劉嘉煒

摘 要：生物育種技術(shù)是基于轉(zhuǎn)基因技術(shù)為核心，融合雜交選育、分子標(biāo)記等先進(jìn)技術(shù)，是發(fā)展現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的重要手段。本文針對生物育種技術(shù)代表類型進(jìn)行分析，并探討生物育種技術(shù)的發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞：生物育種 分子設(shè)計(jì)育種 智能不育雜交制種技術(shù)

中圖分類號：S33 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）11（b）-0090-02

農(nóng)業(yè)是國之根本，在我國農(nóng)業(yè)史上，一直致力于研究高效、高產(chǎn)的育種技術(shù)，在具備良好優(yōu)勢的生物育種技術(shù)推廣之后，為我國農(nóng)業(yè)的發(fā)展與進(jìn)步奠定了良好的基礎(chǔ)。但是，由于技術(shù)、資金各種因素影響，目前生物育種技術(shù)的研究進(jìn)程還停留在科研、試驗(yàn)階段，我國大部分地區(qū)仍然采用傳統(tǒng)育種模式。如何進(jìn)一步促進(jìn)生物育種技術(shù)的發(fā)展，是我國科研人員關(guān)注的重點(diǎn)命題。

1 現(xiàn)代生物育種技術(shù)的代表類型

1.1 轉(zhuǎn)基因育種技術(shù)

轉(zhuǎn)基因育種技術(shù)原理是基于不同種類生物基因，克隆出預(yù)期目的關(guān)鍵基因，通過生物與非生物轉(zhuǎn)基因技術(shù)有針對性的定向和定量導(dǎo)入受體物種進(jìn)行生物某些性狀的遺傳改良。我國在研究轉(zhuǎn)基因育種技術(shù)的過程中，發(fā)掘出可增大產(chǎn)量的多種植物作物，至今為止，可供農(nóng)業(yè)生產(chǎn)種植的轉(zhuǎn)基因植物已有7種，包括耐貯存藏番茄、抗蟲棉花、改變花色矮牽牛、抗病辣椒、抗病番木瓜、抗蟲水稻和轉(zhuǎn)植酸酶基因玉米。這幾種植物生產(chǎn)在我國農(nóng)業(yè)領(lǐng)域發(fā)揮了極大的作用，其中抗蟲棉花自推廣以來，持續(xù)擴(kuò)大種植區(qū)域，已從最初占種植份額的7%達(dá)到種植份額的93%，各種抗蟲棉育種種類累計(jì)達(dá)到100多種，為我國棉花種植業(yè)做出貢獻(xiàn)。當(dāng)然，由于轉(zhuǎn)基因技術(shù)成果作用以及其他原因，國內(nèi)對轉(zhuǎn)基因物種的態(tài)度不一，因此主要農(nóng)作物包括大豆、玉米等轉(zhuǎn)基因作物只能用于飼料和食品加工原料，而不能實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)化、商業(yè)化規(guī)模種植。

1.2 智能不育雜交制種

生物育種技術(shù)的研究與應(yīng)用，最終目的是提高糧食、植物的產(chǎn)量，加強(qiáng)糧食種植物等的抗性。在各種生物育種技術(shù)中，雜交制種以其結(jié)合傳統(tǒng)技術(shù)與現(xiàn)代技術(shù)的優(yōu)勢脫穎而出，雜交制種主要依托于通過基因間重組，雜交后代同時獲取雙親優(yōu)秀基因，從而在智能選育過程中表現(xiàn)出超親表型。

與以往雜交育種和轉(zhuǎn)基因育種相比，智能不育技術(shù)有如下幾個方面的優(yōu)勢。

（1）智能不育系不育性穩(wěn)定，不受環(huán)境影響，保障了雜交種純度及制種安全；（2）配組自由，可以大大提高雜種優(yōu)勢的資源利用率；（3）智能不育系不育性狀遺傳行為簡單，不受遺傳背景影響，易于開展優(yōu)良性狀的聚合育種。

1.3 分子設(shè)計(jì)育種

分子設(shè)計(jì)育種是在分子標(biāo)記輔助選擇育種基礎(chǔ)上進(jìn)行的，相比利用DNA分子標(biāo)記的方式進(jìn)行作物種選育，分子設(shè)計(jì)育種技術(shù)更多借助了現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，諸如大量基因組序列數(shù)據(jù)、高通量基因型和植物表型鑒定技術(shù)，這都是分子設(shè)計(jì)育種技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)。分子設(shè)計(jì)育種技術(shù)具備深挖掘、定向改良的功能，可以對種子基因進(jìn)行深入提取，從而改良原有基因目標(biāo)，得到新的育種。分子設(shè)計(jì)育種技術(shù)具有育種年限少、育種精確度高、提高雜種優(yōu)勢利用率等特質(zhì)，這種育種技術(shù)可應(yīng)用在多數(shù)農(nóng)作物、植物育種方面，可成為未來研究的主要方向之一。

分子設(shè)計(jì)育種技術(shù)的首要控制點(diǎn)就是對目標(biāo)對象的基因位點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)劃分，不同基因位點(diǎn)之間的關(guān)聯(lián)也要得到準(zhǔn)確把握，當(dāng)科研人員做好以上準(zhǔn)備，再按育種目標(biāo)設(shè)計(jì)包含優(yōu)良等位基因組合的基因型，對備選重組目標(biāo)進(jìn)行標(biāo)記。分子設(shè)計(jì)育種技術(shù)的應(yīng)用在農(nóng)作物生物育種方面發(fā)揮重要作用，諸如水稻、高粱、玉米和大豆等重要農(nóng)作物已經(jīng)由科研人員詳細(xì)進(jìn)行完整全基因組測序，因此在日后的研究之中，伴隨更加精準(zhǔn)的測序技術(shù)的研發(fā)，可為設(shè)計(jì)育種效果提供更加科學(xué)、有效的條件。

