摘 要 當(dāng)前棉花育種采取的生物技術(shù)主要包括細(xì)胞工程和基因工程兩個方面，首先利用細(xì)胞工程創(chuàng)造出全新的種質(zhì)材料，再通過基因工程培育出具有抗除草劑和抗病蟲害的棉花品種。基于此，以生物技術(shù)在棉花育種中的運用探究為題，展開了一系列的探討與分析，通過對生物技術(shù)對于棉花育種工作的影響及現(xiàn)狀的介紹，表明了生物技術(shù)對于棉花育種工作具有關(guān)鍵作用。

關(guān)鍵詞 棉花育種；生物技術(shù)；關(guān)鍵作用

中圖分類號：S562 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2016.35.053

目前，我國的生物技術(shù)在棉花育種方面取得了很大的成效，并投入使用，這對我國的棉花種植業(yè)產(chǎn)生了積極地推動作用，是一項提高棉花抗倒伏、抗病蟲害、提高棉花產(chǎn)量的重要技術(shù)。同時，利用生物育種技術(shù)還能有效提高化肥和灌溉用水的利用效率，有效降低種植棉花的成本，提高棉花產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。此外，生物技術(shù)還可以降低棉花對土壤條件的依賴程度，增加棉花的種植面積，如在鹽堿地、旱地等種植，從而降低化肥、農(nóng)藥的使用次數(shù)，減少環(huán)境污染。把生物技術(shù)應(yīng)用到棉花育種中，能夠有效提高棉花的育種速度，提高棉花品質(zhì)，促進(jìn)棉花更好地生長，提高經(jīng)濟(jì)效益。

1 棉花育種的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢

棉花是我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展中重要的纖維作物和經(jīng)濟(jì)作物，我國的棉花育種主要包括四個階段：1950年，我國的棉花育種常規(guī)育種主要包括系統(tǒng)育種和引種；1960-1970年，引種則被淘汰，雜交育種和系統(tǒng)育種成為主要潮流；1980年后，雜交育種被廣泛采用；1990年以后，由于傳統(tǒng)的棉花育種對抗旱、抗蟲、抗黃萎病等方面沒有取得較大的進(jìn)展，與此同時生物技術(shù)迅速發(fā)展，在創(chuàng)造新材料的方面也頗具優(yōu)勢，為提升社會的經(jīng)濟(jì)效益貢獻(xiàn)較大，我國的棉花育種開始廣泛應(yīng)用單交和復(fù)合雜交技術(shù)、基因槍導(dǎo)入技術(shù)、農(nóng)桿菌介導(dǎo)法和花粉管通道法等轉(zhuǎn)基因棉花育種技術(shù)，并處于世界前列。當(dāng)前，棉花育種的最大目標(biāo)并不僅僅是培育優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、多抗品種，而是培育有機、生態(tài)、天然的棉花品種。

2 棉花育種工作中的多種生物技術(shù)

2.1 花粉管通道技術(shù)

花粉管通道技術(shù)是我國科學(xué)家自行研發(fā)的一種新型轉(zhuǎn)基因技術(shù)，并在棉花育種工作中獲得了較大突破，花粉管通道技術(shù)的發(fā)明首先是在大豆、玉米、小麥等農(nóng)作物進(jìn)行實驗，然后把抗枯萎病DNA大片段轉(zhuǎn)移到棉花上，謝道昕等人研發(fā)完成了轉(zhuǎn)基因棉花品種植株，并在陸地棉中取得了實驗成功，研發(fā)出了具有耐枯萎、吐絮集中、抗逆性強、及高產(chǎn)等特性點的棉花新品種，即湘棉12號[1]。此后，轉(zhuǎn)基因抗蟲棉也得到廣泛應(yīng)用，我國農(nóng)科院李付廣 等又把雙價抗蟲基因移入到中棉所23中，使雙價轉(zhuǎn)基因材料得到了研發(fā)和運用。此外，我國的棉花轉(zhuǎn)基因技術(shù)體系也更加完善。同時，在實際運用中，花粉管通道技術(shù)也不會因為棉花基因型的不同而造成不良影響，具有較強的獨立自主性，逐漸趕超國際先進(jìn)水平。同時，我國農(nóng)科院棉花研究所設(shè)立的轉(zhuǎn)基因技術(shù)平臺，通過3種轉(zhuǎn)化技術(shù)每年可以培育出5 000株的棉花，并因此獲得國家科技進(jìn)步獎。

2.2 基因槍導(dǎo)入技術(shù)

基因槍導(dǎo)入技術(shù)于1987年由美國科學(xué)家研究開發(fā)出來，這是基因槍導(dǎo)入技術(shù)發(fā)展的初始階段。此項技術(shù)發(fā)展重點在于粒子的加速系統(tǒng)，主要任務(wù)就是提高射彈可控性，這就需要提高對粒子運行速度與射入的濃度關(guān)系的重視[2]。由于基因槍轉(zhuǎn)化技術(shù)具有多樣化的靶受體類型，同時還不受宿主控制的特點，因此成為了應(yīng)用最為廣泛的技術(shù)。目前，我國已運用此項技術(shù)獲得了多種轉(zhuǎn)基因植株，如水稻、小麥等。由于此項技術(shù)具有旺盛的生命力，因此發(fā)展?jié)摿κ至己?。在棉花育種過程中，運用此技術(shù)把棉花胚性懸浮細(xì)胞系作為受體進(jìn)行轟擊，從而獲得轉(zhuǎn)化植株，隨后又運用莖尖分生組織轉(zhuǎn)化棉花受體，使棉花轉(zhuǎn)化植株的研發(fā)取得較大成功，最終的轉(zhuǎn)化率為0.027%～0.22%、可以育種的多種陸地棉和海島棉的轉(zhuǎn)化植株[3]。我國科學(xué)家還運用基因槍技術(shù)把抗旱、抗蟲等基因轉(zhuǎn)入到棉花品種中，增加了轉(zhuǎn)基因棉花品種的育種價值，我國農(nóng)科院還建成了基因槍轟擊轉(zhuǎn)化體系，促進(jìn)了植株轉(zhuǎn)化率的提高。

