論細胞工程技術在作物育種中的應用

程利鋒 關雅妮 李明哲 于 淼

河南師范大學新聯學院 河南 新鄉 453000

如今,生物工程技術的發展,為促進農業、醫藥業等行業的發展營造了良好的條件,細胞工程是生物工程技術的一個分支,是我國重點發展的科技工程,將動植物的細胞作為研究對象,采取復雜的方法和先進的技術,促使動植物細胞中的遺傳物質發生改變,從而滿足人們對于動植物生長和質量的需求。農作物是影響人們生活質量的關鍵要素,隨著農業的高速發展,細胞工程技術在作物育種中得到了很好的應用,并且取得了顯著的發展成就和重大進展,通過細胞技術培育的新品種,已經在農業生產中得到了廣泛應用,很好地促進了農業科技的發展,也為我國農業安全營造了良好的條件。

一、細胞工程技術概述

所謂細胞工程技術,即是指以細胞為單位,在動植物體外,采取人為的方式改變細胞的生物學特性,從而創造出新品種的過程。在生物科學技術高速發展的形勢下,細胞工程技術也取得了顯著的發展成就,并服務于社會經濟的發展,細胞工程工作者可以根據社會發展的需要,并結合動植物的遺傳物質,采取細胞培養、移植等方式,重組細胞內的遺傳物質和結構,以此來改變動植物的生長特性,從而培育出更優質的品種。細胞工程技術的應用和研究領域非常廣泛,主要體現在培育和改良植物品種、快速繁殖瀕危動物和提高生物醫學技術水平方面,尤其是細胞工程技術在農作物育種方面的應用,培育和改變了很多植物品種,如采取微繁殖技術培育的鳳梨等等,為我國農業經濟發展提供了“動力源泉”。

二、細胞工程技術在作物育種中的應用

1.組織培養在玉米育種中的應用。玉米是我國重要的糧食作物,是農業相關產業發展的基礎,而組織培養技術在玉米育種中的應用,很好地改良了玉米品種。在應用組織培養培育玉米品種的過程中,技術工作者需要將玉米的組織與細胞在培養基上進行分裂,進而生成新的植株,讓玉米的組織與細胞在體外分離出愈傷組織,從構建出全新的再生體系,促進玉米細胞遺傳物質的改變,最終培育出優良的玉米品種。與此同時,染色體工程技術在農作物育種方面也得到了很好的應用,并獲得了良好的效果,如運用染色體技術工程基礎培育黑麥等品種,直接增強了作物的抗病能力,有利于實現高產、高效益的目標。

2.體細胞培養在蔬菜育種中的應用。所謂體細胞培養,也就是將種子發芽后的胚軸、子葉等體細胞進行培養,采取有效的方式來誘導胚胎生成胚狀體,從而產生新的植株。體細胞技術在蔬菜育種中得到了廣泛應用,為創新和改良蔬菜品種奠定了良好的基礎,而且通過體細胞培養技術,再生的植株有著一定的變異性能,可以將優良的遺傳物質留下來,進而篩選出優異的蔬菜品種。另外,技術工作者在利用體細胞培養技術時,能夠根據實際情況來培養和選擇再生的植株,進一步優化蔬菜的品種。同時,蔬菜、棉花等農作物在實際生長的過程中,其中的體細胞基因也有可能產生改變,染色體重組也是一種常見的情況,在體細胞培養時,也會出現突變的遺傳變異,進而選擇優質的細胞,從而培養出新的品種,提升蔬菜的品質。

3.體細胞雜交在作物育種中的應用。雜交是作物育種常用的方式,又被業界成為“細胞融合”,技術工作者在特定的條件下,把兩種植物的細胞去除細胞壁,并促使其原生質體有效融合起來,從而生成雜交的細胞,而且這一雜交細胞有著兩種植物遺傳物質,有利于農作物品種的創新,體細胞雜交在作物育種中有著很大的優勢,突破了種間雜交的障礙,直接拓寬了物種雜交的范圍,增大了物種發生突變的可能性,很好地提升了優良品種的培育可能性,同時也縮短了物種的培育周期,將進一步加快作物育種的步伐,為培育出優良且適宜本土的種子奠定基礎。

4.花藥與原生質體培養在農作物育種中的應用。花藥培養也被生物工程工作者稱為“單倍體育種”,技術人員需要運用細胞的多功能特點,并發揮細胞單性發育的顯著優勢,在培養基中接種花粉,即可實現農作物育種的目的,也就是現在一定的條件下,培養出單倍體的植株,再利用細胞工程技術,來改變遺傳物質的特性,進而得到純合體,這樣培育的農作物,其遺傳特點更加穩定,更有利于篩選出遺傳特征更加優質的品種,創新了遠緣雜交的方式,在世界范圍內都得到很好地應用。原生質體培養,則是技術人員運用特殊的方法,將細胞的細胞壁去除,留下細胞膜、細胞核和細胞質等物質,這樣的細胞還是有著生命力,在適宜的環境中,便會促使細胞重新產生細胞壁,而且促使細胞進行分化繁殖,最終生長成新的植株,原生質體培養在遠緣物種雜交方面有著很大的優勢,很好地促進了農作物品質的改良。

三、總結與反思

總而言之,隨著農業的快速發展,人們對于農產品的需求也在提升,這就為農作物育種提出了更大的挑戰,而細胞工程技術的創新,為農作物育種提供了良好的條件,特別是與傳統育種方式的融合,大大提升了作物的育種水平,有利于培育出更優質的品種,進一步促進我國農業技術的高水平發展,實現高質量、高產量的農業發展目標,從而滿足人們日益增長的生活需求。