現(xiàn)代生物技術(shù)在蘿卜遺傳育種中的應(yīng)用

摘要：現(xiàn)代生物技術(shù)具有較大的應(yīng)用潛力，尤其是在培育高產(chǎn)、抗病性強、抗逆性強的農(nóng)作物方面有著廣闊的應(yīng)用前景。本文分析了小孢子培養(yǎng)技術(shù)、原生質(zhì)體融合技術(shù)、誘變育種技術(shù)、分子標記技術(shù)、基因工程技術(shù)等在蘿卜育種中的應(yīng)用，以為廣大從業(yè)者提供可靠借鑒。

關(guān)鍵詞：現(xiàn)代生物技術(shù);蘿卜育種

中圖分類號：S631.1

文獻標識碼：A

DOI：10.19754/j.nyyjs.20191215009

農(nóng)作物遺傳育種已經(jīng)實現(xiàn)了和現(xiàn)代生物技術(shù)的整合，病毒消除、微體繁殖、幼胚培養(yǎng)等在實踐中體現(xiàn)出較高的應(yīng)用價值，農(nóng)作物育種正逐步從宏觀層面朝著微觀層面所發(fā)展，現(xiàn)代生物技術(shù)的發(fā)展為蘿卜遺傳育種指出了新的發(fā)展道路，本文主要梳理了現(xiàn)代生物技術(shù)在蘿卜遺傳育種中的應(yīng)用。

1小孢子培養(yǎng)技術(shù)在蘿卜遺傳育種中的應(yīng)用

進入21世紀，生物技術(shù)引領(lǐng)著生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展。在我國政府的高度重視下，更多科技人員投入其中，包括一大批在生物技術(shù)研究領(lǐng)域?qū)W有所成的海歸學者，促使生物技術(shù)企業(yè)迅速擴張[1]。小孢子培養(yǎng)技術(shù)是現(xiàn)代生物技術(shù)中的構(gòu)成部分，所謂“小孢子”就是指尚未發(fā)育成熟的單核花粉細胞，小孢子培養(yǎng)技術(shù)就是將小孢子從花粉中分離出來，并作為個體獨立培養(yǎng)，以促進小孢子的分裂以及發(fā)育，從而讓小孢子發(fā)育成單倍體植株，最終完成培養(yǎng)。國內(nèi)外對于小孢子培養(yǎng)技術(shù)的研究相對較多，且效果顯著，多數(shù)研究證明，小孢子培養(yǎng)技術(shù)能夠得到DH系株、雙單倍體間性狀增大，育種的優(yōu)良性以及超親現(xiàn)象發(fā)生概率顯著高于傳統(tǒng)的育種基礎(chǔ)，最終培養(yǎng)出的植株性狀整齊并且世代穩(wěn)定性較強，同時有較高的純合性，以該植株為基礎(chǔ)進行雜交，雜交種優(yōu)勢更強[2]。

蘿卜遺傳育種應(yīng)用小孢子培養(yǎng)技術(shù)已經(jīng)有較長的一段時間，早在20世紀80年代，國外學者就成功利用小孢子培養(yǎng)技術(shù)誘導(dǎo)出蘿卜的胚狀體，并獲得了再生植株。國內(nèi)學者普遍認為，蘿卜屬于特殊的農(nóng)作物，本身具有一定的基因型偏性問題，在使用小孢子培養(yǎng)技術(shù)過程中，需要特別注意活力的保持，以保證小孢子誘導(dǎo)的成功率。如夏秋蘿卜，在不同的溫度條件下，小孢子的發(fā)育狀態(tài)會因此改變，而用小孢子培養(yǎng)技術(shù)培養(yǎng)的再生植株，植株中含有的雙單倍體、單倍體、多倍體數(shù)量有著一定的差異，這就為多樣化雜交研究奠定了堅實的基礎(chǔ)[3]。

