现代农业育种生物技术

摘 要：在生产实践中,为了提高粮食产量,常进行育种研究解决生产问题.利用现代生物技术培育的转基因作物是解决粮食问题的一条重要途径.随着生物细胞组织培养、DNA重组和转基因技术等一系列现代生物技术的不断改进和完善,生物技术已经成为当今世界发展最快、最活跃和最具潜力的高新技术领域之一.

关 键 词：农业育种生物技术

我国农业生产的现状和发展趋势来看,仅仅利用传统的常规育种方法已经很难满足我国农业生产对作物新品种的要求,因而借助于农业生物技术与常规育种方法相结合的方式将会创造出更多的新种质,进而培育出更多高产、优质和多抗的新品种.作物生物技术育种所研究的主要内容涉及到在生物体内的细胞组织、染色体和基因等方面对其遗传基础进行改造和改良,以便获得具有更大增产潜力的作物新品种.

一、常规育种与生物技术育种

常规育种技术是基于对种内和种间优势的利用,很有限而且是依靠育种家的经验在田间和畜舍对动植物作表型选择；主要有杂交育种,单倍体育种,多倍体育种等.而生物技术的强大之处在于能突破动物、植物、微生物之间的界限作基因的转移,这就极大地拓宽了种质资源和优势的利用,而且可以直接作基因型的早期选择和在实验室内操作；可以大大提高育种的目标性和效率,缩短育种周期和减少工作量.

二、生物技术育种取得的成就

迄今为止,国际上已成功地把有实用价值的基因如抗病毒、抗虫、抗除草剂,改变蛋白质组成、提高淀粉含量、雄性不育、改变花色和花形,延长保鲜期等的基因分别转人植物.农业生物技术育种的研究成果正在越来越多地应用于农业生产,深刻地影响着农业的生产方式和效益.据美国农业部（USDA）1996年对美国50年来畜牧生产中各种科学技术所起作用的总结,品种改良的作用居各项技术之首.1996年亚拉巴马州3/4以上的棉花是抗虫害的遗传工程棉花.另外在玉米育种研究领域,玉米育种专家和分子生物学家携手,共同致力于玉米新品种的研究与开发.认识到相互的合作才是发展现代生物技术和现代农业的正确道路,科学家们已经通过应用分子标记手段找到了我国玉米自交系的主要类群,并成功地绘制了我国第一张玉米分子标记连锁图谱,选育出了抗虫转基因玉米品种,并已走出了实验室进入了国家区试,有望在未来的几年得到推广应用.克隆技术在玉米育种上也已启动,克隆玉米部分优良基因的工作进展顺利,并取得初步成效.分子标记辅助选择技术也开始进入育种程序.在未来的育种领域,不管何类作物,都将不可避免的广泛地使用生物技术.而生物技术也将在未来的农业生产的各领域彰显其不可替代的卓越的增产潜能.

三、生物技术育种的不足之处

然而,由于生物技术其自身的复杂性和高技术性,人类对其认识的局限性,转基因作物类品种的应用将有可能造成对农业生产环境和人类自身的伤害.在欧美等发达国家的一些科学家们也对转基因作物及产品与生物制品的广泛应用提出了疑虑和非议,出于对人类自身和生态环境的安全考虑这些疑虑和非议也不无道理,我们应当充分估计转基因类作物对人类和有益生物可能带来的不良变异和严重的生态污染.因而,我们在研究和应用转基因作物类品种时,应充分的考虑转基因作物自身的安全性,转基因作物及其产品对人与有益生物的安全性保障问题,转基因技术与传统育种技术的有机结合,改良和克服转基因技术的不利因素,建立和完善转基因技术产品的安全标准和安全评价体系,保障粮食生产安全.

四、我国生物技术育种的发展

我国植物基因工程技术将在两个方面有明显的发展.第一,转基因的技术将会有新的突破.80年代初,最早利用一种叫土壤农杆菌的微生物作为载体将目的基因转入受体.这种细菌只能侵染大部分双子叶植物和少数单子叶植物,因而使农作物的基因工程受到很大限制.80索转化农作物的新方法,其中包括使用电击法、微弹射击法、PEG法和其它一些直接将DNA导入受体的方法.今后这些新技术将不断完善,同时还会有一些新的基因导入技术出现.第二,分离基因的技术将会有新的突破.目前在植物基因工程中所采用的基因基本上是控制生物体质量性状的单基因,即只要转入一个基因就能获得所需要的目标性状,例如抗病毒特性、抗虫特性和抗除草剂特性等.从分离单基因到成功地分离出多基因,其技术要求会更严格,这将是今后植物基因工程有待突破的一个重要方面.除此之外,我国农业分子育种经过20多年的艰苦探索之后,已经形成了比较完善的技术体系,培育了一大批新种质和新品种.这项探索性研究始于1974年,其理论依据就是DN段杂交检测说,即在远缘生物间的杂交种中,细胞内的异源染色体在减数分裂中不可能进行正常配对,但异源染色体在受体细胞内一旦被裂解之后所产生的DN段有可能随其同源DNA顺序进入受体染色体,由此会使受体所产生的子代群体发生某些遗传性变异.目前,我国农作物分子育种在外源DNA（基因）导入受体的技术上已日趋完善,其中包括授粉后花粉管通道技术、幼穗穗茎注射技术、种子胚浸泡技术和茎端DNA击技术等.在水稻、普通小麦、棉花和大豆等主要作物上均已获得了一大批转基因新种质和新品种（品系）,这些新品种（系）在生产上的增产效益非常明显.

现代生物技术在农业上的广泛应用将作为生物技术的“第二次浪潮”在下一个世纪全面展开,这将给农业生产带来新的飞跃.当今生命科学发展的一个主流方向就是进一步阐明生物体基因组及其编码蛋白质的结构与功能.作物生物技术育种在今后一个时期内的研究重点就是研究与农作物产量、品质和抗性等有关的基因结构、功能及其应用.随着研究的不断深入,生物体内部的许多奥秘将被揭开,生物体生长发育和繁殖的一些机理将被掌握.