對林業(yè)生物技術(shù)基因工程與繁殖技術(shù)的探討

尚天東 孫志勇 趙慧朋 周飛

(許昌市創(chuàng)景園林設(shè)計工程有限公司 河南許昌 461000)

1 前言

現(xiàn)代生物技術(shù)開始于20世紀(jì)70年代,發(fā)展非常迅速,它主要含基細(xì)胞、酶、發(fā)酵和蛋白質(zhì)等生物研發(fā)工程,生物技術(shù)的發(fā)展對各個行業(yè)都影響深遠(yuǎn)。近年來,林業(yè)發(fā)展建設(shè)關(guān)乎人類可持續(xù)發(fā)展,已成為全社會共同面對的問題。而現(xiàn)代生物技術(shù)的科學(xué)利用將是解決這一難題的重要突破點,也將會對林業(yè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展起到促進(jìn)作用。

2 當(dāng)前應(yīng)用的主要林業(yè)生物技術(shù)

(1)細(xì)胞基因育種。通過研究細(xì)胞轉(zhuǎn)基因,達(dá)到利用細(xì)胞轉(zhuǎn)基因技術(shù)能有效地打破種間雜交障礙,拓展和擴大林業(yè)樹種的雜交范圍,促進(jìn)加快物種變異速度,并根據(jù)林業(yè)造林的對樹苗的需求,培育出人類所需要的樹種。

1)抗病基因育種。主要是通過研究細(xì)胞抗真菌性病害,通過研究細(xì)胞抗真菌性病害研究,以提高培育樹苗的抗病性,達(dá)到高質(zhì)量培育樹種的目的,目前主要利用的是幾丁質(zhì)酶基因和角質(zhì)酶基因兩種。2)抗蟲基因防病害。目前在利用生態(tài)技術(shù)進(jìn)行病蟲害防治應(yīng)用中,最廣泛的是應(yīng)用蘇云金桿菌的毒蛋白Bt基因,從而通過應(yīng)用抗蟲基因產(chǎn)生毒素,達(dá)到引起鱗翅目昆蟲的神經(jīng)中毒和其他生理的作用,促使害蟲死亡。3)抗除草劑基因研究。此項研究主要是應(yīng)用除草劑作用靶酶過量產(chǎn)生來解毒,改變除草劑作用靶物的敏感性和降解除草劑基因的研究應(yīng)用。目前這一技術(shù)已在全球許多國家和地區(qū)得到應(yīng)用。4)木質(zhì)改良基因研究。這項研究主要是通過對研究樹種的基因,并實現(xiàn)對木材品質(zhì)有關(guān)的控制,從而促使木材紋理、木材力學(xué)性質(zhì)、木材比重以及木質(zhì)素等合成基因進(jìn)行分離和克隆。從而達(dá)到提升木材質(zhì)量,提高木質(zhì)的目的。

(2)營養(yǎng)繁殖。開展此項研究只要是利用對植物組織進(jìn)行樣品離體培養(yǎng),獲取基因繁殖數(shù)據(jù),并利用科學(xué)技術(shù)培育得到遺傳上與母體完全相同的新個體。目前的嫁接、扦插等技術(shù)都屬于這一范疇,科學(xué)利用體細(xì)胞胚胎進(jìn)行繁殖良種的技術(shù)。