1.4 分子標(biāo)記輔助選擇育種技術(shù)

傳統(tǒng)的生物育種技術(shù)主要是針對表型的選擇，容易受到環(huán)境因素的影響產(chǎn)生鑒定偏差，一個新品種的育成需要花費(fèi)較長的時間，甚至?xí)ㄙM(fèi)十幾二十年的時間。在20世紀(jì)80年代，DNA分子標(biāo)記技術(shù)誕生以來，開始在品種選育工作中得到了推廣和使用，該種技術(shù)的本質(zhì)是通過分子標(biāo)記來選擇，達(dá)到選擇目標(biāo)性狀的目的。其中，第一代分子標(biāo)記技術(shù)是以雜交技術(shù)作為基礎(chǔ)；第二代分子標(biāo)記技術(shù)則以聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)作為基礎(chǔ)，代表性的有簡單序列重復(fù)標(biāo)記法；第三代分子標(biāo)記技術(shù)是以基因組序列信息、生物信息學(xué)作為基礎(chǔ)，如單核苷酸特征多態(tài)性、單核苷酸多態(tài)性標(biāo)記等。目前，分子標(biāo)記輔助選擇育種技術(shù)以其成本低廉、檢測通量高以及位點(diǎn)豐富的優(yōu)勢，受到了科學(xué)家們的青睞。

與傳統(tǒng)的育種模式相比，分子標(biāo)記輔助選擇育種技術(shù)有幾個突出的優(yōu)勢。

首先，分子標(biāo)記輔助選擇育種技術(shù)是基于DNA水平的選擇，不會受到外界因素的影響。傳統(tǒng)育種過程則是基于農(nóng)藝形狀選擇的過程，主要為數(shù)量性狀，會受到多位點(diǎn)的控制，也容易受到外界環(huán)境的影響。

其次，分子標(biāo)記輔助選擇育種技術(shù)不會受到作物發(fā)育因素的影響，可以在作物的任何發(fā)育階段來操作，不需要等到作物成熟時，有效加快了農(nóng)作物育種進(jìn)程。

最后，分子標(biāo)記輔助選擇育種技術(shù)是以“是”“否”來進(jìn)行判別，與傳統(tǒng)模糊、離散的數(shù)量性狀相比而言，有著顯著的優(yōu)勢。特別是其中的功能標(biāo)記，可以對數(shù)量性狀以及目標(biāo)基因進(jìn)行直接選擇，不會受到標(biāo)記間遺傳重組與目標(biāo)性狀基因的影響，提升了育種的準(zhǔn)確率和效率。

分子標(biāo)記輔助選擇育種技術(shù)的應(yīng)用首先要定位在特定的基因上，這可以采用關(guān)聯(lián)作圖或者連鎖作圖相結(jié)合的方式，在傳統(tǒng)定位群體中，常用的有重組自交系群體與導(dǎo)入系群體，這兩種方式可以將復(fù)雜的農(nóng)藝性狀分解下來，快速鑒定不同遺傳位點(diǎn)單倍型，建立相關(guān)的對應(yīng)關(guān)系。

2 生物育種技術(shù)的發(fā)展趨勢

不可否認(rèn)的是，農(nóng)業(yè)方面的競爭是大國優(yōu)勢競爭的主要方面，當(dāng)前生物育種技術(shù)已經(jīng)成為新興農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要組成部分，要想占據(jù)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與發(fā)展制高點(diǎn)，必然要在生物育種方面掌握更多知識與技術(shù)、人才與成果。因此，當(dāng)前全球范圍內(nèi)都十分重視生物育種技術(shù)的發(fā)展，已經(jīng)成為國際競爭的重要搶奪點(diǎn)，這給我國農(nóng)業(yè)生物育種研究領(lǐng)域帶來壓力和挑戰(zhàn)，無論是國外發(fā)達(dá)國家生物技術(shù)公司的強(qiáng)力壓制，還是我國本土生物技術(shù)人才的培養(yǎng)與發(fā)展，都亟待找到相關(guān)的應(yīng)對措施。目前，我國部分高校已經(jīng)將生物育種技術(shù)研究作為專業(yè)課題，由農(nóng)業(yè)科學(xué)家?guī)ьI(lǐng)進(jìn)行課題研究，從傳統(tǒng)育種技術(shù)出發(fā)，以現(xiàn)有生物育種技術(shù)為基礎(chǔ)，進(jìn)行各種生物育種技術(shù)研發(fā)。相信未來我國在生物育種技術(shù)的研究領(lǐng)域上，仍然會保持優(yōu)勢，追趕國際領(lǐng)先水平，取得農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)方面的突出研究成果。

3 結(jié)語

“民以食為天”是我國自古以來的標(biāo)榜，作為中華民族的兒女我們既要懂得糧食的重要性，更要以此為目標(biāo)深入探索農(nóng)業(yè)育種技術(shù)，為國家農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供指導(dǎo)。未來，只有掌握核心技術(shù)才能贏得更多機(jī)會，在農(nóng)業(yè)種植業(yè)方面也是如此。

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