試析生物技術(shù)在農(nóng)業(yè)育種中的應用

王文杰，孫 磊

（甘肅省崇信縣農(nóng)業(yè)農(nóng)村局，甘肅崇信744299）

生物技術(shù)是指以現(xiàn)代生命科學為基礎(chǔ)，結(jié)合其他科學原理，采用先進的技術(shù)手段，對生物材料進行加工，使其具備預期的性狀?，F(xiàn)代生物技術(shù)在農(nóng)業(yè)育種中已經(jīng)取得了不錯的成績，可提升農(nóng)作物品質(zhì)。

1 生物技術(shù)在農(nóng)業(yè)育種中的不足

隨著科學技術(shù)的飛速發(fā)展，生物技術(shù)也在不斷進步，并在各個行業(yè)中發(fā)揮了作用。生物技術(shù)在國外的育種公司中已廣泛投入使用，但目前我國在育種方面對生物技術(shù)的應用相對較少。主要原因是將生物技術(shù)應用到育種中要耗費大量財力，而我國的育種公司數(shù)量多但相對分散，公司規(guī)模普遍不大，實力和財力有限，無法支撐生物技術(shù)的資金投入。此外，我國人民對生物技術(shù)的認知不夠全面，很多人對生物技術(shù)仍然存在著偏見，這需要相關(guān)部門進行科普并加以正確的引導。因此，我國的生物技術(shù)主要應用在大宗作物，在其他方面的應用十分有限[1]。

2 生物技術(shù)在農(nóng)業(yè)育種中的應用前景

目前，世界人口的增長依舊迅猛，人們對糧食的需求量日益上升，同時對糧食的品質(zhì)提出了更高的要求，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)所面臨的壓力逐漸增加。與此同時，全球氣候變化異常，生物的生存環(huán)境愈發(fā)惡劣，常規(guī)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)已經(jīng)無法滿足人們對于糧食的需求。因此，將生物技術(shù)應用于農(nóng)業(yè)育種，是順應時代和環(huán)境變化的必然選擇。

為了解決目前我國無法大規(guī)模的將生物技術(shù)應用于農(nóng)業(yè)育種這一問題，首先國家應加大資金投入，對科研方面給予足夠的支持，推動農(nóng)業(yè)的發(fā)展進程。其次，國家應實行一定的優(yōu)惠政策，使育種公司能夠負擔得起生物技術(shù)的投入，促進生物技術(shù)在育種方面的發(fā)展。再次，各個育種公司之間應相互合作，通過資源整合將生物技術(shù)運用到日常生產(chǎn)中，培育出更加優(yōu)秀的新品種。最后，應加強對我國特有作物資源的進一步開發(fā)利用，推動其育種技術(shù)的提升。

3 生物技術(shù)在農(nóng)業(yè)育種中的應用

近年來，生物技術(shù)在農(nóng)業(yè)育種領(lǐng)域的應用，主要有分子標記輔助育種、轉(zhuǎn)基因育種、誘變分子育種。

3.1 分子標記輔助育種

分子標記是指以個體間遺傳物質(zhì)內(nèi)的核苷酸變異作為基礎(chǔ)進行的遺傳標記。傳統(tǒng)的育種是通過雜交的方式將優(yōu)良的性狀集中在同一品種上，耗時長、不穩(wěn)定、易出現(xiàn)偏差。分子標記輔助育種可以直接在基因?qū)用鎸ψ魑镞M行改良，將多個優(yōu)良性狀通過分子標記的方式集中在一個品種上，使作物的整體品質(zhì)得到提升，消耗的時間較短，且一旦成功，其后代的穩(wěn)定性有一定的保障。

第一代分子標記主要是針對限制性片斷長度多態(tài)性來進行的，第二代的標記以聚合酶鏈式反應作為主要標準，第三代分子標記則是通過生物序列來進行。標記是否成功可以直接在實驗室中進行檢驗，檢驗方式簡單方便，在目前的農(nóng)業(yè)育種中得到了廣泛應用。

分子標記輔助育種與傳統(tǒng)的育種方式相比有著顯著的優(yōu)點：第一，傳統(tǒng)的育種技術(shù)選擇優(yōu)秀性狀的主要方式是觀察農(nóng)作物的外顯性狀，農(nóng)作物在種植過程中的性狀受其所處環(huán)境的影響較大，可靠性不高；分子標記輔助育種對優(yōu)良性狀的選擇是借助DNA 來進行的，不受環(huán)境的影響，可靠性較高。第二，傳統(tǒng)的育種技術(shù)需要將種子進行種植，并等待其發(fā)育成熟，然后根據(jù)其表現(xiàn)出來的性狀確定育種是否成功；分子標記輔助育種并不需要這個過程，可以直接在育種步驟完成后，對表達優(yōu)良性狀的DNA 是否成功的引入種子的基因中進行檢測，判斷育種結(jié)果。第三，傳統(tǒng)的育種方式在進行過程中會受到基因重組的影響，分子標記輔助育種因為直接作用在DNA 層面，不受這方面的影響，其穩(wěn)定性和可靠性更加優(yōu)異[2]。