1)體細(xì)胞培育胚胎技術(shù)。目前這一技術(shù)利用的比較廣泛,主要是利用孢子體或配子體的細(xì)胞,采用科學(xué)技術(shù)通過無性繁殖培育產(chǎn)生一種類似于合子胚的結(jié)構(gòu)體的過程,像有性過程產(chǎn)生合子胚一樣。這種方法主要用于植物體細(xì)胞在離體培養(yǎng)條件下,培育植物體的一個基本發(fā)育途徑。2)組培快繁和工廠化生產(chǎn)技術(shù)。目前這種技術(shù)是林業(yè)實驗研究后獲得的最有效的林業(yè)繁殖技術(shù),也是當(dāng)前林業(yè)繁殖中應(yīng)用最為廣泛、技術(shù)最為成熟的技術(shù)。這種技術(shù)主要包括器官發(fā)生和腋芽增殖兩種形式。而器官發(fā)生技術(shù)又包括直接的器官發(fā)生和間接的器官發(fā)生兩種形式,間接器官發(fā)生是在繁殖過程中利用從外植體上誘導(dǎo)出來的愈傷組織,通過相關(guān)的科學(xué)技術(shù)培育出不定芽或不定根原基進(jìn)行繁殖培育;直接器官發(fā)生則主要是繁殖中采用不經(jīng)過愈傷組織階段,而是直接運用相關(guān)生物技術(shù)從原始外植體上采集產(chǎn)生不定芽或不定根進(jìn)行繁殖培育的過程。另一種繁殖技術(shù),腋芽增殖植株再生技術(shù)再生中的幼芽則采自于外植體中現(xiàn)存的腋芽原基。因為腋芽增殖植株再生技術(shù)具有明顯的遺傳上比較穩(wěn)定,自發(fā)變異頻率低,而且腋芽增殖植株再生具有時間短,植株粗壯,適應(yīng)性強,移栽成活率高的特點。所以在林業(yè)繁殖中被經(jīng)常性采用。3)生物反應(yīng)器大規(guī)模培養(yǎng)技術(shù)。目前由于我國人工造林需要大量的樹苗供應(yīng),僅依靠有性的種子培育根本無法滿足需要,而且那些珍稀的樹種更是無法滿足,所以利用無性繁殖技術(shù)已日益成為當(dāng)前樹苗育種的主要手段。通過生物技術(shù)生物反應(yīng)器培育生產(chǎn)大量的體細(xì)胞胚,進(jìn)行大量的培育育種,可以實現(xiàn)快速、大規(guī)模地生產(chǎn)培育樹苗,滿足造林的要求。4)低溫貯藏技術(shù)。低溫貯藏技術(shù)在農(nóng)業(yè)和林業(yè)繁殖實驗中常常被廣泛使用,并達(dá)到了有效促進(jìn)實驗研究的工作開展,在實驗中林業(yè)應(yīng)用與低溫貯藏技術(shù)的頻率比農(nóng)業(yè)科研活動要更為廣泛和時間長,一般林業(yè)實驗所需要的時間經(jīng)常要達(dá)到5～15a的時間。低溫貯藏技術(shù)對于林業(yè)實驗研究具有生重要的意義,而且在實驗中起到了很大的作用。因為只能通過低溫貯藏技術(shù),將植物的小塊組織長期保存在非常低的溫度條件下,才能維持試驗品的生態(tài)特征,目前在林業(yè)實驗研究中最常用的就是在低溫下長期保存種質(zhì),并保持它們的生理狀態(tài)。低溫貯藏技術(shù)在對優(yōu)質(zhì)種質(zhì)的保存具有重要意義。5)離體篩選改良技術(shù)。這種技術(shù)可以確保在克隆衍生出的植物體中能穩(wěn)定地得到保持和延續(xù)。目前雖然離體篩選技術(shù)的使用已經(jīng)比較成熟,但由于多種條件的限制,在應(yīng)用上還只是更多在林業(yè)中僅限于篩選遺傳改良植株。

(3)分子標(biāo)記技術(shù)。分子標(biāo)記技術(shù)只能為遺傳轉(zhuǎn)化感興趣的基因定位提供重要的信息,或者是為種群結(jié)構(gòu)、雜交系統(tǒng)和譜系鑒定提供信息。分子標(biāo)記對于研究種群問的或種群內(nèi)的遺傳變異、評估雜交和自交的水平、對品種或品系進(jìn)行遺傳鑒定及“指紋鑒定”等方面的作用價值是巨大的。

3 結(jié)語

綜上所述,我國雖然在林業(yè)生物技術(shù)研究方面取得了一些成效,但與林業(yè)的發(fā)展需要仍有著較大差距,在今后的工作中仍需要加大科學(xué)投入力度。而且隨著大量珍貴樹種的面臨消失,對轉(zhuǎn)基因技術(shù)的研究也將會提供大量有關(guān)基因行為和調(diào)控的信息,將來轉(zhuǎn)基因技術(shù)將會得到更廣泛的應(yīng)用,這將對傳統(tǒng)育種方法具有重要的價值。生物技術(shù)今后必將在林木的大量繁殖、品種改良、基因轉(zhuǎn)導(dǎo)、實現(xiàn)林木集約化培育等領(lǐng)域,發(fā)揮更大的作用,為我國林業(yè)的發(fā)展作出更大的貢獻(xiàn)。

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