創(chuàng)新林木細(xì)胞工程技術(shù)助推良種繁育產(chǎn)業(yè)革命

董丹妮

摘 要：在科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步之下，林木細(xì)胞工程技術(shù)已然成為當(dāng)下最熱門的研究技術(shù)，同時(shí)也取得了很大的突破和進(jìn)步，并被應(yīng)用到了林業(yè)發(fā)展當(dāng)中，在改良和提升林木質(zhì)量以及繁育優(yōu)良品種方面有著重大意義?；诖?，本文就將以推動(dòng)良種繁育作為研究對(duì)象，對(duì)該技術(shù)的應(yīng)用實(shí)踐進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：林木細(xì)胞工程技術(shù);良種繁育;產(chǎn)業(yè)革命

現(xiàn)如今經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)速度極快，但資源的過度開采使得給生態(tài)環(huán)境帶來了沉重的負(fù)擔(dān)。我國(guó)國(guó)土面積大，但人均森林占有量卻非常低，且林業(yè)種植面積減少速度日漸加快。從20世紀(jì)60年代開始，把林木育種歸入科技攻關(guān)計(jì)劃之中。其中最典型的就是生物技術(shù)當(dāng)中的細(xì)胞工程技術(shù)，經(jīng)過數(shù)十年的發(fā)展，該技術(shù)已經(jīng)有所創(chuàng)新，不但從根本上改變了原先育苗繁殖的方式，還使繁殖材料來源變得更為廣泛、陳苗速度快以及配型細(xì)胞增殖系數(shù)高等等。

一、技術(shù)分析

植物細(xì)胞本身具有很大的全能性，在相對(duì)比較適宜的條件之下，一個(gè)植物細(xì)胞往往能夠形成一個(gè)完整的植株。因此林木細(xì)胞工程技術(shù)就是在其全能性的基礎(chǔ)上，對(duì)各類不同的組織和細(xì)胞實(shí)施細(xì)胞雜交的遺傳操作，由此使細(xì)胞本身的遺傳基礎(chǔ)得到改變，加快其個(gè)體繁殖的速度，最終選育最優(yōu)良的品種或者是創(chuàng)新品種。最近幾年在優(yōu)良造苗需求以及瀕危植物保護(hù)任務(wù)不斷增加之下，細(xì)胞工程技術(shù)在種植資源保護(hù)方面、樹木快速繁殖方面以及新品種選育等方面都發(fā)揮了重大作用?，F(xiàn)階段，主要在體細(xì)胞胚胎發(fā)生、原生質(zhì)體培養(yǎng)、人工種子、植株再生、細(xì)胞雜交以及細(xì)胞突變體的篩選與應(yīng)用方面取得了非常大的成就和進(jìn)展，已經(jīng)基本成功應(yīng)用到了蘋果、梨以及香椿等幾十種經(jīng)濟(jì)林木上面。

（一）體細(xì)胞胚

在前期很多研究當(dāng)中發(fā)現(xiàn)，植物其基因型、氮源、植物激素、活性炭、光照、多胺等都會(huì)給體細(xì)胞胚帶來影響，在逆境處理當(dāng)中，比如人工去制造低溫和干燥環(huán)境，不但能夠有效促進(jìn)體細(xì)胞胚的發(fā)生，還能夠在其愈傷組織之中降低DNA甲基化水平。在體細(xì)胞發(fā)生當(dāng)中，體細(xì)胞胚分化到發(fā)育過程已經(jīng)有了非常堅(jiān)實(shí)的分子基礎(chǔ)，這是由于過氧化物酶的活性有所增大、同工酶種類變多以及蛋白質(zhì)種類與含量都增多造成的，同時(shí)在其發(fā)生過程當(dāng)中，核算也會(huì)逐步合成。細(xì)胞工程技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)在已經(jīng)基本成熟，比如在馬尾松和紅豆杉等木本植物之中已經(jīng)得到了體細(xì)胞胚;在華山松、雜種鵝掌楸等樹種當(dāng)中，不但得到了體細(xì)胞胚，還在其發(fā)生之下得到再生植株。

