食的需求量日益上升，同時對糧食的品質提出了更高的要求，農業生產所面臨的壓力逐漸增加。與此同時，全球氣候變化異常，生物的生存環境愈發惡劣，常規的農業生產已經無法滿足人們對于糧食的需求。因此，將生物技術應用于農業育種，是順應時代和環境變化的必然選擇。

為了解決目前我國無法大規模的將生物技術應用于農業育種這一問題，首先國家應加大資金投入，對科研方面給予足夠的支持，推動農業的發展進程。其次，國家應實行一定的優惠政策，使育種公司能夠負擔得起生物技術的投入，促進生物技術在育種方面的發展。再次，各個育種公司之間應相互合作，通過資源整合將生物技術運用到日常生產中，培育出更加優秀的新品種。最后，應加強對我國特有作物資源的進一步開發利用，推動其育種技術的提升。

3 生物技術在農業育種中的應用

近年來，生物技術在農業育種領域的應用，主要有分子標記輔助育種、轉基因育種、誘變分子育種。

3.1 分子標記輔助育種

分子標記是指以個體間遺傳物質內的核苷酸變異作為基礎進行的遺傳標記。傳統的育種是通過雜交的方式將優良的性狀集中在同一品種上，耗時長、不穩定、易出現偏差。分子標記輔助育種可以直接在基因層面對作物進行改良，將多個優良性狀通過分子標記的方式集中在一個品種上，使作物的整體品質得到提升，消耗的時間較短，且一旦成功，其后代的穩定性有一定的保障。

第一代分子標記主要是針對限制性片斷長度多態性來進行的，第二代的標記以聚合酶鏈式反應作為主要標準，第三代分子標記則是通過生物序列來進行。標記是否成功可以直接在實驗室中進行檢驗，檢驗方式簡單方便，在目前的農業育種中得到了廣泛應用。

分子標記輔助育種與傳統的育種方式相比有著顯著的優點：第一，傳統的育種技術選擇優秀性狀的主要方式是觀察農作物的外顯性狀，農作物在種植過程中的性狀受其所處環境的影響較大，可靠性不高；分子標記輔助育種對優良性狀的選擇是借助DNA 來進行的，不受環境的影響，可靠性較高。第二，傳統的育種技術需要將種子進行種植，并等待其發育成熟，然后根據其表現出來的性狀確定育種是否成功；分子標記輔助育種并不需要這個過程，可以直接在育種步驟完成后，對表達優良性狀的DNA 是否成功的引入種子的基因中進行檢測，判斷育種結果。第三，傳統的育種方式在進行過程中會受到基因重組的影響，分子標記輔助育種因為直接作用在DNA 層面，不受這方面的影響，其穩定性和可靠性更加優異[2]。

在實際應用分子標記輔助育種時，要對特定農作物的基因和性狀有足夠的了解，并使用連鎖作圖等技術手段對基因的表達性狀進行確定，保證提取出的基因是育種所需要的。同時，也可以將不同基因所控制的性狀通過技術手段進行分解，將一段基因分解為單基因。隨著近幾年基因作圖的發展，這一技術的成熟度越來越高，成本也在逐漸降低，有著顯著的優勢。

3.2 轉基因育種

轉基因育種技術是以DNA 重組技術為核心，將所需要的目的片段從一種生物的體內取出，導入到另一種生物的體內，并使其能夠順利表達。相比于其他的育種方式，轉基因育種具有顯著的優點：第一，轉基因育種不受個體間親緣關系的限制，使可以應用在生物技術上的基因資源進一步增加。第二，轉基因育種能夠準確的定位所需基因片段，并對其進行操作，目標明確，準確性高。第三，轉基因技術可以進行跨物種操作，使不同種類的生物的基因在分子水平上進行結合，為人們提供了更多的選擇。目前較為常用的有品質育種、抗性育種、固氮育種。

3.2.1 品質育種 品質育種主要使用的培育材料是谷類作物，如小麥、玉米等，因為大多數的谷類作物中氨基酸的含量并不平衡，色氨酸、賴氨酸等人體所必需的氨基酸含量較少，導致谷類作物中所含蛋白質的質量和數量不高，無法滿足人們的日常需求，不能達到食品加工業的市場要求。經過科學家們的努力，目前已經培育出了含抗疾病物質的農作物、對人類健康有幫助的食品和高產作物等。

3.2.2 抗性育種 生物技術在培養高抗性的作物時發揮了不可忽視的作用。轉基因育種技術加強了作物對病蟲害以及不理想環境的抵抗力，使作物能夠在惡劣的環境下正常生長，并且讓一些原本無法種植作物的地區也可以種植作物，間接提高了作物產量。同時轉基因育種技術也開發出了更加高產的作物，直接提高了作物產量。目前已經通過轉基因育種技術培育出了抗蟲作物、抗旱作物和抗鹽堿作物等，為我國農業的發展做出了巨大貢獻[3]。

3.2.3 固氮育種 有些細菌可以固定土壤中的游離氮，將其轉變為可直接被作物吸收的氮，例如依附在豆科植物根部的根瘤菌，可以對游離氮進行轉換。之后科學家們發現，有近百種微生物可以通過固氮酶將游離氮固定。因此，人們希望能夠將這些固氮微生物的基因通過轉基因技術轉移到作物上去，并分離出一些基因，使作物對于硝鹽的吸收利用率得到提升。

3.3 誘變分子育種

人工誘變主要是通過物理、化學和生物三個途徑使生物的基因發生突變的一種技術。這種方法可以提高作物的基因突變概率，使人們能夠從中選出具備某些性狀的作物，再輔以其他的生物技術，創造出符合人類利益的新品種作物。

我國在誘變分子育種方面取得了一定的成果，培育出了數百個具有優良性狀的新品種作物，這些新品種往往具有比傳統品種更優秀的抗藥性、抗病性，以及更高的產量和更好的品質，如四倍體葡萄和無籽西瓜等。

除此之外，還有一種空間誘變育種技術，也稱太空育種，即將農作物的種子帶到太空，通過太空中的特殊環境使種子產生變異，返回地面后再對種子進行選育，培育新品種作物。空間誘變育種誘發的異變大多為有益變異，變化幅度大，變化后的性狀穩定，具有高產、早熟、抗病抗逆、質量高等優點。

4 結束語

綜上所述，現代生物技術在農業育種方面的應用還存在著一定的限制和不足，但是其發展依然是可喜的，創造出了很多具有高抗性、高產量和高質量的新品種作物，為我國的農業生產做出了巨大的貢獻。