2.3 農(nóng)桿菌介導(dǎo)技術(shù)

農(nóng)桿菌介導(dǎo)技術(shù)是運用外源基因轉(zhuǎn)化棉花的經(jīng)典技術(shù)，并在當(dāng)前的棉花轉(zhuǎn)基因技術(shù)中占據(jù)主導(dǎo)地位，獲得廣泛應(yīng)用。我國通過農(nóng)桿菌介導(dǎo)法獲得了珂字棉轉(zhuǎn)基因植株，此項技術(shù)在國際上獲得了廣泛推廣[4]。同時珂字棉中的多種類型大量運用到轉(zhuǎn)基因?qū)嶒炛?，促進(jìn)了轉(zhuǎn)化效率的提高，在實際運用轉(zhuǎn)基因棉花材料時還需要完善的系統(tǒng)選育和雜交選育。我國科學(xué)家通過不懈努力，使農(nóng)桿菌介導(dǎo)技術(shù)取得了具體化和簡單化的發(fā)展，并明確了技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵部位，建立了快速、多樣化的棉花育種的規(guī)?；D(zhuǎn)化體系，讓棉花轉(zhuǎn)基因技術(shù)育種實現(xiàn)了流水線生產(chǎn)，使得棉花的成株規(guī)模更加高效化、顯著化，生產(chǎn)成本得以降低。

3 生物技術(shù)在棉花育種應(yīng)用中存在的不足和改進(jìn)措施

生物技術(shù)在棉花育種方面進(jìn)行了大量的研究，目前整個社會和科研單位非常重視這項技術(shù)，因此投入了大量的人力、物力和資金研究棉花育種。例如：對植物產(chǎn)量性狀、抗性、育性等的QTL定位、基因定位和分子標(biāo)記工作[5]。雖然在這方面獲得了較大的成就，但我國的生物育種技術(shù)仍處于初級階段，不足之處還很多，提升的空間仍很大。

生物技術(shù)在棉花育種中的運用可能對人體健康和環(huán)境造成影響。雖然生物技術(shù)不斷發(fā)展，越來越多的轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品進(jìn)入到人們的日常生活中，如轉(zhuǎn)基因玉米、花生、大豆等。雖然這些轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品的營養(yǎng)價值和口感非常好，但是否會對人類健康造成危害、危害影響是否具有潛伏性仍無法預(yù)知，仍然具有不確定性，需要進(jìn)一步鉆研和印證[6]。

對于以上問題，人們應(yīng)增加改進(jìn)措施。首先，應(yīng)加強科研工作，不斷創(chuàng)新技術(shù)，投入更多的資金和人力，不斷攻堅克難，促進(jìn)科研成果的不斷進(jìn)步，使生物技術(shù)在棉花育種方面的運用更加完善。其次，對于已經(jīng)研發(fā)出的技術(shù)成果，廣泛進(jìn)行試驗，使得技術(shù)成果轉(zhuǎn)化成現(xiàn)實生產(chǎn)力。增加生物技術(shù)的推廣力度，使其更好地為棉花育種服務(wù)，促進(jìn)棉花育種的不斷進(jìn)步，使得科研技術(shù)轉(zhuǎn)化成成果。最后，不斷加強生物技術(shù)在棉花育種方面的研究力度，完善和遵守相關(guān)法規(guī)和制度，不斷規(guī)范生物育種技術(shù)，使得此項技術(shù)對于人體健康和周圍環(huán)境的影響降到最低，充分發(fā)揮生物技術(shù)對棉花育種的最大綜合效益。

4 結(jié)語

生物技術(shù)在棉花育種的工作中獲得了可喜成果，在棉花育種的工作及生產(chǎn)進(jìn)展中進(jìn)行了強有力的推動，因此在21世紀(jì)的棉花育種中，生物技術(shù)必然占據(jù)重要的地位。與此同時，也應(yīng)看到生物技術(shù)在棉花育種工作中的其局限性：其一，由生物技術(shù)要求較高的實驗環(huán)境和技術(shù)條件，增加了基層育種的難度；其二，利用生物技術(shù)改良棉花時，由于棉花的品質(zhì)、產(chǎn)量等主要經(jīng)濟(jì)性狀是數(shù)量性狀，在生物技術(shù)上分離轉(zhuǎn)移這些基因具有較大難度；其三，通過生物技術(shù)手段獲得基因棉還要用常規(guī)育種方法進(jìn)行轉(zhuǎn)育和田間選擇，對基因棉的穩(wěn)定性、適應(yīng)性進(jìn)行鑒定。所以，應(yīng)將生物技術(shù)和常規(guī)育種手段相結(jié)合，才能把生物技術(shù)在棉花育種的工作潛力發(fā)揮到極致。

參考文獻(xiàn)

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[4]賈新合，趙國棟.高新技術(shù)在棉花遺傳育種中的應(yīng)用及進(jìn)展[J].江西棉花，2004（2）：3-7.

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（責(zé)任編輯：趙中正）