在實際應用分子標記輔助育種時，要對特定農(nóng)作物的基因和性狀有足夠的了解，并使用連鎖作圖等技術(shù)手段對基因的表達性狀進行確定，保證提取出的基因是育種所需要的。同時，也可以將不同基因所控制的性狀通過技術(shù)手段進行分解，將一段基因分解為單基因。隨著近幾年基因作圖的發(fā)展，這一技術(shù)的成熟度越來越高，成本也在逐漸降低，有著顯著的優(yōu)勢。

3.2 轉(zhuǎn)基因育種

轉(zhuǎn)基因育種技術(shù)是以DNA 重組技術(shù)為核心，將所需要的目的片段從一種生物的體內(nèi)取出，導入到另一種生物的體內(nèi)，并使其能夠順利表達。相比于其他的育種方式，轉(zhuǎn)基因育種具有顯著的優(yōu)點：第一，轉(zhuǎn)基因育種不受個體間親緣關(guān)系的限制，使可以應用在生物技術(shù)上的基因資源進一步增加。第二，轉(zhuǎn)基因育種能夠準確的定位所需基因片段，并對其進行操作，目標明確，準確性高。第三，轉(zhuǎn)基因技術(shù)可以進行跨物種操作，使不同種類的生物的基因在分子水平上進行結(jié)合，為人們提供了更多的選擇。目前較為常用的有品質(zhì)育種、抗性育種、固氮育種。

3.2.1 品質(zhì)育種 品質(zhì)育種主要使用的培育材料是谷類作物，如小麥、玉米等，因為大多數(shù)的谷類作物中氨基酸的含量并不平衡，色氨酸、賴氨酸等人體所必需的氨基酸含量較少，導致谷類作物中所含蛋白質(zhì)的質(zhì)量和數(shù)量不高，無法滿足人們的日常需求，不能達到食品加工業(yè)的市場要求。經(jīng)過科學家們的努力，目前已經(jīng)培育出了含抗疾病物質(zhì)的農(nóng)作物、對人類健康有幫助的食品和高產(chǎn)作物等。

3.2.2 抗性育種 生物技術(shù)在培養(yǎng)高抗性的作物時發(fā)揮了不可忽視的作用。轉(zhuǎn)基因育種技術(shù)加強了作物對病蟲害以及不理想環(huán)境的抵抗力，使作物能夠在惡劣的環(huán)境下正常生長，并且讓一些原本無法種植作物的地區(qū)也可以種植作物，間接提高了作物產(chǎn)量。同時轉(zhuǎn)基因育種技術(shù)也開發(fā)出了更加高產(chǎn)的作物，直接提高了作物產(chǎn)量。目前已經(jīng)通過轉(zhuǎn)基因育種技術(shù)培育出了抗蟲作物、抗旱作物和抗鹽堿作物等，為我國農(nóng)業(yè)的發(fā)展做出了巨大貢獻[3]。

3.2.3 固氮育種 有些細菌可以固定土壤中的游離氮，將其轉(zhuǎn)變?yōu)榭芍苯颖蛔魑镂盏牡缫栏皆诙箍浦参锔康母鼍?，可以對游離氮進行轉(zhuǎn)換。之后科學家們發(fā)現(xiàn)，有近百種微生物可以通過固氮酶將游離氮固定。因此，人們希望能夠?qū)⑦@些固氮微生物的基因通過轉(zhuǎn)基因技術(shù)轉(zhuǎn)移到作物上去，并分離出一些基因，使作物對于硝鹽的吸收利用率得到提升。

3.3 誘變分子育種

人工誘變主要是通過物理、化學和生物三個途徑使生物的基因發(fā)生突變的一種技術(shù)。這種方法可以提高作物的基因突變概率，使人們能夠從中選出具備某些性狀的作物，再輔以其他的生物技術(shù)，創(chuàng)造出符合人類利益的新品種作物。

我國在誘變分子育種方面取得了一定的成果，培育出了數(shù)百個具有優(yōu)良性狀的新品種作物，這些新品種往往具有比傳統(tǒng)品種更優(yōu)秀的抗藥性、抗病性，以及更高的產(chǎn)量和更好的品質(zhì)，如四倍體葡萄和無籽西瓜等。

除此之外，還有一種空間誘變育種技術(shù)，也稱太空育種，即將農(nóng)作物的種子帶到太空，通過太空中的特殊環(huán)境使種子產(chǎn)生變異，返回地面后再對種子進行選育，培育新品種作物?？臻g誘變育種誘發(fā)的異變大多為有益變異，變化幅度大，變化后的性狀穩(wěn)定，具有高產(chǎn)、早熟、抗病抗逆、質(zhì)量高等優(yōu)點。

4 結(jié)束語

綜上所述，現(xiàn)代生物技術(shù)在農(nóng)業(yè)育種方面的應用還存在著一定的限制和不足，但是其發(fā)展依然是可喜的，創(chuàng)造出了很多具有高抗性、高產(chǎn)量和高質(zhì)量的新品種作物，為我國的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)做出了巨大的貢獻。