（二）原生質(zhì)體

對(duì)于林木原生質(zhì)體的研究開始地比較早，也都有數(shù)十種樹木被分離出了原生質(zhì)體。大約在20世紀(jì)80年代初期的時(shí)候就已經(jīng)使用電擊融合的方法，但是這一方式在林木上并無成功案例，因此整體進(jìn)展也并不快。關(guān)于原生質(zhì)體的研如今基本被運(yùn)用在對(duì)細(xì)胞生理現(xiàn)象、病毒復(fù)制和侵染、細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)之間的關(guān)系方面，且已經(jīng)取得了一定成效。通過該項(xiàng)技術(shù)，部分植物已經(jīng)得到了植株。非對(duì)稱融合法在林木研究方面是存在一定價(jià)值的，現(xiàn)階段比較成功的案例就是將楊柳屬雜種和山茄當(dāng)作親本，通過原生質(zhì)體的融合，最后得到再生植株形態(tài)相似的楊樹。這種方式導(dǎo)入植株的只有少量遺傳信息，但雜種細(xì)胞在實(shí)用性等方面都有了一定可用性。在該方法中微小核相對(duì)比較典型，它能夠通過細(xì)胞阻害劑處理，使細(xì)胞變成一個(gè)通常的細(xì)胞，進(jìn)而成為具有績(jī)效遺傳信息的微小核，但是這一方式也存在缺陷，在實(shí)際使用過程中要選拔雜種細(xì)胞。

（三）人工種子

目前對(duì)于人工種子的研究，基本集中在固定雜種優(yōu)勢(shì)、生產(chǎn)較少受環(huán)境影響、縮減栽培成本以及縮短育種周期等方面，主要是為了減少或避免現(xiàn)有種子的缺陷。制作人工種子的基本前提就是要先制作出來具有良好質(zhì)量的體細(xì)胞胚。

二、育種實(shí)踐應(yīng)用

（一）人工種子與體細(xì)胞胚胎發(fā)生

體細(xì)胞再生比較容易，繁殖效率也很高，同時(shí)其后代具有良好的穩(wěn)定性，是轉(zhuǎn)基因和人工種子最佳的材料。它主要通過胚狀體形成植物遺傳單一和增值迅速的特點(diǎn)，結(jié)合胚狀體和其發(fā)生體系包裹制成人工種子，以此達(dá)到種子生產(chǎn)的目的。經(jīng)過幾年研究楊樹、馬尾松等幾十種木本植物都已經(jīng)得到了體胚。核桃、華山松、杉木等樹種也都已經(jīng)提供體胚發(fā)生得到了再生植株。最近幾年，南京林業(yè)大學(xué)的施季森教授帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)和多家單位進(jìn)行了合作，生產(chǎn)了雜交鵝掌楸體胚苗上百萬株，杉樹優(yōu)良無性系組織培養(yǎng)以及體胚芽苗木也有了千萬株。云杉、桑樹以及桉樹木本植物也都已經(jīng)被成功通過體胚制作出了人工種子。

（二）原生質(zhì)體培養(yǎng)和體細(xì)胞雜交

現(xiàn)階段，部分松屬、楊屬、桉樹和北美鵝掌楸等木本植物已經(jīng)通過原生質(zhì)體培養(yǎng)得到了再生植株，原生質(zhì)體已經(jīng)被成功運(yùn)用到了體細(xì)胞雜交、外源基因?qū)胍约霸|(zhì)體轉(zhuǎn)化等多個(gè)方面，其中最典型的就是與體細(xì)胞雜交。它能夠得到上呈雙親個(gè)體遺傳基因的綜合，在細(xì)胞體雜種培養(yǎng)和林木業(yè)的發(fā)展方面極為有利;同時(shí)能夠依照實(shí)際情況，設(shè)置兩個(gè)以上親本遺傳物質(zhì)去融合，從而對(duì)原生質(zhì)體培養(yǎng)和細(xì)胞合體培養(yǎng)進(jìn)行分析;體細(xì)胞雜交在細(xì)胞融合之下產(chǎn)生雜種，使其不再需要通過有性過程，有效解決了遠(yuǎn)源雜交不親和的相關(guān)問題，給新品種的培育開辟出了一個(gè)嶄新的途徑，目前最常見的幾種林木無性變異突變體研究名錄如表1。從目前其雜交情況分析，進(jìn)行研究的林木植物非常多，比如有花旗松、白樺、榆樹以及云杉等等，且很多林木都已經(jīng)誘導(dǎo)出了植株。

三、結(jié)束語

總之，林業(yè)已經(jīng)成為當(dāng)今世界最重要的行業(yè)之一，對(duì)其進(jìn)行改良和培育，提升林木的存活率及質(zhì)量，以實(shí)現(xiàn)保護(hù)的目的，是當(dāng)下整個(gè)領(lǐng)域發(fā)展的主要目標(biāo)。對(duì)此，通過細(xì)胞工程技術(shù)促進(jìn)林木繁育良種已然成為必然選擇。同時(shí)該技術(shù)在林木育林之中的應(yīng)用日漸廣泛，相關(guān)的研究也有了很大突破。對(duì)此這就要求林業(yè)領(lǐng)域需要充分運(yùn)用該技術(shù)繁育良種，提升林木質(zhì)量，促進(jìn)林業(yè)發(fā)展。

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