植物育种新技术[11]
从20世纪70年代后期至21世纪10年代,植物繁殖的新技术又有了发展。这种新技术属生物技术的重大内容之一。植物园应创造有利条件,进行新技术的植物繁殖。
生物技术是在分子生物学和细胞生物学基础上建立起来的一个现代生物工程的技术体系。它在个体水平上深化,向微观发展;在细胞水平、染色体水平和分子水平上进行理论研究和技术开发,对生物体的遗传基础进行改造和改良,为生物遗传育种展现崭新的前景。
生物技术育种有以下4 种。
1)组培育苗
又称微繁殖育苗。它是人工培养活组织的方法。在无菌条件下,将材料活组织移在含有营养成分的培养基内,并放在适宜温度的温箱中培养。通过接种、植株诱导、生根培养基及移植等程序,以预期获得人工所需的快速苗木。
这种组织快繁育苗技术,一是繁殖速度快,可选良种(品种)大量繁殖;二是生产规模大,可采用工厂化生产苗木;三是可在无性系的材料中引进的遗传变异,并能繁殖出健康的、脱毒无性系,可显著提高繁殖代的活力和生产力。
有关组织培养技术和程序,本文略。可参考出版的专著如中国植物学会编印的《植物组织培养法》。
近十几年来国内外采用现代生物技术育种,“组培”成功,如桉树、杨树、泡桐、杉木、枣树等已实现工厂化快速育苗,达到年产万株的规模。又如花卉、蔬菜、果树及林木的快速繁殖技术也比较成功。
据资料已在罂粟科、茄科、石竹科、玄参科、十字花科、禾本科等中获得试管杂交种。苹果、无籽西瓜等采用试管嫁接的方法培育良种(品种)。
二叉鹿角蕨(Platycerium bifurcatum)原产于澳大利亚,我国引入种植。若用常规育苗和采用孢子繁殖,速度慢且周期长。采用幼嫩孢子叶离体试管培育,不定芽诱导频率达50%~60%。继续培育,2 个月芽增殖10~20 倍,可获大批幼苗供推广和观赏用。
本园(所)进行细毛(芳)樟(Cinnamomum tenuipilum)、树胡椒(Piper hispidinervium)、花纹(非洲)马兜铃(Aristolochia elegans)、桫椤(Alsophila spinulosa)、瓜栗(Pachira macrocarpa)、美登木(Maytenus hookeri)、蛋黄果(Lucuma nervosa)、嘉兰(Gloriosa superba)、虎头兰(Cymbidium hookerianum)、鹤顶兰(Phaius tancarvilleae)等的“组培育苗”,发展前景有望。
只要外植体选择得当,注意调节培养基中激素的比例,控制好环境条件,“组培”和快速育苗定会成功。
随着生物技术的发展,现在的试管苗繁殖已由琼脂培养基转向液体培养,它是用发酵罐深层培养形成微体繁殖,并把微体繁殖技术形成的不定根和芽,用球形胶囊包裹起来,制造成人工种子在适宜条件下生长发育成植物体。
2)遗传工程育种
又称“遗传操作”或“转基因”育种,或DNA 重组。这种工程把一种生物的遗传物质,如细胞核、染色体、脱氧核糖核酸等,或有抗体原生质等转移到另一种生物的细胞中,并使这种遗传物质所带来的遗传信息在受体中表达。也就是人为地将不同物种的遗传物质(基因)进行人工剪裁、整合、拼接,使遗传物质得以重新组合。然后通过载体直接转入受体,进行无性繁殖,并使新的基因在受体细胞内表达,产生人们所要求的物质或组建出新的物种类型,以达到定向改变物种性状的目的。
如英国采用原生质体融合,培育出抗病、优质、速生的新树种。美国利用基因工程的方法培育出抗草剂的杨树新品种。
又如我国有关科研所将苏云金杆菌(Bt)杀虫蛋白质基因导入欧洲黑杨(Populus nigra),成功地获得转Bt 基因植株。驱蚊草(可能属香叶天竺葵Pelargonium graveolens类型)、抗虫棉花、特异大豆等都是转基因工程的系列产物。
所以遗传工程(转基因工程)在培育林木良种速生树种、园艺观赏品种、抗病虫害品种(种)等方面,可以说能展现新的前景。在引种栽培方面应用,可能培育出新类型、新品种,也是大有可为的。(https://www.daowen.com)
然而,在粮油、果树、蔬菜等方面,经典的杂交育种方法仍然是培育新品种的主要方法,且是不可代替的,如超级高产优质的杂交籼稻、杂交稻等是最好的说明。
3)多倍体育种
又称为染色体育种(工程),是通过细胞内染色体的添加、消减、代换和易位,有目的、有计划地改造植物品种,其主要的内容是按预定计划要求在受体细胞内添加同源或异源染色体。用秋水仙碱等人工诱导多倍体的产生,是植物育种的方法之一。例如,小麦与黑麦杂交后,用秋水仙碱处理杂种,培育出“异源”八倍体小麦,培育出“同源”三倍体无籽西瓜等,本园现培育出四倍体的能源植物小桐子。
4)太空育种
2011年9月29日21 点16 分,我国向太空发射成功的天宫一号飞行器,把医疗和工程实验仪器,我国四种珍贵稀有植物:鹅耳枥(Carpinus turczaninowii)、大王树杜鹃(Rhododendron rex)、珙桐(Davidia involucrata)、望天树(Parashorea chinensis)等送上太空。2012年6月16日,我国神舟九号载人飞船升天成功,有普洱茶种(Camellia sinensis)、普洱咖啡(Coffea arabica cv)、思茅松(Pinus kesiya var.langbianensis)等木本植物种子,随之遨游太空。在此之前曾把谷物的品种、药材的品种及茄子的品种等送入太空。这是一种太空育种新技术,有希望获得诱变或突变的植物新品种或新类型(种),对保护和发展以及利用这些新品种、新类型植物具有重大的意义。
认为植物种子在太空失重生态的影响下,细胞组织发生移位,然后又能重组或“再编程”,并且可以发育和生长。因细胞体发生强烈的分裂活动可促进后代速猛营养生长和发生某些生理变化,从而可形成变异的植物类型或品种。
参考文献
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