2原生質(zhì)體融合技術(shù)在蘿卜遺傳育種中的應(yīng)用

所謂原生質(zhì)體融合技術(shù)就是以“細胞融合”作為基礎(chǔ)，通過體細胞雜交、超性融合、超性雜交等多種方式，將不同種類的原生質(zhì)體在不經(jīng)過有性階段的情況下進行雜交，以此來規(guī)避在有性階段的特異性配子識別反應(yīng)，從而解決遠緣雜交中農(nóng)作物之間不親和問題。原生質(zhì)體融合技術(shù)的應(yīng)用相對廣泛，目前原生質(zhì)體融合技術(shù)在DNA導(dǎo)入、細胞移植、細胞篩選等方面得到了有效應(yīng)用，自20世紀60年代以來，原生質(zhì)體融合技術(shù)就在不斷發(fā)展，時至今日，原生質(zhì)體融合技術(shù)已經(jīng)可實現(xiàn)對300余種植物的雜交或者細胞融合[4]。近幾年，原生質(zhì)體融合技術(shù)逐步應(yīng)用到農(nóng)業(yè)技術(shù)中，并在實際應(yīng)用中取得了階段性成果，蘿卜、番茄、白菜等植物都成功應(yīng)用了原生質(zhì)體融合技術(shù)。

蘿卜應(yīng)用原生質(zhì)體融合技術(shù)，需要結(jié)合紫外線、酶對蘿卜的原生質(zhì)體進行雙因素符合處理，通過選擇特定的種類，可實現(xiàn)非對稱性融合，這就為遠緣雜交的實現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)。該技術(shù)方法的發(fā)展，讓各地能夠有效地進行異種遺傳物質(zhì)轉(zhuǎn)移以及屬間遺傳物質(zhì)轉(zhuǎn)移。蘿卜本身有著較為優(yōu)良的抗線蟲基因，所以不僅僅能夠通過原生質(zhì)體融合技術(shù)將其它作物的優(yōu)良基因用于蘿卜育種，同樣也可將蘿卜的優(yōu)良基因用作其他作物物種過程中，目前國內(nèi)已經(jīng)實現(xiàn)蘿卜和黑芥、蘿卜和甘藍的基因轉(zhuǎn)移。但是，不同屬、不同種的基因轉(zhuǎn)移目前仍舊存在較大的問題，如油菜和蘿卜的遠緣雜交，就會導(dǎo)致雜交種存在嚴重的生殖性障礙，蘿卜和小白菜的雜交，會導(dǎo)致作物生長到一定程度后就開始衰敗[5，6]。

3誘變育種技術(shù)在蘿卜遺傳育種中的應(yīng)用

誘變育種技術(shù)主要是指將作物種子、細胞、花粉、組織等采用化學措施或物理措施進行處理，讓作物的基因發(fā)生變異，然后從變異種中找到基因優(yōu)勢，從而培養(yǎng)出良好的新品種。相較于上述2種生物技術(shù)，誘變育種技術(shù)的效率相對較高，且誘變育種技術(shù)的適用性比較高，能夠創(chuàng)造出新種類資源，且作物基因突變相對穩(wěn)定，對于新品種的培育有著重要促進作用。

目前，誘變育種技術(shù)主要分為化學、輻射、航天3種不同的誘變方法，輻射主要是指利用輻射讓作物發(fā)生異變，通過鑒定異變體的性狀、基因特性，間接或者直接的利用其培育新品種?；瘜W誘變方法主要是指利用化學試劑誘發(fā)作物變異，目前應(yīng)用較為廣泛的為硫酸二乙酯（Diethyl sulfate）、甲基磺酸乙酯（Ethyl methyl sulfonate），該類烷化劑能夠合理處理植物材料，讓植物中的核苷酸發(fā)生突變，從而讓植株的形態(tài)、特性發(fā)生變異。航天誘變方法是一種利用異空間引發(fā)變異的方法，主要是指將作物送往宇宙空間，通過強輻射或者磁場環(huán)境完成誘變處理，從而讓材料發(fā)生變異，在作物返回地面后仍舊應(yīng)用常規(guī)的處理技術(shù)，實踐證明，該方法能夠讓作物染色體發(fā)生變化，從而讓其出現(xiàn)基因突變等現(xiàn)象。

誘變育種技術(shù)在改變植株性狀、特性方面的優(yōu)勢較為顯著。蘿卜應(yīng)用誘變育種技術(shù)的時間相對較晚，且多數(shù)研究都是使用航天誘變技術(shù)，如梅李60，在植物性狀發(fā)生改變后，經(jīng)過合理的選育，最終培育出了高品質(zhì)、生長效率較高的新品種，但總的來說，誘變育種技術(shù)在蘿卜育種方面應(yīng)用效果良好，有著較為廣闊的發(fā)展前景。

4分子標記技術(shù)在蘿卜遺傳育種中的應(yīng)用

分子標記技術(shù)主要是用個體間的遺傳物質(zhì)作為基礎(chǔ)的分子標記，從而反映不同作物DNA的遺傳多態(tài)性，相較于細胞標記、生物化學標記，分子標記可實現(xiàn)對隱性形狀的有效選擇，在選擇以及標記數(shù)量方面，分子標記技術(shù)的優(yōu)勢顯著。農(nóng)作物在不同的發(fā)育階段，可用于標記的分子數(shù)量較多，不同階段、不同組織的DNA都可用于有效標記，同時通過標記可揭示出DNA的變異。

蘿卜早在4500a前就在埃及得到了廣泛種植，如今我國種植的主要是大型蘿卜，我國蘿卜種植種類較為豐富，根據(jù)調(diào)查顯示，我國所擁有的蘿卜資源超過2000份，這些資源就為分子標記技術(shù)的應(yīng)用奠定了良好基礎(chǔ)。國內(nèi)學者應(yīng)用分子標記技術(shù)分析了我國蘿卜品種、國外蘿卜品種的特異性，同時分析其間的親緣關(guān)系，為蘿卜資源的有效利用奠定了堅實基礎(chǔ)，同時為不育系、恢復(fù)系的雜交創(chuàng)造了較為良好的條件。但是從實踐層面上來說，分子標記技術(shù)在蘿卜育種方面的應(yīng)用尚未取得實際成果，目前諸多研究都停留在資源分析層面上。

5基因工程技術(shù)在蘿卜遺傳育種中的應(yīng)用

培育高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)且抗逆性強的農(nóng)作物品種一直是育種家追求的育種目標，而傳統(tǒng)育種方法具有育種周期長、選育針對性差等缺點，難以實現(xiàn)快速育種的目標?；蚬こ碳夹g(shù)是近年來發(fā)展起來的對基因組進行精準定點編輯的技術(shù)，具有操作簡單、周期短、效率高等優(yōu)點，利用該技術(shù)可以對基因組中的目的基因進行定向敲除、插入或定點突變，從而精確引入目標性狀[7]?；蚬こ碳夹g(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)靈活的基因插入、基因拼接，最終形成基因工程細胞，完成遺傳物質(zhì)的重構(gòu)，目前基因工程技術(shù)主要用于殺蟲劑、除草劑等藥劑的研究。如上文所述，蘿卜本身有著良好的抗線蟲基因，國內(nèi)以此為基礎(chǔ)對蘿卜的基因進行了轉(zhuǎn)移，同時根據(jù)白菜的基因保守序列設(shè)計方法，復(fù)刻了白菜的CYP450基因序列，采用PT-PCR法，插入關(guān)鍵開花基因，雖然最終蘿卜育種失敗，但是仍舊為基因工程技術(shù)在蘿卜育種中的應(yīng)用提供了重要參考數(shù)據(jù)。許多發(fā)展中國家也大力研究轉(zhuǎn)基因技術(shù)，以此發(fā)展壯大本國的農(nóng)作物育種產(chǎn)業(yè)。據(jù)統(tǒng)計，截至2011年底，全球轉(zhuǎn)基因作物種植面積已超過1.6億hm2，是1996年的100倍。截至 2015年底，全世界已有28個國家批準可以進行轉(zhuǎn)基因作物商業(yè)化生產(chǎn)。

6結(jié)論

綜上所述，我國蘿卜資源相對豐富，蘿卜的種類繁多，且在我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中有著重要地位，在當前的時代背景下，務(wù)必要進一步提高蘿卜育種水平，利用現(xiàn)代生物技術(shù)，培育出生產(chǎn)率高、抗病性強的品種。雖然在未來可預(yù)見的一段時間內(nèi)，傳統(tǒng)育種技術(shù)仍會是主要手段，但是現(xiàn)代生物技術(shù)的應(yīng)用也必然會在蘿卜育種中得到實際應(yīng)用，廣大從業(yè)者對此要有足夠認識。

參考文獻

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作者簡介：

楊瑾（1981-），女，本科， 中級農(nóng)藝師。研究方向：蔬菜育種。